(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空金属部品の製造方法であって、
形成工具を設けるステップと、
第１の側と裏側とを備え、該裏側が前記工具と接触する１以上のコアを用意するステップと、
第１の金属溶射プロセスを利用して、１以上の金属又は金属合金をコアの第１の側に施工して、第１の側と裏側とを備える部分的に形成された構造体を得るステップと、
第２の金属溶射プロセスを利用して、１以上の金属又は金属合金を部分的に形成された構造体の裏側とコアの裏側に施工して、凹側面と凸側面とを備える構造体を得るステップと
を含む、方法。
【請求項２】
部分的に形成された構造体内にコアを保持しながら、部分的に形成された構造体から工具を除去して、部分的に形成された構造体及びコアのそれぞれの裏側を露出させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
中空金属部品の製造方法であって、
第１の側と裏側とを備える１以上のコアを用意するステップと、
第１の金属溶射プロセスを利用して、１以上の金属又は金属合金をコアの第１の側に施工して、第１の側と裏側とを備える部分的に形成された構造体を得るステップと、
第２の金属溶射プロセスを利用して、１以上の金属又は金属合金を部分的に形成された構造体の裏側とコアの裏側に施工して、凹側面と凸側面とを備える構造体を得るステップと
を含み、
複数のコアが互いに離間した関係で設けられ、１以上の金属又は金属合金が複数のコア間に施されることを特徴とする、方法。
【請求項４】
前記構造体が緻密化プロセスを受ける、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
コアを除去するためのステップをさらに含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
コアが緻密化プロセス後に除去される、請求項６に記載の方法。
【請求項７】
第１の金属溶射プロセスを利用する前に、工具、コア又はこれらの組合せを密封することをさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
複数の金属、金属合金又はこれらの組合せが、第１の金属溶射プロセスで利用される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
複数の金属、金属合金又はこれらの組合せが、第２の金属溶射プロセスで利用される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記構造体を仕上げ加工するためのステップをさらに含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の技術は、一般に、中空金属部品の製造方法に関し、より詳細にはガスタービンエンジン用の翼形部として使用されるかかる金属部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのガスタービンエンジン組立体は、ファンブレードの形態の翼形部などの中空金属部品及び／又は案内翼などの非回転固定翼形部を含む。その金属部品内の中空域は、重量を低減し及び／又は他の所望の構造特性を付与するために利用してもよい。
【０００３】
良好な特性を備えかつ寸法管理を伴う中空金属構造体は、製造が困難である場合が多く、従来のプロセスでの加工の複雑さと低い歩留まりに起因してコストがかかる場合がある。
【０００４】
中空金属構造体は、いくつかの方法により作り出されている。鋳造が利用可能であるが、薄壁セクションは制御が困難である可能性があり、材料特性が不十分である可能性がある。製造は様々な方法で行うことができる。部品は、板金から切断して形成する、鋳造する、圧延する及び／又は「超塑性成形」することができる。接合は、融接、固相接合、拡散接合、活性拡散接合、ろう付け、ボルト締め又は接着接合によるものであってもよい。溶接では、その後の熱処理を必要とする場合がある局所的な熱影響ゾーンが作り出される。ろう付け及び活性拡散接合では、局所的な合金化による局所的な低特性領域が生じる場合がある。接着接合は、十分な強度がなくてもよい。高温での長時間の加工は、疲労性及び延性などの材料特性を悪化させる可能性がある。
