JP2686340B2 - 複合材の成形方法 - Google Patents

複合材の成形方法

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    • Y10T428/24661—Forming, or cooperating to form cells

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、将来の航空用・産業用ガスタービン等の軽
量ファンブレード、断熱パネル、各種軽量パネル等に適
用される複合材の成形方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、ディンプルコアを心材とする複合材は第４図、
第５図に示すように、ディンプル状に超塑性成形された
複数のディンプル13を持ったシートをコア12にし両側か
らスキン14a,14bを接合して形成していた。このときデ
ィンプル13の頂部ａを、フラットに成形する。この状態
で、頂部ａにろう材をセットして上、下のスキン14a,14
bを押しつけて加熱することにより、ろう付が行なわ
れ、一体のサンドイッチパネル、すなわち複合材（第６
図参照）を成形していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の従来のディンプルコアサンドイッチパネル成形
方法を所定の形状を持ったファンブレード等に応用しよ
うとする場合、つぎの問題点が生ずる。
（１） 製品サイズの大型化に伴って、ディンプル数が
多数となる。（中空ファンブレードの場合、1000個所以
上となる） （２） 製品形状が捩れを伴った曲面となり、スキン成
形用及びディンプルコア成形用金型の加工が困難とな
る。
（３） 上記に伴って金型加工精度の維持が一般に困難
となり、これによって各構成部材（背側スキン、腹側ス
キン、ディンプルコア）の成形精度が低下する。
（４） この結果ディンプルの一部の頂部とスキンとは
接触するが、所定寸法より低目のディンプルの頂部とス
キンとは接触しないこととなり、このすきまがろう材厚
さより大きい場合には接合がなされない。
（５） この問題は、金型加工精度を高めてもいわゆる
プラス／マイナス公差を適用している限り、根本的に解
消することはできない。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記課題を解決するため次の手段を講ずる。
すなわち、複合材の成形方法として、超塑性成形して
複数のディンプルを持つシートをコアとし、その両側に
スキンを接合して複合材を成形する場合において、上記
コアのディンプルを最終高よりも高くかつ頂面を凸曲面
状に超塑性成形し、上記スキンを接合する際、上記コア
を挟んで加圧して、上記最終高さまで強制的変形を与え
上記ディンプルの頂面を平坦化させるようにした。
〔作用〕
上記手段により、スキン表面が所定の形状を持った複
合材を成形する場合、コアのディンプルを上記所定形状
に対応する最終高よりも高く、かつ頂面を凸曲面状に超
塑性成形する。次に上記所定形状のスキンを接合する
前、または接合するとき、加圧して最終高さまで強制的
変形を頂部に与えディンプルの頂面をスキンの内面に接
するように平坦化させる。その後またはそれと同時に所
定形状のスキンを接合する。
このようにして、公差によるディンプル頂面の非接触
を生ずることがなくなり、信頼性の高いかつ形状精度の
よい複合材が成形できるようになる。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説明す
る。第１図はファンブレードの縦断面図、第２図は第１
図のII部の詳細図、第３図は作用説明図である。
なお、従来例で説明した部分は、冗長さをさけるため
説明を省略し、この発明に関する部分を主体に説明す
る。
例えば第１図に示すような中空のファンブレード10
は、ファンブレードの形状を持った上下のスキン1,2の
間に、同スキン1,2の形状に対応した高さのディンプル
３を持ったコア４を挟んで一体化したものである。
以上の複合材を成形する場合、成形後のスキン1,2の
形状に対応した高さよりも所定量大きい高さｈ1,h2,h3
（第２図（ａ）参照）を持ち、かつ頂部ａが所定形状の
球冠状になるようにコアを超塑性成形する。次に上下の
スキン1,2を当て、上と下の金型7,8で加圧して形成後の
形状になるよう強制的変形を加える（第２図（ｂ）参
照）。すると頂部ａは上下のスキン1,2の内面に接する
ように平坦になる。その後、またはこれと同時にスキン
1,2と頂部ａをろう付する。
第３図（ａ）にTi-6Al-4V薄板（0.4mm厚さ）を超塑性
成形したディンプル頂部の断面形状を示す。同図（ｂ）
に加圧後の頂部が平坦になった断面形状を示す。また高
さが所定量よりも高く、加圧後の変形量が所定値を超え
た場合、形状が逆反りになった断面形状を同図（ｃ）に
示す。
以上はスキンの表面が曲面状になっている場合につい
て説明したが、平面であってもよい。
以上のようにして、仮に金型製作誤差等に起因する構
成部材の累積誤差が存在しても（現実の工業レベルでは
不可避である）、すべてのディンプル頂面を確実にスキ
ンの内面に密着することができ、接合の施工信頼性が大
幅に向上する。
なおこれに伴って、接合部にインサート材を介在させ
るろう付技術のほか、インサート材なしの拡散接合の採
用可能性も期待できる。
〔発明の効果〕
以上に説明したように本発明の方法によれば、接合に
必要な密着面をすべのディンプル頂面で達成できる。
したがって、接合の施工信頼性が大幅に向上する。ま
た成形後の形状精度も向上する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の方法の一実施例により成形されたファ
ンブレードの縦断面図、第２図（ａ），（ｂ）は同実施
例の作用説明図、第３図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同実
施例の作用説明図、第４図は従来例の作用説明図、第５
図は同従来例の断面図、第６図は同従来例のディンプル
を持つコアの断面図である。 1,2……スキン、３……ディンプル、４……コア。
フロントページの続き (72)発明者 都筑 隆之 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱 重工業株式会社名古屋航空宇宙システム 製作所内 (56)参考文献 特公 昭49−8052（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭50−42142（ＪＰ，Ｙ１) 特許2580360（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】超塑性成形して複数のディンプルを持つシ
    ートをコアとし、その両側にスキンを接合して複合材を
    成形する場合において、上記コアのディンプルを最終高
    よりも高くかつ頂面を凸曲面状に超塑性成形し、上記ス
    キンを接合する際、上記コアを挟んで加圧して、上記最
    終高さまで強制的変形を与え上記ディンプルの頂面を平
    坦化させることを特徴とする複合材の成形方法。
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