JPH1183678A - 回転体のき裂進展データ取得方法、き裂発生方法、き裂検査方法及び回転体圧縮用保持具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転体のき裂進展データの取得を正確且つ高
効率で行う。 【解決手段】 本発明に係る回転体６のき裂進展データ
取得方法は、回転体６にスタータノッチ１１を形成し、
その回転体６を圧縮試験機１にかけて圧縮荷重を繰り返
し付与し、回転体６にスタータノッチから連続する初期
き裂を発生させた後、その回転体６を回転試験機にかけ
て回転試験を行い、その試験中、回転体６を回転試験機
から定期的に取り外し、圧縮試験機１にかけて圧縮荷重
を付与し、これによりき裂を開いてき裂の長さを測定す
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ジェットエンジン
のディスク等の回転体に適用されるき裂進展データ取得
方法、き裂発生方法、き裂検査方法及び回転体圧縮用保
持具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ジェットエンジンのディスクのように軽
量化を要求される回転体は、材料強度ぎりぎりの設計を
余儀なくされる場合もあるため、その回転体の使用環境
下におけるき裂進展特性を高精度で把握しておく必要が
ある。このため、JIS で規格されているような単軸荷重
（コンパクトテンション）試験法を用い、これによって
得られたき裂進展データを設計に利用する方法がある。
しかしながら、実際の回転体には回転に基づく多軸荷重
がかかるため、単軸荷重のデータをそのまま利用したの
では実情に即しない場合がある。そこで、より実情に近
い回転試験法（いわゆるスピンテスト）を採用し、き裂
進展データを取得することが行われている。

【０００３】この試験法は、回転体を回転試験機にかけ
てその回転数を所定のモードに従って増減させ、回転体
に繰り返し遠心荷重を加えることで、回転体にき裂を発
生させ、且つそのき裂を進展させていき、そのき裂の長
さを定期的に調べていくものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この試験法に
も以下のような問題が存在する。即ち、回転体を回転さ
せるのみでは最初のき裂を発生させるのに長時間を要
し、き裂進展データの取得に時間がかかる。また、き裂
長さの測定は回転中には当然できないので回転を停止し
て行うことになるが、このとき、き裂が閉じて見えにく
い状態となり、き裂長さの正確な測定が困難となる。

【０００５】そこで本発明は上記事情に鑑み、回転体の
き裂進展データの取得を正確且つ高効率で行える回転体
のき裂進展データ取得方法、き裂発生方法、き裂検査方
法及び回転体圧縮用保持具を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回転体のき
裂進展データ取得方法は、回転体にスタータノッチを形
成し、その回転体を圧縮試験機にかけて圧縮荷重を繰り
返し付与し、回転体にスタータノッチから連続する初期
き裂を発生させた後、その回転体を回転試験機にかけて
回転試験を行い、その試験中、回転体を回転試験機から
定期的に取り外し、圧縮試験機にかけて圧縮荷重を付与
し、これによりき裂を開いてき裂の長さを測定するもの
である。

【０００７】また、本発明に係る回転体のき裂発生方法
は、回転体にスタータノッチを形成し、その回転体に圧
縮荷重を繰り返し付与することにより、上記スタータノ
ッチから連続するき裂を発生させるものである。

【０００８】また、本発明に係る回転体のき裂検査方法
は、き裂が形成された回転体に圧縮荷重を付与すること
により、そのき裂を開いて検査するものである。

【０００９】また、本発明は、回転体を圧縮する際にそ
の回転体を保持するのに用いる保持具であって、回転体
を圧縮方向に沿う外側から保持する一対の第１ホルダ
と、これらホルダの近接離間移動を案内するガイド部材
と、回転体をその厚さ方向から保持する第２ホルダと、
回転体の厚さ方向に突出形成された複数の凸部の間に位
置される回転規制部材とを備えたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１１】図２は本発明に係る方法を実施するための
圧縮試験機の全体を示し、かかる試験機１には本発明に
係る回転体圧縮用保持具１２が取り付けられている。圧
縮試験機１は、固定側となるベッド３とその下方に設け
られたベッド２とを有する。これらベッド２，３には、
互いに向き合う下側ボス４及び上側ボス５がそれぞれ取
り付けられる。そこで下側ボス４を上昇側に駆動すれ
ば、保持具１２に保持された回転体が上下から圧縮荷重
を受けることになる。なおこの圧縮試験機１は万能試験
機に置き換えることもできる。

