JP2978579B2 - 中空ブレードの形成方法 - Google Patents
中空ブレードの形成方法Info
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21D11/14—Twisting
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/04—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces
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- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軸流圧縮機用の圧縮機
ブレードの形成方法に係り、特に中空で複雑な形状のブ
レードの形成方法に関する。
ブレードの形成方法に係り、特に中空で複雑な形状のブ
レードの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンの分野においては、安定性
を提供する中間スパンダンパを有する中実の圧縮機ブレ
ードが、標準的に用いられている。空気力学的な効率を
得るためには、この中間スパンダンパを取り除くことが
望ましい。このためには、重量を減らすために中空にす
る必要があると共に、シュラウドのないブレードにおい
て同等の剛性を得るために、翼弦の幅をかなり広げる必
要がある。
を提供する中間スパンダンパを有する中実の圧縮機ブレ
ードが、標準的に用いられている。空気力学的な効率を
得るためには、この中間スパンダンパを取り除くことが
望ましい。このためには、重量を減らすために中空にす
る必要があると共に、シュラウドのないブレードにおい
て同等の剛性を得るために、翼弦の幅をかなり広げる必
要がある。
【0003】米国特許第3,628,226号の従来技
術の説明には、鍛造された素材を切削することによって
中空ブレードを製作することが示されている。これらの
素材は、ねじ曲げられた後、一緒に接合される。従っ
て、接合表面は、単一平面内になく、圧縮接合荷重を加
えるのを難しくしている。
術の説明には、鍛造された素材を切削することによって
中空ブレードを製作することが示されている。これらの
素材は、ねじ曲げられた後、一緒に接合される。従っ
て、接合表面は、単一平面内になく、圧縮接合荷重を加
えるのを難しくしている。
【0004】米国特許第3,628,226号に示され
た改善点は、初めに、平坦な素材に溝を掘ること、そし
て長手方向に曲率を与えずに、溝を掘られた素材を予備
の翼表面に形成することからなる。次に、素材は、内表
面を平坦に機械加工される。その後、これらの素材は、
拡散接合され、粗形状のブレードを形成する。そして、
その後、そのブレードがねじ曲げられ、最終ブレードが
形成される。
た改善点は、初めに、平坦な素材に溝を掘ること、そし
て長手方向に曲率を与えずに、溝を掘られた素材を予備
の翼表面に形成することからなる。次に、素材は、内表
面を平坦に機械加工される。その後、これらの素材は、
拡散接合され、粗形状のブレードを形成する。そして、
その後、そのブレードがねじ曲げられ、最終ブレードが
形成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】複雑な最終の機械加工
を行うことなく、所望の最終ブレードを製造するため
に、初期形状を決定する必要がある。これは、成形工程
における予測可能でかつ一定の金属材料流れに関する知
識に基づいて決定されなければならない。従来技術の形
成技術では、これが可能であるとは考えられていなかっ
た。圧縮部の伸縮による材料厚さのネッキング、ダイス
摩擦、及びダイス内のホットあるいはコールドスポット
などが問題であった。
を行うことなく、所望の最終ブレードを製造するため
に、初期形状を決定する必要がある。これは、成形工程
における予測可能でかつ一定の金属材料流れに関する知
識に基づいて決定されなければならない。従来技術の形
成技術では、これが可能であるとは考えられていなかっ
た。圧縮部の伸縮による材料厚さのネッキング、ダイス
摩擦、及びダイス内のホットあるいはコールドスポット
などが問題であった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のブレード形成方
法は、成形の間の金属材料流れを、予測可能でかつ一定
とすることで、滑らかでかつ正確な最終のブレード形状
を提供する。
法は、成形の間の金属材料流れを、予測可能でかつ一定
とすることで、滑らかでかつ正確な最終のブレード形状
を提供する。
【0007】従って、初期材料の寸法が、適切に決定さ
れ得、一定のブレードが形成される。固有の製造許容差
は、中間ブレードの形状を許容範囲内で規定よりも厚く
することによって、最終ブレードが規定よりも薄くなら
ないよう調節される。また、最終のサイジング及び成形
段階において過剰な金属材料流れを受け入れる構造も設
けられている。
れ得、一定のブレードが形成される。固有の製造許容差
は、中間ブレードの形状を許容範囲内で規定よりも厚く
することによって、最終ブレードが規定よりも薄くなら
ないよう調節される。また、最終のサイジング及び成形
段階において過剰な金属材料流れを受け入れる構造も設
けられている。
【0008】形成されるべき最終ブレード及びブレード
を形成する際に行われるプロセスの知識を利用して、ね
じ曲げられていないブレードについての有限要素解析が
行われる。これによって、材料の初期形状が決定され
る。この分析は、局所温度、時間及び逆方向のひずみ速
度に従う。
を形成する際に行われるプロセスの知識を利用して、ね
じ曲げられていないブレードについての有限要素解析が
行われる。これによって、材料の初期形状が決定され
る。この分析は、局所温度、時間及び逆方向のひずみ速
度に従う。
【0009】両凸状横断面のねじ曲げられていない中空
ブレードは、ブレードの対向壁を連結している軸方向に
延びているリブによって形成される。好ましくは、これ
は、根が取り付けられたテーパ状の素材を正確な厚さに
機械加工することによって行われる。各ブレード半片用
の素材は、スプリングバックを回避するために、好まし
くは熱成形によって両凸状横断面形を確立するように成
形される。ブレードが、横断面方向にこのような曲率を
有するように形成された後、凹面側が平坦に切断され、
ブレードのリブを形成するであろうランド部を残して、
そこに溝が機械加工で形成される。これらのランド部
は、ブレード材料から離れる方向に厚さが減少すること
が好ましい。それによって、鼓形の形状が、形成された
ブレード内に形成される。その後、ブレードの2つの半
片が、拡散接合される。リブの鼓形形状は、拡散接合の
間にそしてまたブレードの後の最終のサイジングの間
に、過剰な金属材料流れ用の領域を提供する。
ブレードは、ブレードの対向壁を連結している軸方向に
延びているリブによって形成される。好ましくは、これ
は、根が取り付けられたテーパ状の素材を正確な厚さに
