JP2018527500A - 保護構造を有するターボ機械のブレード、ターボ機械、および保護構造を形成する方法 - Google Patents

保護構造を有するターボ機械のブレード、ターボ機械、および保護構造を形成する方法 Download PDF

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Abstract

前縁(3)および後縁(4)と、前縁(3)と後縁(4)とを接続する第1および第2の側面(5、6)とを有する翼形部(2)を備えているターボ機械のブレード(1)であって、保護縁(7)と第1および第2の保護ストライプ(8、9)とを含む保護構造を備えており、保護縁(7)は、前縁(3)に位置し、第1の保護ストライプ(8)は、第1の保護側面(5)に位置して縁(7)に隣接し、第2の保護ストライプ(9)は、第2の保護側面(6)に位置して縁(7)に隣接し、縁(7)は、レーザクラッディングまたは溶接、プラズマ溶射、デトネーション溶射、ワイヤアーク溶射、火炎溶射、高速酸素燃料被膜溶射、またはウォームスプレーによって形成され、第1および第2のストライプ(8、9)は、コールドスプレーによって形成されている、ターボ機械のブレード(1)が提供される。
【選択図】図3

Description

本明細書に開示される主題の実施形態は、保護構造を有するターボ機械のブレード、ターボ機械(とくには、蒸気タービン)、および保護構造を形成する方法に対応する。
運転中に、ターボ機械のブレードは、しばしば浸食を被る。
とくに、蒸気タービンのブレードは、液滴による浸食を被ることが多い。
ターボ機械のブレードを浸食、腐食、または摩耗から保護するための構造を、ブレードの表面に形成された層またはブレードの本体にはめ込まれたインサートで構成することができる。
保護層を、例えばレーザクラッディングまたはコールドスプレーによって形成することができる。これらの技術は、どちらも有効である。いずれにせよ、レーザクラッディングは、ブレードを加熱し、例えばブレードにおける残留応力および/またはブレードの歪みを引き起こす可能性があり、「応力腐食割れ」を助長し得る一方で、コールドスプレーは、ブレードに衝突し、例えば層の形成時にブレードのエッジの浸食を引き起こす可能性がある。レーザクラッディングは、コールドスプレーよりも高価であるが、より高速であることに留意されたい。
米国特許出願公開第2014/272166号明細書
したがって、ターボ機械のブレードの保護構造およびその形成方法を改善することが、一般的に必要とされている。
このニーズは、「石油およびガス」(すなわち、石油および/またはガスの探査、生産、貯蔵、精製、および流通のための機械および施設)および「エネルギ」(すなわち、発電用の機械および施設)の分野の蒸気タービンのブレードについて、きわめて強い。
本明細書において開示される主題の第1の実施形態は、ターボ機械のブレードに関する。
そのような実施形態によれば、前縁および後縁と、前縁と後縁とを接続する第1および第2の側面とを有する翼形部を備えているターボ機械のブレードであって、保護縁と第1および第2の保護ストライプとを含む保護構造を備えており、保護縁は、前縁に位置し、第1の保護ストライプは、第1の側面に位置して縁に隣接し、第2の保護ストライプは、第2の側面に位置して縁に隣接し、縁は、レーザクラッディングまたは溶接、プラズマ溶射、デトネーション溶射、ワイヤアーク溶射、火炎溶射、高速酸素燃料被膜溶射、またはウォームスプレーによって形成され、第1および第2のストライプは、コールドスプレーによって形成されている、ターボ機械のブレードが提供される。
本明細書において開示される主題の第2の実施形態は、ターボ機械に関する。
そのような実施形態によれば、ターボ機械、とくには蒸気タービンが、上述のとおりの複数のターボ機械のブレードを含む。
本明細書において開示される主題の第3の実施形態は、保護構造を形成する方法に関する。
そのような実施形態によれば、ターボ機械のブレード上に保護構造を形成する方法が、以下の連続するステップ、すなわち(A)前縁および後縁と、前縁と後縁とを接続する第1および第2の側面とを有する翼形部を備えるターボ機械のブレードを用意するステップ、(B)レーザクラッディングによって前縁上に保護縁を形成するステップ、および(C)少なくとも1つのスプレーノズルによるコールドスプレーによって、縁に隣接して第1および第2の側面上に第1および第2の保護ストライプを形成するステップを含む。
