(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性、製造性に優れたタービン用ロータアセンブリの製造方法を提供する。【解決手段】ロータアセンブリは、第１の材料から鍛造したロータ部品の第１の部分２１０を含む。第１の材料は、第１のプロセスを用いて処理される。ロータアセンブリはまた、第１の材料と同じ材料の第２の材料から別途鍛造したロータ部品の第２の部分２３０を含む。第２の部分は、第２のプロセスを用いて処理され、回転軸１２に垂直な半径方向円周平面に沿って第１の部分と結合される。【選択図】図３
2008163937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン用ロータアセンブリであって、
第１のプロセスを用いて処理された第１の材料から鍛造したロータ部品の第１の部分（２１０）と、
第２のプロセスを用いて処理され、第１の材料と同じ材料の第２の材料から別途鍛造したロータ部品の第２の部分（２３０）であって、第１の軸方向位置で第１の部分と結合した第２の部分（２３０）と
を備えるタービン用ロータアセンブリ。
【請求項２】
第１の材料がα／β処理された第１の材料を含む、請求項１記載のロータアセンブリ。
【請求項３】
第２の材料がβ処理された第１の材料を含む、請求項１記載のロータアセンブリ。
【請求項４】
第１の材料及び第２の材料がチタン基合金を含む、請求項１記載のロータアセンブリ。
【請求項５】
第１及び第２の部分（２１０、２３０）は各々、ロータアセンブリの長手方向軸に実質的に垂直な半径方向円周面とロータアセンブリの長手方向軸に実質的に垂直な軸方向円周面との少なくともいずれかで互いに結合している、請求項１記載のロータアセンブリ。
【請求項６】
第２の部分（２３０）の軸方向円周縁部（２２４、２３６）が半径方向円周面で第１の部分（２１０）の軸方向円周縁部と結合している、請求項１記載のロータアセンブリ。
【請求項７】
長手方向軸を含むロータ機械であって、
第１のプロセスを用いて処理された第１の材料から鍛造したディスクの第１の部分（２１０）と、
第２のプロセスを用いて処理され、第１の材料と同じ材料の第２の材料から別途鍛造したディスクの第２の部分（２３０）であって、第１の軸方向位置で第１の部分と結合した第２の部分（２３０）と
を備えるロータ機械。
【請求項８】
第１の材料がα／β処理された第１の材料を含む、請求項７記載のロータ機械。
【請求項９】
第２の材料がβ処理された第１の材料を含む、請求項７記載のロータ機械。
【請求項１０】
第１の材料及び第２の材料がチタン基合金を含む、請求項７記載のロータ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広義には回転機械に関し、具体的には、回転機械の部品の製造方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンエンジン及び／又はガスタービンエンジンなどの少なくとも幾つかの公知の回転機械は、ファンアセンブリ、圧縮機及び／又はタービンのような様々なロータアセンブリを備えており、これらは各々ロータアセンブリを有している。少なくとも幾つかの公知のロータアセンブリは、ディスク、シャフト、スプール、ブレード付ディスク（ブリスク）、シール及び／又はブレード一体化リング（ブリング）などの部品を備えている。かかる部品は、ガスタービンエンジン内の軸方向位置に応じて様々な温度に付される。
【０００３】
例えば、作動中、少なくとも幾つかの公知のガスタービンエンジンは、エンジンの長手方向中心軸に沿って軸方向温度勾配に付されることがある。一般に、ガスタービンエンジン部品は、エンジンの前方部に向かうほど作動温度が低く、エンジンの後方部に向かうほど作動温度が高い。従って、公知のロータアセンブリ及び／又はロータ部品は、一般に、エンジン内のその所期の位置での予想最高温度に耐えることができる材料から製造される。
