JPH0866779A - 繊維強化円形金属部品の製造方法 - Google Patents

繊維強化円形金属部品の製造方法

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JPH0866779A
JPH0866779A JP7022874A JP2287495A JPH0866779A JP H0866779 A JPH0866779 A JP H0866779A JP 7022874 A JP7022874 A JP 7022874A JP 2287495 A JP2287495 A JP 2287495A JP H0866779 A JPH0866779 A JP H0866779A
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fibers
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フイリツプ・ルイーズ・アンドレ・アラソワール
Andre Claude Felix Collot
アンドレ・クロード・フエリクス・コロー
Xavier Jean Michel A Guyonnet
グザビエ・ジヤン・ミシエル・アンドレ・ギヨネ
Gilles Charles Casimir Klein
ジレ・シヤルル・カジミール・クラン
Ludovic Edmond Camille Molliex
ルドビク・エドマン・カミーユ・モリエクス
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 中央部をくり抜き、くり抜きの周囲に補強繊
維層（２１）を設けた、円形金属部品（６０）を得る。 【構成】 部品の軸（２）の方を向いた開口部を有する
Ｕ字形の溝（５）を円形素材（１）に機械加工する。繊
維（２１）及び溶加材（２２）の未圧縮の同心層並びに
より剛性の高いはめ輪（４０）を溝（５）内に配設す
る。この溝（５）を真空にし、変形可能なキャップ（５
０）で密封する。得られた組立品を次にオートクレーブ
内で溶加材層（２２）の超塑性鍛造の温度及び圧力条件
で圧縮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、中央部をくり抜き、く
り抜きの周辺を繊維で強化した円形金属部品の実現を可
能にする超塑性成形作業に関する。そのようにして実現
された円形部品は特に、航空機において使用されるター
ビンエンジンのロータ等、強度／質量比が大きいロータ
を実現するのに使用される。
【０００２】
【従来の技術】タービンエンジンのロータは、回転軸を
中心として回転する一般的な形状をもち、その周囲又は
側面に、コンプレッサ又はタービンの代わりとなる複数
の羽根を含む。これらロータは通常高速で回転し、主に
遠心力、更には機械の振動、異物の混入による大きな応
力を受ける。
【０００３】これらロータの設計は、航空力学又は流体
力学的性能と強度と質量との間の兼ね合わせである。
【０００４】強度／質量比を改善するため、強度がより
高く、弾性係数すなわちヤング係数のより高い材料で形
成されたリング又は鉄帯によりこれらのロータを強化す
るようになってきている。
【０００５】繊維構造、更に詳細には炭化ケイ素、炭化
ホウ素又はその他の高強度材料からなり金属マトリック
スに埋め込まれた繊維構造をもつ、ロータ用強化リング
が知られている。フランス特許FR 2 607 071号にはこの
実施例が示されている。同特許においては、炭化ケイ素
（ＳｉＣ）繊維を螺旋テープ又は予備成形物として組み
付け、その巻線の間にマトリックスの材料内で形成され
た別のテープを挿入する。アセンブリを高温で圧縮し、
圧力によりマトリックスの材料を繊維間に分散させ、こ
れによりアセンブリを凝集させる。
【０００６】欧州特許EP 0 490 629号に記載されている