本明細書に組み込まれ、本明細書の不可欠な一部を構成する添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を示しており、詳細な説明と併せて、これらの実施形態を説明する。
保護構造を形成する前のターボ機械のブレードの一実施形態の概略の側面図を示している。 保護構造の形成中のターボ機械のブレードの一実施形態の概略の側面図を示している。 保護構造の形成後のターボ機械のブレードの一実施形態の概略の側面図を示している。 図3の細部を概略的に示している。 図4の断面図を概略的に示している。 保護構造を形成する前のターボ機械のブレードの一実施形態の一部分の概略の断面図を示している。 保護構造の形成中(第1の中間段階)のターボ機械のブレードの一実施形態の一部分の概略の断面図を示している。 保護構造の形成中(第2の中間段階)のターボ機械のブレードの一実施形態の一部分の概略の断面図を示している。 保護構造の形成後のターボ機械のブレードの一実施形態の一部分の概略の断面図を示している。 図3の代替案のやり方で保護構造を形成した後のターボ機械のブレードの一実施形態の概略の側面図を示している。 保護構造の形成後のターボ機械のブレードの一実施形態について考えられる第1の一部分の概略の断面図を示している。 保護構造の形成後のターボ機械のブレードの一実施形態について考えられる第2の一部分の概略の断面図を示している。 保護構造の形成後のターボ機械のブレードの一実施形態について考えられる第3の一部分の概略の断面図を示している。 保護構造の形成後のターボ機械のブレードの一実施形態について考えられる第4の一部分の概略の断面図を示している。
以下の典型的な実施形態の説明は、添付の図面を参照する。
以下の説明は、本発明を限定するものではない。代わりに、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。
本明細書の全体を通して、「一実施形態」または「実施形態」への言及は、或る実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、開示される主題の少なくとも1つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、明細書全体の種々の場所における「一実施形態において」または「実施形態において」の出現は、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、個々の特徴、構造、または特性が、1つ以上の実施形態において任意の適切なやり方で組み合わせられてよい。
図1が、保護構造を形成する前のターボ機械のブレード1の概略の側面図を示している。ブレード1は、前縁3および後縁4と、前縁3と後縁4とを接続する第1の側面5および第2の側面6(図5にのみ示されている)とを有する翼形部2を備えている。翼形部2は、先端領域21と基部領域22とを有し、翼形部2の基部領域22は、ブレード1の基部10に隣接している。
図3、図4、および図5が、保護構造の形成後のブレード1を示している。保護構造は、保護縁7(「バンパー」または「バッファ」とも呼ばれ得る)ならびに第1の保護ストライプ8および第2の保護ストライプ9(図5にのみに示されている)を備え、保護縁7は、前縁3に位置し、第1の保護ストライプ8は、第1の側面5上に位置して縁7に隣接し、第2の保護ストライプ9は、好ましくは第2の側面6上にのみ位置して縁7に隣接している。
図5の実施形態において、ストライプ8および9は、縁7を覆っておらず、それぞれ側面5および6にのみ位置している。
図9の実施形態においては、ストライプ8および9が、それぞれ側面5および6に位置するが、縁7の全体も覆っており、ストライプ8および9の厚さは、縁7上で徐々に減少し、縁7の中央においてゼロ(または、ほぼゼロ)である。
図11(図5に類似)の実施形態においては、2つのストライプが、縁171を覆っておらず、それぞれ翼形の2つの側面にのみ位置している。
図12(図9に類似)の実施形態においては、2つのストライプが、それぞれ翼形の2つの側面に位置しているが、部分的に縁172も覆っており、ストライプの厚さは、縁上で徐々に減少し、縁の中央においてゼロ(または、ほぼゼロ)である。
図13の実施形態においては、2つのストライプが、それぞれ翼形の2つの側面に位置しているが、縁173も完全に覆っており、ストライプの厚さは、縁上で徐々に減少し、縁の中央において最小かつ小さい。
図14の実施形態においては、2つのストライプが、それぞれ翼形の2つの側面に位置しているが、縁173も完全に覆っており、ストライプの厚さは、縁上で徐々に減少し、縁の中央において最小かつ大きい。
これらの実施形態によれば、保護構造の縁は、ブレードの翼形部の前縁から突出する。(ブレードの製造の終わりにおける)突出は、製造プロセス(例えば、コールドスプレーによる浸食の程度)によって異なる。翼形部の反り線(図11〜図14における100)およびその延長を考慮すると、突出は、例えば0.05〜1mmの範囲内であってよい。
縁の断面積(例えばコールドスプレー前など、形成の直後)は、製造プロセス(例えば、コールドスプレーによる浸食の程度)を考慮に入れなければならず、1mm2〜20mm2の範囲内であってよく、より典型的には4mm2〜10mm2の範囲内であってよい。縁の断面積(例えばコールドスプレー前など、形成の直後)は、製造プロセス(例えば、コールドスプレーによる浸食の程度)を考慮に入れなければならず、膨出部のように見えてよい。
ブレードの製造の終わりにおけるブレードの翼形部の外形は、保護構造の形成前のブレードの翼形部の外形、およびこれを覆う保護構造に依存し、とくには保護縁および保護ストライプの形成時の保護縁の浸食に依存する。したがって、保護構造の形成前のブレードの翼形部の少なくとも前縁は、ブレードの製造の終わりにおけるブレードの翼形部の前縁の理想的な位置に対して、少し凹まされて製造されるべきである。
上述の実施形態による技術的解決策は、例えば4〜8mmの範囲内の薄い前縁を有するブレードなど、薄いブレードにとくに有用である。
後でよりよく説明されるように、保護構造の縁が、レーザクラッディングまたは溶接、プラズマ溶射、デトネーション溶射、ワイヤアーク溶射、火炎溶射、高速酸素燃料被膜溶射、またはウォームスプレー(好ましくは、レーザクラッディング)によって形成される一方で、保護構造の第1および第2のストライプは、コールドスプレーによって形成される。
ブレードの翼形部は、鉄、チタン、ニッケル基合金、またはステンレス鋼で製作されてよく、好ましくはステンレス鋼、例えばAISI420で製作される。
保護構造の縁は、コバルト基合金またはコバルト−クロム合金で製作されてよく、好ましくは、ステライト(Stellite)型の材料、とくにはステライト6、ステライト12、またはステライト21、ウルティメット(Ultimet)、特許出願EP1403397に記載されて特許請求されている材料のいずれか、あるいは特許出願EP1403398に記載されて特許請求されている材料のいずれかで製作される。縁の材料は、コールドスプレーによる機械的な浸食により良好に抵抗するために、翼形の材料よりも固体粒子による浸食によりよく耐える。
保護構造の第1および第2のストライプは、コバルト基合金またはコバルト−クロム合金で製作されてよく、好ましくは、ステライト型の材料、とくにはステライト6、ステライト12、またはステライト21、ウルティメット、特許出願EP1403397に記載されて特許請求されている材料のいずれか、あるいは特許出願EP1403398に記載されて特許請求されている材料のいずれかで製作される。第1および第2のストライプの材料は、液滴による浸食に抵抗する。第1および第2のストライプの材料は、縁の材料と同じであっても、異なっていてもよい。
保護構造の縁ならびに保護構造の第1および第2のストライプは、ブレードの翼形部の高さの一部分(すなわち、好ましくは20%から好ましくは50%まで)に及ぶことができる(例えば、図3および図10を参照)。典型的には、ストライプの上端が、翼形部の先端に位置し、ストライプの下端が、翼形部の中間位置に位置する。好ましくは、保護構造の縁は、保護構造の第1および第2のストライプと同じ長さであり、あるいは保護構造の第1および第2のストライプよりもわずかに長い。翼形部の高さは、ブレードのうちのブレードの先端から根元まで延びる部分である。
保護構造の第1および第2のストライプは、ブレードの翼形部の幅の一部分(すなわち、好ましくは5%から好ましくは50%まで)に及ぶことができる(例えば、図3および図10を参照)。典型的には、ストライプは、ブレードの翼形部の前縁から延びている。翼形部の幅は、ブレードのうちの前縁から後縁まで延びる部分である。
今まさに説明したブレードと同一または類似のブレードは、「石油およびガス」ならびに「エネルギ」の分野におけるターボ機械に好都合に使用され得る。とくには、液滴による浸食に対する耐性ゆえに、蒸気タービンが理想的な用途である。
今まさに説明した保護構造(図3および図4ならびに図10を参照)と同一または類似の保護構造は、以下の連続するステップ、すなわち
A)前縁および後縁と、前縁と後縁とを接続する第1および第2の側面とを有する翼形部を備えるターボ機械のブレード(例えば、図1および図6を参照)を用意するステップ、
B)レーザクラッディングによって前縁上に保護縁を形成するステップ(例えば、図2および図7を参照)、および、
C)浸食に耐える薄くてかつ良好な付着の材料層を形成するきわめて効果的なやり方である少なくとも1つのスプレーノズルによるコールドスプレーによって、縁に隣接して第1および第2の側面上に第1および第2の保護ストライプを形成するステップ(例えば、図3ならびに図5または図9を参照)
によって、ターボ機械のブレード上に形成され得る。
このようにして、翼形部の前縁が、縁によって保護され、翼形部の断面が、横方向および前方の両方についてコールドスプレーによって良好に覆われる。
これは、薄いブレード、より詳細には薄い前縁を有するブレードの場合にとくに有利であり、「薄い前縁」は、例えば2〜10mmの範囲内の厚さを有することができ、前縁の断面が半円に似ている場合、「薄い前縁」は、例えば1〜5mmの範囲内の半径を有することができる。
このようにして、レーザクラッディングによるブレードの加熱が、非常に少なく、したがってブレードにおける残留応力およびブレードの歪みならびにブレードにおける「応力腐食割れ」が、非常に少ない。
レーザクラッディングの代わりに、溶接、プラズマ溶射、デトネーション溶射、ワイヤアーク溶射、火炎溶射、高速酸素燃料被膜溶射、またはウォームスプレーを使用することができる。
両方の保護ストライプを形成するために、同じスプレーノズルを使用することができる。あるいは、第1のスプレーノズルを用いて第1の保護ストライプを形成し、第2のスプレーノズルを用いて第2の保護ストライプを形成してもよく、この場合、第1および第2の保護ストライプを同時に形成してもよい。
保護構造のストライプは、複数の平行(または、実質的に平行)なセグメントを含むことができる。図4〜図9において、セグメント81および91は、前縁3に対して横方向(とくには、垂直)である。図10〜図14において、セグメント181は、前縁103に平行(または、実質的に平行)である。これらのセグメントが、たとえ図4および図10において離れて示されていても、側方において互いに接触することに留意されたい。
スプレーノズルは、ストライプ(例えば、8または9)を形成するために少なくとも翼形部の側面(例えば、5または6)から縁(例えば、7)に向かって移動し、好ましくは前縁(例えば、3)および縁(例えば、7)に隣接してストライプ(例えば、8または9)を形成するために前縁(例えば、3)の周囲を少なくとも40°回転する。スプレーノズルの移動の最初の部分において、スプレージェットは、翼形部の(側面の)表面に対して高度に傾けられた(好ましくは、垂直な)向きとされ、スプレーノズルが前縁に近づくとき、スプレーノズルは、スプレージェットが翼形部の(前部の)表面に対して高度に傾けられた(好ましくは、垂直な)向きのままであるように、徐々に回転させられる。
第1の選択肢として、ステップC(例えば、図6〜図9を考慮)は、
スプレーノズルが翼形部の第1の側面(例えば、5)から縁(例えば、70、71、72)に向かって移動し、少なくとも40°、好ましくは80〜90°回転することで、第1のストライプ(例えば、8)のセグメント(例えば、81)を形成する第1のサブステップC1A(図8を参照)
を含むことができ、その直後に、
スプレーノズルが翼形部の第2の側面(例えば、6)から縁(例えば、70、71、72)に向かって移動し、少なくとも40°、好ましくは80〜90°回転することで、第2のストライプ(例えば、9)のセグメント(例えば、91)を形成する第2のサブステップC2A(図9を参照)
を含むことができ、
好ましくは、サブステップC1AおよびC2Aの間、スプレーノズルは、翼形部上の一定の長手方向位置を維持する。
このようにして、2つの別個のセグメントが、翼形部の2つの側面において同じ高さに形成される。
サブステップC1AおよびC2Aが異なる高さにおいて何回か繰り返される場合、2つのストライプが翼形部の2つの側面に同時に形成される。
第2の選択肢として、ステップCは、
スプレーノズルが翼形部の第1の側面(例えば、5)から縁(例えば、70、71、72)に向かって移動し、少なくとも40°、好ましくは80〜90°回転することで、第1のストライプ(例えば、8)のセグメント(例えば、81)を形成する第1のサブステップC1B
