JPH10193141A - リニアフリクション溶接方法 - Google Patents
リニアフリクション溶接方法Info
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- JPH10193141A JPH10193141A JP9354328A JP35432897A JPH10193141A JP H10193141 A JPH10193141 A JP H10193141A JP 9354328 A JP9354328 A JP 9354328A JP 35432897 A JP35432897 A JP 35432897A JP H10193141 A JPH10193141 A JP H10193141A
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- 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
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/129—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding specially adapted for particular articles or workpieces
-
- 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
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/1205—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using translation movement
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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
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3061—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers by welding, brazing
-
- 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
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/001—Turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
- F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 部材の最終形状に損傷を与えることなく、強
固なリニアフリクション溶接を行う。 【解決手段】 リニアフリクション溶接方法であって、
リニアフリクション溶接によって接触面を介して互いに
結合することで一つの最終生成物へと溶接される、二つ
の部材（４２、２８）を用意し、これら各部材は、他方
の対応する面と接触される面を有し、前記部材の一方
は、スタブ部材（４２）である。スタブ部材の接触面の
少なくとも一部にカラーを接触させ、スタブ部材に対し
て、その外表面にどの手段からも実質的に拘束力が与え
られるないようにして、拘束力を与え、前記二つの部材
に圧力をかけて相対的に運動させることで、これらの部
材をともにリニアフリクション溶接する。
固なリニアフリクション溶接を行う。 【解決手段】 リニアフリクション溶接方法であって、
リニアフリクション溶接によって接触面を介して互いに
結合することで一つの最終生成物へと溶接される、二つ
の部材（４２、２８）を用意し、これら各部材は、他方
の対応する面と接触される面を有し、前記部材の一方
は、スタブ部材（４２）である。スタブ部材の接触面の
少なくとも一部にカラーを接触させ、スタブ部材に対し
て、その外表面にどの手段からも実質的に拘束力が与え
られるないようにして、拘束力を与え、前記二つの部材
に圧力をかけて相対的に運動させることで、これらの部
材をともにリニアフリクション溶接する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リニアフリクショ
ン溶接に関する。
ン溶接に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、構造体をリニアフリクション溶接
を用いて行う技術が知られている。このプロセスにおい
ては、構造体の表面は、他の構造体の表面に接触する
（対向する）状態となる。これらの対向する面どうし
は、通常、相補的な特性を有し、即ち長さや幅が同じも
のとなっている。二つのパーツは、ある程度振動させた
状態で、互いに前後にすり合わされる（rubbed）。振動
の軸は、通常、界面即ち接触面の長手（長さ方向）軸、
つまり端部から端部に沿ってある程度整合するよう、ラ
フに定められる。パーツがすり合わされる際に、高圧下
において、パーツ間の界面に圧縮力がかけられる。界面
においては、摩擦熱が生成され、各パーツの材質は溶融
状態、好ましくは流動性を有する状態となる。この材質
の一部は、パーツ間から流れだし（フラッシュフロ
ー）、その結果厚み、即ち、パーツの圧力がかけられて
いる方向（接触面に垂直な方向）が徐々に薄くなる。プ
ロセスが終了し、フラッシュフローが終わり、界面にお
いて、各パーツの残留している流動状態の材質が冷却さ
れて固体状態に戻ると、結合状態が生成されて二つのパ
ーツが結合される。
を用いて行う技術が知られている。このプロセスにおい
ては、構造体の表面は、他の構造体の表面に接触する
（対向する）状態となる。これらの対向する面どうし
は、通常、相補的な特性を有し、即ち長さや幅が同じも
のとなっている。二つのパーツは、ある程度振動させた
状態で、互いに前後にすり合わされる（rubbed）。振動
の軸は、通常、界面即ち接触面の長手（長さ方向）軸、
つまり端部から端部に沿ってある程度整合するよう、ラ
フに定められる。パーツがすり合わされる際に、高圧下
において、パーツ間の界面に圧縮力がかけられる。界面
においては、摩擦熱が生成され、各パーツの材質は溶融
状態、好ましくは流動性を有する状態となる。この材質
の一部は、パーツ間から流れだし（フラッシュフロ
ー）、その結果厚み、即ち、パーツの圧力がかけられて
いる方向（接触面に垂直な方向）が徐々に薄くなる。プ
ロセスが終了し、フラッシュフローが終わり、界面にお
いて、各パーツの残留している流動状態の材質が冷却さ
れて固体状態に戻ると、結合状態が生成されて二つのパ
ーツが結合される。
【０００３】しかし、このプロセスでの問題点は、接触
面の各端部において、通常は結合が不完全となる、即ち
不良となる点である。この欠陥の特性はボイド、あるい
はノッチである。これは、部分的に、接触面の各端部
は、大まかに振動の軸に乗っており、振動サイクルの間
に、交互に大気中にさらされてしまう点にある。大気中
にさらされている間、端部はこすられず、従って摩擦熱
は発生しない。従って、交互に大気中にさらされる結
果、端部は断続的にしか加熱されず、その温度は、完全
な結合が形成されるに十分高くはならない。
面の各端部において、通常は結合が不完全となる、即ち
不良となる点である。この欠陥の特性はボイド、あるい
はノッチである。これは、部分的に、接触面の各端部
は、大まかに振動の軸に乗っており、振動サイクルの間
に、交互に大気中にさらされてしまう点にある。大気中
にさらされている間、端部はこすられず、従って摩擦熱
は発生しない。従って、交互に大気中にさらされる結
果、端部は断続的にしか加熱されず、その温度は、完全
な結合が形成されるに十分高くはならない。
【０００４】生成物の最終形状の外周における欠陥を抑
えるために、種々の努力がなされている。もとの装置の
製造において、外周部位の欠陥が最終生成物の形状から
はずれるように、パーツを予め大きくすることが知られ
ている。この場合、生成物が最終形状に機械加工される
際に、不良部位が除去される。しかし、既存の製品の修
理を行う場合等の状況においては、損傷した部位は除去
されるが、残りの部位は既に最終形状及び寸法となって
