JP2017519903A - ターボ機械アクセサリギアボックスのハウジング要素のメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ターボ機械アクセサリギアボックスのハウジングまたはハウジングカバーであり、転がり軸受ケージを受けるのに適した少なくとも１つの円筒面を備える、マグネシウム合金製の鋳造品のメンテナンス方法であって、プラズマ溶射によって、成形品の面上にモリブデンを堆積させる工程（２００）を含むことを特徴とする、メンテナンス方法を提案する。

Description

本発明の分野は、マグネシウム製の鋳造部品、特にターボ機械アクセサリギアボックスのケーシングおよびケーシングカバーのメンテナンスの分野である。

ターボ機械アクセサリギアボックス（「駆動ケース」とも呼ばれる）は、ターボ機械を収容する航空機の様々なアクセサリ機器を駆動するための、いくつかのギア列を備える。

各ギア列は、軸受ケージ内に収容され、次にギアボックスのケーシングの円筒面、およびそのケーシングに取り付けられるカバーに取り付けられる。

動作中、ギアの回転は、ギアが取り付けられるケーシングおよびカバーの表面の「フレッティング」による摩耗（接触摩耗とも呼ばれる）を生じさせ、これは円筒取付面の不規則な面孔食および径を特徴とする。図１ａは、アクセサリギアボックスのケーシングの軸受ケージ支持体の摩耗を示す。部品の表面フレッティングが矢印Ｆ１の先端に見られ、腐食クレータが矢印Ｆ２で示されている。

これらの劣化は、ギア列の使用を阻害し、アクセサリギアボックスの耐用年数を大幅に制限するので、ケーシングおよびカバーを補修することが必要である。

現在の補修は、軸受ケージおよびギア列を支持するために、摩耗した円筒面の代わりにリングをその場所に設置することを含む。

これを行うためには、ケーシングおよびカバーの劣化面は、フレッティングの変形を除去し（特に、フレッティングは表面に楕円形の断面変形を生じさせるので、円筒性を回復させ）、リングの挿入を可能にするために、機械加工される。機械加工は、半径３ｍｍに達する場合もある厚みに対して行われる。

図１ｂは、リングを受けるように機械加工された軸受ケージ支持体を示す。側面には、別の軸受ケージ支持体が、リングを設置することによって補修されている。

リングは、機械加工された表面に接着されて、ケーシングまたはカバーに固定される。

この種の補修は永久的でないため、問題がある。実際、補修時に設置されたリングも同様に、ギア列の動作時に摩耗する。次の補修時には、リング、さらには固化した接着剤も除去されなければならず、これは、新しいリングを再配置するために、初期部品の厚みを余分に機械加工することを伴う。

機械加工によって部品の厚みを徐々に減少させると、この種の補修は部品の寿命中に２回しか行うことができず、アクセサリギアボックスの長期使用と相反する。したがって、たとえば、先の補修によって部品の最小表面仕上げ寸法に達したことが、矢印Ｆ３の先端で明らかであるから、図１ａに示される部品はこれ以上補修することができない。

また、使用されるリングが、ベース基板と同一の金属、すなわちマグネシウム基合金で作られているので、この補修方法は、ケーシングまたはギアボックスカバーを補強することができない。その結果、補修後、リングは基板と同じ速さで摩耗する。

したがって、この補修時に、関連するギアボックスのケーシングを補強することによって、ケーシングおよびアクセサリギアボックスのカバーをより永久的に補修することが必要である。

本発明の目的は、アクセサリギアボックスのケーシングおよびカバーを補強し、その耐用年数を延ばすため、アクセサリギアボックスのケーシングおよびカバーの補修方法を提案することである。

この点において、本発明の目的は、ターボ機械アクセサリギアボックスのケーシングまたはケーシングカバーであり、軸受ケージを受けることが可能な少なくとも１つの円筒面を備える、マグネシウム合金製の鋳造部品のメンテナンス方法であって、プラズマ溶射によって、部品の面上にモリブデン堆積物を提供する工程を含むことを特徴とする、メンテナンス方法である。