【００１２】図１は、保持具１２とこれに保持された回
転体としてのディスク６を示している。なお図３乃至図
５には図１の正面図、縦断右側面図及び平面図が、図６
にはディスク６の正面図（(a) 図）及び縦断右側面図
（(b) 図）が示される。

【００１３】先ずディスク６は、図６に示すように所定
の厚さを有する環状のものとされ、その前面部７及び後
面部８には厚さ方向に突出する複数の凸部９が形成され
る。凸部９は、前面部７及び後面部８の径方向中間位置
に、周方向に沿って略90°延出されている。そして凸部
９は間欠的に形成され、各凸部９の間には隙間１０が形
成される。またディスク６の内周面６ａには、同一直径
上の上下の対向位置に一対のスタータノッチ（人工欠
陥）１１が形成されている。スタータノッチ１１は図７
に示すように、正面から見た断面が矩形（(a) 図）で、
側方から見た断面が半円状（(b) 図）である。こうして
スタータノッチ１１は前後方向に長い溝状に形成され
る。スタータノッチ１１はディスク６の大きさに比べ微
小である。

【００１４】次に、このようなディスク６を保持する保
持具１２は、ディスク６をその回転軸に垂直な上下方向
から保持する一対の第１ホルダ１３ａ，１３ｂと、これ
らホルダ１３ａ，１３ｂの近接離間移動を案内するガイ
ド部材１４と、ディスク６をその厚さ方向から保持する
第２ホルダ１５ａ，１５ｂと、ディスク６の隙間１０に
位置される回転規制部材１６とから主に構成される。な
おこれらの部材は全て板状材で形成される。

【００１５】第１ホルダ１３ａ，１３ｂはそれぞれ上下
に突出する雄ねじ軸２１ａ，２１ｂを有し、これら雄ね
じ軸２１ａ，２１ｂは上側ボス５及び下側ボス４の雌ね
じ穴５ａ，４ａに螺合され、ロックナット１７で固定さ
れている。そしてこれらホルダ１３ａ，１３ｂの近接側
に横長の半楕円状に形成された開口部１８ａ，１８ｂが
設けられ、これら開口部１８ａ，１８ｂにディスク６が
嵌入され、ディスク６が直径方向外側から保持されるよ
うになっている。このとき、開口部１８ａ，１８ｂの内
周面２２ａ，２２ｂのうち上端部と下端部とが、ディス
ク６の外周面２０の上端部と下端部とにそれぞれ接する
ようになる。またこのときには上下の第１ホルダ１３
ａ，１３ｂが互いに所定距離だけ上下に離間される。

【００１６】ガイド部材１４は、下方の第１ホルダ１３
ｂの前面部及び後面部にボルト２３で取り付けられ、上
方の第１ホルダ１３ａを前後からスライド自在に挟ん
で、上方の第１ホルダ１３ａに対して昇降自在に保持す
るようになっている。これらガイド部材１４は左右両側
に一対ずつ設けられる。

【００１７】第２ホルダ１５ａ，１５ｂは、上下の第１
ホルダ１３ａ，１３ｂの前面部及び後面部にそれぞれボ
ルト２４で取り付けられ、開口部１８ａ，１８ｂの内周
面２２ａ，２２ｂから径方向内側に突出され、ディスク
６を凸部９ごと前後から保持するようになっている。

【００１８】回転規制部材１６は、ここでは下方の第１
ホルダ１３ｂにのみ設けられ、そのホルダ１３ｂの前面
部及び後面部にそれぞれボルト２５で取り付けられてい
る。そしてその取り付けがなされる基端部１６ａに比
べ、先端部１６ｂが細く形成され、この先端部１６ｂが
ディスク６の隙間１０に位置され、且つディスク６の前
面部７及び後面部８に接触されている。即ち、先端部１
６ｂは基端部１６ａに比べ厚さが増加されており、これ
により先端部１６ｂがディスク６の前面部７及び後面部
８に接触可能となる。ここでディスク６の隙間１０が上
下或いは左右方向に対し45°ずつ傾いた位置にあるの
で、これに合わせて回転規制部材１６も傾斜して取り付
けられている。なおこのとき、ディスク６のスタータノ
ッチ１１は上下に位置されるようになる。

