JP2014511280A - タービンエンジンブレードの補強材などの金属部品を作成するための方法 - Google Patents

タービンエンジンブレードの補強材などの金属部品を作成するための方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、タービンエンジンのブレード用の金属補強材などの金属部品を製造するための方法であって、連続的に、超塑性成形および拡散溶接を実施することを可能にする特性を有するインサート(301)と、前記インサート(301)の周囲を囲む複数の金属ワイヤ(302)とから構成された三次元金属構造体(310)を製造するためのステップであって、前記金属構造体(310)が前記金属部品(30)のプレフォームを形成する、ステップと、前記金属構造体(310)を成形工具内に配置することを伴うステップと、前記緻密な金属部品を得るために、前記金属構造体(310)の凝集作用を引き起こす、前記三次元金属構造体(310)の熱間加圧成形のステップとを伴う、方法に関する。

Description

本発明は、複合材または金属のタービンエンジンブレード用の金属補強材などの金属部品を作製するための方法に関する。
より詳細には、本発明は、タービンエンジンのブレードの前縁または後縁用の金属補強材を作製するための方法に関する。
本発明の分野は、タービンエンジンのものであり、より詳細には、金属構造補強材を含む前縁を有する、複合材または金属材料から作製されたタービンエンジンファンブレードのものである。
しかし、本発明はまた、地上での使用または航空的使用のためのタービンエンジンの任意のタイプ、特にヘリコプタターボシャフトエンジンまたは航空機ジェットタービンエンジンのブレードの前縁または後縁だけでなく、二重ファンの二重反転の非流線型(non−faired)プロペラまたはオープンロータプロペラなどのプロペラを補強することが意図された金属補強材の製造にも適用可能である。
本発明はまた、複雑な外形形状を有する全一体型金属部品の製造にも適用可能である。
前縁は、空気流と交わり、空気の流れを内孤または下側表面空気流と外孤または上側表面空気流とに分割する空気力学的プロファイルの前部に対応することが想起されなければならない。後縁は、内孤および外孤の流れが再度合流する空気力学的プロファイルの後部に対応する。
タービンエンジンブレード、特にファンブレードは、特に回転速度に関連付けられた高レベルの機械的応力にさらされ、重量および全体サイズの厳しい条件を満たさなければならない。その結果、より軽量である複合材料から作製されたブレードが使用される。
タービンエンジンに装着されたファンブレードが知られており、これらのブレードは、複合材料から作製され、その中では金属構造補強材がその前縁の両側を全高さにわたって延びており、これは欧州特許第1908919号明細書の文献に記載されている。そのような補強材は、たとえば鳥、霰、またはさらには石などのファン上の異物による衝撃中、複合材ブレード配列を保護する。
特に、金属構造補強材は、層間剥離、繊維破損、または繊維/マトリクス接合不良による損傷の可能性を防止することによって、複合材ファンの前縁を保護する。
従来、タービンエンジンブレードは、空気力学的表面を含み、この表面は、前縁と後縁の間を第1の方向に、またブレードの根元部と先端部の間を、第1の方向にほぼ垂直である第2の方向に延びる。金属構造補強材は、ブレードの空気力学的表面の前縁の形状をたどり、ブレードの空気力学的表面の前縁の両側を第1の方向に延びてブレードの内孤および外孤のプロファイルをたどり、また、ブレードの根元部と先端部の間を第2の方向に延びる。
知られている方法では、金属構造補強材は、材料のブロックからフライス加工することによって全体的に製造されるチタンから作製された金属部品である。
しかし、ブレードの前縁の金属補強材は、作製するのに複雑な部品であり、数多くの再加工工程および高い製造コストを伴う複雑な工具を必要とする。
欧州特許第1908919号明細書