【０００５】
良好な物理的特性を備えかつ寸法管理を伴うコスト効率が高くかつ歩留まりの高い構造体である中空金属部品を製造するための改善された製造方法が依然として必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１９９５４１１号明細書
【発明の概要】
【０００７】
一態様において、中空金属部品の製造方法は、第１の側と裏側とを備える１以上のコアを用意するステップと、第１の金属溶射プロセスを利用して、１以上の金属又は金属合金をコアの第１の側に施工して、第１の側と裏側とを備える部分的に形成された構造体を得るステップと、第２の金属溶射プロセスを利用して、１以上の金属又は金属合金を部分的に形成された構造体の裏側とコアの裏側に施工して、凹凸構造体を得るステップとを含む。
【０００８】
別の態様において、中空金属部品は、内表面及び外表面を有する第１の側と、内表面及び外表面を有する裏側とを備え、第１の側の内表面と裏側の内表面が１以上の空洞を画成する。部品は一体に形成され、材料組成の比較的異なる領域を有しており、それらの間で材料が徐々に遷移する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの立面断面図である。
【図２】ガスタービンエンジン用の従来技術のファンブレードの形態の例示的な中空金属部品の立面図である。
【図３】ファンブレードの形態の従来技術の中空金属部品の断面図である。
【図４】図３の従来技術のファンブレードの拡散接合領域の拡大断面図である。
【図５】形成プロセスの８つ段階における例示的な中空金属部品の断面図である。
【図６】形成プロセスの８つ段階における例示的な中空金属部品の断面図である。
【図７】形成プロセスの８つ段階における例示的な中空金属部品の断面図である。
【図８】形成プロセスの８つ段階における例示的な中空金属部品の断面図である。
【図９】形成プロセスの８つ段階における例示的な中空金属部品の断面図である。
【図１０】形成プロセスの８つ段階における例示的な中空金属部品の断面図である。
【図１１】形成プロセスの８つ段階における例示的な中空金属部品の断面図である。
【図１２】形成プロセスの８つ段階における例示的な中空金属部品の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、長手方向軸線１１を有する例示的なガスタービンエンジン組立体１０の断面概略図である。ガスタービンエンジン組立体１０は、ファン組立体１２とコアガスタービンエンジン１３とを含む。コアガスタービンエンジン１３は、高圧圧縮機１４と、燃焼器１６と、高圧タービン１８とを含む。例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン組立体１０はまた、低圧タービン２０と、多段ブースタ３２と、ブースタ３２を実質的に囲むスプリッタ３４とを含む。
【００１１】
ファン組立体１２は、ロータディスク２６から径方向外方に延びるファンブレード２４のアレイを含み、ロータディスク２６の前方部分は、流線形スピナ２５により囲まれる。ガスタービンエンジン組立体１０は、吸気側２８と排気側３０とを有する。ファン組立体１２とブースタ３２とタービン２０は、第１のロータシャフト２１により互いに連結され、圧縮機１４とタービン１８は、第２のロータシャフト２２により互いに連結される。
【００１２】
運転時に、空気はファン組立体１２を通って流れ、空気流の第１の部分５０は、ブースタ３２を通して送られる。ブースタ３２から吐出された圧縮空気は、空気流がさらに圧縮される圧縮機１４を通して送られ、燃焼器１６に送出される。燃焼器１６からの高温の燃焼生成物（図１には図示せず）は、タービン１８及び２０を駆動するために利用され、タービン２０は、シャフト２１によってファン組立体１２及びブースタ３２を駆動するために利用される。ガスタービンエンジン組立体１０は、設計動作条件と設計外動作条件との間の動作条件の範囲で動作可能である。
【００１３】
