(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気孔（１２）を形成する方法であって、
３次元レーザスキャナで制御される第１の短パルスレーザを用いて、タービン部品（１０）に空気孔（１２）の複数の成形部分（３８）を形成する工程（４６）と、
上記成形部分（３８）の形成後に、上記空気孔（１２）の成形部分（３８）からタービン部品（１０）の内部空洞（１６）までタービン部品（１０）を貫通する複数の調量孔（４０）を形成する工程（５０）と、
上記複数の調量孔（４０）の形成後に、各々の成形部分（３８）に平滑さ、表面テクスチャ及び／又は表面輪郭を与えることによって空気孔（１２）を仕上げる工程（５４）と
を含む方法。
【請求項２】
前記空気孔（１２）を仕上げる工程（５４）が亀裂を除去することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記空気孔（１２）を仕上げる工程（５４）が、第１の短パルスレーザとは異なる走査速度で操作される第２の短パルスレーザを用いることを含む、請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記３次元レーザスキャナが、該３次元レーザスキャナに与えられるＣＡＤファイルに基づいて第１の短パルスレーザを制御する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
第１の短パルスレーザが１０μｓ未満のパルス幅を有する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記調量孔（４０）が、長パルスレーザ、ウォータジェット、放電加工（ＥＤＭ）、電子ビーム加工又は電解加工（ＥＣＭ）を用いて形成される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記長パルスレーザが１μｓ〜１ｍｓのパルス幅及び５０Ｗ超の出力定格を有する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記複数の成形部分（３８）を形成する工程（４６）が、タービン部品（１０）の少なくとも遮熱コーティング層（３６）に複数の成形部分（３８）を形成することを含む、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
ボリューム再構成（６２）とＣＡＤファイル（６６）とに基づいて、成形部分（３８）、調量孔（４０）又は仕上げ空気孔（１２）の１以上を検証する工程（４８，５２，５６）をさらに含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
ＩＲイメージング、共焦点顕微鏡検査又はＸ線撮影の１以上を用いて、成形部分（３８）の仕上げ面を評価することを含む、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンに関し、特に、タービンブレードに孔を形成する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンは、圧縮空気と燃料の混合物を燃焼させて高温燃焼ガスを発生させて、燃焼ガスを、ロータに取り付けられたタービンブレードへと流してブレードを回転させる。高温燃焼ガスは、その流路内のタービンブレードその他のタービン部品の融点を超える温度に達することもある。これを防止するため、ガス流路内のタービンブレードその他の部品は、通例、耐熱合金で製造されるとともに遮熱コーティングで被覆される。さらに、部品はその内部又は表面に冷却空気を流すことのできる空気孔を含んでいることもある。空気孔から出る際に冷却空気は部品表面に連続遮熱層を生じる。この冷却空気層は、高温燃焼ガスからタービンブレードへの熱伝達を制限することにより、熱シールドとして作用する。高温燃焼ガスからの熱伝達の制限によって部品の寿命は延びる。
【０００３】
しかし、空気孔を形成する作業自体が、遮熱コーティングへの亀裂、応力又はむらの導入などの問題を生じかねない。さらに、部品が多層構造であり、層毎に物性が異なるため、空気孔の形成が難しくなることもある。また、部品は通例ある輪郭の形状を有しているが、その３次元（３Ｄ）輪郭自体が空気孔の形成を難しくすることもある。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態では、成形孔を形成する方法を提供する。この実施形態では、部品を第１のステーションに配置する。３次元レーザスキャナで制御される第１の短パルスレーザを用いて、部品に空気孔の複数の成形部分を形成する。部品を第２のステーションに移動して、各々の成形部分に調量孔を形成する。部品を第３のステーション又は第１のステーションに移動して、成形部分を平滑化（スムージング）する。
