(57)【要約】【課題】熱間等静圧圧縮成形具および熱間等静圧圧縮成形により粉末材料から製品を製造する方法を提供すること。【解決手段】熱間等静圧圧縮成形具は、複数のキャニスタ部材を備え、この熱間等静圧圧縮成形具は、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組を備える。これらの複数のキャニスタ部材は、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバを形成する。隣接し合うキャニスタ部材の前記少なくとも１つの組は、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する。隣接し合うキャニスタ部材同士が共に溶接されて、接合部およびＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成することにより、熱間等静圧圧縮成形の際に溶接接合部が破損する可能性が低下する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャニスタ部材を備える熱間等静圧圧縮成形具であって、前記熱間等静圧圧縮成形具は、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組を備え、前記複数のキャニスタ部材は、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバを形成し、隣接し合うキャニスタ部材の前記少なくとも１つの組は、隣接し合うキャニスタ部材の前記少なくとも１つの組間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する、熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項２】
内方円筒状キャニスタ部材、外方円筒状キャニスタ部材、第１の端部リング、および第２の端部リングを備え、前記外方円筒状キャニスタ部材は、前記内方円筒状キャニスタ部材から半径方向外方に離間されて、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバを形成し、前記第１の端部リングおよび前記内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部は、前記第１の端部リングと前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有し、前記第２の端部リングおよび前記内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部は、前記第２の端部リングと前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有し、前記第１の端部リングおよび前記外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部は、前記第１の端部リングと前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有し、前記第２の端部リングおよび前記外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部は、前記第２の端部リングと前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する、請求項１に記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項３】
前記第１の端部リングおよび前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部の前記インターロック要素は、前記内方円筒状キャニスタ部材に環状軸方向延在突出部を、および前記第１の端部リングに環状溝を備え、前記インターロック要素は、前記第１の端部リングと前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部との間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する、請求項２に記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項４】
前記第２の端部リングおよび前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部の前記インターロック要素は、前記内方円筒状キャニスタ部材に環状軸方向延在突出部を、および前記第２の端部リングに環状溝を備え、前記インターロック要素は、前記第２の端部リングと前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部との間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する、請求項２または３に記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項５】
前記第１の端部リングおよび前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部の前記インターロック要素は、前記第１の端部リングに環状軸方向延在突出部を、および前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部に環状溝を備え、前記インターロック要素は、前記第１の端部リングと前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部との間にＵ字型の漏れ流路を形成する、請求項２、３、または４に記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項６】
前記第２の端部リングおよび前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部の前記インターロック要素は、前記第２の端部リングに環状軸方向延在突出部を、および前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部に環状溝を備え、前記インターロック要素は、前記第２の端部リングと前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部との間にＵ字型の漏れ流路を形成する、請求項２から５のいずれかに記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項７】
前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部は、前記第１の端部リングに当接する半径方向内方延在膜を有する、請求項３に記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項８】
前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部は、前記第２の端部リングに当接する半径方向内方延在膜を有する、請求項４に記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項９】
前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部は、前記第１の端部リングの前記環状突出部に当接する半径方向外方におよび軸方向に延在する膜を有する、請求項５に記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項１０】
前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部は、前記第２の端部リングの前記環状突出部に当接する半径方向外方におよび軸方向に延在する膜を有する、請求項６に記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項１１】
前記第１の端部リングは、中空であり、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバと相互連結されたサブチャンバを画成する、請求項２から１０のいずれかに記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項１２】
前記第２の端部リングは、中空であり、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバと相互連結されたサブチャンバを画成する、請求項２から１１のいずれかに記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項１３】
前記第１の端部リングは、半径方向内方に延在する環状部分を有し、前記環状部分の半径方向内径は、前記内方円筒状キャニスタ部材の半径方向内径よりも小さい、請求項２から１２のいずれかに記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項１４】
前記第２の端部リングは、半径方向内方に延在する環状部分を有し、前記環状部分の半径方向内径は、前記内方円筒状キャニスタ部材の半径方向内径よりも小さい、請求項２から１３のいずれかに記載の熱間等静圧圧縮成形具。
【請求項１５】
熱間等静圧圧縮成形により粉末材料から製品を製造する方法であって、複数のキャニスタ部材を形成するステップａ）と、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組にインターロック要素を設けるステップであって、前記インターロック要素は、隣接し合うキャニスタ部材の前記少なくとも１つの組間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成する、ステップｂ）と、前記キャニスタ部材を共に封止することにより熱間等静圧圧縮成形具を形成するステップｃ）と、前記熱間等静圧圧縮成形具の前記複数のキャニスタ部材間に画成されたチャンバ内に粉末材料を供給するステップｄ）と、前記チャンバからガスを排気し、次いで前記チャンバを封止するステップｅ）と、熱および圧力を印加して前記熱間等静圧圧縮成形具の前記チャンバ内の前記粉末材料を圧密することにより圧密粉末材料製品を形成するステップｆ）と、前記圧密粉末材料製品から前記熱間等静圧圧縮成形具を取り外すステップｇ）とを含む、方法。