ファン組立体１２から吐出された空気流の第２の部分５２は、ファン組立体１２からの空気流の一部分をコアガスタービンエンジン１３の周りで迂回させるためにバイパスダクト４０を通して送られる。より具体的には、バイパスダクト４０は、ファンケーシング又はシュラウド３６とスプリッタ３４との間に延びる。よって、ファン組立体１２からの空気流の第１の部分５０は、上で説明したように、ブースタ３２を通して、次に圧縮機１４内に送られ、ファン組立体１２からの空気流の第２の部分５２は、バイパスダクト４０を通して送られて、例えば、航空機に推力を与える。スプリッタ３４は、流入空気流を第１の部分５０と第２の部分５２とにそれぞれ分割する。ガスタービンエンジン組立体１０はまた、ファン組立体１２に構造的支持を提供するためのファンフレーム組立体６０を含み、また、ファン組立体１２をコアガスタービンエンジン１３に連結するために利用される。
【００１４】
ファンフレーム組立体６０は、径方向外側取付けフランジと径方向内側取付けフランジとの間で実質的に径方向に延びかつバイパスダクト４０内で円周方向に間隔をおいて配置される複数の出口案内翼７０を含む。ファンフレーム組立体６０はまた、径方向外側取付けフランジと径方向内側取付けフランジとの間に連結される複数のストラットを含んでもよい。一実施形態では、ファンフレーム組立体６０は、フランジが出口案内翼７０とストラットとに連結される弧状セグメントとして製造される。一実施形態では、出口案内翼及びストラットは、バイパスダクト４０内で同軸に連結される。任意選択的に、出口案内翼７０を、バイパスダクト４０内でストラットの下流側に連結してもよい。
【００１５】
ファンフレーム組立体６０は、ガスタービンエンジン組立体１０内の種々の部品の配向の維持を容易にするために使用される、ガスタービンエンジン組立体１０の種々のフレーム及び支持組立体のうちの１つである。より具体的には、このようなフレームと支持組立体は、固定部品を相互接続し、ロータ軸受支持を提供する。ファンフレーム組立体６０は、出口案内翼７０及びストラットが、ファン組立体１２の出口の周りに円周方向に間隔をおいて配置されかつファン組立体１２から吐出された空気流路を横切って延びるように、バイパスダクト４０内でファン組立体１２の下流側に連結される。
【００１６】
ファンブレード、ファンブレードの金属製前縁部、出口案内翼及びストラットなどの、ファン組立体及びファンフレーム組立体の部品は、重量を低減し及び／又は他の望ましい構造特性を付与するために、実質的に中空である場合が多い。しかしながら、このような中空部品は、従来のプロセスでの製造が困難でありかつ製造にコストがかかる場合が多い。加えて、従来のプロセスは、薄壁、接合部と溶接部とろう付け部の周りの脆弱域、製造上の制約による厚壁、不十分に多様な材料特性を備えた部品などの、望ましくない特徴を備えた部品をもたらす場合がある。
【００１７】
図２は、中空内部空間を形成するために拡散接合により互いに結合される２つの半部としてブレードが形成される、従来の製造プロセスにより製造されたファンブレード２４の形態の従来の中空金属部品を図示している。図３は、接合線８３に沿って結合された２つの半部８１、８２を図示するファンブレード２４の断面図である。図４の拡大図が図示するように、８５に示すような非結合領域を回避するために拡散接合が完全かつ正確に形成されることを確実にすることに関する課題に加えて、８４に示すような縁部の傷及び多くの接触表面において２つの半部が結合する場所での応力集中が生じる可能性がある。
【００１８】
図２に示すように、ファンブレード２４は、性能及び／もしくは耐久性又は他の考慮事項に異なる特性が要求される異なる領域を有してもよい。例えば、外側前縁部における領域Ａは、高密度特性及び高弾性率特性を有することが要求される場合がある。外側前縁部における領域Ｂ及びプラットフォーム領域内の領域Ｄは、高い破断点歪み特性（例えば、１５％の伸び）を有することが要求される場合がある。ブレードの中央翼弦領域内の領域Ｃは、高弾性率特性及び低密度特性を有することが要求される場合がある。翼根近傍の領域Ｅは、最適化された高サイクル疲労／低サイクル疲労（ＨＣＦ／ＬＣＦ）特性と、ブリスクを形成するために領域Ｅがディスクへ溶接により結合され得る構成のための溶接性とを有することが要求される場合がある。
【００１９】
