JP4027682B2 - ガスタービンエンジンブリスクのケミカルミーリング - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、ガスタービンエンジンのブレード付ディスク（ブリスク）のブレードについて、１以上のブレードの翼弦長、厚さ又はその両方を変化させるためのケミカルミーリング方法に関する。具体的には、本発明はブリスクの回転バランスを取るため、あるいはその他の目的でブリスクのブレードの寸法特性を変化させるためのブレードの選択的ケミカルミーリング方法に関する。
【０００２】
ガスタービンエンジンのファン又は圧縮機は、通例、ディスク又はハブから半径方向外側に延びる複数の円周方向に互いに離隔した回転ブレードを含む１以上の段を有するように構成されている。通例、各々の回転ブレードは翼形部分及び根元のダブテール部を含んでいて、ダブテール部はハブの外周に設けられた相補的な溝穴の中に半径方向に沿って保持されている。運転時には、ハブとハブに取付けられたブレードは回転する。ブレードによって生じた実質的な遠心力は、それぞれのダブテール部を介して下方に伝達されかつハブによって支持される。ダブテール部は、運転に際して有用な寿命を得るために適した低レベルの応力をもってブレードを支持するのに適当な形状及び寸法を有していなければならない。
【０００３】
ある種のガスタービンエンジン構造では、半径比及びブレードの弦節比はブレードをディスクのハブの周囲にかなり密集して配置させるようなもので、ハブの直径はブレードの先端によって規定されるディスクの外径に比べて相対的に小さくなっている。その結果、従来の構造のダブテール部により、有用な実用寿命を得るために適したレベルの応力の下で遠心荷重を支持することは不可能となる。従って、ブレードはディスクのハブと一体を成すように製造されることがあるが、このような一体部品は一般にブレード付きディスク又は「ブリスク」として知られている。ガスタービン円板ブリスクは、通例、機械加工（機械的切削）又は電解加工（ＥＣＭ）を用いて一体のむく鍛造品を常法通りに加工することによって製造される。１９９８年９月２０日付け米国特許第４７７２３７２号（Ｂｒｕｓｎｓ等）及び１９８９年７月２５日付け米国特許第４８５１０９０号（Ｂｒｕｓｎｓ等）には、ガスタービンエンジンブリスクを製造するためのＥＣＭ方法及び装置が開示されている。ブレードがディスクと一体を成している場合、運転に際して有用な寿命を得るために適したレベルの応力をブリスク中に得ることができる。
【０００４】
残念ながら、製造許容差及びガスタービンエンジンブリスクの製造方法に固有の変動のため、ブリスクの全てのブレードが同じ幅又は翼弦長（すなわち、ブレードの前縁から後縁までの直線で規定される寸法）及び／又は同じ厚さ（すなわち、ブレードの凸状湾曲面又は「負圧」側とブレードの凹状湾曲面又は「正圧」側との間に規定される寸法）を有するように形成されないのが通例である。こうして生じたブレードの翼弦長及び厚さの変動は、ブリスクの回転バランスを失わせることがあると共に、ブリスクに関して予め規定された規格に合致しないブレードの寸法特性のその他の差を生じることがある。このようなブリスクの回転バランス失調が十分に大きければ、運転中に過度のロータ振動を起こし、そのためにブリスクが使用不可能になることがある。また、ブリスクの回転バランス失調は長期にわたる正常な摩耗又は運転中のブレードの損傷のために生じることもあり、あるいは現場でのブリスクの補修で生じた変化のために生じることもある。
【０００５】
従来、このようなガスタービンエンジンブリスクの回転バランス失調の問題は２つの方法のいずれかによって解決されていた。１つの従来方法は、フランジ釣合い重りを付加してブリスクの回転バランスを調整することである。フランジ釣合い重りの欠点は、ブリスクの質量を増加させ、総合的なシステム応力を増大させる可能性があることである。もう１つの従来方法は、（例えば、オフセット／偏心研削によって）ブリスクを機械的に研磨又は加工することにより、ブレード、フランジ及び／又はブレードの根元間のプラットホーム領域から金属を除去してブリスクの回転バランスを調整することである。機械加工方法の欠点としては、ブリスクのブレード又はその他の部分に損傷を与える恐れがあること、ブレードの翼弦長及び／又は厚さの変化を細密に制御するのが困難であること、並びにブレードの表面に不要の残留応力を生じる可能性のあることが挙げられる。
【０００６】
従って、ガスタービンエンジンブリスクの製造、運転又は補修に際して生じる回転バランスの失調又はブレードの寸法特性のその他の差を修正するための方法であって、フランジ釣合い重りのような付加質量を必要とせず、ブレードを機械加工しなくても実施でき、かつ回転バランスの調整又はその他の目的でブレードの寸法特性を修正するための現行の方法よりも細密な調整が可能な方法を提供することが望まれている。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、ハブと、該ハブの周囲で円周方向に互いに離隔しかつハブから半径方向外側に延びる複数の金属製ブレードとを有するガスタービンエンジンブリスクについて、１以上のブレードの寸法特性を変化させるためのケミカルミーリング方法に関する。かかるブリスクのブレードの各々は、前縁、後縁、前縁から後縁までの直線で規定される翼弦長、凸状湾曲面、凹状湾曲面、及び凸状湾曲面と凹状湾曲面との間に規定される厚さを有している。この方法は、ブリスクの１以上のブレードを構成する金属に対する化学エッチング剤により、該ブレードの翼弦長及び厚さの少なくとも一方を変化させるのに十分な時間にわたって該ブレードを処理する工程を含んでいる。本発明の方法の好ましい実施形態では、回転バランスを失ったブリスクの１以上のブレードを、ブリスクの回転バランスが取れるようにブレードの翼弦長及び／又は厚さを変化させるのに十分な時間にわたって化学エッチング剤で選択的に処理する。
【０００８】
本発明の方法は、製造後、補修後又は損傷を受けた後のガスタービンエンジンブリスクの回転バランスを取るための従来の方法に比べて幾つかの顕著な利点をもたらす。ブリスクのブレードのケミカルミーリングは、ブレードの翼弦長及び／又は厚さを変化させてブリスクの回転バランスを取るため、あるいはその他の目的で１以上のブレードの寸法特性を変化させるため、より綿密に制御することができる。フランジ重りや機械加工と異なり、本発明の方法は質量を増加させないと共に、特に追加のシステム応力をブリスクに付加しない。また、本発明の方法はブリスクのバランスに影響を及ぼすことのあるブリスクのブレードの補修（例えば、損傷の融合）後にブリスクの回転バランスを取ることを可能にする。
【０００９】