【０００５】
別の実施形態では、成形孔を形成する方法を提供する。この実施形態では、３次元レーザスキャナで制御される短パルスレーザを用いて、タービンブレードに空気孔の複数の成形部分を形成する。３次元レーザスキャナで制御される短パルスレーザを用いて、成形部分を平滑化する。成形部分を平滑化する際に、短パルスレーザは、成形部分を形成するときとは異なる走査速度で操作される。タービンブレードを別個のステーションに移動して、各々の成形部分に調量孔を形成する。
【０００６】
別の実施形態では、製造プロセスを検証する方法を提供する。この方法では、１以上の空気孔が完全又は部分的に形成されたタービンブレードの全体又は一部のボリューム表現（volumetric representation）を生成する。ボリューム表現をＣＡＤファイルと比較し、ボリューム表現とＣＡＤファイルとの比較に基づいて製造プロセスを調整する。
【０００７】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る成形空気孔を含むタービンブレードを示す等角図である。
【図２】図２は本発明の一実施形態に係る成形空気孔を示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る図２の成形空気孔の矢視３−３断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従ってタービンブレードに成形空気孔を形成する方法を示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に従ってタービンブレードに成形空気孔を形成する方法の検証プロセスを示す図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係るタービンブレードに成形空気孔を形成する別の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。
【００１０】
本発明の様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【００１１】
本発明は、フィルム冷却を必要とするタービンブレードその他の部品に空気孔を形成する方法に関する。図１は、３次元（３Ｄ）曲面を有するタービンブレード１０であって、複数の成形空気孔１２を含むタービンブレード１０の一例を示す等角図である。これらの成形空気孔１２はタービンブレード１０の外面１４に穿孔されており、その方法については後述する。空気孔１２は、タービンブレード１０の内部空洞１６と流体連通する。これによって、空気が空気孔１２を通して内部空洞１６から流れ、冷却空気膜でタービンブレード１０を覆って、ガスタービンエンジンで生じる高温燃焼ガスから遮熱する。タービンブレード１０の表面に対するそれらの形状によって、成形空気孔１２が、タービンブレード１０の表面にさらに均一な空気流をもたらすのに役立つこともある。
【００１２】
図２は成形空気孔１２の一例を示す斜視図である。成形空気孔１２はタービンブレード１０の外面１４に穿孔されている。例示した実施形態では、成形空気孔１２は、タービンブレード１０の外面１４から内部に進むにつれて徐々に狭くなる。この実施形態では、成形空気孔１２の表面周縁部２０は、タービンブレード１０の外面１４で山形（シェブロン）に似た形状を有する。タービンブレード１０の内部空洞１６に近づくにつれて、成形空気孔１２の断面積は小さくなり、場合によっては円形に近づく。本明細書で開示する方法を用いて、形状及び大きさの種々異なる様々な孔を形成できると考えられる。
【００１３】