この文脈において、本発明は、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材を製造するための方法であって、そのような部品の製造コストを著しく低減し、製造工程を簡易化する、方法を提案することによって上記で述べられた問題を解決することを目的とする。
この目的を達成するために、本発明は、タービンエンジンブレードの金属補強材などの金属部品を製造するための方法であって、連続的に:
−超塑性成形および拡散溶接を実施することを可能にする特性を有するインサートと、前記インサートの周囲を囲む複数の金属ワイヤとから構成された三次元金属構造体を製造するためのステップであって、前記金属構造体が前記金属部品のプレフォームを形成する、ステップと、
−前記金属構造体が成形工具内に配置されるステップと、
−前記緻密な金属部品を得るために、前記金属構造体の凝集作用を引き起こす、前記三次元金属構造体の熱間加圧成形ステップとを伴う、方法を提案する。
本発明により、たとえば2つの別個の平面に沿った2本の曲線(または軸の周りのねじれ)を含む金属構造補強材などの金属部品は、インサート、およびインサートの周りに巻き付く金属を作り出すように、したがってインサートの周りに金属骨格を作り出すように成形された金属ワイヤと、緻密部品を得ることを可能にする熱間加圧成形および/または緻密化方法を組み合わせることによって事前に形成される金属構造体を製造することによって簡単かつすばやく製造される。有利には、熱間加圧成形方法は、緻密な非多孔性の部品を、塑性変形、クリープ、および拡散溶接の組み合わせによって得ることを可能にする静水圧加圧成形または緻密化方法(HIPまたは熱間静水圧加圧成形)である。
金属ワイヤは、これと同じような円形、四角形、または六角形などになり得る断面を有するダイス型を用いて生み出される。
有利には、インサートは、作製対象の部品の中立軸の形態をたどるようにされ、それにより、製作された金属構造体は、成形工具内に容易に配置可能である、作製対象の部品のプレフォームを形成するようになる。
作製された金属構造体は、結果的には、ブレード補強材、インボリュート状の非展開性形状を呈する部品、またはさらには、たとえばブレードの端部を部分的に覆う部品などの外装形状を有する部品など、作製対象の部品の複雑な形状にも関わらず、容易に輸送可能であり、成形工具内に配置することが容易である構造体となる。
有利には、金属構造体を作製するために使用される金属ワイヤの長さおよび直径は様々であり、たとえばブレード補強材などの作製対象の部品の形状によって決まる。
この製造方法は、したがって、大量の材料の使用およびその結果高い原材料の供給コストを必要とする、平坦物からのフライス加工またはブローチ削りタイプのバルク機械加工を用いてブレード補強材の複雑な製造を行う必要性を解消する。方法はまた、質量および/または外形の厳しい要件を満たす金属補強材を容易に作製することも可能にする。
有利には、金属部品は、タービンエンジンのファンブレードの前縁または後縁の金属補強材である。
本発明による、金属部品を製造するための方法はまた、以下の特性の1つまたは複数を呈することもでき、これらの特性は、個々にまたはすべての技術的に可能な組み合わせによって考慮される:
−前記方法は、前記熱間加圧成形ステップ中に得られた前記金属部品が金属補強材であるように、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材、またはプロペラの金属補強材を製造するための方法であり、
−前記熱間加圧成形ステップは、静水圧加圧成形ステップまたは恒温鍛造ステップであり、
−三次元金属構造体を作製するための前記ステップは、連続的に:
−インサートを製造するための第1のサブステップと、
−複数の金属ワイヤを前記インサート周りに巻き付けるための第2のサブステップとを伴い、
−三次元金属構造体を作製するための前記ステップは、連続的に、
−インサートを製造するための第1のサブステップと、
−前記複数の金属ワイヤを、各々の金属ワイヤが少なくとも1つのループを呈するように曲げる第2のサブステップと、
−前記インサートを前記複数の金属ワイヤの前記ループの各々内に挿入する第3のサブステップとを伴い、
−前記インサートの製造のための前記サブステップが、鍛造もしくは機械加工によって、または鋳造によってまたは三次元ウィービング方法によって達成され、