本発明の方法が有する特別の利点は、最大の質量を有し（すなわち、最も重く）、従って回転バランスの失調を最も起こし易いブリスクのブレードを選択し得ることである。かかるブレードの質量又は重量を低減させることで、ブリスクの回転バランス失調の根本原因が解決し、ブリスクも軽量化する。さらに、ブリスクの重量を減らすことで、ブリスク全体のブレード重量の不均等又は不均一分布によって生ずる残留応力が低減し、ブリスク中の局部残留応力が低減する。これは、フランジ重り又はオフセット／偏心研削の付加によって回転バランスの失調に対処する従来の方法と全く異なるはずである。フランジ重り又はオフセット／偏心研削の付加は、回転バランス失調の根本原因を解決しないばかりでなく、ブリスク中の局部残留応力を増大させることがあるので望ましくない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の方法を適用し得る代表的なガスタービンエンジンブリスクを図１中に１０として示す。ブリスク１０は、ハブ１４と、ハブ１４の周囲で円周方向に互いに離隔した複数のブレード１８とを含んでいる。各々のブレード１８は、２２として示すブレードの根元によってハブ１４に一体を成して固定されている。各々のブレードの翼形部分を２６として示すが、これはハブ１４及びブレードの根元２２から半径方向外側に延びている。
【００１１】
図２は、図１のブリスク１０中の１枚のブレード１８の翼形部分２６の断面図である。図２に示す通り、ブレード１８の翼形部分２６は前縁３０、後縁３４、前縁３０と後縁３４との間に広がる凸状湾曲面（ブレードの「負圧」側とも呼ぶ）３８、及びやはり前縁３０と後縁３４との間に広がる凹状湾曲面（ブレードの「正圧」側とも呼ぶ）４２を有している。前縁３０と後縁３４との間に延びる破線４６は、ブレード１８の翼形部分２６の幅又は翼弦長を表している。凸状湾曲面３８と凹状湾曲面４２との間の双頭の矢印５０は、ブレード１８の翼形部分２６の（通例は「最大」の厚さとして測定される）厚さを表している。
【００１２】
本発明の方法は、ブリスク１０の１以上のブレード１８の翼形部分２６の寸法特性の変化に用いられる。とりわけ、本発明の方法はブリスクの１以上のブレード１８の翼形部分２６の翼弦長４６、厚さ５０又はその両方が（ブリスクの他のブレード１８に比べて）示す変動又は差のために回転バランス失調の問題を有するブリスク１０の回転バランスを取るため特に有用である。このような翼弦長４６及び／又は厚さ５０の変動／差は、ブリスク１０の最初の製造時の欠陥、運転環境中でのブリスクの使用中におけるブレード１８の正常な摩耗又は損傷、あるいはブリスク１０の補修（例えば、現場補修）で生じたブレード１８の変化の結果であり得る。本発明の方法では、これらの変動／差はブリスク１０の回転バランスが取れるように１以上のブレード１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）を変化（減少）させることによって修正又は変更することができる。本発明の方法は、１以上のブレード１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）を変化させることにより、ブリスクの回転バランスを取る以外の目的で１以上のブレード１８の寸法特性を変化させるためにも使用することができる。例えば、ブリスク１０がそれに関して予め規定された規格に適合するようにブレード１８の寸法特性を変化又は変更することもできる。
【００１３】
本発明の方法は、ブリスク１０の１以上の処理すべきブレード１８を構成する金属に対する化学エッチング剤を用いて、（好ましくは選択的に接触させることによって）ブレード１８を処理する工程を含んでいる。化学エッチング剤によるケミカルミーリング（互換的に「ケムミーリング」とも呼ぶ）は、ブレード１８からの金属除去を細密に調整してブレードの翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化を綿密に制御することができる。以前には、化学エッチング剤によるケミカルミーリングは固定されていない個別のエーロフォイル又はブレードの表面から材料を一様に除去するため、特に金属チタンからエーロフォイル又はブレードを鍛造する際に生じることのある薄い酸化層又は「アルファケース」を除去するために使用されていた。１９８６年１月７日付け米国特許第４５６３２３９号（Ａｄｉｎｏｌｆｉ等）には、回転バレルのような可動容器を用いて固定されていない個別のエーロフォイル又はブレードにケミカルミーリングを施すための方法が開示されている。しかし、（ブレードとディスクのハブとが一体を成しているような）ガスタービンエンジンブリスクの回転バランスを取るため、あるいは回転バランスを取ること以外の目的でブリスクのブレードの寸法特性を変化又は変更するために化学エッチング剤によるケミカルミーリングを使用することは以前には開示されていなかった。
【００１４】
本発明の方法で使用される化学エッチング剤は、通常、ブリスクのブレードを構成する金属又は合金（例えば、チタン、鋼、ニッケル、タングステン又はその合金）に依存する。通例、使用されるエッチング剤は１種以上の強酸（例えば、フッ化水素酸、硝酸、塩酸、硫酸又はその混合物）を含む水性エッチング溶液である。例えば、チタン製のブレードと共に使用するのに適した化学エッチング剤としては、フッ化水素酸又はフッ化水素酸と硝酸との混合物〔例えば、約８〜約１６容量％の濃硝酸と約３〜約１０容量％の濃フッ化水素酸との混合物〕を含むと共に、必要に応じてＯｒｖｕｓ ＷＡ（アメリカ合衆国オハイオ州シンシナティ市所在のＰｒｏｃｔｅｒ＆Ｇａｍｂｌｅ社製）のような市販の湿潤剤を添加した水溶液が挙げられる。例えば、１９８６年１月７日付け米国特許第４５６３２３９号（Ａｄｉｎｏｌｆｉ等）（特に第２欄６７行目〜第３欄７行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。高タングステン含量の合金製のブレードと共に使用するのに適した化学エッチング剤としては、フッ化水素酸と硝酸との混合物を含む水溶液、例えば約４０〜約６０容量％の濃硝酸、約０．６〜約０．８容量％の濃フッ化水素酸及び約３０〜約７０容量％の水からなると共に、約０．００８ｍｏｌ／ｌ以上の硫酸第二銅及び約０．００１６〜約０．０２５ｍｏｌ／ｌの塩化第二鉄を含む水溶液が挙げられる。例えば、１９８２年１０月１２日付け米国特許第４３５３７８０号（Ｆｉｓｈｔｅｒ等）（特に第１欄５０〜５８行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。ニッケル基合金製のブレードと共に使用するのに適した化学エッチング剤としては、硝酸と塩酸との混合物を含む水溶液、例えば約４０〜約６０容量％の濃硝酸、約５〜約２０容量％の塩酸及び残部の水からなると共に、約０．００８〜約０．０２５ｍｏｌ／ｌの塩化第二鉄及び約０．０１６ｍｏｌ／ｌ以上の硫酸第二銅及びを含む水溶液が挙げられる。例えば、１９８３年１０月２５日付け米国特許第４４１１７３０号（Ｆｉｓｈｔｅｒ等）（特に第２欄４０〜５１行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。ＩＮ−１００ニッケル基合金製のブレードと共に使用するのに適した化学エッチング剤としては、塩酸と硝酸との混合物を含む水溶液、例えば約３２．５〜約８５容量％（好ましくは約３２．５〜約４２．５容量％）の塩酸と、塩酸の容量に比例した量の他の成分、すなわち約３５〜約４５ｍｌ／ｌの硝酸、約０．０１２２〜約０．０１６０ｍｏｌ／ｌの金属硫酸塩イオン、約０．０２８３〜約０．０３６９ｍｏｌ／ｌの金属塩化物イオン、約０．０１４６〜約０．０１９０ｍｏｌ／ｌの金属フッ化物イオン及び約０．００６３〜約０．００８３ｍｏｌ／ｌのクエン酸と、残部の水とからなる水溶液が挙げられる。例えば、１９８５年８月１３日付け米国特許第４５３４８２３号（Ｆｉｓｈｔｅｒ等）（特に第２欄５〜１４行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。
