(57)【要約】【課題】構成部品を補修するための方法及び装置を提供すること。【解決手段】航空機構成要素を補修する方法は、航空機構成要素の一部を取り外して、該航空機構成要素内に開口部を生成するステップを含む。本方法は又、パッチを開口部に挿入し、溶接位置が定められるようにするステップと、摩擦攪拌溶接プロセスを用いてパッチを航空機構成要素に結合するステップと、を含む、摩擦攪拌溶接プロセスは、摩擦攪拌溶接装置の一部を溶接位置内に挿入するステップを含む。本方法はまた、摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチの内部に入れるようにするステップと、傾斜部を用いて摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチから取り出すステップと、を含む、【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機構成要素を補修する方法であって、
前記航空機構成要素の一部を取り外し、該航空機構成要素内に開口部を生成するステップと、
傾斜部を含むパッチを生成するステップと、
前記パッチを前記開口部に挿入し、溶接位置が定められるようにするステップと、
摩擦攪拌溶接プロセスを用いて前記パッチを前記航空機構成要素に結合するステップと、
を含み、前記摩擦攪拌溶接プロセスが摩擦攪拌溶接装置の一部を前記溶接位置内に挿入するステップを含み、
前記方法が更に、
前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチの内部に入れるようにするステップと、
前記傾斜部を用いて前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチから取り出すステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記パッチが、リップを含み、前記開口部が縁部によって境界付けられ、前記パッチを前記開口部に挿入するステップが、前記リップを前記縁部と重ね合わせるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記摩擦攪拌溶接装置は、前記パッチの周りを１回転した後に前記パッチから取り外される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パッチから前記摩擦攪拌溶接装置の一部を取り外した後に、前記構成要素の少なくとも一部及び前記パッチを熱処理するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
Ｘ線及び蛍光透過日破壊検査のうちの少なくとも１つを用いて前記摩擦攪拌溶接装置によって生成された溶接部を検査するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記パッチが、ある厚みを有するリップを含み、前記構成要素がある厚みを有し、前記パッチを生成するステップが、前記パッチが前記開口部に挿入されたときに、前記リップの厚みと前記構成要素の厚みを加えた値が、前記開口部の外周の周りの複数の位置での一定の値に等しいように前記パッチを生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記航空機構成要素の一部が、フライス加工プロセスを用いて除去される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記摩擦攪拌溶接装置が、ショルダと、該ショルダに結合されたピンとを含み、前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記溶接位置内に挿入するステップが、前記ピンを前記溶接位置内に挿入するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記パッチを生成するステップが、前記パッチの内側表面から外向きに延びる傾斜部を含むパッチを生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記パッチを生成するステップが、前記航空機構成要素において生成された前記開口部と実質的に共形の丸みのあるコーナーを含むパッチを生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
欠陥部分を含む構成要素を補修する補修システムであって、