【請求項１６】
前記ステップａ）は、内方円筒状キャニスタ部材を形成し、外方円筒状キャニスタ部材を形成し、第１の端部リングを形成し、第２の端部リングを形成し、前記内方円筒状キャニスタ部材から半径方向外方に離間されるように前記外方円筒状キャニスタ部材を配置して前記チャンバを形成することを含み、前記ステップｂ）は、前記第１の端部リングおよび前記内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部に、前記第１の端部リングと前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設け、前記第２の端部リングおよび前記内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部に、前記第２の端部リングと前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設け、前記第１の端部リングおよび前記外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部に、前記第１の端部リングと前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設け、前記第２の端部リングおよび前記外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部に、前記第２の端部リングと前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設けることを含み、前記ステップｃ）は、前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部に対して前記第１の端部リングを封止し、前記内方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部に対して前記第２の端部リングを封止し、前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第１の端部に対して前記第１の端部リングを封止し、前記外方円筒状キャニスタ部材の前記第２の端部に対して前記第２の端部リングを封止して、熱間等静圧圧縮成形具を形成することを含み、前記ステップｄ）は、前記熱間等静圧圧縮成形具の前記内方円筒状キャニスタ部材と前記外方円筒状キャニスタ部材との間の前記チャンバ内に粉末材料を供給することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記圧密粉末材料製品は、ケーシングであり、前記ケーシングは、ガスタービンエンジンケーシング、タービンケーシング、圧縮機ケーシング、ファンケーシング、または燃焼ケーシングである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記粉末材料は、粉末金属または粉末合金を含む、請求項１５から１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記粉末合金は、ニッケルベース超合金、チタン合金、または合金鋼を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記チャンバの異なる領域に異なる粉末金属または異なる粉末合金を供給することを含む請求項１８または１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間等静圧圧縮成形具および例えばＨＩＰなどの熱間等静圧圧縮成形により粉末材料から製品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間等静圧圧縮成形は、高い等静圧圧力が、封止され排気されたキャニスタ内に収容された粉末材料に対して高温で印加されることにより実質的に１００％密度の製品を作製する処理技術である。業界基準では、熱間等静圧圧縮成形プロセスにおいて使用されるキャニスタは、約３ｍｍ厚の軟鋼板から製造される。従来的に使用されるキャニスタは、複数の個別の部分を備え、これらが溶接接合により共に接合されることによって完全なキャニスタが形成される。熱間等静圧圧縮成形サイクルの際に、キャニスタは、印加される高いガス圧および高温により潰縮し、粉末材料の圧縮および圧密をもたらす。キャニスタの圧壊は、場合によっては不均一なものとなり、これが、キャニスタの歪みおよび粉末材料の不均一な圧縮および圧密をもたらす場合があり、最終的には熱間等静圧圧縮成形サイクルの終了時に歪んだ製品がもたらされる場合がある。
【０００３】
熱間等静圧圧縮成形サイクルの際に、キャニスタの部分同士の間における溶接接合部の１つまたは複数が破損する場合があるという問題がある。溶接接合部の破損は、溶接不良、または溶接接合部の張力の上昇を誘発させ溶接接合部を破損に至らしめるキャニスタ内の粉末の低い充填密度に起因する場合がある。溶接接合部の破損は、熱間等静圧圧縮成形サイクルの直後に評価することが困難である。なぜならば、溶接接合部が、熱間等静圧圧縮成形サイクルの初期において破損した場合には、生成されたクラックは、拡散接合プロセスにより再封止されるため、熱間等静圧圧縮成形サイクルの継続につれて後に再封止されるからである。溶接接合部が破損することにより、結果的に得られる製品は１００％密度のものではなくなる。これは、例えば充填チューブ内のアルゴン含有量を分析することなどによって、キャニスタを充填するために使用されるチューブの中の１つの非破壊試験ＮＤＥにより立証される。なぜならば、溶接接合部が熱間等静圧圧縮成形サイクルの際に破損した場合には、使用されるアルゴンまたは他の不活性ガスが、キャニスタ内に進入し得るからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明は、上述の問題を軽減、好ましくは解消する、熱間等静圧圧縮成形具および熱間等静圧圧縮成形により粉末材料から製品を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本発明は、複数のキャニスタ部材を備える熱間等静圧圧縮成形具であって、熱間等静圧圧縮成形具が、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組を備え、複数のキャニスタ部材が、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバを形成し、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組が、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する、熱間等静圧圧縮成形具を提供する。
【０００６】
隣接し合うキャニスタ部材の各組は、隣接し合うキャニスタ部材の各組間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有してもよい。
隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組は、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有してもよい。
【０００７】
熱間等静圧圧縮成形具は、内方円筒状キャニスタ部材、外方円筒状キャニスタ部材、第１の端部リング、および第２の端部リングを備えてもよく、外方円筒状キャニスタ部材は、内方円筒状キャニスタ部材から半径方向外方に離間されて、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバを形成し、第１の端部リングおよび内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部は、第１の端部リングと内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有し、第２の端部リングおよび内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部は、第２の端部リングと内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有し、第１の端部リングおよび外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部は、第１の端部リングと外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有し、第２の端部リングおよび外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部は、第２の端部リングと外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する。
【０００８】
第１の端部リングおよび内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部のインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材に環状軸方向延在突出部を、および第１の端部リングに環状溝を備えてもよい。
【０００９】
これらのインターロック要素は、第１の端部リングと内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成してもよい。
第２の端部リングおよび内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部のインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材に環状軸方向延在突出部を、および第２の端部リングに環状溝を備えてもよい。
【００１０】
これらのインターロック要素は、第２の端部リングと内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成してもよい。
