JP3217401B2 - ベーンラグの補修方法 - Google Patents
ベーンラグの補修方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
- B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
- B23P6/005—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only replacement pieces of a particular form
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
- B23K20/233—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/005—Repairing methods or devices
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、タービンエンジンベ
ーンの保持ラグの補修方法に関するもので、特に、ジェ
ットエンジンのベーン保持用ラグの補修方法に関するも
のである。
ーンの保持ラグの補修方法に関するもので、特に、ジェ
ットエンジンのベーン保持用ラグの補修方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンは、コンプレッサ
部と、燃焼室及びタービン部を有している。タービン部
にはロータブレード列とステータベーン列が交互に配置
されている。ロータブレード列の間に配置されるステー
タベーンは、一方のロータブレード列から他方のロータ
ブレード列に向かうガスを安定させ、方向性を与える。
こうしたガス流の安定化は、タービン部の流れを最適化
して、出力を最大とする。
部と、燃焼室及びタービン部を有している。タービン部
にはロータブレード列とステータベーン列が交互に配置
されている。ロータブレード列の間に配置されるステー
タベーンは、一方のロータブレード列から他方のロータ
ブレード列に向かうガスを安定させ、方向性を与える。
こうしたガス流の安定化は、タービン部の流れを最適化
して、出力を最大とする。
【０００３】タービン部には高温の燃焼ガスが流通し
て、ロータブレードが回転駆動されて、タービン軸を回
転させ、コンプレッサ及び他の補助的なシステムを駆動
する。ガスは高温であるほどタービン部において発生さ
れるエネルギが大きく、エンジン全体の効率を向上させ
る。タービン部の動作温度を上昇させるために、通常ニ
ッケルを基材とする超合金材料が、高温において機械特
性を有しているのでタービンのロータブレード及びステ
ータベーンを形成する材料として用いられる。
て、ロータブレードが回転駆動されて、タービン軸を回
転させ、コンプレッサ及び他の補助的なシステムを駆動
する。ガスは高温であるほどタービン部において発生さ
れるエネルギが大きく、エンジン全体の効率を向上させ
る。タービン部の動作温度を上昇させるために、通常ニ
ッケルを基材とする超合金材料が、高温において機械特
性を有しているのでタービンのロータブレード及びステ
ータベーンを形成する材料として用いられる。
【０００４】ステータベーンは、通常エンジンのケーシ
ングに取り付けられる。一方、ロータブレード列は、タ
ービン部及びコンプレッサ部の双方において、ロータか
らガス流通路を通って外向きに突出しているのに対し
て、ステータベーン列は、ほとんどのロータブレード列
の下流側において、エンジンケーシングから内向きに突
出されている。こうしたステータベーンは、しばしばエ
ンジンケーシングにラグによって取り付けられる。ラグ
は、外側ケーシングから内向きに延びるフランジまたは
保持リングに係合する。こうしたラグは、製造中にしば
しば損傷しまたは誤って機械加工され、また装着時また
は使用中に破損する。ベーンは、ラグの限界温度付近で
動作されるので、これらが短時間であってもこの限界温
度付近の温度にさらされた場合、その強度及び耐疲労性
が低下する。また、タービンベーンには、その動作中に
捻り、引っ張り及び伸張等の力が作用する。金属クリー
プとして知られるこの状態は、熱による強度及び耐疲労
性と相俟って、ベーンの保持ラグに故障を生じる。
ングに取り付けられる。一方、ロータブレード列は、タ
ービン部及びコンプレッサ部の双方において、ロータか
らガス流通路を通って外向きに突出しているのに対し
て、ステータベーン列は、ほとんどのロータブレード列
の下流側において、エンジンケーシングから内向きに突
出されている。こうしたステータベーンは、しばしばエ
ンジンケーシングにラグによって取り付けられる。ラグ
は、外側ケーシングから内向きに延びるフランジまたは
保持リングに係合する。こうしたラグは、製造中にしば
しば損傷しまたは誤って機械加工され、また装着時また
は使用中に破損する。ベーンは、ラグの限界温度付近で
動作されるので、これらが短時間であってもこの限界温
度付近の温度にさらされた場合、その強度及び耐疲労性
が低下する。また、タービンベーンには、その動作中に
捻り、引っ張り及び伸張等の力が作用する。金属クリー
プとして知られるこの状態は、熱による強度及び耐疲労
性と相俟って、ベーンの保持ラグに故障を生じる。
【０００５】本発明は、このラグの補修方法、または設
計変更時における形状の変更に関するものである。
計変更時における形状の変更に関するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来、こうした補修、
形状の変更が、材質的に困難なものとされてきた。ベー
ンは、しばしば鋳造製品で形成されるため、溶接は、微
小なクラックの発生や経年歪によるクラックの問題を生
じるため適当な補修方法とはいえない。また、プラズマ
溶射等による破損箇所への材料の添加も、高温下におい
て要求されるクリープ特性や疲労特性を満足するには至
らないものとなっている。
形状の変更が、材質的に困難なものとされてきた。ベー
ンは、しばしば鋳造製品で形成されるため、溶接は、微
