JP4276245B2 - エアフォイルを支持するための治具 - Google Patents

Description

本発明は、タービンエンジンのエアフォイルからコーティング層を電気化学的に剥離する工程において使用される、成型された治具に関する。

航空機のガスタービンエンジンは定期的に運行から外されて、定期保守作業を受ける。これらのエンジンのブレードおよびベーン（以下において個別的にあるいは集合的に「エアフォイル」と呼ぶ）に対する定期修理手順の一部には、その表面から磨耗したコーティング層を除去し、次いで置き換える、つまり再コーティングすることが含まれる。これらのコーティング層は通常、アルミ化合物コーティング層またはＭＣｒＡｌＹコーティング層である。その下のエアフォイルの基材金属は、一般的には、ニッケルベース合金またはコバルトベース合金からなる。これらのコーティング層は、これらのエアフォイルが使用される高温かつ侵食性の環境に対する耐熱バリヤーを提供する。

過去において、これらのアルミ化合物コーティング層またはＭＣｒＡｌＹコーティング層をエアフォイルから除去するには、エアフォイルを高濃度の硝酸溶液または塩酸溶液に最長６時間、高温で浸漬していた。しかしながら、この浸漬工程はいくつかの点で不利である。それは非常に労働集約的であり、また不均一で予測不能な結果を与える。また実施が不適切であるとエアフォイルを損傷あるいは破壊する恐れがある。さらにまた、個々のエアフォイルは酸性の浸漬溶液に敏感な部分を保護するために念入りにマスキングする必要がある。このような部分としては、エアフォイルの内部表面およびルート部分がある。これらのマスキング作業は費用がかかり、修理工程の時間を大幅に増加する上、実施が不適切であれば部品の損傷または破壊を引き起こす恐れがある。さらにまた、これらの浸漬工程は大量の酸性廃溶液をもたらすのでその適切な処理が必要であり、サイクルタイムが長く、酸性溶液を熱するのに大量のエネルギーが必要である。

エアフォイルから電気化学的にコーティング層を除去する工程は、Ｊａｗｏｒｏｗｓｋｉ等に付与された米国特許第６，１７６，９９９号に記載されており、この特許は参照文献として本明細書中に組み入れられる。この工程では、剥離されるエアフォイルは電気化学的な酸性浴に、エアフォイルからコーティング層を除去するのに十分な時間浸漬され、この間電気化学的酸性浴中のエアフォイルは基準電極に対して制御された絶対電位に保たれる。浴中に浸漬する前に、エアフォイルは酸に敏感な表面を覆うためにマスキングされる。エアフォイル部品はエアフォイルのルート部分において絶縁用治具にはめ込まれる。絶縁用治具はチタニウムまたはその他の貴金属材料でできている。

エアフォイルを電気化学的に剥離する方法は発達したものの、エアフォイルのルート部分および隣接するセレーションをエッチング損傷から保護するための治具の必要性は依然として存在する。

従って、本発明の目的は、電気化学的な剥離作業中においてルート部分および隣接するセレーションを保護する治具を提供することにある。本発明の他の目的は、設置が容易で剥離効果を改善するような、上記の治具を提供することである。

上記の各目的は本発明の治具によって達成される。本発明によれば、電気化学的な剥離工程中にエアフォイルを支持する治具ないし固定用治具（固定具）は、概略的には、エアフォイルを受容するためのホルダを有してなり、このホルダはエアフォイルのセレーション部分を位置させる第１のスロットを有している。ホルダは、成型されたプラスチックなどの、非導電性の材料で形成される。第１のスロットは、エアフォイルの少なくとも１つのセレーションと嵌合ないし結合する、少なくとも１つのセレーション状の表面を有する。治具はさらに、ホルダを支持するための支持アームを含んでいる。支持アームもまた、成型されたプラスチックなどの、非導電性の材料で形成される。さらにまた、治具は導電性の材料で形成されたロッドを含んでおり、このロッドは支持アームに設けられた溝の中にあってエアフォイルの下部表面と接触する。

本発明の治具のその他の詳細、およびそれに伴う目的および利点は、以下の詳細な説明および添付図面に示されている。添付図面においては類似の参照符号は類似の要素を表している。