別の実施態様においては、予備成形物は夫々、平面螺旋
に沿って巻かれた１本の繊維から成る。この方法により
高精度な繊維の曲率半径が可能となり、優れたリング強
度を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の技術では軸方向の圧縮が必要であるため、繊維が波打
つ傾向があると共に、遠心力に対する繊維の強度が低下
する傾向がある。
【０００８】また、繊維と金属マトリックスとの複合テ
ープを、金属リングの内側に螺旋状に巻き、オートクレ
ーブ又は熱膨張チャックによって実現される熱間静定圧
力又は径方向圧力により金属リングに溶接するという、
フランス特許FR 2 666 262号も知られている。
【０００９】この方法は強化繊維をしっかりと張ること
ができるという利点があり、それにより波打ちが防止さ
れ、遠心力に対する強度が向上する。
【００１０】しかしながらこれらの方法はいずれも、複
合層を得るための繊維とマトリックスの金属の圧縮と複
合層の分散溶接という二つの熱サイクルを強化繊維に課
さなければならず、そのため繊維の変質が助長されると
いう欠点がある。例えば強化繊維の形成によく使用され
る炭化ケイ素ＳｉＣは、高温でマトリックスの金属と反
応することがある。この現象を軽減するため、繊維にカ
ーボンの被膜を施すことがあるが、この被膜自身もマト
リックスの金属内に分散し、その冶金学的構造を変えて
しまう。結果としては、マトリックスに対する繊維の素
材の反応が遅くなるに過ぎない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この問題を解決するた
め、本発明は、強化用繊維とマトリックスを構成する溶
加材とを金属マトリックスを構成することになる溶加材
の超塑性鍛造温度において径方向に遠心力圧縮を加える
ことにより一回の操作で互いに圧縮し補強する円形部品
に溶接する方法を提案する。
【００１２】より詳細には、前記方法は以下の主要な段
階を含む。
【００１３】１．開口部が加工物の軸側に向き、中央空
隙部内につながっているＵ字形円形溝を含む、中央部に
設けられた円形素材を実現する段階。
【００１４】２．前記溝に繊維と溶加材の非圧縮同心層
とを交互に配設し、最中央部に溶加材の繊維のない補強
盛りを配設する段階。
【００１５】３．同じく前記溝に、より剛性が高く溝の
横壁間を滑動するカラーを配設する段階。
【００１６】４．メンブランのような温度及び圧力の作
用により変形可能な金属盲フランジにより溝を覆う段
階。
【００１７】５．密封を実現するために溝の真空引きを
行い、好ましくはビームにより素材に盲フランジを溶接
する段階。
【００１８】６．溶加材の超塑性鍛造温度及び圧力条件
下でオートクレーブ中で素材を圧縮し溶接する段階。
【００１９】７．カラーを取り外し加工物を切削する段
階。
【００２０】素材は横壁と厚くて剛性の高い周囲壁とを
もっている。反対に、盲フランジは薄く、盲フランジ厚
さ／溝幅比及び盲フランジ厚さ／素材壁厚さ比は小さ
い。カラーは過不足なく充分な剛性が確保されるような
材料で形成されている。
【００２１】このように加熱及び圧縮中、盲フランジは
メンブランのように変形し、溝の中に入りカラーを押
す。これによりカラーは径方向に膨脹され、溝の横壁間
を滑動する。カラーはこのようにして、その外面と溝の
底面との間で繊維及び溶加材の層を圧縮するので繊維間
で溶加材の分散が行われ、分散によって溶加材が溶接さ
れる。
【００２２】繊維層と溶加材層は、溝の中に入れる前に
表面に強化繊維の布を張った溶加材の支持部を含むテー
プの長さに切断された、予備成形物を構成することが好
ましい。このテープ中で各予備成形物を溝の内部での上
記層の成す円の円周長さに切断する。次に、切断線をあ
る予備成形物から他の予備成形物に移動させ、これら切
断が溝内に均一に分布するようにしながらこれら予備成
形物を溝内に配設する。
【００２３】好ましい実施様態においては、横糸が布か
ら飛び出しており、支持部とこれに抵抗溶接された溶加
材の二つのテープとの間に挟まれている。この高価でな
い実施様態により更に、後で取り除かなければならない
有機接着剤を除けば金属及び繊維しか含まない予備成形
物を形成することが可能である。
【００２４】本発明の利点は、前記発明とは反対に、マ
トリックス金属に接触している繊維を一回の熱サイクル
にかけるだけでよいことである。それにより前記繊維の
変質が軽減される。
【００２５】本発明の他の利点は、圧縮が径方向で遠心
性であるということであり、軸方向の圧縮時に発生する
可能性のある繊維の波打ちが防止される。また繊維は完
全な円の形状となるため、その強度が向上する。
【００２６】かつては、圧縮中、繊維と溶加材の総体積
が大幅に減少するのにも関わらずこの径方向遠心圧力を
加えられるかどうか、及びこの圧縮を均一にすることが
問題であった。これは、メンブランのように変形し、よ
り剛性のあるカラーを径方向に拡張させる盲フランジ
を、オートクレーブ中で使用することにより達成され
る。
【００２７】本発明は、前記フランス特許FR 2 666 262
号に開示された発明と混同されることはない。実際、本
発明は特に以下の点において異なる。
【００２８】同一の段階で繊維と溶加材の圧縮と溶接と
を行うこと。
【００２９】メンブランのように変形し、仕上り部品の
加工の際になくなる、内部盲フランジの厚さ／長さ比の
値が低いこと。
【００３０】溝の横壁間を滑動する径方向拡大プラグを
挿入すること。
【００３１】更に深い環状溝内に繊維及び溶加材の圧縮
されていない層すなわちその状態では複合材料とはなら
ない層を挿入すること。
【００３２】繊維を支持するため溶加材を使用するこ
と。これにより、必然的にある体積を占める追加の支持
部を挿入する必要がなくなり、繊維の密度を高めること
が可能となる。
【００３３】本発明は、添付の図面を参照しながら非限
定的で非網羅的な詳細実施例を読めばよりよく理解され
るだろう。
【００３４】
【実施例】最初に図１について説明する。円形素材１は
幾何学的軸２を中心として回転する全般的形状をもつ。
この素材の側面は二つの径方向表面３Ａ及び３Ｂ、外部
は円筒形表面４を境界としている。素材１はまた、軸２
を中心とする円形溝５を含み、その開口部は軸２の方向
に向いている。溝５は、軸２の円筒形表面をもつ底部６
を径方向の境界とし、平面で軸２に対し径方向となる二
つの環状壁７Ａ及び７Ｂを軸方向の境界とするＵ字形輪
郭をもつ。この表面７Ａ及び７Ｂは、充分な半径のＲ部
９Ａ及び９Ｂにより夫々円筒形表面８Ａ及び８Ｂに接続
している。このように表面８Ａ及び８Ｂは素材１の内部
境界を形成し、前記表面８Ａ及び８Ｂの外部境界を形成
するショルダ１０Ａ及び１０Ｂによって、夫々素材の側
面３Ａ及び３Ｂに接続している。平行移動のみで溝５全
体に到達可能となるようにするため、素材１の側面１１
は取り外し可能となっている。好ましいが強制的ではな
い実施例においては、側面１１は、溝５の横の境界を形
成する表面７Ａ又は７Ｂの延長部内の接触面１２によっ
て素材１の残りの部分に接触している。この側面１１
は、軸２と同心の接触面１２のセットバック１３とによ
り素材の残りの部分と中心合せされる。
【００３５】溝５の内部に、繊維層２１及び溶加材の薄
膜２２が、各繊維層２１が溶加材薄膜２２によって隣接
する層から分離されるように配設される。従って、各繊
維２１は、幾何学的軸２上に中心を置きこの軸に対して
径方向の平面内にある円の形をとる。各繊維２１はま
た、円形断面もとる。言い換えれば、この繊維２１の長
さは、圧縮前に形成する円の円周と同じ又はそれより少
し小さい。溶加材薄膜２２とは異なり、繊維２１は溝５
の幅全体には配設されず、従って繊維層２１の両側に繊
維を含まない領域２３Ａ及び２３Ｂがあり、溝の側面７
Ａ及び７Ｂまで延びる。
【００３６】次に図２を参照する。好ましい実施例にお
いては、繊維層２１及び溶加材２２は、以下のようにし
て形成した予備成形物２４からなる。すなわち、溶加材
２２を構成する支持部２５を、幅が溝５と等しい又はそ
れより少し小さい溶加材薄膜２２のテープにする。金属
テープの片面に織物テープ２６を貼る。この織物の縦糸
２７は補強繊維２１からなり、横糸２８は好ましくは支
持部２５の素材で形成した小さなテープからなる。横糸
２８は交互に縦糸２７の上と下を通り、それによって結
合を確保する。横糸２８の末端は織物２６の縁部を通過
し、支持部２５と支持部２５とに結合された二つの側面
テープ３０Ａ及び３０Ｂとの間にある延長部分２９Ａ及
び２９Ｂを構成する。側面テープ３０Ａ及び３０Ｂは、
支持部２５と同じ材料であることが好ましく、例えば溶
接点によっては、あるいは他の抵抗溶接方法でその上に
保持される。テープ３０Ａ及び３０Ｂは、織物２６の両
側を織物２６の縁部から支持部２５の縁部まで延びる。
【００３７】従って、これらのテープ３０Ａ及び３０Ｂ
により、同時に、有機接着剤なしで繊維２１を溶加材薄
膜２２上に保持し、かつ領域２３Ａ及び２３Ｂに繊維が
ないためにできた空間を溶加材で埋めることができるこ
とがわかる。
【００３８】次に、こうして取り付けたテープから、予
備成形物を構成する各繊維層２１及び溶加材２２の周囲
に等しい長さの区間を切り取る。次に、予備成形物２４
の切断線が溝５の周囲の全長にわたって均一に分布し、
連続する二つの層の切断線が直径方向でほぼ逆になるよ
うに、この予備成形物２４を配設する。例えば、３６層
の場合、切断線は０゜、１９０゜、２０゜、２１０゜、
４０゜などの向きになる。すなわち、連続する二つの層
は同じ１９０゜位相がずれ、第３の層で分離された二つ
の層は２０゜ずつ位相がずれる。
【００３９】再度図１を参照する。溶加材の補強盛り３
５が繊維層２１及び溶加材２２の内部にそれらに接して
軸２の方向に配設される。この補強盛り３５は、溝５の
幅と等しい又はそれより少し小さい高さの軸２の円筒形
壁面の形をとる。この層３５は、溝５中に繊維層２１な
しの溶加材薄膜を配設することによって形成すると好都
合である。
【００４０】溝５の入口に、径方向の延長部をもつはめ
輪４０が配設される。このはめ輪４０は、補強盛り３５
と接触する凸形回転円筒形表面４１を外側境界とし、表
面８Ａ及び８Ｂと直径が等しく従って表面８Ａ及び８Ｂ
の延長上にある凹形回転円筒形表面４２を内側境界とす
る。はめ輪４０はまた、軸２に対して径方向の平坦な二
つの環状表面４３Ａ及び４３Ｂを横の境界とし、これら
の環状表面は、この環が膨張するとき、溝の側面７Ａ及
び７Ｂの間で十分な遊びをもって径方向に滑動する。側
面４３Ａ及び４３Ｂは夫々Ｒ部４４Ａ及び４４Ｂによっ
て外面４１に接続しており、またＲ部４５Ａ及び４５Ｂ
によって内面４２に接続している。
【００４１】最後に、溝５は、回転円筒の形の薄い壁と
して現れるキャップ５０によって閉じられ、このキャッ
プは素材１の内側当り面８Ａ及び８Ｂに接する外側表面
５１と内壁５２ならびにショルダ１０Ａ及び１０Ｂに当
たる二つの横末端５３Ａ及び５３Ｂを備える。
【００４２】組立は、次のように行うことが好ましい。
【００４３】溝５内に、底部６に接して長手方向に切断
された溶加材の何枚かの薄膜を配設する。
【００４４】溝５内に繊維２１と溶加材２２との予備成
形物２４を配設する。
【００４５】溝５内にはめ輪４０を挿入する。
【００４６】はめ輪４０と繊維層２１及び溶加材層２２
との間に補強盛り３５を形成するために新しい溶加材層
を挿入する。
【００４７】キャップ５０をその末端５３Ｂがショルダ
１０Ｂに接するまで挿入する。
【００４８】側面１１を配置する。
【００４９】後者の薄膜の挿入をしやすくするため、表
面４１と６の間に繊維層２１と溶加材層２２と補強盛り
３５との厚さの合計に３〜５％加算した値の空間を設け
る。
【００５０】次にアセンブリを真空容器に入れ、ビーム
によって接触面１２と素材１の外表面４との交線上で側
面１１を素材１の残りの部分に溶接する。また、キャッ
プ５０の末端５３Ａ及び５３Ｂを夫々素材１のショルダ
１０Ａ及び１０Ｂに溶接する。このようにして、アセン
ブリは、溝５の内部が真空の密封容器を形成する。この
アセンブリは取扱いが容易である。
【００５１】こうして得られたアセンブリを次にオート
クレーブに入れ、徐々に溶加材層２２の超塑性鍛造に必
要な湿度条件及び圧力条件にまで上げる。
【００５２】材料の可塑性の増大と、湿度及びキャップ
５０の内表面５２に径方向にかかる圧力の上昇とがあい
まって、キャップはＲ部９Ａ及び４５ＡならびにＲ部９
Ｂ及び４５Ｂの間にある空間内でくぼみ、これらのＲ部
に当たるようになる。
【００５３】キャップ５０が破裂しないようにＲ部４５
Ａ及び４５Ｂの半径は少なくともキャップ５０の厚さに
等しくなければならない。
【００５４】オートクレーブの圧力は、キャップ５０を
介してはめ輪４０の内表面４２に伝わる。この圧力を受
けてはめ輪４０は直径方向に拡張し、溝５の壁面７Ａと
７Ｂの間を滑動し、繊維層２１と溶加材層２２ならびに
補強盛り３５を形成する溶加材薄膜を溝５の底部６に押
しつける。外側への径方向の変形を優先させるために、
溝５を囲む素材１の壁面は厚くかさ高になっており、一
方キャップ５０は薄くてメンブランのように容易に変形
可能である。実際には、外表面４と溝５の底部６との間
の素材の厚さはキャップ５０の厚さの５倍未満であって
はならない。
【００５５】この圧縮によって、溶加材が超塑性鍛造に
よって繊維の間に貫入し、全ての空隙を埋め、繊維を覆
う溶加材が溝５の壁面６、７Ａ及び７Ｂ上に溶接され、
かつ繊維と溶加材の見掛けの体積が著しく減少する。こ
の結果、はめ輪４０の直径が、キャップ５０を介して内
部にかかるオートクレーブの圧力を受けて増大する。こ
のキャップ５０は密封性を保持しながら変形して溝５内
に貫入する。
【００５６】はめ輪４０が圧縮中円筒形を保つことは繊
維２１と溶加材２２との均一な圧縮を確保するために重
要である。その膨張はキャップ５０の残留剛性のために
溝５を取り囲む表面７Ａ及び７Ｂの近傍よりも中心部の
方が大きくなる傾向がある。このため、はめ輪の厚さと
その長さの比が０．１５を下回らないことが好ましい。
この厚さは、表面４１及び４２の間で測ったものであ
り、長さははめ輪４０の表面４３Ａ及び４３Ｂ間で測っ
たものである。また、弾性伸び限界が溶加材層２２の超
塑性鍛造温度における圧縮中のはめ輪の有効伸びよりも
小さく、破壊伸び限界がそれよりも大きい素材を選ぶ。
【００５７】はめ輪４０はまた、他の部品に溶接されな
いように、例えばアルミナＡｌ2 Ｏ3 やイットリアＹ2
Ｏ3 などの不動態化塗料で被覆すると好都合である。
【００５８】繊維領域の厚さと幅との比が小さいとき
は、はめ輪４０を省略することができる。
【００５９】次に図３を参照する。圧縮を行って繊維層
２１と溶加材層２２を溶接した後、はめ輪４０の直径は
かなり増大する。このはめ輪は同時にその表面４３Ａ及
び４３Ｂによって溝５の表面７Ａと７Ｂとの間を滑動し
ている。
【００６０】キャップ５０ははめ輪４０に押し当てられ
たままであり、Ｒ部９Ａ及び９Ｂ上に巻きついている。
キャップ５０は、破裂せずにメンブランのように変形す
る。そうするには、その厚さと溝５の幅の比が０．０５
〜０．１５の範囲内になければならず、Ｒ部９Ａ及び９
Ｂの半径がキャップの中央部分５４の径方向変位に近
く、この変位の２／３以上でなければならない。その
上、溶接部にかかる応力を軽減するために、Ｒ部の外の
当り面８Ａ及び８Ｂの長さがキャップの厚さの２倍未満
でなければならない。
【００６１】この例では、機械加工する部品６０は、軸
の回転円筒の形の凹形内側表面６１と、軸２に対して径