−前記インサートは金属インサートであり、
−前記複数のワイヤの前記金属ワイヤは、A形状になるように曲げられ、
−前記金属ワイヤは、チタンベースの金属ワイヤおよび/またはSiC−チタンワイヤおよび/またはSiC−ボロンワイヤであり、
−前記方法は、連続的に:
−インサートと、前記インサートを取り囲む複数の金属ワイヤとから構成された複数の三次元金属構造体の製造のためのステップであって、前記複数の金属構造体が前記金属部品のプレフォームを形成する、ステップと、
−前記複数の金属構造体を成形工具内に配置するためのステップと、
−前記金属部品を得るために、前記複数の金属構造体の凝集作用を引き起こす、前記三次元の複数の金属構造体の熱間加圧成形ステップとを伴う。
本発明の他の特性および利点は、付属の図を参照することによって、例示目的のためであっていかなる形でも制限的ではない、以下で与えられる後続の説明からより明確に現れるであろう。
本発明による製造方法を用いて得られた前縁の金属構造補強材を含むブレードの側面図である。 断面AAの平面に沿った、図1に示されたブレードの部分断面図である。 本発明による製造方法に関する、タービンエンジンのブレードの前縁の金属構造補強材の製造における主要ステップを示す全体図である。 図3に示された方法の第1のステップにおける段階を示す、タービンエンジンのブレードの前縁の金属補強材を表す図である。 図3に示された方法の第1のステップにおける段階を示す、タービンエンジンのブレードの前縁の金属補強材を表す図である。 図3に示された方法の第1のステップにおける段階を示す、タービンエンジンのブレードの前縁の金属補強材を表す図である。 図3に示された方法の第2のステップ中の、タービンエンジンのブレードの前縁の金属補強材を表す図である。 図3に示された方法の第3のステップ中の、タービンエンジンのブレードの前縁の金属補強材を示す図である。
すべての図に共通する要素は、別途記載がない限り、同じ参照番号を有する。
図1は、本発明による製造方法を用いて得られた前縁の金属構造補強材を含むブレードの側面図である。
図示されるブレード10は、たとえば、タービンエンジン(図示せず)の可動式ファンブレードである。
ブレード10は空気力学的表面12を有し、この表面は、前縁16と後縁18の間の第1の軸方向14に沿って、また根元部22と先端部24の間の、第1の方向14に対してほぼ垂直な第2の半径方向20に沿って延びている。
空気力学的表面12は、ブレード10の外孤13および内孤11の表面を形成する。ブレード10の外孤13の表面だけが図1に示されている。内孤11および外孤13は、ブレード10の前縁16と後縁18を結合するブレード10の横方向表面を形成する。
この実施形態では、ブレード10は、織物繊維状構造の形成によって一般的に得られる複合材ブレードである。例として、使用される複合材料は、炭素繊維織物および樹脂ベースのマトリクスの組み合わせから構成されてよく、システム全体は、樹脂注入方法のRTM(「樹脂トランスファー成形」)またはVARTM(「真空補助樹脂トランスファー成形」)のタイプを用いて型成形することによって形成される。
ブレード10は、その前縁16に接着された金属構造補強材30を含み、この補強材は、ブレード10の空気力学的表面12の前縁16の両側の第1の方向14、かつブレードの根元部22と先端部24の間の第2の方向20に沿って延びる。
図2に示されるように、構造補強材30は、ブレード10の空気力学的表面12の前縁16の形状を、これが延びるようにたどり、補強材の前縁と呼ばれる前縁31を形成する。
従来、構造補強材30は単一型の部品であり、この部品は、前縁31を形成するベース39を有するほぼV字形のセクションを含み、ブレードの空気力学的表面12の内孤11および外孤13をそれぞれたどる2つの側面35および37によって延ばされる。側面35、37は、ブレードの後縁の方向に先細のまたは薄くされたプロファイルを呈する。
ベース39は、ブレード10の前縁16の丸くされた形状に合致する丸くされた内部プロファイル33を含む。