傾斜部を含み、前記欠陥部分を除去することにより前記構成要素内に生成され且つ前記構成要素の縁部によって境界付けられる開口部内に挿入されるように構成されるパッチと、
摩擦攪拌溶接装置と、
前記摩擦攪拌溶接装置に結合されたコンピュータデバイスと、
を備え、前記コンピュータデバイスが、
前記パッチを前記構成要素の縁部に摩擦攪拌溶接し、
前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチの内部に入るようにし、
前記傾斜部を用いて前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチから取り外す、
ように前記摩擦攪拌溶接装置を制御するよう構成されている、補修システム。
【請求項１２】
前記開口部が縁部によって境界付けられ、前記パッチは、前記パッチが前記開口部内に挿入されたときに前記縁部と重なり合うように構成されたリップを含む、請求項１１に記載の補修システム。
【請求項１３】
前記コンピュータデバイスが、前記摩擦攪拌溶接装置が前記パッチの周りを１回転した後、前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチから取り外すように構成されている、請求項１１に記載の補修システム。
【請求項１４】
前記パッチが、ある厚みを有するリップを含み、前記構成要素がある厚みを有し、前記リップの厚みと前記構成要素の厚みとを加えた値が、前記パッチが前記開口部に挿入されたときの前記開口部の外周の周りの複数の位置で一定の値に等しい、請求項１１に記載の補修システム。
【請求項１５】
前記摩擦攪拌溶接装置がショルダと、該ショルダに結合されたピンと、を含む、請求項１１に記載の補修システム。
【請求項１６】
前記コンピュータデバイスが、前記ピンを前記溶接位置に挿入させて、前記ピンを前記構成要素の縁部に摩擦攪拌溶接可能であるように構成されている、請求項１５に記載の補修システム。
【請求項１７】
前記傾斜部が、前記パッチの内側表面から外向きに延びる、請求項１１に記載の補修システム。
【請求項１８】
前記傾斜部が、前記内側表面の外周から前記パッチの内部に延びる、請求項１７に記載の補修システム。
【請求項１９】
前記傾斜部が、前記パッチの内部の第１のポイントから前記パッチの内部の第２のポイントまで延びる、請求項１７に記載の補修システム。
【請求項２０】
前記パッチが、前記構成要素内に生成された開口部と実質的に共形の複数の丸みのあるコーナーを含む、請求項１１に記載の補修システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成部品を補修するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、全体的に、航空機パワーシステムに関し、より詳細には、構成要素の補修に用いる方法及び装置に関する。
【０００３】
少なくとも一部の航空機エンジンは、ケーシング内に収容されている。航空機エンジンのこのようなエンジンケーシング及び／又は他の構成要素は、アルミニウム及び／又はアルミニウム合金から少なくとも部分的に製造される場合がある。ケーシング及び／又は他の航空機構成要素は、亀裂、腐食、摩耗、及び／又はケーシング又は構成要素の耐用寿命を望ましくなく縮める恐れのある他の損傷を受ける可能性がある。
【０００４】
補修は、損傷を受けた航空機構成要素に対して実施し、航空機構成要素の少なくとも一部の機能及び／又は構造的完全性を取り戻すことができる。例えば、交換材料は、構成要素に溶接することができ、及び／又は構成要素の１つ又はそれ以上の損傷を受けたセクションと交換することができる。しかしながら、少なくとも一部の公知の溶接プロセスは、構成要素の補修部分の周囲の区域の構造的完全性を劣化させる場合があり、及び／又は構成要素に対して所望の量の構造的完全性を取り戻すことができない場合がある。他の公知の溶接プロセスは、過剰な歪み、内部欠陥、及び／又は空隙を構成要素内に形成してしまう可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０５１６０２Ａ１号明細書
【発明の概要】
【０００６】
１つの実施形態において、航空機構成要素の一部を取り外し、該航空機構成要素内に開口部を生成するステップを含む、航空機構成要素を補修する方法が提供される。本方法はまた、パッチを生成するステップと、パッチを開口部に挿入し、溶接位置が定められるようにするステップと、摩擦攪拌溶接プロセスを用いてパッチを航空機構成要素に結合するステップと、を含む。摩擦攪拌溶接プロセスは、摩擦攪拌溶接装置の一部を前記溶接位置内に挿入するステップを含む。本方法はまた、摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチの内部に入れるようにするステップと、傾斜部を用いて摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチから取り出すステップと、を含む。
【０００７】
別の実施形態において、欠陥部分を含む構成要素を補修する補修システムが提供される。補修システムは、傾斜部を有するパッチを含む。パッチは、欠陥部分を除去することにより前記構成要素内に生成された開口部内に挿入されるように構成され、該開口部は、構成要素の縁部によって境界付けられる。補修システムはまた、摩擦攪拌溶接装置と、摩擦攪拌溶接装置に結合されたコンピュータデバイスとを含む。コンピュータデバイスは、パッチを構成要素の縁部に摩擦攪拌溶接し、摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチの内部に入るようにし、傾斜部を用いて摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチから取り外す、ように摩擦攪拌溶接装置を制御するよう構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの概略図。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの例示的なセクションのブロック図。
【図３】図１に示すガスタービンエンジンと共に用いることができる例示的な補修システムのブロック図。
【図４】図３に示す補修システムと共に用いることができる例示的なパッチの斜視図。
【図５Ａ】図１に示すガスタービンエンジンの例示的なセクション、及び例示的な摩擦攪拌溶接プロセス中に用いることができる例示的なパッチの側面図。
【図５Ｂ】図１に示すガスタービンエンジンの例示的なセクション、及び例示的な摩擦攪拌溶接プロセス中に用いることができる例示的なパッチの上面図。
【図５Ｃ】例示的な摩擦攪拌溶接プロセス中に用いることができる例示的なパッチの側面図。
【図６】図１に示すガスタービンエンジンと共に用いることができる構成要素を補修する例示的な方法のフロー図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、低圧圧縮機１２、高圧圧縮機１４、及び燃焼器１６を含む、例示的なガスタービンエンジン１０の概略図である。エンジン１０はまた、高圧タービン１８及び低圧タービン２０を含む。圧縮機１２及びタービン２０は、第１のシャフト２１によって結合され、圧縮機１４及びタービン１８は、第２のシャフト２２によって結合される。ガスタービンエンジン１０は、１つ又はそれ以上の電子制御装置を含むことができる。ガスタービンエンジン１０の構成要素は、エンジンケーシング２４によって少なくとも部分的に密閉される。例示的な実施形態において、エンジンケーシング２４は、アルミニウム、アルミニウム合金、及び／又は本明細書で記載されるようにケーシング２４が機能できる他の何れかの材料から製造される。
【００１０】
例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン１０は、航空機（図示せず）のガスタービンエンジン１０である。或いは、ガスタービンエンジン１０は、他の何れかの機械、システム、又は装置と共に用いることができる。
【００１１】
作動時には、空気が低圧圧縮機１２を通って流れ、加圧された空気の一部は、高圧圧縮機１４に送られる。高圧空気は、燃焼器１６に送られ、ここで燃料と混合されて点火され、タービン１８、２０を駆動する燃焼ガス流を生成する。
【００１２】
図２は、ガスタービンエンジン１０（図１に示す）の例示的なセクション１００のブロック図である。例示的な実施形態において、セクション１００は、少なくとも１つの欠陥部分１０２を含むエンジンケーシング２４の一部である。或いは、セクション１００は、少なくとも１つの欠陥部分１０２を含む、ガスタービンエンジン１０の他の何れかの部分、又はガスタービンエンジン１０の構成要素の他の何れかの部分である。
【００１３】
例示的な実施形態において、欠陥部分１０２は、交換及び／又は補修されるのが望ましいガスタービンエンジン１０（例えば、セクション１００の）又はその構成要素の一部である。本明細書で使用される用語「欠陥のある」は、セクション１００内に不良、傷、又は欠損部を含むことにのみ限定されず、障害があること以外の理由で除去されることが望ましい部分も含むことができる。従って、欠陥部分１０２は、限定ではないが、少なくとも部分的に腐食した、構造的に脆弱化した、摩耗した、損耗した、及び／又はその他の交換及び／又は補修することが望ましいセクション１００の部分を含むことができる。
【００１４】
例示的な実施形態において、欠陥部分１０２の外周１０４を識別し、欠陥部分１０２の交換及び／又は補修を可能にすることができる。外周１０４は、交換及び／又は補修をする必要がないセクション１００の材料を含むことができる点は理解されたい。欠陥部分１０２は、例えば、フライス加工又は別の好適なプロセスによって外周１０４に沿って除去されて、セクション１００内に交換開口部１０６を生成する。より具体的には、交換開口部１０６は、外周１０８によって定められて境界付けられる。
【００１５】
図３は、ガスタービンエンジン１０（図１に示す）と共に用いることができる例示的な補修システム２００のブロック図である。より具体的には、補修システム２００を用いて、欠陥部分１０２（図２に示す）及び／又はガスタービンエンジン１０の他の何れかの部分を交換及び／又は補修することができる。例示的な実施形態において、補修システム２００は、摩擦攪拌溶接（ＦＳＷ）装置２０２、コンピュータデバイス２０４、及びパッチ２０６を含む。
【００１６】
ＦＳＷ装置２０２は、例示的な実施形態において、モータ２０８、回転ショルダ２１０、及びピン２１２を含む。ショルダ２１０はモータ２０８に結合され、ピン２１２は、ショルダ２１０に結合される。非消耗で、回転摩擦熱及び機械的高負荷に耐え、ガスタービン１０の欠陥部分１０２及び／又はセクション１００（図２に示す）の摩擦攪拌溶接プロセス中に生じるマイナスの材料相互作用を回避するよう設計された材料から製造される。
【００１７】
コンピュータデバイス２０４は、ＦＳＷ装置２０２に通信可能に結合され、ＦＳＷ装置２０２の作動を制御する。例示的な実施形態において、コンピュータデバイス２０４は、少なくとも１つのプロセッサ２１４と、該プロセッサ２１４に結合された少なくとも１つのメモリデバイス２１６とを含む。
【００１８】
例示的な実施形態において、プロセッサ２１４は、１つ又はそれ以上のシステム及びマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能論理回路（ＰＬＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＰＬＣ）、及び本明細書で説明される機能を実行できる他の何れかの回路を含むことができる、あらゆる好適なプログラム可能回路を含む。上述の実施例は例証に過ぎず、従って、用語「プロセッサ」の定義及び／又は意味をどのようにも限定することを意図するものではない。メモリデバイス２１６は、限定ではないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、半導体ドライブ、フロッピィディスク、フラッシュドライブ、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、及び／又はあらゆる好適なメモリのようなコンピュータ可読媒体を含む。例示的な実施形態において、メモリデバイス２１６は、プロセッサ２１４によって実行可能にされて、該プロセッサ２１４が本明細書で記載される機能を実行することができるデータ及び／又は命令を含む（すなわち、プロセッサ２１４は命令によってプログラムされる）。より具体的には、例示的な実施形態において、メモリデバイス２１６は、モータ２０８の回転速度、溶接位置にピン２１２を挿入する角度、１つ又はそれ以上の溶接段階又はセグメントの間にセクション１００に対してＦＳＷ装置２０２を移動させる方向及び距離、セクション１００に対してＦＳＷ装置２０２を移動させる速度、ＦＳＷ装置２０２によって加えられる圧力、及び／又はＦＳＷ装置２０２が本明細書で記載されるように機能させることができる他の何れかのパラメータのような、ＦＳＷ装置２０２を制御するためのプロセスパラメータを格納する。
【００１９】
パッチ２０６は、欠陥部分１０２を交換するように製造される。従って、例示的な実施形態において、パッチ２０６は、耐腐食性、機械的特性、及び寸法上の機能拡張に関してセクション１００及び／又は欠陥部分１０２の材料と同じか又は改善された材料から製造される。例示的な実施形態において、パッチ２０６は、リップ部分及び傾斜部（何れも図３には示していない）を含み、これらは、パッチ２０６をセクション１００に摩擦攪拌溶接して欠陥部分１０２を交換及び／又は補修できるようにする。その上、図３に示すように、パッチ２０６は、パッチ２０６の外周付近での溶接時に急激な又は迅速な方向の変化を低減するために実質的に丸みのあるコーナー２１８を含む。従って、摩擦攪拌溶接プロセスは、丸みのあるコーナー２１８によって容易になる。欠陥部分１０２の外周及び交換開口部１０６の外周１０８はまた、交換開口部１０６及び／又は欠陥部分１０２の輪郭と実質的に一致するような丸みのあるコーナーを有して形成される点に留意されたい。
【００２０】
作動時には、コンピュータデバイス２０４は、セクション１００に対して摩擦攪拌溶接作業又はプロセスを実施するようＦＳＷ装置２０２を制御する。欠陥部分１０２は、本明細書でより完全に記載されるように、セクション１００から除去され、パッチ２０６が、セクション１００内に定められる交換開口部１０６（図２に示す）に挿入される。コンピュータデバイス２０４から受け取ったコマンドに基づいて、モータ２０８がピン２１２及びショルダ２１０の回転を開始する。ピン２１２及びショルダ２１０は、交換開口部の外周１０８（図２）とパッチ２０６との間、及び／又はこれらに近接した溶接位置に挿入される。ピン２１２の回転により、溶接位置にある材料（すなわち、セクション１００及び／又はパッチ２０６の材料）が加熱されて可塑化する。ショルダ２１０の回転は、可塑化した材料を内包し、優れた溶接部を生成する流体流動ダイナミックスをもたらす。ＦＳＷ装置２０２が溶接位置に沿って移動すると、後に残された可塑化材料が冷却して固化し、セクション１００とパッチ２０６との間に溶接部を形成する。ＦＳＷ装置２０２がセクション１００とパッチ２０６との間の溶接を完了すると、ＦＳＷ装置２０２は、パッチ２０６の傾斜部にて溶接位置から出て、本明細書でより完全に記載されるように、ピン２１２の飛び出しにより生成される空隙又は開口部が残る。
【００２１】
図４は、補修システム２００（図３に示す）と共に用いることができる例示的なパッチ２０６の斜視図である。例示的な実施形態において、パッチ２０６は、欠陥部分１０２を交換するよう設計及び製造される。
【００２２】
パッチ２０６は、内側表面３０２、外側表面３０４、及び内側表面３０２の中心３０８に対して該内側表面３０２から半径方向に延びるリップ３０６を含む。パッチ２０６はまた、中心３０８に対して内側表面３０２から少なくとも部分的に軸方向外向きに延びる傾斜部３１０を含む。
【００２３】
例示的な実施形態において、内側表面３０２は、欠陥部分１０２及び／又はセクション１００の内側表面（図示せず）の区域及び形状に実質的に一致するようなサイズ及び形状にされる。その上、内側表面３０２の外周３１２は、欠陥部分１０２の外周１０４及び／又は交換開口部１０６の外周１０８に実質的に相補的であり、欠陥部分１０２を交換するためパッチ２０６が交換開口部１０６内に挿入されたときに、内側表面３０２がセクション１００内に形成された開口部と実質的に互いに接触するようになる。
【００２４】
外側表面３０４は、欠陥部分１０２及び／又はセクション１００の外側表面（図示せず）の区域及び形状と実質的に一致するようなサイズ及び形状にされる。その上、例示的な実施形態において、外側表面３０４の区域は、内側表面３０２の区域とリップ３０６の区域とを含み、外側表面３０４が内側表面３０２よりも大きな区域となる。リップ３０６は、内側表面３０２から外側表面３０４に向かってある距離だけ軸方向にオフセットされ、内側表面３０２がリップ３０６に対して隆起するようになる。その上、リップ３０６は、パッチ２０６が交換開口部１０６内に挿入されたときに、セクション１００の外側表面の少なくとも一部にわたって交換開口部の外周１０８に近接して延びる。
【００２５】
例示的な実施形態において、傾斜部３１０は、内側表面３０２と一体的に形成され、内側表面３０２から軸方向外向きに延びる。より具体的には、傾斜部３１０は、入口部分３１４から出口部分３１６まで延びる。入口部分３１４は、内側表面３０２と実質的に同じ高さにあり、出口部分３１６は、内側表面３０２の上方に高さ３１８だけ延びる。１つの実施形態において、傾斜部３１０は、入口部分３１４から出口部分３１６まで延びるときに実質的に直線状である。或いは、傾斜部３１０は、入口部分３１４から出口部分３１６まで延びるときに実質的に曲線状である。１つの実施形態において、傾斜部３１０は、内側表面３０２の外周３１２からパッチ２０６の内部（例えば、出口部分３１６）まで延びる。別の実施形態において、傾斜部３１０は、パッチ２０６の内部の第１のポイント（例えば、入口部分３１４における）から、パッチ２０６の内部の第２のポイント（例えば、出口部分３１６における）まで延びる。
【００２６】
図５Ａは、例示的な摩擦攪拌溶接プロセス中のセクション１００及びパッチ２０６の側面図である。図５Ｂは、例示的な摩擦攪拌溶接プロセス中のセクション１００及びパッチ２０６の上面図である。図５Ｃは、例示的な摩擦攪拌溶接プロセスが終わったパッチ２０６の側面図である。
【００２７】
図５Ａに示すように、パッチ２０６が交換開口部１０６（図示せず）に挿入され、内側表面の外周３１２が交換開口部の外周１０８と当接して溶接位置４０２を定めるようになる。例示的な実施形態において、ＦＳＷ装置２０２のピン２１２（共に図３に示す）は、摩擦攪拌溶接作業中に溶接位置４０２に挿入され、交換開口部の外周１０８に沿ってパッチ２０６をセクション１００に溶接する。
【００２８】
その上、リップ３０６は、交換開口部の外周１０８に近接してセクション１００（以下、「セクション縁部４０４」と呼ぶ）の少なくとも一部に重なり合う。セクション縁部４０４は、交換開口部の外周１０８に沿って延びる点は理解されたい。例示的な実施形態において、リップ３０６は、リップ３０６の厚み４０６とセクション縁部４０４の厚み４０８を合わせた値が、交換開口部の外周１０８に沿って及び／又はセクション縁部４０４に沿った実質的に各位置（又は複数の位置）にて一定値であるように製造される。従って、パッチ２０６は、交換開口部の外周１０８に沿って又は近接して均一な厚み４０８を有するセクション縁部４０４、及び／又は可変の厚み４０８を有するセクション縁部４０４への溶接を可能にするようカスタマイズされる。１つの実施形態において、単一のパッチ２０６の鋳型は、パッチ２０６をセクション１００及び／又はセクション縁部４０４に溶接して均一又は一定の厚みの溶接部及び／又は補修区域を形成した後にパッチの外側表面３０４から過剰な材料を除去することによって、異なる厚み４０８のセクション１００及び／又はセクション縁部４０４でも用いることができる。
【００２９】
図５Ｂ及び５Ｃに示すように、例示的な実施形態において、ＦＳＷ装置２０２は、溶接位置４０２に沿って移動したときに溶接部４１０を生成する。ＦＳＷ装置２０２は、溶接位置４０２から出る前に溶接位置４０２の周りを１回転又は実質的に１回転（すなわち、パッチ２０６及び／又は交換開口部の外周１０８の周りを１回転）する。その上、ＦＳＷ装置２０２は、傾斜部３１０に近接した溶接位置４０２から出て、パッチ２０６の内部４１１に入る。ピン２１２は、ピン２１２が出口部分３１６（図４に示す）に達するまで傾斜部３１０を登ることによりパッチ２０６から出る。ピン２１２が傾斜部出口部分３１６にてパッチ２０６から出と、ピン２１２により出口開口部４１２が溶接部４１０内に形成される。傾斜部出口部分３１６にてピン２１２が出ることにより、出口開口部４１２は、従来のシステムによって形成される出口開口部よりも小さくすることが可能になる。その上、出口開口部４１２は、後の製造プロセス中に除去することができるパッチ２０６内の位置に位置付けられる。より具体的には、出口開口部４１２は、傾斜部の出口部分３１６（パッチの内側表面３０２の上方の高さ３１８にある）に位置付けられ、溶接位置４０２にて溶接部４１０に影響を及ぼすことなく傾斜部３１０を取り除いて出口開口部４１２を排除することができるようになる。
【００３０】
図６は、ガスタービンエンジン１０（図１に示す）の構成要素又はセクション１００（図２）のような構成要素を補修する例示的な方法５００のフロー図である。例示的な実施形態において、欠陥部分１０２（図２に示す）のような望ましくない部分をセクション１００のような補修されるべき構成要素から除去する（５０２）。従って、セクション１００から材料が除去され、新しい材料（例えば、パッチ２０６）をセクション１００に挿入及び／又は取り付けるスペースが設けられる。１つの実施形態において、欠陥部分１０２は、欠陥部分の外周１０４に沿ってセクション１００からフライス加工することにより除去される（５０２）。欠陥部分１０２の除去により交換開口部１０６（図２に示す）が生成される。
【００３１】
交換開口部１０６の輪郭又は外周１０８並びに交換開口部の外周１０８を含むセクション縁部４０４（共に図５に示す）の厚み４０８が測定される（５０４）。測定した交換開口部の外周１０８及び測定されたセクション縁部４０４の厚み４０８に基づいて、欠陥部分１０２を交換するためのカスタマイズされたパッチ２０６が生成される（５０６）。より具体的には、内側表面３０２の外周３１２は、交換開口部の外周１０８と実質的に一致するように形成又は調整される。リップ３０６は、リップ３０６の厚み４０６とセクション縁部４０４の厚み４０８を合わせた値が、交換開口部の外周１０８に沿った各位置で一定値と等しいように形成又は調整される。
【００３２】
例示的な実施形態において、パッチ２０６が、摩擦攪拌溶接（すなわち、ＦＳＷ装置２０２による）を用いて交換開口部の外周１０８に沿ってセクション縁部４０４に結合される（５０８）。より具体的には、ＦＳＷ装置２０２のピン２１２は、溶接位置４０２（図５Ａに示す）に挿入され、モータ２０８が作動して、ショルダ２１０（共に図３に示される）及びピン２１２を回転させる。ピン２１２の回転と、これによって生じる摩擦によって、ピン２１２に隣接するセクション縁部４０４及び／又はパッチ２０６の材料が可塑化される。例示的な実施形態において、ＦＳＷ装置２０２は、交換開口部の外周１０８及び溶接位置４０２の周りを１回転又は実質的に１回転し、パッチ２０６をセクション縁部４０４に溶接する。ＦＳＷ装置２０２（すなわち、ピン２１２）は、傾斜部３１０又はこれに近接した溶接位置から出て（５１０）、傾斜部３１０の出口部分３１６にてパッチ２０６から出る。
【００３３】
例示的な実施形態において、パッチ２０６がセクション縁部４０４に溶接された後、補修区域（例えば、セクション縁部４０４及びパッチ２０６）を局所的に熱処理５１２し、摩擦攪拌溶接の機械的特性を改善すると共に、セクション１００の残りの部分の機械的特性に対する悪影響を最小限にする。
【００３４】
溶接部４１０及び／又は溶接位置４０２は、例えば、Ｘ線、非破壊蛍光浸透探傷検査（ＦＰＩ）、及び／又は溶接部４１０の完全性を決定付ける他の何れかの好適なプロセスによって検査される（５１４）。補修区域は、セクション１００の残りの部分と適合するよう仕上げ加工又はブレンドされる（５１６）。加えて、傾斜部３１０（及びこれにより出口開口部４１２）が除去され、パッチの内側表面３０２がセクション１００の他の部分に実質的に一致するようになる。傾斜部３１０はパッチ２０６の内部にあるので、傾斜部３１０（及び出口開口部４１２）の除去は、溶接部４１０及び／又は溶接位置４０２の構造的完全性に影響しない点に留意されたい。
【００３５】
本明細書で記載されるシステム及び方法の技術的効果は、（ａ）航空機構成要素の一部を取り外して航空機構成要素内に開口部を生成すること、（ｂ）傾斜部を含むパッチを生成すること、（ｃ）溶接装置が定められるように航空機構成要素内に形成された開口部にパッチを挿入すること、（ｄ）摩擦攪拌溶接装置の一部を溶接位置に挿入することを含む、摩擦攪拌溶接プロセスを用いて航空機構成要素にパッチを結合すること、（ｅ）摩擦攪拌溶接装置の一部がパッチの内部に入るようにすること、及び（ｆ）傾斜部を用いてパッチから摩擦攪拌溶接装置の一部を取り外すこと、のうちの少なくとも１つを含む。
【００３６】
上述の実施形態は、構成要素を補修するための効率的でコスト効果の高い補修システム及び方法を提供する。摩擦攪拌溶接（ＦＳＷ）装置を用いて、航空機構成要素の縁部にパッチを溶接する。ＦＳＷ装置は、パッチと縁部との間に溶接位置に沿って溶接部を生成する。パッチは傾斜部を含み、これにより、ＦＳＷ装置が溶接位置から出てパッチに入り、傾斜部にてパッチから出て出口開口部を形成することを可能にする。従って、傾斜部及び出口開口部は、後の製造作業中に取り除かれ、従って、溶接部、パッチ、及び構成要素の補修セクションの構造的完全性を維持することができる。
【００３７】
構成要素を補修するのに使用する方法及び装置の例示的な実施形態ついて、上記で詳細に説明した。本方法及び装置は、本明細書で記載される特定の実施形態に限定されず、むしろ、本装置の構成要素及び／又は本方法のステップは、本明細書で記載される他の構成要素及び／又はステップとは独立して別個に利用することができる。例えば、補修方法はまた、他の構成要素又は構造と組み合わせて用いることができ、本明細書で記載される航空機ガスタービンエンジンでのみ実施することに限定されない。
【００３８】
本発明の種々の実施形態の特定の特徴は、幾つかの図面において示され、他の図面では示されていない場合があるが、これは便宜上のことに過ぎない。本発明の原理によれば、図面の何れかの特徴要素は、他の何れかの図面のあらゆる特徴と組み合わせて言及し及び／又は特許請求することができる。
【００３９】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４０】
１００  セクション
１０２  欠陥部分
１０４  欠陥部分の外周
１０８  交換開口部の外周
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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