次に、添付図面を参照して、図１および図２は本発明による治具１０を図示したものである。この治具は、支持アーム１２と、支持アーム１２上に位置する部品ホルダ１４とを含んでいる。ホルダ１４は、エアフォイル１６などの部品を所望の位置に保持する。図１から明らかなように、エアフォイル１６はプラットフォーム１８とルート部分２０とを有し、またルート部分２０の両側には複数のセレーション、つまり鋸歯状の縁あるいはギザギザ状の部分２２がある。

部品ホルダ１４は成型されたプラスチックなどの非導電性材料で形成される。図３、図４、および図７からわかるように、部品ホルダ１４は軸２６に沿って延在ないし伸びる第１のスロット２４を有している。スロット２４は２つの側壁２８および３０を有する。各々の壁２８および３０はそれぞれ１つまたはそれ以上のセレーション３２および３４を有し、これはエアフォイル１６のルート部分２０のセレーション２２と合致し、また嵌合する。スロットセレーション３２および３４を用いることでエアフォイル１６の支持が容易になり、エアフォイルは部品ホルダ１４の表面３６から実質的に垂直に延在している。

図３および図５からわかるように、部品ホルダ１４は軸４０に沿って伸びる第２のスロット３８を有する。軸４０は軸２６に対して角度αをなしている。角度αがあることにで、エアフォイル１６は、その前縁から後縁まで引いた線が剥離タンク１００の底面１０３に対して実質的に垂直であり、かつルート部分２０からエアフォイルの先端まで伸びるその長手軸が剥離タンク１００の底面１０３に対して実質的に平行であるような方向を取る。第２のスロット３８は、ホルダ１４が支持アーム１２を受け入れて支持アーム１２上の受け台４２の１つに隣接する所望の位置まで、支持アームに関して摺動することができるような寸法になっている。

部品ホルダ１４を支持アーム１２に関して所望の位置に保持できるように、ロック機構４４が備わっている。ロック機構４４は、部品ホルダ１４の１つの側４８から部品ホルダ１４の反対側５０まで伸びる第３のスロット４６を含んでいる。第３のスロット４６は、軸２６および軸４０に対してそれぞれ角度をなす軸５２に沿って伸びている。ロック機構４４はさらにスロット４６に沿って伸びる楔５４を含んでおり、これもまた成型されたプラスチックなどの非導電性材料で形成される。楔５４は支持アーム１２の下面５６に当接し、支持アーム１２に内包されたコンタクトロッド８０をエアフォイル１６の下面８６に接触させる。楔５４の底面６２は第２のスロット３８の下面６４に接触する。楔５４は端部６６をハンマーその他の工具でたたき、楔５４をそのロック位置から引き抜くことでスロット４６から除去できる。

楔式のロック機構４４を用いることが望ましいが、ホルダ１４を支持アーム１２上で位置決めするためにその他のクランプまたはロック機構を用いてもよい。

さて図８および図９を参照すれば、支持アーム１２はアーム１２の長手軸７０に沿って伸びる溝６８を有する。治具１０が組み立てられたとき、長手軸７０は第２のスロットの軸４０に対して平行である。支持アーム１２はさらに、一体に形成された複数の半円筒形の受け台４２、および２つの隆起した端部壁７４および７６を有する。各々の受け台４２および端部壁７４および７６には開口部７８が形成されている。

上述したように、支持アーム１２はさらに電気的コンタクトロッド８０を有し、このロッドの端部にはＵ字形ブラケット８２がついている。Ｕ字形ブラケット８２はロッド８０と一体に形成されてもよく、またロッドに溶接されてもよい。ロッド８０およびブラケット８２は鉄合金または非鉄合金などの導電性材料で形成される。ロッド８０は、端部壁７４および７６および受け台４２の開口部７８を貫通して、溝６８中に停止している。ロッド８０は当業界に知られる任意の適当な手段で定位置に保持されてよい。例えば、受け台４２および端部壁７４および７６に孔（図示せず）を開けてネジ（図示せず）を挿入してロッド８０に接触させることで、ロッドを定位置に保持してもよい。部品ホルダ１４が支持アーム１２上に置かれて定位置にロックされるときは、上述の通り、好ましくは平面であるロッドの上面８４がエアフォイル１６の下面８６に接触する。