有利には、しかし任意選択で、本発明によるメンテナンス方法は、以下の特徴の少なくとも１つをさらに有することができる。

部品が、軸受ケージを受けることが可能な円筒面を備えるマグネシウム合金製の取付（挿入）リングを備え、モリブデン量が前記リングの面上に堆積される。

本方法が、含まれる材料の厚みを０から０．３ｍｍ除去するため、堆積面を機械加工するための予備的工程をさらに含む。

本方法が、０．３から０．７ｍｍの厚みのモリブデンを堆積させることを含む。

本方法が、部品から余剰モリブデンを除去するため、堆積に続く機械加工工程をさらに含む。

マグネシウム合金が、ＺＲＥ１マグネシウムまたはＧＡ６Ｚ１マグネシウムである。

堆積したモリブデンが、少なくとも９９％、好ましくは少なくとも９９．６％までの純度である。

本発明の別の主題は、マグネシウム合金鋳造部品であって、モリブデンの皮膜で被覆された少なくとも１つの領域を面上に備え、上に提示されたメンテナンス方法を実行することによって補充されていることを特徴とする、鋳造部品である。

本発明の別の主題は、ケーシングとカバーとを備え、ケーシングおよび／またはカバーがマグネシウム合金製であって、上に提示されたメンテナンス方法に従って補充されている、ターボ機械アクセサリギアボックスである。

モリブデン堆積物によってケーシングおよびカバーを補充することには、多くの利点がある。第１に、この方法は、リングを配置するために、部品のかなりの厚みをくり抜く必要がない。それどころか、面を堆積に備えるための機械加工が、フレッティングの痕跡を除去するために必要な機械加工に限られる。これにより、部品が機械加工不能となるまでに、本方法を部品に対して少なくとも７回繰り返し行うことが可能となる。

また、その結果得られる部品は、初期部品より高い硬度を有し、したがってより摩耗が少ない。したがって、補修はより時間間隔をあけることができ、これにより今補充された部品の耐用年数がさらに延びる。

本発明の他の特徴、目的および利点は、非限定的な例によって与えられる、添付の図面に関する以下の詳細な説明から明らかになる。

既に説明された、フレッティングによって摩耗したケーシング要素を示す。 既に説明された、フレッティングによって摩耗したケーシング要素のリングの固定による補修を示す。 アクセサリギアボックスのケーシングを示す。 ケーシングカバーを示す。 本発明の実施形態によるメンテナンス方法によって補修されたケーシング要素を示す。 マグネシウム合金基板とモリブデン堆積物との間の境界面における、本メンテナンス方法によって補修されたケーシング要素の断面図を示す。 本メンテナンス方法の主要な工程を概略的に示す。 モリブデン堆積工程の実施を概略的に示す。

図２ａに関して、これはターボ機械アクセサリギアボックスのケーシング１０の一例を示す。このケーシングは、アクセサリギアボックスが設置される航空機の駆動アクセサリ専用の複数のギア列（図示せず）を収容する。

この点において、ケーシングは、ギア列の軸受ケージを受けるように適合された複数のハウジング１１を備える。各ハウジングは、前記ケージを受けることが可能な円筒面１２を備える。上に示したように、この面は、ギア列の長期間の動作時に、フレッティングによって摩耗する。

同様に、図２ｂは、ケーシング１０に取り付けられてこれを閉じるように適合された、アクセサリギアボックスのカバー２０を示す。カバー２０も同様に、各々が延在する列の軸受ケージを受けることが可能な円筒面２２を有する複数のハウジング２１を備える。これらの面も、ギア列の動作時に、フレッティングによる摩耗を受ける。