を含むことができ、その直後に、
同じスプレーノズルが少なくとも40°、好ましくは80〜90°回転し、翼形部の第1の側面(例えば、5)へと縁(例えば、7)から遠ざかる方向に移動することで、同じ第1のストライプ(例えば、8)の別のセグメント(例えば、81)を形成する第2のサブステップC2B(図9を参照)
を含むことができ、
好ましくは、サブステップC1BおよびC2Bの間、スプレーノズルは、翼形部上の一定の長手方向位置を維持し、スプレーノズルは、サブステップC1Bの後かつサブステップC2Bの前に、長手方向にわずかに変位させられる。
このようにして、2つの製造作業において、2つの平行なセグメントが、翼形部の同じ側面において異なる高さに形成される。
サブステップC1BおよびC2Bが何回か繰り返されると、翼形部の一方の側面に1つのストライプが形成される。その後に、別のストライプが、翼形部の他方の側面に形成される。
第3の選択肢として、ステップCは、
スプレーノズルが翼形部の第1の側面(例えば、5)から縁(例えば、7)に向かって移動することで、第1のストライプ(例えば、8)のセグメント(例えば、81)を形成する第1のサブステップC3、
同じスプレーノズルが前縁(例えば、3)の周囲を80〜180°回転することで、(典型的には、薄い)接続セグメントを形成する第2のサブステップC4、および
同じスプレーノズルが翼形部の第2の側面(例えば、6)へと縁(例えば、7)から遠ざかる方向に移動することで、第2のストライプ(例えば、9)のセグメント(例えば、91)を形成する第3のサブステップC5
を含むことができ、
好ましくは、サブステップC3、C4、およびC5の間、スプレーノズルは、翼形部上の一定の長手方向位置を維持する。
このようにして、2つの連続するセグメントが、翼形部の2つの側面において同じ高さに形成される。
サブステップC3、C4、およびC5が異なる高さにおいて何回か繰り返されるならば、2つのストライプが翼形部の2つの側面に同時に形成される。
第3の選択肢によれば、ステップCは、サブステップC5の後で、以下のサブステップ、すなわち
同じスプレーノズルが翼形部の第2の側面(例えば、6)から縁(例えば、7)に向かって移動することで、先行のセグメントに隣接する第2のストライプ(例えば、9)のセグメントを形成する第4のサブステップC6、
同じスプレーノズルが前縁(例えば、3)の周囲を80〜180°回転することで、(典型的には、薄い)接続セグメントを形成する第5のサブステップC7、および
同じスプレーノズルが翼形部の第1の側面(例えば、5)へと縁(例えば、7)から遠ざかる方向に移動することで、先行のセグメントに隣接する第1のストライプ(例えば、8)のセグメントを形成する第6のサブステップC8
をさらに含むことができ、
好ましくは、サブステップC5の後かつサブステップC6の前に、スプレーノズルは、長手方向にわずかに変位させられる。
好ましくは、サブステップC6、C7、およびC8の間、スプレーノズルは、翼形部における一定の長手方向位置を維持する。
このようにして、(最初の2つのセグメントに隣接する)さらなる2つのセグメントが、翼形部の2つの側面の同じ高さに形成される。
サブステップC3、C4、C5、C6、C7、およびC8が異なる高さで何回か繰り返されるならば、2つのストライプが翼形部の2つの側面に同時に形成される。
1 ターボ機械のブレード
2 翼形部
3 前縁
4 後縁
5 第1の側面
6 第2の側面
7 保護縁
8 第1の保護ストライプ
9 第2の保護ストライプ
10 基部
21 先端領域
22 基部領域
70 保護縁
71 保護縁
72 保護縁
81 セグメント
91 セグメント
100 反り線
101 ブレード
102 翼形部
103 前縁
104 後縁
107 保護縁
108 第1の保護ストライプ
171 保護縁
172 保護縁
173 保護縁
174 保護縁
181 セグメント

Claims (14)

  1. 前縁(3)および後縁(4)と、前記前縁(3)と前記後縁(4)とを接続する第1および第2の側面(5、6)とを有する翼形部(2)を備えているターボ機械のブレード(1)であって、保護縁(7)と第1および第2の保護ストライプ(8、9)とを含む保護構造を備えており、
    前記保護縁(7)は、前記前縁(3)に位置し、
    前記第1の保護ストライプ(8)は、前記第1の側面(5)に位置して前記縁(7)に隣接し、
    前記第2の保護ストライプ(9)は、前記第2の側面(6)に位置して前記縁(7)に隣接し、
    前記縁(7)は、レーザクラッディングまたは溶接、プラズマ溶射、デトネーション溶射、ワイヤアーク溶射、火炎溶射、高速酸素燃料被膜溶射、またはウォームスプレーによって形成され、
    前記第1および第2のストライプ(8、9)は、コールドスプレーによって形成されている、ターボ機械のブレード(1)。
  2. 前記翼形部(2)は、鉄、チタン、ニッケル基合金、またはステンレス鋼で製作されている、
    請求項1に記載のターボ機械のブレード(1)。
  3. 前記縁(7)は、コバルト基合金またはコバルト−クロム合金で製作されている、
    請求項1または2に記載のターボ機械のブレード(1)。
  4. 前記第1および第2のストライプ(8、9)は、コバルト基合金またはコバルト−クロム合金で製作されている、
    請求項1乃至3のいずれか1項に記載のターボ機械のブレード(1)。
  5. 前記縁(7)ならびに前記第1および第2のストライプ(8、9)は、前記翼形部(2)の高さの20%〜50%に及ぶ、
    請求項1乃至4のいずれか1項に記載のターボ機械のブレード(1)。
  6. 前記第1および第2のストライプ(8、9)は、前記翼形部(2)の幅の5%〜50%に及ぶ、
    請求項1乃至5のいずれか1項に記載のターボ機械のブレード(1)。
  7. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の複数のターボ機械のブレード(1)を備えるターボ機械、とくには蒸気タービン。
  8. ターボ機械のブレード(1)上に保護構造を形成する方法であって、以下の連続するステップ、すなわち
    A)前縁(3)および後縁(4)と、前記前縁(3)と前記後縁(4)とを接続する第1および第2の側面(5、6)とを有する翼形部(2)を備えるターボ機械のブレード(1)を用意するステップ、
    B)レーザクラッディングによって前記前縁(3)上に保護縁(7)を形成するステップ、および、
    C)スプレーノズルによるコールドスプレーによって、前記縁に隣接して前記第1および第2の側面(5、6)上に第1および第2の保護ストライプ(8、9)を形成するステップ
    を含む方法。
  9. 前記第1の保護ストライプ(8)は、前記第2の保護ストライプ(9)よりも前、前記第2の保護ストライプ(9)よりも後、または前記第2の保護ストライプ(9)と同時に形成される、請求項8に記載の方法。
  10. 前記ストライプ(8、9)は、前記前縁(3)に対して横方向の複数の平行なセグメント(81、91)を含む、請求項8または9に記載の方法。
  11. ステップCにおいて、前記スプレーノズルは、前記翼形部の側面(5、6)から前記縁(7)に向かって移動し、少なくとも40°、好ましくは80〜90°回転する、請求項8乃至10のいずれか1項に記載の方法。
  12. ステップCは、
    前記スプレーノズルが前記翼形部(2)の前記第1の側面(5)から前記縁(7)に向かって移動することで、前記第1のストライプ(8)のセグメント(81)を形成する第1のサブステップC3、
    前記スプレーノズルが前記前縁(3)の周囲を80〜180°回転することで、接続セグメントを形成する第2のサブステップC4、および
    前記スプレーノズルが前記翼形部(2)の前記第2の側面(6)へと前記縁(7)から遠ざかる方向に移動することで、前記第2のストライプ(9)のセグメント(91)を形成する第3のサブステップC5
    を含む、請求項8乃至11のいずれか1項に記載の方法。
  13. ステップCは、サブステップC5の後に、以下のサブステップ、すなわち
    前記スプレーノズルが前記翼形部の前記第2の側面から前記縁に向かって移動することで、前記先行のセグメントに隣接する前記第2のストライプのセグメントを形成する第4のサブステップC6、
    前記スプレーノズルが前記前縁の周囲を80〜180°回転することで、接続セグメントを形成する第5のサブステップC7、および
    前記スプレーノズルが前記翼形部の前記第1の側面へと前記縁から遠ざかる方向に移動することで、前記先行のセグメントに隣接する前記第1のストライプのセグメントを形成する第6のサブステップC8
    を含み、
    前記スプレーノズルは、サブステップC5の後かつサブステップC6の前に、長手方向に変位させられる、請求項12に記載の方法。