構造補強材30は、金属、好ましくはチタンベースのものである。この材料は、実際には、衝撃によるエネルギーを吸収する高い能力を呈する。補強材は、たとえばエポキシ系接着剤などの当業者に知られている接着剤を用いてブレード10に接着することによって取り付けられる。
タービンエンジンの複合材ブレードを補強するために使用されるこのタイプの金属構造補強材30は、特許出願の欧州特許第1908919号明細書においてより詳細に説明される。
特に本発明による方法は、図2に示されるような構造補強材を製造することを可能にし、この場合図2は、その最終の状態の補強材30を示している。
図3は、たとえば、図1および図2に示されたものなどのブレード10の前縁の金属補強材30を生み出すことを可能にする、金属部品の製造方法200における主要ステップを示す全体図を表している。
製造方法200における第1のステップ210は、本発明による方法によって、作製対象の部品のプレフォームを形成する金属構造体310を製造するためのステップである。このステップ210は、この第1のステップ210におけるさまざまな段階を表す図4a、4b、および4cに特に示される。
金属構造体310は、インサート301と、インサート301の周囲を囲む複数の金属ワイヤ302によって形成された金属骨格303とを組み合わせることによって形成される(図4c)。
第1の実施形態によれば、製造方法200における第1のステップ210は、インサート301の製造のための第1のサブステップと、インサート301を囲む金属骨格303を製造するために、複数の金属ワイヤ302をインサート301の周りに巻き付けるための第2のサブステップとから構成される。
図4aによって示される第1のサブステップは、作製対象の部品の最終形状にしたがって決定される形状を有するインサート301を製造するためのステップである。タービンエンジンの前縁の金属補強材の製造の例では、インサート301は、金属補強材のベース39(図2)の形状を有し、ブレードの前縁の中立軸をたどる2つの別個の平面内の2本の曲線(または1本の軸に沿ったねじり部)を呈する。この目的を達成するために、インサート301は、2つの側面304、305、およびベース306を有するほぼ三角形の形態になる。
インサート301は、たとえば鍛造、機械加工、もしくは鋳造方法によって作製された、一体型インサートなどの剛性インサートでよく、または三次元ウィービング方法を用いて作製された織物インサートなどの可撓性インサートでよい。
インサートを製造するために使用される方法のタイプに関わらず、インサート301は、所望の形状で直接作製されてよく(すなわちさらなる変形ステップを有さない)、または(インサート材料の性質が許す場合)2つの連続する工程、すなわちほぼ直線の部品を作製することを伴う第1の工程、および直線部品を所望の形状の(すなわちタービンエンジンのブレードの補強材を製造するために2本の曲線を備えた)インサートを作製するように成形することを伴う第2の工程において作製されてよい。
タービン機械のブレード用の補強材を製造するために、インサート301は、有利には、チタンベースの金属インサートである。
金属インサート301がウィービング方法によって作製されるとき、インサートは、金属ワイヤ、たとえばチタンワイヤおよび/または炭化ケイ素およびチタンベース(SiC−Ti)ワイヤおよび/またはボロンでコーティングされた(SiC−ボロン)ワイヤを用いて織られる。ワイヤはまた、炭化ケイ素(SiC−SiC)から作製された非金属性のワイヤでもよい。
インサート301を作製するためにどのような材料が使用されても、当該材料は、超塑性成形および拡散溶接を実施することを可能にする特性を呈さなければならない。タービンエンジンのブレード用の金属補強材を製造する例では、金属インサート301は、有利にはチタンから作製される。
中空の金属補強材(図示されず)を製造するために、金属インサートは、金属補強材を作製するために使用される材料とは異なる材料から作製された「過渡的インサート」によって置き換えられる。用語「過渡的インサート」は、恒久的であることは意図されず、前縁の中空の金属補強材を作製するためだけに必要となるインサートを称する。したがって、過渡的インサートは、その最終状態の金属インサート内には存在せず、金属補強材の機械的特性にいかなる形でも寄与することはない。
