(57)【要約】【課題】  部品（１０）の表面孔（１２）からセラミック堆積物（２２）を除去する方法、具体例として、冷却孔（１２）を備えた部品（１０）の表面（１６）に堆積したセラミック皮膜（２０）の一部を除去する方法を提供する。【解決手段】  本方法は、冷却孔（１２）周囲のセラミック皮膜（２０）の層間剥離、亀裂その他の損傷も避けられるパラメータで動作させたパルスＮｄ：ＹＡＧレーザを用いる。レーザは、セラミック堆積物（２２）の一部を孔（１２）から除去しつつ、セラミック堆積物（２２）の残存部分によって孔（１２）周囲に表面開口が画成されるようなレーザビーム（２４）を発振するように動作させる。具体的な動作パラメータとしては、約２Ｈｚ〜約２０Ｈｚのパルス周波数及び約０．２５ミリ秒〜約６．０ミリ秒のパルス幅が挙げられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（１６）にセラミック皮膜（２０）を有する部品（１０）の表面孔（１２）からセラミック堆積物（２２）を除去する方法であって、
孔（１２）の設置時に用いたプログラム化された孔（１２）の位置にＮｄ：ＹＡＧ発振器から発振されるレーザビーム（２４）が方向付けられるように、該レーザ発振器を位置決めする段階、次いで、
プログラム化された孔（１２）の位置にパルスレーザビーム（２４）を方向付けて孔（１２）からセラミック堆積物（２２）を除去する段階であって、パルスレーザビーム（２４）が部品（１０）の表面（１６）の孔（１２）よりも小さい直径と約０．２５ミリ秒〜約６．０ミリ秒のパルス幅と約２Ｈｚ〜約２０Ｈｚのパルス周波数とを有しており、孔（１２）の周囲のセラミック皮膜（２０）に実質的な層間剥離も亀裂も生じさせずに、セラミック堆積物（２２）の一部が孔（１２）から除去され、セラミック堆積物（２２）の残存部分が孔（１２）の周囲に残って表面開口を画成する段階
を含んでなる方法。
【請求項２】
セラミック皮膜（２０）が０．５ｍｍを超える厚さを有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
セラミック皮膜（２０）が０．７５ｍｍを超える厚さを有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
孔（１２）が０．２５ｍｍを超える直径を有し、パルスレーザビーム（２４）が約０．４ミリ秒〜約１．０ミリ秒のパルス幅と約６Ｈｚ〜約１６Ｈｚのパルス周波数とを有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
孔（１２）が０．２５ｍｍ未満の直径を有する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記位置決め段階に先立って、プログラム化された孔（１２）の位置で部品（１０）に孔（１２）を設置する段階、次いで
表面（１６）にセラミック皮膜（２０）を堆積させるとともに、表面孔（１２）に堆積物（２２）を堆積させる段階、
をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
堆積物（２２）の除去が熱的蒸発による、請求項１記載の方法。
【請求項８】
セラミック皮膜（２０）がプラズマ溶射法で堆積される、請求項１記載の方法。
【請求項９】
部品（１０）がガスタービンエンジン部品である、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
空気冷却式ガスタービンエンジン部品（１０）の表面（１６）と交差した冷却孔（１２）を形成する方法であって、
プログラム化された孔（１２）の位置で部品（１０）に複数の孔（１２）を設置する段階、
孔（１２）にもセラミック堆積物（２２）が堆積するように部品（１０）の表面（１６）にセラミック皮膜（２０）を堆積させる段階、
セラミック皮膜（２０）内の残留応力を減少させるべく、部品（１０）を真空中で熱処理する段階、
プログラム化された孔（１２）の位置の１箇所にＮｄ：ＹＡＧ発振器から発振されるレーザビーム（２４）が方向付けられるように、該レーザ発振器を位置決めする段階、次いで、