機械加工することによって行われる。各ブレード半片用
の素材は、スプリングバックを回避するために、好まし
くは熱成形によって両凸状横断面形を確立するように成
形される。ブレードが、横断面方向にこのような曲率を
有するように形成された後、凹面側が平坦に切断され、
ブレードのリブを形成するであろうランド部を残して、
そこに溝が機械加工で形成される。これらのランド部
は、ブレード材料から離れる方向に厚さが減少すること
が好ましい。それによって、鼓形の形状が、形成された
ブレード内に形成される。その後、ブレードの2つの半
片が、拡散接合される。リブの鼓形形状は、拡散接合の
間にそしてまたブレードの後の最終のサイジングの間
に、過剰な金属材料流れ用の領域を提供する。
【0010】ブレードの前縁及び後縁の機械加工は、好
ましくは、この時点で実行され、それによって、ねじ曲
げられたブレードの端部を加工することに関する複雑な
機械加工の問題を回避することができる。
ましくは、この時点で実行され、それによって、ねじ曲
げられたブレードの端部を加工することに関する複雑な
機械加工の問題を回避することができる。
【0011】このねじ曲げられていないブレードは、そ
の後、最端部を除いては圧縮荷重を受けることなく、か
つ一つの端部を除いては軸方向に制限されることなく、
クリープ変形される。変形の大部分は、この段階で実行
される。そのブレードは、成形クリープダイス上に置か
れ、そして、重力クリープ成形が行われる温度レベルま
で、制御された速度で加熱される。重力は、ブレードを
ダイス方向に変形させ、そして、同時に捩りモーメント
が、ブレードの各端に加えられる。ブレードの溶体化処
理は、ベータ相が溶体化する温度レベルで同時に均熱を
行うことによって、この同じステップにおいて実行され
る。離間した支持体で構成されたダイスの使用は、ブレ
ードをアルゴンで急冷するための空間を提供する。
の後、最端部を除いては圧縮荷重を受けることなく、か
つ一つの端部を除いては軸方向に制限されることなく、
クリープ変形される。変形の大部分は、この段階で実行
される。そのブレードは、成形クリープダイス上に置か
れ、そして、重力クリープ成形が行われる温度レベルま
で、制御された速度で加熱される。重力は、ブレードを
ダイス方向に変形させ、そして、同時に捩りモーメント
が、ブレードの各端に加えられる。ブレードの溶体化処
理は、ベータ相が溶体化する温度レベルで同時に均熱を
行うことによって、この同じステップにおいて実行され
る。離間した支持体で構成されたダイスの使用は、ブレ
ードをアルゴンで急冷するための空間を提供する。
【0012】その後、最終形状のブレードを形成するた
めに、超可塑性成形法が使われる。ブレードは、超可塑
性温度に加熱され、そして、ダイスが、適切な超可塑性
ひずみ率を発生する速度で閉じられる。一旦ダイスが閉
じられると、ダイスによって確実にブレードのリブ間部
分が接触するように、アルゴンガスによってブレード内
に内部圧力が加えられる。
めに、超可塑性成形法が使われる。ブレードは、超可塑
性温度に加熱され、そして、ダイスが、適切な超可塑性
ひずみ率を発生する速度で閉じられる。一旦ダイスが閉
じられると、ダイスによって確実にブレードのリブ間部
分が接触するように、アルゴンガスによってブレード内
に内部圧力が加えられる。
【0013】その後、欠陥が生じていればそれを滑らか
にするためにブレードの前縁及び後縁の調整(ブレンデ
ィング)が実行され得る。そして、ブレードは、アルフ
ァ相表皮があればこれを除去するために、化学的に加工
され、そして、根形状の従来の機械加工、ブレードのエ
ージング、ピーニング、コーティング、モーメントウェ
イトづけ及びマーキングが、実行される。
にするためにブレードの前縁及び後縁の調整(ブレンデ
ィング)が実行され得る。そして、ブレードは、アルフ
ァ相表皮があればこれを除去するために、化学的に加工
され、そして、根形状の従来の機械加工、ブレードのエ
ージング、ピーニング、コーティング、モーメントウェ
イトづけ及びマーキングが、実行される。
【0014】
【実施例】図1は、最終圧縮機ブレードを形成する方法
のステップを表しているブロック形態のフローチャート
である。いかなる特別なブレード形状を製造する前に
も、ブロック1に示されたように、有限要素計算が実行
される。そのような有限要素計算は、それ自体良く知ら
れており、物理的構造の全体について既知の入力に基づ
いて時間当たりの応力、ひずみ、及び変形が計算され
る。形成されるべき最終ブレードの形状が、計算の出発
点である。その後、ブレードは、使用されるべき形成プ
ロセスを通して逆方向に計算され、初期形状が決定され
る。その計算は、使用されるべき成形処理と緊密に関係
しており、すべての時点における種々の材料特性、力、
ひずみ率、及び温度の入力を必要とする。この手段によ
って初期形状を決定して、ブレードの実際の成形が開始
される。
のステップを表しているブロック形態のフローチャート
である。いかなる特別なブレード形状を製造する前に
も、ブロック1に示されたように、有限要素計算が実行
される。そのような有限要素計算は、それ自体良く知ら
れており、物理的構造の全体について既知の入力に基づ
いて時間当たりの応力、ひずみ、及び変形が計算され
る。形成されるべき最終ブレードの形状が、計算の出発
点である。その後、ブレードは、使用されるべき形成プ
ロセスを通して逆方向に計算され、初期形状が決定され
る。その計算は、使用されるべき成形処理と緊密に関係
しており、すべての時点における種々の材料特性、力、
ひずみ率、及び温度の入力を必要とする。この手段によ
って初期形状を決定して、ブレードの実際の成形が開始
される。
【0015】図2に示され、そしてブロック2に示され
るように、微粒子6−4チタン(6%バナジウム、4%
アルミニウム)初期素材10は、カッタ12によって最
終ブレードに適していると判ったテーパ状に機械加工さ
れる。この合金のアルファ−相−ベータ相変態温度は、
1825F(995°C)である。他の合金も、温度及
び圧力状態を適切に修正することによって使用され得
る。
るように、微粒子6−4チタン(6%バナジウム、4%
アルミニウム)初期素材10は、カッタ12によって最
終ブレードに適していると判ったテーパ状に機械加工さ
れる。この合金のアルファ−相−ベータ相変態温度は、
1825F(995°C)である。他の合金も、温度及
び圧力状態を適切に修正することによって使用され得
る。
【0016】熱成形ステップから所望の形状を得るため
には、接合平面及びリブ形状を機械加工する前に材料を
正確な厚みとすることが望ましい。
には、接合平面及びリブ形状を機械加工する前に材料を
正確な厚みとすることが望ましい。
【0017】また、ブレード根14を形成するための材
料が、このブレードに固定されている。
料が、このブレードに固定されている。
【0018】穴16の形をした取り付け部が、Z平面の
最終的な位置から2インチ離れた根形状部に形成されて
いる。機械加工されるブレードは、機械加工されるブレ