小なクラックの発生や経年歪によるクラックの問題を生
じるため適当な補修方法とはいえない。また、プラズマ
溶射等による破損箇所への材料の添加も、高温下におい
て要求されるクリープ特性や疲労特性を満足するには至
らないものとなっている。
【０００７】多くのニッケルを基材とする硬化性の材料
による鋳造製品は、溶接に適さないので、ベーンの破損
箇所に交換部材を固相接着出来るようにする技術が強く
望まれている。鋳造品で形成された交換用ラグは、鋳造
品で形成されたベーンに対して鍛造接合することが効果
的でないことが判明した。これは、非常に大きな接合負
荷を要するためであり、また、接合界面における接合炭
化物の析出を防止するのに十分な変形を得ることが困難
なためである。一方、加工材料は、一般に鍛造接合性が
高く、圧延された合金を接合するための多くの技術が知
られている。例えば、こうした例の一つは、出願人が所
有するアメリカ特許第３，５１９，５０３号に開示され
た高温合金の接合に適する技術がガトライジング（Ｇａ
ｔｏｒｉｚｉｎｇ）（登録商標）等方向性鍛造方法があ
る。また、出願人が所有するアメリカ特許第４，８７
３，７５１号には、一体にブレードを形成したロータの
形成及び補修技術が示されている。しかしながら、本発
明の従来技術においてはステータベーンの、保持ラグを
補修する技術は開示されていない。
による鋳造製品は、溶接に適さないので、ベーンの破損
箇所に交換部材を固相接着出来るようにする技術が強く
望まれている。鋳造品で形成された交換用ラグは、鋳造
品で形成されたベーンに対して鍛造接合することが効果
的でないことが判明した。これは、非常に大きな接合負
荷を要するためであり、また、接合界面における接合炭
化物の析出を防止するのに十分な変形を得ることが困難
なためである。一方、加工材料は、一般に鍛造接合性が
高く、圧延された合金を接合するための多くの技術が知
られている。例えば、こうした例の一つは、出願人が所
有するアメリカ特許第３，５１９，５０３号に開示され
た高温合金の接合に適する技術がガトライジング（Ｇａ
ｔｏｒｉｚｉｎｇ）（登録商標）等方向性鍛造方法があ
る。また、出願人が所有するアメリカ特許第４，８７
３，７５１号には、一体にブレードを形成したロータの
形成及び補修技術が示されている。しかしながら、本発
明の従来技術においてはステータベーンの、保持ラグを
補修する技術は開示されていない。
【０００８】そこで、本発明の目的は、近代的なジェッ
トエンジンにおいて、温度及び応力の両面において、そ
の材料の許容上限値付近で使用されるタービン部及びコ
ンプレッサ部の部材を、それらに要求される強度及び温
度特性、さらに耐疲労性及び耐破断性を満足しつつ、補
修できるようにする技術を提供することにある。
トエンジンにおいて、温度及び応力の両面において、そ
の材料の許容上限値付近で使用されるタービン部及びコ
ンプレッサ部の部材を、それらに要求される強度及び温
度特性、さらに耐疲労性及び耐破断性を満足しつつ、補
修できるようにする技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記及び、上記以外の目
的を達成するために、本発明の第一の構成によれば、補
修部を機械加工して均一かつ平滑な補修面をニッケル基
材超合金、コバルト基材超合金及びチタン合金の鋳造に
より形成されるベーンの保持ラグの設置位置に形成し、
前記鋳造ベーンを鍛接可能な圧延合金より選択された材
料で形成された補修材ブロックを前記補修面に密接状態
で配置するとともに、前記ベーン及び補修材ブロックを
負圧雰囲気内に配置し、鍛接力を前記補修材と前記補修
面に負荷し、前記補修材ブロックと前記補修面間の界面
部を、軟化、金属流動、接着が引き起こされる温度まで
局部的に加熱し、前記鍛接力を解除し、接合されたベー
ン及び補修材ブロックの接合体の特性を最適化するため
に熱処理し、機械加工により前記補修材ブロックを最終
形状に形成することを特徴とするニッケル基材超合金、
コバルト基材超合金及びチタン合金の群より選択される
材料により鋳造されるベーンの保持ラグの交換方法が提
供される。
的を達成するために、本発明の第一の構成によれば、補
修部を機械加工して均一かつ平滑な補修面をニッケル基
材超合金、コバルト基材超合金及びチタン合金の鋳造に
より形成されるベーンの保持ラグの設置位置に形成し、
前記鋳造ベーンを鍛接可能な圧延合金より選択された材
料で形成された補修材ブロックを前記補修面に密接状態
で配置するとともに、前記ベーン及び補修材ブロックを
負圧雰囲気内に配置し、鍛接力を前記補修材と前記補修
面に負荷し、前記補修材ブロックと前記補修面間の界面
部を、軟化、金属流動、接着が引き起こされる温度まで
局部的に加熱し、前記鍛接力を解除し、接合されたベー
ン及び補修材ブロックの接合体の特性を最適化するため
に熱処理し、機械加工により前記補修材ブロックを最終
形状に形成することを特徴とするニッケル基材超合金、
コバルト基材超合金及びチタン合金の群より選択される
材料により鋳造されるベーンの保持ラグの交換方法が提
供される。
【００１０】なお、好適実施例において、前記ベーンの
鋳造材料がニッケル基材合金であり、前記補修材ブロッ
クが、圧延ニッケル基材超合金で形成される。さらに、
好ましくは、前記鋳造ニッケル基材超合金は、ＩＮ−１
００であり、前記圧延ニッケル基材超合金は改質ＩＮ−
１００である。
鋳造材料がニッケル基材合金であり、前記補修材ブロッ
クが、圧延ニッケル基材超合金で形成される。さらに、
好ましくは、前記鋳造ニッケル基材超合金は、ＩＮ−１
００であり、前記圧延ニッケル基材超合金は改質ＩＮ−
１００である。
【００１１】なお、前記補修材ブロックと前記補修面の
加熱温度は、約１０３８℃（１９００゜Ｆ）乃至約１１
５０℃（２１００゜Ｆ）であり、前記鍛接力が約１３８
ｋＰａ（２０ｋｓｉ）乃至約２０７ｋＰａ（３０ｋｓ
ｉ）とすることが出来る。
加熱温度は、約１０３８℃（１９００゜Ｆ）乃至約１１
５０℃（２１００゜Ｆ）であり、前記鍛接力が約１３８
ｋＰａ（２０ｋｓｉ）乃至約２０７ｋＰａ（３０ｋｓ
ｉ）とすることが出来る。
【００１２】本発明の第二の構成によれば、ニッケル基
材超合金、コバルト基材超合金の鋳造品で形成されたベ
ーンの保持ラグを、圧延超合金製の補修材ブロックをベ
ーンに直接固相接着により接合して前記ラグを交換する
方法において、前記補修材ブロックを、高温、高圧にお
いて変形するように調製するとともに、該ブロックに接
合面を形成し、ベーンに現存するラグを除去するととも
に、前記現存ラグを除去した補修箇所に接合面を形成
し、前記補修材ブロックの接合面を前記補修箇所の接合
面に密接させて配置するとともに、接合面を密接させた
状態のベーン及び補修材ブロックを鍛造手段に収容し、
前記鍛造手段を減圧し、前記補修材ブロックと前記補修
箇所の接合面を加熱し、同時に前記補修材ブロックに加
圧力を負荷して、前記補修材ブロックの接合面と前記補
修箇所の接合面間に変形を生じさせて、前記界面を固相
接着して一体化した接合体を形成し、前記接合体を負圧
熱処理し、前記接合体の前記補修ブロック部を最終形状
に機械加工することを特徴とするベーンのラグ補修方法
が提供される。
材超合金、コバルト基材超合金の鋳造品で形成されたベ
ーンの保持ラグを、圧延超合金製の補修材ブロックをベ
ーンに直接固相接着により接合して前記ラグを交換する
方法において、前記補修材ブロックを、高温、高圧にお
いて変形するように調製するとともに、該ブロックに接
合面を形成し、ベーンに現存するラグを除去するととも
に、前記現存ラグを除去した補修箇所に接合面を形成
し、前記補修材ブロックの接合面を前記補修箇所の接合
面に密接させて配置するとともに、接合面を密接させた
状態のベーン及び補修材ブロックを鍛造手段に収容し、
前記鍛造手段を減圧し、前記補修材ブロックと前記補修
箇所の接合面を加熱し、同時に前記補修材ブロックに加
圧力を負荷して、前記補修材ブロックの接合面と前記補
修箇所の接合面間に変形を生じさせて、前記界面を固相
接着して一体化した接合体を形成し、前記接合体を負圧
熱処理し、前記接合体の前記補修ブロック部を最終形状
に機械加工することを特徴とするベーンのラグ補修方法
が提供される。
【００１３】なお、上記により接合された、前記界面に
おける固相接着部が、ベーンの動作状態における最大応
力において要求される高温引っ張り強度、耐応力−破断
強度等の機械特性を満足するものとなる。
おける固相接着部が、ベーンの動作状態における最大応
力において要求される高温引っ張り強度、耐応力−破断
強度等の機械特性を満足するものとなる。
【００１４】
【実施例】以下に、本発明の好適実施例を詳述する。本
発明は、ガスタービンエンジンのベーンに取り付けられ
るラグの破損、損傷及び不適切な機械加工箇所を補修す
る方法に関するものである。この種のラグは、ニッケル
基材超合金やコバルト基材超合金若しくはチタン合金の
ような高強度、高温材料で形成されている。また、本発
明は、さらにこうしたラグの交換方法をも提供する。タ
ービンベーンへの適用において、鋳造品は、経済面、性
能面及び生産性の面で、加工材料をしのいでいる。この
ため、ほとんどのタービンベーンは鋳造によって形成さ
れている。周知のように、硬化性の鋳造超合金は、微小
クラックの発生が懸念されるため、溶接による接合は不
適当とされている。発明者等は、圧延されたラグの交換
部品が、鍛接により鋳造ベーンと接合可能であることを
発見した。再設計された形状の圧延された補修材を使用
して、補修された部材に、非常に高い高温特性を得るこ
とが出来、ベーンのラグを交換前のオリジナルのラグよ
りも強度の高いものとする事が可能となる。
発明は、ガスタービンエンジンのベーンに取り付けられ
るラグの破損、損傷及び不適切な機械加工箇所を補修す
る方法に関するものである。この種のラグは、ニッケル
基材超合金やコバルト基材超合金若しくはチタン合金の
ような高強度、高温材料で形成されている。また、本発
明は、さらにこうしたラグの交換方法をも提供する。タ
ービンベーンへの適用において、鋳造品は、経済面、性
能面及び生産性の面で、加工材料をしのいでいる。この
ため、ほとんどのタービンベーンは鋳造によって形成さ
れている。周知のように、硬化性の鋳造超合金は、微小
クラックの発生が懸念されるため、溶接による接合は不
適当とされている。発明者等は、圧延されたラグの交換
部品が、鍛接により鋳造ベーンと接合可能であることを
発見した。再設計された形状の圧延された補修材を使用
して、補修された部材に、非常に高い高温特性を得るこ
とが出来、ベーンのラグを交換前のオリジナルのラグよ
りも強度の高いものとする事が可能となる。
【００１５】本発明によれば、鋳造ベーン２は、外側プ
ラットフォーム３と、ベーン本体４，５及び内側プラッ
トフォーム６で構成される。外側プラットフォーム３に
は、ラグ７が突出形成されており、このラグ７は、エン
ジンケーシング（図示せず）に設ける周方向のフランジ
または保持リングに係合する。しばしば、装着時または
使用中の損傷により、図２に示すようにラグ７が破損し
て、残存部８が残る。これらの残存部８または破損部
は、機械加工により図３に示されているように除去さ
れ、破損したラグ部分が均一な補修部９とされる。次い
で、図４に示すように、ラグの寸法に較べて大きい所定
寸法に形成された補修材ブロック１０が、均一化された
補修部９に配置される。この補修材ブロック１０は、組
成が鋳造ベーンの組成とほぼ同一とされるが、好ましく
は、対応した圧延合金で形成する。補修材ブロック１０
は、適当な要領で、補修部９に対しての配設位置にクラ
ンプされ、両合金の溶解温度範囲で補修材ブロック１０
と補修部の接合部を加熱することにより鍛接される。な
お、このときの処理温度は、いずれの合金の溶融加熱処
理温度を越えない温度とされ、ベーンまたは補修材ブロ
ックに局部溶解や大幅な粒径の増加が生じないようにさ
れる。鍛接されたベーン及び補修材ブロック１０（図
４）には、適当な等温真空溶解（isothermal vacuum so
lution）及び時効加熱処理（age heat treatment）が施
され、所要の機械特性が与えられる。処理後に、補修材
ブロックが、図５に示すように所望の形状に機械加工さ
れる。なお、必要に応じて、図５に示す補修ラグ１１の
ようにオリジナルの形状（図１参照）と異なる形状にラ
グを形成することも可能である。図６及び図７は、鋳造
ＩＮ−１００に対して圧延改質されたＩＮ−１００の、
本発明による鍛接部を示している。なお、図６は、５０
倍の倍率、図７は５００倍の倍率である。両サンプル
は、カーリング式（Ｋａｌｌｉｎｇｓ’）エッチングに
より処理された。図８は、２００倍の倍率で、７７５℃
（１４２５゜Ｆ）で破壊点まで応力を負荷した後の、破
断した接合された鋳造ＩＮ−１００と圧延改質ＩＮ−１
００の引っ張り試験サンプルを示している。図８に示す
ように、破断は接合線に沿っては発生せず、鋳造材料の
内部で発生している。この試験サンプルの引っ張り特性
は、７７５℃（１４２５゜Ｆ）において、Ｙ．Ｓ． ８
４３ＭＰａ（１２２．３ ｋｓｉ）、Ｕ．Ｔ．Ｓ．
１．０２６ＧＰａ（１４８．９ ｋｓｉ）及びＥｌ．
１３．３％及びＲＡ２４．１であった。
ラットフォーム３と、ベーン本体４，５及び内側プラッ
トフォーム６で構成される。外側プラットフォーム３に
は、ラグ７が突出形成されており、このラグ７は、エン
ジンケーシング（図示せず）に設ける周方向のフランジ
または保持リングに係合する。しばしば、装着時または
使用中の損傷により、図２に示すようにラグ７が破損し
て、残存部８が残る。これらの残存部８または破損部
は、機械加工により図３に示されているように除去さ
れ、破損したラグ部分が均一な補修部９とされる。次い
で、図４に示すように、ラグの寸法に較べて大きい所定
寸法に形成された補修材ブロック１０が、均一化された
補修部９に配置される。この補修材ブロック１０は、組
成が鋳造ベーンの組成とほぼ同一とされるが、好ましく
は、対応した圧延合金で形成する。補修材ブロック１０
は、適当な要領で、補修部９に対しての配設位置にクラ
ンプされ、両合金の溶解温度範囲で補修材ブロック１０
と補修部の接合部を加熱することにより鍛接される。な
お、このときの処理温度は、いずれの合金の溶融加熱処
理温度を越えない温度とされ、ベーンまたは補修材ブロ
ックに局部溶解や大幅な粒径の増加が生じないようにさ
れる。鍛接されたベーン及び補修材ブロック１０（図
４）には、適当な等温真空溶解（isothermal vacuum so
lution）及び時効加熱処理（age heat treatment）が施
され、所要の機械特性が与えられる。処理後に、補修材
ブロックが、図５に示すように所望の形状に機械加工さ
れる。なお、必要に応じて、図５に示す補修ラグ１１の
ようにオリジナルの形状（図１参照）と異なる形状にラ
グを形成することも可能である。図６及び図７は、鋳造
ＩＮ−１００に対して圧延改質されたＩＮ−１００の、
本発明による鍛接部を示している。なお、図６は、５０
倍の倍率、図７は５００倍の倍率である。両サンプル
は、カーリング式（Ｋａｌｌｉｎｇｓ’）エッチングに
より処理された。図８は、２００倍の倍率で、７７５℃
（１４２５゜Ｆ）で破壊点まで応力を負荷した後の、破
断した接合された鋳造ＩＮ−１００と圧延改質ＩＮ−１
００の引っ張り試験サンプルを示している。図８に示す
ように、破断は接合線に沿っては発生せず、鋳造材料の
内部で発生している。この試験サンプルの引っ張り特性
は、７７５℃（１４２５゜Ｆ）において、Ｙ．Ｓ． ８
４３ＭＰａ（１２２．３ ｋｓｉ）、Ｕ．Ｔ．Ｓ．
１．０２６ＧＰａ（１４８．９ ｋｓｉ）及びＥｌ．
１３．３％及びＲＡ２４．１であった。
【００１６】前述したように、通常、非硬化性または析
出硬化性ニッケル基材超合金またはチタン等の鋳造高温
材料によって形成されるガスタービンエンジンのベーン
の破損の補修技術に関するものである。ニッケル基材超
合金またはコバルト基材超合金は、産業界において、Ｉ
Ｎ−１００、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）、ハステロ
イ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）、マーＭ（Ｍａｒ−Ｍ）、ウ
ディメット（Ｕｄｉｍｅｔ）、ワスパロイ（Ｗａｓｐａ
ｌｏｙ）、ハイネス（Ｈａｙｎｅｓ）、ステライト（Ｓ
ｔｅｌｌｉｔｅ）等で知られている。
出硬化性ニッケル基材超合金またはチタン等の鋳造高温
材料によって形成されるガスタービンエンジンのベーン
の破損の補修技術に関するものである。ニッケル基材超
合金またはコバルト基材超合金は、産業界において、Ｉ
Ｎ−１００、インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）、ハステロ
イ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）、マーＭ（Ｍａｒ−Ｍ）、ウ
ディメット（Ｕｄｉｍｅｔ）、ワスパロイ（Ｗａｓｐａ
ｌｏｙ）、ハイネス（Ｈａｙｎｅｓ）、ステライト（Ｓ
ｔｅｌｌｉｔｅ）等で知られている。
【００１７】上記したように、適当な高温合金製の圧延
補修材ブロックは鋳造製のベーンに鍛接することが出来
ることが発見された。補修材ブロックには、出願人が所
有するアメリカ特許第３，５１９，５０３号に示されて
いるように、低い強度及び高い靭性が与えられるように
予備処理される。このアメリカ特許には、断面積を少な
くとも１／４、好ましくは少なくとも１／６に圧下する
ように圧縮粉末ビレットを、通常の材料の再結晶温度で
ある２３２℃（４５０゜Ｆ）よりも低くかつこれに近い
温度で、圧縮型により押し出すことにより、予備処理を
行うことが示されている。例示的な上記のアメリカ特許
には、上記に示した合金を、鋳造ベーンとの接合のため
に圧延成形することも開示されている。本発明によって
使用される補修材ブロックは、補修材ブロックを接合す
るベーン材料の溶解温度範囲において容易に変形する。
ベーンと最も近接した化学組成を有する合金により、補
修材ブロックを形成するのが望ましい。従って、ベーン