第１の端部リングおよび外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部のインターロック要素は、第１の端部リングに環状軸方向延在突出部を、および外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部に環状溝を備えてもよい。
【００１１】
これらのインターロック要素は、第１の端部リングと外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間にＵ字型の漏れ流路を形成してもよい。
第２の端部リングおよび外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部のインターロック要素は、第２の端部リングに環状軸方向延在突出部を、および外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部に環状溝を備えてもよい。
【００１２】
これらのインターロック要素は、第２の端部リングと外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間にＵ字型の漏れ流路を形成してもよい。
内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部は、第１の端部リングに当接する半径方向内方延在膜を有してもよい。
【００１３】
内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部は、第２の端部リングに当接する半径方向内方延在膜を有してもよい。
外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部は、第１の端部リングの環状突出部に当接する半径方向外方におよび軸方向に延在する膜を有してもよい。
【００１４】
外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部は、第２の端部リングの環状突出部に当接する半径方向外方におよび軸方向に延在する膜を有してもよい。
第１の端部リングは、中空であり、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバと相互連結されたサブチャンバを画成してもよい。
【００１５】
第２の端部リングは、中空であり、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバと相互連結されたサブチャンバを画成してもよい。
第１の端部リングは、半径方向内方に延在する環状部分を有してもよく、環状部分の半径方向内径は、内方円筒状キャニスタ部材の半径方向内径よりも小さい。
【００１６】
第２の端部リングは、半径方向内方に延在する環状部分を有してもよく、環状部分の半径方向内径は、内方円筒状キャニスタ部材の半径方向内径よりも小さい。
熱間等静圧圧縮成形具は、円筒状キャニスタ部材、第１の端部部材、および第２の端部部材を備えてもよく、円筒状キャニスタ部材は、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバを形成し、第１の端部部材および円筒状キャニスタ部材の第１の端部は、第１の端部部材と円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有し、第２の端部部材および円筒状キャニスタ部材の第２の端部は、第２の端部部材と円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する。
【００１７】
また、本発明は、熱間等静圧圧縮成形により粉末材料から製品を製造する方法であって、複数のキャニスタ部材を形成するステップａ）と、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組の上にインターロック要素を設けるステップであって、インターロック要素が、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つの組間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成する、ステップｂ）と、キャニスタ部材を共に封止することにより熱間等静圧圧縮成形具を形成するステップｃ）と、熱間等静圧圧縮成形具の複数のキャニスタ部材間に画成されたチャンバ内に粉末材料を供給するステップｄ）と、チャンバからガスを排気し、次いでチャンバを封止するステップｅ）と、熱および圧力を印加して熱間等静圧圧縮成形具のチャンバ内の粉末材料を圧密することにより圧密粉末材料製品を形成するステップｆ）と、圧密粉末材料製品から熱間等静圧圧縮成形具を取り外すステップｇ）とを含む、方法を提供する。
【００１８】
ステップａ）は、内方円筒状キャニスタ部材を形成し、外方円筒状キャニスタ部材を形成し、第１の端部リングを形成し、第２の端部リングを形成し、内方円筒状キャニスタ部材から半径方向外方に離間されるように外方円筒状キャニスタ部材を配置してチャンバを形成することを含んでもよく、ステップｂ）は、第１の端部リングおよび内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部に、第１の端部リングと内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設け、第２の端部リングおよび内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部に、第２の端部リングと内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設け、第１の端部リングおよび外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部に、第１の端部リングと外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設け、第２の端部リングおよび外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部に、第２の端部リングと外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設けることを含み、ステップｃ）は、内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部に対して第１の端部リングを封止し、内方円筒状キャニスタ部材の第２の端部に対して第２の端部リングを封止し、外方円筒状キャニスタ部材の第１の端部に対して第１の端部リングを封止し、外方円筒状キャニスタ部材の第２の端部に対して第２の端部リングを封止して、熱間等静圧圧縮成形具を形成することを含み、ステップｄ）は、熱間等静圧圧縮成形具の内方円筒状キャニスタ部材と外方円筒状キャニスタ部材との間のチャンバ内に粉末材料を供給することを含む。
【００１９】
圧密粉末材料製品は、ケーシングであってもよい。
ケーシングは、ガスタービンエンジンケーシングであってもよい。
ケーシングは、タービンケーシング、圧縮機ケーシング、ファンケーシング、または燃焼ケーシングであってもよい。
【００２０】
ステップａ）は、円筒状キャニスタ部材を形成し、第１の端部部材を形成し、第２の端部部材を形成することを含んでもよく、ステップｂ）は、第１の端部部材および円筒状キャニスタ部材の第１の端部に、第１の端部部材と円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設け、第２の端部部材および円筒状キャニスタ部材の第２の端部に、第２の端部部材と円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設けることを含み、ステップｃ）は、円筒状キャニスタ部材の第１の端部に対して第１の端部部材を封止し、円筒状キャニスタ部材の第２の端部に対して第２の端部部材を封止して、熱間等静圧圧縮成形具を形成することを含み、ステップｄ）は、熱間等静圧圧縮成形具の円筒状キャニスタ部材と第１の端部部材と第２の端部部材との間に画成されたチャンバ内に粉末材料を供給することを含む。
【００２１】
粉末材料は、粉末金属または粉末合金を含んでもよい。
粉末合金は、ニッケルベース超合金、チタン合金、または合金鋼を含んでもよい。
本方法は、チャンバの異なる領域に異なる粉末金属または異なる粉末合金を供給することを含んでもよい。
【００２２】
添付の図面を参照として、例として本発明をより十分に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による熱間等静圧圧縮成形具の中間を通る長手方向断面図である。
【図２】本発明による他の熱間等静圧圧縮成形具の中間を通る長手方向断面図である。
【図３】本発明による別の熱間等静圧圧縮成形具の中間を通る長手方向断面図である。
【図４】本発明による代替的な熱間等静圧圧縮成形具の中間を通る長手方向断面図である。
【図５】本発明によるさらなる熱間等静圧圧縮成形具の中間を通る長手方向断面図である。
【図６】本発明による他の熱間等静圧圧縮成形具の中間を通る長手方向断面図である。
【図７】本発明による熱間等静圧圧縮成形により粉末材料から製造されたケーシングを有するターボファンガスタービンエンジンである。
【図８】図７に示すケーシングの拡大斜視図である。
【図９】本発明による他の熱間等静圧圧縮成形具の中間を通る長手方向断面図である。
【図１０】本発明による他の熱間等静圧圧縮成形具の中間を通る長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図７に示すように、ターボファンガスタービンエンジン１０は、流れ系列において、吸気口１１、ファン１２、中間圧圧縮機１３、高圧圧縮機１４、燃焼器１５、高圧タービン１６、中間圧タービン１７、低圧タービン１８、および排気口１９を備える。高圧タービン１６は、第１のシャフト２６を介して高圧圧縮機１４を駆動するように配置される。中間圧タービン１７は、第２のシャフト２８を介して中間圧圧縮機１３を駆動するように配置され、低圧タービン１８は、第３のシャフト３０を介してファン１２を駆動するように配置される。作動時には、空気が、吸気口１１内に流入し、ファン１２により圧縮される。空気の第１の部分は、中間圧圧縮機１３および高圧圧縮機１４を通り流れ、中間圧圧縮機１３および高圧圧縮機１４により圧縮され、燃焼器１５へと供給される。燃料が、燃焼器１５内に注入され、空気中で燃焼されて、高温の排気ガスを生成し、この排気ガスは、高圧タービン１６、中間圧タービン１７、および低圧タービン１８を通り流れ、高圧タービン１６、中間圧タービン１７、および低圧タービン１８を駆動させる。高温の排気ガスは、低圧タービン１８を過ぎると、排気口１９を通り流れて、推進力を生じさせる。空気の第２の部分は、主要エンジンを迂回して、推進力を生じさせる。
