JP2014530318A - 構成部品を補修するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】構成部品を補修するための方法及び装置を提供すること。【解決手段】航空機構成要素を補修する方法は、航空機構成要素の一部を取り外して、該航空機構成要素内に開口部を生成するステップを含む。本方法は又、パッチを開口部に挿入し、溶接位置が定められるようにするステップと、摩擦攪拌溶接プロセスを用いてパッチを航空機構成要素に結合するステップと、を含む、摩擦攪拌溶接プロセスは、摩擦攪拌溶接装置の一部を溶接位置内に挿入するステップを含む。本方法はまた、摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチの内部に入れるようにするステップと、傾斜部を用いて摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチから取り出すステップと、を含む、【選択図】 図1
Description
本発明は、構成部品を補修するための方法及び装置に関する。
本出願は、全体的に、航空機パワーシステムに関し、より詳細には、構成要素の補修に用いる方法及び装置に関する。
少なくとも一部の航空機エンジンは、ケーシング内に収容されている。航空機エンジンのこのようなエンジンケーシング及び/又は他の構成要素は、アルミニウム及び/又はアルミニウム合金から少なくとも部分的に製造される場合がある。ケーシング及び/又は他の航空機構成要素は、亀裂、腐食、摩耗、及び/又はケーシング又は構成要素の耐用寿命を望ましくなく縮める恐れのある他の損傷を受ける可能性がある。
補修は、損傷を受けた航空機構成要素に対して実施し、航空機構成要素の少なくとも一部の機能及び/又は構造的完全性を取り戻すことができる。例えば、交換材料は、構成要素に溶接することができ、及び/又は構成要素の1つ又はそれ以上の損傷を受けたセクションと交換することができる。しかしながら、少なくとも一部の公知の溶接プロセスは、構成要素の補修部分の周囲の区域の構造的完全性を劣化させる場合があり、及び/又は構成要素に対して所望の量の構造的完全性を取り戻すことができない場合がある。他の公知の溶接プロセスは、過剰な歪み、内部欠陥、及び/又は空隙を構成要素内に形成してしまう可能性がある。
1つの実施形態において、航空機構成要素の一部を取り外し、該航空機構成要素内に開口部を生成するステップを含む、航空機構成要素を補修する方法が提供される。本方法はまた、パッチを生成するステップと、パッチを開口部に挿入し、溶接位置が定められるようにするステップと、摩擦攪拌溶接プロセスを用いてパッチを航空機構成要素に結合するステップと、を含む。摩擦攪拌溶接プロセスは、摩擦攪拌溶接装置の一部を前記溶接位置内に挿入するステップを含む。本方法はまた、摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチの内部に入れるようにするステップと、傾斜部を用いて摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチから取り出すステップと、を含む。
別の実施形態において、欠陥部分を含む構成要素を補修する補修システムが提供される。補修システムは、傾斜部を有するパッチを含む。パッチは、欠陥部分を除去することにより前記構成要素内に生成された開口部内に挿入されるように構成され、該開口部は、構成要素の縁部によって境界付けられる。補修システムはまた、摩擦攪拌溶接装置と、摩擦攪拌溶接装置に結合されたコンピュータデバイスとを含む。コンピュータデバイスは、パッチを構成要素の縁部に摩擦攪拌溶接し、摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチの内部に入るようにし、傾斜部を用いて摩擦攪拌溶接装置の一部をパッチから取り外す、ように摩擦攪拌溶接装置を制御するよう構成されている。
図1は、低圧圧縮機12、高圧圧縮機14、及び燃焼器16を含む、例示的なガスタービンエンジン10の概略図である。エンジン10はまた、高圧タービン18及び低圧タービン20を含む。圧縮機12及びタービン20は、第1のシャフト21によって結合され、圧縮機14及びタービン18は、第2のシャフト22によって結合される。ガスタービンエンジン10は、1つ又はそれ以上の電子制御装置を含むことができる。ガスタービンエンジン10の構成要素は、エンジンケーシング24によって少なくとも部分的に密閉される。例示的な実施形態において、エンジンケーシング24は、アルミニウム、アルミニウム合金、及び/又は本明細書で記載されるようにケーシング24が機能できる他の何れかの材料から製造される。
例示的な実施形態において、ガスタービンエンジン10は、航空機(図示せず)のガスタービンエンジン10である。或いは、ガスタービンエンジン10は、他の何れかの機械、システム、又は装置と共に用いることができる。
作動時には、空気が低圧圧縮機12を通って流れ、加圧された空気の一部は、高圧圧縮機14に送られる。高圧空気は、燃焼器16に送られ、ここで燃料と混合されて点火され、タービン18、20を駆動する燃焼ガス流を生成する。
図2は、ガスタービンエンジン10(図1に示す)の例示的なセクション100のブロック図である。例示的な実施形態において、セクション100は、少なくとも1つの欠陥部分102を含むエンジンケーシング24の一部である。或いは、セクション100は、少なくとも1つの欠陥部分102を含む、ガスタービンエンジン10の他の何れかの部分、又はガスタービンエンジン10の構成要素の他の何れかの部分である。