が、鋳造ＩＮ−１００で形成されている場合、好適な補
修材ブロックは圧延ＩＮ−１００となる。適当な鋳造ベ
ーン材料と圧延補修材の組み合わせは、ＩＮ−１００
（９．５％ Ｃｒ，１５．０％ Ｃｏ， ０．１７％
Ｃ， ４.７５％ Ｔｉ， ５．５％ Ａｌ， ３．０
％ Ｍｏ， ０．０１５％ Ｂ １．０％ Ｖ， ０．
０６％ Ｚｒ及び残量のＮｉ）と改質ＩＮ−１００（１
２．４％ Ｃｒ， １８．５％ Ｃｏ， ０．０７％
Ｃ， ４.３％ Ｔｉ， ５．０％ Ａｌ， ３．２％
Ｍｏ， ０．０２％ Ｂ ０．８％ Ｖ， ０．０６
％ Ｚｒ及び残量のＮｉ）の組み合わせである。同様の
化学組成を持つ組み合わせが好ましいが、制限的な因子
は、局部的な化学的分離を防止し、界面部における炭化
物の生成及び圧延材料のクリープ強度及び疲労強度を適
切に制御することのみである。こうした組み合わせの選
択は、鋳造合金及び圧延合金に通常の知識を有するもの
が容易に選択出来るものである。
補修材ブロックは鋳造製のベーンに鍛接することが出来
ることが発見された。補修材ブロックには、出願人が所
有するアメリカ特許第３，５１９，５０３号に示されて
いるように、低い強度及び高い靭性が与えられるように
予備処理される。このアメリカ特許には、断面積を少な
くとも１／４、好ましくは少なくとも１／６に圧下する
ように圧縮粉末ビレットを、通常の材料の再結晶温度で
ある２３２℃（４５０゜Ｆ）よりも低くかつこれに近い
温度で、圧縮型により押し出すことにより、予備処理を
行うことが示されている。例示的な上記のアメリカ特許
には、上記に示した合金を、鋳造ベーンとの接合のため
に圧延成形することも開示されている。本発明によって
使用される補修材ブロックは、補修材ブロックを接合す
るベーン材料の溶解温度範囲において容易に変形する。
ベーンと最も近接した化学組成を有する合金により、補
修材ブロックを形成するのが望ましい。従って、ベーン
が、鋳造ＩＮ−１００で形成されている場合、好適な補
修材ブロックは圧延ＩＮ−１００となる。適当な鋳造ベ
ーン材料と圧延補修材の組み合わせは、ＩＮ−１００
（９．５％ Ｃｒ，１５．０％ Ｃｏ， ０．１７％
Ｃ， ４.７５％ Ｔｉ， ５．５％ Ａｌ， ３．０
％ Ｍｏ， ０．０１５％ Ｂ １．０％ Ｖ， ０．
０６％ Ｚｒ及び残量のＮｉ）と改質ＩＮ−１００（１
２．４％ Ｃｒ， １８．５％ Ｃｏ， ０．０７％
Ｃ， ４.３％ Ｔｉ， ５．０％ Ａｌ， ３．２％
Ｍｏ， ０．０２％ Ｂ ０．８％ Ｖ， ０．０６
％ Ｚｒ及び残量のＮｉ）の組み合わせである。同様の
化学組成を持つ組み合わせが好ましいが、制限的な因子
は、局部的な化学的分離を防止し、界面部における炭化
物の生成及び圧延材料のクリープ強度及び疲労強度を適
切に制御することのみである。こうした組み合わせの選
択は、鋳造合金及び圧延合金に通常の知識を有するもの
が容易に選択出来るものである。
【００１８】ラグの補修の準備には、補修材ブロックを
取り付けるための均一な面を形成するために、破損した
ラグの残存部の除去が含まれ、また、交換をする場合に
は、ラグ自体の撤去が含まれる。比較的平滑で（０．５
〜０．７５μｍ Ｒａ）［２０−３０マイクロインチＲ
ａ］で均一な面を形成することが出来る限りにおいて、
いかなる周知の金属除去技術を用いることも可能であ
る。ベーン及び補修材ブロックの双方の接合予定面に
は、接着性を向上するための処理が施される。これは、
塵埃、グリース、切り子等を含む付着物の除去、表面酸
化等である。こうした表面処理は、機械研磨、洗浄及び
選択的化学エッチングを含む、周知の技術によって行う
ことが出来る。
取り付けるための均一な面を形成するために、破損した
ラグの残存部の除去が含まれ、また、交換をする場合に
は、ラグ自体の撤去が含まれる。比較的平滑で（０．５
〜０．７５μｍ Ｒａ）［２０−３０マイクロインチＲ
ａ］で均一な面を形成することが出来る限りにおいて、
いかなる周知の金属除去技術を用いることも可能であ
る。ベーン及び補修材ブロックの双方の接合予定面に
は、接着性を向上するための処理が施される。これは、
塵埃、グリース、切り子等を含む付着物の除去、表面酸
化等である。こうした表面処理は、機械研磨、洗浄及び
選択的化学エッチングを含む、周知の技術によって行う
ことが出来る。
【００１９】補修材ブロックは、機械化加工後に所望の
寸法のラグが形成できる寸法に形成されるとともに、ベ
ーンの接合面に密着できる接合面を持つ形状とされる。
補修材ブロックをベーンの接合面の直近に固定工具また
はジグにより配置した後に、鍛接圧が補修材ブロックに
負荷される。この鍛接圧が負荷されている間に、補修材
ブロックとベーンの界面は、局部的に補修材ブロックの
溶融温度に対して、これを越えない約９３℃（２００゜
Ｆ）の温度範囲で、かつ局部溶解が生じないように加熱
される。この作業に使用する工具は、作業中にベーンの
エアフォイル部に擦り傷を形成したり、負荷を与えたり
しないもので、しかも外側プラットフォームの内面径を
支持するものを選択する必要がある。補修材ブロックと
ベーンのクランプ装置は、好ましくは銅合金で形成さ
れ、適切に水冷されて、高い電流容量を有するように構
成することが好ましい。加圧力を与える油圧及び加熱す
るための電流は、独立し制御され、徐々に所定の加圧力
を得るように構成する。鍛接作業の全工程は、少なくと
も１０ -3 Ｐａ（１０-5Ｔｏｒｒ）、好ましくは５．３２
×１０ -3 Ｐａ（４×１０-5Ｔｏｒｒ）の高負圧条件で行
われる。
寸法のラグが形成できる寸法に形成されるとともに、ベ
ーンの接合面に密着できる接合面を持つ形状とされる。
補修材ブロックをベーンの接合面の直近に固定工具また
はジグにより配置した後に、鍛接圧が補修材ブロックに
負荷される。この鍛接圧が負荷されている間に、補修材
ブロックとベーンの界面は、局部的に補修材ブロックの
溶融温度に対して、これを越えない約９３℃（２００゜
Ｆ）の温度範囲で、かつ局部溶解が生じないように加熱
される。この作業に使用する工具は、作業中にベーンの
エアフォイル部に擦り傷を形成したり、負荷を与えたり