プログラム化された孔（１２）の位置にパルスレーザビーム（２４）を方向付けて孔（１２）からセラミック堆積物（２２）を蒸発させる段階であって、パルスレーザビーム（２４）が部品（１０）の表面（１６）の孔（１２）の直径よりも小さい直径をもつように集束されているとともに約０．２５ミリ秒〜約６．０ミリ秒のパルス幅と約２Ｈｚ〜約２０Ｈｚのパルス周波数とを有しており、孔（１２）の周囲のセラミック皮膜（２０）に実質的な層間剥離も亀裂も生じさせずに、セラミック堆積物（２２）の一部が孔（１２）から除去され、セラミック堆積物（２２）の残存部分が孔（１２）の周囲に残って表面開口を画成する段階
を含んでなる方法。
【請求項１１】
前記堆積段階に先立って、部品（１０）の表面（１６）に金属ボンドコート（１８）を堆積させる段階をさらに含み、セラミック皮膜（２０）をボンドコート（１８）上に堆積させる、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
ボンドコート（１８）が拡散アルミニドである、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
セラミック皮膜（２０）がプラズマ溶射法で堆積される、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
前記熱処理段階が、約１０２５℃〜約１１２５℃の温度で約２時間〜約８時間実施される、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
セラミック皮膜（２０）が０．５ｍｍを超える厚さを有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１６】
セラミック皮膜（２０）が０．７５ｍｍを超える厚さを有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１７】
孔（１２）が０．２５ｍｍを超える直径を有し、パルスレーザビーム（２４）が約０．５５ミリ秒〜約０．７５ミリ秒のパルス幅と約１３Ｈｚ〜約１７Ｈｚのパルス周波数とを有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１８】
パルスレーザビーム（２４）が約０．６５ミリ秒のパルス幅と約１５Ｈｚのパルス周波数とを有する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
孔（１２）が０．２５ｍｍ未満の直径を有し、パルスレーザビーム（２４）が約０．５５ミリ秒〜約０．７５ミリ秒のパルス幅と約１３Ｈｚ〜約１７Ｈｚのパルス周波数とを有する、請求項１０記載の方法。
【請求項２０】
パルスレーザビーム（２４）が約０．６５ミリ秒のパルス幅と約１５Ｈｚのパルス周波数とを有する、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には、コーティングプロセス後に開口したままであることが必要とされる表面孔を有する部品に堆積したセラミック皮膜に関する。さらに具体的には、本発明は、表面孔周囲のセラミック皮膜の層間剥離及び亀裂の発生率を減少させるパラメータを有するレーザ穿孔法を用いて、表面孔からセラミック皮膜堆積物を除去する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン、燃焼器、オーグメンタのような、ガスタービンエンジンの幾つかのセクションに位置する部品は、かかる部品の稼働温度を下げるためセラミック層で遮熱されることが多く、かくしてエンジンは一段と高い温度で効率的に作動できるようになる。遮熱コーティング（ＴＢＣ）とも呼ばれるこうした皮膜は、熱伝導性が低く、物品に強く付着し、数多くの加熱・冷却サイクル全体を通して付着性を維持することが必要とされる。これらの条件を満たすことができる皮膜系は、典型的には、遮熱セラミック層を部品に付着させる金属ボンドコートを含んでおり、ＴＢＣ系と呼ばれるものを形成する。遮熱セラミック層の材料としては、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、マグネシア（ＭｇＯ）その他の酸化物で部分的に又は完全に安定化したジルコニア（ＺｒＯ２）のような金属酸化物が広く用いられている。セラミック層は通例、大気プラズマ溶射法（ＡＰＳ）、減圧プラズマ溶射法（ＬＰＰＳ）或いは電子ビーム物理気相堆積法（ＥＶＰＶＤ）のような物理気相堆積法（ＰＶＤ）で堆積される。ボンドコートは通例、拡散アルミナイドもしくは白金アルミナイドのような耐酸化性拡散皮膜、又はＭＣｒＡｌＹ（式中、Ｍは鉄、コバルト及び／又はニッケルである。）のような耐酸化性オーバレイコーティングからなる。