例示的な実施形態において、欠陥部分102は、交換及び/又は補修されるのが望ましいガスタービンエンジン10(例えば、セクション100の)又はその構成要素の一部である。本明細書で使用される用語「欠陥のある」は、セクション100内に不良、傷、又は欠損部を含むことにのみ限定されず、障害があること以外の理由で除去されることが望ましい部分も含むことができる。従って、欠陥部分102は、限定ではないが、少なくとも部分的に腐食した、構造的に脆弱化した、摩耗した、損耗した、及び/又はその他の交換及び/又は補修することが望ましいセクション100の部分を含むことができる。
例示的な実施形態において、欠陥部分102の外周104を識別し、欠陥部分102の交換及び/又は補修を可能にすることができる。外周104は、交換及び/又は補修をする必要がないセクション100の材料を含むことができる点は理解されたい。欠陥部分102は、例えば、フライス加工又は別の好適なプロセスによって外周104に沿って除去されて、セクション100内に交換開口部106を生成する。より具体的には、交換開口部106は、外周108によって定められて境界付けられる。
図3は、ガスタービンエンジン10(図1に示す)と共に用いることができる例示的な補修システム200のブロック図である。より具体的には、補修システム200を用いて、欠陥部分102(図2に示す)及び/又はガスタービンエンジン10の他の何れかの部分を交換及び/又は補修することができる。例示的な実施形態において、補修システム200は、摩擦攪拌溶接(FSW)装置202、コンピュータデバイス204、及びパッチ206を含む。
FSW装置202は、例示的な実施形態において、モータ208、回転ショルダ210、及びピン212を含む。ショルダ210はモータ208に結合され、ピン212は、ショルダ210に結合される。非消耗で、回転摩擦熱及び機械的高負荷に耐え、ガスタービン10の欠陥部分102及び/又はセクション100(図2に示す)の摩擦攪拌溶接プロセス中に生じるマイナスの材料相互作用を回避するよう設計された材料から製造される。
コンピュータデバイス204は、FSW装置202に通信可能に結合され、FSW装置202の作動を制御する。例示的な実施形態において、コンピュータデバイス204は、少なくとも1つのプロセッサ214と、該プロセッサ214に結合された少なくとも1つのメモリデバイス216とを含む。
例示的な実施形態において、プロセッサ214は、1つ又はそれ以上のシステム及びマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、縮小命令セット回路(RISC)、特定用途向け集積回路(ASIC)、プログラム可能論理回路(PLC)、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(PLC)、及び本明細書で説明される機能を実行できる他の何れかの回路を含むことができる、あらゆる好適なプログラム可能回路を含む。上述の実施例は例証に過ぎず、従って、用語「プロセッサ」の定義及び/又は意味をどのようにも限定することを意図するものではない。メモリデバイス216は、限定ではないが、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、半導体ドライブ、フロッピィディスク、フラッシュドライブ、コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、及び/又はあらゆる好適なメモリのようなコンピュータ可読媒体を含む。例示的な実施形態において、メモリデバイス216は、プロセッサ214によって実行可能にされて、該プロセッサ214が本明細書で記載される機能を実行することができるデータ及び/又は命令を含む(すなわち、プロセッサ214は命令によってプログラムされる)。より具体的には、例示的な実施形態において、メモリデバイス216は、モータ208の回転速度、溶接位置にピン212を挿入する角度、1つ又はそれ以上の溶接段階又はセグメントの間にセクション100に対してFSW装置202を移動させる方向及び距離、セクション100に対してFSW装置202を移動させる速度、FSW装置202によって加えられる圧力、及び/又はFSW装置202が本明細書で記載されるように機能させることができる他の何れかのパラメータのような、FSW装置202を制御するためのプロセスパラメータを格納する。
パッチ206は、欠陥部分102を交換するように製造される。従って、例示的な実施形態において、パッチ206は、耐腐食性、機械的特性、及び寸法上の機能拡張に関してセクション100及び/又は欠陥部分102の材料と同じか又は改善された材料から製造される。例示的な実施形態において、パッチ206は、リップ部分及び傾斜部(何れも図3には示していない)を含み、これらは、パッチ206をセクション100に摩擦攪拌溶接して欠陥部分102を交換及び/又は補修できるようにする。その上、図3に示すように、パッチ206は、パッチ206の外周付近での溶接時に急激な又は迅速な方向の変化を低減するために実質的に丸みのあるコーナー218を含む。従って、摩擦攪拌溶接プロセスは、丸みのあるコーナー218によって容易になる。欠陥部分102の外周及び交換開口部106の外周108はまた、交換開口部106及び/又は欠陥部分102の輪郭と実質的に一致するような丸みのあるコーナーを有して形成される点に留意されたい。