しないもので、しかも外側プラットフォームの内面径を
支持するものを選択する必要がある。補修材ブロックと
ベーンのクランプ装置は、好ましくは銅合金で形成さ
れ、適切に水冷されて、高い電流容量を有するように構
成することが好ましい。加圧力を与える油圧及び加熱す
るための電流は、独立し制御され、徐々に所定の加圧力
を得るように構成する。鍛接作業の全工程は、少なくと
も１０ -3 Ｐａ（１０-5Ｔｏｒｒ）、好ましくは５．３２
×１０ -3 Ｐａ（４×１０-5Ｔｏｒｒ）の高負圧条件で行
われる。
【００２０】接着は、金属の流動を生じるのに十分な温
度及び圧力で行われる。これらの条件は、接合する材料
に応じて変化する。しかしながら、代表的な超合金にお
いては、鍛接を行う作業温度は約１０３８℃乃至１１５
０℃の温度範囲であり、圧力は約１３８ｋＰａ乃至２０
７ｋＰａのオーダーである。代表的な補修材ブロックの
接合において、補修材ブロックを、接着作業中に０．６
４ｍｍ乃至１．９ｍｍ（０．０２５インチ乃至０．０７
５インチ）の範囲、好ましくは０．６４ｍｍ乃至０．７
６ｍｍ（０．０２５インチ乃至０．０３０インチ）の範
囲で圧下することにより、十分な金属流動を確実に生じ
させ、補修材ブロック中における亀裂の発生を防止する
ことが適当である。接合部から押し出された材料は、最
終形状への機械加工において除去される。
度及び圧力で行われる。これらの条件は、接合する材料
に応じて変化する。しかしながら、代表的な超合金にお
いては、鍛接を行う作業温度は約１０３８℃乃至１１５
０℃の温度範囲であり、圧力は約１３８ｋＰａ乃至２０
７ｋＰａのオーダーである。代表的な補修材ブロックの
接合において、補修材ブロックを、接着作業中に０．６
４ｍｍ乃至１．９ｍｍ（０．０２５インチ乃至０．０７
５インチ）の範囲、好ましくは０．６４ｍｍ乃至０．７
６ｍｍ（０．０２５インチ乃至０．０３０インチ）の範
囲で圧下することにより、十分な金属流動を確実に生じ
させ、補修材ブロック中における亀裂の発生を防止する
ことが適当である。接合部から押し出された材料は、最
終形状への機械加工において除去される。
【００２１】実施例１ 軍用ジェットタービンエンジンのタービンの第四段か
ら、多数の破損したベーンが用意された。このベーン
は、ＩＮ−１００のニッケル基材超合金の鋳造品であ
り、９．５％ Ｃｒ， １５．０％ Ｃｏ， ０．１７
％ Ｃ， ４.７５％Ｔｉ， ５．５％ Ａｌ， ３．
０％ Ｍｏ， ０．０１５％ Ｂ １．０％Ｖ， ０．
０６％ Ｚｒ及び残量のＮｉの組成を有している。選択
されたベーンの保持ラグは、使用中に破壊して、図２に
示すような残留物が残っていた。この残留物は、機械加
工により除去され、平滑で均一な接合界面が形成され
た。次いでこの、接合面が従来より周知の方法で清掃さ
れた。圧延補修材ブロックは、各ベーンの界面に密接す
るように機械加工され、破損したラグよりも大きな脚部
を持つ形状とされた。この補修材ブロックは、ベーンの
接合界面と接合面を密着させて配置された。この圧延補
修材ブロックは、１２．４％ Ｃｒ， １８．５％ Ｃ
ｏ， ０．０７％ Ｃ， ４.３％ Ｔｉ， ５．０％
Ａｌ， ３．２％ Ｍｏ， ０．０２％ Ｂ ０．８
％ Ｖ， ０．０６％ Ｚｒ及び残量のＮｉの組成を持
つ改質ＩＮ−１００合金で形成された。ベーンと補修材
ブロックには、鍛接装置内において、５．３２×１０ -3
Ｐａの負圧雰囲気において２０７ｋＰａの鍛接圧が負荷
された。この状態で、抵抗加熱により１０４０℃乃至１
０７５℃（１９１０゜Ｆ乃至１９６５゜Ｆ）の温度に加
熱された。鍛接圧を解除する以前において、０．７６ｍ
ｍ（０．０３０インチ）の圧下が得られた。こうして接
合されたベーンと補修材ブロックは、負圧状態で１０８
５±１４℃（１９７５゜Ｆ±２５゜Ｆ）の温度で８時間
等温熱処理され、室温における空気冷却と等しいか若し
くはそれよりも早い速度で冷却され、８７０±９℃（１
６００゜Ｆ±１５゜Ｆ）の温度で、１２時間時効熱処理
された。その後、ベーンと補修材ブロックの結合体は、
大気温度まで、空冷に等しいかそれよりも早い速度で冷
却された。この状態で、ベーンと補修材ブロックが、検
査された。この結果、均一に接合されていることが確認
された。次いで、補修材ブロックが、機械加工されて、
破損したラグのもの（図１）よりも大きなベース寸法の
ラグ（図５）が形成された。こうして補修されたベーン
に関して、種々の試験が行われた。試験の結果、これら
の補修されたベーンが、軍用ジェットエンジンに使用さ
れる平均的なベーンの特性に匹敵するか若しくはこれを
越える特性を有していることが確認された。補修された
ベーンを引っ張り試験したところ、オリジナルのＩＮ−
１００の鋳造部において破壊が生じ、接合部には破壊は
生じなかった。補修されたベーンの顕微鏡写真（図６及
び図７）は、非常に強力な接合線を示し、図８には引っ
張り試験において生じたＩＮ−１００の鋳造部の破壊の
状態が示されている。図８は、引っ張り試験において破
壊したサンプルの縦断面を示す顕微鏡写真である。な
お、引っ張り試験は、７７５℃の温度で行われた。図８
において、接合線の左側が圧延ＩＮ−１００であり、右
側が鋳造ＩＮ−１００である。引っ張り試験における破
壊は、接合界面外の、強度が比較的低い鋳造ＩＮ−１０
０の部分で生じた。この実施例において補修されたベー
ンは、ジェットエンジンに使用された。大型化されたラ
グは、受負荷面積が増大しているので、オリジナル形状
のラグにおいて破損が生じる作動応力においても高い強
度と高い耐応力性を示した。
ら、多数の破損したベーンが用意された。このベーン
は、ＩＮ−１００のニッケル基材超合金の鋳造品であ
り、９．５％ Ｃｒ， １５．０％ Ｃｏ， ０．１７
％ Ｃ， ４.７５％Ｔｉ， ５．５％ Ａｌ， ３．
０％ Ｍｏ， ０．０１５％ Ｂ １．０％Ｖ， ０．
０６％ Ｚｒ及び残量のＮｉの組成を有している。選択
されたベーンの保持ラグは、使用中に破壊して、図２に
示すような残留物が残っていた。この残留物は、機械加
工により除去され、平滑で均一な接合界面が形成され