【００２５】
ファン１２、中間圧圧縮機１３、高圧圧縮機１４、燃焼器１５、高圧タービン１６、中間圧タービン１７、および低圧タービン１８は、それぞれが各ケーシングにより密封される。
【００２６】
燃焼器ケーシング３２は、図８においてより明瞭に図示されており、この燃焼器ケーシング３２は、燃焼器ケーシング３２の上流端部３４に環状半径方向外方延在フランジ３８を、および燃焼器ケーシング３２の下流端部３６に環状半径方向外方延在フランジ４０を備える。フランジ３８および４０により、燃焼器ケーシング３２は、隣接する高圧圧縮機１４のケーシングおよび高圧タービン１６のケーシングに固定することが可能となる。また、燃焼器ケーシング３２は、複数の円周方向離間孔４２を有し、これらの孔４２は、関連付けられたボスおよびねじ山付き止まり穴（blind holes）を有することにより、燃料インジェクタ４４を燃焼チャンバ１５内に挿入するのを可能にする。
【００２７】
燃焼器ケーシング３２は、例えば粉末金属または粉末合金などの粉末材料を熱間等静圧圧縮成形することにより製造される。粉末合金は、ニッケルベース超合金であってもよい。
【００２８】
燃焼器ケーシング３２は、図１に示すような熱間等静圧圧縮成形ツール(換言すれば、熱間等静圧圧縮成形具)５０を使用して製造される。熱間等静圧圧縮成形ツール５０は、複数のキャニスタ（換言すれば、容器）部材５２、５４、５６、および５８を備え、熱間等静圧圧縮成形ツール５０は、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つのセット（換言すれば、組）を備える。この例においては、キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａが、キャニスタ部材５６に隣接し、キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂが、キャニスタ部材５８に隣接する。同様に、キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａが、キャニスタ部材５６に隣接し、キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂが、キャニスタ部材５８に隣接する。複数のキャニスタ部材５２、５４、５６、および５８は、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料６１を受けるためのチャンバ５９を形成または画成する。隣接し合うキャニスタ部材５２、５４、５６、および５８の少なくとも１つのセットが、隣接し合う第２のキャニスタ部材の少なくとも１つのセット間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する。この例においては、隣接し合うキャニスタ部材の各セットが、隣接し合うキャニスタ部材の各セット間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する。この例においては、キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａおよび隣接するキャニスタ部材５６が、インターロック要素６０および６２をそれぞれ有し、キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂおよび隣接するキャニスタ部材５８が、インターロック要素６４および６６をそれぞれ有する。キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａおよび隣接するキャニスタ部材５６が、インターロック要素６８および７０をそれぞれ有し、キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂおよび隣接するキャニスタ部材５８が、インターロック要素７２および７４をそれぞれ有する。
【００２９】
実際には、熱間等静圧圧縮成形ツール５０は、内方円筒状キャニスタ部材５２、外方円筒状キャニスタ部材５４、第１の端部リング５６、および第２の端部リング５８を備える。外方円筒状キャニスタ部材５４は、内方円筒状キャニスタ部材５２から半径方向外方に離間されて、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料６１を受けるためのチャンバ５９を形成する。第１の端部リング５６および内方円筒状キャニスタ部材の第１の端部５２Ａは、第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａとの間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素６０および６２を有する。同様に、第２の端部リング５８および内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂは、第２の端部リング５８と内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂとの間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素６４、６６を有する。第１の端部リング５６および外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａは、第１の端部リング５６と外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａとの間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素６８および７０を有する。同様に、第２の端部リング５８および外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂは、第２の端部リング５８と外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂとの間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素７２および７４を有する。
【００３０】
第１の端部リング５６および内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材５２の上に環状軸方向延在突出部６０を、および第１の端部リング５６の中に環状溝６２を備える。インターロック要素６０および６２は、第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａとの間に一連のＺ字型漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａは、第１の端部リング５６に当接する半径方向内方延在膜７６を有する。
【００３１】
第２の端部リング５８および内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材５２の上に環状軸方向延在突出部６４を、および第２の端部リング５８の中に環状溝６６を備える。インターロック要素６４および６６は、第２の端部リング５８と内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂとの間に一連のＺ字型漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂは、第２の端部リング５８に当接する半径方向内方延在膜７８を有する。
【００３２】
第１の端部リング５６および外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａのインターロック要素は、第１の端部リング５６の上に環状軸方向延在突出部７０を、および外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａの中に環状溝６８を備える。これらのインターロック要素は、第１の端部リング５６と外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａとの間にＵ字型漏れ流路を形成する。外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａは、第１の端部リング５６上の環状突出部７０に当接する半径方向外方におよび軸方向に延在する膜８０を有する。膜８０は、環状溝６８を部分的に画成する。
【００３３】
第２の端部リング５８および外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂのインターロック要素は、第２の端部リング５８の上に環状軸方向延在突出部７４を、および外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂの中に環状溝７２を備える。インターロック要素は、第２の端部リング５８と外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂとの間にＵ字型漏れ流路を形成する。外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂは、第２の端部リング５８上の環状突出部７４に当接する半径方向外方におよび軸方向に延在する膜８２を有する。膜８２は、環状溝７２を部分的に画成する。
【００３４】