【非特許文献１】Lahoti, G. D., Semiantin, S, L,. Oh, S.I., Altan, T. and Gegel, H. L., "Development of Process Models to Produce a Dual-Property Titanium Alloy Compressor Disk," Advanced Processing Methods for Titanium, D. F. Hasson and C. H. Hamilton, Eds., TMS-AIME, Warrendale , Pennsylvania, 1982, pp. 23-39
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
様々な温度に適応すべく、各種エンジン部品は、部品が様々な半径方向及び／又は軸方向予想最高温度に耐えられるように種々異なる材料特性の合金で鍛造されている。具体的には、公知の回転アセンブリ及び／又は回転部品は概して回転アセンブリ及び／又は回転部品全体の予想最高温度に耐えることができる単一の合金から鍛造される。しかし、単一鍛造では、高い滞留時間疲労強度材料特性と最適な耐クリープ性材料特性とを兼ね備えるエンジン部品を鍛造することはできなかった。具体的には、合金に異なる処理を施して異なる材料特性を生じさせることができるが、公知の鍛造法では一般に異なる処理をした合金を単一鍛造で組み合わせることはできない。
【０００５】
例えば、単一のエンジン部品を滞留時間疲労強度が増すように鍛造すると、概して部品の耐クリープ性能に悪影響を与える。部品の耐クリープ性が低下すると、部品の塑性変形の増大を誘起しかねず、ひいては高温下でのエンジン部品と他のエンジン部品との摩擦及び／又は摩耗を引き起こしかねない。一方、単一のエンジン部品を部品の耐クリープ性能が増すように鍛造すると、部品の滞留時間疲労強度に悪影響を与えかねない。滞留時間疲労強度が低下すると、エンジン部品は低温での疲労亀裂が起こりやすくなるおそれがある。このように、公知の鍛造法では、部品の挙動が制約され、最も調和のとれた挙動をもたらすことができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの態様では、本発明は、タービン用のロータアセンブリの製造法を提供する。本方法は、第１の材料からロータ部品の第１の部分を鍛造する段階と、第１のプロセスを用いて第１の材料を処理する段階と、第１の材料と同じ材料の第２の材料からロータ部品の第２の部分を鍛造する段階とを含む。第２の部分は、第１の部分とは別個に鍛造される。本方法は、第２のプロセスを用いて第２の材料を処理する段階、及び第１の軸方向位置で第２の部分を第１の部分に結合する段階も含む。
【０００７】
別の態様では、タービン用のロータアセンブリを提供する。本ロータアセンブリは、第１の材料から鍛造したロータ部品の第１の部分を備える。第１の材料は第１のプロセスを用いて処理される。ロータアセンブリは、第１の材料と同じ材料の第２の材料から別途鍛造したロータ部品の第２の部分も備える。第２の部分は第２のプロセスを用いて処理され、第１の軸方向位置で第１の部分と結合している。
【０００８】
さらに別の態様では、長手方向軸を含むロータ機械を提供する。ロータ機械は、第１の材料から鍛造したディスクの第１の部分を備える。第１の材料は第１のプロセスを用いて処理される。ロータ機械は、第１の材料と同じ材料の第２の材料から別途鍛造したディスクの第２の部分も備える。第２の材料は第２のプロセスを用いて処理され、第１の軸方向位置で第１の部分と結合している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本願で開示する例示的な方法及び装置は、ロータ部品の滞留時間疲労及びクリープ変形が低減するようにそれぞれの部品の軸方向温度勾配に基づいて部品を製造・組立てることによって、公知の組立法及びロータ部品の短所を克服する。「軸方向」という用語は、本願では、回転機械の回転中心軸に実質的に平行な方向及び配向をいう。「軸方向円周縁部」という用語は、本願では、回転機械の回転中心軸に実質的に垂直に配向した円周縁部をいう。「半径方向」という用語は、本願では、回転中心軸に実質的に垂直な方向及び配向をいう。「半径方向円周平面」は、回転機械の回転中心軸に実質的に垂直に配向した平面をいう。さらに、「前方」とはガスタービンエンジンの上流側で吸気側に近い方向及び位置をいい、「後方」とはガスタービンエンジンの下流側で排気側に近い方向及び位置をいう。