た。次いでこの、接合面が従来より周知の方法で清掃さ
れた。圧延補修材ブロックは、各ベーンの界面に密接す
るように機械加工され、破損したラグよりも大きな脚部
を持つ形状とされた。この補修材ブロックは、ベーンの
接合界面と接合面を密着させて配置された。この圧延補
修材ブロックは、１２．４％ Ｃｒ， １８．５％ Ｃ
ｏ， ０．０７％ Ｃ， ４.３％ Ｔｉ， ５．０％
Ａｌ， ３．２％ Ｍｏ， ０．０２％ Ｂ ０．８
％ Ｖ， ０．０６％ Ｚｒ及び残量のＮｉの組成を持
つ改質ＩＮ−１００合金で形成された。ベーンと補修材
ブロックには、鍛接装置内において、５．３２×１０ -3
Ｐａの負圧雰囲気において２０７ｋＰａの鍛接圧が負荷
された。この状態で、抵抗加熱により１０４０℃乃至１
０７５℃（１９１０゜Ｆ乃至１９６５゜Ｆ）の温度に加
熱された。鍛接圧を解除する以前において、０．７６ｍ
ｍ（０．０３０インチ）の圧下が得られた。こうして接
合されたベーンと補修材ブロックは、負圧状態で１０８
５±１４℃（１９７５゜Ｆ±２５゜Ｆ）の温度で８時間
等温熱処理され、室温における空気冷却と等しいか若し
くはそれよりも早い速度で冷却され、８７０±９℃（１
６００゜Ｆ±１５゜Ｆ）の温度で、１２時間時効熱処理
された。その後、ベーンと補修材ブロックの結合体は、
大気温度まで、空冷に等しいかそれよりも早い速度で冷
却された。この状態で、ベーンと補修材ブロックが、検
査された。この結果、均一に接合されていることが確認
された。次いで、補修材ブロックが、機械加工されて、
破損したラグのもの（図１）よりも大きなベース寸法の
ラグ（図５）が形成された。こうして補修されたベーン
に関して、種々の試験が行われた。試験の結果、これら
の補修されたベーンが、軍用ジェットエンジンに使用さ
れる平均的なベーンの特性に匹敵するか若しくはこれを
越える特性を有していることが確認された。補修された
ベーンを引っ張り試験したところ、オリジナルのＩＮ−
１００の鋳造部において破壊が生じ、接合部には破壊は
生じなかった。補修されたベーンの顕微鏡写真（図６及
び図７）は、非常に強力な接合線を示し、図８には引っ
張り試験において生じたＩＮ−１００の鋳造部の破壊の
状態が示されている。図８は、引っ張り試験において破
壊したサンプルの縦断面を示す顕微鏡写真である。な
お、引っ張り試験は、７７５℃の温度で行われた。図８
において、接合線の左側が圧延ＩＮ−１００であり、右
側が鋳造ＩＮ−１００である。引っ張り試験における破
壊は、接合界面外の、強度が比較的低い鋳造ＩＮ−１０
０の部分で生じた。この実施例において補修されたベー
ンは、ジェットエンジンに使用された。大型化されたラ
グは、受負荷面積が増大しているので、オリジナル形状
のラグにおいて破損が生じる作動応力においても高い強
度と高い耐応力性を示した。
【００２２】実施例２ 例１において接合されたサンプルにより、高温応力−破
断試験を行った。二つのそれぞれ独立した接合サンプル
が、８４５℃／１５１ＫＰａ（１５５０゜Ｆ／２２ｋｓ
ｉ）と７７５℃／１５１ＫＰａ（１４２５゜Ｆ／２２ｋ
ｓｉ）にそれぞれさらされた。これらの温度及び応力
は、補修されたベーンが現実の使用においてさらされ
る、代表的な軍用エンジンの最大動作温度及び最大動作
応力に対応している。この試験により、サンプルの寿命
が測定された。８４５℃／１５１ＫＰａにおいて、サン
プルは９３時間で破壊した。また、７７５℃／１５１Ｋ
Ｐａにおいては、試験を中止するまでの５４３時間にお
いて破壊は生じなかった。この試験結果より、最大設計
条件である７７５℃／１５１ＫＰａの温度／応力条件に
おいて、補修されたサンプルが十分な寿命を有している
ことが確認された。
断試験を行った。二つのそれぞれ独立した接合サンプル
が、８４５℃／１５１ＫＰａ（１５５０゜Ｆ／２２ｋｓ
ｉ）と７７５℃／１５１ＫＰａ（１４２５゜Ｆ／２２ｋ
ｓｉ）にそれぞれさらされた。これらの温度及び応力
は、補修されたベーンが現実の使用においてさらされ
る、代表的な軍用エンジンの最大動作温度及び最大動作
応力に対応している。この試験により、サンプルの寿命
が測定された。８４５℃／１５１ＫＰａにおいて、サン
プルは９３時間で破壊した。また、７７５℃／１５１Ｋ
Ｐａにおいては、試験を中止するまでの５４３時間にお
いて破壊は生じなかった。この試験結果より、最大設計
条件である７７５℃／１５１ＫＰａの温度／応力条件に
おいて、補修されたサンプルが十分な寿命を有している
ことが確認された。
【００２３】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、高温に
おいて高い応力／破断性能を要求される航空機用エンジ
ンのベーンの補修が可能となり、その補修部は、十分な
耐久性を有するものとすることが出来る。
おいて高い応力／破断性能を要求される航空機用エンジ
ンのベーンの補修が可能となり、その補修部は、十分な
耐久性を有するものとすることが出来る。
【００２４】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の
要旨を逸脱しない範囲における、種々の変更、構成の一
部の追加または排除を包含するものである。
るものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の
要旨を逸脱しない範囲における、種々の変更、構成の一
部の追加または排除を包含するものである。
【図１】本発明により補修される対象となるベーンの正
常状態の形状を示す斜視図である。
常状態の形状を示す斜視図である。
【図２】図１のベーンの破損状態を示す斜視図である。
【図３】図２のベーンの破損部を機械加工した状態を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図４】図３のベーンに補修材ブロックを接合した状態
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図５】機械加工によりラグを形成して補修を完了した
状態のベーンの斜視図である。
状態のベーンの斜視図である。