【００１５】
強酸溶液による金属（例えば、金属チタン）製ブレードのケミカルミーリングに関しては、本発明の方法中に起こる水素吸収量を最少限に抑えることが好ましい。ある種の金属（例えば、チタン）では、十分な量の水素が吸収されると、望ましくない金属水素化物が生成することがある。このような過度の水素吸収は、一般に「水素脆化」と呼ばれる。ミーリングを施すべき金属の表面への水素吸収は、得られる金属部品にミクロ組織上の応力及び変化を付与することがある。かかるミクロ組織の変化は金属部品の望ましくない早期割れを起こすことがある。
【００１６】
水素吸収を抑制するために本発明の方法で使用し得る強酸溶液（例えば、フッ化水素酸又はその同等物を含有する溶液）としては、約２０〜約１００ｇ／ｌ（好ましくは約３５〜約９０ｇ／ｌ）の純フッ化水素溶液（又はその同等物）と、約５５〜約６５０ｇ／ｌ（好ましくは約６０〜約２００ｇ／ｌ）の塩素酸ナトリウム、約１８０〜約６５０ｇ／ｌ（好ましくは約２００〜約４５０ｇ／ｌ）のぺルオキシ硫酸アンモニウム及び約１０ｇ／ｌ以上（好ましくは約２０〜約１５０ｇ／ｌ）の過酸化水素からなる群から選択される１種以上の水素抑制剤と、残部の水とからなる実質的に無硝酸の溶液、並びに約５〜約１００ｇ／ｌ（好ましくは約１５〜約７５ｇ／ｌ）のフッ化水素アンモニウムと、約９０ｇ／ｌまで（好ましくは約８〜約７０ｇ／ｌ）の塩酸と、残部の水とからなる実質的に無硝酸の溶液が挙げられる。１９９３年９月２８日付け米国特許第５２４８３８６号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ等）（特に第２欄５８〜６７行目）及び１９９２年３月３１日付け米国特許第５１００５００号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ等）（特に第３欄４４〜５５行目）を参照されたい。なお、これらの特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。また、フッ化水素酸を含有する水性エッチング溶液に銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金又は金を添加することによって水素吸収を抑制することができる。１９９２年４月７日付け米国特許第５１０２４９９号（Ｊｏｄｇｅｎｓ等）（特に第２欄２８〜３９行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。
【００１７】
特に化学エッチング剤が水素吸収抑制剤を含有しない場合にケミカルミーリング時の水素吸収量を最少限に抑えるため、金属除去を必要とせずかつケミカルミーリング中に化学エッチング剤に接触する可能性のあるブレードの表面（又はブレードの表面の少なくとも一部分）に、エッチング剤にかなりの化学的耐性又は不活性なマスキング剤を適用することができる。適当なマスキング剤としては、表面に設置し得るプラスチックフィルム、被膜又はその他の材料が挙げられる。これらは、エッチング剤に化学的耐性又は不活性な重合体、化合物又はその他の組成物（例えば、エチレングリコールエーテル系組成物、ネオプレン系組成物のようなゴム又は合成ゴム組成物、及びポリテトラフルオロエチレン）から形成される。例えば、１９９２年６月３０日付け米国特許第５１２６００５号（Ｂｌａｋｅ）（特に第２欄８〜３４行目）、１９９２年３月３１日付け米国特許第５１００５００号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ）（特に第５欄４９〜６３行目）、及び１９９０年２月１３日付け米国特許第４９００３８９号（Ｃｈｅｎ）（特に第２欄４６〜５１行目）を参照されたい。なお、これらの特許明細書はいずれも引用によって本明細書中に組込まれる。マスキング剤は、任意公知の方法（例えば、はけ塗り、浸し塗り、吹付け、ローラ塗り又は流し塗り）により、エッチング剤から保護すべきブレード１８の表面（又は表面の一部分）に適用することができる。ケミカルミーリングの実施後には、マスキング剤をブレードから除去することができる。
【００１８】
本発明の方法の一実施形態を図３に示すが、この図は（例えば、３容量％のフッ化水素酸、３５容量％の硝酸及び残部の脱イオン水からなる）化学エッチング溶液６４を含むケミカルミーリングタンク又は浴６０を示している。やはり図３に示す通り、個別に１１８、２１８、３１８、４１８及び５１８として表されたブリスク１０の複数のブレード（すなわち、２以上のブレード）を降下、浸漬又はその他の方法で溶液６４中に浸す。前述の通り、寸法特性を変化又は変更するためにケミカルミーリングで処理する必要があるのは、これらのブレードのうちの１枚又は数枚だけである場合がある。例えば、ブレード３１８（以後は互換的に「非保護」ブレード、「処理すべき」ブレード又は「処理」ブレードと呼ぶことがある）が、その翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化又は変更を必要とする唯一のブレードであり得る。残りのブレード１１８、２１８、４１８及び５１８（以後は互換的に「保護」ブレード、「処理すべきでない」ブレード又は「非処理」ブレードと呼ぶことがある）については、溶液６４に接触する可能性のある表面の全てを、溶液６４中の化学エッチング剤に化学的耐性又は不活性な適当なマスキング剤で被覆又は保護することが好ましい。（例えば、２層のＡＣ８１８ゴム組成物を保護すべき表面に塗布し、乾燥させ、次いでＡＣ８３２ゴム組成物のトップコートを塗布すればよい。）このようにすれば、非処理ブレード又は保護ブレード１１８、２１８、４１８及び５１８のの寸法特性を変化又は変更しなくてもブレード３１８の選択的処理を行うことができる。
【００１９】
チタンのような金属製のブレードを処理する場合、かつ水素吸収抑制剤を含有しない溶液６４を使用する場合には、溶液６４に接触したブレードの水素脆化を防止又は抑制するため、生起する水素吸収の程度を監視又は測定することが好ましい。このような目的のため、パネル７２として示す参照試料を溶液６４中に浸漬し又は吊下げることができる。この参照パネル７２は、ケミカルミーリングを受けるブレード３１８と同じ金属（又は合金）からなることが好ましい。また、溶液６４への浸漬に先立ち、パネル７２は処理ブレード３１８の翼形部分２６の厚さ５０と同一又は同様の厚さを有することが好ましい。
