JP2966684B2 - ガスタービンの中空翼製造方法 - Google Patents
ガスタービンの中空翼製造方法Info
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- JP2966684B2 JP2966684B2 JP6182293A JP6182293A JP2966684B2 JP 2966684 B2 JP2966684 B2 JP 2966684B2 JP 6182293 A JP6182293 A JP 6182293A JP 6182293 A JP6182293 A JP 6182293A JP 2966684 B2 JP2966684 B2 JP 2966684B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機における推進な
どに適用されるガスタービンの中空翼に関する。
どに適用されるガスタービンの中空翼に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は航空機における推進などに使用さ
れている従来のガスタービンの中空翼の説明図である。
図において、本中空翼は軽量化のために中空化されて中
空部には超塑性成形(Super Plastic Forming =SP
F)により成形されたコアを有しており、同図(a)は
成形前、同図(b)は、成形途中、同図(c)は成形後
のコアをそれぞれ示す。中空部にSPFによりコアを成
形する場合は、予め翼背側の外板3と翼背側のコア7、
翼腹側の外板4と翼腹側のコア8とを互いに外板3,4
の突起部とコア7,8とで拡散接合(Diffusion Bondin
g =DB)などで接合しておき、翼前縁のスペーサ5と
翼後縁のスペーサ6とを挟んで上型1と下型2との間に
組込む。そして、上型1、下型2をSPF温度まで加熱
し、翼背側のコア7および翼腹側のコア8間を真空引き
することにより一体化し、翼背側の外板3と翼背側のコ
ア7との間および翼腹側の外板4と翼腹側のコア8との
間にArガス等の不活性ガスを導入して膨ませることによ
り中空部に波形状コアを有した中空翼が形成される。成
形前における翼背側のコア7及び翼腹側のコア8は一定
の板厚で、成形後は同図(d)に示すようにSPFによ
り一体化されたコア7,8に成形前の1/4〜1/5に
なる薄肉部fが形成される。
れている従来のガスタービンの中空翼の説明図である。
図において、本中空翼は軽量化のために中空化されて中
空部には超塑性成形(Super Plastic Forming =SP
F)により成形されたコアを有しており、同図(a)は
成形前、同図(b)は、成形途中、同図(c)は成形後
のコアをそれぞれ示す。中空部にSPFによりコアを成
形する場合は、予め翼背側の外板3と翼背側のコア7、
翼腹側の外板4と翼腹側のコア8とを互いに外板3,4
の突起部とコア7,8とで拡散接合(Diffusion Bondin
g =DB)などで接合しておき、翼前縁のスペーサ5と
翼後縁のスペーサ6とを挟んで上型1と下型2との間に
組込む。そして、上型1、下型2をSPF温度まで加熱
し、翼背側のコア7および翼腹側のコア8間を真空引き
することにより一体化し、翼背側の外板3と翼背側のコ
ア7との間および翼腹側の外板4と翼腹側のコア8との
間にArガス等の不活性ガスを導入して膨ませることによ
り中空部に波形状コアを有した中空翼が形成される。成
形前における翼背側のコア7及び翼腹側のコア8は一定
の板厚で、成形後は同図(d)に示すようにSPFによ
り一体化されたコア7,8に成形前の1/4〜1/5に
なる薄肉部fが形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ガスタービンの中空翼においては中空部内のコア7,8
に薄肉部が形成されるため、中空翼の剛性、耐振動性、
異物衝突時の耐性などが低下する。
ガスタービンの中空翼においては中空部内のコア7,8
に薄肉部が形成されるため、中空翼の剛性、耐振動性、
異物衝突時の耐性などが低下する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ンの中空翼製造方法は上記課題の解決を目的にしてお
り、外板に接合されたコアが中空部内に超塑性成形され
上記コアにより強度が保持されるガスタービンの中空翼
製造方法において、上記コアの表面に、同コアが1枚の
場合には両表面に、同コアが2枚の場合には上記外板と