ードが確実に平坦となるように、真空設備に固定される
のが望ましい。それによって、確定された大きさから厚
さが変化するのを回避できる。
最終的な位置から2インチ離れた根形状部に形成されて
いる。機械加工されるブレードは、機械加工されるブレ
ードが確実に平坦となるように、真空設備に固定される
のが望ましい。それによって、確定された大きさから厚
さが変化するのを回避できる。
【0019】図1のブロック3及び図3は、横方向の曲
率を達成するために、素材を成形する方法を示してい
る。外表面20が正確に形成されることが、特に重要で
ある。ダイス22及び24間で1550からl600F
(843−871°C)の温度範囲において行われる熱
成形は、受容しがたいスプリングバックを回避する適切
な鋳造法を提供する。これは、空気環境において発生す
るであろうアルファ相表皮形成を低減させるために、ア
ルゴンブランケットシールドによって実行される。しか
し、それは真空においても実行可能である。
率を達成するために、素材を成形する方法を示してい
る。外表面20が正確に形成されることが、特に重要で
ある。ダイス22及び24間で1550からl600F
(843−871°C)の温度範囲において行われる熱
成形は、受容しがたいスプリングバックを回避する適切
な鋳造法を提供する。これは、空気環境において発生す
るであろうアルファ相表皮形成を低減させるために、ア
ルゴンブランケットシールドによって実行される。しか
し、それは真空においても実行可能である。
【0020】図1のブロック4は、洗浄処理を示し、こ
の処理では、熱成形されたプレート10が次の処理に備
えて粗粒子噴射及び化学的に洗浄される。これは、最終
のブレード完全性を妨害するであろうアルファ相表皮を
除去する。
の処理では、熱成形されたプレート10が次の処理に備
えて粗粒子噴射及び化学的に洗浄される。これは、最終
のブレード完全性を妨害するであろうアルファ相表皮を
除去する。
【0021】ブロック5に示されるように、ならい真空
チャック(把持具)26を用いて、凹面が平らに機械加
工される。素材10は、ダイスと正確な整合関係に保持
され、そしてカッタ28が、チャックに押し付けられて
いる外表面20から正確な寸法の平らな接合面を形成す
る。
チャック(把持具)26を用いて、凹面が平らに機械加
工される。素材10は、ダイスと正確な整合関係に保持
され、そしてカッタ28が、チャックに押し付けられて
いる外表面20から正確な寸法の平らな接合面を形成す
る。
【0022】ブロック6に示された溝の機械加工は、素
材10が真空チャックにまだ設置されている状態で実行
される。従って、寸法に関して同じ精度が保たれる。図
5及び図6は、この機械加工の結果をより一層詳細に示
している。全体の素材10内には、最終的なブレード外
形を表す架空の線30がある。過剰材料は、トリミング
のために割当られる。
材10が真空チャックにまだ設置されている状態で実行
される。従って、寸法に関して同じ精度が保たれる。図
5及び図6は、この機械加工の結果をより一層詳細に示
している。全体の素材10内には、最終的なブレード外
形を表す架空の線30がある。過剰材料は、トリミング
のために割当られる。
【0023】ブレード半片内に、ランド40を残して、
複数の溝32〜37が、機械加工される。溝37は、特
に広く、そして後の成形動作中にスキン面の衝突を避け
るために、機械加工はアイランド42を残して実行され
る。各ランドは、垂直から15°の角度44を有するよ
うに形成され、それによって、2つの半片が一緒に接合
されるとき、鼓形形状が形成される。
複数の溝32〜37が、機械加工される。溝37は、特
に広く、そして後の成形動作中にスキン面の衝突を避け
るために、機械加工はアイランド42を残して実行され
る。各ランドは、垂直から15°の角度44を有するよ
うに形成され、それによって、2つの半片が一緒に接合
されるとき、鼓形形状が形成される。
【0024】半円の溝46及び48は、各々入口及び出
口アルゴンパージ管56を後で受け入れるのために機械
加工される。溝32及び33は、ランドの一端にわずか
に機械加工されたくぼみ50によって、流体的に接続さ
れている。溝34及び35、さらには溝36及び37も
同様である。根14内には、溝33及び34、並びに溝
35及び36を接続している一表面に機械加工で作られ
たくぼみ52がある。連続的な直列の流体流路が、入口
46から出口48までのブレード内部に、溝を介して得
られることがわかる。くぼみ50及び52は、最終的に
形成されるであろう2つのブレード半片の1つにのみ、
取り付けられる必要がある。
口アルゴンパージ管56を後で受け入れるのために機械
加工される。溝32及び33は、ランドの一端にわずか
に機械加工されたくぼみ50によって、流体的に接続さ
れている。溝34及び35、さらには溝36及び37も
同様である。根14内には、溝33及び34、並びに溝
35及び36を接続している一表面に機械加工で作られ
たくぼみ52がある。連続的な直列の流体流路が、入口
46から出口48までのブレード内部に、溝を介して得
られることがわかる。くぼみ50及び52は、最終的に
形成されるであろう2つのブレード半片の1つにのみ、
取り付けられる必要がある。
【0025】ブロック7は、この機械加工動作に続くデ
バーリング(deburring)及び化学洗浄動作を
示している。これは、後の拡散接合に備えて表面を適切
に準備する。
バーリング(deburring)及び化学洗浄動作を
示している。これは、後の拡散接合に備えて表面を適切
に準備する。
【0026】その後、ブロック2から7までに定義され
たステップが、ブレード半片10に接合されるべき対向
するブレード半片54に対して繰り返される。実験的処
理では、今までのところ同じ横方向の曲率を有する双方
のブレード半片を使った。しかし、一方の半片に対して
他方とは異なる曲率が、ある最終のブレード形状に関し
ては有益である可能性もある。
たステップが、ブレード半片10に接合されるべき対向
するブレード半片54に対して繰り返される。実験的処
理では、今までのところ同じ横方向の曲率を有する双方
のブレード半片を使った。しかし、一方の半片に対して
他方とは異なる曲率が、ある最終のブレード形状に関し
ては有益である可能性もある。
【0027】ブロック9及び図7は、第1のブレード半
片10と第2のブレード半片54との拡散接合を表して
いる。それは、また、開口46及び48に同時に接合さ
れるステンレス鋼製の管56も示している。
片10と第2のブレード半片54との拡散接合を表して
いる。それは、また、開口46及び48に同時に接合さ
れるステンレス鋼製の管56も示している。
【0028】拡散接合は、それぞれ上部及び下部接合ダ
イス58及び60の間で行われる。ダイス面は、拡散接
合中にチタン細部とモリブデンダイス間で相互作用が生
じない様に、窒化ほう素のような適当なリリース剤で覆
われている。
イス58及び60の間で行われる。ダイス面は、拡散接
合中にチタン細部とモリブデンダイス間で相互作用が生