【０００３】
ＴＢＣ系はその下の部品基材を顕著に遮熱するが、燃焼器ライナ及びタービン動翼（バケット）・ノズル（静翼）のような部品の内部冷却が必要とされることが多く、ＴＢＣと併用もしくはその代わりに用いられることがある。ガスタービンエンジンの空気冷却部品では、通例、冷却流の効果を増すため部品表面全体に冷却フィルムが分布するように注意深く構成された複数の冷却孔を通して冷却空気流を吐出させることが必要とされる。冷却孔は、典型的には、放電加工（ＥＤＭ）やレーザ穿孔のような従来の穿孔技術、或いは複数の正確な寸法の開口をもつ鋳造品が得られる複雑な先端進鋳造法で形成される。しかし、セラミックは導電性ではないので、ＥＤＭは、セラミックＴＢＣが既に存在する部品での冷却孔の形成には使用できない。レーザ穿孔法はＴＢＣ被覆部品に冷却孔を形成することができるが、冷却孔周囲の脆いセラミックＴＢＣは、ＴＢＣとその下の金属ボンドコートとの境界面でＴＢＣの層間剥離及び亀裂を起こし易い。そのため、ボンドコートの堆積後、ＴＢＣの施工前に、ＥＤＭ又はレーザ穿孔加工によって冷却孔を設けることが多い。しかし、空気冷却部品の冷却孔にＴＢＣ堆積物が存在すると、ＴＢＣによって冷却孔開口部の形状が変化し寸法が縮小するため、部品の耐用寿命に悪影響を与えるおそれがある。特にプラズマ溶射（ＡＰＳ及びＬＰＰＳ）法で堆積したＴＢＣでは、ホットセクション部品の遮熱に十分な厚さのＴＢＣを堆積させると、相当量のセラミックが冷却孔に堆積しかねない。ＴＢＣによる冷却孔の閉塞は、新たに製造された空気冷却部品だけでなく、現場から戻った部品のＴＢＣを補修する際にも発生する。
【０００４】
以上から明らかな通り、ＴＢＣで保護された空気冷却部品の製造及び補修は、冷却孔を適切な寸法及び形状に保つ必要性のため一筋縄ではいかない。典型的な解決策は、施工するＴＢＣの厚さを制限することか、さらに好ましくは、冷却孔からセラミックを除去して開口部の所望の寸法及び形状を回復するための最終作業を行うことである。かかる目的のため様々な技術が提案されている。一つの方法は、ウォタージェット処理を用いることであり、その注目すべき例は、Ｆａｍｅｒ他から本願出願人に譲渡された米国特許出願第１０／０８６２６６号に開示されている。冷却孔の直径が略０．０２０インチ（約０．５ｍｍ）以下、特に０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）以下になると、ウォタージェットによるセラミックの除去は難しくなり、殊にＴＢＣの厚さが０．０２０インチ（約０．５ｍｍ）を超えると困難になる。上述の通り、従来のレーザ穿孔法は冷却孔周囲の脆いＴＢＣセラミックに層間剥離及び亀裂を引き起こす傾向があるが、ＴＢＣの損傷を最小限にすると報告された各種のレーザ穿孔法が提案されている。Ｍａｒｔｕｓ他から本願出願人に譲渡された米国特許第５２１６８０８号には、Ｎｄ：ＹＡＧ（ネオジムドープ・イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザは、これらのレーザが発振する赤外（ＩＲ）スペクトル域のビームでセラミックが熱的に除去されるため、冷却孔周囲のセラミック皮膜を損傷する傾向があると報告されている。この問題を解決するため、Ｍａｒｔｕｓ他は、冷却孔からセラミックを非熱的に除去するため紫外スペクトル域のビームを発振するエキシマレーザを用いている。Ｃｈｅｎから本願出願人に譲渡された米国特許第６１７２３３１号では、パルスＮｄ：ＹＡＧレーザがＴＢＣの亀裂を引き起こす傾向があるという知見も得られており、解決策として、レーザビーム波長をＩＲ波長域よりも短波長の約５３２ナノメートルに短くするため、パルスＮｄ：ＹＡＧレーザを高調波発振器と組合せて利用している。最後に、Ｅｍｅｒの米国特許第６３８０５１２号にも、冷却孔からのセラミックの除去にパルスＮｄ：ＹＡＧレーザを使用することが開示されている。Ｅｍｅｒの米国特許では、セラミックの除去に用いるＮｄ：ＹＡＧレーザビームの波長を変更せずに、その標準ＩＲ波長である１０６０ｎｍのレーザビームを用いている。Ｅｍｅｒの米国特許には、他の先行技術で報告されていたＴＢＣの層間剥離及び亀裂を避けるために、パルスＩＲレーザビームを修正することは開示されていない。その代わり、Ｅｍｅｒの米国特許には、部品に損傷を与えずに被覆孔を効果的に再穿孔するには、冷却孔の実際の位置の正確な把握が必要であると報告されている。この目的のために、Ｅｍｅｒの米国特許では、冷却孔を初めて設置し、再穿孔用の孔の位置を事前に決めておくためにＣＮＣプログラムを用いているが、部品表面の冷却孔の実際の位置をさらに正確に特定するためマシン・ビジョン・システムが必要とされる。