作動時には、コンピュータデバイス204は、セクション100に対して摩擦攪拌溶接作業又はプロセスを実施するようFSW装置202を制御する。欠陥部分102は、本明細書でより完全に記載されるように、セクション100から除去され、パッチ206が、セクション100内に定められる交換開口部106(図2に示す)に挿入される。コンピュータデバイス204から受け取ったコマンドに基づいて、モータ208がピン212及びショルダ210の回転を開始する。ピン212及びショルダ210は、交換開口部の外周108(図2)とパッチ206との間、及び/又はこれらに近接した溶接位置に挿入される。ピン212の回転により、溶接位置にある材料(すなわち、セクション100及び/又はパッチ206の材料)が加熱されて可塑化する。ショルダ210の回転は、可塑化した材料を内包し、優れた溶接部を生成する流体流動ダイナミックスをもたらす。FSW装置202が溶接位置に沿って移動すると、後に残された可塑化材料が冷却して固化し、セクション100とパッチ206との間に溶接部を形成する。FSW装置202がセクション100とパッチ206との間の溶接を完了すると、FSW装置202は、パッチ206の傾斜部にて溶接位置から出て、本明細書でより完全に記載されるように、ピン212の飛び出しにより生成される空隙又は開口部が残る。
図4は、補修システム200(図3に示す)と共に用いることができる例示的なパッチ206の斜視図である。例示的な実施形態において、パッチ206は、欠陥部分102を交換するよう設計及び製造される。
パッチ206は、内側表面302、外側表面304、及び内側表面302の中心308に対して該内側表面302から半径方向に延びるリップ306を含む。パッチ206はまた、中心308に対して内側表面302から少なくとも部分的に軸方向外向きに延びる傾斜部310を含む。
例示的な実施形態において、内側表面302は、欠陥部分102及び/又はセクション100の内側表面(図示せず)の区域及び形状に実質的に一致するようなサイズ及び形状にされる。その上、内側表面302の外周312は、欠陥部分102の外周104及び/又は交換開口部106の外周108に実質的に相補的であり、欠陥部分102を交換するためパッチ206が交換開口部106内に挿入されたときに、内側表面302がセクション100内に形成された開口部と実質的に互いに接触するようになる。
外側表面304は、欠陥部分102及び/又はセクション100の外側表面(図示せず)の区域及び形状と実質的に一致するようなサイズ及び形状にされる。その上、例示的な実施形態において、外側表面304の区域は、内側表面302の区域とリップ306の区域とを含み、外側表面304が内側表面302よりも大きな区域となる。リップ306は、内側表面302から外側表面304に向かってある距離だけ軸方向にオフセットされ、内側表面302がリップ306に対して隆起するようになる。その上、リップ306は、パッチ206が交換開口部106内に挿入されたときに、セクション100の外側表面の少なくとも一部にわたって交換開口部の外周108に近接して延びる。
例示的な実施形態において、傾斜部310は、内側表面302と一体的に形成され、内側表面302から軸方向外向きに延びる。より具体的には、傾斜部310は、入口部分314から出口部分316まで延びる。入口部分314は、内側表面302と実質的に同じ高さにあり、出口部分316は、内側表面302の上方に高さ318だけ延びる。1つの実施形態において、傾斜部310は、入口部分314から出口部分316まで延びるときに実質的に直線状である。或いは、傾斜部310は、入口部分314から出口部分316まで延びるときに実質的に曲線状である。1つの実施形態において、傾斜部310は、内側表面302の外周312からパッチ206の内部(例えば、出口部分316)まで延びる。別の実施形態において、傾斜部310は、パッチ206の内部の第1のポイント(例えば、入口部分314における)から、パッチ206の内部の第2のポイント(例えば、出口部分316における)まで延びる。
図5Aは、例示的な摩擦攪拌溶接プロセス中のセクション100及びパッチ206の側面図である。図5Bは、例示的な摩擦攪拌溶接プロセス中のセクション100及びパッチ206の上面図である。図5Cは、例示的な摩擦攪拌溶接プロセスが終わったパッチ206の側面図である。
図5Aに示すように、パッチ206が交換開口部106(図示せず)に挿入され、内側表面の外周312が交換開口部の外周108と当接して溶接位置402を定めるようになる。例示的な実施形態において、FSW装置202のピン212(共に図3に示す)は、摩擦攪拌溶接作業中に溶接位置402に挿入され、交換開口部の外周108に沿ってパッチ206をセクション100に溶接する。