じない様に、窒化ほう素のような適当なリリース剤で覆
われている。
【0029】拡散接合は、半連続的な真空熱プレスで行
われる。取り付けられたアセンブリは、真空プレスの第
1の室内に配置され、この室は真空排気される。このア
センブリは、温度が1600F(871°C)に上げら
れている予熱ゾーンである第2室へ移動する。この温度
に安定化させられると、アセンブリは、プレスラムを含
む主室に移動する。取り付けれたアセンブリが、約5×
10-5トールの真空レベルに保持され、約1700F
(927°C)に安定化させられると、ラムが下げら
れ、そして、結合する接合面に、平方インチ当たり約
3,000ポンド(210Kg/平方センチ)の負荷
が、加えられる。これは、約1時間の間保持される。拡
散接合に適当なあらゆる温度及び圧力が、使用可能であ
る。
われる。取り付けられたアセンブリは、真空プレスの第
1の室内に配置され、この室は真空排気される。このア
センブリは、温度が1600F(871°C)に上げら
れている予熱ゾーンである第2室へ移動する。この温度
に安定化させられると、アセンブリは、プレスラムを含
む主室に移動する。取り付けれたアセンブリが、約5×
10-5トールの真空レベルに保持され、約1700F
(927°C)に安定化させられると、ラムが下げら
れ、そして、結合する接合面に、平方インチ当たり約
3,000ポンド(210Kg/平方センチ)の負荷
が、加えられる。これは、約1時間の間保持される。拡
散接合に適当なあらゆる温度及び圧力が、使用可能であ
る。
【0030】接合ダイス60は、ブレード半片におい
て、それぞれ整列開口16及び18を通過する整列ピン
62及び64を有する。これらのピン62,64によっ
て、パーツが適切でかつ正確に整列される。
て、それぞれ整列開口16及び18を通過する整列ピン
62及び64を有する。これらのピン62,64によっ
て、パーツが適切でかつ正確に整列される。
【0031】管56は、端部が閉じられている。接合が
真空において行われるので、ブレード内部は、真空下で
密封される。
真空において行われるので、ブレード内部は、真空下で
密封される。
【0032】横断面が両凸状であるまっすぐなねじ曲げ
られていないブレード66が、図8に示されている。ま
だダイスの中にあって、示された形をしている接合され
たアセンブリは、真空下で約500F(260°C)に
冷却され、その後、取り除かれる。これは、モリブデン
ダイスの保護のために必要とされる。
られていないブレード66が、図8に示されている。ま
だダイスの中にあって、示された形をしている接合され
たアセンブリは、真空下で約500F(260°C)に
冷却され、その後、取り除かれる。これは、モリブデン
ダイスの保護のために必要とされる。
【0033】リブの鼓形形状は、拡散接合平面において
最小の横断面を有するので、この位置に最も大きな圧縮
応力が生じる。従って、この点に、所定量の材料流が発
生する。また、この拡散接合がリブの中心に位置するこ
とによって、この位置にあらゆる微小な裂目、または付
随応力集中が生じることに留意されたい。ブレードの表
面とリブ間の曲げ応力は、この位置から遠く離れてい
る。
最小の横断面を有するので、この位置に最も大きな圧縮
応力が生じる。従って、この点に、所定量の材料流が発
生する。また、この拡散接合がリブの中心に位置するこ
とによって、この位置にあらゆる微小な裂目、または付
随応力集中が生じることに留意されたい。ブレードの表
面とリブ間の曲げ応力は、この位置から遠く離れてい
る。
【0034】接合され、そしてねじ曲げられていないブ
レードアセンブリの前縁68及び後縁70は、ブロック
10に示されるように、最終のブレードに要求される形
状に近い形に機械加工される。まっすぐなブレードを所
望の円弧形状に加工することのコスト、及び困難さは、
ねじ曲げられた後の最終のブレード形状を加工する場合
に比べてかなり少ない。
レードアセンブリの前縁68及び後縁70は、ブロック
10に示されるように、最終のブレードに要求される形
状に近い形に機械加工される。まっすぐなブレードを所
望の円弧形状に加工することのコスト、及び困難さは、
ねじ曲げられた後の最終のブレード形状を加工する場合
に比べてかなり少ない。
【0035】ブロック11に示されたように、基準穴7
2及び74は、Z平面から既知の距離において根14に
設けられる。ブレードの先端の予め選択された位置にス
ロット76が設けられている。この位置は、後に実行さ
れるクリープ成形処理に関連する。Z平面は、ロータデ
ィスクに取付けられるときの径方向のブレード位置を定
めるブレード根の平面である。
2及び74は、Z平面から既知の距離において根14に
設けられる。ブレードの先端の予め選択された位置にス
ロット76が設けられている。この位置は、後に実行さ
れるクリープ成形処理に関連する。Z平面は、ロータデ
ィスクに取付けられるときの径方向のブレード位置を定
めるブレード根の平面である。
【0036】ブロック12に示されたブレードへのディ
スク及びウェイトの取り付けは、図10に示されてい
る。ここで、Uリンク80を含むディスク78は、少な
くとも2本のピン82によってブレードの根14に固定
されている。ブレードがこのように固定されることで、
ブレードの平面に沿ったブレードの曲げが制限されると
ともに、ディスクの方向へまたはディスクから離れる方
向へのブレードの軸方向移動も制限される。
スク及びウェイトの取り付けは、図10に示されてい
る。ここで、Uリンク80を含むディスク78は、少な
くとも2本のピン82によってブレードの根14に固定
されている。ブレードがこのように固定されることで、
ブレードの平面に沿ったブレードの曲げが制限されると
ともに、ディスクの方向へまたはディスクから離れる方
向へのブレードの軸方向移動も制限される。
【0037】ディスク84は、Uリンクがスロット76
を通るように留められるようにして、ブレードの先端に
固定される。従って、ブレードの先端は、ブレード平面
において自由にわずかに回転することができ、軸方向の
移動も制限されない。ねじ曲げ動作の間、ブレードの先
端は、ブレード根の方向へまたはブレード根から離れる
方向へ自由に動くことができる。ブレードの各端は、ブ
レードの端部に垂直である動きに対して、Uリンクの端
部内で移動が制限される。
を通るように留められるようにして、ブレードの先端に
固定される。従って、ブレードの先端は、ブレード平面
において自由にわずかに回転することができ、軸方向の
移動も制限されない。ねじ曲げ動作の間、ブレードの先
端は、ブレード根の方向へまたはブレード根から離れる
方向へ自由に動くことができる。ブレードの各端は、ブ
レードの端部に垂直である動きに対して、Uリンクの端
部内で移動が制限される。
【0038】各ディスク78及び84は、実質的に垂直
のチャネル88のスロット86内に保持される。従っ
て、各ディスクは、自由に回転することができる。しか
し、そのチャネルによって垂直への移動が案内されると
ともに、軸方向の動きが制限される。
のチャネル88のスロット86内に保持される。従っ