【００１９】この場合、下側ボス４を上昇方向に駆動す
ると、下方の第１ホルダ１３ｂが上方に駆動され、これ
により両第１ホルダ１３ａ，１３ｂがディスク６を上下
から圧縮するようになる。そこでこの圧縮方向とスター
タノッチ１１の位置とを正確に合わせるため、ディスク
６の前面部にはマーキング（図示せず）が施され、且つ
このマーキングが第２ホルダ１５ａ，１５ｂの切欠部２
６を通じて目視でき、さらには切欠部２６の内周面に設
けられた別のマーキング（図示せず）に一致させられる
ようになっている。

【００２０】さらに、保持具１２には、上下のスタータ
ノッチ１１の周辺部を監視するためのミラー２７が設け
られる。ミラー２７はディスク６の中心穴２８に挿入さ
れ、前後方向に対し45°傾斜された平板状のものが２
枚、保持ブラケット２９に固着されている。これにより
上下のスタータノッチ１１の周辺部を同時に監視するこ
とが可能となる。さらにミラー２７の位置、角度はトラ
バーサ３０によって自由に変更することができる。即
ち、トラバーサ３０は、上方の第１ホルダ１３ａの側部
且つ上部から後方に延出された第１軸３１と、第１軸３
１にクランパ３２を介してスライド自在に固定され、左
右中心側に延出される第２軸３３と、第２軸３３にクラ
ンパ３４を介してスライド自在に固定され、上下に延出
されると共に、下端部にてクランパ３５を介して保持ブ
ラケット２９を把持する第３軸３６とからなる。これに
より、ミラー２７は前後左右上下いずれの方向にも移動
でき、且ついかなる角度にも設定できるようになる。

【００２１】次に、このようなディスク６と保持具１２
とを用いたき裂進展データ取得方法について説明する。

【００２２】先ず、圧縮試験機１に取り付けられた保持
具１２にディスク６をセットする。このときディスク６
は、前後の第１ホルダ１３ａ，１３ｂ及び回転規制部材
１６の間にスライド挿入される。上下の第１ホルダ１３
ａ，１３ｂでディスク６を軽く挟み、ディスク６を周方
向に適宜移動してマーキングの位置合わせを行う。これ
によりスタータノッチ１１を含む直径方向と、圧縮方向
とが完全に一致されるようになる。ディスク６の取付け
・取外しは下方の第１ホルダ１３ｂを昇降して行うが、
このとき昇降移動がガイド部材１４により正確に案内さ
れ、且つ両方の第１ホルダ１３ａ，１３ｂが同一平面上
に位置され続ける。

【００２３】次に、圧縮試験機１の下側ボス４を駆動
し、下方の第１ホルダ１３ｂを断続的に上方に駆動し
て、ディスク６に上下且つ直径方向の圧縮荷重を繰り返
し付与する。こうすると、スタータノッチ１１のある位
置には左右方向に沿う引張荷重がかかるため、やがてス
タータノッチ１１から連続する初期き裂が発生する（図
７(c) の符号Ｃ参照）。このき裂発生の有無は、ミラー
２７を前方から望遠レンズ（図示せず）で監視すること
により調べる。こうして微小な初期き裂が発生したなら
ば、圧縮を中止してディスク６を圧縮試験機１から取り
外し、図示しない別の回転試験機にセットして回転試験
を行う。

【００２４】このように、スタータノッチ１１が形成さ
れたディスク６に繰り返し圧縮荷重を付与して初期き裂
を発生させるため、従来のように回転試験のみで初期き
裂を発生させる場合に比べ、短時間且つ容易にき裂を発
生させることができ、き裂進展データの取得を高効率で
行えるようになる。ここで、ディスク６の圧縮時におけ
る前後方向への倒れは、第２ホルダ１５ａ，１５ｂ及び
回転規制部材１６によって確実に防止される。また、繰
り返し圧縮によりディスク６が次第に回転していくこと
も予想されるが、これは回転規制部材１６が凸部９に当
たることにより、確実に防止される。さらに圧縮時にお
ける第１ホルダ１３ａ，１３ｂの倒れ方向の力も、ガイ
ド部材１４によって確実に受け止められる。これらによ
って、ディスク６には圧縮荷重が正確且つ確実に伝達さ
れ続けるようになる。