【００２０】
溶液６４への浸漬中における処理ブレード３１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化の程度は、ブレード３１８自体の定期的な目視検査及び／又は手動測定のような様々な方法によって測定又は監視することができる。しかし、溶液６４へのブレード３１８の浸漬中に起こる水素吸収の程度を測定又は監視することに加え、パネル７２の使用は別の利益ももたらす。つまり、処理ブレード３１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化の程度の追加の測定又は監視を行ってケミカルミーリング工程の制御を簡易化することである。パネル７２の厚さを定期的に測定することにより、（水素吸収の程度ばかりでなく）ケミカルミーリングによる処理を受けるブレード３１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化の程度に関して相関関係を求めることができる。例えば、様々な時間にわたり溶液６４に暴露した複数のパネル７２からデータを収集することにより、特に同じ時間にわたって溶液６４に暴露した同一又は同様の厚さのブレード１８と関係づけた場合、処理ブレード３１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の所定の変化を得るために必要な暴露時間を決定することができる。所期厚さの異なるパネルに関して同じ操作を行うことにより、厚さの異なる処理ブレード３１８に関して相関関係を求めることもできる。
【００２１】
本発明の方法は、（処理ブレード及び非処理ブレードを含む）全てのブレード１８を溶液６４中に浸漬する代りに、溶液６４中に処理ブレード３１８のみを選択的に浸漬することによっても実施することができる。例えば、ケミカルミーリングによる処理を必要としない（あるいは同時にケミカルミーリングによって処理することを必要としない）他のブレード（例えば、１１８、２１８、４１８及び５１８）を浸漬することなく、個別のブレード３１８を選択的に浸漬し得る特殊な形状の浴６０を製造することができる。このようにすれば、マスキング剤を適用しなくても非処理ブレードを溶液から保護することができる。
【００２２】
本発明の方法は、単一の浸漬工程として実施することもできるし、あるいは複数の連続した浸漬工程として実施することもできる。例えば、図３に示す通り、最初の工程ではブレード３１８の処理を行うことができる。この場合、エッチング剤による処理から保護すべきブレードの表面（又は表面の一部分）にはマスキング剤を適用することにより、他のブレード１１８、２１８、４１８及び５１８は非処理のままに保たれる。ブレード３１８の初期処理を行った後、次の工程では残りの非処理ブレード１１８、２１８、４１８及び５１８の１者以上の保護表面からマスキング剤を除去することができる。例えば、ブレード１１８に適用されたマスキング剤を除去し、ブレード全体を再び溶液６４中に浸漬すると、ブレード３１８及び１１８はエッチング剤で処理される。このような後続の処理工程を所望の回数だけ繰返すことができる。すなわち、残りの非処理ブレード２１８、４１８及び５１８の１者以上の表面からマスキング剤を除去し、次いで全てのブレードを再び溶液６４中に浸漬してマスキング剤による保護を受けていないブレードをさらに処理する操作を繰返すことができる。
【００２３】
ブリスク１０のブレードを溶液６４で処理した後、ブレード上の残留物を（例えば、水で）洗浄し、中和し、あるいはケミカルミーリングに精通した当業者にとって公知の他の方法によって除去することができる。また、非処理ブレード又は保護ブレードの表面に適用されたマスキング剤は、（マスキング剤に対する溶媒による処理の使用又は不使用の下で）表面から（例えば、剥離によって）除去することができるし、あるいはケミカルミーリングに精通した当業者にとって公知の他の方法によって除去することができる。その結果、ブリスクは使用可能な状態となる。
【００２４】
以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、特許請求の範囲によって規定された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに様々な変更を加え得ることは当業者にとって自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を適用し得る代表的なガスタービンエンジンブリスクの斜視図である。
【図２】図１のブリスク中の１枚のブレードの翼形部分の断面図である。
【図３】本発明の方法の一実施形態を示す略図である。
【符号の説明】
１０ ブリスク
１４ ハブ
１８ ブレード
２２ ブレードの根元
２６ 翼形部分
３０ 前縁
３４ 後縁
３８ 凸状湾曲面
４２ 凹状湾曲面
４６ 翼弦長
５０ 厚さ
６０ ケミカルミーリングタンク又は浴
６４ 化学エッチング溶液
７２ 参照パネル
３１８ 処理すべきブレード
【発明の背景】
本発明は、ガスタービンエンジンのブレード付ディスク（ブリスク）のブレードについて、１以上のブレードの翼弦長、厚さ又はその両方を変化させるためのケミカルミーリング方法に関する。具体的には、本発明はブリスクの回転バランスを取るため、あるいはその他の目的でブリスクのブレードの寸法特性を変化させるためのブレードの選択的ケミカルミーリング方法に関する。
【０００２】
ガスタービンエンジンのファン又は圧縮機は、通例、ディスク又はハブから半径方向外側に延びる複数の円周方向に互いに離隔した回転ブレードを含む１以上の段を有するように構成されている。通例、各々の回転ブレードは翼形部分及び根元のダブテール部を含んでいて、ダブテール部はハブの外周に設けられた相補的な溝穴の中に半径方向に沿って保持されている。運転時には、ハブとハブに取付けられたブレードは回転する。ブレードによって生じた実質的な遠心力は、それぞれのダブテール部を介して下方に伝達されかつハブによって支持される。ダブテール部は、運転に際して有用な寿命を得るために適した低レベルの応力をもってブレードを支持するのに適当な形状及び寸法を有していなければならない。
【０００３】
ある種のガスタービンエンジン構造では、半径比及びブレードの弦節比はブレードをディスクのハブの周囲にかなり密集して配置させるようなもので、ハブの直径はブレードの先端によって規定されるディスクの外径に比べて相対的に小さくなっている。その結果、従来の構造のダブテール部により、有用な実用寿命を得るために適したレベルの応力の下で遠心荷重を支持することは不可能となる。従って、ブレードはディスクのハブと一体を成すように製造されることがあるが、このような一体部品は一般にブレード付きディスク又は「ブリスク」として知られている。ガスタービン円板ブリスクは、通例、機械加工（機械的切削）又は電解加工（ＥＣＭ）を用いて一体のむく鍛造品を常法通りに加工することによって製造される。１９９８年９月２０日付け米国特許第４７７２３７２号（Ｂｒｕｓｎｓ等）及び１９８９年７月２５日付け米国特許第４８５１０９０号（Ｂｒｕｓｎｓ等）には、ガスタービンエンジンブリスクを製造するためのＥＣＭ方法及び装置が開示されている。ブレードがディスクと一体を成している場合、運転に際して有用な寿命を得るために適したレベルの応力をブリスク中に得ることができる。