て、各ディスクは、自由に回転することができる。しか
し、そのチャネルによって垂直への移動が案内されると
ともに、軸方向の動きが制限される。
【0039】ブレードは、クリープダイス90の上で支
持される。上部ダイスは存在しないので、ブレードには
圧縮荷重が加わらない。各ダイス90は、セグメント間
の気体空間94で離された複数個のセグメントから構成
されている。ダイスすなわち成形型90は、成形の間の
チタンブレードとの相互作用を防止するために、セラミ
ックコーティングで被覆されている。ダイス予成形装置
96に初めに置かれる時には、ブレード66は、ダイス
90の高い点98に載っている。偏心ウェイト100
は、各々のディスク(ブロック12、及び図10)に配
置される。この偏心ウェイト100は、動作の開始時に
おけるその角度位置に応じて、所望の捩りモーメント及
び捩りモーメントの変化をブレードに加える。
持される。上部ダイスは存在しないので、ブレードには
圧縮荷重が加わらない。各ダイス90は、セグメント間
の気体空間94で離された複数個のセグメントから構成
されている。ダイスすなわち成形型90は、成形の間の
チタンブレードとの相互作用を防止するために、セラミ
ックコーティングで被覆されている。ダイス予成形装置
96に初めに置かれる時には、ブレード66は、ダイス
90の高い点98に載っている。偏心ウェイト100
は、各々のディスク(ブロック12、及び図10)に配
置される。この偏心ウェイト100は、動作の開始時に
おけるその角度位置に応じて、所望の捩りモーメント及
び捩りモーメントの変化をブレードに加える。
【0040】図10の設備及びブレードは、真空炉、ま
たはアルゴンレトルトの中に置かれ、そして、制御され
た速度で1750F(952°C)(ブロック13)ま
で加熱される。この加熱サイクルの間、チタンブレード
は、非常に遅い速度で輪郭ダイス型方向にクリープつま
り徐々に変形する。同時に、ウェイト100は、捩りモ
ーメントをブレードに加える。ブレードは、ねじ曲げら
れたブレード101を形成するダイスに落ち着くまで、
非常に遅い速度でクリープする。ウェイトは、捩り及び
たるみが同時に生じてブレードの一面がダイスとほぼ一
様に接触するような捩り速度を提供するように選択され
る。捩り速度が、大き過ぎるあるいは小さ過ぎる場合に
は、ブレードの一端が最初に接触してしまって局部的に
誤った方向に曲がり始めるおそれがある。そのような誤
った曲げは、最終のねじ曲げによって除去されなければ
ならない。アルゴンレトルトにおいて実行される場合、
真空状態の崩壊を回避するために内部をアルゴンでパー
ジする必要がある。
たはアルゴンレトルトの中に置かれ、そして、制御され
た速度で1750F(952°C)(ブロック13)ま
で加熱される。この加熱サイクルの間、チタンブレード
は、非常に遅い速度で輪郭ダイス型方向にクリープつま
り徐々に変形する。同時に、ウェイト100は、捩りモ
ーメントをブレードに加える。ブレードは、ねじ曲げら
れたブレード101を形成するダイスに落ち着くまで、
非常に遅い速度でクリープする。ウェイトは、捩り及び
たるみが同時に生じてブレードの一面がダイスとほぼ一
様に接触するような捩り速度を提供するように選択され
る。捩り速度が、大き過ぎるあるいは小さ過ぎる場合に
は、ブレードの一端が最初に接触してしまって局部的に
誤った方向に曲がり始めるおそれがある。そのような誤
った曲げは、最終のねじ曲げによって除去されなければ
ならない。アルゴンレトルトにおいて実行される場合、
真空状態の崩壊を回避するために内部をアルゴンでパー
ジする必要がある。
【0041】加熱中に許容され得る温度上昇の速度は、
部品幾何形状に関連する。速度があまりにも速い場合に
は、薄い部分が厚い部分よりも早く加熱されてしまう。
そうすると、クリープが、早期に起こり、不適当なひず
みを生じさせてしまう。
部品幾何形状に関連する。速度があまりにも速い場合に
は、薄い部分が厚い部分よりも早く加熱されてしまう。
そうすると、クリープが、早期に起こり、不適当なひず
みを生じさせてしまう。
【0042】パージ管は真空中において密封されたの
で、ブレードはこのときに真空を含むことに留意された
い。従って、アルゴンレトルトにおいてブレードを加熱
すること、あるいは後のアルゴン冷却の開始の間のいか
なる場合にも、真空レベルよりも大きな圧力が、ブレー
ドの外側に生じる。図5に示されるアイランド42が、
ブレード内の広いチャネルに置かれるのは、この理由に
よる。
で、ブレードはこのときに真空を含むことに留意された
い。従って、アルゴンレトルトにおいてブレードを加熱
すること、あるいは後のアルゴン冷却の開始の間のいか
なる場合にも、真空レベルよりも大きな圧力が、ブレー
ドの外側に生じる。図5に示されるアイランド42が、
ブレード内の広いチャネルに置かれるのは、この理由に
よる。
【0043】ディスク及びウェイトの配列は、形成され
るブレードの設計に応じて、大幅に変更可能である。1
つの選択された設計に関してさえも、ブレードを製造し
得る多くの種類の配列が残っている。しかし、これらの
幾つかは他のものよりも材料に与える変位が少ない。ブ
レードは、必ずしも各ディスクの中心軸に配置される必
要があるとはかぎらない。各ディスクと共働する実質的
に垂直のチャネル88は、完全に垂直である必要がな
い。更に、先端76及びディスク84の間の設置点は、
一方側またはその他の側にオフセットされ得る。
るブレードの設計に応じて、大幅に変更可能である。1
つの選択された設計に関してさえも、ブレードを製造し
得る多くの種類の配列が残っている。しかし、これらの
幾つかは他のものよりも材料に与える変位が少ない。ブ
レードは、必ずしも各ディスクの中心軸に配置される必
要があるとはかぎらない。各ディスクと共働する実質的
に垂直のチャネル88は、完全に垂直である必要がな
い。更に、先端76及びディスク84の間の設置点は、
一方側またはその他の側にオフセットされ得る。
【0044】ブレードの形成は、ブレードの根に垂直に
及びそこを通る中心線を中心として、そのブレードを単
にねじ曲げることだけを含むものではない。通常、ブレ
ードは、その中心線から離れるように幾分オフセット即
ち移動し、多くの場合先端部分がこの中心線と相互作用
することがない位置まで移動する。従って、比較的少な
い金属変形によってこの移動を可能とする配列の選択が
好ましい。しかし、どのような方法が選択されても、初
期形状を決定する有限要素の計算に含める必要がある。
及びそこを通る中心線を中心として、そのブレードを単
にねじ曲げることだけを含むものではない。通常、ブレ
ードは、その中心線から離れるように幾分オフセット即
ち移動し、多くの場合先端部分がこの中心線と相互作用
することがない位置まで移動する。従って、比較的少な
い金属変形によってこの移動を可能とする配列の選択が
好ましい。しかし、どのような方法が選択されても、初
期形状を決定する有限要素の計算に含める必要がある。
【0045】図11は、実質的にねじ曲げられたブレー