【特許文献１】米国特許出願第１０／０８６２６６号
【特許文献２】米国特許第５２１６８０８号
【特許文献３】米国特許第６１７２３３１号
【特許文献４】米国特許第６３８０５１２号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、部品の表面孔からセラミック堆積物を除去する方法を提供するが、その具体例は空気冷却式ガスタービンエンジン部品の表面に堆積したセラミック皮膜材料の一部分を除去する方法である。本方法は、部品表面をＴＢＣ材料でコーティングしたために生ずる部品の冷却孔内に堆積したＴＢＣ材料の除去に特に有効であり、冷却孔も、被覆部品の表面の冷却孔の周囲のＴＢＣも損傷させることなく、冷却孔から堆積物が除去される。
【０００６】
本発明の方法は、冷却孔周囲のＴＢＣに層間剥離、亀裂その他いかなる損傷も生じさせず、孔の位置を正確に特定するための特殊な装置も労力も要することなくレーザビームによって冷却孔からセラミック材料を除去することができるパラメータで動作させたパルスＮｄ：ＹＡＧレーザを用いる。孔の位置を正確に特定するための特殊な装置の代わりに、本発明では、冷却孔を初めて設置する際に用いたものと同じの取付具及びプログラミングを使用できる。より緩やかな位置決め条件が使用できるように、パルスＮｄ：ＹＡＧレーザは、従来用いられていたものよりも低い出力レベル及び高い周波数のフリーランニングモードで動作させる。かかるパラメータには、約２Ｈｚ〜約２０Ｈｚのパルス周波数及び約０．２５ミリ秒〜約６．０ミリ秒のパルス幅があるが、好ましいパラメータは孔の直径によって左右される。加えて、本発明では、再穿孔すべき冷却孔よりも直径の小さいレーザビームを使用し、レーザにはビームが孔の壁面に照射されないように貫通点検出器が備わっており、その結果、レーザ穿孔後の孔の入口は、孔周囲の残存セラミック堆積物により画成され、部品表面の孔の当初の直径よりも小さくなる。本発明の方法は、直径０．０２０インチ（約０．５ｍｍ）未満、さらには０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）未満の冷却孔から、孔周囲のＴＢＣの厚さが０．０２０インチ（約０．５ｍｍ）を超える場合でも、セラミックを除去することができる。
【０００７】
以上の点から、本発明の表面孔からセラミック堆積物を除去する方法では、孔の最初の設置時に用いたプログラム化された孔の位置にＮｄ：ＹＡＧ発振器から発振されるレーザビームが方向付けられるように、該レーザ発振器を位置決めする。次いで、設置時の孔よりも直径の小さいパルスレーザビームを、上記プログラム化された孔の位置に方向付けて、セラミック堆積物を除去する。パルスレーザビームは、孔周囲のセラミック皮膜に実質的な層間剥離も亀裂も生じさせずに孔からセラミック堆積物を除去できるパルス幅とパルス周波数を有する。孔の位置を正確に特定するための特殊な装置も労力も要しないので、本発明の方法は容易に実施でき、しかもサイクル時間が短縮されるので、格段に低い生産コストで冷却孔を再穿孔することもできる。
【０００８】
本発明の他の目的及び利点は、以下の詳細説明から一層良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、ガスタービンエンジンの空気冷却部品１０の表面１６と交差した冷却孔１２の断面図を示す。部品１０は、鉄基、ニッケル基又はコバルト基超合金から形成し得るが、その他の耐熱材料も使用できると予見できる。当技術分野で公知の通り、部品１０の稼働温度を最小限にするため、図１の矢印で示す方向にブリード空気を冷却孔１２を通して流すことによって、部品１０から熱を移動させる。部品１０の表面１６に伝達される熱量は、部品１０の表面１６に対して鋭角に冷却孔１２を形成して、冷却孔１２から吐出される空気が部品１２の表面１６全体に流れるようにすることによって、さらに低減させることができる。孔１２の形成に適した技術としては、ＥＤＭ又はレーザ穿孔が挙げられるが、鋳造又はアブレシブウォタージェット加工のような他の方法で孔１２を形成することもでいると予見される。