【図６】カーリングエッチング剤を使用した、５０倍の
倍率の顕微鏡写真である。
倍率の顕微鏡写真である。
【図７】カーリングエッチング剤を使用した、５００倍
の倍率の顕微鏡写真である。
の倍率の顕微鏡写真である。
【図８】接合されたベーンとラグ補修剤の応力による破
壊の状態を示す顕微鏡写真である。
壊の状態を示す顕微鏡写真である。
２ 鋳造ベーン ３ 外側プラットフォーム ４，５ ベーン本体 ６ 内側プラットフォーム ７ ラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ダブリュー．バウムガーテン アメリカ合衆国，フロリダ，パーム ビ ーチ ガーデンス，ウエスト ティーチ ロード 11360 (72)発明者 ラルフ ビー．ボガード アメリカ合衆国，フロリダ，ノース パ ーム ビーチ，ランディング プレイス 11625 (72)発明者 ブライアン ティー．ダン アメリカ合衆国，フロリダ，ジュピタ ー，リヴァーウォーク レイン 6230− ３ (56)参考文献 米国特許4285108（ＵＳ，Ａ) 英国特許出願公開1568826（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 20/00 - 20/233 F01D 5/30
Claims (11)
- 【請求項１】 ａ） 補修部を機械加工して均一かつ平
滑な補修面をニッケル基材超合金、コバルト基材超合金
及びチタン合金の鋳造により形成されるベーンの保持ラ
グの設置位置に形成し、 ｂ） 前記鋳造ベーンと鍛接可能な圧延合金より選択さ
れた材料で形成された補修材ブロックを前記補修面に密
接状態で配置するとともに、前記ベーン及び補修材ブロ
ックを負圧雰囲気内に配置し、 ｃ） 鍛接力を前記補修材と前記補修面に負荷し、 ｄ） 前記補修材ブロックと前記補修面間の界面部を、
軟化、金属流動、接着が引き起こされる温度まで局部的
に加熱し、 ｅ） 前記鍛接力を解除し、接合されたベーン及び補修
材ブロックの接合体の特性を最適化するために熱処理
し、 ｆ） 機械加工により前記補修材ブロックを最終形状に
形成することを特徴とするニッケル基材超合金、コバル
ト基材超合金及びチタン合金の群より選択される材料に
より鋳造されるベーンの保持ラグの交換方法。 - 【請求項２】 前記ベーンの鋳造材料がニッケル基材超
合金である請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記補修材ブロックが、圧延ニッケル基
材超合金で形成される請求項２の方法。 - 【請求項４】 前記鋳造ニッケル基材超合金は、ＩＮ−
１００であり、前記圧延ニッケル基材超合金は改質ＩＮ
−１００である請求項３の方法。 - 【請求項５】 前記補修材ブロックと前記補修面の加熱
温度は、約１０３８℃（１９００゜Ｆ）乃至約１１５０
℃（２１００゜Ｆ）であり、前記鍛接力が約１３８ｋＰ
ａ（２０ｋｓｉ）乃至約２０７ｋＰａ（３０ｋｓｉ）で
ある請求項１の方法。 - 【請求項６】 ニッケル基材超合金、コバルト基材超合
金の鋳造品で形成されたベーンの保持ラグを、圧延超合
金製の補修材ブロックをベーンに直接固相接着により接
合して前記ラグを交換する方法において、 ａ） 前記補修材ブロックを、高温、高圧において変形
するように調製するとともに、該ブロックに接合面を形
成し、 ｂ） ベーンに現存するラグを除去するとともに、前記
現存ラグを除去した補修箇所に接合面を形成し、 ｃ） 前記補修材ブロックの接合面を前記補修箇所の接
合面に密接させて配置するとともに、接合面を密接させ
た状態のベーン及び補修材ブロックを鍛造手段に収容
し、 ｄ） 前記鍛造手段を減圧し、前記補修材ブロックと前
記補修箇所の接合面を加熱し、同時に前記補修材ブロッ
クに加圧力を負荷して、前記補修材ブロックの接合面と
前記補修箇所の接合面間に変形を生じさせて、前記界面
を固相接着して一体化した接合体を形成し、 ｅ） 前記接合体を負圧熱処理し、 ｆ） 前記接合体の前記補修ブロック部を最終形状に機
械加工することを特徴とするベーンのラグ補修方法。 - 【請求項７】 前記ベーンの鋳造材料がニッケル基材合
金である請求項６の方法。 - 【請求項８】 前記補修材ブロックが、圧延ニッケル基
材超合金で形成される請求項７の方法。 - 【請求項９】 前記鋳造ニッケル基材超合金は、ＩＮ−
１００であり、前記圧延ニッケル基材超合金は改質ＩＮ
−１００である請求項８の方法。 - 【請求項１０】 前記補修材ブロックと前記補修面の加
熱温度は、約１０３８℃（１９００゜Ｆ）乃至約１１５
０℃（２１００゜Ｆ）であり、前記鍛接力が約１３８ｋ
Ｐａ（２０ｋｓｉ）乃至約２０７ｋＰａ（３０ｋｓｉ）
である請求項６の方法。 - 【請求項１１】 前記界面における固相接着部が、ベー
ンの動作状態における最大応力において要求される高温
引っ張り強度、耐応力−破断強度等の機械特性を満足す
る請求項６の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US57723190A | 1990-09-04 | 1990-09-04 | |
| US577,231 | 1990-09-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04251681A JPH04251681A (ja) | 1992-09-08 |
| JP3217401B2 true JP3217401B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=24307833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25308891A Expired - Lifetime JP3217401B2 (ja) | 1990-09-04 | 1991-09-04 | ベーンラグの補修方法 |
Country Status (5)
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