いるので、上述のようにサイズを予め大きくしておくと
いう手法は適用できない。
えるために、種々の努力がなされている。もとの装置の
製造において、外周部位の欠陥が最終生成物の形状から
はずれるように、パーツを予め大きくすることが知られ
ている。この場合、生成物が最終形状に機械加工される
際に、不良部位が除去される。しかし、既存の製品の修
理を行う場合等の状況においては、損傷した部位は除去
されるが、残りの部位は既に最終形状及び寸法となって
いるので、上述のようにサイズを予め大きくしておくと
いう手法は適用できない。
【０００５】リニアフリクション溶接の用途のひとつと
して、ブレード（エアフォイル）をロータに取り付け
て、ブレード一体型のロータ（integrally bladed roto
r：ＩＢＲ）を形成することが知られている。この場
合、ブレードのベースの面は、ロータのわずかに盛り上
がった面と接触する。しかし、ブレードのエッジにおい
て、結合が不良となるおそれがあり、このことは回避す
る手段がない。何故なら、ブレードのエッジは、接触面
の端部表面にあり、振動軸に大まかにのっているので、
ブレードのエッジは交互に空中にさらされ、断続的にし
か熱せられない。その結果、エッジの温度は、十分かつ
適切な結合ができるまでには上昇しない。この不良部分
は、クラックを構成するわけではないが、エンジンの動
作によってクラック等に成長するおそれがある。従っ
て、ＩＢＲには、不良部分が存在してはならない。
して、ブレード（エアフォイル）をロータに取り付け
て、ブレード一体型のロータ（integrally bladed roto
r：ＩＢＲ）を形成することが知られている。この場
合、ブレードのベースの面は、ロータのわずかに盛り上
がった面と接触する。しかし、ブレードのエッジにおい
て、結合が不良となるおそれがあり、このことは回避す
る手段がない。何故なら、ブレードのエッジは、接触面
の端部表面にあり、振動軸に大まかにのっているので、
ブレードのエッジは交互に空中にさらされ、断続的にし
か熱せられない。その結果、エッジの温度は、十分かつ
適切な結合ができるまでには上昇しない。この不良部分
は、クラックを構成するわけではないが、エンジンの動
作によってクラック等に成長するおそれがある。従っ
て、ＩＢＲには、不良部分が存在してはならない。
【０００６】従来、ＩＢＲ修復でのエッジにおける欠陥
を防ぐ方法として、修復されているブレードの損傷部分
の除去、例えば長手のセクションを除去し、除去されな
かった残存部のエッジ周囲に、フランジ、カラー等を設
けることが行われている。一対のジョー（jaw）が残存
部（損傷していない）部位（その最終形状において、修
理されるパーツの最終形状を有する）と、このジョーに
関連するフランジと、をグリップし、リニアフリクショ
ン溶接のために、それぞれを所定の位置に固定する。
を防ぐ方法として、修復されているブレードの損傷部分
の除去、例えば長手のセクションを除去し、除去されな
かった残存部のエッジ周囲に、フランジ、カラー等を設
けることが行われている。一対のジョー（jaw）が残存
部（損傷していない）部位（その最終形状において、修
理されるパーツの最終形状を有する）と、このジョーに
関連するフランジと、をグリップし、リニアフリクショ
ン溶接のために、それぞれを所定の位置に固定する。
【０００７】損傷していない部位は、既にＩＢＲに結合
されている（リニアフリクション溶接等により）が、こ
の損傷していない部位は、サイドからサイドにわたって
十分に剛性を有するわけではない。かつ、片持式に高く
支持されているので、ジョーのサポート即ち支持部材
や、その他のこれに類する装置を用いなければ、リニア
フリクション溶接には耐えられない。交換部位のグリッ
プを行うためにも、同様のフランジやジョーが用いられ
ており、これらは、損傷されていない部位にリニアフリ
クション溶接を行うように、その最終形状即ち修復され
る部位の最終形状を有している。各部位の周囲のフラン
ジによって、その他の部位のブレードエッジが大気中に
に露出しなくなる。したがって、実際に結合を行うのに
十分な熱が生成される。フランジは、交互に待機に露出
されることから、フランジ領域内に不良部位が形成され
得る。しかし、フランジはその後に機械加工により除去
されるので、このような不良部位も除去される。
されている（リニアフリクション溶接等により）が、こ
の損傷していない部位は、サイドからサイドにわたって
十分に剛性を有するわけではない。かつ、片持式に高く
支持されているので、ジョーのサポート即ち支持部材
や、その他のこれに類する装置を用いなければ、リニア
フリクション溶接には耐えられない。交換部位のグリッ
プを行うためにも、同様のフランジやジョーが用いられ
ており、これらは、損傷されていない部位にリニアフリ
クション溶接を行うように、その最終形状即ち修復され
る部位の最終形状を有している。各部位の周囲のフラン
ジによって、その他の部位のブレードエッジが大気中に
に露出しなくなる。したがって、実際に結合を行うのに
十分な熱が生成される。フランジは、交互に待機に露出
されることから、フランジ領域内に不良部位が形成され
得る。しかし、フランジはその後に機械加工により除去
されるので、このような不良部位も除去される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の手
法では、最終形状にダメージを与えることなくブレード
をジョーによって固定することは困難である。第一に、
ジョーは、通常、個々のブレードの形状に正確には一致
しない。何故なら、ブレードの形状は、製造時における
許容公差等により、個々にある程度変動し、従って、き
つくグリップした場合、ジョーによって個々のブレード
に損傷を与えるおそれがある。更に、高性能ブレードに
は、比較的柔らかく容易に表面に傷がつきやすい金属で
あるチタンが用いられている。このような傷は、ブレー
ドの空力特性に悪影響を与えることから、非常に望まし
くない。更に、ジョーは、通常ブレードと同じ組成を有
してはいないので、化学的な残留物を残すおそれがあ
る。このような残留物は、表面仕上げに混入してしま
う。用途によっては、表面仕上げは非常に重要なので、
ブレード表面仕上げへのコンタミネーションを防ぐため
に、ブレードを取り扱う際には、たいていの場合グロー
ブが着用される。
法では、最終形状にダメージを与えることなくブレード
をジョーによって固定することは困難である。第一に、
ジョーは、通常、個々のブレードの形状に正確には一致
しない。何故なら、ブレードの形状は、製造時における
許容公差等により、個々にある程度変動し、従って、き
つくグリップした場合、ジョーによって個々のブレード
に損傷を与えるおそれがある。更に、高性能ブレードに
は、比較的柔らかく容易に表面に傷がつきやすい金属で
あるチタンが用いられている。このような傷は、ブレー
ドの空力特性に悪影響を与えることから、非常に望まし
くない。更に、ジョーは、通常ブレードと同じ組成を有
してはいないので、化学的な残留物を残すおそれがあ
る。このような残留物は、表面仕上げに混入してしま
う。用途によっては、表面仕上げは非常に重要なので、
ブレード表面仕上げへのコンタミネーションを防ぐため
に、ブレードを取り扱う際には、たいていの場合グロー
ブが着用される。
【０００９】加えて、交換部位は、その最終的なエアフ
ォイルをグリップするジョーによって孤立して支持され
るので、ほぼ確実に、実質的に損傷される。残存部位と
は異なり、交換部位は、支持体となるブレードディスク
等の大きな構造体と一体化してはいない。従って、ジョ
ーは、数万トンの圧力に耐えるに十分に、最終仕上げさ
れた表面を強くグリップする必要があるので、ほとんど
確実に、エアフォイルに深い痕跡が残ってしまう。
ォイルをグリップするジョーによって孤立して支持され
るので、ほぼ確実に、実質的に損傷される。残存部位と
は異なり、交換部位は、支持体となるブレードディスク
等の大きな構造体と一体化してはいない。従って、ジョ
ーは、数万トンの圧力に耐えるに十分に、最終仕上げさ
れた表面を強くグリップする必要があるので、ほとんど
確実に、エアフォイルに深い痕跡が残ってしまう。
【００１０】従来技術における他の問題点としては、フ
ランジが大きくなる傾向が挙げられ、ブレードにおける
接触面よりもフランジにおける接触面が大きくなること