【００１０】
図１は、回転中心軸１２を有する例示的なターボファンエンジンアセンブリ１０の概略図である。例示的な実施形態では、ターボファンエンジンアセンブリ１０は吸気側１４と排気側１６とを有する。ターボファンエンジンアセンブリ１０は、高圧圧縮機２０と燃焼器２２と高圧タービン２４とを含むコアガスタービンエンジン１８を備えている。さらに、ターボファンエンジンアセンブリ１０は、コアガスタービンエンジン１８から軸方向下流に位置する低圧タービン２６と、コアガスタービンエンジン２２の軸方向上流に配置されたファンアセンブリ２８とを備える。ファンアセンブリ２８は、ロータハブ３２から半径方向外側に延在するファンブレード３０の列を備える。さらに、ターボファンエンジンアセンブリ１０は、ファンアセンブリ２８と低圧タービン２６の間に配置された第１ロータシャフト３４と、高圧圧縮機２０と高圧タービン２４の間に配置された第２ロータシャフト３６とを備え、ファンアセンブリ２８、高圧圧縮機２０、高圧タービン２４及び低圧タービン２６は直列に流体連通しターボファンエンジンアセンブリ１０の回転中心軸１２に対して同軸に整列している。
【００１１】
作動中、空気は吸気側１４からファンアセンブリ２８を通って高圧圧縮機２０に流れる。圧縮空気が燃焼器２２に送られる。燃焼器２２からの空気流は、高圧タービン２４及び低圧タービン２６を駆動してから、排気側１６を通ってターボファンエンジンアセンブリ１０から出る。
【００１２】
高圧圧縮機２０、燃焼器２２、高圧タービン２４及び低圧タービン２６は各々１以上のロータアセンブリを備える。回転又はロータアセンブリは、一般に、ターボファンエンジンアセンブリ１０内での各々の相対的軸方向位置に応じて様々な温度に付される。例えば、例示的な実施形態では、ターボファンエンジンアセンブリ１０は、一般に前方のファンアセンブリ２８に近いほど作動温度が低く、後方の高圧圧縮機２０に近いほど作動温度が高い。そこで、高圧圧縮機２０のロータ部品は、概して、ファンアセンブリ２８のロータ部品用の製造材料よりも高い温度に耐えることができる材料で製造される。
【００１３】
図２は、ターボファンエンジンアセンブリ１０（図１に示す）のようなターボファンガスタービンエンジンアセンブリで使用することができる例示的な公知の単一ディスク段１００の部分側面図である。例示的な実施形態では、ディスク段１００は、幾つかの部品領域を含む単一のエンジン部品である。例えば、ディスク段１００は、半径方向内側ハブ１１２と、ハブ１１２から半径方向外側に延在するウェブ１１４と、ウェブ１１４から半径方向外側に延在するリム１１６とを備える。ディスク段１００は、リム１１６から軸方向に両側に延在する第１のアーム１１８と第２のアーム１２０とを備える。第１のアーム１１８はシール歯１２２と第１の端部１２４を備える。第２のアーム１２０はシール歯１２６と第２の端部１２８を備える。
【００１４】
例示的な実施形態では、ディスク段１００は、アセンブリ回転中心軸に沿った異なる軸方向位置で回転可能に結合される複数の同様のディスク段（図示せず）と結合できる。しかし、ディスク段１００は、回転中心軸１２に関する軸方向位置に応じて様々な温度に付される。従って、ディスク段１００は、回転中心軸１２に沿った様々な軸方向位置で種々異なる材料特性をもつように製造される。例えば、ターボファンエンジンアセンブリ１０の前方セクション近くに配置されるディスク段１００は、ターボファンエンジンアセンブリ１０の後方セクション近くに配置される同じディスク段１００よりも概して低温である。そこで、ステージ１００は一般に下流側の部品の製造に使用される材料よりも低い温度に耐える材料で製造される。
【００１５】