本発明の治具１０の好ましい実施例においては、３個の部品ホルダ１４が支持アーム１２上に置かれる。そのうち２つの部品ホルダ１４の後部壁８８は受け台部材４２と接触する。第３の部品ホルダ１４の後部壁８８は端部壁７６と接触する。

エアフォイル１６からコーティング層を電解で剥離するには、図１０に示すように各々の治具１０が格子状アセンブリー９０に装着される。格子状アセンブリーは一対の側部バー９２および９４、および中央支持部材９５を包含する。各々の中央支持部材９５は外方に伸びるピン９３を有し、これによって格子状アセンブリー９０が、剥離タンク１００の頂部に装着されるＶ字型の支持構造９７に支持されることができる。格子状アセンブリー９０はまた支持バー９６を有し、これは側部バー９２および９４の間に伸びて、それぞれの対応する端部において側部バー９２および９４のいずれかに結合されている。側部バー９２および９４、および支持バー（単数又は複数）９６は導電性材料で形成される。取っ手アセンブリー９８が側部バー９２および９４に結合されており、これによって格子状アセンブリー９０を剥離タンク１００から引き揚げたり、そのなかに沈めたりすることができる。

各々の治具１０は、ロッド８０の端部についているＵ字形ブラケット８２によって対応する支持バー９６に装着される。各々のＵ字形ブラケット８２を対応する支持バー９６に装着するには、当業界に知られる任意の適当な手段が用いられてよい。例えば、Ｕ字形ブラケット８２の各々の足１０２および１０４にネジつきの開口部１０６を設け、これにネジつきの締め付けボルトを通して、ナットによって定位置に保持してもよい。

次に図１１を参照して、剥離タンク１００は、タンクの一方の側１１０から反対側１１２まで伸びる複数の黒鉛プレート（グラファイト製のプレート）１０８を有している。黒鉛プレート）１０８は、剥離工程中に電源のマイナス端子に電気的に接続されて陰極要素として作用する。タンク１００の上部周囲を、導電性材料で形成された矩形またはＵ字形の部材１１４が取り囲んでいる。剥離作業中に、部材１１４は電源のプラス端子に電気的に接続される。

剥離に先だって、格子状アセンブリー９０がメンバー１１４の上面に置かれ、側部バー９２および９４がこれと接触する。格子状アセンブリーの向きによって、それぞれのエアフォイルのルート部分から先端部分までの軸１０１はプレート１０８に対して平行に、かつタンク１００の底面１０３に対して平行に伸びるようになる。このような方向は、コーティング層をできるだけ完全に除去する上から極めて望ましいことが見出された。剥離工程中に、それぞれのエアフォイル１６はメンバー１１４、側部バー９２および９４、支持バー（単数または複数）９６、Ｕ字形ブラケット８２、およびエアフォイルの下面８６と接触するロッド８０の間の電気的接続によって陽極として作用する。

本発明の治具１０は多くの利点を有する。第１に、部品ホルダ１４は好ましくは成型されたプラスチックで形成されるので、部品ホルダ１４は比較的安価に製造され、かつ再使用可能である。第２に部品ホルダ１４はエアフォイルのルート部分２０のセレーション２２と合致するセレーション状、つまり鋸歯の縁状ないしギザギザ状の側壁２８および３０を有するスロット２４を有するので、剥離作業中にエッチングや治具の跡などによってルート部分２０とセレーション２２に損傷を生じる恐れはほとんど回避される。第３に、部品ホルダ１４は剥離を起こす酸性浴溶液にルート部分２０を不必要に曝露することを避ける保護マスクを提供する。第四に部品ホルダ１４を用いることは以前のマスキング手順に比較して労働集約度が低い。第五に部品ホルダ１４はエアフォイル１６を剥離作業にとって望み得る最良の角度に保持する。