が挙げられる。このことは、ブレードエッジ内での不良
部分の形成の抑制とはなるものの、フランジのみによる
摩擦に打ち勝つために過剰なプロセス入力エネルギーが
必要となり、リニアフリクション溶接の間に、フランジ
に対して大きな負荷がかけられてしまい、特に、同じ一
対のジョーが、フランジとブレードの双方をグリップす
る必要があることから、フランジを固定することが非常
に困難となる。従来のフランジは、エッジが鋭くかつ直
交しており、リニアフリクション溶接中におけるクラッ
キング及び応力により鋭敏となっている。
ランジが大きくなる傾向が挙げられ、ブレードにおける
接触面よりもフランジにおける接触面が大きくなること
が挙げられる。このことは、ブレードエッジ内での不良
部分の形成の抑制とはなるものの、フランジのみによる
摩擦に打ち勝つために過剰なプロセス入力エネルギーが
必要となり、リニアフリクション溶接の間に、フランジ
に対して大きな負荷がかけられてしまい、特に、同じ一
対のジョーが、フランジとブレードの双方をグリップす
る必要があることから、フランジを固定することが非常
に困難となる。従来のフランジは、エッジが鋭くかつ直
交しており、リニアフリクション溶接中におけるクラッ
キング及び応力により鋭敏となっている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した問題を解決する
ために、本発明に係るリニアフリクション溶接プロセス
は、二つの部材を提供し、これらは、最終生成物に接合
される。これらの各部材は、主外表面と接合面とを有
し、二つの部材の一方は、スタブ（stub）であり、少な
くともその一部は、カラーによって囲まれている。この
スタブは、ツーリングによって、その外主表面に実質的
に制限的接触や拘束的接触なくして概略的に拘束力を受
けている。その後、上記の部材に圧力及び相対運動がか
けられて、両者が互いにリニアフリクション溶接され
る。
ために、本発明に係るリニアフリクション溶接プロセス
は、二つの部材を提供し、これらは、最終生成物に接合
される。これらの各部材は、主外表面と接合面とを有
し、二つの部材の一方は、スタブ（stub）であり、少な
くともその一部は、カラーによって囲まれている。この
スタブは、ツーリングによって、その外主表面に実質的
に制限的接触や拘束的接触なくして概略的に拘束力を受
けている。その後、上記の部材に圧力及び相対運動がか
けられて、両者が互いにリニアフリクション溶接され
る。
【００１２】このようなプロセスによって、最終パーツ
形状の表面のどの部分に対しても、表面をグリップする
ための手段やツーリングを用いる必要がなくなり、した
がって、このようなツーリングによる、最終形状に対し
ての物理的または化学的損傷をなくすことができる。ス
タブの表面の少なくとも一部を、最終生成物の表面と略
同一の広がり即ち略同一の外延とすることも可能であ
る。スタブ部材は、実質的にジョーその他のツーリング
即ち工具等による拘束のための支持がなくても、リニア
フリクション溶接に耐えるに十分な硬度を有する必要が
ある。スタブは、通常、径方向の厚みが、スタブの幅の
３倍未満であり、好ましくは、約１インチ以下、より好
ましくは上記幅よりも薄い。カラーは、他方の部材の接
触面が交互に大気中にさらされる現象を防ぐものであ
り、曲がった主内側面及び主外側面をそれぞれ備えたバ
ンドを有する。カラーの内側面及び外側面は、互いに略
平行であり、カラーの幅が略均一となるようにしてい
る。カラーは、更に、ベースを有し、このベースから上
述したバンドが立ち上がるようになっている。スタブと
の接触面及びカラーは、好ましくは、互いに同一平面に
のるようになっている。他方の部材の接触面は、大きめ
になっていて、カラーと一体あるいはカラーを有するよ
うになっており、好ましくは、スタブの接触面と相補的
になっていて、スタブの接触面が交互に大気にさらされ
る現象を抑えるようにしている。
形状の表面のどの部分に対しても、表面をグリップする
ための手段やツーリングを用いる必要がなくなり、した
がって、このようなツーリングによる、最終形状に対し
ての物理的または化学的損傷をなくすことができる。ス
タブの表面の少なくとも一部を、最終生成物の表面と略
同一の広がり即ち略同一の外延とすることも可能であ
る。スタブ部材は、実質的にジョーその他のツーリング
即ち工具等による拘束のための支持がなくても、リニア
フリクション溶接に耐えるに十分な硬度を有する必要が
ある。スタブは、通常、径方向の厚みが、スタブの幅の
３倍未満であり、好ましくは、約１インチ以下、より好
ましくは上記幅よりも薄い。カラーは、他方の部材の接
触面が交互に大気中にさらされる現象を防ぐものであ
り、曲がった主内側面及び主外側面をそれぞれ備えたバ
ンドを有する。カラーの内側面及び外側面は、互いに略
平行であり、カラーの幅が略均一となるようにしてい
る。カラーは、更に、ベースを有し、このベースから上
述したバンドが立ち上がるようになっている。スタブと
の接触面及びカラーは、好ましくは、互いに同一平面に
のるようになっている。他方の部材の接触面は、大きめ
になっていて、カラーと一体あるいはカラーを有するよ
うになっており、好ましくは、スタブの接触面と相補的
になっていて、スタブの接触面が交互に大気にさらされ
る現象を抑えるようにしている。
【００１３】本発明の第二の形態によれば、カラーは、
主内側面及び外側面を有し、主内側面は、リニアフリク
ション溶接される部材の主外側面の一部と接触する、好
ましくは取り囲む。部材は、リニアフリクション溶接に
おいて相補的な部材と接触する面を有し、カラーの径方
向外表面は、接触される部材の表面の面積を広げる。カ
ラーの外側面は、リニアフリクション溶接の間における
カラーに応力やクラックが生じることを防ぐために、カ
ーブした曲線状となっている。カラーの外側面と内側面
とは略平行になっていて、カラーの径方向外表面の面積
を小さくし、更に、幅を均一としている。これにより、
カラーにより生じる摩擦力に打ち勝つために必要とな
る、プロセスへの入力エネルギーを小さくし、かつ、リ
ニアフリクション溶接の間にカラーにかかる負荷を小さ
くして、カラーの固定を容易としている。カラーの径方
向の厚みは、１インチ以下としてもよい。カラーの径方
向外表面の面積は、通常、接触される部材における接触
面の面積よりも小さく、好ましくは、部材における接触
面の面積の１／２よりも小さい。
主内側面及び外側面を有し、主内側面は、リニアフリク
ション溶接される部材の主外側面の一部と接触する、好
ましくは取り囲む。部材は、リニアフリクション溶接に
おいて相補的な部材と接触する面を有し、カラーの径方
向外表面は、接触される部材の表面の面積を広げる。カ
ラーの外側面は、リニアフリクション溶接の間における
カラーに応力やクラックが生じることを防ぐために、カ
ーブした曲線状となっている。カラーの外側面と内側面
とは略平行になっていて、カラーの径方向外表面の面積
を小さくし、更に、幅を均一としている。これにより、
カラーにより生じる摩擦力に打ち勝つために必要とな
る、プロセスへの入力エネルギーを小さくし、かつ、リ
ニアフリクション溶接の間にカラーにかかる負荷を小さ
くして、カラーの固定を容易としている。カラーの径方
向の厚みは、１インチ以下としてもよい。カラーの径方
向外表面の面積は、通常、接触される部材における接触
面の面積よりも小さく、好ましくは、部材における接触
面の面積の１／２よりも小さい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図１に示すタイプの第１ス
テージ一体化ブレード付きファンロータを用いて、本発
明を説明する。
テージ一体化ブレード付きファンロータを用いて、本発
明を説明する。
【００１５】図１を参照すると、一体化ブレード付きフ
ァンロータ２０はディスク２２を有し、径方向の外表面
２６を備えたプラットフォーム２４が設けられている。
ブレード（エアフォイル）２８は、ディスク２２の径方
向の外表面２６からのびる。ブレード２８は、ディスク
２２に設けられた多数のディスクのうちの二つを示した
ものである。各ブレード２８は、ベース３０とチップ３
２とを有し、ガスフロー通路３５に関しての前縁３３と
後縁３４をも有している。参照符号３８は、ブレード２
８の損傷部位を示す。
ァンロータ２０はディスク２２を有し、径方向の外表面
２６を備えたプラットフォーム２４が設けられている。
ブレード（エアフォイル）２８は、ディスク２２の径方
向の外表面２６からのびる。ブレード２８は、ディスク
２２に設けられた多数のディスクのうちの二つを示した
ものである。各ブレード２８は、ベース３０とチップ３
２とを有し、ガスフロー通路３５に関しての前縁３３と
後縁３４をも有している。参照符号３８は、ブレード２
８の損傷部位を示す。
【００１６】図２を参照すると、ブレード２８は、複雑
にねじれて曲がった形状を有しており、これにより、ブ
レードに所望の空力学的特性が得られる。ブレードの一
方のサイド３６は、凸面であり他方は凹面となってい
る。理想的には、各ブレードは、正確に同じ形状となっ
ているはずであるが、実際には、ブレードの形状は、通
常の製造誤差や公差等により、ブレードどうしで多少異
なっている。
にねじれて曲がった形状を有しており、これにより、ブ
レードに所望の空力学的特性が得られる。ブレードの一
方のサイド３６は、凸面であり他方は凹面となってい
る。理想的には、各ブレードは、正確に同じ形状となっ
ているはずであるが、実際には、ブレードの形状は、通
常の製造誤差や公差等により、ブレードどうしで多少異
なっている。
【００１７】ブレード２８は、通常は、比較的軽量であ
るが機械的に十分強い材質、例えばチタン合金よりな
る。しかしながら、ブレード２８は、ブレードが歪んだ
りねじれたりしないように製造時及び修復時において十
分に注意深く扱う必要がある。更に、残留化学的付着物
及び表面仕上げのコンタミネーションを防ぐために、ブ
レード２８に接触する金属ツールは、好ましくは、すべ
て、ブレードの材質と同じもしくは類似した組成とす
る。
るが機械的に十分強い材質、例えばチタン合金よりな
る。しかしながら、ブレード２８は、ブレードが歪んだ
りねじれたりしないように製造時及び修復時において十
分に注意深く扱う必要がある。更に、残留化学的付着物
及び表面仕上げのコンタミネーションを防ぐために、ブ
レード２８に接触する金属ツールは、好ましくは、すべ
て、ブレードの材質と同じもしくは類似した組成とす
る。
【００１８】図１を参照すると、ブレード２８の圧力側
３７は、プラットフォーム２４の表面２６に向けて片持
ち状態となっている。この片持ち状態は、理想的には、
各ブレードで同じ状態となるべきであるが、実際には、
この片持ち状態も、ブレード間で異なる。
３７は、プラットフォーム２４の表面２６に向けて片持
ち状態となっている。この片持ち状態は、理想的には、
各ブレードで同じ状態となるべきであるが、実際には、
この片持ち状態も、ブレード間で異なる。
【００１９】本発明は、ブレードの表面損傷の問題や、
上述した従来のカラーにおける非能率性を解決するもの
である。本発明の第一実施例においては、点線４１上に
位置するブレード２８の主部位が除去される。図３を参
照すると、損傷した部位をも含めて、ブレードの主部が
除去され、ブレードのスタブ部位４２、即ち、実質的に
ジョーその他のツールにより実質的に拘束あるいは支持
を行うことなくリニアフリクション溶接に耐え得るに十
分強度のある部位が残される。このスタブの径方向の厚
み４３、即ち高さは、その幅３１の約３倍の高さよりも
薄くなっている。ここで、スタブの径方向の厚さ４３
は、好ましくは約１インチ以下、より好ましくは、幅３
１よりも薄くなっている。
上述した従来のカラーにおける非能率性を解決するもの
である。本発明の第一実施例においては、点線４１上に
位置するブレード２８の主部位が除去される。図３を参
照すると、損傷した部位をも含めて、ブレードの主部が
除去され、ブレードのスタブ部位４２、即ち、実質的に
ジョーその他のツールにより実質的に拘束あるいは支持
を行うことなくリニアフリクション溶接に耐え得るに十
分強度のある部位が残される。このスタブの径方向の厚
み４３、即ち高さは、その幅３１の約３倍の高さよりも
薄くなっている。ここで、スタブの径方向の厚さ４３
は、好ましくは約１インチ以下、より好ましくは、幅３
１よりも薄くなっている。
【００２０】スタブ（ブレードの残存部）４２は、好ま
しくは、前縁３３から後縁３４までのびており、その径
方向の厚さ４３即ち高さは、好ましくは、均一となって
いる。スタブ４２は、径方向の外表面４４を有し、これ
は接触面の一部を構成し、最終生成物を形成するための
延長部材のリニアフリクション溶接は、この部位でなさ
れる。
しくは、前縁３３から後縁３４までのびており、その径
方向の厚さ４３即ち高さは、好ましくは、均一となって
いる。スタブ４２は、径方向の外表面４４を有し、これ
は接触面の一部を構成し、最終生成物を形成するための
延長部材のリニアフリクション溶接は、この部位でなさ
れる。
【００２１】また、スタブ４２は、主外（横方向）側面
４５を有する。この主外（横方向）側面４５は、好まし
くは、最終生成物の外（横方向）内側とほぼ重なり（即
ち外延が等しい）、正圧面及び負圧面３６、３７（図
１、２）と、前縁３３及び後縁３４と、を有する。
４５を有する。この主外（横方向）側面４５は、好まし
くは、最終生成物の外（横方向）内側とほぼ重なり（即
ち外延が等しい）、正圧面及び負圧面３６、３７（図
１、２）と、前縁３３及び後縁３４と、を有する。
【００２２】カラー４６、４７は、スタブ４２の前縁３
３及び後縁３４に設けられている。カラー４６、４７
は、それぞれ部分バンド４８、４９及びバンドベース５
０、５１を有する。好ましくは、各バンド４８、４９
は、略Ｖ字型で、分岐端部５２、５３、主内側面５４、
５５、主外側面５６、５７、及び径方向外表面５８、５
９を有する。内表面は、好ましくは、スタブ４２の対応
するエッジ３３、３４及び側面３６、３７（図１、２）
と実質的に均一に接触するように調整されている。径方
向外表面５８、５９は、リニアフリクション溶接におけ
る接触面の他方の一部をなし、これらは、好ましくは、
スタブ４２の径方向外表面４４と実質的に面一、即ち同
一平面をなしている。即ち、径方向外表面５８、５９
は、互いに、プラットフォーム面２６に対してそれぞれ
同じ高さとなっている。主外側面５６、５７は、分岐端
部５２、５３において曲線状となっており、角が鋭くな
らないようにしている。角が鋭いと、リニアフリクショ
ン溶接の間に応力がかかり、クラックに至るおそれがあ
る。
３及び後縁３４に設けられている。カラー４６、４７
は、それぞれ部分バンド４８、４９及びバンドベース５
０、５１を有する。好ましくは、各バンド４８、４９
は、略Ｖ字型で、分岐端部５２、５３、主内側面５４、
５５、主外側面５６、５７、及び径方向外表面５８、５
９を有する。内表面は、好ましくは、スタブ４２の対応
するエッジ３３、３４及び側面３６、３７（図１、２）
と実質的に均一に接触するように調整されている。径方
向外表面５８、５９は、リニアフリクション溶接におけ
る接触面の他方の一部をなし、これらは、好ましくは、
スタブ４２の径方向外表面４４と実質的に面一、即ち同
一平面をなしている。即ち、径方向外表面５８、５９
は、互いに、プラットフォーム面２６に対してそれぞれ
同じ高さとなっている。主外側面５６、５７は、分岐端
部５２、５３において曲線状となっており、角が鋭くな
らないようにしている。角が鋭いと、リニアフリクショ
ン溶接の間に応力がかかり、クラックに至るおそれがあ
る。
【００２３】バンド４８、４９の幾何形状は、リニアフ
リクション溶接によってスタブ４２に結合される延長ブ
レード部材のエッジが交互に露出することが起こり難い
ように、あるいは全く露出しないようになっている。こ
れは、延長部材のエッジとなる端部が完全に結合される
に十分高温となるように、即ち、エッジに不良が生じな
いようにするためである。加えて、バンド４８、４９
は、好ましくは、スタブ４２に対して、周方向（横方向
で、正圧面から負圧面への）における支持を提供し、片
持ち状態となっているスタブが、プラットフォーム２４
の表面２６に対して曲がることのないように支持してい
る。
リクション溶接によってスタブ４２に結合される延長ブ
レード部材のエッジが交互に露出することが起こり難い
ように、あるいは全く露出しないようになっている。こ
れは、延長部材のエッジとなる端部が完全に結合される
に十分高温となるように、即ち、エッジに不良が生じな
いようにするためである。加えて、バンド４８、４９
は、好ましくは、スタブ４２に対して、周方向（横方向
で、正圧面から負圧面への）における支持を提供し、片
持ち状態となっているスタブが、プラットフォーム２４
の表面２６に対して曲がることのないように支持してい
る。
【００２４】しかし、バンドの形状は維持することが望
ましく、特に、径方向の外表面５８、５９の領域に影響
するパラメータはできるだけ小さくすること、即ち必要
以上に大きくしないことが望ましい。これは、リニアフ
リクション溶接を行う際にバンドに係る負荷の大きさ
は、径方向の外表面５８、５９の領域の大きさに比例す
るからである。負荷が大きくなると、バンドを所定の位
置に維持することが更に困難となる。その結果、外側横
方向面５６、５７は、内側面５４、５５と略平行にな
り、バンド４８、４９が幅６０、６１と略均一となっ
て、スタブ４２の主外側面４５にほぼ一致するようにな
る。これにより、バンドの径方向の外表面５８、５９の
領域が小さくなり、入力エネルギーが小さくてもバンド
による摩擦に耐えられるようにんり、これにより、リニ
アフリクション溶接の間にカラーにかかる負荷が小さく
なり、固定が容易となる。径方向の外側面５８、５９の
総面積は、通常、スタブ４２の径方向外側面４４よりも
小さく、好ましくは、スタブ４２の径方向外側表面４４
の１／２よりも小さく、より好ましくはスタブ４２の径
方向外側面４４の１／４よりも小さい。理想的には、径
方向外側面４４においてバンドにより部分的に囲まれる
領域よりも小さい。
ましく、特に、径方向の外表面５８、５９の領域に影響
するパラメータはできるだけ小さくすること、即ち必要
以上に大きくしないことが望ましい。これは、リニアフ
リクション溶接を行う際にバンドに係る負荷の大きさ
は、径方向の外表面５８、５９の領域の大きさに比例す
るからである。負荷が大きくなると、バンドを所定の位
置に維持することが更に困難となる。その結果、外側横
方向面５６、５７は、内側面５４、５５と略平行にな
り、バンド４８、４９が幅６０、６１と略均一となっ
て、スタブ４２の主外側面４５にほぼ一致するようにな
る。これにより、バンドの径方向の外表面５８、５９の
領域が小さくなり、入力エネルギーが小さくてもバンド
による摩擦に耐えられるようにんり、これにより、リニ
アフリクション溶接の間にカラーにかかる負荷が小さく
なり、固定が容易となる。径方向の外側面５８、５９の
総面積は、通常、スタブ４２の径方向外側面４４よりも
小さく、好ましくは、スタブ４２の径方向外側表面４４
の１／２よりも小さく、より好ましくはスタブ４２の径
方向外側面４４の１／４よりも小さい。理想的には、径
方向外側面４４においてバンドにより部分的に囲まれる
領域よりも小さい。
【００２５】バンド４８、４９は、径方向厚さ（高さ）
６２、６４を有し、この厚さは、リニアフリクション溶
接の間に徐々に薄くなる。径方向厚さ６２、６４の初期
厚みは、好ましくは、少なくとも、リニアフリクション
溶接の間に薄くなると予想される減少厚み以上の厚さと
し、リニアフリクション溶接における接触面が、ベース
５０、５１の径方向外側面６６、６８に達することがな
いようにする。しかし、この厚さ６２、６４は、リニア
フリクション溶接の間にバンド４８、４９が壊れたり曲
がったりし易くなるまでに厚くはしない。例えば、好適
実施例では、径方向厚み６２、６４は約０．１７５イン
チで、厚みの予測減少量は約０．０７５インチであり、
予測される厚みの減少量よりも、径方向厚み６２、６４
が約０．１００インチ厚くなるようにしている。更に、
リニアフリクション溶接パラメータを容易にするため
に、厚みが減少していっても、スタブエッジとカラーバ
ンドとを合わせた長手断面領域が一定のままとなるよう
にすることが好ましい。このことは、外側面５６、５７
をスタブ４２の径方向外側面４４に対して略垂直とす
る、即ち、リニアフリクション溶接における接触面の平
面（溶接平面）に対して略垂直とすることで達成され
る。
６２、６４を有し、この厚さは、リニアフリクション溶
接の間に徐々に薄くなる。径方向厚さ６２、６４の初期
厚みは、好ましくは、少なくとも、リニアフリクション
溶接の間に薄くなると予想される減少厚み以上の厚さと
し、リニアフリクション溶接における接触面が、ベース
５０、５１の径方向外側面６６、６８に達することがな
いようにする。しかし、この厚さ６２、６４は、リニア
フリクション溶接の間にバンド４８、４９が壊れたり曲
がったりし易くなるまでに厚くはしない。例えば、好適
実施例では、径方向厚み６２、６４は約０．１７５イン
チで、厚みの予測減少量は約０．０７５インチであり、
予測される厚みの減少量よりも、径方向厚み６２、６４
が約０．１００インチ厚くなるようにしている。更に、
リニアフリクション溶接パラメータを容易にするため
に、厚みが減少していっても、スタブエッジとカラーバ
ンドとを合わせた長手断面領域が一定のままとなるよう
にすることが好ましい。このことは、外側面５６、５７
をスタブ４２の径方向外側面４４に対して略垂直とす
る、即ち、リニアフリクション溶接における接触面の平
面（溶接平面）に対して略垂直とすることで達成され
る。
【００２６】各バンド４８、４９は、それぞれのベース
５０、５１の径方向外側面６６、６８によって支持され
る、即ち、径方向外側面６６、６８から直立して伸びる
ようになっている。図３、４、５を参照すると、ベース
５０、５１は、ある程度長方形に近いプレート状の幾何
形状を有し、かつ、スタブ４２を受容するためのＶ字型
スロット６９、７０を有する。Ｖ字型スロット６９、７
０は、スタブ４２とベース５０、５１との接触が避けら
れるよう、十分大きくなっている。従って、バンド４
８、４９は、スタブ４２お接触するが、ベース５０、５
１は、スタブ４２とは接触しない。ベース５０、５１
は、更に、径方向内側面７１、７２を有し、これらは、
プラットフォーム２４の径方向外側面２６上に、面どう
しが一致するように調整される。
５０、５１の径方向外側面６６、６８によって支持され
る、即ち、径方向外側面６６、６８から直立して伸びる
ようになっている。図３、４、５を参照すると、ベース
５０、５１は、ある程度長方形に近いプレート状の幾何
形状を有し、かつ、スタブ４２を受容するためのＶ字型
スロット６９、７０を有する。Ｖ字型スロット６９、７
０は、スタブ４２とベース５０、５１との接触が避けら
れるよう、十分大きくなっている。従って、バンド４
８、４９は、スタブ４２お接触するが、ベース５０、５
１は、スタブ４２とは接触しない。ベース５０、５１
は、更に、径方向内側面７１、７２を有し、これらは、
プラットフォーム２４の径方向外側面２６上に、面どう
しが一致するように調整される。
【００２７】各ベース５０、５１は、好ましくは、それ
ぞれに設けられたツーリング７３、７４（図６）によっ
て所定位置に保持される。これらのツーリング７３、７
４は、端部面７５、７６のベースに対して長手方向の支
持となり、対向する周方向面のペア７７、７８に対して
横方向の支持となる。ツーリング７３、７４（図６）
は、ディスク２２を保持する固定部材７９、８０（図
６）に堅固に固定されている。径方向内側面７１、７２
は、参照符号８１、８２で示されるように、好適にはノ
ッチが形成されて凹んでいる、即ち貝殻状に凹んでお
り、プラットフォーム２４に対するクリアランス８３、
８４が提供され、固定部材７９、８０（図６）によるプ
ラットフォーム２４へのアクセスが可能となっている。
ぞれに設けられたツーリング７３、７４（図６）によっ
て所定位置に保持される。これらのツーリング７３、７
４は、端部面７５、７６のベースに対して長手方向の支
持となり、対向する周方向面のペア７７、７８に対して
横方向の支持となる。ツーリング７３、７４（図６）
は、ディスク２２を保持する固定部材７９、８０（図
６）に堅固に固定されている。径方向内側面７１、７２
は、参照符号８１、８２で示されるように、好適にはノ
ッチが形成されて凹んでいる、即ち貝殻状に凹んでお
り、プラットフォーム２４に対するクリアランス８３、
８４が提供され、固定部材７９、８０（図６）によるプ
ラットフォーム２４へのアクセスが可能となっている。
【００２８】バンド４８、４９は、コストを低減するた
めに、鑞付け等の手段によって、各ベース５０、５１に
結合して一つの部材として一体に製造されてもよい。好
ましくは二つのステップで製造する。第一に、ラフに機
械加工したカラーを、ワイヤ放電加工（ワイヤＥＤＭで
あり、コンピュータやカラーのコンピュータモデルが必
要となる）等の適当な手段によって製造する。このラフ
なカラーを、その後に例えばフライス加工等によって精
密機械加工して、個々のブレードに最適にフィットする
形状を得る。用途に応じて、鋳造、機械加工、鍛造、圧
延加工、打ち抜き加工、及びこれらの組み合わせを用い
てもよい。個々のブレードは、形状及び方向等がそれぞ
れある程度異なっていることから、２ステップでの製造
を行うことが好ましい。勿論、用途によっては、このよ
うな精密加工は不要である。
めに、鑞付け等の手段によって、各ベース５０、５１に
結合して一つの部材として一体に製造されてもよい。好
ましくは二つのステップで製造する。第一に、ラフに機
械加工したカラーを、ワイヤ放電加工（ワイヤＥＤＭで
あり、コンピュータやカラーのコンピュータモデルが必
要となる）等の適当な手段によって製造する。このラフ
なカラーを、その後に例えばフライス加工等によって精
密機械加工して、個々のブレードに最適にフィットする
形状を得る。用途に応じて、鋳造、機械加工、鍛造、圧
延加工、打ち抜き加工、及びこれらの組み合わせを用い
てもよい。個々のブレードは、形状及び方向等がそれぞ
れある程度異なっていることから、２ステップでの製造
を行うことが好ましい。勿論、用途によっては、このよ
うな精密加工は不要である。
【００２９】カラーは、好ましくは、ある程度固い材質
で、スタブの組成に類似する組成を有する。この組成と
しては、チタン合金、ニッケル合金等が挙げられるが、
勿論これらに限定される訳ではない。これにより、物理
的及び化学的な損傷を伴うことなく、カラーをスタブの
ブレード部位４２に固定することが可能となる。勿論、
コンプライアント材（compliant material）即ち緩衝材
を用いる場合や、ブレードとの接触が望ましくない場合
には、精密機械仕上げのステップは必要ではなくなる。
で、スタブの組成に類似する組成を有する。この組成と
しては、チタン合金、ニッケル合金等が挙げられるが、
勿論これらに限定される訳ではない。これにより、物理
的及び化学的な損傷を伴うことなく、カラーをスタブの
ブレード部位４２に固定することが可能となる。勿論、
コンプライアント材（compliant material）即ち緩衝材
を用いる場合や、ブレードとの接触が望ましくない場合
には、精密機械仕上げのステップは必要ではなくなる。
【００３０】図６を参照すると、延長部材９０は、ブレ
ード９２を有し、その最終形状は、修復されるブレード
の最終形状となっており、フランジ９４と端部９６は、
すべて延長部材９０と一体化されている。損傷したブレ
ード２８の損傷部３８（図１）の修復においては、フラ
ンジ９４は、延長部材９０の保持手段となり、端部９６
は、スタブ４２と結合される。フランジ９４は、リニア
フリクション溶接における圧力がかけられる径方向外側
面９８、一対の周方向面１００、好適にはリニアフリク
ション溶接の振動料を受ける一対の対向する長手面１０
２、及び径方向内側面をそれぞれ有し、これらのすべて
は、実質的に互いに直交する。
ード９２を有し、その最終形状は、修復されるブレード
の最終形状となっており、フランジ９４と端部９６は、
すべて延長部材９０と一体化されている。損傷したブレ
ード２８の損傷部３８（図１）の修復においては、フラ
ンジ９４は、延長部材９０の保持手段となり、端部９６
は、スタブ４２と結合される。フランジ９４は、リニア
フリクション溶接における圧力がかけられる径方向外側
面９８、一対の周方向面１００、好適にはリニアフリク
ション溶接の振動料を受ける一対の対向する長手面１０
２、及び径方向内側面をそれぞれ有し、これらのすべて
は、実質的に互いに直交する。
【００３１】端部９６は、径方向内側面１０８を有し、
この径方向内側面は、バンド４８、４９（図７）とスタ
ブ４２の径方向の外表面４４、５８、５９の集合体と相
補的な形状、あるいは同様な形状（正確に同じにする必
要はない）を有する。これらの面が相補的でない場合、
リニアフリクション溶接振動は、パーツの厚みが薄くな
る部位で滑らかに行われなくなり、接触面が傷つくおそ
れがある。
この径方向内側面は、バンド４８、４９（図７）とスタ
ブ４２の径方向の外表面４４、５８、５９の集合体と相
補的な形状、あるいは同様な形状（正確に同じにする必
要はない）を有する。これらの面が相補的でない場合、
リニアフリクション溶接振動は、パーツの厚みが薄くな
る部位で滑らかに行われなくなり、接触面が傷つくおそ
れがある。
【００３２】相補的な形状を得るために、端部９６は、
好ましくは大きめにして一体的に作られる。しかし、そ
の代わりにカラーを用いてもよい。端部９６の径方向の
厚さ１１０は、フランジ９４の径方向内側面１０４にリ
ニアフリクション溶接面が接触することのないように十
分大きくすべきである一方、端部９６がリニアフリクシ
ョン溶接の間に壊れたり曲がったりしない程度に小さく
する。ブレード２８の修復（図１）においては、径方向
の厚さ１１０は、リニアフリクション溶接による厚さ１
１０の予想減少量よりも約０．１００インチ程度厚くな
っている。
好ましくは大きめにして一体的に作られる。しかし、そ
の代わりにカラーを用いてもよい。端部９６の径方向の
厚さ１１０は、フランジ９４の径方向内側面１０４にリ
ニアフリクション溶接面が接触することのないように十
分大きくすべきである一方、端部９６がリニアフリクシ
ョン溶接の間に壊れたり曲がったりしない程度に小さく
する。ブレード２８の修復（図１）においては、径方向
の厚さ１１０は、リニアフリクション溶接による厚さ１
１０の予想減少量よりも約０．１００インチ程度厚くな
っている。
【００３３】図８に示すように、リニアフリクション溶
接の用意においては、延長部材９０がスタブ４２とバン
ド４８（図３、４、６）、４９と接触される。リニアフ
リクション溶接の間、ツーリングは、どの最終仕上げさ
れた面に対しても、ツーリングが拘束力を加える（rest
rain）ことがないので、このツーリングによってブレー
ドが物理的にも化学的にも損傷されることはない。従来
の手法で用いられたものに比較すると、カラーを用いる
ことで、小さくかつ容易に保持を行うことができる。点
線１１２間の物質はすべて、徐々に流動性を有する状態
に変化して、パーツ間から流れ出る（フラッシュフロ
ー）ので、延長部材９０、スタブ４２及びバンド４８
（図３、４、６）、４９の径方向の厚さが減少する。カ
ラーを用いているので、延長部材のエッジが交互に大気
にさらされることはない。延長部材９０の大きく作られ
た端部９６は、スタブ４２のエッジ３３、３４が交互に
大気にさらされることを防ぐ。点線１１４は、大きく作
られた延長部材９０の最終形状を示す。
接の用意においては、延長部材９０がスタブ４２とバン
ド４８（図３、４、６）、４９と接触される。リニアフ
リクション溶接の間、ツーリングは、どの最終仕上げさ
れた面に対しても、ツーリングが拘束力を加える（rest
rain）ことがないので、このツーリングによってブレー
ドが物理的にも化学的にも損傷されることはない。従来
の手法で用いられたものに比較すると、カラーを用いる
ことで、小さくかつ容易に保持を行うことができる。点
線１１２間の物質はすべて、徐々に流動性を有する状態
に変化して、パーツ間から流れ出る（フラッシュフロ
ー）ので、延長部材９０、スタブ４２及びバンド４８
（図３、４、６）、４９の径方向の厚さが減少する。カ
ラーを用いているので、延長部材のエッジが交互に大気
にさらされることはない。延長部材９０の大きく作られ
た端部９６は、スタブ４２のエッジ３３、３４が交互に
大気にさらされることを防ぐ。点線１１４は、大きく作
られた延長部材９０の最終形状を示す。
【００３４】図９を参照すると、リニアフリクション溶
接プロセスが完了した後に、パーツは、点線１１２にお
いて結合される。この結合は、ブレードのエッジ３３、
３４（図１、２、３）で完了する、即ち、欠陥がない。
ブレード部位は、カラー以外のツーリング部材との接触
による物理的、化学的損傷はない。フラッシュフロー１
１６は、図の片側にのみ示されているが、実際には、溶
接部位の全周にわたって生じるものである。延長部材９
０の点線１１４の外側における材質は除去される。これ
は、バンド４８（図３、４、６）、４９及びベース５０
（図３、４、６）、５１及びフラッシュフロー１１６に
関しても同様である。
接プロセスが完了した後に、パーツは、点線１１２にお
いて結合される。この結合は、ブレードのエッジ３３、
３４（図１、２、３）で完了する、即ち、欠陥がない。
ブレード部位は、カラー以外のツーリング部材との接触
による物理的、化学的損傷はない。フラッシュフロー１
１６は、図の片側にのみ示されているが、実際には、溶
接部位の全周にわたって生じるものである。延長部材９
０の点線１１４の外側における材質は除去される。これ
は、バンド４８（図３、４、６）、４９及びベース５０
（図３、４、６）、５１及びフラッシュフロー１１６に
関しても同様である。
【００３５】図１０を参照すると、カラー１１８の後縁
は、バンド１２０のみを有する、即ちベースがない状態
となっている。バンド１２０は、好適には、冷間成形可
能な材質よりなる。バンド１２０は、ツーリング１２４
内にフレキシブルかつ運動可能に一体化された、１セッ
トのジョー１２２によって、スタブ４２のエッジ３４と
一致するように固定される。ツーリング１２４は、ジョ
ー１２２どうしが互いに近づく方向に力をかけるための
アクチュエータ１２６を更に有し、これにより、バンド
１２０をエッジ３４と一致させる。
は、バンド１２０のみを有する、即ちベースがない状態
となっている。バンド１２０は、好適には、冷間成形可
能な材質よりなる。バンド１２０は、ツーリング１２４
内にフレキシブルかつ運動可能に一体化された、１セッ
トのジョー１２２によって、スタブ４２のエッジ３４と
一致するように固定される。ツーリング１２４は、ジョ
ー１２２どうしが互いに近づく方向に力をかけるための
アクチュエータ１２６を更に有し、これにより、バンド
１２０をエッジ３４と一致させる。
【００３６】図示されないが、ツーリングは、ディスク
２２（図６）を保持する固定部材８０（図６）に設けら
れている。バンド１２０の径方向の厚みは、リニアフリ
クション溶接の接触面がツーリング１２４の接触面に届
なくなるように十分大きくなっているが、リニアフリク
ション溶接の間にバンド１２０がおれたり曲がったりす
るまでに長くはない。また、図示されていないが、ツー
リングを有する他のカラーもまた前縁３３に設けられて
いる（図１〜３）。第一の実施例に関しては、この実施
例は、仕上げ面上のどの部材にもツーリングによる力を
加える必要はなく、従って、このようなツーリングによ
る物理的又は化学的損傷を受けるおそれがなくなってい
る。
２２（図６）を保持する固定部材８０（図６）に設けら
れている。バンド１２０の径方向の厚みは、リニアフリ
クション溶接の接触面がツーリング１２４の接触面に届
なくなるように十分大きくなっているが、リニアフリク
ション溶接の間にバンド１２０がおれたり曲がったりす
るまでに長くはない。また、図示されていないが、ツー
リングを有する他のカラーもまた前縁３３に設けられて
いる（図１〜３）。第一の実施例に関しては、この実施
例は、仕上げ面上のどの部材にもツーリングによる力を
加える必要はなく、従って、このようなツーリングによ
る物理的又は化学的損傷を受けるおそれがなくなってい
る。
【００３７】図１１を参照すると、ジョー１３２を作動
させる手段１３０は、それぞれ二つの端部１３４、１３
６を有するクランプのセットであり、これらはピボット
１３８に回動可能に設けられている。これらのクランプ
は、セパレータ１４０によって、その一方の端部１３６
で互いに分離する方向に力がかけられており、その結
果、他方側の端部１３４がピボット作用によって互いに
近づく方向に力がかかり、これにより、図１０に示され
るジョー１２２と同様に、ジョー１３２が互いに近づく
方向に力がかけられる。図示しないが、ディスク２２
（図６）を保持する固定部材（図６）には、他方のツー
リングが設けられている。他のツーリングを有するカラ
ーもまた、同様に、前縁３３（図１〜３）に設けられて
いる。
させる手段１３０は、それぞれ二つの端部１３４、１３
６を有するクランプのセットであり、これらはピボット
１３８に回動可能に設けられている。これらのクランプ
は、セパレータ１４０によって、その一方の端部１３６
で互いに分離する方向に力がかけられており、その結
果、他方側の端部１３４がピボット作用によって互いに
近づく方向に力がかかり、これにより、図１０に示され
るジョー１２２と同様に、ジョー１３２が互いに近づく
方向に力がかけられる。図示しないが、ディスク２２
（図６）を保持する固定部材（図６）には、他方のツー
リングが設けられている。他のツーリングを有するカラ
ーもまた、同様に、前縁３３（図１〜３）に設けられて
いる。
【００３８】以上の実施例では、カラーは、スタブに接
触するとともに、プラットフォームの径方向外側表面に
あるとして説明したが、本発明はこの構成に限定される
ものではない。カラーがスタブの近くにあって固定され
ている限りにおいては、カラーはスタブと接触する必要
はない。カラーとスタブとの間に小さなギャップがあっ
ても、接触面からの流動状態の材質によってこのギャッ
プが埋められるからである。カラーは、プラットフォー
ムの表面に接触しないように位置させることもできる。
この構成は、ブレード部位が単なるスタブ以上に大きい
ときに、特に適している。しかし、リニアフリクション
溶接の歳の圧力が大きくなることから、径方向のサポー
ト物が必要になる場合もある。
触するとともに、プラットフォームの径方向外側表面に
あるとして説明したが、本発明はこの構成に限定される
ものではない。カラーがスタブの近くにあって固定され
ている限りにおいては、カラーはスタブと接触する必要
はない。カラーとスタブとの間に小さなギャップがあっ
ても、接触面からの流動状態の材質によってこのギャッ
プが埋められるからである。カラーは、プラットフォー
ムの表面に接触しないように位置させることもできる。
この構成は、ブレード部位が単なるスタブ以上に大きい
ときに、特に適している。しかし、リニアフリクション
溶接の歳の圧力が大きくなることから、径方向のサポー
ト物が必要になる場合もある。
【００３９】更に、本発明の最適実施例を、ブレードス
タブとその延長部材とを用いて説明したが、本発明は、
用途及び使用できるツーリングに応じて、ディスク上の
どのようなサイズのブレード部位及び延長ブレード部位
にも用いることができる。スタブは、必ずしもそれぞれ
同じ高さとする必要はない。また、延長部は、必ずしも
交換する部位である必要はない。例えば、本発明は、使
用開始時のブレードにおいて、ロータディスク上に盛り
上がったサイズの大きい面を提供することができないと
いう、ＯＥＭの状況においても、適用することが可能で
ある。
タブとその延長部材とを用いて説明したが、本発明は、
用途及び使用できるツーリングに応じて、ディスク上の
どのようなサイズのブレード部位及び延長ブレード部位
にも用いることができる。スタブは、必ずしもそれぞれ
同じ高さとする必要はない。また、延長部は、必ずしも
交換する部位である必要はない。例えば、本発明は、使
用開始時のブレードにおいて、ロータディスク上に盛り
上がったサイズの大きい面を提供することができないと
いう、ＯＥＭの状況においても、適用することが可能で
ある。
【００４０】本発明は、エッジを有するブレードのリニ
アフリクション溶接に関して説明したが、本発明は、ど
のような形状及び構造においても適用可能である。
アフリクション溶接に関して説明したが、本発明は、ど
のような形状及び構造においても適用可能である。
【００４１】また、本発明を一体型ブレード付きファン
ロータの修理に関して説明したが、この説明は、本発明
を限定するものではない。上述の実施例には、当業者に
よれば、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸
脱することなく、種々の修正、付加等が可能である。従
って、上記実施例に対する上述のような修正等は、本発
明にすべて包含されるものである。
ロータの修理に関して説明したが、この説明は、本発明
を限定するものではない。上述の実施例には、当業者に
よれば、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸
脱することなく、種々の修正、付加等が可能である。従
って、上記実施例に対する上述のような修正等は、本発
明にすべて包含されるものである。
【図１】本発明に係る方法及びカラーが修復に用いられ