例示的な実施形態では、ディスク段１００内の様々な領域も、回転中心軸１２に関して軸方向及び／又は半径方向位置に応じて様々な温度に付される。例えば、ボア１１２及びウェブ１１４は一般に第２の端部１２８よりも低い温度及び高い応力に曝される。その結果、ボア１１２及びウェブ１１４は一般に第２の端部１２８よりも大きい滞留時間疲労（「滞留疲労」）に付される。従って、ボア１１２及びウェブ１１４には、滞留疲労強度の高い製造材料が望ましい。対照的に、第２の端部１２８は一般にボア１１２及びウェブ１１４よりも高い温度に曝される。その結果、第２の端部１２８は一般にボア１１２及びウェブ１１４よりも大きなクリープ変形（「クリープ」）に付される。従って、第２の端部１２８には、耐クリープ性の高い製造材料が望ましい。
【００１６】
上述の通り、同じ合金に異なる処理を施して異なる材料特性を生じさせることができる。しかし、公知の鍛造法では一般に異なる処理シーケンスはできないし、複数の合金を単一鍛造で混合することはできない。そこで、少なくとも幾つかの公知の鍛造法では、単一の鍛造エンジン部品について１種類の材料特性を最適化するためのプロセスを用いる。
【００１７】
公知の２通りのプロセスとして、結晶粒粗大化処理と結晶粒微細化処理がある。チタン合金では、結晶粒粗大化処理はβ処理と呼ばれ、結晶粒微細化処理はα／β処理と呼ばれる。β処理は、チタン合金をβトランザスを上回る温度で鍛造及び／又は熱処理することを含む。具体的には、β処理は、エンジン部品の鍛造時に達成することもできるし、或いは部品をβ固溶化熱処理してもよい。本質的に、β処理は、高温疲労強度を顕著に低減しながら、耐クリープ性を最適化するためのものである。しかし、β熱処理は、全体として主に比較的大きなβ結晶粒組織を有する部品をもたらす。一般に耐クリープ性は向上するが、例えば延性や疲労強度などの特性はβ熱処理した部品では低下しかねない。従って、同じ結晶粒組織を担うためには、断面積を大きくする必要がある。その結果、β熱処理部品は、滞留疲労強度について最適化した材料で製造した部品よりも概して重量が増し、製造コストが高くなる。
【００１８】
チタン合金の結晶粒微細化処理（α／β処理）は、チタン合金をβトランザス未満の温度で鍛造し熱処理することを含む。例えばニッケル（Ｎｉ）基合金のような合金では、結晶粒微細化処理によって疲労強度を向上させることができる。しかし、Ｎｉ基部品は、中間温度域で耐クリープ性のための処理を施した他の合金に比べると格段に重い。Ｎｉ基部品は通例他のエンジンセクションよりも高温に付されるエンジンセクションに用いられるが、部品での最良の特性バランスが得られないので低温に付される前方エンジンセクションでＮｉ合金を使用しなければならないことがある。かかるＮｉ基部品はエンジンの総重量を増大させる。さらに、Ｎｉ基部品はチタン部品には溶接できない。そのため、エンジン内の部品同士の結合には一般にボルトなどの留め具が使用される。しかし、かかるボルト接合もエンジンの総重量を増大させる。
【００１９】
或いは、上述の公知の方法よりもエンジンの総重量を軽量化しながら滞留疲労強度を高めるために他の合金を処理することもできる。具体的には、かかる部品をＮｉ基合金よりも軽量の材料で製造するか、併せて／或いはエンジン作動時にクリープ変形が起きてもよいようにする。しかし、クリープは概して部品寿命を縮め、部品に対する監視要件が増す。そのため、かかる合金は一般にエンジンの総メンテナンスコストが増す。
【００２０】
材料特性の組合せを得るため単一合金の製造によってエンジン部品を生産する試みが他の幾つかの処理方法でなされてきた。例えば、公知の修正鍛造／熱処理法では、リムにおける滞留疲労強度及び耐クリープ性組織を促進するためボアにα／β組織を有するディスクを製造する。二元熱処理として知られる同様の方法が、リムでの粗大化耐クリープ性ミクロ組織に対して、ボアに微細化疲労抵抗ミクロ組織を生じさせるためＮｉ基超合金で用いられている。別の公知の方法では、ディスク全体をβ処理してから、ディスクのボア部分をβトランザス未満の温度で鍛造してボア部分をα／β組織に変化させる。しかし、かかる方法では一般に極めて厳しいプロセス制御が必要とされ、高コストで、しかもディスクのリム部で延性及び疲労強度の低いβアニール組織などの最適とはいえない部品特性を生じかねない。
【００２１】
他の処理法では、エンジン部品に誘起される応力レベルを低減させるために部品の寸法を増大させることによってロータディスクなどのエンジン部品の総重量を増加させる。しかし、この方法ではエンジンの総重量が増し、隣接ディスク間の距離が減少する。その結果、幾つかのエンジン部品へのアクセスが一段と難しくなり、エンジンの再設計が必要となって全体の製造及びメンテナンスコストが増加しかねず、エンジン出力及び効率が低下しかねない。
【００２２】
例示的な実施形態では、ディスク段１００では、高い強度／重量比、耐腐食性及び耐クリープ性が必要とされる。例えば、ディスク段１００は、特に限定されないが、チタン合金Ｔｉ６２４２のような単一の合金から鍛造できる。例えば、１０００°Ｆ未満の作動温度では、チタン（Ｔｉ）基合金は、Ｎｉ基合金よりも強く軽量であるので、エンジン部品に好ましい材料である。具体的には、公称で６重量％のアルミニウム、２重量％のスズ、４重量％のジルコニウム、２重量％のモリブデン及び０．１重量％のケイ素を含むＴｉ６２４２が少なくとも幾つかの公知のロータディスクで使用されている。ディスク段１００は、ディスク段１００全体が付される可能性のある最大軸方向作動温度に耐えることができる単一の高温Ｔｉ基合金組成で鍛造される。換言すれば、ボア１１２、ウェブ１１４及び第２の端部１２８は、単一鍛造プロセスで、ディスク段１００全体が付される可能性のある所期の最大軸方向作動温度に耐える（例えば最適耐クリープ性）ように処理された同じ材料から製造される。従って、ディスク段１００は、高滞留疲労強度と最適耐クリープ性を兼ね備えるようには鍛造されない。
【００２３】
図３は、ターボファンエンジンアセンブリ１０（図１に示す）のようなターボファンガスタービンエンジンアセンブリで使用できる例示的な単一ディスク段２００の部分側面図である。例示的な実施形態では、ディスク段２００は２以上の別個に処理されたディスク部分２１０及び２３０を含んでおり、これらは各々別途鍛造した後で結合して最適クリープ性能と最適滞留疲労性能を有するチタン合金部品を形成する。部分２１０は、半径方向内側ハブ２１２と、ハブ２１２から半径方向外側に延在するウェブ２１４と、ウェブ２１４から半径方向外側に延在するリム２１６とを備える。部分２１０は、シール歯２２０と第１の端部２２２とを有する第１のアーム２１８、及びリム２１６から反対方向に延在する軸方向円周縁部２２４も備えている。部分２３０は、シール歯２３４と軸方向円周縁部２３６とを有する第２のアーム２３２と、軸方向円周縁部２３６と相対してシール歯２３４の反対側に位置する第２の端部２３８とを備える。以下で詳しく説明する通り、第１の部分２１０と第２の部分２３０を溶接すればディスク段２００を形成することができる。或いは、アーム２１８及び２３２とシール歯２２０及び２３４とアーム端部２２２及び２３８とを備える完全なリム２１６を、軸方向円周平面でウェブ２１４に溶接してもよい。
【００２４】
例示的な実施形態では、ディスク段２００は、回転中心軸１２（図１に示す）に沿った異なる軸方向位置で回転可能に結合した複数の同様のディスク段（図示せず）と結合させることができる。ディスク段２００は、回転中心軸１２に沿った軸方向位置に応じて異なる温度に付される。例えば、ターボファンエンジンアセンブリ１０の前方セクション近くに配置されるディスク段２００は一般にターボファンエンジンアセンブリ１０の後方セクション近くに配置される同じディスク段２００よりも低温である。
【００２５】
例示的な実施形態では、ディスク段２００の部分も、回転中心軸に沿った軸方向及び／又は半径方向位置に応じて異なる温度に付される。例えば、ボア２１２及びウェブ２１４は一般に第２のアーム２３２よりも低い温度に付される。従って、ボア２１２及びウェブ２１４は一般に第２の端部２３８よりも大きい滞留疲労応力に付される。対照的に、第２の端部２３８は一般にボア２１２及びウェブ２１４よりも高い温度に曝される。従って、第２の端部２３８は一般にボア２１２及びウェブ２１４よりも大きいクリープ変形に付される。
【００２６】
上述の通り、同じ合金に異なる処理を施して異なる材料特性を生じさせることができる。しかし、公知の鍛造法では一般に異なる処理を施した合金を単一鍛造で混合することはできない。従って、例示的な実施形態では、ディスク段２００の第１及び第２の部分２１０及び２３０は、単一エンジン部品の滞留疲労強度及び耐クリープ性材料特性を共に最適化できるように、別個に処理され鍛造される。具体的には、例示的な実施形態では、第１及び第２の部分２１０及び２３０は、別個に処理され、別個に鍛造されて互いに結合され、単一エンジン部品内に存在する可能性がある温度勾配を考慮して材料特性の最適化を可能にする。