方向の平坦な環状の側表面６２Ａ及び６２Ｂと軸２の回
転円筒の形の凸形外部表面６３とを備える方形断面を有
する。
【００６２】内表面６１は、補強繊維２１がこの表面６
１から引っ込むように補強盛り３５を通る。従ってこの
補強盛り３５は、フィアバ２１と機械加工部品６０の内
表面６１との間に留まらなければならない金属の厚さよ
り厚くなる。
【００６３】溝５の底部６の直径は、得られる補強盛り
３０の平均直径とこの溝に挿入される繊維２１及び溶加
材２２の純体積とから簡単に導き出せる。機械加工部品
６０の側表面６２Ａ及び６２Ｂの場所に繊維を含まない
領域２３Ａ及び２３Ｂを配設することが好ましい。これ
により、繊維層２１の幅が面６２Ａと６２Ｂの間での部
品６１の幅より小さくなり、一方表面７Ａと７Ｂとの間
での溝５の幅はこの部品６１の幅より大きくなる。この
必須ではないが高性能の配置では、部品６０はこの側面
６２Ａ及び６２Ｂ上に繊維２１を含まず、また側面７Ａ
及び７Ｂと溶加材２２の溶接領域をも含まなくなる。
【００６４】繊維を含む領域の外側にある部品６０の周
辺部６４は素材１内に置かれる。
【００６５】素材に機械加工された羽根、羽根を保持す
るための溝、他のロータ段との連結フランジなど、部品
の機能的機構は、部品６０の繊維２１を含まない部分に
機械加工することができる。
【００６６】部品６０の断面を方形で示したのは説明し
やすくするためのものであり、この方法は明らかに様々
な形をとることができることに留意されたい。
【００６７】素材１、溶加材、補強盛り３５及びキャッ
プ５０は、ＴＡ６ＶやＴＡ６ＺＲ４ＤＥなどのチタン合
金製とすることができ、はめ輪４０はＺ１０ＣＮＴ１８
などの軟鋼、炭化ケイ素、炭化ホウ素あるいは到達温度
に耐えられる高強度の他の素材の繊維製とすることがで
きる。
【００６８】はめ輪を除くと、ただ一種の金属が使用さ
れるので、機械加工後に切捨端を汚染することがなく、
従ってリサイクルが可能であり、このことは航空の分野
で使用されるチタン合金の場合に顕著である。例えばチ
タンとアルミニウムをベースとする金属間化合物や、ニ
ッケルをベースとする超合金など異なる金属も、もちろ
ん同じ温度及び圧力条件で互いに溶接できることを条件
として使用できる。
【００６９】超塑製鍛造及び溶接は、前記の合金ではオ
ートクレーブ中で９５℃、圧力１１００バールで実施で
きる。これらの合金は、通常は７００バールで鍛造可能
であるが、はめ輪４０の強度を考慮に入れると１１００
バールの超過圧が必要である。
【００７０】本発明は前記の実施例に限られるのではな
く、その範囲及び趣旨を逸脱せずに行えるあらゆる変形
を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮・溶接段階前のアセンブリの半断面図であ
る。
【図２】繊維及び溶加材の予備成形物の断面図である。
【図３】組立品内の仕上り部品位置も示す、圧縮・溶接
操作後の組立品の半断面図である。
【符号の説明】
１ 素材 ４，８Ａ，８Ｂ 円筒形表面 ５ 円形溝 ６ 底部 ７Ａ，７Ｂ 環状壁 ９Ａ，９Ｂ Ｒ部 ２１ 繊維層 ２２ 溶加材層 ２３Ａ，２３Ｂ 繊維を含まない領域 ３５ 補強盛り ４０，４１ はめ輪 ５０，５４ キャップ ６０，６３ 加工部品 ６４ 周辺部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２９Ｃ 70/06 Ｆ０１Ｄ 5/02 Ｂ２９Ｌ 31:08 (72)発明者 アンドレ・クロード・フエリクス・コロー フランス国、91540・メネシ、リユ・デ・ ノイエ・16 (72)発明者 グザビエ・ジヤン・ミシエル・アンドレ・ ギヨネ フランス国、77310・サン・フアルゴー・ ポンテイエリ、リユ・ドウ・ラ・ソサ・ 536 (72)発明者 ジレ・シヤルル・カジミール・クラン フランス国、95540・メリ・ワズ、アブニ ユ・バンサン・バン・ゴグ・42 (72)発明者 ルドビク・エドマン・カミーユ・モリエク ス フランス国、75013・パリ、リユ・ポンズ カルム・２・ビス

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 開口部が加工物の幾何学的軸（２）側に
    向いているＵ字形円形溝（５）を含む円形素材（１）を
    形成する段階と、 超塑性鍛造により溶加材（２２）とともに繊維（２１）
    を圧縮する段階と、 繊維（２１）塊と溶加材（２２）とを素材（１）に溶接
    する段階と、 加工物を切削する段階とを含んでいる、中央部をくり抜
    き、くり抜き部の周辺に繊維を配設する繊維強化円形金
    属部品の製造方法であって、更に前記溝（５）に、繊維
    （２１）と溶加材（２２）の非圧縮同心層とを交互に挿
    入する段階と、 変形可能な盲フランジ（５０）により溝（５）を覆う段
    階と、 前記溝（５）を真空引きし密封する段階と、 繊維（２１）層を溶加材（２２）層と共に圧縮し、オー
    トクレーブ中で、溶加材層（２２）の超塑性鍛造温度、
    かつ溶加材（２２）層の圧力以上の圧力で一回の操作に
    よって素材（１）を溶接する段階とを含んでいることを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 径方向拡大カラー（４０）が溝（５）の
    入口に配設されていることを特徴とする請求項１に記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 径方向拡大カラー（４０）が、溶加材
    （２２）の超塑性鍛造温度において圧縮及び溶接中の有
    効伸びよりも低い弾性伸び限界とそれよりも高い破壊伸
    び限界とをもつ素材料で形成されることを特徴とする請
    求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 カラー（４０）がその膨脹時、溝（５）
    の横壁（７Ａ及び７Ｂ）間を径方向に滑動することを特
    徴とする請求項２又は３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 素材（１）が、溝（５）内への繊維（２
    １）及び溶加材（２２）の挿入を簡単にするための取り
    外し可能な側面（１１）を含むことを特徴とする請求項
    の１から４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 溝（５）の真空引き及び密封が、真空容
    器への挿入とビームによる溶接により同時に実現される
    ことを特徴とする請求項の１から５のいずれか一項に記
    載の方法。
  7. 【請求項７】 径方向の遠心力を繊維層（２１）及び溶
    加材（２２）に加えるために、溝（５）の底部（６）と
    前記素材における径方向の境界となる外面（４）との間
    の素材（１）の厚みが盲フランジ（５０）の厚みの５倍
    以上であることを特徴とする請求項の１から６のいずれ
    か一項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 繊維（２１）が夫々、圧縮前にそれらが
    形成する円周に等しい又は少し小さい長さをもつことを
    特徴とする請求項の１から７のいずれか一項に記載の方
    法。
  9. 【請求項９】 非繊維部分（２３Ａ及び２３Ｂ）が加工
    部品６０の側面６２Ａ及び６２Ｂの位置に配設されてい
    ることを特徴とする請求項の１から８のいずれか一項に
    記載の方法。
  10. 【請求項１０】 部分（２３Ａ及び２３Ｂ）に繊維（２
    １）が存在しないことによって生じる空間に溶加材の側