る、ガスタービンエンジンの一体化ブレード付きファン
ロータの部分斜視図。
る、ガスタービンエンジンの一体化ブレード付きファン
ロータの部分斜視図。
【図２】図１のブレードの一つの斜視図。
【図３】図１の一体化ブレード付きファンロータの部分
斜視図。
斜視図。
【図４】図３の前縁カラーの斜視図
【図５】図３の後縁カラーの斜視図。
【図６】図３の一体化ブレード付きファンロータ、スタ
ブ及びカラーを、カラーを保持するための延長部材及び
ツーリングとともに示した部分斜視図。
ブ及びカラーを、カラーを保持するための延長部材及び
ツーリングとともに示した部分斜視図。
【図７】図３のカラー及び一体化ブレード付きファンロ
ータを、図６の延長部材のエッジの相対形状を点線で強
調して示した平面図。
ータを、図６の延長部材のエッジの相対形状を点線で強
調して示した平面図。
【図８】図３の後縁カラーと一体化ブレード付きファン
ロータと、図６の交換ブレードの、８−８線による斜視
部分断面を、リニアフリクション溶接のために交換ブレ
ードをカラーに整列させて状態で示した説明図。
ロータと、図６の交換ブレードの、８−８線による斜視
部分断面を、リニアフリクション溶接のために交換ブレ
ードをカラーに整列させて状態で示した説明図。
【図９】図８の一体化ブレード付きファンロータ、後縁
カラー、交換ブレードの、リニアフリクション溶接後に
おける８−８線での部分斜視断面図。
カラー、交換ブレードの、リニアフリクション溶接後に
おける８−８線での部分斜視断面図。
【図１０】図３の一体化ブレード付きファンロータ及び
ツーリングに関する本発明のカラーの第二の実施例を示
す部分平面図。
ツーリングに関する本発明のカラーの第二の実施例を示
す部分平面図。
【図１１】一体化ブレード付きファンロータ及び図１０
の第２実施例を他のツーリングとともに示した部分平面
図。
の第２実施例を他のツーリングとともに示した部分平面
図。
２０…ファンロータ ２２…ディスク ２４…プラットフォーム ２６…径方向の外表面 ２８…ブレード（エアフォイル） ３０…ベース ３２…チップ ３３…前縁 ３４…後縁 ４２…スタブ ４３…スタブの厚み ４４…径方向の外表面 ４５…外側面 ５４、５５…主内側面 ５６、５７…主外側面 ５８、５９…径方向外表面
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き (72)発明者 スーザン エイチ．ゴエトシウス アメリカ合衆国，コネチカット，マールボ ロウ，ジョーンズ ハロウ ロード 93 (72)発明者 ステファン エイ．ヒルトン アメリカ合衆国，コネチカット，ヴァーノ ン，レンジ ヒル ロード 93
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 リニアフリクション溶接方法であって、 リニアフリクション溶接によって接触面を介して互いに
結合することで一つの最終生成物へと溶接される、二つ
の部材を用意し、これら各部材は、他方の対応する面と
接触される面を有し、前記部材の一方は、スタブ部材で
あり、 前記スタブ部材の前記接触面の少なくとも一部にカラー
を接触させ、 前記スタブ部材に対して、その外表面にどの手段からも
実質的に拘束力が与えられるないようにして、拘束力を
与え、 前記二つの部材に圧力をかけて相対的に運動させること
で、これらの部材をともにリニアフリクション溶接する
ことを特徴とする方法。 【請求項２】 前記スタブは、径方向の厚みと、幅と、
を有するとともに、前記径方向の厚みは、前記幅の３倍
未満であることを特徴とする請求項１記載の方法。 【請求項３】 前記スタブの径方向の厚みは、その幅よ
りも薄いことを特徴とする請求項１記載の方法。 【請求項４】 前記スタブと前記カラーとは、それぞ
れ、径方向の外表面を有し、この径方向の外表面どうし
は、実質的に同一の平面をなすことを特徴とする請求項
１記載の方法。 【請求項５】 前記カラーは、曲がった主内側面を備え
たバンドを有することを特徴とする請求項１記載の方
法。 【請求項６】 前記バンドは、主内側面を更に有し、こ
の主内表面は、前記バンドの前記主外表面に略平行であ
ることを特徴とする請求項５記載の方法。 【請求項７】 前記カラーは、ベースと、このベースか
ら立ち上げられてのびるバンドと、を有することを特徴
とする請求項１記載の方法。 【請求項８】 前記部材の他方は、最終形状の表面にど
の手段からも実質的な拘束力が与えられないようにして
前記一方の部材に拘束力を与えるためのフランジを有す
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 【請求項９】 前記バンドは、前記スタブの前記外表面
の一部と略一致することを特徴とする請求項８記載の方
法。 【請求項１０】 部材の主外表面の一部と接触して、リ
ニアフリクション溶接での接触面の面積を広げるための
カラーであって、 前記部材の前記主外表面の一部と接触する主内側面と、 カーブしている主外側面と、 前記主内内側及び前記主外側面と結合する径方向外表面
と、を有し、前記径方向外表面によって、リニアフリク
ション溶接における接触面の面積が広げられていること
を特徴とするカラー。 【請求項１１】 前記主内側面及び主外側面と、前記径
方向外表面と、によってバンドが画定され、前記カラー
は、ベースを有し、このベースから前記バンドが径方向
外側にのびていることを特徴とする請求項１０記載のカ
ラー。 【請求項１２】 前記カラーの前記主内側面及び主外側
面は、互いに略平行であることを特徴とする請求項１０
記載のカラー。 【請求項１３】 前記カラーの前記径方向の外表面の表
面積は、前記部材の前記接触面の面積よりも小さいこと
を特徴とする請求項１０記載のカラー。 【請求項１４】 前記カラーの前記径方向の外表面の表
面積は、前記部材の前記接触面の面積の１／２よりも小
さいことを特徴とする請求項１０記載のカラー。 【請求項１５】 前記カラーの前記径方向の外表面の表
面積は、前記部材の前記接触面の面積の１／４よりも小
さいことを特徴とする請求項１０記載のカラー。 【接触面１６】 部材の主外表面の一部と接触して、リ
ニアフリクション溶接での接触面の面積を広げるための
カラーであって、 前記部材の前記主外表面の一部と接触する主内側面と、 主外側面と、 前記主内側面及び前記主外側面と結合する径方向の外表
面と、を有し、前記径方向外表面によって、リニアフリ
クション溶接における接触面の面積が広げられており、
更に、前記径方向の外表面は、前記部材の接触面の面積
よりも小さいことを特徴とするカラー。 【請求項１７】 前記カラーの前記径方向の外表面の前
記面積は、前記径方向の外表面の前記カラーにより部分
的に囲まれる一部の面積よりも小さいことを特徴とする
請求項１６記載のカラー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/772,536 US5865364A (en) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | Process for linear friction welding |
| US08/772536 | 1996-12-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10193141A true JPH10193141A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=25095404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9354328A Ceased JPH10193141A (ja) | 1996-12-24 | 1997-12-24 | リニアフリクション溶接方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5865364A (ja) |
| EP (1) | EP0850718B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10193141A (ja) |
| DE (1) | DE69734232T2 (ja) |
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