第１の端部リング５６は、中空であり、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料６１を受けるためのチャンバ５９と相互連結されたサブチャンバ５９Ａを画成する。第２の端部リング５８は、中空であり、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料６１を受けるためのチャンバ５９と相互連結されたサブチャンバ５９Ｂを画成する。
【００３５】
燃焼器ケーシング３２は、熱間等静圧圧縮成形により粉末合金から製造される。この方法は、複数のキャニスタ部材５２、５４、５６、および５８を形成するステップａ）と、隣接し合うキャニスタ部材５２、５４、５６、および５８の少なくとも１つのセットの上にインターロック要素６０、６２、６４、６６、６８、７０、および７２を設けるステップであって、インターロック要素が、隣接し合うキャニスタ部材５２、５４、５６、および５８の少なくとも１つのセット間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成する、ステップｂ）と、キャニスタ部材５２、５４、５６、および５８を共に封止して熱間等静圧圧縮成形ツール５０を形成するステップｃ）と、熱間等静圧圧縮成形ツール５０の複数のキャニスタ部材５２、５４、５６、および５８間に画成されるチャンバ５９、５９Ａ、および５９Ｂの中に粉末合金６１を供給するステップｄ）と、チャンバ５９、５９Ａ、および５９Ｂからガスを排気し、次いでチャンバ５９、５９Ａ、および５９Ｂを封止するステップｅ）と、熱および圧力を印加して熱間等静圧圧縮成形ツール５０のチャンバ５９、５９Ａ、および５９Ｂの中において粉末合金を圧密する（換言すれば、固める）ことにより圧密粉末合金燃焼器ケーシング３２を形成するステップｆ）と、圧密粉末合金燃焼器ケーシング３２から熱間等静圧圧縮成形ツール５０を取り外すステップｇ）とを含む。
【００３６】
ステップａ）は、内方円筒状キャニスタ部材５２を形成し、外方円筒状キャニスタ部材５４を形成し、第１の端部リング５６を形成し、第２の端部リング５８を形成し、内方円筒状キャニスタ部材５２から半径方向外方に離間されるように外方円筒状キャニスタ部材５４を配置してチャンバ５９を形成することを含む。ステップｂ）は、第１の端部リング５６および内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａに、第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａとの間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素６０および６２を設け、第２の端部リング５８および内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂに、第２の端部リング５８と内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂとの間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素６４および６６を設け、第１の端部リング５６および外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａに、第１の端部リング５６と外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａとの間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素６８および７０を設け、第２の端部リング５８および外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂに、第２の端部リング５８と外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂとの間にＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素７２および７４を設けることを含む。ステップｃ）は、内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａに対して第１の端部リング５６を封止すること８４、内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂに対して第２の端部リング５８を封止すること８６、外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａに対して第１の端部リング５６を封止すること８８、外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂに対して第２の端部リング５８を封止すること９０により、熱間等静圧圧縮成形ツール５０を形成することを含む。ステップｄ）は、熱間等静圧圧縮成形ツール５０の内方円筒状キャニスタ部材５２と外方円筒状キャニスタ部材５４との間のチャンバ５９、５９Ａ、および５９Ｂの中に粉末合金６１を供給することを含む。
【００３７】
キャニスタ部材５２、５４、５６、および５８の封止８４、８６、８８、および９０は、例えばＴＩＧ溶接または他の適切な溶接技術などの溶接を含む。第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａとの間の封止８４は、内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａの半径方向内方延在膜７６の半径方向内方端部におけるものである。第２の端部リング５８と内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂとの間の封止８６は、内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂの半径方向内方延在膜７８の半径方向内方端部におけるものである。
【００３８】
第１の端部リング５６と外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａとの間の封止８８は、外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａの半径方向外方におよび軸方向に延在する膜８０の半径方向外方および軸方向上流側の端部におけるものである。第２の端部リング５８と外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂとの間の封止９０は、外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂの半径方向外方におよび軸方向に延在する膜８２の半径方向外方および軸方向下流側の端部におけるものである。封止、すなわち溶接８４、８６、８８、および９０はそれぞれ、環状溶接である。
【００３９】
キャニスタ部材５２、５４、５６、および５８は、鍛造軟鋼リングを機械加工することにより形成され、次いでこれらのキャニスタ部材５２、５４、５６、および５８は、組み立てられることによって熱間等静圧圧縮成形ツール５０を形成する。熱間等静圧圧縮成形サイクルの前に、キャニスタ部材５２、５４、５６、および５８は、洗浄され、組み立てられ、一体的に溶接されて、気密封止部を形成する。組み立てられたキャニスタ部材５２、５４、５６、および５８は、複数のＵ字型またはＺ字型の漏れ流路を形成することにより、ガスが熱間等静圧圧縮成形ツール５０内に進入するためのより長くより蛇行した経路を与える。インターロック要素６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２、および７４は、熱間等静圧圧縮成形ツール５０のキャニスタ部材５２、５４、５６、および５８間に追加の支持をもたらす。さらに、熱間等静圧圧縮成形ツール５０の膜７６、７８、８０、および８２は、熱間等静圧圧縮成形容器内の高圧が熱間等静圧圧縮成形ツール５０の膜７６、７８、８０、および８２に対して作用することにより、隣接する第１の端部リング５６および隣接する第２のリング５４に対してこれらの膜７６、７８、８０、および８２が押圧されて、自動封止することが可能となるように配置される。インターロック要素６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２、および７４、ならびに隣接する平坦面は、隅肉溶接８４、８６、８８、および９０に対する張力効果を低減させる。隅肉溶接８４、８６、８８、および９０は、インターロック要素６０、６２、６４、６６、６８、７０、７２、および７４の関与および支持により、本発明の構成において使用することが可能である。
【００４０】
ほぞ継手、蟻ほぞ、だぼ、スタッドなどのインターロック要素の代替的な形態を使用することが可能であるが、完全に環状のインターロック要素は、最大の支持およびインターロックを可能にするために、好ましいと考えられる。
【００４１】
熱間等静圧圧縮成形サイクルは、最高で１２００℃の温度および１５０ＭＰａの圧力を利用する。
燃焼器ケーシング３２は、図２に示すような熱間等静圧圧縮成形ツール１５０を使用して製造され得る。熱間等静圧圧縮成形ツール１５０は、図１に示す熱間等静圧圧縮成形ツールと実質的に同じであるため、同様の部分は、同様の数字により示される。熱間等静圧圧縮成形ツール１５０は、第１の端部リング５６および外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａのインターロック要素が、第１の端部リング５６の中に環状溝１７０を、および外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａの上に軸方向延在突出部１６８を備える点において、図１の熱間等静圧圧縮成形ツールとは異なる。これらのインターロック要素は、第１の端部リング５６と外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａとの間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する。外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａは、第１の端部リング５６に当接する半径方向外方延在膜１８０を有する。第２の端部リング５８および外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂのインターロック要素は、第２の端部リング５８の中に環状溝１７４を、および外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂの上に軸方向延在突出部１７２を備える。これらのインターロック要素は、第２の端部リング５８と外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂとの間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する。外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂは、第２の端部リング５８に当接する半径方向外方延在膜１８２を有する。