アクセサリギアボックスは、ケーシングとカバーとを備え、カバーは、ケーシングおよびカバーのそれぞれのハウジングが揃うように、ケーシングに取り付けられる。

ケーシングおよびカバーは、マグネシウム合金製の鋳造部品である。有利には、これらの部品を溶解するために使用されるマグネシウム合金は、亜鉛２から３重量％、希土酸化物２．５から４重量％、ジルコニウム０．４から１重量％およびマグネシウムの残部を含むＺＲＥ１合金である。

したがって、軸受ケージを受けるための円筒面は、このＺＲＥ１マグネシウム合金で形成されることができる。

あるいは、ケーシングまたはカバーは、上で説明された従来技術の方法によるリング付けによって、予め処理されていてもよい。この場合、ケーシングまたはカバーのハウジング１１，２１に、リング３０が取り付けられている。リングは、軸受ケージの新しい支持面を形成する円筒面３２を備える。

このリング３０は、ＺＲＥ１合金以外のマグネシウム合金で、有利には、アルミニウム５．８から７．２重量％、マンガン０．１５重量％、亜鉛０．４から１．５重量％、銅０．０５重量％以下、ニッケル０．０５重量％以下、ケイ素０．０５重量％以下、他の要素０．３重量％以下、マグネシウムの残部を含む、ＡＺ６１Ａ合金で作られることができる。

ここで提案される方法は、最初に得られた鋳造部品の軸受ケージを受けるための円筒面１２，２２、またはこれらの部品に接着されたリングの面３２のいずれにも適用される。その結果、本方法によって処理される円筒面は、ＺＲＥ１合金またはＡＺ６１Ａ合金から作られることができる。

図４ａに関して、これは、アクセサリギアボックスのケーシングまたはギアボックスカバーのメンテナンス方法の主要な工程を示す。この方法は、有利には、フレッティングによって劣化した部品の面１２，２２，３２、すなわち、有利には、軸受ケージを受けるための円筒面を補修するために実施される。

この方法は、フレッティングの影響を除去するため、すなわち、部品の規則性および円筒性を回復するため、フレッティングによって劣化した軸受ケージの受け面１２，２２，３２の第１の機械加工工程１００を含む。この機械加工は、ここで材料の厚みを０から０．３ｍｍ除去する。機械加工厚みは、部品の初期変形次第であるので、面の全周にわたって同一ではない。

本方法は、次に、プラズマ溶射によって、機械加工された面１２，２２，３２上にモリブデン２を堆積させることによる、部品の補充工程２００を含む。この工程２００は、リング３０の設置によって以前に既に補修されているケーシングのメンテナンスの非限定的な例で、図４ｂに概略的に示されている。

これが起こるためには、プラズマガス、たとえばプロパンと酸素の混合から、１５ｋＶの電圧で、プラズマアーク４が生成されて、補充される面１２，２２，３２上にモリブデン粉末２を噴出するために使用される。プラズマアークに接触すると、粉末は溶解し、冷却されると凝固する均一の皮膜を面上に生成する。

堆積したモリブデンは、有利には純粋であり、すなわち、堆積材料は、少なくとも９９％、好ましくは少なくとも９９．６％のモリブデンを含む。

溶射距離は４０から５０ｃｍであり、有利には４５ｃｍである。部品は、モータによって回転駆動される回転板上で、補充される円筒面１２，２２，３２に固定され、芯出しされる。部品の外周に配置された冷却器は、部品の変形またはその機械的特性の変更を避けるため、その温度が一定で、周囲温度に近くなるようにする。

堆積したモリブデン量は、軸受ケージを受けるため、部品の初期寸法を復元するのに十分でなければならず、すなわち、少なくとも、工程１００で実施された機械加工および部品の摩耗を補償しなければならない。有利には、この工程２００時に、堆積したモリブデンの厚みは、０．３から０．７ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍである。

本方法は、最後に、部品の新たな機械加工工程３００を含んで、堆積した余剰モリブデンを除去し、今補充された部品にその初期寸法を与えて、軸受ケージがそこに再配置されるようにする。したがって、この機械加工は、モリブデンの堆積厚に応じて可変であり得る厚みに対して行われる。しかしながら、この厚みは半径０．３ｍｍ未満であることが好ましい。

部品上の最終堆積物は、０．２ｍｍ程度の厚みを有する。

図３ａは、前述の方法によって補充された部品１０を示す。部品１０は、モリブデンの円筒堆積面を備えるハウジング１１と、前記面上の堆積物２とを備える。この方法は、２回しか回復できない従来技術の方法とは異なり、部品上で少なくとも８回、あるいは１０回回復することができるので、非常に有利である。

特に、この方法は、リングの付加によって既に補修されている部品に実施することができ、リングの取り外しや、固化した接着剤を除去するためのさらなる機械加工を必要とせず、厚みが限られた機械加工を必要とする。

また、このように補充された部品に行われる試験は、その硬度の明らかな改善を示し、実際、カバーまたはベースケーシングを作るためのＺＲＥ１マグネシウム合金は、約４８ＨＢの硬度を有し、この合金に堆積したモリブデンは、１３２ＨＢの硬度を有する。

補充された部品はさらに、レベルＳ４の染色浸透探傷試験時に、適切な結果をもたらす。

最後に、図３ｂは、顕微鏡で２００倍に拡大された、モリブデン堆積物２とマグネシウム合金製の基板１２との間の境界面を示す。モリブデン堆積物とマグネシウム製の基板との間のこの箇所では、良好な分子凝集力が明らかである。この切断は、堆積物の質（含有物または亀裂がないこと）、および堆積物の接着性（２００倍の倍率で層間剥離が見えないこと）を示す。

Claims (9)

1. ターボ機械アクセサリギアボックスのケーシング（１０）またはケーシングカバー（２０）であり、軸受ケージを受けることが可能な少なくとも１つの円筒面（１２，２２，３２）を備える、マグネシウム合金製の鋳造部品（１０，２０）のメンテナンス方法であって、プラズマ溶射によって、部品の面（１２，２２，３２）上にモリブデン（２）堆積物を提供する工程（２００）を含むことを特徴とする、メンテナンス方法。
2. 部品（１０，２０）が、軸受ケージを受けることが可能な円筒面（３２）を備えるマグネシウム合金製の取付リング（３０）を備え、モリブデン（２）量が前記リングの面（３２）上に堆積される、請求項１に記載のメンテナンス方法。
3. 含まれる材料の厚みを０から０．３ｍｍ除去するため、堆積面（１２，２２，３２）を機械加工するための予備的工程（１００）をさらに含む、請求項１または２に記載のメンテナンス方法。
4. ０．３から０．７ｍｍの厚みのモリブデン（２）を堆積させることを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のメンテナンス方法。
5. 部品から余剰モリブデンを除去するため、堆積に続く機械加工工程（３００）をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のメンテナンス方法。
6. マグネシウム合金が、ＺＲＥ１マグネシウムまたはＧＡ６Ｚ１マグネシウムである、請求項１から５のいずれか一項に記載のメンテナンス方法。
7. 堆積したモリブデン（２）が、少なくとも９９％、好ましくは少なくとも９９．６％までの純度である、請求項１から６のいずれか一項に記載のメンテナンス方法。
8. マグネシウム合金製の鋳造部品（１０，２０）であって、モリブデン（２）の皮膜で被覆された少なくとも１つの領域を面（１２，２２，３２）上に備え、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実行することによって補充されていることを特徴とする、鋳造部品（１０，２０）。
9. ケーシング（１０）とカバー（２０）とを備え、ケーシングおよび／またはカバーが、マグネシウム合金製であって、請求項１または７に記載の方法に従って補充されている、ターボ機械アクセサリギアボックス。

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