  14. 前記ストライプ(108)は、前記前縁(103)に平行な複数の平行なセグメント(181)を含む、請求項8乃至13のいずれか1項に記載の方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3090427B1 (fr) * 2018-12-21 2023-11-10 Safran Procede de fabrication d’un noyau
CN110439623A (zh) * 2019-08-14 2019-11-12 上海两擎机电科技合伙企业(有限合伙) 飞机发动机风扇叶片用金属包边、加工工装及加工方法
CN111793795A (zh) * 2020-06-24 2020-10-20 浙江工业大学 一种基于加工硬化塑性沉积的钴基抗汽蚀涂层的制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63235484A (ja) * 1987-03-09 1988-09-30 アルストム チタン合金羽根を保護コーティングで被覆する方法及び該方法によってコーティングされた羽根
JPH07258819A (ja) * 1993-12-08 1995-10-09 Sulzer Metco Westbury Inc 溶射用粉末及び炭化物コーティングの製造法
JP2007138946A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 General Electric Co <Ge> 品物をコーティングする方法およびその製品
JP2009185814A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 General Electric Co <Ge> 侵食耐久性を有する蒸気タービンバケット
JP2009531543A (ja) * 2006-03-27 2009-09-03 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 非化学量論的粒子を有するマトリックス及び層組織
JP2011106431A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Toshiba Corp ガスタービン動翼の補修方法およびガスタービン動翼
JP2011117446A (ja) * 2009-11-30 2011-06-16 General Electric Co <Ge> 低温噴射堆積を使用して製造したニアネットシェイプ複合材翼形部前縁保護ストリップ
WO2013137233A1 (ja) * 2012-03-12 2013-09-19 独立行政法人物質・材料研究機構 サーメット皮膜及び該皮膜を有する被覆金属体、サーメット皮膜の製造方法、及び被覆金属体の製造方法
US20140272166A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Rolls-Royce Corporation Coating system for improved leading edge erosion protection
JP2014525004A (ja) * 2011-06-20 2014-09-25 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 熱的な流体機械用の翼
JP2014240511A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 株式会社フジミインコーポレーテッド 溶射皮膜の製造方法および溶射用材料

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20022057A1 (it) 2002-09-27 2004-03-28 Nuovo Pignone Spa Metodo per trattare organi soggetti ad erosione da liquidi e lega antierosione di rivestimento.
ITMI20022056A1 (it) 2002-09-27 2004-03-28 Nuovo Pignone Spa Lega a base cobalto per il rivestimento di organi soggetti ad erosione da liquido.
US8192792B2 (en) * 2006-10-27 2012-06-05 United Technologies Corporation Cold sprayed porous metal seals
EP2129812B1 (en) * 2007-03-27 2013-04-17 Alstom Technology Ltd Turbomachine blade with erosion and corrosion protective coating and method of manufacturing the same
US20110097213A1 (en) * 2009-03-24 2011-04-28 Peretti Michael W Composite airfoils having leading edge protection made using high temperature additive manufacturing methods
US9404172B2 (en) * 2012-02-22 2016-08-02 Sikorsky Aircraft Corporation Erosion and fatigue resistant blade and blade coating
US9140130B2 (en) * 2012-03-08 2015-09-22 United Technologies Corporation Leading edge protection and method of making

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63235484A (ja) * 1987-03-09 1988-09-30 アルストム チタン合金羽根を保護コーティングで被覆する方法及び該方法によってコーティングされた羽根
JPH07258819A (ja) * 1993-12-08 1995-10-09 Sulzer Metco Westbury Inc 溶射用粉末及び炭化物コーティングの製造法
JP2007138946A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 General Electric Co <Ge> 品物をコーティングする方法およびその製品
JP2009531543A (ja) * 2006-03-27 2009-09-03 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 非化学量論的粒子を有するマトリックス及び層組織
JP2009185814A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 General Electric Co <Ge> 侵食耐久性を有する蒸気タービンバケット
JP2011106431A (ja) * 2009-11-20 2011-06-02 Toshiba Corp ガスタービン動翼の補修方法およびガスタービン動翼
JP2011117446A (ja) * 2009-11-30 2011-06-16 General Electric Co <Ge> 低温噴射堆積を使用して製造したニアネットシェイプ複合材翼形部前縁保護ストリップ
JP2014525004A (ja) * 2011-06-20 2014-09-25 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 熱的な流体機械用の翼
WO2013137233A1 (ja) * 2012-03-12 2013-09-19 独立行政法人物質・材料研究機構 サーメット皮膜及び該皮膜を有する被覆金属体、サーメット皮膜の製造方法、及び被覆金属体の製造方法
US20140272166A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Rolls-Royce Corporation Coating system for improved leading edge erosion protection
JP2014240511A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 株式会社フジミインコーポレーテッド 溶射皮膜の製造方法および溶射用材料

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