以上の通り、本発明によれば、上述した目的、手段、および利点を完全に満足する、エアフォイル剥離工程用の成型された治具が提供されることは明らかである。なお、以上の説明では本発明をその特定の実施形態に基づいて説明したが、その他の代替、変形および変更は当業者には自明である。よって、本発明の特許請求の範囲は、これら代替、変形および変更をも包含することを意図している。

本発明に係わる治具の斜視図である。 図１の治具の端面図である。 本発明の治具に用いられる部品ホルダの正面図である。 図３の部品ホルダの側面図である。 図３の部品ホルダの後面図である。 図３の部品ホルダの他の側面図である。 図３の部品ホルダの上面図である。 本発明の治具に用いられる支持アームの上面図である。 図８の支持アームの側面図である。 本発明の治具の支持体を示した説明図である。 剥離浴中に浸漬された本発明の治具を示した説明図である。 図１１の剥離タンクの部分断面図である。

符号の説明

１０ 治具
１２ 支持アーム
１４ 部品ホルダ
１６ エアフォイル
１８ プラットフォーム
２０ ルート部分
２２ セレーション
２４ 第１のスロット
２６ 軸
２８ 側壁
３０ 側壁
３２ セレーション
３４ セレーション
３６ 部品ホルダの表面
３８ 第２のスロット
４０ 軸
４２ 受け台
４４ ロック機構
４６ 第３のスロット
５２ 軸
５４ 楔
５６ 支持アームの下面
６２ 楔の底面
６４ 第２のスロットの下面
６６ 楔の端部
６８ 溝
７０ 長手軸
７４ 端部壁
７６ 端部壁
７８ 開口部
８０ コンタクトロッド
８２ Ｕ字形ブラケット
１００ 剥離タンク
１０３ 剥離タンクの底面

Claims (8)

1. 酸性浴溶液を含むタンクを有してなり、
   前記タンク中に位置する複数の陰極部材を有してなり、
   前記タンクの上面に置かれた導電性部材を有してなり、
   前記導電性部材と接触して置かれた導電性の格子状アセンブリを有してなり、
   前記格子状アセンブリーが複数の支持バーを有し、
   前記支持バーに取り付けられた複数の治具を有してなり、および
   各治具が少なくとも１つのエアフォイル部材を前記タンク中に保持し、これにより、各前記エアフォイル部材の長手軸が前記タンクの底面と実質的に平行になる、ことを特徴とする複数のエアフォイルからコーティング層を剥離するためのシステム。
2. 各々の前記治具が、
   支持アームと、
   前記支持アーム上に位置する少なくとも１つのエアフォイルホルダと、
   を有してなり、および
   各々の前記エアフォイルホルダが、非導電性材料で形成され、且つその中に前記エアフォイルのセレーション部分が位置する第１のスロットを有している、ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記第１のスロットが一対の側壁を有し、各前記側壁がセレーション状の表面を有し、前記セレーション状の表面が前記エアフォイルのルート部分のセレーションに合致し、前記支持アームが少なくとも１つの受け台を有し、および前記少なくとも１つのエアフォイルホルダの後部壁が前記少なくとも１つの受け台に当接する、ことを特徴とする請求項２記載のシステム。
4. 前記支持アーム上に位置する複数のエアフォイルホルダをさらに有してなる、ことを特徴とする請求項２記載のシステム。
5. 前記支持アームを貫通して延在するコンタクトロッドをさらに有し、前記ロッドの接触面が各前記エアフォイルホルダに支持された各前記エアフォイルの下面に接触する、ことを特徴とする請求項２記載のシステム。
6. 前記接触面が平坦であり、また各前記治具が、コンタクトロッドの端部に付けられたＵ字形ブラケットを介して、対応する前記支持バーに取り付けられる、ことを特徴とする請求項５記載のシステム。
7. 各陰極が、前記タンクの１つの側壁から前記タンクの反対側の側壁まで延在黒鉛プレートを有してなり、
   各前記エアフォイルの前記長手軸が各々の前記黒鉛プレートと平行に延在する、ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
8. 各前記エアフォイル部材が対応する治具によって前記タンク中で支持される方向が、エアフォイル部材の前縁部から後縁部まで伸びる線がタンクの底部壁面に対して実質的に垂直になるような方向である、ことを特徴とする、請求項１記載のシステム。

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