図３は、図２に示すタービンブレード１０の成形空気孔１２の矢視３−３断面図である。一実施形態では、タービンブレード１０又はその特定の層は、合金を始めとする任意の数の材料から作ることができる。例えば、一実施形態では、タービンブレード１０は基材層３２からなり、基材層は金属又は合金から形成できる。一実施形態では、基材層３２は厚さ約１６０ミル（約４．０６４ｍｍ）である。例示した実施形態では、基材層３２はボンドコートのような中間層３４で被覆される。この実施形態では、中間層３４の上に遮熱コーティング３６がある。遮熱コーティングはセラミック皮膜でも他の適切な耐熱皮膜でもよい。一実施形態では、遮熱コーティング３６は厚さ約４０ミル（約１．０１６ｍｍ）である。遮熱コーティング３６及び／又は基材層３２を中間層３４でそれらの互いの結合力よりも強く結合させてもよい。従って、かかる実施形態では、中間層３４は強固な多層構造をもたらす。別の実施形態では、中間層３４は存在せず、遮熱コーティング３６は基材層３２に直接接触する。さらに、別の実施形態では、追加の皮膜又は層が存在していてもよい。また、別の実施形態では、遮熱コーティング又は層を含んでいなくてもよい。
【００１４】
空気孔１２の成形（つまり非円形）部分３８は、遮熱コーティング３６に限られていてもよいし、或いは遮熱コーティング３６と中間層３４に限られていてもよい。或いは、別の実施形態では、空気孔１２の成形部分３８は基材層３２に広がっていてもよい。通例、成形部分３８が基材層３２（及び／又は基材層３２と中間層３４）を貫通していない限り、真っ直ぐな調量孔４０（円形又は楕円形断面を有する）が、空気孔１２の成形部分３８からタービンブレード１０の内側空洞１６まで基材層３２を貫通する。一実施形態では、真っ直ぐな調量孔４０は、タービンブレード１０の表面に対して３０°の角度で穿孔される。
【００１５】
上述の構造を念頭において、図４は、一実施形態に従って成形空気孔１２を形成する方法４２を示す。まず、タービンブレード１０を穿孔装置上で位置決めする（ブロック４４）。タービンブレード１０の位置決めは手作業で行っても機械的に行ってもよい。位置決めプロセスの一部として、成形空気孔１２の形成に用いられるレーザを、タービンブレード１０の３次元形状に対して位置調整してもよい。
【００１６】
タービンブレード１０の位置決めを終えたら、タービンブレード１０に空気孔１２の成形部分３８を形成する（ブロック４６）。一実施形態では、成形部分３８は、空気孔１２の成形部分３８の所定の３次元形状に従って遮熱コーティング３６の一部を除去する短パルスレーザを用いて形成される。ある実施形態では、短パルスレーザで空気孔１２の成形部分３８を形成する際に、中間層３４及び／又は基材層３２の一部も除去してもよい。一実施形態では、適切な短パルスレーザの具体例は、１０μｓ未満（例えば１μｓ未満）のパルス幅を有するものである。一実施形態では、パルス幅がフェムト秒及び／又はピコ秒のレーザを用いて、空気孔１２の成形部分３８を形成する。例えば、パルスレーザは、パルス幅がナノ秒域（例えば、２５ｎｓ）の３０Ｗグリーンレーザである。
【００１７】
一実施形態では、短パルスは、リアルタイム焦点制御式３次元レーザスキャナで制御される。形状精度を保証するため、かかる焦点制御メカニズムで、パルス幅、パルスエネルギー、オーバラップ比、走査速度などを制御又は調整してもよい。一実施形態では、成形作業を制御するスキャナには、ＣＡＤファイル（例えば、３Ｄ  ＳＴＬ  ＣＡＤファイル）がロードされ、任意又は設定可能な画層（例えば、５μｍ、１０μｍ、２０μｍなど）にスライスされる。スキャナで短パルスレーザを制御して、ＣＡＤファイルに従って空気孔１２の成形部分３８の望ましい幾何形状が加工されるように、ＣＡＤファイルはレーザ制御と統合される。かかる実施形態では、幅約３ｍｍ、長さ約８ｍｍの成形部分３８を約６分で形成できる。別の実施形態では、幅約１ｍｍ及び長さ約８ｍｍの成形部分３８を約１．５分で形成できる。
【００１８】
一実施形態では、タービンブレード１０の曲面に形成される埋込み傾斜成形部分３８を、品質管理のため、適切な方法を用いて測定及び／又は評価してもよい。例えば、ある実施形態では、幾何形状の忠実度の評価及び／又は成形プロセスに起因する微小亀裂の検出のために、ＩＲイメージング、共焦点顕微鏡３Ｄ測定及び／又はＸ線撮影の１以上を用いてもよい。これらのプロセスは、タービンブレードを穿孔固定具に残したまま行うこともできるし、タービンブレードを穿孔用固定具から取り外して別のステーションで行ってもよい。例えば、一実施形態では、成形部分３８の幾何形状を測定するために、３Ｄ共焦点光学形状測定及び／又はＸ線撮影を用いてもよい。かかる測定値を次いで品質管理の尺度としてＣＡＤファイル中の所定の測定値と比較してもよい。同様に、成形部分３８の迅速なインライン品質監視のため、成形部分３８のＩＲイメージングを断面解析で校正してもよい。かかる品質管理作業は、各々の成形部分３８及び／又はタービンブレード１０で実施してもよいし、適当な統計的サンプリング技術に従って限られた数の成形部分３８及び／又はタービンブレード１０で実施してもよい。