【００４２】
燃焼器ケーシング３２は、図３に示すような熱間等静圧圧縮成形ツール２５０を使用して製造され得る。熱間等静圧圧縮成形ツール２５０は、図１に示す熱間等静圧圧縮成形ツールと実質的に同じであるため、同様の部分は、同様の数字により示される。熱間等静圧圧縮成形ツール２５０は、第１の端部リング５６および内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａのインターロック要素が、内方円筒状キャニスタ部材５２の上に環状溝２６０を、および第１の端部リング５６の上に環状軸方向延在突出部２６２を備える点において、図１の熱間等静圧圧縮成形ツールとは異なる。これらのインターロック要素２６０および２６２は、第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａとの間にＵ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａは、第１の端部リング５６上の環状突出部２６２に当接する半径方向内方におよび軸方向に延在する膜２７６を有する。第２の端部リング５８および内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材５２の上に環状溝２６４を、および第２の端部リング５８の上に環状軸方向延在突出部２６６を備える。インターロック要素２６４および２６６は、第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂとの間にＵ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂは、第２の端部リング５８上の環状突出部２６６に当接する半径方向内方におよび軸方向に延在する膜２７８を有する。
【００４３】
燃焼器ケーシング３２は、図４に示すような熱間等静圧圧縮成形ツール３５０を使用して製造され得る。熱間等静圧圧縮成形ツール３５０は、図１に示す熱間等静圧圧縮成形ツールと実質的に同じであるため、同様の部分は、同様の数字により示される。熱間等静圧圧縮成形ツール３５０は、第１の端部リング５６および内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａのインターロック要素が、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内方表面上に環状レッジ（ledge）３６０を、および第１の端部リング５６の上に環状軸方向延在突出部３６２を備える点において、図１の熱間等静圧圧縮成形ツールとは異なる。環状軸方向延在突出部３６２は、環状レッジ３６０の上に載置される。インターロック要素３６０および３６２は、第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部リング５２Ａとの間にＺ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａは、第１の端部リング５６上の環状突出部７２に当接する半径方向内方におよび軸方向に延在する膜３７６を有する。第２の端部リング５８および内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内方表面の上に環状レッジ３６４を、および第２の端部リング５８の上に環状軸方向延在突出部３６６を備える。環状軸方向延在突出部３６６は、環状レッジ３６４の上に載置される。インターロック要素３６４および３６６は、第２の端部リング５８と内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂとの間にＺ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂは、第２の端部リング５８上の環状突出部３６６に当接する半径方向内方におよび軸方向に延在する膜３７８を有する。
【００４４】
燃焼器ケーシング３２は、図５に示すような熱間等静圧圧縮成形ツール４５０を使用して製造され得る。熱間等静圧圧縮成形ツール４５０は、図１に示す熱間等静圧圧縮成形ツールと実質的に同一であるため、同様の部分は、同様の数字により示される。第１の端部リング５６および内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材５２の上に環状軸方向延在突出部６０を、および第１の端部リング５６の中に環状溝６２を備える。これらのインターロック要素６０および６２は、第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａとの間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａは、第１の端部リング５６に当接する半径方向内方延在膜７６を有する。第１の端部リング５６および外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａのインターロック要素は、第１の端部リング５６の上に環状軸方向延在突出部７０を、および外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａの中に環状溝６８を備える。インターロック要素は、第１の端部リング５６と外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａとの間にＵ字型の漏れ流路を形成する。外方円筒状キャニスタ部材５４の第１の端部５４Ａは、第１の端部リング５６上の環状突出部７０に当接する半径方向外方におよび軸方向に延在する膜８０を有する。膜８０は、環状溝６８を部分的に画成する。第２の端部リング５８および内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材５２の上に環状軸方向延在突出部６４を、および第２の端部リング５８の中に環状溝６６を備える。これらのインターロック要素６４および６６は、第２の端部リング５８と内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂとの間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂは、第２の端部リング５８に当接する半径方向内方延在膜７８を有する。第２の端部リング５８および外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂのインターロック要素は、第２の端部リング５８の上に環状軸方向延在突出部７４を、および外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂの中に環状溝７２を備える。これらのインターロック要素は、第２の端部リング５８と外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂとの間にＵ字型の漏れ流路を形成する。外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂは、第２の端部リング５８上の環状突出部７２に当接する半径方向外方におよび軸方向に延在する膜８２を有する。熱間等静圧圧縮成形ツール４５０は、第１の端部リング５６が、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内径よりもはるかに小さな半径方向内径まで半径方向内方に延在する環状部分５６Ａを有し、第２の端部リング５８が、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内径よりもはるかに小さな半径方向内径まで半径方向内方に延在する環状部分５８Ａを有する点において、図１の熱間等静圧圧縮成形ツールとは異なる。第１の端部リング５６の環状部分５６Ａおよび第２のリング５８の環状部分５８Ａは、端部リング５６および５８に大質量を与えることにより、チャンバ５９Ａおよび５９Ｂ内の粉末金属６１が圧縮される際に端部リング５６および５８の半径方向外方移動および半径方向内方移動に抵抗し、したがって熱間等静圧圧縮成形ツール４５０の半径方向内径を制御する。
【００４５】
燃焼器ケーシング３２は、図６に示すような熱間等静圧圧縮成形ツール５５０を使用して製造され得る。熱間等静圧圧縮成形ツール５５０は、図５に示す熱間等静圧圧縮成形ツールと実質的に同一であるため、同様の部分は、同様の数字により示される。熱間等静圧圧縮成形ツール５５０は、第１の端部リング５６が、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内径よりもはるかに小さな半径方向内径まで半径方向内方に延在する環状部分５６Ａを有し、第２の端部リング５８が、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内径よりもはるかに小さな半径方向内径まで半径方向内方に延在する環状部分５８Ａを有する点において、図５の熱間等静圧圧縮成形ツールと同様である。第１の端部リング５６の環状部分５６Ａおよび第２のリング５８の環状部分５８Ａは、端部リング５６および５８に大質量を与えることにより、チャンバ５９Ａおよび５９Ｂ内の粉末金属６１が圧縮される際に端部リング５６および５８の半径方向外方移動または半径方向内方移動に抵抗し、したがって熱間等静圧圧縮成形ツール５５０の半径方向内径を制御する。熱間等静圧圧縮成形ツール５５０は、第１の端部リング５６および内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａのインターロック要素が、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内方表面の上に環状レッジ５６０をおよび第１の端部リング５６の上に環状軸方向延在突出部５６２を備える点において、図５の熱間等静圧圧縮成形ツールとは異なる。環状軸方向延在突出部５６２は、環状レッジ５６０の上に載置される。インターロック要素５６０および５６２は、第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａとの間にＺ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａは、第１の端部リング５６上の環状突出部５６２に当接する半径方向内方におよび軸方向に延在する膜５７６を有する。第２の端部リング５８および内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内方表面の上に環状レッジ５６４を、および第２の端部リング５８の上に環状軸方向延在突出部５６６を備える。環状軸方向延在突出部５６６は、環状レッジ５６４の上に載置される。インターロック要素５６４および５６６は、第２の端部リング５８と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａとの間にＺ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部リング５２Ｂは、第２の端部リング５８上の環状突出部５６６に当接する半径方向内方におよび軸方向に延在する膜５７８を有する。
【００４６】
燃焼器ケーシング３２は、図９に示すような熱間等静圧圧縮成形ツール６５０を使用して製造され得る。熱間等静圧圧縮成形ツール６５０は、図５に示す熱間等静圧圧縮成形ツールと実質的に同一であるため、同様の部分は、同様の数字により示される。熱間等静圧圧縮成形ツール６５０は、第１の端部リング５６が、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内径よりもはるかに小さな半径方向内径まで半径方向内方に延在する環状部分５６Ａを有し、第２の端部リング５８が、内方円筒状キャニスタ部材５２の半径方向内径よりもはるかに小さな半径方向内径まで半径方向内方に延在する環状部分５８Ａを有する点において、図５における熱間等静圧圧縮成形ツールと同様である。第１の端部リング５６の環状部分５６Ａおよび第２のリング５８の環状部分５８Ａは、端部リング５６および５８に大質量を与えることにより、チャンバ５９Ａおよび５９Ｂ内の粉末金属６１が圧縮される際に端部リング５６および５８の半径方向外方移動または半径方向内方移動に抵抗し、したがって熱間等静圧圧縮成形ツール６５０の半径方向内径を制御する。熱間等静圧圧縮成形ツール６５０は、第１の端部リング５６および内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａのインターロック要素が、第１の端部リング５６の上に環状軸方向延在突出部６６２を、および内方円筒状キャニスタ部材５２の中に環状溝６６０を備える点において、図５における熱間等静圧圧縮成形ツールとは異なる。インターロック要素６６０および６６２は、第１の端部リング５６と内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａとの間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第１の端部５２Ａは、第１の端部リング５６に当接する半径方向内方延在膜７６を有する。第２の端部リング５８および内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂのインターロック要素は、第２の端部リング５８の上に環状軸方向延在突出部６６６を、および内方円筒状キャニスタ部材５２の中に環状溝６６４を備える。インターロック要素６６４および６６６は、第２の端部リング５８と内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂとの間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材５２の第２の端部５２Ｂは、第２の端部リング５８に当接する半径方向内方延在膜７８を有する。第２の端部リング５８および外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂのインターロック要素は、第２の端部リング５８の上に環状軸方向延在突出部６７４を、および外方円筒状キャニスタ部材５４の中に環状溝６７２を備える。膜８２の端部は、第２の端部リング５８に当接する。インターロック要素６７２および６７４は、第２の端部リング５８と外方円筒状キャニスタ部材５４の第２の端部５４Ｂとの間にＺ字型の漏れ流路を形成する。
【００４７】
燃焼器ケーシング３２は、図１０に示すような熱間等静圧圧縮成形ツール７５０を使用して製造され得る。熱間等静圧圧縮成形ツール７５０は、図５に示す熱間等静圧圧縮成形ツールと実質的に同一であるため、同様の部分は、同様の数字により示される。熱間等静圧圧縮成形ツール７５０は、複数のキャニスタ部材７５２および７５４を備え、熱間等静圧圧縮成形ツール７５０は、隣接し合うキャニスタ部材の少なくとも１つのセットを備える。この例においては、キャニスタ部材７５２の第１の端部７５２Ａが、キャニスタ部材７５４の第１の端部７５４Ａに隣接し、キャニスタ部材７５２の第２の端部７５２Ｂが、キャニスタ部材７５４の第２の端部７５４Ｂに隣接する。複数のキャニスタ部材７５２および７５４は、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料６１を受けるためのチャンバ５９を形成または画成する。隣接し合うキャニスタ部材７５２および７５４の少なくとも１つのセットが、隣接し合う第２のキャニスタ部材の少なくとも１つのセット間にＵ字型の漏れ流路またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する。この例においては、キャニスタ部材７５２の第１の端部７５２Ａおよび隣接し合うキャニスタ部材７５４の第１の端部７５４Ａは、インターロック要素７６０および７６２をそれぞれ有し、キャニスタ部材７５２の第２の端部７５２Ｂおよび隣接するキャニスタ部材７５４の第２の端部７５４Ｂは、インターロック要素７６４および７６６をそれぞれ有する。実際には、熱間等静圧圧縮成形ツール７５０は、内方円筒状キャニスタ部材７５２および外方円筒状キャニスタ部材７５４を備え、外方円筒状キャニスタ部材７５４は、内方円筒状キャニスタ部材７５２から半径方向外方に離間されて、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料６１を受けるためのチャンバ５９を形成する。内方円筒状キャニスタ部材７５２の第１の端部７５２Ａおよび外方円筒状キャニスタ部材７５４の第１の端部７５４Ａのインターロック要素７６０および７６２は、内方円筒状キャニスタ部材７５２の第１の端部７５２Ａの上に環状軸方向延在突出部７６０を、および外方円筒状キャニスタ部材７５４の第１の端部７５４Ａの中に環状溝７６２を備える。インターロック要素７６０および７６２は、内方円筒状キャニスタ部材７５２の第１の端部７５２Ａと外方円筒状キャニスタ部材７５４の第１の端部７５４Ａとの間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する。内方円筒状キャニスタ部材７５２の第２の端部７５２Ｂおよび外方円筒状キャニスタ部材７５４の第２の端部７５４Ｂのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材７５２の第２の端部７５２Ｂの中に環状溝７６４を、および外方円筒状キャニスタ部材７５４の第２の端部７５４Ｂの上に環状軸方向延在突出部７６６を備える。インターロック要素７６４および７６６は、内方円筒状キャニスタ部材７５２の第２の端部７５２Ｂと外方円筒状キャニスタ部材７５４の第２の端部７５４Ｂとの間に一連のＺ字型の漏れ流路を形成する。これらのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材７５２および外方円筒所キャニスタ部材７５４のそれぞれの第１の端部７５２Ａおよび７５４Ａにおいて、単純なＺ字型の漏れ流路またはＵ字型の漏れ流路を同様に良好に形成してもよく、これらのインターロック要素は、内方円筒状キャニスタ部材７５２および外方円筒状キャニスタ部材７５４のそれぞれの第２の端部７５２Ｂおよび７５４Ｂにおいて、単純なＺ字型の漏れ流路またはＵ字型の漏れ流路を同様に良好に形成してもよい。
【００４８】
また、熱間等静圧圧縮成形ツール７５０は、支持構造体９２を備える。支持構造体９２は、第１の環状支持部材９４、第２の環状支持部材９６、および軸方向延在支持部材９８または複数の軸方向延在支持部材９８を備える。第１の環状支持部材９４は、半径方向において環状チャンバ５９の第１の環状サブ部分５９Ａ内に位置することにより、内方円筒状キャニスタ部材７５２の第１の端部７５２Ａを支持する。第１の環状支持部材９４の半径方向外方表面は、半径方向において内方円筒状キャニスタ部材７５２の第１の端部７５２Ａの半径方向内方表面内に位置する。第２の環状支持部材９６は、半径方向において環状チャンバ５９の第２の環状サブ部分５９Ｂ内に位置することにより、内方円筒状キャニスタ部材７５２の第２の端部７５２Ｂを支持する。第２の環状支持部材９６の半径方向外方表面は、半径方向において内方円筒状キャニスタ部材７５２の第２の端部７５２Ｂの半径方向内方表面内に位置する。第１の環状支持部材９４および第２の環状支持部材９６と内方円筒状キャニスタ部材７５２の対応する第１の端部７５２Ａおよび第２の端部７５２Ｂとの間の取付け(換言すれば、嵌合)部は、室温においては、支持構造体９２が、内方円筒状キャニスタ部材７５２の第１の端部７５２Ａおよび第２の端部７５２Ｂ内に同軸方向に容易に配置されるが、熱間等静圧圧縮成形温度においては、第１の環状支持部材９４と第１の端部７５２Ａとの相対熱膨張および第２の環状支持部材９６と第２の端部７５２Ｂとの相対膨張により、第１の環状支持部材９４の半径方向外方表面が第１の端部７５２Ａの半径方向内方表面に当接し、第２の環状支持部材９６の半径方向外方表面が第２の端部７５２Ｂの半径方向内方表面に当接して、第１の端部７５２Ａおよび第２の端部７５２Ｂの半径方向位置を制御し、したがって完成した燃焼器ケーシング３２内におけるフランジ３８および４０の最終位置および最終形状を制御するような、取付け部となる。第１の環状支持部材９４および第２の環状支持部材９６は、内方円筒状キャニスタ部材７５２の半径方向内径よりもはるかに小さな半径方向内径まで半径方向内方に延在する。
【００４９】
また、本発明は、円筒状キャニスタ部材を形成し、第１の端部部材を形成し、第２の端部部材を形成することを含んでもよく、ステップｂ）は、第１の端部部材および円筒状キャニスタ部材の第１の端部に、第１の端部部材と円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間にＵ字型漏れ流路またはＺ字型漏れ流路を形成するインターロック要素を設け、第２の端部部材および円筒状キャニスタ部材の第２の端部に、第２の端部部材と円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間にＵ字型の漏れ流路またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を設けることを含み、ステップｃ）は、円筒状キャニスタ部材の第１の端部に対して第１の端部部材を封止し、円筒状キャニスタ部材の第２の端部に対して第２の端部部材を封止して、熱間等静圧圧縮成形ツールを形成すことを含み、ステップｄ）は、熱間等静圧圧縮成形ツールの円筒状キャニスタ部材と、第１の端部部材と、第２の端部部材との間に画成されるチャンバ内に粉末材料を供給することを含む。
【００５０】
粉末材料は、粉末金属または粉末合金を含んでもよい。粉末合金は、ニッケルベース超合金、チタン合金、合金鋼を含んでもよい。この方法は、チャンバの異なる領域に異なる粉末合金、または異なる粉末金属を供給することを含んでもよい。
【００５１】
圧密粉末材料製品は、ケーシングであってもよい。ケーシングは、ガスタービンエンジンケーシングであってもよい。ケーシングは、タービンケーシング、圧縮機ケーシング、ファンケーシング、または燃焼ケーシングであってもよい。
【００５２】
代替的には、熱間等静圧圧縮成形ツールは、円筒状キャニスタ部材、第１の端部部材、および第２の端部部材を備えてもよく、円筒状キャニスタ部材は、熱間等静圧圧縮成形すべき粉末材料を受けるためのチャンバを形成し、第１の端部部材および円筒状キャニスタ部材の第１の端部は、第１の端部部材と円筒状キャニスタ部材の第１の端部との間にＵ字型の漏れ流路またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有し、第２の端部部材および円筒状キャニスタ部材の第２の端部は、第２の端部部材と円筒状キャニスタ部材の第２の端部との間にＵ字型の漏れ流路またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素を有する。
【００５３】
本発明の熱間等静圧圧縮成形ツールのキャニスタ部材は、鍛造軟鋼リングを機械加工することにより形成されてもよく、次いでそれらのキャニスタ部材は、組み立てられることにより熱間等静圧圧縮成形ツールを形成する。代替的には、本発明の熱間等静圧圧縮成形ツールのキャニスタ部材は、注型により形成されてもよく、または粉末金属の熱間等静圧圧縮成形により製造されてもよい。キャニスタ部材は、軟鋼、好ましくは２重量％の炭素を含む軟鋼を含んでもよい。粉末材料、金属、または合金に接触するキャニスタ部材の内側表面は全て、正確な正味形状（nett shape）製品の製造を可能にするように正確に機械加工され、Ｕ字型の漏れ流路またはＺ字型の漏れ流路を形成するインターロック要素は、熱間等静圧圧縮成形プロセスの際に完全性を確保するために正確に機械加工される。粉末材料、金属、または合金に接触するキャニスタ部材の内側表面は、熱間等静圧圧縮成形処理の際に軟鋼キャニスタ部材から粉末材料、金属、または例えばニッケルベース超合金などの合金内に炭化物またはフェライトが拡散するのを阻止するために、バリア層を備えてもよい。このバリア層は、ニッケル合金、窒化ホウ素、またはイットリアを含んでもよい。
【００５４】
本発明の全ての実施形態において、隣接し合うキャニスタ部材のインターロック要素は、Ｕ字型、Ｚ字型、または一連のＺ字型の漏れ流路を形成する。図１および図５の例においては、２つのＵ字型漏れ流路と、一連のＺ字型の漏れ流路を備える２つの漏れ流路とが存在する。図２の例においては、一連のＺ字型の漏れ流路を備える４つの漏れ流路が存在する。図３の例においては、３つのＵ字型漏れ流路と、Ｕ字型の漏れ流路および追加の垂直部分を備える１つの漏れ流路とが存在する。図４および図６の例においては、２つのＵ字型の漏れ流路と、２つのＺ字型漏れ流路とが存在する。図９の例においては、１つのＵ字型の漏れ流路と、一連のＺ字型の漏れ流路を備える２つの漏れ流路と、Ｕ字型の漏れ流路および追加の垂直部分を備える１つの漏れ流路とが存在する。図１０の例においては、一連のＺ字型の漏れ流路を備える２つの漏れ流路が存在する。隣接し合うキャニスタ部材のインターロック要素は、Ｕ字型の漏れ流路およびＺ字型の漏れ流路の例においては、２つの直角屈曲部で相互連結される３つの直線部を備える漏れ流路を形成するものと見なすことが可能である。隣接し合うキャニスタ部材のインターロック要素は、一連のＺ字型の漏れ流路を備える漏れ流路の例においては、４つの直角屈曲部で相互連結される５つの直線部を備える漏れ流路を形成するものと見なすことが可能である。隣接し合うキャニスタ部材のインターロック要素は、Ｕ字型の漏れ流路および追加の垂直部分を備える漏れ流路の例においては、４つの直線部および３つの直角屈曲部を備える漏れ流路を形成するものと見なすことが可能である。
【００５５】
２つ、３つ、または４つのキャニスタ部材を備えるキャニスタに関連して本発明を具体的に説明したが、本発明は、２つ以上のキャニスタ部材を備えるキャニスタに対して一様に適用可能である。
【００５６】
例えば断面が円形であるなど、円筒状、円錐状、または裁頭円錐状の内方表面および外方表面を有する環状チャンバに関連して本発明を説明したが、本発明は、例えば正方形、五角形、六角形、八角形、等々の断面など、多角形の内方表面および外方表面を有する他の環状チャンバに対しても適用可能であり得る。
【００５７】
ガスタービンエンジンケーシングを製造するための熱間等静圧圧縮成形ツールに関連して本発明を説明したが、本発明は、他のエンジン用のケーシングを製造するための、または他の製品もしくは装置を製造するための、熱間等静圧圧縮成形ツールにも適したものとなり得る。
【符号の説明】
【００５８】
５０  熱間等静圧圧縮成形ツール
５２  内方円筒状キャニスタ部材
５２Ａ  第１の端部
５２Ｂ  第２の端部
５４  外方円筒状キャニスタ部材
５４Ａ  第１の端部
５４Ｂ  第２の端部
５６  第１の端部リング
５８  第２の端部リング
５９  チャンバ
５９Ａ  サブチャンバ
５９Ｂ  サブチャンバ
６０  環状軸方向延在突出部
６１  粉末材料
６２  環状溝
６４  環状軸方向延在突出部
６６  環状溝
６８  環状溝
７０  環状軸方向延在突出部
７２  環状溝
７４  環状突出部
７６  半径方向内方延在膜
７８  半径方向内方延在膜
８０  半径方向外方におよび軸方向に延在する膜
８２  半径方向外方におよび軸方向に延在する膜
８４  封止、隅肉溶接
８６  封止、隅肉溶接
８８  封止、隅肉溶接
９０  封止、隅肉溶接
１５０  熱間等静圧圧縮成形ツール
１６８  軸方向延在突出部
１７０  環状溝
１７２  軸方向延在突出部
１７４  環状溝
１８０  半径方向外方延在膜
１８２  半径方向外方延在膜
２５０  熱間等静圧圧縮成形ツール
２６０  環状溝
２６２  環状溝
２６４  環状溝
２６６  環状軸方向延在突出部
２７６  半径方向内方におよび軸方向に延在する膜
２７８  半径方向内方におよび軸方向に延在する膜
３５０  熱間等静圧圧縮成形ツール
３６０  環状レッジ
３６２  環状軸方向延在突出部
３６４  環状レッジ
３６６  環状軸方向延在突出部
３７６  半径方向内方におよび軸方向に延在する膜
３７８  半径方向内方におよび軸方向に延在する膜
４５０  熱間等静圧圧縮成形ツール
５５０  熱間等静圧圧縮成形ツール
５６０  環状レッジ
５６２  環状軸方向延在突出部
５６４  環状レッジ
５６６  環状軸方向延在突出部
５７６  半径方向内方におよび軸方向に延在する膜
５７８  半径方向内方におよび軸方向に延在する膜
１０  ターボファンガスタービンエンジン
１１  吸気口
１２  ファン
１３  中間圧圧縮機
１４  高圧圧縮機
１５  燃焼器
１６  高圧タービン
１７  中間圧タービン
１８  低圧タービン
１９  排気口
２６  第１のシャフト
２８  第２のシャフト
３０  第３のシャフト
３２  燃焼器ケーシング
３４  上流端部
３６  下流端部
３８  環状半径方向外方延在
４０  環状半径方向外方延在フランジ
４２  円周方向離間孔
４４  インジェクタ
６５０  熱間等静圧圧縮成形ツール
６６０  環状溝
６６２  環状軸方向延在突出部
６６４  環状溝
６６６  環状軸方向延在突出部
６７２  環状溝
６７４  環状軸方向延在突出部
７５０  熱間等静圧圧縮成形ツール
７５２  内方円筒状キャニスタ部材
７５２Ａ  第１の端部
７５２Ｂ  第２の端部
７５４  外方円筒状キャニスタ部材
７５４Ａ  第１の端部
７５４Ｂ  第２の端部
７６０  環状軸方向延在突出部
７６２  環状溝
７６４  環状溝
７６６  環状軸方向延在突出部
【図１】
2013145106.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2013145106.tif 000010
【図９】
2013145106.tif 000011
【図１０】
2013145106.tif 000012
【外国語明細書】
2013145106000001.pdf