図２〜図４のファンブレード２４などの従来のように生産される中空ファンブレードは、ハニカムコアを備え、超塑性成形及び拡散接合（ＳＰＦ−ＤＢ）によるトラスコアを備え、機械加工及び拡散接合又は溶接によるリブコアを備えるように製造され、互いにろう付けされる。多数の材料特性を備えたブレードは、従来では、異種材料を互いに接合する（ＭＬＥを複合ブレード又はアルミニウムブレードに接合する）ことにより製造されていた。
【００２０】
ファンブレード２４などの中空ブレードは通常、従来の製造方法を使用して生産するにはコストがかかる。金属ブレードは、一般にブレード全体にわたって１つの材料特性に限定される。接合される複合ブレード又は金属ブレードの前縁部は、従来の製造方法を使用して機械加工するのにコストがかかり、翼形部に取り付けるための２次プロセスを必要とする。
【００２１】
以下で説明されかつ図５〜図１２に描かれている中空金属部品の製造方法は、限定されるものではないが、薄壁、ろう付け、溶接又は接合により生じる脆弱域を含む従来のように製造された中空部品の１つ又は複数の材料欠陥を排除することができる。さらに、本明細書で説明する方法により製造される物品を異なる領域においては異なる材料で製造してもよく、その結果、異なる領域が異なる材料特性を備える。それゆえ、本明細書で説明する方法に従って製造された中空部品を、異なる領域に所望の材料特性を有するように調整してもよい。前述の利点の１つ又は複数を備えた中空部品と、前述の利点の１つ又は複数を有する中空部品を作り出す方法とが含まれる。
【００２２】
金属溶射法は、一般に、基板上に金属の層を堆積させるための追加の製造プロセスである。原料（金属粉末）の成分を変更することにより、溶射域の異なる領域を異なる合金から形成してもよい。このことは、図２に描かれているようなファンブレード２４などの、異なる領域における異なる材料特性により利益を得ることができる部品に有利であり得る。加えて、溶融プロセスでは通常利用できない非従来型の合金を作り出してもよい。
【００２３】
金属溶射プロセスでは、一般に、細かい金属粉末粒子を加速させ、金属粉末粒子が付着する基板上に衝突させる。その後の熱処理及び加圧処理では、細かい粒子サイズを有する密度１００％の物体を確保してもよい。物品の化学組成は、原料（金属粉末）の化学組成を反映したものである。原料（金属粉末）の成分を変更することにより、図５〜図１２に描かれている８つのステッププロセスなどにおいて、溶射域の異なる領域を異なる合金から形成してもよい。粉末を、予め合金化された材料から又は異なる合金の混合物から製造してもよい。後者の場合では、金属は、その後の熱操作中に部分的又は完全に合金化される。このことにより、溶融プロセスにより生産可能でない合金が得られる。
【００２４】
部品は通常、全ての箇所に同じ材料特性を必要としない。実際には、ファンブレード２４の領域Ａ〜Ｅに関連して上で説明したような、部品の異なる領域に異なる材料特性を備えた部品を有することが望ましい。妥協が採用されて不必要な重量又は厚さをもたらすか、部品が多数の異なる材料片から製造される。本明細書で説明する方法は、部品の各領域において局所的な要件を満たすように部品の材料特性を調整することを可能にする。本明細書で説明する部品は、実質的に一体に形成される一方で、異なる材料で構成された領域を備える。
【００２５】
一実施形態では、図５〜図１２に示すように、方法は、裏当て工具又は形成工具及びコアに金属を溶射する金属溶射法を利用して、中空金属部品を作り出す。別の実施形態は、そのような方法で作り出された中空金属部品である。本発明の一実施形態では、方法は、溶融又は熱分解などにより、コアが機械的に、化学的に又は熱的に実質的に除去されて、中空金属部品が得られるように、金属を単一のコア又は多数のコア上に溶射する第１の金属溶射プロセスを含む。代替的に、軽量材料よりなるコアをその場に残してもよい。形成工具は、１つ又は複数の部片を備えてもよい。コアは、通常は上に形成される材料よりも軽い重量及び低い密度の、多様な材料よりなるインサート又は別個の部片を構成する。コアは、完成した部品における中空空間の形成を可能にするためか又は他の望ましい特性を付与するためだけに存在してもよい。コアは、細長い管又はストリップであってもよく又は格子もしくはメッシュなどの他のより複雑な幾何学的形状を有してもよい。隣接するコアのない領域を形成するために、裏当て工具又は成形具を使用してもよい。このような裏当て工具又は成形具は、コアに隣接する中実の金属溶射領域への同時の堆積を可能にし、その結果、部分的に形成された構造体を得る。次いで、裏当て工具又は成形具から部品を除去しかつ裏側において第２の金属溶射プロセスを実施することにより、より複雑な形状を完成させてもよく、その結果、凹凸構造体を得る。代替的に、隣接するコアのない領域をコア上に直接堆積させてもよい。