【００２７】
例えば、例示的な実施形態では、軸方向前方の第１の部分２１０は一般に後方の第２の部分２３０よりも低い作動温度に曝される。従って、疲労応力への耐性を促進させるために、第１の部分２１０は、第２の部分２３０よりも低い温度に耐え、滞留疲労強度の高い材料で製造される。例えば、第１の部分２１０は、βトランザス未満の所定の温度でＴｉ６２４２などの合金から製造し鍛造することができる。具体的には、第１の部分２１０は、βトランザス未満の温度で直径８インチ以下であり、特に限定されないが、例えば、ファン空気冷却及び／又は水及び／又はオイルでの焼入れなどの冷却法を利用して急冷されたビレットから鍛造することができる。焼入れによる急冷後、部品のサイズ及び所要の冷却速度に応じて、実質的に１５〜３５％の体積分率の球状α相からなるミクロ組織が得られる。その結果、第１の部分２１０は、第２の部分２３０よりも高い滞留疲労強度が必要とされるディスク２００の部分で最適滞留性能の材料特性が得られるように処理される。
【００２８】
例示的な実施形態では、第２の部分２３０は一般に、第１の部分２１０よりも高い作動温度に曝される。従って、第１の部分２１０に比べ、第２の部分２３０は高い温度に耐え、クリープ変形の低減を促進する高い耐クリープ性能を有する材料で製造される。例えば、第２の部分２３０は、Ｔｉ６２４２などの合金からβトランザスを超える所定の温度で製造及び鍛造（例えばリング圧延）することができる。或いは、第２の部分は、βトランザス以上又は以下の温度で鍛造し、βトランザスを超える温度で熱処理して、最大耐クリープ性を有する組織を得ることができる。この場合、β熱組織は最大耐クリープ性を有するが、かかる組織は疲労及び延性が大きく低下する。かかる合金としては、特に限定されないが、公称で６％のアルミニウム、４％のスズ、４％のジルコニウム、０．７５％のニオブ、０．５％のモリブデン、０．４％のケイ素及び０．０６％の炭素を含むＴｉ８３４が挙げられる。かかる合金としては、Ｔｉ８２９、Ｔｉ６８５その他の耐クリープ性チタン合金も挙げられる。結果として、第２の部分２３０は、第１の部分２１０よりも高い耐クリープ性が必要とされるディスク２００の部分で最適なクリープ性能の材料特性が得られるように処理される。
【００２９】
第１の部分２１０及び第２の部分２３０は、回転中心軸１２に実質的に垂直な半径方向円周平面に沿って第１の部分２１０と第２の部分２３０を結合する様々な公知の冶金技術で互いに結合することができる。例えば、第１の軸方向円周縁部２２４と第２の軸方向円周縁部２３６は、特に限定されないが、慣性溶接、摩擦溶接、線形摩擦溶接及び／又は電子ビーム溶接のような融接を始めとする半径方向溶接部２４０で互いに結合することができる。或いは、アーム２１８及び２３２とシール歯２２０及び２２４とアーム端部２２２及び２３８とを含む完全なリム２１６を、軸方向円周面で軸方向溶接によってウェブ２１４に結合することができる。リム２１６とウェブ２１４の結合は、特に限定されないが、慣性溶接、摩擦溶接、線形摩擦溶接及び／又は電子ビーム溶接のような融接などによって達成できる。
【００３０】
ディスク段２００の製造に当たって、溶接時及び／又はエンジン作動時に発生する温度によって軸方向円周縁部２２４及び／又は軸方向円周縁部２３６でクリープ変形が誘起される可能性がある。従って、軸方向円周縁部２２４及び軸方向円周縁部２３６は、他のディスク領域と比較して相対的に低い応力及び低い温度のディスクの領域に配置することが望ましい。例えば、第１の部分２１０をα／β処理し、滞留疲労特性の向上を得ることができる。第１の部分２１０の製造に使用されるα／β処理材料のクリープ性能は、リム２１６及び第１のアーム２１８でのクリープ要件を満たすことができるが、第２のアーム２３２では満たすことができない場合、溶接部２４０は、リム２１６と第２のアーム２３２の間の移行帯に位置付けることができる。加えて、溶接部２４０とその熱影響部の材料特性も、特に耐クリープ性が低下する傾向のある微細化ミクロ組織を有する固相溶接の場合、クリープ低減を促進するように考慮する必要がある。
【００３１】
軸方向円周縁部２２４及び軸方向円周縁部２３６は、回転中心軸に実質的に垂直なものとして図示したが、軸方向円周縁部２２４及び軸方向円周縁部２３６は、縁部２２４及び２３６が溶接プロセスを促進するために互いに略相補的な形状にある限り、回転中心軸１２に対して及び相互に斜めに配向されるような、あらゆる形状又は配向のものとすることができる。同様に、溶接部がウェブ２１４に位置するる場合には、接合すべき表面は、接合すべき縁部が溶接プロセスを促進するために互いに略相補的な形状にある限り、回転中心軸１２に対して及び相互に斜めに配向されるような、あらゆる形状又は配向のものとすることができる。溶接に続いて、例示的な実施形態では、溶接ディスク段２００に応力除去熱処理を施し、溶接ディスク段２００を酸エッチングして応力除去熱処理時に生成したαケースを除去する。
【００３２】
例示的なディスク段２００において、第１及び第２の部分２１０及び２３０は、回転中心軸１２に沿って測定されるステージ２００の所期の位置に応じた異なる滞留疲労及びクリープ性能を得るために別個に処理される。続いて、異なる処理を施した第１及び第２の部分２１０及び２３０を溶接するので、耐クリープ性と滞留疲労抵抗が共に増大した軽量エンジン部品を製造することができる。その結果、公知の単一処理のＴｉ基合金部品と比較して、エンジン出力及び効率を増大させることができる。さらに、公知のＮｉ基合金から製造された部品と比較して、ディスク２００に関する総重量と製造並びに維持コストを低減することができる。
【００３３】
以上、ロータ部品の製造・組立ての例示的な実施形態について詳細に説明してきた。ロータ部品は、本明細書で説明したターボファンエンジンアセンブリでの使用に限定されず、ロータ部品は、本明細書で記載した他のロータアセンブリ部品から独立して別個に用いることができる。さらに、本発明は、上記で詳細に説明したロータアセンブリ及び部品の実施形態に限定されない。むしろ、回転アセンブリ及び部品の他の変形形態を請求項の精神及び範囲内で利用することができる。
【００３４】
本発明を様々な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、本発明を請求項の精神及び範囲内の修正形態で実施することができる点を理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】例示的なターボファンガスタービンエンジンアセンブリの概略図。
【図２】図１に示すターボファンガスタービンエンジンアセンブリで使用することができる例示的な公知の単一ディスク段の部分側面図。
【図３】図１に示すターボファンガスタービンエンジンアセンブリで使用することができる例示的な単一ディスク段の部分側面図。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ターボファンエンジンアセンブリ
１２  回転中心軸
１４  吸気側
１６  排気側
１８  コアガスタービンエンジン
２０  高圧圧縮機
２２  コアガスタービンエンジン
２２  燃焼器
２４  高圧タービン
２６  低圧タービン
２８  ファンアセンブリ
３０  ファンブレード
３２  ロータハブ
３４  第１ロータシャフト
３６  第２ロータシャフト
１００  ディスク段
１１２  ボア
１１４  ウェブ
１１６  リム
１１８  第１のアーム
１２０  第２のアーム
１２２  シール歯
１２４  第１の端部
１２６  シール歯
１２８  第２の端部
２００  ディスク段
２１０  第１の部分
２１２  ボア
２１４  ウェブ
２１６  リム
２１８  第１のアーム
２２０  シール歯
２２２  アーム端部
２２４  軸方向円周縁部
２３０  第２の部分
２３２  第２のアーム
２３４  シール歯
２３６  軸方向円周縁部
２３８  第２の端部
２４０  溶接部
【図１】
2008163937.tif 000003
【図２】
2008163937.tif 000004
【図３】
2008163937.tif 000005