過渡的インサートは、たとえば、900℃程度の高温、1000バール程度の高圧に耐えることができ、また、不純物または酸化物を作り出さないために、金属補強材の製造に使用される材料に適合する材料から作製される。
過渡的インサートの材料はまた、化学試薬による溶解を伴う化学攻撃を受けることもできなければならない。
有利には、過渡的インサートは、銅、石英、またはシリカから作製される。
過渡的インサートの形状は、金属補強材の最終内部空洞の所望の形状によって決まる。
第2のサブステップは、最初は直線的な形態である複数の金属ワイヤを、インサート301の周りに巻き付けるためのステップである。
図4bに示される巻き付けの1つの例によれば、金属ワイヤ302は、少なくとも1本のループをインサート301の周りに作るようにインサート301上に巻き付けられる。図4bおよび図4cに示される巻き付けの例によれば、金属ワイヤの巻き付けを伴うステップは、インサート301の周りに巻き付けられる金属ワイヤに関して、インサート301が、その横方向側面304、305上に金属ワイヤの2回の通過およびそのベース306上に金属ワイヤの1回だけの通過を呈するようにして実施される。
したがって、巻き付けは、インサート301の第1の横方向側面305上で開始する。金属ワイヤは次いで、インサート301の頂点で曲げられ、それにより、金属ワイヤは、インサート301の第2の横方向側面304と接触するようになる。金属ワイヤは次いで、インサート301のベースをたどるように第2の側面304とベース306の間の結合部においてもう一度曲げられる。巻き付けは、金属ワイヤを、第1の横方向側面305上、次いで第2の横方向側面304上をもう一度通過させることによって終了される。
したがって、巻き付けられたワイヤ302は、インサート301を取り囲む5つの直線的部分から形成される。
インサート301は次いで、金属構造体310の金属骨格303を形成する複数の巻き付けられた金属ワイヤ302によって取り囲まれる。特に図4cは、巻き付けのサブステップの終了時を示している。
巻き付けのサブステップは、巻き付けが完了された後の所望の長さに合わせて切断された連続的な直線ワイヤから、または所望の長さに合わせて切断された複数の直線金属ワイヤから実施され得る。
作製対象の部品の厚さは多様になることができ、使用される金属ワイヤの厚さは、部品の長さに沿って多様になることができる。
2本の巻き付けられた金属ワイヤ302を分離する空間(すなわち金属ワイヤ間の配置ピッチ)は、金属ワイヤ302の厚さに応じて、また部品を作製するために必要とされる材料の要件に応じて規定される。作製対象の金属部品は、様々な厚さのものになることができ、金属ワイヤの配置ピッチは変えることができ、金属ワイヤの厚さもまた、部品の様々な厚さに合致するように部品の長さにわたって異なることができる。
図4bおよび図4cに示された金属ワイヤによる巻き付けの例は、制限的ではなく、インサート301周りの他のタイプの巻き付けも可能である。
巻き付けのサブステップはまた、金属ワイヤ302の複数の層をインサート301の周りに巻き付けることを伴うこともできる。
金属構造体310の製造のこの第1の例は、特に、剛性インサート301との使用に適している。
金属構造体310を製造する第2の例によれば、製造方法200の第1のステップ210は、先に説明されたようなインサート301を製造するための第1のサブステップと、複数の金属ワイヤ302を、インサート301のほぼその形状のループを呈するほぼA形状に曲げるための第2のサブステップと、第1のサブステップ中に製造されたインサートを、インサート301を囲む金属骨格を作り出すために第2のサブステップ中に事前に形成された各々の金属ワイヤの各々のループ内に導入する第3のステップとを伴う。
製造の第2の例は、織物インサートなどの可撓性インサートとの使用に特に良好に適している。
インサート周りに巻き付けられた金属ワイヤ(302)は、主にチタンワイヤである。しかし、作製対象の部品内に構造補強部を独立的かつ局所的に作り出すために、炭化ケイ素およびチタン(SiC−Ti)ベースのワイヤ、またはボロンでコーティングされたワイヤ(SiC−ボロンワイヤ)または炭化ケイ素ワイヤ(Sic−Sicワイヤ)を、チタンワイヤベースの金属構造体310内に組み込むことが可能である。