【０００４】
残念ながら、製造許容差及びガスタービンエンジンブリスクの製造方法に固有の変動のため、ブリスクの全てのブレードが同じ幅又は翼弦長（すなわち、ブレードの前縁から後縁までの直線で規定される寸法）及び／又は同じ厚さ（すなわち、ブレードの凸状湾曲面又は「負圧」側とブレードの凹状湾曲面又は「正圧」側との間に規定される寸法）を有するように形成されないのが通例である。こうして生じたブレードの翼弦長及び厚さの変動は、ブリスクの回転バランスを失わせることがあると共に、ブリスクに関して予め規定された規格に合致しないブレードの寸法特性のその他の差を生じることがある。このようなブリスクの回転バランス失調が十分に大きければ、運転中に過度のロータ振動を起こし、そのためにブリスクが使用不可能になることがある。また、ブリスクの回転バランス失調は長期にわたる正常な摩耗又は運転中のブレードの損傷のために生じることもあり、あるいは現場でのブリスクの補修で生じた変化のために生じることもある。
【０００５】
従来、このようなガスタービンエンジンブリスクの回転バランス失調の問題は２つの方法のいずれかによって解決されていた。１つの従来方法は、フランジ釣合い重りを付加してブリスクの回転バランスを調整することである。フランジ釣合い重りの欠点は、ブリスクの質量を増加させ、総合的なシステム応力を増大させる可能性があることである。もう１つの従来方法は、（例えば、オフセット／偏心研削によって）ブリスクを機械的に研磨又は加工することにより、ブレード、フランジ及び／又はブレードの根元間のプラットホーム領域から金属を除去してブリスクの回転バランスを調整することである。機械加工方法の欠点としては、ブリスクのブレード又はその他の部分に損傷を与える恐れがあること、ブレードの翼弦長及び／又は厚さの変化を細密に制御するのが困難であること、並びにブレードの表面に不要の残留応力を生じる可能性のあることが挙げられる。
【０００６】
従って、ガスタービンエンジンブリスクの製造、運転又は補修に際して生じる回転バランスの失調又はブレードの寸法特性のその他の差を修正するための方法であって、フランジ釣合い重りのような付加質量を必要とせず、ブレードを機械加工しなくても実施でき、かつ回転バランスの調整又はその他の目的でブレードの寸法特性を修正するための現行の方法よりも細密な調整が可能な方法を提供することが望まれている。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、ハブと、該ハブの周囲で円周方向に互いに離隔しかつハブから半径方向外側に延びる複数の金属製ブレードとを有するガスタービンエンジンブリスクについて、１以上のブレードの寸法特性を変化させるためのケミカルミーリング方法に関する。かかるブリスクのブレードの各々は、前縁、後縁、前縁から後縁までの直線で規定される翼弦長、凸状湾曲面、凹状湾曲面、及び凸状湾曲面と凹状湾曲面との間に規定される厚さを有している。この方法は、ブリスクの１以上のブレードを構成する金属に対する化学エッチング剤により、該ブレードの翼弦長及び厚さの少なくとも一方を変化させるのに十分な時間にわたって該ブレードを処理する工程を含んでいる。本発明の方法の好ましい実施形態では、回転バランスを失ったブリスクの１以上のブレードを、ブリスクの回転バランスが取れるようにブレードの翼弦長及び／又は厚さを変化させるのに十分な時間にわたって化学エッチング剤で選択的に処理する。
【０００８】
本発明の方法は、製造後、補修後又は損傷を受けた後のガスタービンエンジンブリスクの回転バランスを取るための従来の方法に比べて幾つかの顕著な利点をもたらす。ブリスクのブレードのケミカルミーリングは、ブレードの翼弦長及び／又は厚さを変化させてブリスクの回転バランスを取るため、あるいはその他の目的で１以上のブレードの寸法特性を変化させるため、より綿密に制御することができる。フランジ重りや機械加工と異なり、本発明の方法は質量を増加させないと共に、特に追加のシステム応力をブリスクに付加しない。また、本発明の方法はブリスクのバランスに影響を及ぼすことのあるブリスクのブレードの補修（例えば、損傷の融合）後にブリスクの回転バランスを取ることを可能にする。
【０００９】
本発明の方法が有する特別の利点は、最大の質量を有し（すなわち、最も重く）、従って回転バランスの失調を最も起こし易いブリスクのブレードを選択し得ることである。かかるブレードの質量又は重量を低減させることで、ブリスクの回転バランス失調の根本原因が解決し、ブリスクも軽量化する。さらに、ブリスクの重量を減らすことで、ブリスク全体のブレード重量の不均等又は不均一分布によって生ずる残留応力が低減し、ブリスク中の局部残留応力が低減する。これは、フランジ重り又はオフセット／偏心研削の付加によって回転バランスの失調に対処する従来の方法と全く異なるはずである。フランジ重り又はオフセット／偏心研削の付加は、回転バランス失調の根本原因を解決しないばかりでなく、ブリスク中の局部残留応力を増大させることがあるので望ましくない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の方法を適用し得る代表的なガスタービンエンジンブリスクを図１中に１０として示す。ブリスク１０は、ハブ１４と、ハブ１４の周囲で円周方向に互いに離隔した複数のブレード１８とを含んでいる。各々のブレード１８は、２２として示すブレードの根元によってハブ１４に一体を成して固定されている。各々のブレードの翼形部分を２６として示すが、これはハブ１４及びブレードの根元２２から半径方向外側に延びている。
【００１１】
図２は、図１のブリスク１０中の１枚のブレード１８の翼形部分２６の断面図である。図２に示す通り、ブレード１８の翼形部分２６は前縁３０、後縁３４、前縁３０と後縁３４との間に広がる凸状湾曲面（ブレードの「負圧」側とも呼ぶ）３８、及びやはり前縁３０と後縁３４との間に広がる凹状湾曲面（ブレードの「正圧」側とも呼ぶ）４２を有している。前縁３０と後縁３４との間に延びる破線４６は、ブレード１８の翼形部分２６の幅又は翼弦長を表している。凸状湾曲面３８と凹状湾曲面４２との間の双頭の矢印５０は、ブレード１８の翼形部分２６の（通例は「最大」の厚さとして測定される）厚さを表している。
【００１２】
