(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成されると共に内周側に円環溝状の中空部が形成された母材と、前記中空部の外側に設けられた溶射部との剥離部分を検出するための部材接合部の剥離部分検出方法であって、
前記中空部に液体を収容し、前記母材を回転させながら振動波を連続的に供給するとともに、前記底部内側で反射した反射波を検出し、この検出結果に基づいて前記母材と溶射部との剥離部分を検出することを特徴とする部材接合部の剥離部分検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、母材とこの母材に溶射される溶射部との剥離部分を検出するための部材接合部の剥離部分検出方法及び部材接合部の剥離部分検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばガスタービンエンジンの圧縮機ロータにおいて、ブレードは円筒状部材であるスプールの外周面に支持される。このスプールの外周面には、ブレードを係合するための円環溝状に形成された凹部が形成されており、この凹部はスプールの軸線方向に複数形成されている。実機において、ブレードを支持したスプールが回転すると、隣接する凹部どうしの間の部分は静翼（ベーン）と干渉する。したがって、耐摩耗性を向上させるために、この干渉部分には耐摩耗剤（金属化合物）が溶射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、溶射された耐摩耗剤（溶射部）はスプールから剥離する場合があるが、この剥離した溶射部は、スプール回転中において、各部材と干渉しエンジン全体に悪影響を及ぼす。そのため、この剥離部分を検出する必要があるが、従来では、エンジンのオーバーホール時において、棒部材等によって溶射部を引っかくなど手作業によって、剥離部分の検出を行っていた。また、剥離部分が検出された場合においては、一旦、溶射部を全てはがして溶射をやり直すといった作業が行われていた。しかしながら、このような方法では効率及び精度が悪かった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、精度良くしかも作業効率を向上させた部材接合部の剥離部分検出方法及び部材接合部の剥離部分検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の部材接合部の剥離部分検出方法は、底部と側壁部とで形成される中空部を備えた母材と、前記底部外側に溶射される溶射部との剥離部分を検出するための剥離部分検出方法であって、前記中空部に液体を収容し、この液体に振動波を供給するとともに、前記底部内側で反射した反射波を検出し、この検出結果に基づいて前記母材と溶射部との剥離部分を検出することを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、剥離部分は、母材を挟んで溶射部の反対側に配した液体に供給した振動波の、母材からの反射波によって非接触で検出される。このように、剥離部分の検出は、液体を介して行われるので、検査対象の形状が複雑であっても精度良く安定して行われる。
なお、部材接合部は、母材と溶射部との接合部をいう。
【０００７】
また、前記母材が円筒状に形成されているとともに、前記中空部が前記円筒内周側に円環溝状に形成されている場合において、剥離部分の検出は、前記母材を回転させながら、前記振動波を連続的に供給することによって、連続的に行うことができる。
【０００８】
このような部材接合部の剥離部分検出方法は、底部と側壁部とで形成される中空部を備えた母材と、前記底部外側に溶射される溶射部との剥離部分を検出するための部材接合部の剥離部分検出装置であって、前記中空部に収容される液体と、前記液体内に配され、前記底部内側に向かって振動波を供給する振動波発生部と、前記底部で反射した前記振動波の反射波を検出する振動波検出部と、前記振動波検出部の検出信号に基づいて、前記母材と溶射部とが剥離しているか否かを判別する処理部とを備えることを特徴とする部材接合部の剥離部分検出装置によって実現される。
【０００９】
振動波発生部を底部内側から離間して配することにより、振動波発生部の劣化は低減される。このとき、振動波発生部からの振動波は液体を介して底部に伝播される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による部材接合部の剥離部分検出方法及び装置を図面を参照して説明する。図１は本発明の剥離部分検出方法の一実施形態を示す模式図であり、図２は検出装置を説明するための正面図である。また、図３は振動波が母材の底部で反射される様子を説明するための図であり、図４は、本発明の剥離部分検査方法を説明するための構成図である。
【００１１】
これらの図において、検査対象である母材１は、ガスタービンエンジンの圧縮機ロータに設けられるスプールであって、Ｔｉ６Ａｌ−４Ｖによって形成されている。この母材１は円筒状に形成されており、この母材１の外周面には、圧縮機ブレードを支持するための凹部２が複数、円環溝状に形成されている。
【００１２】
円筒状に形成された母材１の内周側には、底部１ａと側壁部（ボア部）１ｂとによって形成された溝部（中空部）３が形成されている。この溝部３は、母材１の内周に沿って円環状に形成されている。
【００１３】
隣接する凹部２どうしの間の部分、すなわち底部１ａの外周面側には、溶射部４が形成されている。この溶射部４は、例えばＮｉ：９５％＋Ａｌ：５％などの金属化合物が、加熱・溶融されて母材１の底部１ａ外周面側に吹き付けられることによって溶射コーティングされたものである。この溶射部４は、ガスタービンエンジンにおいて、回転される母材（スプール）１と静翼（ベーン）とが干渉する部分の耐摩耗性を向上させるために溶射されたものである。
【００１４】
検出装置Ｓは、母材１とこの母材１の底部１ａ外側に溶射された溶射部４との剥離部分を検出するための剥離部分検出装置であって、プローブ１１と、このプローブ１１を支持するための支持部１２とを備えている。
【００１５】
支持部１２に支持されているプローブ１１は、２つの先端１１ａ、１１ｂを備えている。このプローブ１１は、振動波発生部と振動波検出部との２つの機能を備えており、振動波を発生可能であるとともに振動波を検出可能となっている。
【００１６】
プローブ１１は、支持部１２によって、先端１１ａ、１１ｂを所定角度で支持されている。このプローブ１１の大きさは検査対象の大きさ等によって種々選択されるが、例えば振動子の直径は２ｍｍ、外径寸法は３×４ｍｍ程度に設定される。さらに、プローブ１１には検出した振動波の信号を処理する処理部１４が連結されている。
【００１７】
支持部１２の上部には、保持部（保持機構）１３が設けられている。この保持部１３は、２つのＬ字状部材１３ａ、１３ｂを備えており、これら２つのＬ字状部材１３ａと１３ｂとの間には、バネからなる弾性部材が配置されている。そしてこの弾性部材によって、Ｌ字状部材１３ａと１３ｂとは互いに外方向に押し広げられるように設けられている。
【００１８】
このような構成を持つ検査装置Ｓによって、母材１と溶射部４との境界面の剥離部分を検出する方法について説明する。
本発明は、母材１と、底部１ａ外側に溶射された溶射部４との剥離部分を検出するためのものであって、剥離検出を行う場合、対象となる母材１は、図４に示すような回転装置５０に設置される。
【００１９】
回転装置５０は、母材１を水平に保持した状態で回転するためのものであって、母材１を支持する２つの支持車輪５１、５１と、これら支持車輪５１、５１に連結したプーリ５２、５２と、モータ５３に連結しこのモータ５３の回転駆動をプーリ５２、５２に伝達するベルト５４とを備えている。すなわち、モータ５３を駆動することによって、ベルト５４、プーリ５２、５２が回転され、これに伴って支持車輪５１、５１が回転されることにより、支持車輪５１、５１に支持されている母材１が水平状態を維持したまま回転される。このとき、支持車輪５１、５１は、母材１の凹部２に係合するように円盤状に形成されている。
【００２０】
母材１の溝部３には液体Ｗが収容される。液体Ｗとしては水が用いられる。この液体Ｗを収容した溝部３に検出装置Ｓが配置される。検出装置Ｓは、プローブ１１の先端１１ａ、１１ｂを、検査部位である底部１ａの内側から所定距離離間した状態で保持部１３によって保持される。つまり、検査装置Ｓを溝部３の内部に収容するときは、保持部１３の２つのＬ字状部材１３ａ、１３ｂを内方向に押さえ込みながら溝部３に挿入し、先端１１ａ、１１ｂが底部１ａの内側から所定距離の位置に達したらＬ字状部材１３ａ、１３ｂの押さえ込みを解き、弾性部材によって外方向に押し広げられるように設けられているＬ字状部材１３ａ、１３ｂをボア部１ｂに当接させる。
【００２１】
このようにして、検査装置Ｓは、支持部１２によって支持されているプローブ１１と底部１ａ内側とを所定距離離間させた状態で保持部１３によって保持される。この所定距離は、母材１の肉厚等によって種々選択されるが、例えば５〜６ｍｍ程度に設定される。また、液体Ｗはプローブ１１の先端１１ａ、１１ｂを浸す程度に収容される。
【００２２】
次いで、液体Ｗ内部に配置されたプローブ（振動波発生部）１１から振動波を発生させる。この場合の振動波は、例えば周波数１０ＭＨｚ程度の横波である。プローブ１１から発生した振動波は、液体Ｗ内を伝播して、底部１ａに達する。底部１ａに達した振動波は反射波となってプローブ（振動波検出部）１１に検出される。プローブ１１に検出された反射波の信号は、処理部１４に送られる。
【００２３】
このとき、図３に示すように、母材１と溶射部４とが剥離を生じていない部分（健全部分）Ｋにおいては、プローブ１１から発生した振動波のほとんどは、母材１と溶射部４との境界面を通過し、溶射部４側に伝播する。
一方、剥離を生じている部分（剥離部分）Ｈにおいては、プローブ１１から発生した振動波は、母材１と溶射部４との境界面の剥離部分（隙間部分）作用によって反射する。よって、プローブ１１によって検出された底部１ａからの反射波の検出信号に基づいて、処理部１４は反射波の強度を検出し、検査部位が健全部分Ｋか剥離部分Ｈかを判別する。
【００２４】
なお、剥離部分Ｈは底部１ａの各曲部から生じる場合が多いので、本来ならば、振動波は曲部に供給したいが、反射波が集束してしまうなど、正確な検出が困難となる場合があるので、振動波は底部１ａの平面部に向かって供給されることが望ましい。
【００２５】
ところで、母材１は回転装置５０によって回転されている。このとき、検査装置Ｓは、手や治具等によって、プローブ１１の先端１１ａ、１１ｂを底部１ａ内側から所定距離離間させた状態で下向きに保持されることにより、回転する母材１に対して剥離部分Ｈの検出を連続的に行うことができる。液体Ｗは、重力によって常に母材１の溝部３下側に配されるので、プローブ１１は常に液体Ｗに浸っている。
【００２６】
このように、剥離部分Ｈの検出は、母材１に対して溶射部４の反対側に配した液体Ｗに供給した振動波の、母材１の底部１ａからの反射波によって非接触で精度良く安定して行われる。
【００２７】
つまり、検査部位に直接プローブをあてがう方法は、プローブと検査部位との接触面積が小さくなるので不安定な振動波入射となり、剥離部分Ｈの検出精度は低くなる場合がある。さらに、検査部位の形状が複雑である場合には振動波の入射は困難となる。
しかしながら、振動波を液体Ｗを介して伝播させることにより、検査部位が複雑な形状であっても、振動波は検査部位に対して広い範囲で安定して伝播される。したがって、剥離部分Ｈの検出の精度は向上される。
【００２８】
また、例えばニッケル９５％＋アルミ５％の粉末を混ぜ合わせた溶射部４は水を嫌うが、母材１を挟んで溶射部４の反対側にある溝部３にプローブ１１が浸る程度の液体Ｗを収容することによって、溶射部４を液体Ｗに浸すことなく剥離部分Ｈの検出を安定して行うことができる。
【００２９】
一方、溶射部４に直接振動波を供給する方法では、この溶射部４の厚みが非常に薄いため、剥離部分Ｈを検出することが困難である。しかしながら、液体Ｗを介して振動波を供給することにより、安定した検出が行える。
【００３０】
液体Ｗはプロープ１１を浸す程度の量でよいので、検査対象がスプール（母材）１のような回転体であっても、液体Ｗを溝部３の一部に収容することによって安定した剥離部分Ｈの検出が連続的に行える。
【００３１】
そして、振動波は液体Ｗを介して伝播されるので、剥離部分Ｈの検出は、プローブ１１と底部１ａとを所定距離離間した状態で行うことができる。したがって、プローブ１１の劣化を招くことなく、剥離部分Ｈの検出が行える。
【００３２】
発生させる振動波を横波にすることによって、検出信号のノイズ成分を抑えることができる。すなわち、振動波を縦波とした場合、液体Ｗを伝播する間に縦波は横波成分を有するようになるため、ノイズ成分が多くなる。しかしながら、プローブ１１から発生させる振動を横波とすることによって、全ての振動波成分は横波となるため、ノイズ成分は低減される。したがって、精度良い剥離部分Ｈの検出を行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の部材接合部の剥離部分検出方法及び剥離部分検出装置は、以下のような効果を有するものである。
（１）剥離部分は、母材を挟んで溶射部の反対側に配した液体に供給した振動波の、母材からの反射波によって非接触で検出される。このように、剥離部分の検出は、液体を介して行われるので、検査対象の形状が複雑であっても精度良く安定して行われる。
（２）母材が円筒状に形成されているとともに、中空部が円筒内周側に円環溝状に形成されている場合において、剥離部分の検出は、母材を回転させながら、振動波を連続的に供給することによって、連続的に効率良く行うことができる。
（３）振動波発生部を底部内側から離間して配することにより、振動波発生部の劣化は低減される。このとき、振動波発生部からの振動波は液体を介して底部に広い範囲で伝播されるので、剥離部分の検出は安定して行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部材接合部の剥離部分検出方法を説明するための模式図である。
【図２】本発明の部材接合部の剥離部分検出装置を説明するための図である。
【図３】プローブからの振動波が検査部位で反射される様子を説明するための図である。
【図４】本発明の部材接合部の剥離部分検査方法を説明するための構成図である。
【符号の説明】
１    母材
１ａ  底部
１ｂ  ボア部（側壁部）
２    凹部
３    溝部（中空部）
４    溶射部
１１  プローブ（振動波発生部、振動波検出部）
１４  処理部
５０  回転装置
Ｋ    健全部分
Ｈ    剥離部分
Ｓ    検出装置
Ｗ    液体
【図１】
0004379983.tif 000002
【図２】
0004379983.tif 000003
【図３】
0004379983.tif 000004
【図４】
0004379983.tif 000005