【００１０】
部品１０からの熱伝達を促するため、冷却孔１２の位置及び構成はその効率が最大になるように注意深く決められる。このため、孔１２の形成に用いられる装置は、好ましくは、冷却孔１２が所望される表面１６の複数の位置を定めるプログラムに従って動作するＣＮＣ（コンピュータ数値制御）によって制御される。こうした空間計測値は、ＰＣの機械座標に記憶され、基本的に同じ方法で取付けられる第二の部品の冷却孔の正確な位置を定めるためにアクセス可能である。ＣＮＣ機械は、レーザ穿孔法で孔１２を形成する場合には、加工すべき各部品でのセットアップに要するオペレータの介入が最小限となるように、例えば出力、パルス幅及びパルス周波数などの所望の穿孔パラメータを自動的に設定するようにプログラムされているのが好ましい。ガスタービンエンジン部品の冷却孔の穿孔にＣＮＣ装置を使用することは当業者が熟知している事項であり、これ以上の詳細については説明しない。
【００１１】
図１に示す部品１０は、その表面１６に堆積したセラミック皮膜２０（ＴＢＣ）を有する。皮膜２０は金属ボンドコート１８で表面１６に結合しており、この金属ボンドコート１８とセラミック皮膜２０とで遮熱コーティング（ＴＢＣ）系を構成する。特に好適なボンドコート材料には、拡散アルミナイド及び／又はＭＣｒＡｌＹオーバレイコーティングがあり、好適なＴＢＣ材料はイットリアで部分的に安定化されたジルコニア（イットリア安定化ジルコニア、ＹＳＺともいう。）であるが、イットリアで完全に安定化されたジルコニアも使用することができるし、マグネシア（ＭｇＯ）、カルシア（ＣａＯ）、セリア（ＣｅＯ2）又はスカンディア（Ｓｃ2Ｏ3）のような他の酸化物で安定化されたジルコニアも使用できる。図示した冷却孔１２は、セラミック皮膜２０の堆積プロセスの結果、冷却孔１２の壁に付着したセラミック堆積物２２を含んでいる。図１に概略を示す皮膜２０は、大気プラズマ溶射（ＡＰＳ）又は減圧プラズマ溶射（ＬＰＰＳ）のようなプラズマ溶射法で堆積させたものであるが、その他の堆積法も使用できる。皮膜２０を施工するため、部品１０を従来のターンテーブル上に配置してもよく、部品１０を回転させながら、ターンテーブルの近傍に配置された適当な溶射装置を用いて皮膜材料を堆積させる。コーティング作業後、好ましくは、部品１０を真空中で熱処理して、セラミック皮膜２０の残留応力を減少させる。適当な熱処理パラメータとして、約１０２５℃〜約１１２５℃の処理温度で約２時間〜約８時間維持することが挙げられる。
【００１２】
図１に示す皮膜２０は冷却孔１２の直径よりもはるかに厚いが、こうした場合、図１の左側の冷却孔１２に示すように、冷却孔１２がセラミック堆積物２２で完全に塞がれる可能性が増す。例えば、冷却孔１２は約０．０３０インチ（約０．７５ｍｍ）未満の直径を有することがあり、例えば約０．０２０インチ（約０．５０ｍｍ）以下、場合によっては０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）未満のこともあり、一方、皮膜２０は０．０２０インチ（約０．５０ｍｍ）を超える厚さ、例えば０．０３０インチ（約０．７５ｍｍ）以上に堆積させることが望ましいこともある。
【００１３】
部品１０が新たに製造されたものであっても、現場から戻ってきたものであっても、いずれにせよ、冷却孔１２は最初に形成されているので、孔１２の所望の直径及び形状を回復するには、図１の右側の冷却孔１２に示すように、冷却孔１２からセラミック堆積物２２を除去しなければならない。本発明では、冷却孔１２内部のセラミック堆積物２２は、部品１０も冷却孔１２の周囲の皮膜２０も損傷させることなく、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振器で除去される。この目的のため、本発明で用いるＮｄ：ＹＡＧレーザは、ＩＲスペクトル域にある比較的低出力で高周波数のパルスレーザビーム２４を発振するフリーランニングモードで動作させる。好ましいパラメータは、冷却孔１２の直径に応じてある程度左右される。孔１２の直径が０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）未満の場合には、パルスレーザビーム２４は約０．２５ミリ秒〜約０．６０ミリ秒のパルス幅と約２Ｈｚ〜約２０Ｈｚのパルス周波数、さらに好ましくは約０．５５ミリ秒〜０．７５ミリ秒のパルス幅と約１３Ｈｚ〜約１７Ｈｚのパルス周波数、最も好ましくは約０．６５ミリ秒のパルス幅と約１５Ｈｚのパルス周波数を有する。孔１２の直径が０．０１０インチ（約０．２５ｍｍ）を超える場合には、パルスレーザビーム２４は、約０．４ミリ秒〜約１．０ミリ秒のパルス幅と約６Ｈｚ〜約１６Ｈｚのパルス周波数を有するべきであり、好ましいパルス幅及びパルス周波数は０．０１０インチ未満の孔１２の場合と同じである。これらの重要なパラメータで完全に成功するため、レーザビーム２４の直径は孔１２よりも十分小さくなければならず、Ｎｄ：ＹＡＧレーザは、孔１２の壁面にレーザビーム２４が照射されないようにレーザビーム２４を遮断するための当技術分野で公知のタイプの貫通点検出器を備えていなくてはならない。図１に示すレーザビーム２４は（集束レンズを介して）先細になっており、残存セラミック堆積物２２で画成される孔１２の入口は、部品表面１６の当初の孔１２の直径よりも小さい。従って、部品表面１６で当初穿孔する孔１２の直径は、孔１２の所望の直径よりも大きく、所望の直径は、本発明によるレーザ再穿孔処理の後に、孔１２の周囲の残存セラミック堆積物２２で画成される表面開口によって定まる。
【００１４】
冷却孔１２からセラミック堆積物２２を除去するプロセスでは、好ましくは、冷却孔１２を初めて設置する際に部品１０の保持に用いたものと同じ取付具（又は同等の取付具）に部品１０を再度載置する。次いで、ＣＮＣプログラムで孔１２の位置決めに用いたデータを使用して、部品１０上の冷却孔１２の位置を再決定すればよい。図１に示すように、パルスレーザビーム２４を冷却孔１２と同軸の軌跡に沿って孔１２の入口に方向付ける。穿孔は、レーザビーム２４がセラミック堆積物２２を貫通するまで継続し、貫通した時点でレーザビーム２４を遮断して熱的作用を制限する。
【００１５】
本発明の完成に至る研究において、ガスタービンエンジンの第１段ＨＰＴダクトセグメントで、まず冷却孔をレーザ穿孔し、ＴＢＣ堆積後に再穿孔した。冷却孔の設置に先立って、部品表面にオーバレイ・ボンドコートを大気プラズマ溶射法で堆積した。次いで、従来の高出力・低周波数パラメータで動作するＮｄ：ＹＡＧレーザを用いて、部品に直径約０．０２２インチ（約０．５６ｍｍ）の孔を穿孔した。レーザ穿孔は、部品を装着したまま部品表面の冷却孔を位置決めするようにプログラムされたＣＮＣ機械で実施した。次に部品に、アルミナイドコーティングサイクル（約１８７５°Ｆ（約１０２４℃）で約５時間）を実施した。次に大気プラズマ溶射法でＹＳＺ  ＴＢＣを厚さ約０．０３５インチ（約０．９ｍｍ）まで堆積し、その結果冷却孔はＴＢＣで完全に塞がれた。部品を真空中で約１９７５°Ｆ（約１０８０℃）で約４時間熱処理した後、部品をレーザ穿孔取付具に再度装着し、上記のプログラムされた孔の位置データを用いてＮｄ：ＹＡＧレーザを制御した。プログラムされた孔の位置だけに基づいて、Ｎｄ：ＹＡＧレーザと部品との相対位置を決定し、孔内部のセラミック堆積物を除去するため各冷却孔にレーザビームが順次照射されるようにレーザを動作させた。Ｎｄ：ＹＡＧレーザは、パルス幅約０．６５ミリ秒及びパルス周波数約１５ＨｚのパルスＩＲレーザビームを発振するフリーランニングモードで動作させた。ビームは、貫通点検出システムで遮断されるまで、各冷却孔からセラミック堆積物を蒸発させた。セラミックを貫通したレーザビームで形成された開口部は、直径約０．０１８インチ（約０．４６ｍｍ）であった。部品の金属組織検査から、冷却孔周囲にＴＢＣの有意な層間剥離又は亀裂は全く生じていないことが判明した。
【００１６】
以上、好ましい実施形態に関して本発明を説明してきたが、その他の形態を当業者が採用できることは明らかである。例えば、本発明の方法はガスタービンエンジン部品以外の被覆物品でも実施でき、本明細書で説明したもの以外のセラミック皮膜材料も本発明のレーザ穿孔法で除去することができる。従って、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の方法によるセラミック堆積物の除去の前後の冷却孔の断面図。
【符号の説明】
【００１８】
１０  部品
１２  冷却孔
１６  部品表面
１８  金属ボンドコート
２０  セラミック皮膜
２２  セラミック堆積物
２４  レーザビーム
【図１】
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【外国語明細書】
2004245216000001.pdf