本発明の方法は、ブリスク１０の１以上のブレード１８の翼形部分２６の寸法特性の変化に用いられる。とりわけ、本発明の方法はブリスクの１以上のブレード１８の翼形部分２６の翼弦長４６、厚さ５０又はその両方が（ブリスクの他のブレード１８に比べて）示す変動又は差のために回転バランス失調の問題を有するブリスク１０の回転バランスを取るため特に有用である。このような翼弦長４６及び／又は厚さ５０の変動／差は、ブリスク１０の最初の製造時の欠陥、運転環境中でのブリスクの使用中におけるブレード１８の正常な摩耗又は損傷、あるいはブリスク１０の補修（例えば、現場補修）で生じたブレード１８の変化の結果であり得る。本発明の方法では、これらの変動／差はブリスク１０の回転バランスが取れるように１以上のブレード１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）を変化（減少）させることによって修正又は変更することができる。本発明の方法は、１以上のブレード１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）を変化させることにより、ブリスクの回転バランスを取る以外の目的で１以上のブレード１８の寸法特性を変化させるためにも使用することができる。例えば、ブリスク１０がそれに関して予め規定された規格に適合するようにブレード１８の寸法特性を変化又は変更することもできる。
【００１３】
本発明の方法は、ブリスク１０の１以上の処理すべきブレード１８を構成する金属に対する化学エッチング剤を用いて、（好ましくは選択的に接触させることによって）ブレード１８を処理する工程を含んでいる。化学エッチング剤によるケミカルミーリング（互換的に「ケムミーリング」とも呼ぶ）は、ブレード１８からの金属除去を細密に調整してブレードの翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化を綿密に制御することができる。以前には、化学エッチング剤によるケミカルミーリングは固定されていない個別のエーロフォイル又はブレードの表面から材料を一様に除去するため、特に金属チタンからエーロフォイル又はブレードを鍛造する際に生じることのある薄い酸化層又は「アルファケース」を除去するために使用されていた。１９８６年１月７日付け米国特許第４５６３２３９号（Ａｄｉｎｏｌｆｉ等）には、回転バレルのような可動容器を用いて固定されていない個別のエーロフォイル又はブレードにケミカルミーリングを施すための方法が開示されている。しかし、（ブレードとディスクのハブとが一体を成しているような）ガスタービンエンジンブリスクの回転バランスを取るため、あるいは回転バランスを取ること以外の目的でブリスクのブレードの寸法特性を変化又は変更するために化学エッチング剤によるケミカルミーリングを使用することは以前には開示されていなかった。
【００１４】
本発明の方法で使用される化学エッチング剤は、通常、ブリスクのブレードを構成する金属又は合金（例えば、チタン、鋼、ニッケル、タングステン又はその合金）に依存する。通例、使用されるエッチング剤は１種以上の強酸（例えば、フッ化水素酸、硝酸、塩酸、硫酸又はその混合物）を含む水性エッチング溶液である。例えば、チタン製のブレードと共に使用するのに適した化学エッチング剤としては、フッ化水素酸又はフッ化水素酸と硝酸との混合物〔例えば、約８〜約１６容量％の濃硝酸と約３〜約１０容量％の濃フッ化水素酸との混合物〕を含むと共に、必要に応じてＯｒｖｕｓ ＷＡ（アメリカ合衆国オハイオ州シンシナティ市所在のＰｒｏｃｔｅｒ＆Ｇａｍｂｌｅ社製）のような市販の湿潤剤を添加した水溶液が挙げられる。例えば、１９８６年１月７日付け米国特許第４５６３２３９号（Ａｄｉｎｏｌｆｉ等）（特に第２欄６７行目〜第３欄７行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。高タングステン含量の合金製のブレードと共に使用するのに適した化学エッチング剤としては、フッ化水素酸と硝酸との混合物を含む水溶液、例えば約４０〜約６０容量％の濃硝酸、約０．６〜約０．８容量％の濃フッ化水素酸及び約３０〜約７０容量％の水からなると共に、約０．００８ｍｏｌ／ｌ以上の硫酸第二銅及び約０．００１６〜約０．０２５ｍｏｌ／ｌの塩化第二鉄を含む水溶液が挙げられる。例えば、１９８２年１０月１２日付け米国特許第４３５３７８０号（Ｆｉｓｈｔｅｒ等）（特に第１欄５０〜５８行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。ニッケル基合金製のブレードと共に使用するのに適した化学エッチング剤としては、硝酸と塩酸との混合物を含む水溶液、例えば約４０〜約６０容量％の濃硝酸、約５〜約２０容量％の塩酸及び残部の水からなると共に、約０．００８〜約０．０２５ｍｏｌ／ｌの塩化第二鉄及び約０．０１６ｍｏｌ／ｌ以上の硫酸第二銅及びを含む水溶液が挙げられる。例えば、１９８３年１０月２５日付け米国特許第４４１１７３０号（Ｆｉｓｈｔｅｒ等）（特に第２欄４０〜５１行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。ＩＮ−１００ニッケル基合金製のブレードと共に使用するのに適した化学エッチング剤としては、塩酸と硝酸との混合物を含む水溶液、例えば約３２．５〜約８５容量％（好ましくは約３２．５〜約４２．５容量％）の塩酸と、塩酸の容量に比例した量の他の成分、すなわち約３５〜約４５ｍｌ／ｌの硝酸、約０．０１２２〜約０．０１６０ｍｏｌ／ｌの金属硫酸塩イオン、約０．０２８３〜約０．０３６９ｍｏｌ／ｌの金属塩化物イオン、約０．０１４６〜約０．０１９０ｍｏｌ／ｌの金属フッ化物イオン及び約０．００６３〜約０．００８３ｍｏｌ／ｌのクエン酸と、残部の水とからなる水溶液が挙げられる。例えば、１９８５年８月１３日付け米国特許第４５３４８２３号（Ｆｉｓｈｔｅｒ等）（特に第２欄５〜１４行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。
【００１５】
強酸溶液による金属（例えば、金属チタン）製ブレードのケミカルミーリングに関しては、本発明の方法中に起こる水素吸収量を最少限に抑えることが好ましい。ある種の金属（例えば、チタン）では、十分な量の水素が吸収されると、望ましくない金属水素化物が生成することがある。このような過度の水素吸収は、一般に「水素脆化」と呼ばれる。ミーリングを施すべき金属の表面への水素吸収は、得られる金属部品にミクロ組織上の応力及び変化を付与することがある。かかるミクロ組織の変化は金属部品の望ましくない早期割れを起こすことがある。
【００１６】