【００２６】
図５〜図１２は、コア及び形成工具を使用してファンブレードなどの中空金属部品を形成するための８つのステッププロセスを図示している。
【００２７】
図５では、形成される所望の物品に適した大きさ及び形状の形成工具９０が設けられている。完成体に中空空洞又は軽量空洞を作り出すために、各々が第１の側と裏側とを有しかつそれらの裏側が形成工具９０の表面に固定される、１つ又は複数のコア９１を設けてもよい。代替的な実施形態では、１つ又は複数のコアを形成工具なしに設けてもよく、材料をコアの両側に同時又は連続的に施してもよい。
【００２８】
図６は、図５の工具９０とコア９１を示しており、工具９０の所望の領域に材料１が溶着されている。そして、図７は、工具９０とコア９１の所望の領域に材料２を溶着させる更なるステップを描いている。材料２は、材料１と同じであってもよく又は、完成体の異なる領域が多様な特性を備えた多様な材料で形成され得るように材料１と異なっていてもよい。材料１と２が同じであり及び／又は１つの材料のみが含まれる場合には、図６及び図７のステップを組合せることができ及び／又は１つのステップを省略することができる。
【００２９】
図８は、材料１の第１の溶着部近傍の材料２の一部分上に材料１の追加量を溶着させ、その結果、材料１が材料２の溶着部の端を取り囲み、第３の材料３の溶着部が中央領域において材料２上に位置する更なるステップを描いている。より多い又は少ない数の異なる材料を同じ方式で施してもよい。
【００３０】
図５〜図１２の方法における任意の又は全てのステップ間に適切な設定時間、保持時間又は滞留時間を採用してもよい。熱処理もしくは化学処理又は機械的（例えば、機械加工又はピーニング）作業などの追加の中間加工ステップを実施してもよい。
【００３１】
そして、図８に描かれているステップ後に、図９に示すように、コア９１の裏側と先に溶着させた材料（必要に応じて、材料１、材料２及び材料３）を含む部分的に形成された構造体の裏側とを露出させるために、形成工具が除去される。次いで、図１０に示すように、追加量の材料２が、コア９１の裏側及び部分的に形成された構造体の裏側を覆うように施され、その結果、コアが材料２の両側の層で取り囲まれかつこれら層に包まれる。図１１は、部分的に形成された構造体の中央領域に材料３が施された状態を図示している。これにより、コアを覆って取り囲むように金属又は金属合金などの材料を施すプロセスが完了する。
【００３２】
意図する部品及び／又は採用するコアの構成によっては、金属溶射を施すステップを連続して達成してもよく、それにより、溶射を施すステップが、各々開始と終了とを有する第１及び第２のステップで別々に達成されるのではなく、単一の組合せたステップにおいて達成されるプロセスがもたらされる。
【００３３】
図１２は、任意選択的な緻密化及び仕上げ加工のステップ後の、ファンブレード２４などの、完成した中空金属部品を図示している。また、意図する用途に要求されるように、適切なコーティングを完成体の全て又は一部に施してもよい。多くの場合では、緻密化後に機械加工及び／又は研磨を必要とする場合があるが、時には他のプロセスとプロセスの間（すなわち、金属溶射と金属溶射の間又は緻密化の前）にある程度の機械加工を実施することが望ましい場合がある。
【００３４】
作業の順序（すなわち、どちらの側が第１の側でありかつどちらの側が上で説明したような裏側であるか）は、生産すべき部品の性質、製造、機械加工、表面外形及び表面仕上げに関する考慮事項に従って選択してもよい。例えば、翼形部の場合には、まず負圧側すなわち凸側に作業を実施した後に正圧側すなわち凹側に実施することが望ましい場合がある。
【００３５】
凹凸構造体は、密度が１００％ではなく、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）などの緻密化プロセス又は他の同様のプロセスを必要とする。この緻密化プロセスは、コア及び／もしくは成形工具がその場に残った状態で又はコア及び／もしくは成形工具を除去した後に行ってもよい。必要に応じて、コア及び／又は成形工具の表面は、溶射前に基材又は他の適切な材料でコア及び／又は成形工具をコーティングすることにより（例えば、電気めっきにより）密封してもよい。それゆえ、コアは、密閉された空洞を形成するように、施される金属材料で完全に取り囲まれてもよい。
【００３６】
技術的利点は、得られた微細構造体が非常に細かい粒子状のものであり、完成した構造体が他の中空金属の製造方法により作り出された中空構造体よりも優れた機械的特性を有し得、鋳造性に関してより優れたものであることである。本方法はまた、粉末原料／付加製造の使用に伴う他の材料技術強化の使用を可能にする。
【００３７】
本方法の商業上の利点は、本方法が従来の製造技術と比較して、より迅速な加工、低減された工具要件、より良好な材料利用（これら全てがより低いコストにつながり得る）を可能にすることである。
【００３８】
技術的利点は、従来の中実のチタンブレードよりも薄くて軽いファンブレードである。商業上の利点は、従来のものよりも製造コストがより安い中空ファンブレード又は金属製前縁部（ＭＬＥ）である。
【００３９】
技術的利点は、部品が単一の材料片から製造され得る、つまり、一体に形成されるが、部品の異なる領域において異なる材料特性を利用するように設計され得ることである。このことは、完成した部品の軽量化又は薄型化をもたらすことができる。加えて、溶融プロセスを使用することでは通常利用できない合金を使用することができ、この利点が拡大される。商業上の利点は、異なる領域には異なる材料特性要件による製造を通常必要とする部品が単一片から一体に形成され得ることである。接合、溶接、ろう付け及び／又はボルト締め作業の排除及び部品点数の低減は、コスト削減をもたらすことができる。
【００４０】
既存の部品に堆積させる金属溶射が一般的である。部品は、欠けた材料を金属溶射で補い、次いで仕上げ加工することより修理してもよい。摩耗にさらされる局所領域を、耐摩耗材料で被覆してもよい。これらの場合では、部品は、従来のように生産され、次いで、別々の箇所に異なる材料の追加することにより改良される。金属溶射プロセスの既存の適用とは対照的に、提案された方法は単一の作業での部品の形成を可能にし、かかる部品は、比較的異なる材料特性を有する異なる材料で構成された領域を含んでおり、これらの領域間で徐々に遷移する。
【００４１】
本明細書で説明する方法で生産される部品は、ファンブレードなどの回転翼形部として使用されるか又は案内翼などの静翼として使用されるように賦形されかつ適合されてもよい。本明細書で説明する方法及び材料を用いて製造された翼形部は、局所的な要件に適合するように箇所によって異なる材料特性を有してもよい。翼形部などの中空金属部品は、中空であってもよく、完全な翼形部であってもよく又は（複合翼形部への接合のための金属製前縁部などの）部分的な翼形部であってもよい。
【００４２】
翼形部は、必要な周波数を有するが、中実翼形部と比較して減少した重量を有するように中空であってもよい。振動／衝撃応答のために、中空翼形部は、いくつかの大きな空洞ではなく多数の小さな空洞を必要とする場合がある。上で説明したコア上に金属溶射する方法による製造により、より安価でありかつ従来型の方法により生産された翼形部よりも優れた材料特性を有する、いくつかの小さな空洞を備えた中空翼形部を得ることができる。より小さい重量又は厚さで設計目的を満たすために局所的な材料特性を調整することにより翼形部の特徴を改善してもよい。例えば、ファンブレードを本発明で説明する方法で生産してもよい。前縁部付近の弾性率、降伏強度及び密度を増加させることにより、ファンブレードの衝撃損傷を低減してもよい。このことは、例えば、タングステン（Ｗ）などの高密度の要素を前縁材料中に合金化することにより達成することができる。このことは、空気力学的性能の改善のためにより薄肉の縁部を可能にする。翼形部とシャンクの周りの領域は、曲げモード応答に強い影響を及ぼす。例えば、この領域ではチタンとボロン（Ｂ）を合金化することにより、弾性率及び強度を増加させることができ、より薄肉のブレードで同じ周波数を可能にする。説明した製造方法及び多数の特性は、複合ファンブレード用に使用される金属製前縁部（ＭＬＥ）などの実施形態にも適用可能である。
