JP5198034B2 - 複合材料の試験ブレードを作製する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複合材料から作られたターボ機械ブレード、さらに詳細には三次元織りによって作られた補強を含むブレードの断層写真による非破壊検査方法に関する。さらに詳細には、本発明は製造中のそのようなブレードを全て検査するために用いられる断層写真システムを較正する試験ブレードの作製に関する。このようにして検査された複合材料ブレードは、詳細にはターボジェットの翼ブレードとすることができる。
バイパスターボジェットの翼ブレードは複合材料、すなわち樹脂で被覆した合成繊維から作ることができる。そのようなブレード全てを非破壊および系統的な検査を実施できることが望ましい。使用される材料は最適の非破壊検査方法としてＸ線断層写真に導いた。
例えば、ＵＳ６０４１１４３は断層写真によるそのような翼ブレードの非破壊検査について記載する。断層写真的な再構成工程は繊維体（ｍａｓｓ）の構造に関連し、特にシート材料の層によって構成される。この文献中、断層写真的な再構成は層に応じて適用される。さらに詳細には、参照モデルの少なくとも１層の参照層は非ユークリッド座標系に記憶され、次いで実際のブレードを検査するとき、参照層の点は実際の物品のためのユークリッド座標系に移される。この二重移動は繊維体がシート材料の層によって構成される種類のブレードに特徴的な欠陥、特に皺の形成によって構成される欠陥をより明確に示す働きをする。
米国特許第６０４１１４３号明細書 欧州特許第１５２６２８５号明細書
本発明は三次元に織られた織り糸または繊維から作られたブランクまたはプリフォームを含む他の種類のブレードの非破壊断層写真検査に関する。そのようなブランクは樹脂中に埋め込まれる。例えば、本出願人の名前によるＥＰ１５２６２８５はこの種類のブレードについて記載する。
この種類のブレードの作製工程中、様々な欠陥が発生し得る。非破壊断層写真検査はそのような欠陥の検出と評価に用いられる。
１つの特定の欠陥は構造内の樹脂塊の形成である。これらの欠陥を検出し評価するには、定期的に試験ブレード、特に寸法が知られ、知られた位置に存在するそのような樹脂の塊を含むブレードを用いて断層写真設備を較正することが必要である。
本発明はそのような試験ブレードの作製に関する。
さらに詳細には、本発明は類似ブレードのＸ線検査を較正するための複合材料の試験ブレードを作製する方法を提供し、方法は、合成材料繊維で織った三次元ブランクを作り、上記ブランク中の所定位置に空洞を形成し、上記ブランクを金型中に挿入し、上記金型中に圧力下で樹脂を注入して上記試験ブレードを得ることからなることを特徴とする。
より好ましくは、試験ブレードは、断層写真設備を較正するためのものである。
上記空洞は閉じた拡張工具をブランクの繊維構造中の選択された位置に導入し、繊維を動かすために工具を拡張させ、それを構造から引き出す前に工具を再び閉じることによって作られる。拡張工具として鋏が成功裡に用いられた。
本発明へと導いた研究中に、驚くべきことに、圧力下の液体樹脂注入および続いて高温での処理は既に作られた空洞の寸法を大きく変化させないが、逆に空洞は樹脂注入段階中に液体樹脂で完全に充填されることが見出された。
本発明は、純粋に実施例として示され、添付図面を参照して行われる、本発明の原理による試験ブレードを作製する方法の以下の説明から、より良好に理解することができ、その利点はより明瞭になるであろう。
図面を参照すれば、図１に概要図で示した織り機１１を用いて合成材料繊維で織った三次元ブランクを作る段階を含む試験ブレードの作製方法が概要図で示される。この種類のステップは欧州特許第１５２６２８５号明細書に記載され、再度説明することはしない。しかし、本発明は図２に示したブランク１２を作るのに適した任意の種類の三次元織物に適用される。使用される繊維は炭素繊維であるのが好ましい。また、ガラスまたはアラミドから作られた繊維を用いることも可能である。
図３に概要図を示した以下のステップはブランク中の選択された位置に空洞１５を形成することからなる。空洞は上述のように、拡張工具によって作ることができる。
このようにして処理されたブランク１２は、断層写真によって非破壊検査を受けるブレードの種類の形状と寸法に類似した空洞を有する上述の試験ブレード用金型１６中に配置される。その後、液体状態の樹脂は圧力下で金型中に注入される。金型は樹脂の重合を促進する温度まで加熱することができる。これらの要因全ての制御は当業者の能力の範囲内である。
実施例として、既に成功裏に用いられているエポキシ樹脂（ＰＲ５２０として知られている）を用いることが可能である。多くの他の熱硬化性樹脂、特に他のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。
成形ステップについては、以下の条件が用いられた（それらのどれも本質的ではない）
：
金型を充填するために分当り３００立方センチメートル（ｃｍ３／分）の速度、１６５℃で樹脂を注入した；
注入圧力：１７バールまで；
１８０℃で２時間（ｈ）の焼成。
液体樹脂を注入する前に同じブランクに他の欠陥が導入され得るのを観察すべきである。
そのような欠陥の中で、断層写真によって検出することのできる特にストランドまたは織り糸の破壊を挙げることができる。試験ブレードの所定位置にそのような欠陥が存在することを確認するには、いくつかの繊維ストランドを選択された位置で単にハサミによって切断し、切断位置を引っ張ることで十分である。それらの切断片２０は図３に概要図が示される。その後、図４の成形作業が行われる。
成形後に得られる試験ブレード２２は図５に示される。
三次元ブランクの三次元織りを示す図である。 このようにして得られたブランクの概要図である。 上記ブランク中に形成された空洞を示す。 金型中に圧力下で注入された液体樹脂によって被覆されるブランクを示す図である。 それによって得られた試験ブレードを示す図である。
符号の説明
１１ 織り機
１２ 三次元ブランク
１５ 空洞
１６ 試験ブレード用金型
２０ 切断片
２２ 試験ブレード

Claims (1)

  1. 類似ブレードのＸ線検査を較正するための複合材料の試験ブレードを作製する方法であって、
    合成材料繊維で織った三次元繊維構造のブランク（１２）を作るステップと、
    前記ブランク中の所定位置に、三次元繊維構造の異なる層の繊維同士を互いに拡張分離させるように拡張工具を挿入し、拡張工具を構造から引き出す前に工具を再び閉じることで、ブランク中の当該所定位置に空洞（１５）を形成するステップと、
    前記ブランクを金型中に挿入するステップと、
    前記金型中に圧力下で樹脂を注入して、前記試験ブレードを得るステップと
    を含む、方法。
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