その上、リップ306は、交換開口部の外周108に近接してセクション100(以下、「セクション縁部404」と呼ぶ)の少なくとも一部に重なり合う。セクション縁部404は、交換開口部の外周108に沿って延びる点は理解されたい。例示的な実施形態において、リップ306は、リップ306の厚み406とセクション縁部404の厚み408を合わせた値が、交換開口部の外周108に沿って及び/又はセクション縁部404に沿った実質的に各位置(又は複数の位置)にて一定値であるように製造される。従って、パッチ206は、交換開口部の外周108に沿って又は近接して均一な厚み408を有するセクション縁部404、及び/又は可変の厚み408を有するセクション縁部404への溶接を可能にするようカスタマイズされる。1つの実施形態において、単一のパッチ206の鋳型は、パッチ206をセクション100及び/又はセクション縁部404に溶接して均一又は一定の厚みの溶接部及び/又は補修区域を形成した後にパッチの外側表面304から過剰な材料を除去することによって、異なる厚み408のセクション100及び/又はセクション縁部404でも用いることができる。
図5B及び5Cに示すように、例示的な実施形態において、FSW装置202は、溶接位置402に沿って移動したときに溶接部410を生成する。FSW装置202は、溶接位置402から出る前に溶接位置402の周りを1回転又は実質的に1回転(すなわち、パッチ206及び/又は交換開口部の外周108の周りを1回転)する。その上、FSW装置202は、傾斜部310に近接した溶接位置402から出て、パッチ206の内部411に入る。ピン212は、ピン212が出口部分316(図4に示す)に達するまで傾斜部310を登ることによりパッチ206から出る。ピン212が傾斜部出口部分316にてパッチ206から出と、ピン212により出口開口部412が溶接部410内に形成される。傾斜部出口部分316にてピン212が出ることにより、出口開口部412は、従来のシステムによって形成される出口開口部よりも小さくすることが可能になる。その上、出口開口部412は、後の製造プロセス中に除去することができるパッチ206内の位置に位置付けられる。より具体的には、出口開口部412は、傾斜部の出口部分316(パッチの内側表面302の上方の高さ318にある)に位置付けられ、溶接位置402にて溶接部410に影響を及ぼすことなく傾斜部310を取り除いて出口開口部412を排除することができるようになる。
図6は、ガスタービンエンジン10(図1に示す)の構成要素又はセクション100(図2)のような構成要素を補修する例示的な方法500のフロー図である。例示的な実施形態において、欠陥部分102(図2に示す)のような望ましくない部分をセクション100のような補修されるべき構成要素から除去する(502)。従って、セクション100から材料が除去され、新しい材料(例えば、パッチ206)をセクション100に挿入及び/又は取り付けるスペースが設けられる。1つの実施形態において、欠陥部分102は、欠陥部分の外周104に沿ってセクション100からフライス加工することにより除去される(502)。欠陥部分102の除去により交換開口部106(図2に示す)が生成される。
交換開口部106の輪郭又は外周108並びに交換開口部の外周108を含むセクション縁部404(共に図5に示す)の厚み408が測定される(504)。測定した交換開口部の外周108及び測定されたセクション縁部404の厚み408に基づいて、欠陥部分102を交換するためのカスタマイズされたパッチ206が生成される(506)。より具体的には、内側表面302の外周312は、交換開口部の外周108と実質的に一致するように形成又は調整される。リップ306は、リップ306の厚み406とセクション縁部404の厚み408を合わせた値が、交換開口部の外周108に沿った各位置で一定値と等しいように形成又は調整される。
例示的な実施形態において、パッチ206が、摩擦攪拌溶接(すなわち、FSW装置202による)を用いて交換開口部の外周108に沿ってセクション縁部404に結合される(508)。より具体的には、FSW装置202のピン212は、溶接位置402(図5Aに示す)に挿入され、モータ208が作動して、ショルダ210(共に図3に示される)及びピン212を回転させる。ピン212の回転と、これによって生じる摩擦によって、ピン212に隣接するセクション縁部404及び/又はパッチ206の材料が可塑化される。例示的な実施形態において、FSW装置202は、交換開口部の外周108及び溶接位置402の周りを1回転又は実質的に1回転し、パッチ206をセクション縁部404に溶接する。FSW装置202(すなわち、ピン212)は、傾斜部310又はこれに近接した溶接位置から出て(510)、傾斜部310の出口部分316にてパッチ206から出る。
例示的な実施形態において、パッチ206がセクション縁部404に溶接された後、補修区域(例えば、セクション縁部404及びパッチ206)を局所的に熱処理512し、摩擦攪拌溶接の機械的特性を改善すると共に、セクション100の残りの部分の機械的特性に対する悪影響を最小限にする。
溶接部410及び/又は溶接位置402は、例えば、X線、非破壊蛍光浸透探傷検査(FPI)、及び/又は溶接部410の完全性を決定付ける他の何れかの好適なプロセスによって検査される(514)。補修区域は、セクション100の残りの部分と適合するよう仕上げ加工又はブレンドされる(516)。加えて、傾斜部310(及びこれにより出口開口部412)が除去され、パッチの内側表面302がセクション100の他の部分に実質的に一致するようになる。傾斜部310はパッチ206の内部にあるので、傾斜部310(及び出口開口部412)の除去は、溶接部410及び/又は溶接位置402の構造的完全性に影響しない点に留意されたい。