の接合部側のみに、予め所定間隔で同コアの板厚よりも
厚い円形の突起部を形成しておき、更に上記コア突起部
と対向する上記外板内側にも円形の突起部を設け、同外
板の円形の突起部と上記コア突起部を拡散接合で接合
し、上記外板内側と上記コアの隙間に不活性ガスを圧入
して前記隙間を膨張させることにより、上記コアが2枚
の場合にも拡散接合効果で1枚になり、上記外板内側の
円形の突起部と、上記コア突起部の上記接合部の配置に
より上記コアが、波形に成形され中空部を形成すること
を特徴とする。
ンの中空翼製造方法は上記課題の解決を目的にしてお
り、外板に接合されたコアが中空部内に超塑性成形され
上記コアにより強度が保持されるガスタービンの中空翼
製造方法において、上記コアの表面に、同コアが1枚の
場合には両表面に、同コアが2枚の場合には上記外板と
の接合部側のみに、予め所定間隔で同コアの板厚よりも
厚い円形の突起部を形成しておき、更に上記コア突起部
と対向する上記外板内側にも円形の突起部を設け、同外
板の円形の突起部と上記コア突起部を拡散接合で接合
し、上記外板内側と上記コアの隙間に不活性ガスを圧入
して前記隙間を膨張させることにより、上記コアが2枚
の場合にも拡散接合効果で1枚になり、上記外板内側の
円形の突起部と、上記コア突起部の上記接合部の配置に
より上記コアが、波形に成形され中空部を形成すること
を特徴とする。
【0005】
【作用】即ち、本発明に係るガスタービンの中空翼製造
方法を適用すれば、外板に接合されたコアが中空部内に
超塑性成形されコアにより強度が保持されるガスタービ
ンの中空翼におけるコアの外板に接合された近傍に突起
部が設けられており、中空部内でコアが超塑性成形され
る初期に大変形を起こし易いコアの外板との接合部近傍
に突起を設けてコアを厚くすることによりコアが局部的
に大変形を起こし難くなって中空部内におけるコアに薄
肉部が形成されない。
方法を適用すれば、外板に接合されたコアが中空部内に
超塑性成形されコアにより強度が保持されるガスタービ
ンの中空翼におけるコアの外板に接合された近傍に突起
部が設けられており、中空部内でコアが超塑性成形され
る初期に大変形を起こし易いコアの外板との接合部近傍
に突起を設けてコアを厚くすることによりコアが局部的
に大変形を起こし難くなって中空部内におけるコアに薄
肉部が形成されない。
【0006】
【実施例】図1乃至図4は本発明の一実施例に係るガス
タービンの中空翼の説明図である。図において、本実施
例に係るガスタービンの中空翼は航空機における推進な
どに使用されるガスタービンの中空翼で、軽量化のため
に中空化されて中空部には超塑性成形(Super Plastic
Forming =SPF)により成形されたコアを有してお
り、図1(a)は成形前、同図(b)は成形途中、同図
(c)は成形後のコアをそれぞれ示す。中空部にSPF
によりコアを成形する場合は、予め翼背側の外板3と翼
背側のコア13、翼腹側の外板4と翼腹側のコア14と
を互いに外板3,4の突起部とコア13,14とで拡散
接合(Diffusion Bonding =DB)などで接合してお
き、翼前縁のスペーサ5と翼後縁のスペース6とを挟ん
で上型1と下型2との間に組込む。スペーサ5,6には
穴が開けられてパイプ16が溶接等によりスペーサ5,
6に取付けられており、パイプ16を介して真空引きを
することにより翼背側のコア7と翼腹側のコア8とが超
塑性変形して拡散接合により一体化される。また、翼背
側の外板3及び翼腹側の外板4にはスリットが設けられ
ており、パイプ17,18が溶接等で取付けられてい
る。上型1、下型2をSPF温度まで加熱し、翼背側の
コア13および翼腹側のコア14間を真空引きすること
によりコア13,14を一体化させるとともに、翼背側
の外板3と翼背側のコア13との間および翼腹側の外板
4と翼腹側のコア14との間にパイプ17,18を介し
てArガス等の不活性ガスを導入して膨ませることによ
り、中空部に波形状のコア13,14を有する中空翼が
形成される。本中空翼においては図2(a)に示すよう
に翼背側のコア13及び翼腹側のコア14は一定の板厚
ではなく、外板3,4との接合部近傍にケミカルミーリ
ングなどにより直径7mm,高さ1mm程度の突起部1
3T,14Tが設けられており、成形後は同図(b)に
示すように薄肉部のないコアが形成されるようになって
いる。なお、突起部13T,14Tはケミカルミーリン
グの外、エンドミルによる機械加工、型鍛造、ロール鍛
造などにより設けてもよい。コアが形成された後、図3