製造方法200の第2のステップ220は、前述のステップで作製された金属構造体310を成形工具400内に配置することを伴うステップである。
成形工具400は、金属補強材30(図1)の最終外部形状に対応する空洞410を有するダイス型440と、前縁の金属補強材の最終内部形状に対応するパンチ420とを含む。
配置ステップ220は、金属構造体310を成形工具400のダイス型440の空洞410内に配置することによって実施される。
三次元金属構造体310は、空洞410の形状を補完するほぼその形状を有しているため、配置ステップは、作製対象の部品のプレフォームを形成する金属構造体に装着させるだけで実施される。このステップはまた、金属ワイヤ302の直線端部によって形成された金属骨格の端部の可能な弾性的変形によって容易にされる。
製造の別の例によれば、作製対象の部品のプレフォームは、上記で説明されたような金属構造体310の複数から構成され得る。製造のこの例では、配置ステップは、次いで、さまざまな三次元金属構造体310を成形工具400の空洞410内に配置することによって実施される。配置は、空洞410の長さに沿って(すなわち空洞の長手方向軸に沿って)さまざまな金属構造体310を連続的に配置することによって達成される。したがって、プレフォームを金属構造体の複数のセクションに分割することは、複雑な形状のプレフォームを工具の空洞410内に配置することがより一層容易にされることを意味する。
製造方法200における第3のステップ230は、工具400内に配置された金属構造体310の熱間加圧成形を伴うステップである。
製造の第1の例によれば、熱間加圧成形は、静水圧加圧成形(HIPまたは熱間静水圧加圧成形)である。
熱間静水圧加圧成形は、金属の多孔度を低減し、多くの材料の密度に影響を与えるために幅広く使用され、またよく知られている製造方法である。静水圧加圧成形方法は、加えて、材料の機械的特性および作動性能を向上させる。静水圧加圧成形は、高温(従来は400℃から1400℃の間、チタンに関しては1000℃程度の温度)および静水圧力で実施される。
したがって、内部圧力と組み合わせた熱の付加は、塑性変形、クリープ、および拡散溶接の組み合わせを用いて積層内の空きスペースおよび微細気孔を取り除き、その結果、一体型金属部品430を形成する。
タービンエンジンのブレード用の金属補強材の製造の文脈では、静水圧加圧成形ステップの結果生じた一体型部品430は、金属補強材30の最終形状に近い形状を有する。一体型部品430は、次いで、工具400の型から取り外される。
静水圧加圧成形ステップは、真空下で、有利には二次真空下で、生み出される部品の数に応じた方法の選択によって、二次真空が作り出される溶接工具内で、またはオートクレーブ真空バッグ内で実施される。二次真空は、チタンの静水圧加圧成形段階中、酸素が工具内および金属構造体内に存在することを防止する。
製造の第2の例によれば、熱間加圧成形はまた、真空筺体内での加圧を用いる恒温鍛造方法になることもできる。
工具は、超合金または高温合金として知られている機械合金から作製される。
熱間加圧成形ステップ230は、さまざまな金属ワイヤ302から残留不純物を取り除くために、洗浄、脱脂、および/または金属構造体310に対する化学攻撃を伴う事前ステップを含むことができる。有利には、不純物の洗浄のためのステップは、金属構造体310を洗浄剤または化学試薬の浴に浸すことによって達成される。
中空の金属補強材の製造の文脈では、本発明による方法は、金属部品が型から放された後、緻密化された金属部品430の一体部品であるインサート上への化学攻撃というさらなるステップを伴うことができる。化学反応は、インサートが製造される材料に反応することが知られている化学試薬を用いて実施される。過渡的インサートに対する化学攻撃は、過渡的インサートを溶解させ、それにより、溶解されたインサートによって前に占有されていたスペースは、中空金属補強材の内部空洞を形成するようになる。有利には、化学攻撃ステップは、一体型部品430を、インサートを溶解させることで知られている化学試薬を含有する浴内に浸すことによって達成される。たとえば、化学試薬は酸または塩基である。
有利には、化学試薬は、銅、石英、またはさらにはシリカを溶解させることができる。
これらの主要な製造ステップと組み合わせて、本発明による方法はまた、補強材30を得るために、工具から得られた一体型金属部品の機械切削を伴う仕上げステップおよび再加工ステップを含むこともできる。この再加工ステップは:
補強材30のベース39のプロファイルを、特に前縁31の空気力学的プロファイルのより精密な仕上げをこれに与えるように再加工するためのステップと、
側面35、37を再加工するためのステップであって、特に側面35および37のトリミングおよび内孤および外孤の側面の薄化を伴う、ステップと、
要求される表面仕上げを得ることを可能にする仕上げステップとを含む。
これらの主要な製造ステップと組み合わせて、本発明による方法はまた、補強材30に対する非破壊試験ステップを含んで、得られた組立体の外形および冶金上の適合性を確認することもできる。例として、非破壊試験は、X線検査を用いて実施され得る。
本発明は、チタンベースの金属ワイヤの使用を用いて主に説明されてきた。しかし、製造方法はまた、超塑性成形および/または拡散溶接を実施することを可能にする特性を呈する、アルミニウムベースの金属ワイヤなどの任意の金属材料を用いても適用可能である。
本発明は、特に、タービンエンジンの複合材ブレードの金属補強材の製造に関して説明されている。しかし、本発明は、タービンエンジンの金属ブレードの金属補強材の製造にも適用可能である。
本発明は、特に、タービンエンジンのブレードの前縁の金属補強材の製造に関して説明されてきた。しかし、本発明はまた、タービンエンジンのブレードの後縁の金属補強材の製造、またはさらには複合材または金属プロペラの金属補強材の製造にも適用可能である。
本発明の他の利点は、特に以下の通りである:
製造コストの低減
製造時間の短縮
製造工程の簡易化
材料コストの低減。
本発明による、金属部品を製造するための方法はまた、以下の特性の1つまたは複数を呈することもでき、これらの特性は、個々にまたはすべての技術的に可能な組み合わせによって考慮される:
−前記方法は、前記熱間加圧成形ステップ中に得られた前記金属部品が金属補強材であるように、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材、またはプロペラの金属補強材を製造するための方法であり、
−前記熱間加圧成形ステップは、静水圧加圧成形ステップまたは恒温鍛造ステップであり、
−三次元金属構造体を作製するための前記ステップは、連続的に、
−インサートを製造するための第1のサブステップと、
−前記複数の金属ワイヤを、各々の金属ワイヤが少なくとも1つのループを呈するように曲げる第2のサブステップと、
−前記インサートを前記複数の金属ワイヤの前記ループの各々内に挿入する第3のサブステップとを伴い、
−前記インサートの製造のための前記サブステップが、鍛造もしくは機械加工によって、または鋳造によってまたは三次元ウィービング方法によって達成され、
−前記インサートは金属インサートであり、
−前記複数のワイヤの前記金属ワイヤは、A形状になるように曲げられ、
−前記金属ワイヤは、チタンベースの金属ワイヤおよび/またはSiC−チタンワイヤであり、
−前記方法は、連続的に:
−インサートと、前記インサートを取り囲む複数の金属ワイヤとから構成された複数の三次元金属構造体の製造のためのステップであって、前記複数の金属構造体が前記金属部品のプレフォームを形成する、ステップと、
−前記複数の金属構造体を成形工具内に配置するためのステップと、
−前記金属部品を得るために、前記複数の金属構造体の凝集作用を引き起こす、前記三次元の複数の金属構造体の熱間加圧成形ステップとを伴う。

Claims (10)

  1. タービンエンジンブレードの金属補強材などの金属部品(30)を製造するための方法(200)であって、連続的に、