水素吸収を抑制するために本発明の方法で使用し得る強酸溶液（例えば、フッ化水素酸又はその同等物を含有する溶液）としては、約２０〜約１００ｇ／ｌ（好ましくは約３５〜約９０ｇ／ｌ）の純フッ化水素溶液（又はその同等物）と、約５５〜約６５０ｇ／ｌ（好ましくは約６０〜約２００ｇ／ｌ）の塩素酸ナトリウム、約１８０〜約６５０ｇ／ｌ（好ましくは約２００〜約４５０ｇ／ｌ）のぺルオキシ硫酸アンモニウム及び約１０ｇ／ｌ以上（好ましくは約２０〜約１５０ｇ／ｌ）の過酸化水素からなる群から選択される１種以上の水素抑制剤と、残部の水とからなる実質的に無硝酸の溶液、並びに約５〜約１００ｇ／ｌ（好ましくは約１５〜約７５ｇ／ｌ）のフッ化水素アンモニウムと、約９０ｇ／ｌまで（好ましくは約８〜約７０ｇ／ｌ）の塩酸と、残部の水とからなる実質的に無硝酸の溶液が挙げられる。１９９３年９月２８日付け米国特許第５２４８３８６号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ等）（特に第２欄５８〜６７行目）及び１９９２年３月３１日付け米国特許第５１００５００号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ等）（特に第３欄４４〜５５行目）を参照されたい。なお、これらの特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。また、フッ化水素酸を含有する水性エッチング溶液に銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金又は金を添加することによって水素吸収を抑制することができる。１９９２年４月７日付け米国特許第５１０２４９９号（Ｊｏｄｇｅｎｓ等）（特に第２欄２８〜３９行目）を参照されたい。なお、この特許明細書は引用によって本明細書中に組込まれる。
【００１７】
特に化学エッチング剤が水素吸収抑制剤を含有しない場合にケミカルミーリング時の水素吸収量を最少限に抑えるため、金属除去を必要とせずかつケミカルミーリング中に化学エッチング剤に接触する可能性のあるブレードの表面（又はブレードの表面の少なくとも一部分）に、エッチング剤にかなりの化学的耐性又は不活性なマスキング剤を適用することができる。適当なマスキング剤としては、表面に設置し得るプラスチックフィルム、被膜又はその他の材料が挙げられる。これらは、エッチング剤に化学的耐性又は不活性な重合体、化合物又はその他の組成物（例えば、エチレングリコールエーテル系組成物、ネオプレン系組成物のようなゴム又は合成ゴム組成物、及びポリテトラフルオロエチレン）から形成される。例えば、１９９２年６月３０日付け米国特許第５１２６００５号（Ｂｌａｋｅ）（特に第２欄８〜３４行目）、１９９２年３月３１日付け米国特許第５１００５００号（Ｄａｓｔｏｌｆｏ）（特に第５欄４９〜６３行目）、及び１９９０年２月１３日付け米国特許第４９００３８９号（Ｃｈｅｎ）（特に第２欄４６〜５１行目）を参照されたい。なお、これらの特許明細書はいずれも引用によって本明細書中に組込まれる。マスキング剤は、任意公知の方法（例えば、はけ塗り、浸し塗り、吹付け、ローラ塗り又は流し塗り）により、エッチング剤から保護すべきブレード１８の表面（又は表面の一部分）に適用することができる。ケミカルミーリングの実施後には、マスキング剤をブレードから除去することができる。
【００１８】
本発明の方法の一実施形態を図３に示すが、この図は（例えば、３容量％のフッ化水素酸、３５容量％の硝酸及び残部の脱イオン水からなる）化学エッチング溶液６４を含むケミカルミーリングタンク又は浴６０を示している。やはり図３に示す通り、個別に１１８、２１８、３１８、４１８及び５１８として表されたブリスク１０の複数のブレード（すなわち、２以上のブレード）を降下、浸漬又はその他の方法で溶液６４中に浸す。前述の通り、寸法特性を変化又は変更するためにケミカルミーリングで処理する必要があるのは、これらのブレードのうちの１枚又は数枚だけである場合がある。例えば、ブレード３１８（以後は互換的に「非保護」ブレード、「処理すべき」ブレード又は「処理」ブレードと呼ぶことがある）が、その翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化又は変更を必要とする唯一のブレードであり得る。残りのブレード１１８、２１８、４１８及び５１８（以後は互換的に「保護」ブレード、「処理すべきでない」ブレード又は「非処理」ブレードと呼ぶことがある）については、溶液６４に接触する可能性のある表面の全てを、溶液６４中の化学エッチング剤に化学的耐性又は不活性な適当なマスキング剤で被覆又は保護することが好ましい。（例えば、２層のＡＣ８１８ゴム組成物を保護すべき表面に塗布し、乾燥させ、次いでＡＣ８３２ゴム組成物のトップコートを塗布すればよい。）このようにすれば、非処理ブレード又は保護ブレード１１８、２１８、４１８及び５１８のの寸法特性を変化又は変更しなくてもブレード３１８の選択的処理を行うことができる。
【００１９】
チタンのような金属製のブレードを処理する場合、かつ水素吸収抑制剤を含有しない溶液６４を使用する場合には、溶液６４に接触したブレードの水素脆化を防止又は抑制するため、生起する水素吸収の程度を監視又は測定することが好ましい。このような目的のため、パネル７２として示す参照試料を溶液６４中に浸漬し又は吊下げることができる。この参照パネル７２は、ケミカルミーリングを受けるブレード３１８と同じ金属（又は合金）からなることが好ましい。また、溶液６４への浸漬に先立ち、パネル７２は処理ブレード３１８の翼形部分２６の厚さ５０と同一又は同様の厚さを有することが好ましい。
【００２０】
溶液６４への浸漬中における処理ブレード３１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化の程度は、ブレード３１８自体の定期的な目視検査及び／又は手動測定のような様々な方法によって測定又は監視することができる。しかし、溶液６４へのブレード３１８の浸漬中に起こる水素吸収の程度を測定又は監視することに加え、パネル７２の使用は別の利益ももたらす。つまり、処理ブレード３１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化の程度の追加の測定又は監視を行ってケミカルミーリング工程の制御を簡易化することである。パネル７２の厚さを定期的に測定することにより、（水素吸収の程度ばかりでなく）ケミカルミーリングによる処理を受けるブレード３１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の変化の程度に関して相関関係を求めることができる。例えば、様々な時間にわたり溶液６４に暴露した複数のパネル７２からデータを収集することにより、特に同じ時間にわたって溶液６４に暴露した同一又は同様の厚さのブレード１８と関係づけた場合、処理ブレード３１８の翼弦長４６又は厚さ５０（あるいは両者）の所定の変化を得るために必要な暴露時間を決定することができる。所期厚さの異なるパネルに関して同じ操作を行うことにより、厚さの異なる処理ブレード３１８に関して相関関係を求めることもできる。
【００２１】
本発明の方法は、（処理ブレード及び非処理ブレードを含む）全てのブレード１８を溶液６４中に浸漬する代りに、溶液６４中に処理ブレード３１８のみを選択的に浸漬することによっても実施することができる。例えば、ケミカルミーリングによる処理を必要としない（あるいは同時にケミカルミーリングによって処理することを必要としない）他のブレード（例えば、１１８、２１８、４１８及び５１８）を浸漬することなく、個別のブレード３１８を選択的に浸漬し得る特殊な形状の浴６０を製造することができる。このようにすれば、マスキング剤を適用しなくても非処理ブレードを溶液から保護することができる。
【００２２】
本発明の方法は、単一の浸漬工程として実施することもできるし、あるいは複数の連続した浸漬工程として実施することもできる。例えば、図３に示す通り、最初の工程ではブレード３１８の処理を行うことができる。この場合、エッチング剤による処理から保護すべきブレードの表面（又は表面の一部分）にはマスキング剤を適用することにより、他のブレード１１８、２１８、４１８及び５１８は非処理のままに保たれる。ブレード３１８の初期処理を行った後、次の工程では残りの非処理ブレード１１８、２１８、４１８及び５１８の１者以上の保護表面からマスキング剤を除去することができる。例えば、ブレード１１８に適用されたマスキング剤を除去し、ブレード全体を再び溶液６４中に浸漬すると、ブレード３１８及び１１８はエッチング剤で処理される。このような後続の処理工程を所望の回数だけ繰返すことができる。すなわち、残りの非処理ブレード２１８、４１８及び５１８の１者以上の表面からマスキング剤を除去し、次いで全てのブレードを再び溶液６４中に浸漬してマスキング剤による保護を受けていないブレードをさらに処理する操作を繰返すことができる。
【００２３】
ブリスク１０のブレードを溶液６４で処理した後、ブレード上の残留物を（例えば、水で）洗浄し、中和し、あるいはケミカルミーリングに精通した当業者にとって公知の他の方法によって除去することができる。また、非処理ブレード又は保護ブレードの表面に適用されたマスキング剤は、（マスキング剤に対する溶媒による処理の使用又は不使用の下で）表面から（例えば、剥離によって）除去することができるし、あるいはケミカルミーリングに精通した当業者にとって公知の他の方法によって除去することができる。その結果、ブリスクは使用可能な状態となる。
【００２４】
以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、特許請求の範囲によって規定された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに様々な変更を加え得ることは当業者にとって自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を適用し得る代表的なガスタービンエンジンブリスクの斜視図である。
【図２】図１のブリスク中の１枚のブレードの翼形部分の断面図である。
【図３】本発明の方法の一実施形態を示す略図である。
【符号の説明】
１０ ブリスク
１４ ハブ
１８ ブレード
２２ ブレードの根元
２６ 翼形部分
３０ 前縁
３４ 後縁
３８ 凸状湾曲面
４２ 凹状湾曲面
４６ 翼弦長
５０ 厚さ
６０ ケミカルミーリングタンク又は浴
６４ 化学エッチング溶液
７２ 参照パネル
３１８ 処理すべきブレード
Claims (11)
- ハブ（１４）と、ハブ（１４）の周囲で円周方向に互いに離隔しかつハブから半径方向外側に延びる複数の金属製ブレード（１８）とを有するガスタービンエンジンブリスク（１０）であって、ブリスク（１０）のブレード（１８）の各々が前縁（３０）、後縁（３４）、前縁（３０）から後縁（３４）までの直線で規定される翼弦長（４６）、凸状湾曲面（３８）、凹状湾曲面（４２）、及び凸状湾曲面（３８）と凹状湾曲面（４２）との間に規定された厚さ（５０）を有するようなガスタービンエンジンブリスク（１０）のケミカルミーリング方法であって、ブリスク（１０）の１以上のブレード（１８）を構成する金属に対する化学エッチング剤により、翼弦長（４６）及び厚さ（５０）の少なくとも一方を変化させるのに十分な時間にわたって１以上のブレード（１８）を処理する工程を含む方法。
- ハブ（１４）と、ハブ（１４）の周囲で円周方向に互いに離隔しかつハブから半径方向外側に延びる複数の金属製ブレード（１８）とを有するガスタービンエンジンブリスク（１０）であって、ブリスク（１０）のブレード（１８）の各々が前縁（３０）、後縁（３４）、前縁（３０）から後縁（３４）までの直線で規定される翼弦長（４６）、凸状湾曲面（３８）、凹状湾曲面（４２）、及び凸状湾曲面（３８）と凹状湾曲面（４２）との間に規定された厚さ（５０）を有するような回転バランスを失ったガスタービンエンジンブリスク（１０）の選択的ケミカルミーリング方法であって、ブリスク（１０）の１以上のブレード（１８）を構成する金属に対する化学エッチング剤により、ブリスク（１０）の回転バランスが取れるように翼弦長（４６）及び厚さ（５０）の少なくとも一方を変化させるのに十分な時間にわたって１以上のブレード（１８）を選択的に処理する工程を含む方法。
- 化学エッチング剤が１種以上の強酸を含む水性エッチング溶液（６４）である、請求項１又は請求項２記載の方法。
- 強酸がフッ化水素酸、硝酸、塩酸、硫酸及びその混合物からなる群から選択される、請求項３記載の方法。
- 処理工程が処理すべき１以上のブレード（１８）を溶液（６４）中に浸漬することを含む、請求項３記載の方法。
- 処理工程がブリスク（１０）の２以上のブレード（１８）を溶液（６４）中に浸漬することを含むと共に、ブリスク（１０）の２以上のブレード（１８）が溶液（６４）で処理すべき１以上のブレード（３１８）と溶液（６４）で処理すべきでない１以上のブレード（１１８、２１８、４１８、５１８）を含む場合に、ブリスク（１０）の２以上のブレード（１８）を溶液（６４）中に浸漬するのに先立ち、溶液（６４）で処理すべきでない１以上のブレード（１１８、２１８、４１８、５１８）の溶液（６４）に接触する可能性のある表面（３８、４２）に、溶液（６４）に対して化学耐性をもつマスキング剤を適用する工程をさらに含む、請求項５記載の方法。
- マスキング剤がプラスチックフィルム及び被膜からなる群から選択される材料である、請求項６記載の方法。
- １以上の非処理ブレード（１１８、２１８、４１８、５１８）の表面（３８、４２）からマスキング剤を除去する追加の工程と、マスキング剤の除去後にマスキング剤を除去した１以上のブレード（１１８、２１８、４１８、５１８）の翼弦長（４６）及び厚さ（５０）の少なくとも一方を変化させるのに十分な時間にわたってブリスク（１０）の２以上のブレード（１８）を溶液（６４）中に浸漬する追加の工程とをさらに含み、追加工程はブリスク（１０）の回転バランスが取れるまで繰返す、請求項６記載の方法。
- 処理工程が、処理すべき１以上のブレード（３１８）のみをブリスク（１０）の回転バランスが取れるまで溶液（６４）中に選択的に浸漬することを含む、請求項５記載の方法。
- 処理すべき１以上のブレード（１８）と同じ金属製の参照パネル（７２）を溶液中に浸漬することにより、翼弦長（４６）及び厚さ（５０）の少なくとも一方の変化の程度並びに金属による水素吸収の程度の少なくとも一方を監視する、請求項３又は請求項９記載の方法。
- 金属がチタン、鋼、ニッケル、タングステン及びその合金からなる群から選択される、請求項１０記載の方法。
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