    面テープ（２７Ａ及び２７Ｂ）が充填されることを特徴
    とする請求項の１から９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 繊維（２１）層及び溶加材（２２）層
    が、薄膜状の溶加材（２２）の支持部（２５）と前記支
    持部（２５）にあてられた布（２６）とを含むテープ内
    の長さに切断された予成形物（２４）を構成し、前記布
    の縦糸（２７）が強化繊維（２１）であることを特徴と
    する請求項の１から１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 布（２６）の両側の支持部（２５）に
    も溶加材の側面テープ（３０Ａ及び３０Ｂ）が当てら
    れ、前記側面テープ（３０Ａ及び３０Ｂ）が前記支持部
    （２５）に固定されることを特徴とする請求項１１に記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】 布（２６）の横糸（２８）が、前記布
    （２６）の両側に延長部分（２９Ａ及び２９Ｂ）を含む
    こと、及び前記延長部分（２９Ａ及び２９Ｂ）が支持部
    （２５）とテープ（３０Ａ及び３０Ｂ）との間に挟まれ
    ていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方
    法。
  14. 【請求項１４】 側面テープ（３０Ａ及び３０Ｂ）が、
    例えば溶接点により支持部（２５）に抵抗溶接されるこ
    とを特徴とする請求項１２又は１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 予備成形物（２４）の切断線が溝
    （５）に沿って均一に分布していることを特徴とする請
    求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 溶加材の補強盛り（３５）が繊維（２
    １）層及び溶加材（２２）層の内側に配設されており、
    前記補強盛り（３５）が繊維（２１）と加工部品（６
    ０）の内面（６１）との間に残る金属の厚さよりも厚い
    ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記
    載の方法。
  17. 【請求項１７】 盲フランジ（５０）が素材（１）の内
    側の二つの当り面（８Ａ及び８Ｂ）に載せられること、
    及び前記当り面（８Ａ及び８Ｂ）が盲フランジ（５０）
    の厚みの２倍以上の幅をもつことを特徴とする請求項１
    から１５のいずれかに記載の方法。
  18. 【請求項１８】 内側の当り面（８Ａ及び８Ｂ）の夫々
    の外側の終端にショルダ（１０Ａ及び１０Ｂ）があるこ
    と、及び盲フランジ（５０）の端部（５３Ａ及び５３
    Ｂ）が前記ショルダ（１０Ａ及び１０Ｂ）に溶接されて
    いることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 当り面（８Ａ及び８Ｂ）が、半径が盲
    フランジ（５０）の中央部（５４）の径方向移動量の２
    ／３以上であるようなＲ部（９Ａ及び９Ｂ）により夫々
    溝の側壁（７Ａ及び７Ｂ）に接続されていることを特徴
    とする請求項１６から１８のいずれか一項に記載の方
    法。
  20. 【請求項２０】 カラー（４０）の内面（４２）が、半
    径が盲フランジ（５０）の厚さ以上であるようなＲ部
    （４５Ａ及び４５Ｂ）により前記カラーの側面（４３Ａ
    及び４３Ｂ）に接続されることを特徴とする請求項２か
    ら１９のいずれか一項に記載の方法。
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