【００１９】
例えば、一実施形態では、成形プロセスの定期的（例えば、毎日１回、毎日２回又は毎週１回）評価及び／又は校正のために、全体校正又は検証を実施してもよい（ブロック４８）。かかる検証プロセス５８の一例を図５に示す。かかる一実施形態では、成形部分３８が形成されたタービンブレード１０は、適切な３次元光学又はＸ線イメージングモダリティ（例えば、コンピュータ断層（ＣＴ）撮影システム、トモシンセシス（tomosynthesis）撮影システムその他のボリュームＸ線撮影モダリティ）を用いて撮影される（ブロック６０）。かかる一実施形態では、取得したＸ線投影データ又は３次元光学測定値を用いて、さらなる解析のためタービンブレード１０のボリュームレンダリング６２を再構成する。ボリュームレンダリング６２をＣＡＤモデル６６（３次元ＳＴＬ  ＣＡＤファイルなど）と比較して（ブロック６４）、タービンブレード１０で形成された３次元表面特徴（例えば、成形部分３８）がＣＡＤモデル６６で表現される所定の形状に対応するか否かを判定してもよい。一実施形態では、Ｘ線画像により生成したボリュームレンダリング画像６２及び／又は対応ＣＡＤモデル６６は、設定可能（configurable）な厚さの画層（例えば、５μｍレイヤー、２０μｍレイヤーなど）にスライスしてもよく、タービンブレード１０（ボリュームレンダリング６２で表示されるもの）とＣＡＤモデル６６との詳細な画層毎の比較ができる。詳細な検査では、成形空気孔１２の位置、形状、断面及び／又は寸法をＣＡＤモデル６６と比較してもよく、さらに、空気孔１２の成形部分３８の形成に起因する亀裂その他の異常についてチェックしてもよい。
【００２０】
ＣＡＤモデル６６に対して成形部分３８の位置、形状又は寸法が不適正であると判定されたら、空気孔１２の成形部分３８の形成に用いたコンピュータ及び工具を調整及び／又は校正して（ブロック６８）、欠陥に対処する。かかる調整としては、レーザ強度、パルス幅、走査パターン、走査速度、タービンブレードの位置などの変更が挙げられる。撮影した成形部分３８がＣＡＤモデルの所定の許容範囲内にあると判定されるまで、検証プロセスをその後で形成されたタービンブレード１０で繰返してもよく、その時点で、調整は十分であると判断され、検証したプロセスパラメータが承認される（ブロック７０）。
【００２１】
図４に戻ると、空気孔１２の成形部分３８を形成した後、調量孔４０を、各成形部分３８で露出した基材層３２の領域に穿孔してもよい（ブロック５０）。一実施形態では、調量孔４０は、タービンブレード１０の内部空洞１６に至るまで基材層３２の一部又は全体を貫通するほぼ真っ直ぐな円形の孔である。調量孔４０は、タービンブレード１０の表面に垂直又は所定の相対角度（例えば３０°）で穿孔される。一実施形態では、調量孔４０は、パルス幅１μｍ〜１ｍｓ及び出力定格５０Ｗ超（例えば１００Ｗ〜１０００Ｗ、一例では５００Ｗ）のレーザのような高出力・長パルスレーザを用いて穿孔される。別の実施形態では、調量孔４０は、ウォータジェット、放電加工（ＥＤＭ）、電解加工（ＥＣＭ）、パーカッション穿孔、電子ビーム加工などの他の適切な方法を用いて穿孔してもよい。一実施形態では、ＥＤＭ以外の方法を用いて調量孔４０を形成する。成形部分３８の形成に用いた方法とは異なるメカニズムを用いて調量孔４０を形成する実施形態では、タービンブレードを、製造又は組立ラインの別のステーションに機械的又は手動で移動してもよい。
【００２２】
成形部分３８と同様に、調量孔４０の形成後に調量孔４０の位置及び貫入深さを評価するために、ピンゲージなどを用いて測定及び／又は品質管理プロセスを実施してもよい。品質管理の幾つかのアセスメントは、個々の調量孔４０及び／又はタービンブレード１０について行ってもよいが、別の実施形態では、品質管理は、限られた数の調量孔４０及び／又はタービンブレード１０の統計的サンプリングを用いて実施してもよい。さらに、成形部分３８と同様に、調量孔４０の形成に用いられる機器及び／又は穿孔手順の検証及び／又は校正のため、検証プロセス（ブロック５２）を定期的（例えば、毎日、毎週など）に実施してもよい。かかる検証プロセスで、調量孔４０の位置、角度、貫入深さその他の特性を評価し、所定の品質許容範囲内に維持するために機器及び／又は穿孔プロセスを調整又は校正するのに用いてもよい。検証プロセスに基づいて行うことのできる調整の具体例には、レーザ強度、パルス幅、タービンブレードの位置、走査速度、走査パターンなどがある。
【００２３】
調量孔４０の検証プロセス（ブロック５２）は、成形部分３８の検証プロセス（ブロック４８）とは別個のものとして示してあるが、ある実施形態では、これらの検証プロセスを同時に及び／又は同様に実施してもよい。例えば、調量孔４０は、成形部分３８の検証と同時又は別個に、３次元光学又はＸ線撮影技術（ＣＴ又はトモシンセシスなど）を用いて生成されるボリューム像６２及びＣＡＤモデル６６を用いて検証してもよい。別の実施形態では、調量孔４０の検証は、ピンゲージのような調量孔４０の位置及び貫入深さを評価する機械的手段を用いて実施し得る。
【００２４】
図４に示すように、成形部分３８と調量孔４０とで形成される空気孔１２は、成形プロセスで得られる輪郭形状に基づいて、空気孔１２の成形部分３８など、空気孔１２に所望の表面テクスチャ、平滑さ及び／又は表面輪郭を与えるため、精密クリーニング又は仕上げしてもよい（ブロック５４）。例えば、仕上げプロセスで、調量孔４０の形成時に発生した亀裂を除去してもよい。亀裂の除去によって、正常運転中に様々な応力が印加されたときのタービンブレードの健全性が向上する。
【００２５】
一実施形態では、仕上げは、空気孔１２の成形部分３８の形成に関して述べた短パルスレーザのような短パルスレーザで実施できる。別の実施形態では、空気孔１２の仕上げに機械研削又はＥＤＭを用いる。成形部分３８の形成と空気孔１２の仕上げに短パルスレーザを用いるが、調量孔４０の形成には短パルスレーザを使用しない実施形態では、タービンブレード１０は、製造又は組立ラインの別の物理的ステーションへ機械的又は手動で移動してもよいし、或いは前のステーションに戻してもよい。例えば、一実施形態では、タービンブレード１０をまず空気孔１２の成形部分３８を形成するため短パルスレーザステーションで処理し、次いで調量孔４０を形成するために長パルスレーザステーションに移した後、成形部分３８の形成に用いたものとは異なる処理又は走査プロトコルを用いて空気孔１２を仕上げるため短パルスレーザステーションに戻してもよい。
【００２６】
短パルスレーザを用いる実施形態では、仕上げプロセスに際して短パルスレーザは成形部分３８の形成に用いた走査速度よりも速い走査速度で操作してもよい。同様に、一実施形態では、仕上げプロセスで用いる短パルスレーザは、所定の３次元形状に従って空気孔１２を仕上げるようにレーザを作動させるリアルタイム焦点制御を備えたレーザスキャナの制御下で操作してもよい。かかる焦点制御メカニズムでは、孔の形状精度を担保すべくパルス幅、パルスエネルギー、オーバラップ比、走査速度などを制御又は調整できる。
【００２７】
一実施形態では、品質管理のため、空気孔１２の仕上げ面を適切な方法で測定及び／又は評価してもよい。例えば、ある実施形態では、形状の忠実度の評価及び／又は成形プロセスに起因する微小亀裂の検出のため、ＩＲイメージング、共焦点顕微鏡３Ｄ測定及び／又はＸ線撮影の１以上の方法を使用できる。かかる品質管理作業は、各々の空気孔１２で実施してもよいし、或いは適切な統計的サンプリング技術に従って限られた数の空気孔で実施してもよい。
【００２８】
さらに、上述の成形部分３８及び調量孔４０と同様に、仕上げプロセスに用いられる機器及び／又は穿孔手順の検証及び／又は校正のため、検証プロセスを定期的（例えば、毎日、毎週など）に実施してもよい（ブロック５６）。かかる検証プロセスで、仕上げた空気孔１２の表面、テクスチャ、輪郭形状などを評価し、所定の品質許容範囲内に維持するために機器及び／又は仕上げプロセスを調整又は校正するのに用いてもよい。検証プロセスに基づいて行うことのできる調整の具体例には、レーザ角度、レーザ強度、レーザ使用時間、タービンブレードの位置などがある。
【００２９】
仕上げプロセスの検証プロセス（ブロック５６）は、成形部分３８及び調量孔４０の検証プロセス（ブロック４８、５２）とは別個のものとして示してあるが、ある実施形態では、これらの検証プロセスを同時に及び／又は同様に実施してもよい。例えば、仕上げ空気孔１２（調量孔４０及び成形部分３８を含む）は、上述の３次元光学イメージング技術又はＸ線撮影技術（ＣＴ又はトモシンセシスなど）を用いて生成したボリューム像６２及びＣＡＤモデル６６を用いてワンステップで検証することができる。或いは、これらの検証ステップの全部又は一部を、別個に及び／又はＣＡＤモデル６６との比較を用いずに実施することもできる。
【００３０】
以上、空気孔１２の成形部分３８を調量孔４０の形成前に形成する実施形態について説明してきた。上述の通り、かかる実施形態は、タービンブレードを２つの別個のステーションに移動すること（短パルスレーザステーションと、調量ステーションと、仕上げのための短パルスレーザステーションに戻すこと）又は３つの別個のステーションに移動すること（短パルスレーザステーションと、調量ステーションと、仕上げステーション（短パルスレーザを用いても用いなくてもよい））を含む。あるステーションから次のステーションにタービンブレードを移動する実施形態では、タービンブレードの位置決めは、成形、調量及び／又は仕上げステップを実施する装置の適正な整合を担保するための、孔の同定又は位置合わせを含んでもよい。
【００３１】
別の実施形態では、空気孔１２の各部分を形成する順序は異なっていてもよい。例えば図６を参照すると、一実施形態では、本明細書で説明した各種の調量、成形及び仕上げプロセスは異なる順序で実施してもよく、まず調量孔４０を形成（ブロック５０）してから、空気孔１２の成形部分３８の成形（ブロック４６）及び空気孔１２の仕上げ（ブロック５０）を行ってもよい。かかる実施形態では、タービンブレードは２つの別個のステーション（調量ステーションと成形／仕上げステーション）に移動するだけでよく、成形プロセスと仕上げプロセスは同じステーションで実施されるが、異なる走査プロトコル（成形走査プロトコル及び仕上げ操作プロトコル）が用いられる。
【００３２】
さらに、上述の通り長パルス及び短パルス形成作業の双方を実施するための単一の設定可能又は調整可能なレーザを用いる別の実施形態では、単一の物理的ステーションでタービンブレード１０に空気孔１２を形成することができ、設定可能なレーザの動作は、調量、成形及び／又は仕上げプロセスの各々での使用に適するように調整される。例えば、一実施形態では、空気孔１２の成形、調量及び仕上げのために、１ｍｓ未満のパルス幅、適切な波長特性（例えば、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、３１７ｎｍなど）及び高出力（例えば、１００Ｗ超）を有するパルスレーザを用いることができる。かかるパルスレーザは、スキャナ（上述のようなＣＡＤ駆動スキャナ）又は並進ステージの制御下で動作し得る。一実施形態では、パルスレーザは、高出力ナノ秒エキシマレーザ或いは高出力ナノ秒又はピコ秒グリーンレーザのように、１ｍｓ未満のパルス幅と、高出力及び高繰返し速度を有する。
【００３３】
本発明の技術的効果としては、タービンブレードの使用中の冷却のための成形空気孔を有するタービンブレードを形成することが挙げられる。成形空気孔は、２段階又は３段階プロセス、例えば、各成形空気孔の調量部分の形成に長パルスレーザを使用し、空気孔の成形部分の形成及び空気孔の仕上げ（例えば、精密クリーニング）に短パルスレーザを用いるプロセスなどによって、形成し得る。さらに、一つの技術的効果は、品質管理プロセスにＩＲイメージング、共焦点顕微鏡検査及び／又はＸ線撮影の１以上を使用することである。もう一つの技術的効果は、空気孔を形成したタービンブレードで生成されたボリューム表現を用いる検証プロセスであり、製造プロセスの検証及び／又は調整のためにボリューム表現をタービンブレードの既知のＣＡＤ表現と比較する。
【００３４】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００３５】
１０    タービンブレード
１２    成形空気孔
１４    外面
１６    内部空洞
２０    表面周縁部
３２    基材層
３４    中間層
３６    遮熱コーティング
３８    成形部分
４０    調量孔
【図１】
0005864861.tif 000002
【図２】
0005864861.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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