【００２５】さて、ディスク６の回転試験は従来同様、
ディスク６の回転数を所定のモードに従って増減させ、
ディスク６に繰り返し遠心荷重を加えることで行う。こ
れによりディスク６のき裂が徐々に進展していくことと
なる。この回転時、ディスク６の凸部９又は隙間１０と
回転試験機のチャックとを係合させるようにする。こう
するとディスク６に回転力が確実に伝達され、ディスク
６とチャックとの間の滑り（ずれ）も防止される。

【００２６】特にここでは、回転試験で徐々に進展して
いくき裂の進展データを高精度なものとするため、回転
を定期的に中止し、ディスク６を圧縮試験機１にかけて
き裂長さを測定するようにしている。即ち、回転試験機
から取り外したディスク６を圧縮試験機１に前記同様に
セットし、ディスク６に再度圧縮荷重を付与する。こう
すると、き裂が開いて観察が容易となり、き裂長さを正
確に測定することが可能となる。なおこのときの圧縮荷
重は前記遠心荷重より若干低い値とする必要がある。き
裂を進展させないためである。測定は前述したように、
ミラー２７を望遠レンズで観察することにより行う。な
お、このとき蛍光浸透探傷検査法を用いると、き裂が極
めて見易くなり測定精度が著しく向上する。

【００２７】このように、ディスク６を圧縮することに
よりき裂を開いて見るようにしたため、高精度な測定が
可能となり、正確なき裂進展データの取得が可能とな
る。なおこの方法は、き裂長さの測定を含めたあらゆる
き裂の検査に用いることができる。

【００２８】本発明の実施の形態は上述のものに限られ
ない。例えば、回転体は上記ディスク６のほかあらゆる
形状等のものが可能である。また圧縮時に引張応力が作
用するあらゆる位置が、スタータノッチ形成位置或いは
き裂発生位置として選択できる。保持具についても、第
１ホルダと第２ホルダとを一体化したり、ガイド部材と
して軸状の部材を用いたりすることが可能である。回転
体の凸部の位置、形状、数等を変更することもできる。

【００２９】

【発明の効果】以上要するに本発明は、回転体のき裂進
展データの取得を正確且つ高効率で行えるという、優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る保持具と、これに保持された回転
体としてのディスクを示す斜視図である。

【図２】圧縮試験機の全体斜視図である。

【図３】図１の正面図である。

【図４】図１の縦断右側面図である。

【図５】図１の平面図である。

【図６】ディスクを示し、(a) は正面図、(b) は縦断右
側面図である。

【図７】スタータノッチを示し、(a) は縦断正面図、
(b) は縦断側面図、(c) は(b) の平面図である。

【符号の説明】

１ 圧縮試験機 ６ ディスク ９ 凸部 １１ スタータノッチ １２ 回転体圧縮用保持具 １３ａ，１３ｂ 第１ホルダ １４ ガイド部材 １５ａ，１５ｂ 第２ホルダ １６ 回転規制部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体にスタータノッチを形成し、その
   回転体を圧縮試験機にかけて圧縮荷重を繰り返し付与
   し、回転体にスタータノッチから連続する初期き裂を発
   生させた後、その回転体を回転試験機にかけて回転試験
   を行い、その試験中、回転体を回転試験機から定期的に
   取り外し、圧縮試験機にかけて圧縮荷重を付与し、これ
   によりき裂を開いてき裂の長さを測定することを特徴と
   する回転体のき裂進展データ取得方法。
2. 【請求項２】 回転体にスタータノッチを形成し、その
   回転体に圧縮荷重を繰り返し付与することにより、上記
   スタータノッチから連続するき裂を発生させることを特
   徴とする回転体のき裂発生方法。
3. 【請求項３】 き裂が形成された回転体に圧縮荷重を付
   与することにより、そのき裂を開いて検査することを特
   徴とする回転体のき裂検査方法。
4. 【請求項４】 回転体をその回転軸に垂直な方向から圧
   縮する際に、その回転体を保持するのに用いる保持具で
   あって、回転体を圧縮方向に沿う外側から保持する一対
   の第１ホルダと、これらホルダの近接離間移動を案内す
   るガイド部材と、回転体をその厚さ方向から保持する第
   ２ホルダと、回転体の周方向の回転を抑制する回転規制
   部材とを備えたことを特徴とする回転体圧縮用保持具。