に示すように翼先端部、翼前縁後縁部、翼根部などを機
械加工して中空翼を完成する。
タービンの中空翼の説明図である。図において、本実施
例に係るガスタービンの中空翼は航空機における推進な
どに使用されるガスタービンの中空翼で、軽量化のため
に中空化されて中空部には超塑性成形(Super Plastic
Forming =SPF)により成形されたコアを有してお
り、図1(a)は成形前、同図(b)は成形途中、同図
(c)は成形後のコアをそれぞれ示す。中空部にSPF
によりコアを成形する場合は、予め翼背側の外板3と翼
背側のコア13、翼腹側の外板4と翼腹側のコア14と
を互いに外板3,4の突起部とコア13,14とで拡散
接合(Diffusion Bonding =DB)などで接合してお
き、翼前縁のスペーサ5と翼後縁のスペース6とを挟ん
で上型1と下型2との間に組込む。スペーサ5,6には
穴が開けられてパイプ16が溶接等によりスペーサ5,
6に取付けられており、パイプ16を介して真空引きを
することにより翼背側のコア7と翼腹側のコア8とが超
塑性変形して拡散接合により一体化される。また、翼背
側の外板3及び翼腹側の外板4にはスリットが設けられ
ており、パイプ17,18が溶接等で取付けられてい
る。上型1、下型2をSPF温度まで加熱し、翼背側の
コア13および翼腹側のコア14間を真空引きすること
によりコア13,14を一体化させるとともに、翼背側
の外板3と翼背側のコア13との間および翼腹側の外板
4と翼腹側のコア14との間にパイプ17,18を介し
てArガス等の不活性ガスを導入して膨ませることによ
り、中空部に波形状のコア13,14を有する中空翼が
形成される。本中空翼においては図2(a)に示すよう
に翼背側のコア13及び翼腹側のコア14は一定の板厚
ではなく、外板3,4との接合部近傍にケミカルミーリ
ングなどにより直径7mm,高さ1mm程度の突起部1
3T,14Tが設けられており、成形後は同図(b)に
示すように薄肉部のないコアが形成されるようになって
いる。なお、突起部13T,14Tはケミカルミーリン
グの外、エンドミルによる機械加工、型鍛造、ロール鍛
造などにより設けてもよい。コアが形成された後、図3
に示すように翼先端部、翼前縁後縁部、翼根部などを機
械加工して中空翼を完成する。
【0007】従来のガスタービンの中空翼においては中
空部におけるコアに薄肉部fが形成されるため、中空翼
の剛性、耐振動性、異物衝突時における耐性などが低下
している。このコア13,14に薄肉部が形成されるの
は翼背側の外板3又は翼腹側の外板4とコア13,14
との接合部近傍でコア13,14が成形される初期に大
変形するためであり、本ガスタービンの中空翼において
はその大変形を起こし易い翼背側の外板3および翼腹側
の外板4とコア13,14との接合部近傍のコア13,
14に、突起部13T,14Tをケミカルミーリング等
により加工して厚くすることによりコア13,14が局
部的な大変形を起こし難くなり、成形後に薄肉部のない
コア13,14が形成される。図4はこのようなコア1
3,14の強度試験結果を示しており、図における符号
は従来例におけるコアの試験片、は本実施例におけ
るコアの試験片である。試験方法は試験片1,2の左右
端をチャックキングして引張ることにより繰返し荷重を
与える引張り疲労試験である。試験結果から判断して従
来例におけるコアよりも本実施例におけるコアの方が疲
労強度に優れていることが判り、特に105 回以上では
約2倍に疲労強度が向上する。このようにコアに薄肉部
が形成されないので、本中空翼は剛性、耐振動性、異物
衝突時における耐性などが向上している。
空部におけるコアに薄肉部fが形成されるため、中空翼
の剛性、耐振動性、異物衝突時における耐性などが低下
している。このコア13,14に薄肉部が形成されるの
は翼背側の外板3又は翼腹側の外板4とコア13,14
との接合部近傍でコア13,14が成形される初期に大
変形するためであり、本ガスタービンの中空翼において
はその大変形を起こし易い翼背側の外板3および翼腹側
の外板4とコア13,14との接合部近傍のコア13,
14に、突起部13T,14Tをケミカルミーリング等
により加工して厚くすることによりコア13,14が局
部的な大変形を起こし難くなり、成形後に薄肉部のない
コア13,14が形成される。図4はこのようなコア1
3,14の強度試験結果を示しており、図における符号
は従来例におけるコアの試験片、は本実施例におけ
るコアの試験片である。試験方法は試験片1,2の左右
端をチャックキングして引張ることにより繰返し荷重を
与える引張り疲労試験である。試験結果から判断して従
来例におけるコアよりも本実施例におけるコアの方が疲
労強度に優れていることが判り、特に105 回以上では
約2倍に疲労強度が向上する。このようにコアに薄肉部
が形成されないので、本中空翼は剛性、耐振動性、異物
衝突時における耐性などが向上している。
【0008】図5および図6は本発明の他の実施例に係
るガスタービンの中空翼の説明図である。図において、
本実施例に係るガスタービンの中空翼は航空機における
推進などに使用されるガスタービンの中空翼で、軽量化
のために中空化されて中空部には超塑性成形SPFによ
り形成されたコアを有しており、図5(a)は成形前、
同図(b)は成形途中、同図(c)は成形後のコアをそ
れぞれ示す。中空部にSPFによりコアを成形する場合
は、予め翼背側の外板9と翼腹側の外板10とにそれぞ
れ間欠的にストップオフ剤(離型剤)12を塗布してコ
ア15を挟み、拡散接合DBなどで接合することにより
翼外板9,10はストップオフ剤12が塗布されていな
い箇所のみがコア15と接合される。なお、ストップオ
フ剤12には二硫化モリブデンを含まないコロイダルグ
ラファイト、窒化ボロン等を使用する。この状態で上型
1と下型2との間に組込んで上型1、下型2をSPF温
度まで加熱し、ストップオフ剤12を塗布した翼背側の
外板3とコア15と翼腹側の外板4との間にArガス等の
不活性ガスを導入して膨ませることにより、中空部に波
形状のコア15を有した中空翼が形成される。本中空翼
においては図6(a)に示すようにコア15は一定の板
厚ではなく、外板3,4との接合部近傍にケミカルミー
リングなどにより突起部15Tが設けられており、成形
後は同図(b)に示すように薄肉部のないコア15が形
成されるようになっている。なお、突起部15Tはケミ
カルミーリングの外、エンドミルによる機械加工、型鍛
造、ロール鍛造などにより設けてもよい。これにより、
本ガスタービンの中空翼においても上記実施例に係るガ
スタービンの中空翼と同様の作用および効果を得ること
ができる。
るガスタービンの中空翼の説明図である。図において、
本実施例に係るガスタービンの中空翼は航空機における
推進などに使用されるガスタービンの中空翼で、軽量化
のために中空化されて中空部には超塑性成形SPFによ
り形成されたコアを有しており、図5(a)は成形前、
同図(b)は成形途中、同図(c)は成形後のコアをそ
れぞれ示す。中空部にSPFによりコアを成形する場合
は、予め翼背側の外板9と翼腹側の外板10とにそれぞ
れ間欠的にストップオフ剤(離型剤)12を塗布してコ
ア15を挟み、拡散接合DBなどで接合することにより
翼外板9,10はストップオフ剤12が塗布されていな
い箇所のみがコア15と接合される。なお、ストップオ
フ剤12には二硫化モリブデンを含まないコロイダルグ
ラファイト、窒化ボロン等を使用する。この状態で上型
1と下型2との間に組込んで上型1、下型2をSPF温
度まで加熱し、ストップオフ剤12を塗布した翼背側の
外板3とコア15と翼腹側の外板4との間にArガス等の
不活性ガスを導入して膨ませることにより、中空部に波
形状のコア15を有した中空翼が形成される。本中空翼
においては図6(a)に示すようにコア15は一定の板
厚ではなく、外板3,4との接合部近傍にケミカルミー
リングなどにより突起部15Tが設けられており、成形
後は同図(b)に示すように薄肉部のないコア15が形
成されるようになっている。なお、突起部15Tはケミ
カルミーリングの外、エンドミルによる機械加工、型鍛
造、ロール鍛造などにより設けてもよい。これにより、
本ガスタービンの中空翼においても上記実施例に係るガ
スタービンの中空翼と同様の作用および効果を得ること
ができる。
【0009】
【発明の効果】本発明に係るガスタービンの中空翼製造
方法によれば、中空部内におけるコアに薄肉部が形成さ
れないので、中空翼の剛性、耐振動性、異物衝突時の耐
性などが向上する。
方法によれば、中空部内におけるコアに薄肉部が形成さ
れないので、中空翼の剛性、耐振動性、異物衝突時の耐
性などが向上する。
【図1】図1は本発明の一実施例に係るガスタービンの
中空翼の断面図である。
中空翼の断面図である。
【図2】図2(a)は図1(a)におけるA部詳細図、
図2(b)は図1(a)におけるb−b矢視図、図2
(c)は図1(c)におけるB部詳細図である。
図2(b)は図1(a)におけるb−b矢視図、図2
(c)は図1(c)におけるB部詳細図である。
【図3】図3(a)は上記中空翼の斜視図、同図(b)
は同図(a)におけるb−b断面図である。
は同図(a)におけるb−b断面図である。
【図4】図4はこれらの作用説明図である。
【図5】図5は本発明の他の実施例に係るガスタービン
の中空翼の断面図である。
の中空翼の断面図である。
【図6】図6(a)は図5(a)におけるC部詳細図、
図6(b)は図5(c)におけるD部詳細図である。
図6(b)は図5(c)におけるD部詳細図である。
【図7】図7は従来のガスタービンの中空翼の断面図で
ある。
ある。
1 上型 2 下型 3 翼背側の外板 4 翼腹側の外板 5 翼前縁のスペーサ 6 翼後縁のスペーサ 12 ストップオフ剤(離型剤) 13 突起部付き翼背側のコア 13T 突起部 14 突起部付き翼腹側のコア 14T 突起部 15 突起部付きコア 15T 突起部 16 パイプ 17 パイプ 18 パイプ
Claims (1)
- 【請求項1】 外板に接合されたコアが中空部内に超塑
性成形され上記コアにより強度が保持されるガスタービ
ンの中空翼製造方法において、上記コアの表面に、同コ
アが1枚の場合には両表面に、同コアが2枚の場合には
上記外板との接合部側のみに、予め所定の間隔で同コア
の板厚よりも厚い円形の突起部を形成しておき、更に上
記コア突起部と対向する上記外板内側にも円形の突起部
を設け、同外板の円形の突起部と上記コア突起部を拡散
接合で接合し、上記外板内側と上記コアの隙間に不活性
ガスを圧入して前記隙間を膨張させることにより、上記
コアが2枚の場合にも拡散接合効果で1枚になり、上記
外板内側の円形の突起部と、上記コア突起部の上記接合
部の配置により上記コアが、波形に成形され中空部を形
成することを特徴とするガスタービンの中空翼製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6182293A JP2966684B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | ガスタービンの中空翼製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6182293A JP2966684B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | ガスタービンの中空翼製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06272506A JPH06272506A (ja) | 1994-09-27 |
JP2966684B2 true JP2966684B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=13182165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6182293A Expired - Fee Related JP2966684B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | ガスタービンの中空翼製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2966684B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7281901B2 (en) | 2004-12-29 | 2007-10-16 | Caterpillar Inc. | Free-form welded power system component |
GB201419681D0 (en) * | 2014-11-05 | 2014-12-17 | Rolls Royce Plc | Manufacturing method |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP6182293A patent/JP2966684B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06272506A (ja) | 1994-09-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990713 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |