JPH10504868A - 亀裂排斥方法 - Google Patents

亀裂排斥方法

Info

Publication number
JPH10504868A
JPH10504868A JP8527016A JP52701696A JPH10504868A JP H10504868 A JPH10504868 A JP H10504868A JP 8527016 A JP8527016 A JP 8527016A JP 52701696 A JP52701696 A JP 52701696A JP H10504868 A JPH10504868 A JP H10504868A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser shock
area
stationary part
annular
stationary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8527016A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3738397B2 (ja
Inventor
マンナバ,シーサラメイアー
カウイ,ウィリアム・デュウェイン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPH10504868A publication Critical patent/JPH10504868A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3738397B2 publication Critical patent/JP3738397B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D10/00Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D10/00Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation
    • C21D10/005Modifying the physical properties by methods other than heat treatment or deformation by laser shock processing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/286Particular treatment of blades, e.g. to increase durability or resistance against corrosion or erosion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00Treating localised areas of an article
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 ガスタービンエンジンの静止部品が、部品上の部位により開始される亀裂を受けやすい直線状または湾曲した金属製パネルセクションを有する。レーザショックピーニング(LSP)により深い圧縮性残留応力を付与された細長いレーザショックピーニング処理領域を、亀裂開始部位とパネルセクションの破損から保護すべき部分との間に配置する。このため、レーザショックピーニング処理領域は、開始部位から伝播する亀裂をパネルセクションの部分から遠ざかる方へそらせる。レーザショックピーニング処理領域が静止部品を貫通するのが好ましく、また第1および第2レーザショックピーニング処理表面区域を同時にレーザショックピーニングしてレーザショックピーニング処理領域を形成するのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】 亀裂排斥方法 関連する特許出願 この出願は、継続中の米国特許出願SN08/319,346「ターボ機関用 のレーザショックピーニング処理ロータ部品」、同07/(GE代理人整理番号 13DV−12128)「ターボ機関用のレーザショックピーニング処理ロータ 部品」、同07/(GE代理人整理番号13DV−12141)「ガスタービン エンジンのレーザショックピーニング処理ファンブレード端縁」、同07/(G E代理人整理番号13DV−12136)「ガスタービンエンジンのレーザショ ックピーニング処理ブレード先端」、同07/(GE代理人整理番号13DV− 12142)「ガスタービンエンジンのレーザショックピーニング処理圧縮機エ アーホイル端縁」、同07/GE代理人整理番号13DV−12148)「レー ザショックピーニング処理ブレード端縁のひずみ制御」の要旨と関連している。 発明の背景 技術分野 この発明は、ガスタービンエンジンに生じる亀裂(クラック)に関し、特に亀 裂を亀裂に敏感な区域からそらせるとともに、亀裂が本発明を適用しない場合に 生じるより温 和なモードで伝播するように亀裂をそらせる技術に関する。 関連技術の説明 ガスタービンエンジンの静止構造および部品は、ガスタービンエンジンのロー タとは対照的に、熱、圧力、振動または飛行負荷による亀裂を受け、このため静 止部品は疲労破壊や寿命短縮をこうむる。代表的にはチタン材料から作製される 静止タービンベーン・エアーホイルは、曲げモードおよびねじれたわみモードの エアーホイルの種々の刺激のため応力を受ける。ガス流の衝突から生じる翼弦お よび翼幅方向曲げモードと、ロータブレードがステータベーンの横を通過するこ とと、そしてフラッタとの組み合わせにエアーホイルが応答することの結果とし て、エアーホイル破壊が生じるおそれがある。これらの刺激に対する応答の特徴 として、エアーホイル上に節(ノーダル)パターンが現れ、その結果、エアーホ イルまたは他の静止プレート型部品のパネルセクションが共振周波数で振動する ことになる。亀裂が生じ、節パターンの節線に沿って伝播する。節線は、それに 沿ってベーンエアーホイルまたはプレートの部分が曲がり、したがって最大応力 レベルを受ける直線または曲線である。異なる節線、モードおよび破壊モードは 、その共振次数、すなわち第1次、第2次、第3次などとして区別される。 破壊モードが異なると、損害の度合いも異なる、つまりひどい損害度合いとな ったり、それより幾分か過酷でない、すなわち温和な損害度合いとなる。たとえ ば、可変角度ベ ーンはトラニオン付きベーンであり、第8次破壊モードに基づいて亀裂開始点か ら進展する亀裂(クラック)が、(ベーンの厚さの変動に依存して)第9次破壊 モードに移ることがある。第8次破壊モードの結果としては、ベーンエアーホイ ルの下隅部分がはがれ、下流の圧縮機ブレードおよびエンジン部品にわずかなダ メージを与えるが、経験によれば、エンジンは作動し続ける。第9次破壊モード の結果として、第8次破壊モードではがれる部分よりいちじるしく大きい下部ト ラニオン部分がはがれ、これは下流にいちじるしく大きなダメージをもたらすこ とが確認されており、極端な場合にはエンジンの破壊または停止をもたらすおそ れがある。 したがって、ガスタービンエンジン静止部品が2つ以上の共振破壊モードを受 ける場合、破壊が起こったとしたら、それが小さなダメージしかもたらさないも のとなる、つまり他のものより温和な(良性な)ものとなるように、静止部品を 設計し、構成するのが特に望ましい。この発明は、このような目的を達成するた めのもので、レーザショックピーニングにより深い圧縮性残留応力を付与された 少なくとも1つの領域が、2つの共振破壊モードの2つの節線の間の区域に配置 されている、ガスタービンエンジンの静止部品、特にトラニオン付き可変ステー タベーンエアーホイルを提供する。 この発明が対象としているもう一つの分野は、亀裂(クラック)がケーシング のある部位で始まり、疲労誘引破壊 をもっと受けやすい敏感な区域へ伝播する事象である。燃焼器ケースは、一体に 形成された環状フランジ間に軸線方向に延在する、環状シェルまたはパネルを有 し、これらの環状フランジを隣接するケーシングの隣接フランジにボルト連結す るようになっている。ゼネラル・エレクトリック社のT39エンジンに見られる ような圧縮機ケーシングは、水平な軸線方向に延在するフランジを有する水平方 向に分割されたケースを有し、これらの水平フランジが隣接する燃焼器ケーシン グの環状フランジにボルト連結された環状フランジで終端する。水平な軸線方向 に延在するフランジが環状フランジで終端する点は、燃焼器ケーシングの環状フ ランジに大きな局在応力を与える部位であり、これが原因で亀裂がフランジで始 まり、燃焼器ケーシングのシェルにおける疲労破壊点まで伝播する。シェルはフ ランジと較べて薄く、熱および圧力荷重のせいで疲労破壊を受けやすい。燃焼器 ケーシングシェル上の燃料ノズル用ボスも、疲労破壊を一層受けやすいシェルの 区域、たとえば燃料ノズルより軸線方向下流のより高温の運転区域に進展するお それのある亀裂を開始し得る部位である。したがって、このような亀裂を生じや すいガスタービンエンジンの静止部品、たとえば燃焼器ケーシングを、シェルに 取り付けられたある部位(付加物)から開始される亀裂をそらせ、亀裂がシェル の疲労破壊を一層受けやすい区域に伝播するのを防止する、亀裂回避手段を設け るように設計し、構成することが特に望まれている。この発明は、このような目 的を達成 するためのもので、ガスタービンエンジンの静止燃焼器シエルにおいて、レーザ ショックピーニングにより深い圧縮性残留応力を付与された少なくとも1つの領 域が、亀裂開始部位と部品ケーシングのシェル間の区域に配置されている、静止 燃焼器シェルを提供する。 この発明にしたがってレーザショックピーニングにより深い圧縮性残留応力を 付与された領域は、米国特許第5,235,838号「真の加工品を調整または まっすぐにする方法および装置」に開示されているような、レーザビームを用い て、加工品を局部的に加熱し硬化する、硬化操作により誘引される局部的に限定 された圧縮性残留応力を含む加工品の表面層区域と混同してはならない。この発 明では、米国特許第3,850,698号「物質の特性を変える方法」、同第4 ,401,477号「レーザショック加工」、同第5,131,957号「材料 特性」に開示された方法と同様に、大電力パルスレーザからの多重放射パルスを 用いて、加工品の表面に衝撃波を生成する。レーザピーニングは、当業界で理解 されている通り、またここで用いられている通り、レーザビーム源からのレーザ ビームを用いて、表面の一部に局在化された強い圧縮力を生成することを意味す る。米国特許第4,937,421号「レーザピーニング装置および方法」に開 示されているように、レーザピーニングは、加工品の外面に圧縮応力を付与され た保護層を生成するのに用いられており、このような保護層が加工品の耐疲労破 壊性をいちじるしく増加することが 知られている。しかし、従来技術では、この発明の請求の範囲に記載されている 型式のファンブレード前縁や、その製造方法は開示されていない。この発明は、 このような目的を達成することをめざしている。 発明の開示 この発明は、静止部品上の部位から開始される亀裂を受けやすい直線状のまた は湾曲した金属製パネルセクションを有する、ガスタービンエンジンの静止部品 において、レーザショックピーニング(LSP=laser shock peening)により 深い圧縮性残留応力を付与された細長いレーザショックピーニング処理領域を、 亀裂開始部位とパネルセクションの部分との間に配置し、こうしてレーザショッ クピーニング処理領域により、前記部位から伝播する亀裂をパネルセクションの 部分から遠ざかる方へそらせるように構成した、静止部品を提供する。レーザシ ョックピーニング処理領域が静止部品を貫通するのが好ましく、また第1および 第2レーザショックピーニング処理表面区域を同時にレーザショックピーニング して、レーザショックピーニング処理領域を形成するのが好ましい。 この発明の1実施例において、静止部品はガスタービンエンジンのケーシング であり、パネルセクションは2つの環状端部フランジ間に軸線方向に延在する環 状シェルである。特に好適な実施例において、細長いレーザショックピーニング 処理領域が環状であり、前記フランジの少なくとも1つに、フランジに沿って環 状に延在し等間隔に配列さ れた多数のボルト穴とシェルとの間に配置されている。この発明は、環状フラン ジ上のボルト穴の数個に対応する位置で終端する水平なフランジを有する、隣接 する水平方向に分割された圧縮機ケーシングに取り付ける、ガスタービンエンジ ンの燃焼器ケーシングに適用することができ、この場合、細長いレーザショック ピーニング処理領域を、環状フランジ上に、数個のボルト穴とシェルとの間で円 弧状に配置する。この発明の別の好適な実施例においては、燃焼器ケーシングは 、環状フランジ間のシェルにだいたい環状に配列されたボスが溶接され、細長い レーザショックピーニング処理領域がボスと後方環状フランジとの間に配置され たシェル中の環状領域である。 この発明の別の実施例では、少なくとも2つの所定の節線(ノーダルライン) を有する金属製パネルセクションを有するガスタービンエンジンの静止部品にお いて、パネルセクションは、2つの共振モードおよび所定の節線と関連した2つ の異なる共振誘引亀裂線を生じ得る少なくとも2つの共振破壊モードを受ける。 だいたい細長いレーザショックピーニング処理表面区域を、パネルセクション上 の節線のうち1つだけに交差して配置し、レーザショックピーニング(LSP) により深い圧縮性残留応力を付与された領域が、レーザショックピーニング処理 表面区域からパネルセクション中に進入する。この発明の1実施例においては、 共振モードが順次の共振モードである。 この発明の好適な実施例においては、静止部品が可変角 度ベーンであり、パネルセクションがベーンに取り付けられたエアーホイルであ る。さらに好適な実施例では、一体に形成されたトラニオンを有する(代表的に は上下2つのトラニオンを有する)ベーンが提供され、第1節線がトラニオンに 交差せず、第2節線がトラニオンに交差する。共振モードは順次の共振モードで あり、好適な実施例では、第8次および第9次共振モードであり、第9次共振モ ードはトラニオンの軸線にクロスオーバする第9次節線を有する。 効果 この発明の効果として、高応力および振動応力場で長時間作動するように設計 されたガスタービンエンジンの静止部品を、安全に製造し、疲労破壊をこうむる ことなく、安全に作動させることができる。この発明の別の効果として、疲労破 壊を、この発明を適用しない場合に起こる疲労破壊より、過酷でない直接なまた 副次的なダメージにて、より温和な態様で起こさせる、ガスタービンエンジンの 静止部品が提供される。この発明には、静止部品の厚さや重量を増加することな く、より長い商用寿命期間を有する静止部品を製造することができる、という効 果もある。この発明によれば、このような静止部品のオーバーホールから交換ま での時間を安全に延長することができる。この発明によれば、関連する疲労誘引 亀裂が発見されないか発見不可能な点検と点検の間、ガスタービンエンジンの作 動をより安全なより信頼できるものとすることができる利点も得られ る。 図面の簡単な説明 この発明の上述したような観点と特徴を、以下に添付の図面を参照しながら説 明する。 図1は、この発明による航空機ガスタービンエンジンの1例を示す断面図であ る。 図2は、図1に示した航空機ガスタービンエンジンのエンジンケーシングの一 部分の斜視図である。 図2Aは、図2に示した航空機ガスタービンエンジンのケーシングのフランジ の一部の拡大斜視図である。 図3は、図1に示したのと同様の航空機ガスタービンエンジンに用いることの できる従来の可変ベーンの斜視図である。 図4は、図1の航空機ガスタービンエンジンに示したようなこの発明による可 変ベーンの斜視図である。 発明を実施する好適な態様 図1に、この発明の2つの実施例に係る、燃焼器ケーシング6および可変圧縮 機ベーン8を含む具体的な航空機ガスタービンエンジン10を線図的に示す。ガ スタービンエンジン10は、エンジン中心線11のまわりに円周方向に配置され 、直流流れ関係で、ファンセクション12、高圧圧縮機16、燃焼器セクション 18、高圧タービン20および低圧タービン22を有する。燃焼セクション18 、高圧タービン20および低圧タービン22は、通常エンジン10のホットセク ションと称される。高圧ロータシャフト 24は高圧タービン20を高圧圧縮機16に駆動関係で連結し、低圧ロータシャ フト26は低圧タービン22をファンセクション12に駆動関係で連結する。 ファンセクション12を通過するファン空気9の大部分は、ファンセクション 12と高圧圧縮機16に続くブースタファン13との間に入口またはスプリッタ 32を有するバイパスダクト30を通って、ブースタファン13、高圧圧縮機1 6およびホットセクションをバイパスする。可変圧縮機ベーン8は、通常、ゼネ ラルエレクトリック社のTF−39およびCF−6エンジンなどの航空機ガスタ ービンエンジンに見られるような、高圧圧縮機16に用いられている。 燃料を燃焼セクション18で燃焼させて、きわめて高熱なガス流28を生成し 、これを高圧タービン20および低圧タービン22に導き、エンジン10のパワ ーを生成する。燃焼器36は、外側燃焼器ケーシング6と内側燃焼器ケーシング 40との間の圧縮機排出流れ38内に配置されている。燃焼器36は、環状燃焼 器ドーム42および後方に延在する外側および内側環状燃焼器ライナー43およ び44を有するものとして図示されている。外側および内側環状燃焼器ライナー 43および44は互いに半径方向に離間して、相互間に環状燃焼流路または燃焼 領域45の一部を画定している。燃料と空気の混合物を複数の燃料ノズル46か ら燃焼領域に吐出して、点火し、燃焼させる。外側燃焼器ケーシング6に設けた ボス48を貫通する燃料管47に より、燃料を燃料ノズル46に導入する。 図2および図2Aに、隣接する水平方向に分割された圧縮機ケーシング50に 取り付けた環状燃焼器ケーシング6を示す。燃焼器ケーシング6は、環状前端フ ランジ53および環状後端フランジ54間に軸線方向に延在する環状圧力シェル 51の形態の湾曲パネルセクションを有する静止部品である。環状前端フランジ 53および環状後端フランジ54はそれぞれ、隣接するケーシング(たとえば水 平分割圧縮機ケーシング50)およびそのフランジへの取付け用のボルト穴57 があけられたリング55を有する。水平分割圧縮機ケーシング50は水平方向フ ランジ58を含み、これらのフランジは前端フランジ53上のリング55の数個 のボルト穴57の一群59に対応する位置60で終端する。燃焼器ケーシング6 のこの構成は、ボルト穴の一群59により表わされる部位からシェル51に伝播 する亀裂(クラック)60を開始することができ、このような亀裂の進展は、構 造的一体性の減少に、そしてついにはシェルのまったく望ましくない破損につな がるおそれがある。 したがって、このような事態を防止するために、この発明によれば、前方フラ ンジ53にボルト穴群59とシェル51との間の位置で、レーザショックピーニ ングを施すことにより深い圧縮性残留応力を付与した細長い円弧状のレーザショ ックピーニング処理領域66を設ける。細長いレーザショックピーニング処理領 域66は、多数の円が重なった線70により示される細長いレーザショックピー ニン グ処理表面区域68に沿って、そのレーザショックピーニング処理表面区域68 から前方フランジ53中に進入する。多数の円70は、レーザビームが当たるス ポットを示し、そこにレーザビームがレーザショックピーニング処理表面区域6 8を形成する。レーザショックピーニング処理領域66が、前方フランジ53の 後向き側面Aから前向き側面Fまで、前方フランジ53の厚さ全体にわたって延 在するのが好ましい。前方フランジ53の両側面を同時にレーザショックピーニ ングして、後向き側面Aおよび前向き側面F両方にレーザショックピーニング処 理表面区域68を形成するとともに、両者の間にレーザショックピーニング処理 領域66を形成するのが好ましい。 図2に、クラック開始部位が、燃焼器ケーシング6のシェル51のまわりに円 周方向に配列され、シェルを貫通する燃料ライン用穴82を有する燃料ライン用 溶接付けボス48である、この発明の別の実施例を示す。溶接付けボス48は、 そこから伝播する亀裂86を開始することができ、この亀裂は溶接付けボス48 から軸線方向後方へ伝播し、さらに後方へシェル51上で互いに出会い、かくし て構造的一体性の減少に、そしてついにはシェルのまったく望ましくない破損に つながるおそれがある。レーザショックピーニングを施すことにより深い圧縮性 残留応力を付与した環状のレーザショックピーニング処理領域84が、環状のレ ーザショックピーニング処理表面区域68に沿う多数の円の線70で示されるよ うに、シェル51のまわりを一周 している。環状のレーザショックピーニング処理領域84がシェル51の厚さ全 体に延在するのが好ましい。多数の円70は、レーザビームが当たるスポットを 示し、そこにレーザビームがレーザショックピーニング処理表面区域68を形成 する。シェル51の両側面を同時にレーザショックピーニングして、シェル51 の内側Iおよび外側O両方にレーザショックピーニング処理表面区域68を形成 するとともに、両者の間にレーザショックピーニング処理領域84を形成するの が好ましい。 図3および図4にこの発明の他の実施例を示す。この実施例では、静止部品が 、金属パネルセクションとして薄い中実エアーホイル91を有する可変圧縮機ベ ーン8であり、クラック開始部位が、1例では順次の第8および第9次共振モー ドに対応する所定の第1および第2節線92および94である。エアーホイル9 1には、上部スピンドル106および下部スピンドル108を含む上部トラニオ ン100および下部トラニオン102が一体に形成され、エアーホイル91は、 所定の隣接する第1節線92および第2節線94に沿って2つ以上の共振破壊モ ードにさらされる。上部スピンドル106は、エアーホイル91の角度を変える ためにエアーホイル91を付勢するのに用いるレバーアーム107に取り付けら れている。第8および第9次共振モードは、2つの共振モードと関連する2つの 異なる共振誘導された亀裂線を生じ得る。これらは通常第1節線92および第2 節線94で示すような第8および第9節線に従 う。この結果、エアーホイル91が破損し、通常第1節線92および第2節線9 4で境界を定められた第1片110と第2片112がエアーホイル91からはず れる。亀裂が第1節線92に沿って始まり、エアーホイル91の自由端113に 交差し、しかしその後、第2節線94に沿って進行し、その結果、下部トラニオ ン102を含む大きな第2片112がエアーホイル91からはずれることになる 。 図4についてさらに詳述すると、大きな第1片110が割れてはずれるのを防 止するために、レーザショックピーニング(LSP)を施すことにより深い圧縮 性残留応力を付与しただいたい細長いレーザショックピーニング処理領域116 を、第9次共振モードに対応する第2節線94のみに交差させて配置する。エア ーホイル91をその圧力側Pおよび吸引側Sでレーザショックピーニングして、 1側面に1つずつ2つの細長いレーザショックピーニング処理表面区域68を形 成し、これによりレーザショックピーニング処理領域116を形成するのが好ま しく、こうすれば、(レーザスポットを示す)円の線70で示される全長に沿っ て、処理領域116がエアーホイル91の全厚Tに延在する。 レーザショックピーニング処理領域におけるレーザビームショックにより誘引 された深い圧縮性残留応力は、通常約50−150kpsi(kilo pou nds per square inch)で、レーザショックピーニング処理 表面区域からレーザショックにより誘引された圧 縮性残留応力領域中に深さ約20−50ミルまで及ぶ。レーザビームショックに より誘引された深い圧縮性残留応力を生成するには、塗料で被覆されたレーザシ ョックピーニング処理表面区域またはその少し上または下に焦点を合わせた高エ ネルギーレーザビームを繰り返し発射して、ギガワット/cm2のオーダのピー クパワー密度を生成する。レーザビームを、塗装されたレーザショックピーニン グ処理表面区域に流れる流水のカーテンを通して発射し、塗料をはがし、プラズ マを発生し、これにより材料の表面に衝撃波を与える。衝撃波は流水カーテンに より塗装表面に再度向けられ、塗装表面下の材料中に進行衝撃波(圧力波)を発 生する。この衝撃波の振幅と量が圧縮応力の深さと強さを決める。塗料はターゲ ット表面を保護するとともにプラズマを発生するために用いる。はがされた塗料 は流水カーテンで洗い流される。このようなレーザショックピーニング法は、米 国特許出願SN08/319,346「ターボ機関用のレーザショックピーニン グ処理ロータ部品」およびSN08/363,362「フライ・レーザショック ピーニング」にもっと詳しく開示されている。 以上、この発明の原理を説明するためにその好適な実施例を詳しく記載したが 、この発明の要旨から逸脱しない範囲内で、これらの実施例に種々の変更や改変 を加えることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01D 9/00 F01D 9/00 F02C 7/00 F02C 7/00 D

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.ガスタービンエンジンの静止部品が、部品の亀裂開始部位に隣接する金属製 パネルセクションを備え、 レーザショックピーニング(LSP)により深い圧縮性残留応力を付与された 全体に細長いレーザショックピーニング処理領域が、前記亀裂開始部位と前記パ ネルセクションの一部分との間に設けられ、 前記レーザショックピーニング処理領域は、このレーザショックピーニング処 理領域が、前記部位から伝播する亀裂を前記パネルセクションの部分から遠ざか る方へそらすように配置され、 前記レーザショックピーニング処理領域は、対応する細長いレーザショックピ ーニング処理表面区域から部品中に延在することを特徴とする静止部品。 2.前記部品が互いに反対向きの第1側面および第2側面を有し、前記レーザシ ョックピーニング処理領域が第1側面から第2側面まで延在する、請求項1に記 載の静止部品。 3.前記部品が、その互いに反対向きの第1側面および第2側面に第1および第 2レーザショックピーニング処理表面区域を有し、前記レーザショックピーニン グ処理領域が第1レーザショックピーニング処理表面区域から第2レーザショッ クピーニング処理表面区域まで延在する、請求項2に記載の静止部品。 4.前記第1および第2レーザショックピーニング処理表面区域が、同時にレー ザショックピーニングすることによ り形成された、請求項3に記載の静止部品。 5.前記レーザショックピーニング処理領域が、前記部位で始まり、レーザショ ックピーニング処理領域がなければ前記パネルセクションに伝播する疲労亀裂を そらすのに十分な長さを有する、請求項3に記載の静止部品。 6.前記静止部品がガスタービンエンジンのケーシングであり、前記パネルセク ションが環状シェルであり、 前記環状シェルが2つの環状端部フランジ間に配置され、 前記細長いレーザショックピーニング処理区域が環状で、前記フランジの少な くとも1つに、環状に配列された多数のボルト穴とシェルとの間に配置されてい る、 請求項2に記載の静止部品。 7.前記ガスタービンエンジン・ケーシングが水平なフランジを有する隣接する 水平方向に分割された圧縮機ケーシングに取り付ける燃焼器ケーシングであり、 前記水平なフランジが前記環状フランジの多数のボルト穴のうち数個に対応す る位置で終端し、 前記細長いレーザショックピーニング処理領域が、前記環状フランジに、多数 のボルト穴のうちの数個とシェルとの間で円弧状に配置されている、 請求項6に記載の静止部品。 8.前記ガスタービンエンジン・ケーシングが、ほぼ環状に配列されたボスが前 記環状フランジ間で前記シェルに溶接された燃焼器ケーシングであり、 前記細長いレーザショックピーニング処理領域が前記ボ スと後方の環状フランジとの間で前記シェルに配置された環状領域である、 請求項6に記載の静止部品。 9.前記静止部品が可変角度ベーンであり、前記パネルセクションが前記ベーン に取り付けられたエアーホイルであり、 前記金属製パネルセクションが、第1および第2共振モードならびに所定の第 1および第2節線とそれぞれ関連した第1および第2共振誘引亀裂線を生じ、 前記亀裂開始部位は前記第1節線が前記エアーホイルの自由端と交差する点で あり、 前記細長いレーザショックピーニング処理表面領域が前記パネルセクション上 に前記第2節線を横切って配置された、請求項1に記載の静止部品。 10.前記ベーンが少なくとも一部が前記パネルセクションと一体に形成された トラニオンを含み、前記第1節線が前記トラニオンに交差せず、前記第2節線が 前記トラニオンに交差する、請求項9に記載の静止部品。 11.前記共振モードが順次の共振モードである請求項10に記載の静止部品。 12.前記トラニオンが下部トラニオンである請求項11に記載の静止部品。 13.前記共振モードが第8および第9次共振モードからなる順次の共振モード であり、前記第9次共振モードが前記トラニオンの軸線とクロスオーバする第9 次節線を有す る、請求項12に記載の静止部品。
JP52701696A 1995-03-06 1996-03-06 亀裂排斥方法 Expired - Fee Related JP3738397B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/399,319 1995-03-06
US08/399,319 US5569018A (en) 1995-03-06 1995-03-06 Technique to prevent or divert cracks
PCT/US1996/003014 WO1996027684A1 (en) 1995-03-06 1996-03-06 A technique to prevent or divert cracks

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10504868A true JPH10504868A (ja) 1998-05-12
JP3738397B2 JP3738397B2 (ja) 2006-01-25

Family

ID=23579086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP52701696A Expired - Fee Related JP3738397B2 (ja) 1995-03-06 1996-03-06 亀裂排斥方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5569018A (ja)
EP (1) EP0758406B1 (ja)
JP (1) JP3738397B2 (ja)
KR (1) KR100423194B1 (ja)
DE (1) DE69615484T2 (ja)
IL (1) IL117384A (ja)
WO (1) WO1996027684A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001252775A (ja) * 1999-09-30 2001-09-18 General Electric Co <Ge> オフセット同時両側面レーザ衝撃ピーニング

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5813265A (en) * 1997-12-12 1998-09-29 General Electric Company Balanced electromagnetic peening
US5932120A (en) 1997-12-18 1999-08-03 General Electric Company Laser shock peening using low energy laser
US6183882B1 (en) * 1998-06-29 2001-02-06 General Electric Company In plane deflection coupon for monitoring and controlling of laser shock peening
GB9818484D0 (en) 1998-08-26 1998-10-21 Rolls Royce Plc A method and apparatus for improving material properties
US20060016858A1 (en) * 1998-09-03 2006-01-26 U.I.T., Llc Method of improving quality and reliability of welded rail joint properties by ultrasonic impact treatment
US6932876B1 (en) * 1998-09-03 2005-08-23 U.I.T., L.L.C. Ultrasonic impact machining of body surfaces to correct defects and strengthen work surfaces
US20050145306A1 (en) * 1998-09-03 2005-07-07 Uit, L.L.C. Company Welded joints with new properties and provision of such properties by ultrasonic impact treatment
US6338765B1 (en) * 1998-09-03 2002-01-15 Uit, L.L.C. Ultrasonic impact methods for treatment of welded structures
RU2228234C2 (ru) 1999-07-19 2004-05-10 Дзе Риджентс Оф Дзе Юниверсити Оф Калифорния Профильное формование металлов посредством лазерной проковки
US6670578B2 (en) 1999-07-19 2003-12-30 The Regents Of The University Of California Pre-loading of components during laser peenforming
GB2356588B (en) * 1999-11-25 2003-11-12 Rolls Royce Plc Processing tip treatment bars in a gas turbine engine
US6479790B1 (en) * 2000-01-31 2002-11-12 General Electric Company Dual laser shock peening
US6423935B1 (en) 2000-02-18 2002-07-23 The Regents Of The University Of California Identification marking by means of laser peening
GB2361032A (en) * 2000-04-05 2001-10-10 Rolls Royce Plc A gas turbine engine blade containment assembly
US6467988B1 (en) * 2000-05-20 2002-10-22 General Electric Company Reducing cracking adjacent shell flange connecting bolts
US6657160B2 (en) * 2001-01-25 2003-12-02 The Regents Of The University Of California Laser peening of components of thin cross-section
US6752593B2 (en) * 2001-08-01 2004-06-22 Lsp Technologies, Inc. Articles having improved residual stress profile characteristics produced by laser shock peening
EP1429731B1 (en) * 2001-09-19 2007-01-03 Elan Pharma International Limited Nanoparticulate insulin formulations
US6629464B2 (en) 2001-10-03 2003-10-07 Ui Won Suh Laser shock peening quality assurance by acoustic analysis
US7180918B2 (en) * 2003-05-16 2007-02-20 Metal Improvement Company, Llc Self-seeded single-frequency solid-state ring laser and system using same
US6914215B2 (en) * 2003-06-27 2005-07-05 General Electric Company Real time laser shock peening quality assurance by natural frequency analysis
US7291805B2 (en) * 2003-10-30 2007-11-06 The Regents Of The University Of California Target isolation system, high power laser and laser peening method and system using same
US7110171B2 (en) * 2003-10-30 2006-09-19 Metal Improvement Company, Llc Relay telescope including baffle, and high power laser amplifier utilizing the same
ATE498928T1 (de) * 2003-10-30 2011-03-15 Metal Improvement Company Llc Relay teleskop, laserverstärker, und laserschockbestrahlungsverfahren und dessen vorrichtung
US7209500B2 (en) * 2003-10-30 2007-04-24 Metal Improvement Company, Llc Stimulated Brillouin scattering mirror system, high power laser and laser peening method and system using same
US20050255841A1 (en) * 2004-05-12 2005-11-17 Searete Llc Transmission of mote-associated log data
US7301123B2 (en) 2004-04-29 2007-11-27 U.I.T., L.L.C. Method for modifying or producing materials and joints with specific properties by generating and applying adaptive impulses a normalizing energy thereof and pauses therebetween
US7750266B2 (en) * 2004-11-17 2010-07-06 Metal Improvement Company Llc Active beam delivery system for laser peening and laser peening method
US7718921B2 (en) * 2004-11-17 2010-05-18 Metal Improvement Company Llc Active beam delivery system with variable optical path segment through air
US7851725B2 (en) 2004-11-17 2010-12-14 Metal Improvement Company Llc Active beam delivery system with image relay
US7229253B2 (en) 2004-11-30 2007-06-12 General Electric Company Fatigue-resistant components and method therefor
US7513102B2 (en) * 2005-06-06 2009-04-07 General Electric Company Integrated counterrotating turbofan
US7594388B2 (en) * 2005-06-06 2009-09-29 General Electric Company Counterrotating turbofan engine
US7510371B2 (en) * 2005-06-06 2009-03-31 General Electric Company Forward tilted turbine nozzle
US7276824B2 (en) * 2005-08-19 2007-10-02 U.I.T., L.L.C. Oscillating system and tool for ultrasonic impact treatment
US20070244595A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-18 U.I.T., Llc Method and means for ultrasonic impact machining of surfaces of machine components
US20080032152A1 (en) * 2006-08-04 2008-02-07 Vaughn Glen A Use of laser shock processing in oil & gas and petrochemical applications
MX2009003175A (es) * 2006-09-25 2009-04-03 Dresser Rand Co Cubierta de acceso para bobina conectora presurizada.
US8051565B2 (en) * 2006-12-30 2011-11-08 General Electric Company Method for increasing fatigue notch capability of airfoils
US8079120B2 (en) * 2006-12-30 2011-12-20 General Electric Company Method for determining initial burnishing parameters
US7722318B2 (en) * 2007-02-13 2010-05-25 United Technologies Corporation Hole liners for repair of vane counterbore holes
US9404374B2 (en) 2008-04-09 2016-08-02 United Technologies Corporation Trunnion hole repair utilizing interference fit inserts
DE102008044407A1 (de) * 2008-12-05 2010-06-17 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren zum Vermeiden einer Rissbildung und einer Verlangsamung des Rissfortschritts in metallischen Flugzeugstrukturen mittels Laserschockstrahlen
US10072971B2 (en) 2010-04-16 2018-09-11 Metal Improvement Company, Llc Flexible beam delivery system for high power laser systems
US9140139B2 (en) * 2011-12-01 2015-09-22 United Technologies Corporation Structural joint for connecting a first component to a segmented second component
US9200565B2 (en) * 2011-12-05 2015-12-01 Siemens Energy, Inc. Full hoop casing for midframe of industrial gas turbine engine
CN102528404B (zh) * 2012-02-17 2014-03-26 上海交通大学 一种激光辅助祛除残余应力的整体叶轮叶片的半精加工方法
WO2014028599A1 (en) 2012-08-14 2014-02-20 Guo Yuebin A biodegradable medical device having an adjustable degradation rate and methods of making the same
DE102012111022A1 (de) 2012-11-15 2014-06-26 Airbus Operations Gmbh Verstärktes Fahrzeugstrukturteil, Fahrzeug und Verfahren
EP2993124B1 (en) 2014-09-08 2019-04-03 Airbus Operations GmbH Preventing cracks at bolted or riveted joints of aircraft structural parts
US9333603B1 (en) 2015-01-28 2016-05-10 United Technologies Corporation Method of assembling gas turbine engine section
GB201508550D0 (en) * 2015-05-19 2015-07-01 Rolls Royce Plc Improved alignment of flanged components
FR3070965B1 (fr) * 2017-09-13 2019-08-23 Safran Aircraft Engines Moyeu d'helice de soufflante non carenee a zone d'amorce de rupture pour la detection et la prevention des avaries
US20190113153A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 United Technologies Corporation Bracket for a tube of an engine in a space-limited compartment
US20220333222A1 (en) * 2021-04-14 2022-10-20 Kondex Corporation Fatigue improved harvester component via laser shock peening

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3566662A (en) * 1969-04-28 1971-03-02 Boeing Co Coldworking method and apparatus
US3689176A (en) * 1971-04-02 1972-09-05 Gen Electric Turbomachinery rotor consturction
US3850698A (en) * 1972-06-23 1974-11-26 Ind Materials Ltd Altering material properties
US4002403A (en) * 1973-10-11 1977-01-11 Battelle Memorial Institute Suppressing superradiance
US4060769A (en) * 1974-09-20 1977-11-29 Battelle Memorial Institute Directing radiation
US4397608A (en) * 1980-05-01 1983-08-09 Automation Industries, Inc. Energy-absorbing turbine missile shield
BR8205191A (pt) * 1981-09-10 1983-08-16 United Technologies Corp Processo para martelagem e alisamento simultaneo
US4426867A (en) * 1981-09-10 1984-01-24 United Technologies Corporation Method of peening airfoils and thin edged workpieces
US4475864A (en) * 1981-12-21 1984-10-09 United Technologies Corporation Containment structure
EP0085278A1 (en) * 1982-01-28 1983-08-10 Battelle Development Corporation Split beam method of altering material properties
US4401477A (en) * 1982-05-17 1983-08-30 Battelle Development Corporation Laser shock processing
JPS5966619A (ja) * 1982-10-06 1984-04-16 Hitachi Ltd ガスタ−ビン燃焼器
US4557033A (en) * 1983-07-11 1985-12-10 Fatigue Technology, Inc. Method of cold expanding and sizing fastener holes
US4934170A (en) * 1989-02-16 1990-06-19 Fatigue Technology, Incorporated Fatigue life enhancement of noncircular openings
US4937421A (en) * 1989-07-03 1990-06-26 General Electric Company Laser peening system and method
ATE124465T1 (de) * 1990-01-11 1995-07-15 Battelle Memorial Institute Verbesserung von materialeigenschaften.
GB2257163B (en) * 1991-07-02 1995-04-05 Res & Dev Min Def Gov In A process for improving fatigue crack growth resistance
US5226785A (en) * 1991-10-30 1993-07-13 General Electric Company Impeller system for a gas turbine engine
CA2082709A1 (en) * 1991-12-02 1993-06-03 Srinivasan Venkatasubbu Variable stator vane assembly for an axial flow compressor of a gas turbine engine
US5307622A (en) * 1993-08-02 1994-05-03 General Electric Company Counterrotating turbine support assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001252775A (ja) * 1999-09-30 2001-09-18 General Electric Co <Ge> オフセット同時両側面レーザ衝撃ピーニング

Also Published As

Publication number Publication date
EP0758406A1 (en) 1997-02-19
WO1996027684A1 (en) 1996-09-12
KR100423194B1 (ko) 2004-05-17
DE69615484D1 (de) 2001-10-31
KR970702933A (ko) 1997-06-10
EP0758406B1 (en) 2001-09-26
DE69615484T2 (de) 2002-06-13
IL117384A0 (en) 1996-07-23
IL117384A (en) 1999-10-28
JP3738397B2 (ja) 2006-01-25
US5569018A (en) 1996-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3738397B2 (ja) 亀裂排斥方法
US5620307A (en) Laser shock peened gas turbine engine blade tip
US5591009A (en) Laser shock peened gas turbine engine fan blade edges
US5756965A (en) On the fly laser shock peening
US5531570A (en) Distortion control for laser shock peened gas turbine engine compressor blade edges
US20070243071A1 (en) Laser shock peened gas turbine engine compressor airfoil edges
US5584662A (en) Laser shock peening for gas turbine engine vane repair
EP0933438B1 (en) Laser shock peening using low energy laser
US6517319B2 (en) Gas turbine engine rotor blades
US5525429A (en) Laser shock peening surface enhancement for gas turbine engine high strength rotor alloy repair
JP4951292B2 (ja) 副層を圧縮することにより処理された金属部品、および、このような部品を得る方法
EP1227164B1 (en) Laser shock peening integrally bladed rotor blade edges
US6514039B1 (en) Processing tip treatment bars in a gas turbine engine
US6551064B1 (en) Laser shock peened gas turbine engine intermetallic parts
JP2006037959A (ja) 燃焼器ライナパネルの補修及び交換方法
JP4588318B2 (ja) タービンシュラウド支持体の一部分を交換する方法
US6296448B1 (en) Simultaneous offset dual sided laser shock peening
US6159619A (en) Ripstop laser shock peening
PL203868B1 (pl) Sposób dwustronnej laserowej obróbki udarowej przedmiotu
EP1380657B1 (en) Single sided laser shock peening
US6341936B1 (en) FOD inspection of laser shock peened gas turbine engine airfoils
US6685429B2 (en) Prestressing of components
GB2397307A (en) Abradable Coatings
JP3728006B2 (ja) ガスタービン機関のファンの羽根
KR100416013B1 (ko) 가스터빈엔진통풍기블레이드

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050713

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050920

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051020

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091111

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101111

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111111

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121111

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131111

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees