(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料からのタービンエンジン部品の製造に使用するための繊維プリフォームの圧縮成形および射出成形モールド（１００）であって、モールドは、繊維プリフォームを受容するようになっており、略平坦な底部および上部カバー（１０４、１０６）によって閉鎖されるトラフを形成するシェル（１０２）と、トラフの内部に配置され、各々が圧縮成形される繊維プリフォームの表面（１２ａから２０ａ）に対して垂直に押圧する表面（１０８ａから１１８ａ）を有する、圧縮成形ブロック（１０８から１１８）と、トラフの内部に配置された閉鎖ブロック（１２０から１２６）であって、各閉鎖ブロックは、圧縮成形ブロックの表面（１１２ｂから１１８ｂ）に対して垂直に押圧する表面（１２０ｂから１２６ｂ）を有し、繊維プリフォームと接触する表面を有していない、閉鎖ブロックとを含み、
繊維プリフォームはタービンエンジン翼を製造するためのものであり、モールドが、翼の羽根の圧力側を構成する繊維プリフォームの表面（１２ａ）に対して垂直に押圧するための表面（１０８ａ）を有する第１圧縮成形ブロック（１０８）と、翼の羽根の吸引側を構成する繊維プリフォームの表面（１２ｂ）に対して垂直に押圧するための表面（１１０ａ）を有する第２圧縮成形ブロック（１１０）と、翼の上部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面（１４ａ）に対して垂直に押圧するための表面（１１２ａ）を有する第３圧縮成形ブロック（１１２）と、翼の底部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面（１６ａ）に対して垂直に押圧するための表面（１１４ａ）を有する第４圧縮成形ブロック（１１４）と、翼の上流および下流フランジを構成する繊維プリフォームのそれぞれの表面（１８ａ、２０ａ）に対して垂直に押圧するための表面（１１６ａ、１１８ａ）を有する第５および第６圧縮成形ブロック（１１６、１１８）と、を含む、圧縮成形および射出成形モールド。
【請求項２】
圧縮成形ブロックおよび閉鎖ブロックが、トラフおよびカバーよりも大きい熱膨張係数を有する、請求項１に記載のモールド。
【請求項３】
トラフ（１０２）が、底部および上部カバーに垂直な面に対して知覚できる程度に傾斜している内面（１０３ａ）を備える側壁（１０３）を有する、請求項１または請求項２に記載のモールド。
【請求項４】
少なくとも１つの圧縮成形ブロック（１１０、１１４）が、圧縮成形ブロックのモールド外しを容易にするために、少なくとも２つの特徴的部分から構成されている、請求項１に記載のモールド。
【請求項５】
翼の上部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面に対して押圧している表面から離れた第３圧縮成形ブロック（１１２）の表面（１１２ｂ）に対して垂直に押圧するための表面（１２０ｂ）を有する第１閉鎖ブロック（１２０）と、翼の底部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面に対して押圧している表面から離れた第４圧縮成形ブロック（１１４）の表面（１１４ｂ）に対して垂直に押圧するための表面（１２２ｂ）を有する第２閉鎖ブロック（１２２）と、翼の上流および下流フランジを構成する繊維プリフォームの表面に対して押圧している表面から離れた第５および第６圧縮成形ブロック（１１６、１１８）のそれぞれの表面（１１６ｂ、１１８ｂ）に対して垂直に押圧するための表面（１２４ｂ、１２６ｂ）を有する第３および第４閉鎖ブロック（１２４、１２６）と、を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のモールド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の圧縮成形および射出成形モールドを組み立てる方法であって、
ａ）漏れ防止するように底部カバー（１０４）をトラフ（１０２）上に組み立てるステップと、
ｂ）圧縮成形ブロック（１０８から１１８）とともにターボ機械部品の製造に使用するための繊維プリフォーム（１０）をトラフ内に位置決めするステップと、
ｃ）閉鎖ブロック（１２０から１２６）をトラフ内に位置決めするステップと、
ｄ）漏れ防止するように上部カバー（１０６）をトラフ上に組み立てるステップと、を連続的に含み、
繊維プリフォームはタービンエンジン翼を製造するためのものであり、モールドが、翼の羽根の圧力側を構成する繊維プリフォームの表面（１２ａ）に対して垂直に押圧するための表面（１０８ａ）を有する第１圧縮成形ブロック（１０８）と、翼の羽根の吸引側を構成する繊維プリフォームの表面（１２ｂ）に対して垂直に押圧するための表面（１１０ａ）を有する第２圧縮成形ブロック（１１０）と、翼の上部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面（１４ａ）に対して垂直に押圧するための表面（１１２ａ）を有する第３圧縮成形ブロック（１１２）と、翼の底部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面（１６ａ）に対して垂直に押圧するための表面（１１４ａ）を有する第４圧縮成形ブロック（１１４）と、翼の上流および下流フランジを構成する繊維プリフォームのそれぞれの表面（１８ａ、２０ａ）に対して垂直に押圧するための表面（１１６ａ、１１８ａ）を有する第５および第６圧縮成形ブロック（１１６、１１８）と、を含む、方法。
【請求項７】
圧縮成形ブロックに垂直力を印加するための押さえ装置（２１０）が、閉鎖ブロックの位置決めに先立ってトラフ内に位置決めされる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
保持バー（２２０）が、トラフ上への上部カバーの組み立てに先立って圧縮成形ブロックのうちのいくつかの上に位置決めされる、請求項６または請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料からのタービンエンジン案内翼の製造の一般的な分野に関する。本発明向けの用途の好適な分野は、航空機タービンエンジンの低圧圧縮機の出口案内翼（ＯＶＤ）の分野である。
【背景技術】
【０００２】
従来の方法では、複合材料から作られたタービンエンジン案内翼は繊維プリフォーム（三次元織りによって、または二次元織物をドレーピングすることによって得られる）から製造され、このプリフォームは、完成成形部品の形状および寸法に対応する形状および寸法の内部陥凹を有する、圧縮成形および射出成形モールド内に配置される。一旦モールドが漏れ防止状態で閉鎖されると、プリフォームを含浸させるために熱硬化性樹脂が陥凹全体に注入され、樹脂を重合するためにアセンブリが加熱される。この重合ステップの後、モールドが開けられて、そこから取り出された完成成形部品は、使用のために必要とされる形状および寸法を有する案内翼を形成する。
【０００３】
このようなタイプの製造への圧縮成形および射出成形モールドの提供は、特定数の制約に準拠する必要がある。第一に、モールドが一旦閉鎖されると、これは注入される樹脂に対して完全に漏れ防止されていなければならない。第二に、モールド内に配置された繊維プリフォームは、結果的に得られる部品における最終的な繊維含有量を保証するために、十分かつ適切に圧縮成形されなければならない。繊維プリフォームの製造中に、織りが繊維の膨張を招き、吸収される必要のあるプリフォームの過剰な厚みを作り出すことが知られている。
【０００４】
このような制約を満足させる圧縮成形および射出成形モールドが提案されてきた。例えば、ボルトによって互いに組み立ておよび保持されている複数の部分から構成されたモールドが知られており、各モールド部分は、ボルト留めの後、繊維プリフォームの表面のうちの１つに力を印加する。それにもかかわらず、タービンエンジン案内翼は、そのようなタイプの部品のためにこのようなモールドを作ることが、良好な漏れ防止性も保証しながら実際に組み立てるには複雑な多数の部品を必要とするように、幾何学的にかなり複雑な形状を有する。
【０００５】
その他様々な方向に圧縮成形力を及ぼすのに役立つモールドの可動部分に接続された力偏向柱を備えて、単一方向に力を印加するプレス機によって閉鎖が得られる、別の圧縮成形および射出成形モールドが知られている。それにもかかわらず、タービンエンジン案内翼などの部品を圧縮成形するために必要とされる力は、複雑であってあまり信頼性の高くないモールドをもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、使いやすく、部品の様々な面の良好な圧縮形成を提供し、タービンエンジン案内翼と同程度に幾何学的に複雑であり、樹脂の漏れを確実に防止する圧縮成形および射出成形モールドを提案することによって、このような欠点を緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的は、繊維プリフォームを受容するようになっており、略平坦な底部および上部カバーによって閉鎖されるトラフを形成するシェルと、トラフの内部に配置された圧縮成形ブロックであって、各々が圧縮成形される繊維プリフォームの表面に対して垂直に押圧する表面を有する圧縮成形ブロックと、トラフの内部に配置された閉鎖ブロックであって、各閉鎖ブロックは圧縮成形ブロックの表面に対して垂直に押圧する表面を有し、繊維プリフォームと接触する表面を有していない、閉鎖ブロックとを含む、圧縮成形および射出成形モールドによって、達成される。
【０００８】
本発明のモールドの圧縮成形ブロックは、繊維プリフォームの全ての表面に対して垂直に（すなわち、略垂直な方向に）押圧させられる。言い換えると、圧縮成形される繊維プリフォームの各表面は、それに対して垂直に当接する圧縮成形ブロックに結合されている。閉鎖ブロックは、繊維プリフォームの様々な表面に対して押圧された状態で圧縮成形ブロックを保持するために、圧縮成形ブロックとトラフの側壁との間に設置される。底部および上部カバーは、アセンブリを閉鎖して（２つの平坦面の間に）樹脂に対する良好な封止を提供するのに役立ち、これらはまたアセンブリのその後のモールド外しも容易にする。
【０００９】
こうして圧縮成形ブロックと閉鎖ブロックとの機能を分離することで、特にタービンエンジン案内翼を製造するための繊維プリフォームの特定の幾何学的形状を前提として、モールドの作成を容易にするのに役立つ。
【００１０】
好ましくは、圧縮成形ブロックおよび閉鎖ブロックは、トラフおよびカバーよりも大きい熱膨張係数を有する。熱膨張差の存在は、圧縮成形モールドが、繊維プリフォームを完全に圧縮成形することのない低温のうちに閉鎖されることを可能にし、樹脂を重合するステップの間のモールドが高温のときに、最終圧縮成形が行われる。
【００１１】
トラフは、底部および上部カバーに垂直な面に対して知覚できる程度に傾斜している内面を備える側壁を含んでもよい。この傾斜は、トラフの側壁と圧縮成形ブロックのうちのいくつかとの間の所定位置に閉鎖ブロックを配置しやすくする。
【００１２】
さらに、繊維プリフォームがタービンエンジン翼を製造するためのものであるとき、モールドは、翼の羽根の圧力側を構成する繊維プリフォームの表面に対して垂直に押圧するための表面を有する第１圧縮成形ブロックと、翼の羽根の吸引側を構成する繊維プリフォームの表面に対して垂直に押圧するための表面を有する第２圧縮成形ブロックと、翼の上部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面に対して垂直に押圧するための表面を有する第３圧縮成形ブロックと、翼の底部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面に対して垂直に押圧するための表面を有する第４圧縮成形ブロックと、翼の上流および下流フランジを構成する繊維プリフォームのそれぞれの表面に対して垂直に押圧するための表面を有する第５および第６圧縮成形ブロックと、を含んでもよい。
【００１３】
このような状況下で、圧縮成形ブロックのうちの少なくとも１つは、圧縮成形ブロックのモールド外しを容易にするために、少なくとも２つの特徴的部分で構成されてもよい。
【００１４】
やはりこのような状況下で、モールドは、翼の上部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面に対して押圧している表面から離れた第３圧縮成形ブロックの表面に対して垂直に押圧するための表面を有する第１閉鎖ブロックと、翼の底部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの表面に対して押圧している表面から離れた第４圧縮成形ブロックの表面に対して垂直に押圧するための表面を有する第２閉鎖ブロックと、翼の上流および下流フランジを構成する繊維プリフォームの表面に対して押圧している表面から離れた第５および第６圧縮成形ブロックのそれぞれの表面に対して垂直に押圧するための表面を有する第３および第４閉鎖ブロックと、を含んでもよい。
【００１５】
本発明はまた、上記で定義された圧縮成形および射出成形モールドを組み立てる方法も提供し、方法は、漏れ防止するように底部カバーをトラフ上に組み立てるステップと、圧縮成形ブロックとともにターボ機械部品の製造に使用するための繊維プリフォームをトラフ内に位置決めするステップと、閉鎖ブロックをトラフ内に位置決めするステップと、漏れ防止するように上部カバーをトラフ上に組み立てるステップと、の連続ステップからなる。
【００１６】
有利なことに、圧縮成形ブロックに垂直力を印加するための押さえ装置は、閉鎖ブロックの位置決めに先立ってトラフ内に位置決めされてもよい。これらの装置は、閉鎖ブロックを所定位置に置く直前に取り外されるが、繊維プリフォームの圧縮成形を支援するのに役立つ。
【００１７】
同様に、保持具バーが、トラフ上への上部カバーの組み立てに先立って圧縮成形ブロックのうちのいくつかの上に有利に位置決めされてもよく、これにより、モールドの完全な閉鎖の前に繊維プリフォームを圧縮成形することも支援する。
【００１８】
本発明のその他の特徴および利点は、限定的特徴を有していない実施形態を示す添付図面を参照してなされる以下の説明より、明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】タービンエンジン用の案内翼の製造に使用するための繊維プリフォームの斜視図である。
【図２】図１の繊維プリフォームを受容するための、本発明の圧縮成形および射出成形モールドの平面図である。
【図３】図１の繊維プリフォームを受容するための、本発明の圧縮成形および射出成形モールドの断面図である。
【図４】本発明の変形実施形態における圧縮成形および射出成形モールドの平面図である。
【図５】本発明の変形実施形態における圧縮成形および射出成形モールドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、図１に示されるもののような、例えば航空機タービンエンジンの低圧圧縮機の出口案内翼（ＯＧＶ）の作成に使用するための繊維プリフォーム１０など、複合材料からの様々なタービンエンジン部品の製造に使用するための繊維プリフォームに、適用可能である。
【００２１】
周知の方法では、このような翼の繊維プリフォーム１０は、羽根を構成する部分１２、羽根の半径方向外側末端に形成された上部プラットフォームを構成する部分１４、羽根の半径方向内側末端に形成された底部プラットフォームを構成する部分１６、底部プラットフォームを上流に伸長させる上流フランジを構成する部分１８、および底部プラットフォームを下流に伸長させる下流フランジを構成する部分２０を有する。
【００２２】
プリフォームのこれら様々な部分は一緒になって、樹脂の注入に先立ってモールドの内部で圧縮成形されることになる６つの表面を定義する。すなわち、羽根を構成する部分１２の圧力側および吸引側表面１２ａおよび１２ｂ、上部プラットフォームを構成する部分１４の外部表面１４ａ、底部プラットフォームを構成する部分１６の内部表面１６ａ、および上流および下流フランジを構成する部分１８および２０の上流および下流側表面１８ａおよび２０ａである。
【００２３】
より正確には、圧縮成形モールドの内部に印加される力は、これらの表面に対して垂直な方向に沿って配向されなければならない。表示によれば、これらは図１において、６つのそれぞれの矢印Ｆ１２ａ、Ｆ１２ｂ、Ｆ１４、Ｆ１６、Ｆ１８、およびＦ２０によって示される。
【００２４】
上記で詳細に記載される繊維プリフォーム１０は、三次元織りの糸（例えば炭素繊維製の）によって直接的に、または二次元繊維織物をドレーピングすることによって、取得されてもよい。一旦プリフォームが作られると、これは以下に記載されるように圧縮成形および射出成形モールド内に配置される。その後、プリフォームを含浸させるために熱硬化性樹脂（例えばエポキシ系またはビスマレイミド系）がモールドの内部に注入され、樹脂を重合するためにアセンブリが加熱される。この重合ステップの後、モールドが開けられて、そこから取り出された完成成形部品は低圧圧縮機用の出口案内翼を形成するが、この翼は使用のために必要とされる形状および寸法を有する。
【００２５】
本発明の圧縮成形および射出成形モールドの実施形態は、図２および図３に図式的に示される。明確さのため、モールドの内部に樹脂を送達する回路は示されていない。
【００２６】
圧縮成形および射出成形モールド１００は、ともに組み立てられる様々な部分、具体的にはトラフ形成シェル１０２、底部カバー１０４、上部カバー１０６、圧縮成形ブロック１０８から１１８、および閉鎖ブロック１２０から１２６を含む。
【００２７】
トラフ１０２は、側壁１０３を備える略長方形の形状である。これが漏れ防止するようにその上に組み立てられる底部カバー１０４と共同して、これは繊維プリフォーム１０および様々な圧縮成形および閉鎖ブロックを受容する容器を形成する。上部カバー１０６は、漏れ防止するようにモールドを閉鎖するために、トラフの側壁１０３上に組み立てられる。
【００２８】
この実施形態には、６つの圧縮成形ブロックがあり、その各々は、モールドの内部の所定位置にあるとき、図１の矢印Ｆ１２ａからＦ２０によって示される様々な方向に、繊維プリフォーム１０の圧縮成形用表面１２ａから２０ａのうちの１つに圧縮成形力を及ぼす。
【００２９】
より具体的には、第１圧縮成形ブロック１０８は、羽根を構成するプリフォームの部分の圧力側表面１２ａに当接する表面１０８ａを有し、その一方で第２圧縮成形ブロック１１０は、羽根の吸引側を構成するプリフォームの部分の圧力側表面１２ｂに対して押圧する表面１１０ａを有する。
【００３０】
第３圧縮成形ブロック１１２は、上部プラットフォームを構成する繊維プリフォームの部分の表面１４ａに対して押圧する表面１１２ａを有する。同様に、第４圧縮成形ブロック１１４は、底部プラットフォームを構成するプリフォームの部分の表面１６ａに対して押圧する表面１１４ａを有する。
【００３１】
最後に、第５および第６圧縮成形ブロック１１６および１１８は、上流および下流フランジを構成するプリフォームのそれぞれの部分の表面１８ａおよび２０ａに対して押圧するそれぞれの表面１１６ａおよび１１８ａを有する。
【００３２】
その結果、繊維プリフォーム１０の一連の圧縮成形用表面１２ａから２０ａは、前記表面に対して略垂直の方向に沿ってこれら圧縮成形ブロックに推力を印加することによって、圧縮成形されてもよい。
【００３３】
この実施形態には４つの閉鎖ブロック１２０から１２６があり、これらは圧縮成形される繊維プリフォームの様々な表面に対して押圧された状態で圧縮成形ブロックを保持するのに役立つ。これらの閉鎖ブロックは、トラフの側壁１０３と圧縮成形ブロックとの間に設置される。したがって、モールドの内部の所定位置にあるとき、これらは繊維プリフォームと接触する表面を有していない。
【００３４】
このため、第１閉鎖ブロック１２０は、その表面１１２ａの反対側の第３圧縮成形ブロック１１２の表面１１２ｂに対して垂直に押圧するための表面１２０ｂを有する。第２閉鎖ブロック１２２は、その表面１１４ａから離れた第４圧縮成形ブロック１１４の表面１１４ｂに対して垂直に押圧するための表面１２２ｂを有する。最後に、第３および第４閉鎖ブロック１２４および１２６は、その表面１１６ａおよび１１８ａから離れた第５および第６圧縮成形ブロック１１６および１１８のそれぞれの表面１１６ｂおよび１１８ｂに対して垂直に押圧するためのそれぞれの表面１２４ｂおよび１２６ｂを有する。
【００３５】
このようなモールドは、以下の順序で組み立てられてもよい。最初にトラフ１０２が、例えばトラフの全周に形成された円周溝２０２に受容されるガスケット２００によって、漏れ防止するように底部カバー１０４上に実装される。次に第１圧縮成形ブロック１０８がトラフの内部で実質的にその中心に位置決めされる。次に繊維プリフォーム１０が、その羽根を構成する部分をその圧力側表面１２ａを介して第１圧縮成形ブロックの表面１０８ａ上に置きながら、トラフの内部に配置される。その後、別の圧縮成形ブロック１１０から１１８が、圧縮成形される繊維プリフォームの表面に対してそれぞれの押圧表面が押圧するように、トラフの内部に１つずつ位置決めされる。
【００３６】
一旦圧縮成形ブロックが適切に位置決めされてしまうと、今度は閉鎖ブロックが、トラフの側壁１０３と圧縮成形ブロックとの間でトラフ内に配置される。次に、例えば溝２０２に受容されるガスケット２００によって、漏れ防止するようにモールドを閉鎖するために、モールドの上部カバー１０６がトラフ上に組み立てられる。次に樹脂を注入するためにモールドが樹脂送達回路に接続される。一旦注入および重合ステップが実行されてしまうと、モールドが再び開けられて、最終形状および寸法を有する翼を形成する完成部品がそこから取り出される。
【００３７】
本発明の圧縮成形および射出成形モールドの様々な有利な特徴が、以下に記載される。
【００３８】
本発明の有利な構成において、圧縮成形ブロック１０８および１１８ならびに閉鎖ブロック１２０から１２６は、トラフ１０２およびカバー１０４、１０６よりも大きい熱膨張係数を有する。その結果、モールドは、繊維プリフォームを完全に圧縮成形することのない低温のうちに閉鎖されてもよく、樹脂を重合するステップの間のモールドが高温のときに、最終圧縮成形が行われる。
【００３９】
このため、トラフおよびカバーには低熱膨張係数を有する材料（例えば鋼、インバー、または複合材）、ならびに圧縮成形ブロックおよび閉鎖ブロックには高熱膨張係数を有する材料（例えばアルミニウムまたはシリコーン）を選択することが、可能である。
【００４０】
図３に示されるように、モールド内への閉鎖ブロックの挿入を容易にし、モールド外しの際にそこからの取り出しを容易にするように、トラフの側壁１０３の底面１０３ａはモールドの底部および上部カバーに直角な面に対して傾斜している。
【００４１】
図４および図５の変形実施形態において、第２圧縮成形ブロック１１０および第４圧縮成形ブロック１１４は各々がそれぞれ２つの特徴的部分から構成され、それによって自己のモールド外しを容易にしている。
【００４２】
やはりこの変形実施形態において、閉鎖ブロックの位置決めに先立って、圧縮成形ブロック１０８から１１８に対して垂直力を印加するために、トラフの内部に押さえ装置２１０を配置することが可能である。これらの装置２１０は、閉鎖ブロックを所定位置に置く前に、モールド内の繊維プリフォームの圧縮成形を支援することを可能にする（装置は、閉鎖ブロックが所定位置に置かれる直前に取り外される）。
【００４３】
スプレッダとも称されるこのような装置は、一方の末端がトラフの側壁１０３内に形成された筐体内に位置し、他方の末端が圧縮成形ブロックに対してこれと略直角の方向に力を印加する、ネジ／ナット型システムである。図４および図５の実施形態には、これらの装置が６つある。
【００４４】
同様に、やはり図４および図５に示されるように、同様にモールドの完全な閉鎖に先立って繊維プリフォームの圧縮成形を支援する目的のため、上部カバーをトラフ上に組み立てる前に、保持具バー２２０が圧縮成形ブロックのうちのいくつかの上に有利に位置決めされてもよい。
【００４５】
このような保持具バー２２０は例えば、建築業界で一般的に使用されているような、標準鋼Ｉ型梁であってもよい。これらは第２圧縮成形ブロック１１０の上に単に配置されるだけでよい。
【図１】
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【図２】
0006010609.tif 000003
【図３】
0006010609.tif 000004
【図４】
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【図５】
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