ド101を示している。そのブレードは、ねじ曲げられ
た形状でダイス型90に設置されている。溶体化処理の
均熱は、ベータ構造が溶体化するように、1時間その温
度を維持することによってこのクリープ変形と同時に実
行される。続いて、分当たり120F(67°C)で急
激に冷却することによって均熱が行われる。これは、ブ
レードに対して冷たいアルゴンを通過させることによっ
て、アルゴン急冷(ブロック14)で実施される。これ
は、ブレード支持ダイスの離間された支持構造によって
可能とされる。ブレードの先端部が自由移動可能に支持
されていることによって、ブレードのゆがみを引き起こ
すおそれのある設備との間で温度差を生じさせずにブレ
ードが冷却及び収縮することが可能となる。
ド101を示している。そのブレードは、ねじ曲げられ
た形状でダイス型90に設置されている。溶体化処理の
均熱は、ベータ構造が溶体化するように、1時間その温
度を維持することによってこのクリープ変形と同時に実
行される。続いて、分当たり120F(67°C)で急
激に冷却することによって均熱が行われる。これは、ブ
レードに対して冷たいアルゴンを通過させることによっ
て、アルゴン急冷(ブロック14)で実施される。これ
は、ブレード支持ダイスの離間された支持構造によって
可能とされる。ブレードの先端部が自由移動可能に支持
されていることによって、ブレードのゆがみを引き起こ
すおそれのある設備との間で温度差を生じさせずにブレ
ードが冷却及び収縮することが可能となる。
【0046】本発明は、この工程で最終ブレード形状に
対するねじ曲げの大部分を、好ましくは、ねじ曲げの少
なくとも80パーセントを達成する。この重力クリープ
成形動作は、各ブレードに対して繰り返すことができ、
他の成形法の予測に影響を与えるダイス摩擦や、他の変
数が存在しないため、有限要素解析を用いて比較的容易
に予測され得る。
対するねじ曲げの大部分を、好ましくは、ねじ曲げの少
なくとも80パーセントを達成する。この重力クリープ
成形動作は、各ブレードに対して繰り返すことができ、
他の成形法の予測に影響を与えるダイス摩擦や、他の変
数が存在しないため、有限要素解析を用いて比較的容易
に予測され得る。
【0047】精細な粒子構造は、クリープ及び超可塑性
成形中の金属材料流れを容易にする。精細な粒子構造で
開始した後に、粒子成長を促進する時間−温度条件を最
小化する処理によって、成形ステップが実行される。溶
体化処理のための同時に行われる溶体均熱及び重力クリ
ープ成形は、粒子成長を効果的に減少させる。この均熱
は、位相変態温度の50から75°F(28から42°
C)以下で行われる。大抵の場合には、クリープ成形
は、温度上昇中に実質的に完了する。
成形中の金属材料流れを容易にする。精細な粒子構造で
開始した後に、粒子成長を促進する時間−温度条件を最
小化する処理によって、成形ステップが実行される。溶
体化処理のための同時に行われる溶体均熱及び重力クリ
ープ成形は、粒子成長を効果的に減少させる。この均熱
は、位相変態温度の50から75°F(28から42°
C)以下で行われる。大抵の場合には、クリープ成形
は、温度上昇中に実質的に完了する。
【0048】ブロック15は、クリープ成形動作後の洗
浄を示す。ここで、その装置は、ダイス潤滑剤を取り除
くために化学的に洗浄される。
浄を示す。ここで、その装置は、ダイス潤滑剤を取り除
くために化学的に洗浄される。
【0049】ブロック16及び17に示されるように、
パージ管が開かれ、そしてダイスが300F(149°
C)まで予め加熱されたオーブンに置かれる。およそ−
60F(−51°C)の露点に達成するまで、アルゴン
ガスの流れが、直列流路パターンのブレードの空洞を通
される。これにより、ブレードの内部における水素また
は酸素による腐食を回避するために、十分な水蒸気が確
実に除去される。
パージ管が開かれ、そしてダイスが300F(149°
C)まで予め加熱されたオーブンに置かれる。およそ−
60F(−51°C)の露点に達成するまで、アルゴン
ガスの流れが、直列流路パターンのブレードの空洞を通
される。これにより、ブレードの内部における水素また
は酸素による腐食を回避するために、十分な水蒸気が確
実に除去される。
【0050】その後、ブレードは、ブロック18に示さ
れたような超可塑性成形を行う目的で、プレス104の
加熱されたダイスセット102に移動させられる。材料
の可塑性変形は、張力変形の過度のネッキングによっ
て、通常制限されるが、超可塑性の特性を示す材料もあ
る。チタンは、このような材料の1つであり、その超可
塑性の特性は、粒子サイズ、温度レベル、及びひずみ速
度に関連する。この最終の成形ステップは、その範囲に
おいて実行されることが好ましい。
れたような超可塑性成形を行う目的で、プレス104の
加熱されたダイスセット102に移動させられる。材料
の可塑性変形は、張力変形の過度のネッキングによっ
て、通常制限されるが、超可塑性の特性を示す材料もあ
る。チタンは、このような材料の1つであり、その超可
塑性の特性は、粒子サイズ、温度レベル、及びひずみ速
度に関連する。この最終の成形ステップは、その範囲に
おいて実行されることが好ましい。
【0051】ダイスは、1550F(843°C)の成
形温度にある。一旦ブレードがその成形温度になると、
ダイスは、超可塑性成形要求と合致する制御された速度
でゆっくりと閉じられる。汚染に対するモニタリングを
行い、内部圧力を大気圧よりもわずかに大きく制御しな
がら、アルゴンパージが、この時間の間ずっと続けられ
る。
形温度にある。一旦ブレードがその成形温度になると、
ダイスは、超可塑性成形要求と合致する制御された速度
でゆっくりと閉じられる。汚染に対するモニタリングを
行い、内部圧力を大気圧よりもわずかに大きく制御しな
がら、アルゴンパージが、この時間の間ずっと続けられ
る。
【0052】実質的にねじ曲げられた部品ではなく、比
較的平らな部品がダイスの間に置かれたならば、大きな
空間がダイスと部品の間に存在することになる。また、
加熱の均一性及び正確に予測可能な金属材料流れが犠牲
にされるであろう。
較的平らな部品がダイスの間に置かれたならば、大きな
空間がダイスと部品の間に存在することになる。また、
加熱の均一性及び正確に予測可能な金属材料流れが犠牲
にされるであろう。
【0053】一旦ダイスが閉じらると、パージ室からの
放出は、閉じられ、そしてコントローラ106からの圧
力は、ブレード空洞内で約600psi(4200キロ
パスカル)まで上昇する。その圧力は、約10分間保持
され、そして、10分後にはパージ流レベルまで低下さ
れてベントが再開放される。この内部圧力は、ダイス面
から離れて変形したおそれのあるリブ間の材料を再成形
する。
放出は、閉じられ、そしてコントローラ106からの圧
力は、ブレード空洞内で約600psi(4200キロ
パスカル)まで上昇する。その圧力は、約10分間保持
され、そして、10分後にはパージ流レベルまで低下さ
れてベントが再開放される。この内部圧力は、ダイス面
から離れて変形したおそれのあるリブ間の材料を再成形
する。