本明細書で記載されるシステム及び方法の技術的効果は、(a)航空機構成要素の一部を取り外して航空機構成要素内に開口部を生成すること、(b)傾斜部を含むパッチを生成すること、(c)溶接装置が定められるように航空機構成要素内に形成された開口部にパッチを挿入すること、(d)摩擦攪拌溶接装置の一部を溶接位置に挿入することを含む、摩擦攪拌溶接プロセスを用いて航空機構成要素にパッチを結合すること、(e)摩擦攪拌溶接装置の一部がパッチの内部に入るようにすること、及び(f)傾斜部を用いてパッチから摩擦攪拌溶接装置の一部を取り外すこと、のうちの少なくとも1つを含む。
上述の実施形態は、構成要素を補修するための効率的でコスト効果の高い補修システム及び方法を提供する。摩擦攪拌溶接(FSW)装置を用いて、航空機構成要素の縁部にパッチを溶接する。FSW装置は、パッチと縁部との間に溶接位置に沿って溶接部を生成する。パッチは傾斜部を含み、これにより、FSW装置が溶接位置から出てパッチに入り、傾斜部にてパッチから出て出口開口部を形成することを可能にする。従って、傾斜部及び出口開口部は、後の製造作業中に取り除かれ、従って、溶接部、パッチ、及び構成要素の補修セクションの構造的完全性を維持することができる。
構成要素を補修するのに使用する方法及び装置の例示的な実施形態ついて、上記で詳細に説明した。本方法及び装置は、本明細書で記載される特定の実施形態に限定されず、むしろ、本装置の構成要素及び/又は本方法のステップは、本明細書で記載される他の構成要素及び/又はステップとは独立して別個に利用することができる。例えば、補修方法はまた、他の構成要素又は構造と組み合わせて用いることができ、本明細書で記載される航空機ガスタービンエンジンでのみ実施することに限定されない。
本発明の種々の実施形態の特定の特徴は、幾つかの図面において示され、他の図面では示されていない場合があるが、これは便宜上のことに過ぎない。本発明の原理によれば、図面の何れかの特徴要素は、他の何れかの図面のあらゆる特徴と組み合わせて言及し及び/又は特許請求することができる。
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
100 セクション
102 欠陥部分
104 欠陥部分の外周
108 交換開口部の外周
102 欠陥部分
104 欠陥部分の外周
108 交換開口部の外周
Claims (20)
- 航空機構成要素を補修する方法であって、
前記航空機構成要素の一部を取り外し、該航空機構成要素内に開口部を生成するステップと、
傾斜部を含むパッチを生成するステップと、
前記パッチを前記開口部に挿入し、溶接位置が定められるようにするステップと、
摩擦攪拌溶接プロセスを用いて前記パッチを前記航空機構成要素に結合するステップと、
を含み、前記摩擦攪拌溶接プロセスが摩擦攪拌溶接装置の一部を前記溶接位置内に挿入するステップを含み、
前記方法が更に、
前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチの内部に入れるようにするステップと、
前記傾斜部を用いて前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチから取り出すステップと、
を含む、方法。 - 前記パッチが、リップを含み、前記開口部が縁部によって境界付けられ、前記パッチを前記開口部に挿入するステップが、前記リップを前記縁部と重ね合わせるステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記摩擦攪拌溶接装置は、前記パッチの周りを1回転した後に前記パッチから取り外される、請求項1に記載の方法。
- 前記パッチから前記摩擦攪拌溶接装置の一部を取り外した後に、前記構成要素の少なくとも一部及び前記パッチを熱処理するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- X線及び蛍光透過日破壊検査のうちの少なくとも1つを用いて前記摩擦攪拌溶接装置によって生成された溶接部を検査するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パッチが、ある厚みを有するリップを含み、前記構成要素がある厚みを有し、前記パッチを生成するステップが、前記パッチが前記開口部に挿入されたときに、前記リップの厚みと前記構成要素の厚みを加えた値が、前記開口部の外周の周りの複数の位置での一定の値に等しいように前記パッチを生成するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記航空機構成要素の一部が、フライス加工プロセスを用いて除去される、請求項1に記載の方法。
- 前記摩擦攪拌溶接装置が、ショルダと、該ショルダに結合されたピンとを含み、前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記溶接位置内に挿入するステップが、前記ピンを前記溶接位置内に挿入するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パッチを生成するステップが、前記パッチの内側表面から外向きに延びる傾斜部を含むパッチを生成するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パッチを生成するステップが、前記航空機構成要素において生成された前記開口部と実質的に共形の丸みのあるコーナーを含むパッチを生成するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 欠陥部分を含む構成要素を補修する補修システムであって、
傾斜部を含み、前記欠陥部分を除去することにより前記構成要素内に生成され且つ前記構成要素の縁部によって境界付けられる開口部内に挿入されるように構成されるパッチと、
摩擦攪拌溶接装置と、
前記摩擦攪拌溶接装置に結合されたコンピュータデバイスと、
を備え、前記コンピュータデバイスが、
前記パッチを前記構成要素の縁部に摩擦攪拌溶接し、
前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチの内部に入るようにし、
前記傾斜部を用いて前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチから取り外す、
ように前記摩擦攪拌溶接装置を制御するよう構成されている、補修システム。 - 前記開口部が縁部によって境界付けられ、前記パッチは、前記パッチが前記開口部内に挿入されたときに前記縁部と重なり合うように構成されたリップを含む、請求項11に記載の補修システム。
- 前記コンピュータデバイスが、前記摩擦攪拌溶接装置が前記パッチの周りを1回転した後、前記摩擦攪拌溶接装置の一部を前記パッチから取り外すように構成されている、請求項11に記載の補修システム。
- 前記パッチが、ある厚みを有するリップを含み、前記構成要素がある厚みを有し、前記リップの厚みと前記構成要素の厚みとを加えた値が、前記パッチが前記開口部に挿入されたときの前記開口部の外周の周りの複数の位置で一定の値に等しい、請求項11に記載の補修システム。
- 前記摩擦攪拌溶接装置がショルダと、該ショルダに結合されたピンと、を含む、請求項11に記載の補修システム。
- 前記コンピュータデバイスが、前記ピンを前記溶接位置に挿入させて、前記ピンを前記構成要素の縁部に摩擦攪拌溶接可能であるように構成されている、請求項15に記載の補修システム。
- 前記傾斜部が、前記パッチの内側表面から外向きに延びる、請求項11に記載の補修システム。
- 前記傾斜部が、前記内側表面の外周から前記パッチの内部に延びる、請求項17に記載の補修システム。
- 前記傾斜部が、前記パッチの内部の第1のポイントから前記パッチの内部の第2のポイントまで延びる、請求項17に記載の補修システム。
- 前記パッチが、前記構成要素内に生成された開口部と実質的に共形の複数の丸みのあるコーナーを含む、請求項11に記載の補修システム。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021045781A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 日本軽金属株式会社 | 接合方法 |
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Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013011802B4 (de) * | 2013-07-16 | 2015-12-03 | Astrium Gmbh | Reparaturverfahren für bauteile von triebwerks-brennkammern |
US10265915B2 (en) * | 2014-01-17 | 2019-04-23 | Sikorsky Aircraft Corporation | Composite bonded repair method |
FR3029820B1 (fr) | 2014-12-16 | 2016-12-30 | Snecma | Procede de reparation d'un carter de soufflante |
JP6018351B1 (ja) * | 2015-03-04 | 2016-11-02 | 中国電力株式会社 | 鋳鋼部材の補修方法 |
US20180208330A1 (en) * | 2015-07-23 | 2018-07-26 | Sikorsky Aircraft Corporation | Structure reinforcement with polymer matrix composite |
CN106001906B (zh) * | 2016-07-08 | 2019-01-01 | 陕西飞机工业(集团)有限公司 | 一种台阶结构焊缝搅拌摩擦焊接方法 |
CN110654565B (zh) * | 2019-09-26 | 2021-10-08 | 东方航空技术有限公司 | 一种飞机外表复杂曲面蒙皮快速修理方法及系统 |
CN110977321A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-10 | 中国航空制造技术研究院 | 一种侧面接触摩擦堆焊修复方法 |
DE102022119765A1 (de) | 2022-08-05 | 2024-02-08 | Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Verfahren zur Echtzeitanalyse und Kontrolle der Freisetzung von flüchtigen Verbindungen im Herstellungs-, Verarbeitungs-, oder Recyclingverfahren, insbesondere bei der Extrusion |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5971252A (en) * | 1998-04-30 | 1999-10-26 | The Boeing Company | Friction stir welding process to repair voids in aluminum alloys |
JP2000301363A (ja) * | 1999-04-22 | 2000-10-31 | Showa Alum Corp | 活性金属材の摩擦攪拌接合方法 |
JP2001113358A (ja) * | 1999-08-02 | 2001-04-24 | General Electric Co <Ge> | 冶金的に結合されたテーパ付きプラグを用いて超合金鋳造品を補修するための方法 |
JP2002539949A (ja) * | 1999-03-24 | 2002-11-26 | フラマトム アンプ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 2つのワークの溶接方法および装置 |
US20040060964A1 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-01 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Turbine blade closure system |
JP2004141966A (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Boeing Co:The | 構成部品の亀裂を修復する方法 |
JP2004216419A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Honda Motor Co Ltd | 摩擦撹拌接合方法および装置 |
JP2004301122A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Snecma Moteurs | タービンエンジンの軽量化羽根およびその製造方法 |
US20050051602A1 (en) * | 2003-05-13 | 2005-03-10 | Babb Jonathan Allyn | Control system for friction stir welding of metal matrix composites, ferrous alloys, non-ferrous alloys, and superalloys |
JP2005325839A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | General Electric Co <Ge> | 摩擦撹拌接合した中空翼形部及びそのための方法 |
JP2007285344A (ja) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Hitachi Ltd | ディスクブレーキ及びその製造方法 |
JP2009519174A (ja) * | 2005-12-16 | 2009-05-14 | エアバス・ユ―ケ―・リミテッド | 構造的要素とその製造方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3245157A1 (de) * | 1982-12-07 | 1984-06-07 | Alfred Teves Gmbh, 6000 Frankfurt | Bremssattelgehaeuse, insbesondere fuer eine teilbelag-scheibenbremse eines kraftfahrzeuges und verfahren zur herstellung des gehaeuses |
JP3589863B2 (ja) * | 1997-07-23 | 2004-11-17 | 株式会社日立製作所 | 構造体および摩擦攪拌接合方法 |
JP3262757B2 (ja) * | 1998-07-23 | 2002-03-04 | 昭和電工株式会社 | 摩擦撹拌接合法 |
JP2001047260A (ja) * | 1999-08-06 | 2001-02-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 長手方向に断面形状が変化している部材の製造方法、その製造方法により製造された部材およびその部材を用いた航空機 |
KR100619615B1 (ko) * | 2003-10-27 | 2006-09-01 | 더 보잉 컴파니 | 마찰교반용접 작업을 행하는 시스템 및 연관된마찰교반용접(fsw) 어셈블리, 콘트롤러 및 방법 |
US7537150B2 (en) * | 2006-12-05 | 2009-05-26 | The Boeing Company | Apparatus and method for measuring loads on a friction stir welding tool |
CN101279402A (zh) * | 2007-04-04 | 2008-10-08 | 山下橡胶株式会社 | 连杆的制法 |
US7980817B2 (en) * | 2007-04-16 | 2011-07-19 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine vane |
CN101612689A (zh) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 上海航天设备制造总厂 | 数控搅拌摩擦焊接系统及其焊接方法 |
KR101098334B1 (ko) * | 2009-12-11 | 2011-12-26 | 성균관대학교산학협력단 | 마찰교반 접합장치 및 방법 |
-
2012
- 2012-09-25 US US13/626,019 patent/US20130082088A1/en not_active Abandoned
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Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5971252A (en) * | 1998-04-30 | 1999-10-26 | The Boeing Company | Friction stir welding process to repair voids in aluminum alloys |
JP2002539949A (ja) * | 1999-03-24 | 2002-11-26 | フラマトム アンプ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 2つのワークの溶接方法および装置 |
JP2000301363A (ja) * | 1999-04-22 | 2000-10-31 | Showa Alum Corp | 活性金属材の摩擦攪拌接合方法 |
JP2001113358A (ja) * | 1999-08-02 | 2001-04-24 | General Electric Co <Ge> | 冶金的に結合されたテーパ付きプラグを用いて超合金鋳造品を補修するための方法 |
US20040060964A1 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-01 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Turbine blade closure system |
JP2004141966A (ja) * | 2002-10-24 | 2004-05-20 | Boeing Co:The | 構成部品の亀裂を修復する方法 |
JP2004216419A (ja) * | 2003-01-14 | 2004-08-05 | Honda Motor Co Ltd | 摩擦撹拌接合方法および装置 |
JP2004301122A (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Snecma Moteurs | タービンエンジンの軽量化羽根およびその製造方法 |
US20050051602A1 (en) * | 2003-05-13 | 2005-03-10 | Babb Jonathan Allyn | Control system for friction stir welding of metal matrix composites, ferrous alloys, non-ferrous alloys, and superalloys |
JP2005325839A (ja) * | 2004-05-14 | 2005-11-24 | General Electric Co <Ge> | 摩擦撹拌接合した中空翼形部及びそのための方法 |
JP2009519174A (ja) * | 2005-12-16 | 2009-05-14 | エアバス・ユ―ケ―・リミテッド | 構造的要素とその製造方法 |
JP2007285344A (ja) * | 2006-04-13 | 2007-11-01 | Hitachi Ltd | ディスクブレーキ及びその製造方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7342510B2 (ja) | 2019-08-09 | 2023-09-12 | 日本軽金属株式会社 | 接合方法 |
JP2021045781A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-03-25 | 日本軽金属株式会社 | 接合方法 |
JP7413690B2 (ja) | 2019-09-20 | 2024-01-16 | 日本軽金属株式会社 | 接合方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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CN103842123A (zh) | 2014-06-04 |
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WO2013049516A1 (en) | 2013-04-04 |
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