【００４３】
本発明を具体化する部品は、従来のように製造された中空部品と比較して優れた機械的特性と材料特性とを備えた非常に細かい粒子状微細構造体を有してもよい。本発明の実施形態は、従来の技術及び従来のように作り出された中空部品と比較して、より迅速な加工と低減された工具要件とより良好な材料利用とにより生じる、商業上の利点及びより低いコストをもたらす。
【００４４】
金属溶射プロセスは、金属粉末を含み得る、原料を取り入れ、原料の成分を加速させ、成分が付着する基板に成分を付与する付加製造プロセスである。層が蓄積し、最終的に原料で構成された製品が得られる。基板の異なる領域が異なる金属及び／又は金属合金から形成されて、最終的に、製品の異なる領域に異なる材料特性を備えた製品が得られるように、原料の成分を変更してもよい。緻密化プロセスにより、一体に形成された密度１００％の部品が得られる。
【００４５】
金属溶射プロセスで作り出される部品に１つ又は複数の中空領域を与えるために、コア及び裏当て工具又は成形具を使用してもよい。本発明の一実施形態では、方法は、成形具又は１つ又は複数のコアに１つ又は複数の金属粉末を溶射する金属溶射プロセスを利用して、部分的に形成された構造体を作り出す。成形具は、コアの周りの空間内に金属が堆積することを可能にする。成形具が除去され、第２の金属溶射プロセスが裏側で実施され、その結果、凹凸構造体が得られる。第１の金属溶射プロセス後かもしくは第２の金属溶射プロセス後のいずれかに、コアを機械的に又は化学的に除去してもよく又は、軽量材料から製造されたコアをその場に残してもよい。次いで、凹凸構造体が緻密化プロセスを経て、その結果、中空部品が得られる。本発明の別の実施形態は、かかる方法で作り出された中空部品である。
【００４６】
本明細書で説明する方法及び材料を使用して、多種多様な中空金属構造体を製造してもよい。例えば、金属材料に関する軽量の利点が要求されるストラット及び他の固定構造体などの非空気力学的要素のみならず、回転翼形部と固定翼形部の両方の翼形部を製作してもよい。
【００４７】
本発明を種々の特定の実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、本発明が特許請求の範囲の精神及び範囲内の改良を伴って実施され得ることを認識するであろう。
【符号の説明】
【００４８】
１  材料
２  材料
３  材料
１０  ガスタービンエンジン組立体
１１  長手方向軸線
１２  ファン組立体
１３  コアガスタービンエンジン
１４  高圧圧縮機
１６  燃焼器
１８  高圧タービン
２０  低圧タービン
２１  第１のロータシャフト
２２  第２のロータシャフト
２４  ファンブレード
２５  流線形スピナ
２６  ロータディスク
２８  吸気側
３０  排気側
３２  多段ブースタ
３４  スプリッタ
３６  シュラウド
４０  バイパスダクト
５０  第１の部分
５２  第２の部分
６０  ファンフレーム組立体
７０  出口案内翼
８１、８２  半部
８３  接合線
９０  形成工具
９１  コア
Ａ  領域
Ｂ  領域
Ｃ  領域
Ｄ  領域
Ｅ  領域
【図１】
0006475701.tif 000002
【図２】
0006475701.tif 000003
【図３】
0006475701.tif 000004
【図４】
0006475701.tif 000005
【図５】
0006475701.tif 000006
【図６】
0006475701.tif 000007
【図７】
0006475701.tif 000008
【図８】
0006475701.tif 000009
【図９】
0006475701.tif 000010
【図１０】
0006475701.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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