【0054】この工程のためのダイスは、温度収縮後に
化学フライス加工を除いて最終の形状及び大きさとする
ことができる最終成形ダイスである。固有の許容差は、
あらゆる工程に存在する。一貫性が望まれるので、ブレ
ードが規定を下まわる寸法であるのは、好ましくない。
また、規定を下まわる寸法であるブレードは、アルゴン
圧力成形においてバルジを生じてしまう。従って、ここ
までに成形されたブレードの厚さは、すべての許容差が
負であっても、最終の望ましい厚さよりも小さくならな
いように形成される。従って、過剰材料がいくらか含ま
れると予測される。超可塑性成形動作中に、この過剰材
料は、リブ、特に鼓形形状のリブの狭部を圧縮すること
によって調整される。
化学フライス加工を除いて最終の形状及び大きさとする
ことができる最終成形ダイスである。固有の許容差は、
あらゆる工程に存在する。一貫性が望まれるので、ブレ
ードが規定を下まわる寸法であるのは、好ましくない。
また、規定を下まわる寸法であるブレードは、アルゴン
圧力成形においてバルジを生じてしまう。従って、ここ
までに成形されたブレードの厚さは、すべての許容差が
負であっても、最終の望ましい厚さよりも小さくならな
いように形成される。従って、過剰材料がいくらか含ま
れると予測される。超可塑性成形動作中に、この過剰材
料は、リブ、特に鼓形形状のリブの狭部を圧縮すること
によって調整される。
【0055】材料の局部的な変形が大きすぎない場合に
は、ダイス間での従来のクリープ成形を用いることがで
きるということが分かった。
は、ダイス間での従来のクリープ成形を用いることがで
きるということが分かった。
【0056】ブロック19に示されたように、その後、
ブレードは化学加工され、ダイス潤滑剤及び形成される
おそれのあるアルファ相表皮を除くために、約0.00
3から0.004インチ(0.08から0.10ミリメ
ートル)が取り除かれる。
ブレードは化学加工され、ダイス潤滑剤及び形成される
おそれのあるアルファ相表皮を除くために、約0.00
3から0.004インチ(0.08から0.10ミリメ
ートル)が取り除かれる。
【0057】ブロック20に示したように、最終形状ブ
レード108の前縁68及び後縁70は、手作業の切削
によって調整され得る。その後、要求に応じて、根形状
が、根14から機械加工され得る。
レード108の前縁68及び後縁70は、手作業の切削
によって調整され得る。その後、要求に応じて、根形状
が、根14から機械加工され得る。
【0058】その後、ブロック21に示したように、ブ
レードのエージングが、6時間の間1100°F(59
2°C)の温度で実行される。最終のブロック22に
は、従来のピーニング、コーティング、モーメントウェ
イトづけ、及びそれ以降に実行されるブレードのマーキ
ングが行われ得る。これは、必要に応じて、ブレードを
圧縮機に設置するために調整する。
レードのエージングが、6時間の間1100°F(59
2°C)の温度で実行される。最終のブロック22に
は、従来のピーニング、コーティング、モーメントウェ
イトづけ、及びそれ以降に実行されるブレードのマーキ
ングが行われ得る。これは、必要に応じて、ブレードを
圧縮機に設置するために調整する。
【0059】図14は、根形状の機械加工前の最終のブ
レード108の形状を示す。
レード108の形状を示す。
【0060】
【発明の効果】ねじ曲げの主な部分を形成するために重
力クリープ成形を用いることで、金属材料流れの予測が
容易になる。溶体化処理のために同時に加熱均熱を行う
ことで、時間が節約されると共に、粒子成長が最小限に
押さえられる。また、最終の成形工程における内部圧力
によって、ブレード表面が波状になることが回避され
る。
力クリープ成形を用いることで、金属材料流れの予測が
容易になる。溶体化処理のために同時に加熱均熱を行う
ことで、時間が節約されると共に、粒子成長が最小限に
押さえられる。また、最終の成形工程における内部圧力
によって、ブレード表面が波状になることが回避され
る。
【図1】ブレード形成動作の一般的なフローチャートで
ある
ある
【図2】テーパ付けされた素材を機械加工する方法を示
す図である。
す図である。
【図3】横方向曲率に対する熱成型法を示す図である。
【図4】凹面の平坦な機械加工法を示す図である。
【図5】ガスパージ流路のための設備、及び素材におい
て機械加工されたリブを示す図である。
て機械加工されたリブを示す図である。
【図6】図5の線6−6の断面図である。
【図7】拡散接合法を示す図である。
【図8】接合後の断面図である。
【図9】クリープ成型を行うに当たっての、ねじ曲げら
れていないブレードの配置及び保持特徴を示す図であ
る。
れていないブレードの配置及び保持特徴を示す図であ
る。
【図10】クリープ形成動作の開始を示す図である。
【図11】クリープ形成動作の終了を示す図である。
【図12】スーパプラスチック成型法及びアルゴンガス
サイジング法を示す図である。
サイジング法を示す図である。
【図13】調和領域を示している最終ブレード形状の横
断面図である。
断面図である。
【図14】ルート機械加工前の最終ブレードの図であ
る。
る。
10,54 素材すなわちブレード半片 14 根本 22,24,58,60,90 ダイス 78 ディスク 80 Uリンク 96 予成型装置 100 偏心ウェイト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター イー.ライブフリード アメリカ合衆国,コネチカット,ヴァー ノン,ロビン ロード 2 (72)発明者 ウイリアム アール.レイメルス アメリカ合衆国,コネチカット,マンチ ェスター,ハンディー ロード 30 (72)発明者 ジェイ.ジョージ アスフォルグ アメリカ合衆国,コネチカット,クロム ウェル,ベルレアー マナー 4 (56)参考文献 米国特許3628226(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23P 15/04 B21D 9/18 B21K 3/04 F01D 5/18
Claims (17)
- 【請求項1】 長手方向軸を有する内部補強されたチタ
ン合金製ブレードを形成する方法であって、この方法で
は、金属材料流れが予測可能であり、この方法は、 前記ブレードの対向する壁を接続する軸方向に延在する
リブを有するとともに、両凸状横断面を有するねじ曲げ
られていない中空ブレードを形成するステップと、 まず、前記ねじ曲げられていない中空ブレードを、成形
ダイス半片上に配置し、 次に、重力によってクリープが起こる温度レベルまで前
記ねじ曲げられていない中空ブレードを熱することによ
って、前記ブレードが前記成形ダイスと接触するように
これを変形させ、 同時に、前記ねじ曲げられていない中空ブレードの各端
部に捩りモーメントを加えることによって、 前記ねじ曲げられていない中空ブレードの最端部を除い
ては圧縮荷重を加えることなく、かつ前記ねじ曲げられ
ていない中空ブレードの一方の端部を除いては軸方向に
固定することなく、前記ねじ曲げられていない中空ブレ
ードをねじ曲げられたブレードとなるようにするクリー
プ成形ステップと、 まず、前記ねじ曲げられたブレードを、一対の最終成形
ダイスの間に配置し、 次に、前記ねじ曲げられたブレードを、少なくともクリ
ープが起こる温度でかつ相変態温度よりも低い温度まで
熱し、 続いて、前記最終成形ダイスを閉じ、 前記最終成形ダイスが閉じた状態でブレード内に内部圧
力を加えることによって、 前記ねじ曲げられたブレードを、最終形状のブレードと
する最終熱成形ステップと、を含み、 前記クリープ成形ステップによって形成されるねじ曲げ
られたブレードは、前記最終形状のブレードのねじれの
少なくとも80%を有しており、 前記最終形状のブレードを冷却し、 前記最終形状のブレードの前縁及び後縁を調整すること
を特徴とするチタン合金製ブレードを形成する方法。 - 【請求項2】 前記ねじ曲げられていないブレードの前
縁及び後縁を、拡散接合の後でかつねじ曲げる前に機械
加工することを含むことを特徴とする請求項1記載のチ
タン合金製ブレードを形成する方法。 - 【請求項3】 前記ブレードを、溶体均熱温度に1時間
保ってから急冷することによって、前記ブレードに対し
て前記クリープ成形と同時に溶体化処理を行うことを含
むことを特徴とする請求項1または2に記載のチタン合
金製ブレードを形成する方法。 - 【請求項4】 前記最終熱成形ステップを開始する時点
まで、両凸状横断面を有する前記ねじ曲げられていない
中空ブレードの厚みを、所望の厚みよりも許容範囲内で
厚い寸法とすることを含むことを特徴とする請求項1〜
3のいずれかに記載のチタン合金製ブレードを形成する
方法。 - 【請求項5】 前記ねじ曲げられていない中空ブレード
を形成するステップは、前記リブを鼓形の断面形状とす
ることを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載のチタン合金製ブレードを形成する方法。 - 【請求項6】 前記ねじ曲げられていない中空ブレード
を形成するステップは、 前記リブを、間に間隙を有す
るように形成してそれぞれの端部で隣接する空間と流体
的に連通するようにし、これにより、不活性ガスパージ
用の一連の流路が形成されることを含むことを特徴とす
る請求項1〜5のいずれかに記載のチタン合金製ブレー
ドを形成する方法。 - 【請求項7】 前記ねじ曲げられていない中空ブレード
を形成するステップは、 第1のブレード半片及び第2のブレード半片用にテーパ
状の素材を平坦に機械加工し、 次に、前記各素材を所定の横断面曲率に熱成形し、 前記各素材の凹面側を平坦に機械加工し、 続いて、前記第1,第2のブレード半片に長手方向の溝
を機械加工し、これらの溝の間にリブが残るようにし、 前記第1,第2のブレード半片を互いに拡散接合し、 拡散接合している間に、前記ねじ曲げられていないブレ
ードの内部と流体的に連通するようにパージ管を挿入す
ることを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか
に記載のチタン合金製ブレードを形成する方法。 - 【請求項8】 前記ねじ曲げられていないブレードの前
記クリープ成形ステップは、 前記ねじ曲げられていない中空ブレードの根端部を、軸
方向及びブレード平面曲げ方向での移動を制限しながら
回転させ、 前記ねじ曲げられていない中空ブレードの先端部を、軸
方向及びブレード平面曲げ方向での移動を制限しないで
回転させることを含むことを特徴とする請求項1〜7の
いずれかに記載のチタン合金製ブレードを形成する方
法。 - 【請求項9】 前記ねじ曲げられていないブレードの前
記クリープ成形ステップは、 前記ブレードの各端部に偏心ウェイトを加えることによ
って、これらの端部を回転させることを含むことを特徴
とする請求項1〜8のいずれかに記載のチタン合金製ブ
レードを形成する方法。 - 【請求項10】 前記ねじ曲げられていないブレードの
各端部にディスクを固定し、 前記各ディスクの外側端部を、実質的に垂直のチャネル
内に配置するとともに、該各ディスクに偏心ウェイトを
固定することを含むことを特徴とする請求項9記載のチ
タン合金製ブレードを形成する方法。 - 【請求項11】 前記クリープ成形用の前記成形ダイス
に、離間した成形支持体を設け、 前記成形支持体の間に不活性ガスの流れを通すことによ
って、前記クリープ成形後に前記ねじ曲げられたブレー
ドを急冷することを含むことを特徴とする請求項1〜1
0のいずれかに記載のチタン合金製ブレードを形成する
方法。 - 【請求項12】 前記最終熱成形ステップは、前記ねじ
曲げられたブレードを、加熱した前記最終成形ダイスに
よって超可塑性温度まで加熱することを含むことを特徴
とする請求項1〜11のいずれかに記載のチタン合金製
ブレードを形成する方法。 - 【請求項13】 前記最終熱成形ステップは、前記最終
成形ダイスを閉じた後に不活性ガスによって内部圧力を
加えることを含むことを特徴とする請求項12記載のチ
タン合金製ブレードを形成する方法。 - 【請求項14】 長手方向軸を有する細長い中空のチタ
ン合金製部材をねじ曲げる方法であって、 まず、前記ねじ曲げられていない部材を、成形ダイス半
片上に配置し、 次に、重力によってクリープが起こる温度レベルまで前
記中空のねじ曲げられていない部材を熱することによっ
て、前記部材が前記成形ダイスと接触するようにこれを
変形させ、 同時に、前記ねじ曲げられていない部材の各端部に捩り
モーメントを加えることによって、 前記ねじ曲げられていない部材の最端部を除いては圧縮
荷重を加えることなく、かつ前記ねじ曲げられていない
部材の一方の端部を除いては軸方向に固定することな
く、前記ねじ曲げられていない部材をねじ曲げられた部
材となるようにする重力クリープ成形ステップを含むこ
とを特徴とするチタン合金製部材をねじ曲げる方法。 - 【請求項15】 前記ねじ曲げられていない部材の前記
クリープ成形ステップは、 前記ねじ曲げられていない部材の第1の端部を、軸方向
での移動を制限しながら回転させ、 前記ねじ曲げられていない部材の第2の端部を、軸方向
及びねじ曲げられていない部材の平面曲げ方向での移動
を制限しないで回転させることを含むことを特徴とする
請求項14記載のチタン合金製部材をねじ曲げる方法。 - 【請求項16】 前記ねじ曲げられていない部材の前記
第1,第2の端部を回転させるステップは、 前記ブレードの前記第1,第2の端部に偏心ウェイトを
加えることによって、これらの端部を回転させることを
含むことを特徴とする請求項15記載のチタン合金製部
材をねじ曲げる方法。 - 【請求項17】 前記クリープ成形用の前記成形ダイス
半片に、離間した成形支持体を設け、 前記成形支持体の間に不活性ガス流を通すことによっ
て、前記クリープ成形後に前記ねじ曲げられた部材を急
冷することを含むことを特徴とする請求項14〜16の
いずれかに記載のチタン合金製部材をねじ曲げる方法。
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