    超塑性成形および拡散溶接を実施することを可能にする特性を有するインサート(301)と、前記インサート(301)の周囲を囲む複数の金属ワイヤ(302)とから構成された三次元金属構造体(310)を製造するためのステップ(210)であって、前記金属構造体(310)が前記金属部品(30)のプレフォームを形成する、ステップと、
    前記金属構造体(310)が成形工具(400)内に配置されるステップ(220)と、
    前記緻密な金属部品(30)を得るために、前記金属構造体(310)の凝集作用を引き起こす、前記三次元金属構造体(310)の熱間加圧成形ステップ(230)とを伴う、方法。
  2. 前記方法が、前記熱間加圧成形ステップ(230)中に得られる前記金属部品が金属補強材であるように、タービンエンジンのブレードの前縁または後縁用の金属補強材、またはプロペラの金属補強材を製造するための方法であることを特徴とする、請求項1に記載の金属部品(30)を製造するための方法(200)。
  3. 前記熱間加圧成形ステップが、静水圧加圧成形または恒温鍛造ステップであることを特徴とする、請求項1から2までのいずれか一項に記載の金属部品(30)を製造するための方法(200)。
  4. 三次元金属構造体(310)のための前記製造ステップが、連続的に、
    インサート(301)を製造するための第1のサブステップと、
    複数の金属ワイヤを前記インサート(301)の周りに巻き付けるための第2のサブステップとを含むことを特徴とする、請求項1から3までのいずれか一項に記載の金属部品(30)を製造するための方法(200)。
  5. 三次元金属構造体(310)のための前記製造ステップが、連続的に、
    インサート(301)を製造するための第1のサブステップと、
    前記複数の金属ワイヤ(302)を、各々の金属ワイヤが少なくとも1つのループを呈するように曲げる第2のサブステップと、
    前記インサート(301)を前記複数の金属ワイヤ(302)の前記ループの各々内に挿入する第3のサブステップとを含むことを特徴とする、請求項1から4までのいずれか一項に記載の金属部品(30)を製造するための方法(200)。
  6. 前記インサート(301)を製造するための前記サブステップが、鍛造もしくは機械加工もしくは鋳造によって、または三次元ウィービング方法によって実行されることを特徴とする、請求項4から5までのいずれか一項に記載の金属部品(30)を製造するための方法(200)。
  7. 前記インサートが金属インサートであることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一項に記載の金属部品(30)を製造するための方法(200)。
  8. 前記複数のワイヤの前記金属ワイヤ(302)が、A形状になるように曲げられることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか一項に記載の金属部品(30)を製造するための方法(200)。
  9. 前記金属ワイヤ(302)が、チタンベースのワイヤおよび/またはSiC−チタンワイヤおよび/またはSiC−ボロンであることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか一項に記載の金属部品(30)を製造するための方法(200)。
  10. 前記方法が、連続的に、
    インサート(301)と、前記インサート(301)を取り囲む複数の金属ワイヤ(302)とから構成された複数の三次元金属構造体(310)の製造のためのステップ(210)であって、前記複数の金属構造体(310)が前記金属部品(30)のプレフォームを形成する、ステップと、
    前記複数の金属構造体(310)が成形工具(400)内に配置されるステップ(220)と、
    前記金属部品(30)を得るために、前記複数の金属構造体(310)の凝集作用を引き起こす、前記複数の三次元金属構造体(310)の熱間加圧成形ステップ(230)とを伴うことを特徴とする、請求項1から9までのいずれか一項に記載の金属部品(30)を製造するための方法(200)。
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