タービンエンジンブレード用の金属補強材の製造方法
本発明は、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材（３０）を作る方法に関し、方法は：予備成形品（２６、７０）が、溶加金属を受容することが可能な領域（２８、７２）を一端に有するように、前記予備成形品（２６、７０）を所定位置に位置決めする機器（６０）によって、前記予備成形品（２６、７０）を位置決めするステップ（４４）と、金属ビーズの形態で、前記領域（２８）内で溶加金属を用いて表面硬化することによって、前記金属補強材（３０）用の基部（３９）を構築するステップ（４６）と、を順序通りに含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材または金属タービンエンジンブレード用の金属補強材を製造する方法に関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、タービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明の分野は、タービンエンジンの分野、およびより具体的には、前縁が金属構造補強材を含む、複合または金属材料の、タービンエンジンファンブレードの分野である。
【０００４】
しかしながら、本発明は、タービンエンジンブレードの後縁を補強するように意図される金属補強材を作ることにも適用可能である。
【０００５】
前縁は、空気の流れに直面して気流を下面気流および上面気流に分割する、空気力学的プロファイルの前部に対応することに、留意されたい。後縁は、下面流および上面流が合流する、空気力学的プロファイルの後部に対応する。
【０００６】
欧州特許第１９０８９１９号明細書に記載されているように、複合材料で作られた、タービンエンジンのファンブレードに、ブレードの高さ全体にわたって、その前縁も超えて延在する、金属構造補強材を装着することが、知られている。このような補強材は、たとえば鳥、ひょう、あるいは石など、ファンに対する異物の衝撃の際に、複合材ブレードが保護されることを可能にする。
【０００７】
具体的には、金属構造補強材は、層間剥離および繊維破損の危険性、あるいは繊維／マトリクス剥離によるその他の損傷を防止することにより、複合材ブレードの前縁を保護する。
【０００８】
従来、タービンエンジンブレードは、第一方向に沿って、前縁と後縁との間に、および第一方向に対して実質的に直交する第二方向に沿って、ブレードの下部と上部との間に延在する、空気力学的表面を含む。金属構造補強材は、ブレードの空気力学的表面の前縁の形状を辿り、ブレードの下面および上面のプロファイルを辿るブレードの空気力学的表面の前縁を越えて第一方向に沿って、およびブレードの下部と上部との間で第二方向に沿って、延在する。
【０００９】
周知の方法において、金属構造補強材は、完全に材料のブロックからのフライス加工によって作られた金属片である。
【００１０】
このような金属構造補強材の実施形態の別の例は、とりわけ仏国特許第２３１９００８号明細書に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許第１９０８９１９号明細書
【特許文献２】仏国特許第２３１９００８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ブレードの前縁用の金属補強材は、作るのに複雑な小片であり、多くの再仕上げ作業、および著しい製造コストを伴う複雑な機器を必要とする。
【００１３】
この点に関して、本発明は、このような小片を製造するコストを著しく減少させ、製造プロセスを簡素化することが可能な、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材を製造する方法を提案することにより、上述の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的のため、本発明は、順序通りに以下を含む、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材を製造する方法を提案する：
予備成形品が溶加金属を受容することが可能な領域を一端に有するように、前記予備成形品を所定位置に位置決めする機器によって、予備成形品を位置決めするステップと、
金属ビーズの形態で、前記領域内で溶加金属を用いて表面硬化することによって、前記金属補強材用の基部を構築するステップ。
【００１５】
本発明により、金属構造補強材は、予備成形品、およびＭＩＧ（金属不活性ガス）溶接によって材料を再構築するための方法から、単純かつ迅速に作られ、保持および適合機器に配置された予備成形品の末端から補強材の基部を構築する。好ましくは、使用されるＭＩＧ法は、仏国特許出願第０８０２９８６号明細書に記載されている、ＣＭＴ（コールドメタルトランスファ）として知られる改善である。この特定の方法は、シートの変形を最小化することにより、大量の材料が被着されることを可能にする。
【００１６】
したがってこの製造方法は、大量のストック材料を必要とし、結果的に原料を供給するために著しいコストを必要とする、平坦な部品から全体のフライス加工による補強材の複雑な製造を排除する。
【００１７】
本発明による方法はまた、このような小片を製造するためのコストを実質的に削減することもできる。
【００１８】
有利なことに、予備成形品は、溶接材料を受容することが可能な接合をその末端に有するように機器内に位置決めされた、第一金属シートによっておよび第二金属シートによって形成される。
【００１９】
本発明によるタービンエンジンブレード用の金属補強材を製造する方法はまた、個別にまたは技術的に可能な全ての組み合わせによって考えられる、以下の特徴の１つ以上を有してもよい：
溶加金属を用いて表面硬化することによる前記構築ステップは、パルス電流発生器を含み、パルス被着ワイヤフローを有するＭＩＧ溶接装置によって、実行され、
前記予備成形品は、前記溶加金属を受容することが可能な領域をその末端に有するように、前記機器によって非平行位置に位置決めされた、第一金属シートおよび第二金属シートを含み、前記補強材の前記基部を構築する前記ステップは前記金属シートを所定位置に一体化させ、
前記予備成形品は、前記予備成形品が側面、および前記溶加金属を受容することが可能な領域を一端に含むように、熱間予備成形金属シートによって形成され、
前記構築ステップの後には、前記基部の最終プロファイルに近づくように前記溶接領域の前記表面硬化材料を機械加工するステップが続き、
方法は、応力を緩和するための熱処理ステップを含み、
方法は、高温適合ステップを含み、
方法は、前記金属補強材の前記基部および前縁または後縁の最終プロファイルを磨き上げるような前記表面硬化材料の再仕上げ、および／または前記金属補強材の側面を形成するような金属シートの再仕上げからなる、前記金属補強材を仕上げるステップを含み、
方法は、レーザー切断によって前記第一金属シートおよび前記第二金属シートを切断するステップを含み、
方法は、前記側面の内面の粗さを増加させることからなる操作を含み、
方法は、前記機器内の前記位置決めステップの前に前記金属シートを形成するステップを含み、
前記位置決めステップの間、前記金属シートは、前記機器内で形成されて、接合されたまま維持され、
前記位置決めステップの間、前記金属シートは形成され、前記金属シートの間に位置決めされたダガーによって離間され、前記ダガーの外側プロファイルは前記金属シートの下面および上面プロファイルに適合し、
方法は、前記機器を通じて前記機器内の所定位置にある前記金属シートから熱を排出するステップを含む。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、以下の添付図面を参照して、提示目的であっていかようにも限定しない目的の、以下の記載からより明確になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による製造方法を用いて得られる前縁の金属構造補強材を含むブレードの側面図である。
【図２】切断面ＡＡに沿った図１の部分断面図である。
【図３】本発明によるタービンエンジンブレードの前縁用の金属構造補強材を製造する主要ステップを表すブロック図である。
【図４】図３に示される方法の第三ステップの第一の実施形態の間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図５】図３に示される方法の第三ステップの第二の実施形態の間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図６】図３に示される方法の第四ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図７】図３に示される方法の第五ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図８】図３に示される本発明の方法によって得られた最終状態にあるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図９】図３に示される方法によって前縁用の金属補強材を製造するために使用される専用保持機器の分解図である。
【図１０】図３に示される方法による予備成形品の第二の実施形態の間の初期状態にあるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１１】図３に示される方法による予備成形品の第二の実施形態の間の最終状態にあるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１２】金属補強材を製造する第二の方法のタービンエンジンブレードの前縁用の金属構造補強材を製造する主要ステップを表すブロック図である。
【図１３】図１２に示される第二の方法の第一ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１４】図１２に示される第二の方法の第二ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１５ａ】図１２に示される第二の方法の第三ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の側面図である。
【図１５ｂ】切断面Ｃ−Ｃに沿った、図１５ａに示されるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の断面図である。
【図１６】図１２に示される第二の方法の第四ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の正面図である。
【図１７】図１２に示される第二の方法の第五ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の正面図である。
【図１８】図１２に示される第二の方法の第六ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１９】図１２に示される第二の方法の第七ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の正面図である。
【図２０】図１２に示される第二の方法によって得られた最終状態にあるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の側面図である。
【図２１】図１２に示される第二の方法によって前縁用の金属補強材を作るために使用される専用保持機器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
全ての図において、別途記載のない限り、共通の要素は同じ参照番号を有する。
【００２３】
図１は、本発明による製造方法を用いて得られる前縁用金属構造補強材を含むブレードの側面図である。
【００２４】
図示されるブレード１０は、たとえば、タービンエンジン（図示せず）の可動ファンブレードである。
【００２５】
ブレード１０は、前縁１６と後縁１８との間で第一軸方向１４に沿って、および下部２２と上部２４との間で第一方向１４に対して実質的に直交する第二半径方向２０に沿って延在する、空気力学的表面１２を含む。
【００２６】
空気力学的表面１２はブレード１０の上面１３および下面１１を形成するが、ブレード１０の上面１３のみが図１に示されている。下面１１および上面１３は、ブレード１０の前縁１６を後縁１８に接続する、ブレード１０の側面を形成する。
【００２７】
この実施形態において、ブレード１０は、通常は織り複合材料を襞寄せすることによって得られる複合材ブレードである。一例として、使用される複合材料は織り炭素繊維および樹脂マトリクスの集合体からなってもよく、アセンブリは、ＲＴＭ（樹脂注入成形）タイプの真空樹脂注入プロセスによる成形によって形成される。
【００２８】
ブレード１０は、その前縁１６に接着され、ブレード１０の空気力学的表面１２の前縁１６を越えて第一方向１４に沿って、かつブレードの下部２２と上部２４との間で第二方向２０に沿って延在する、金属構造補強材３０を含む。
【００２９】
図２に示されるように、構造補強材３０は、補強材の前縁として知られる、前縁３１を形成するために延在する、ブレード１０の空気力学的表面１２の前縁１６の形状を辿る。
【００３０】
従来、構造補強材３０は、前縁３１を形成する基部３９を有する実質的なＶ字型であって、ブレードの空気力学的表面１２の下面１１および上面１３をそれぞれ辿る２つの側面３５および３７によって伸長される区画を含む、一体鋳造片である。側面３５、３７は、ブレードの後縁の方向に細くまたは薄くなったプロファイルを有する。
【００３１】
基部３９は、ブレード１０の前縁１６の丸みを帯びた形状を辿ることが可能な、丸みを帯びた内側プロファイルを含む。
【００３２】
構造補強材３０は金属製であり、好ましくはチタンベースである。実際、この材料は、衝撃によるエネルギーを吸収する高い能力を有する。補強材は、たとえばシアノアクリレート系接着剤またはエポキシなど、当業者にとって周知の接着剤によって、ブレード１０に接着される。
【００３３】
タービンエンジン用の複合材ブレード補強材に使用されるこのタイプの金属構造補強材３０は、特に欧州特許第１９０８９１９号明細書に、より具体的に記載されている。
【００３４】
本発明による方法は、図２に示されるような構造補強材が作られることを可能にし、図２はその最終状態にある補強材３０を示している。
【００３５】
図３は、図１および図２に示されるようなブレード１０の前縁用の金属構造補強材３０を製造する方法１００の主要ステップを示すブロック図である。製造方法１００の第一ステップ４０は、平板シートを切断するステップである。第一ステップ４０は、第一平板シートを切断する第一サブステップ４３、および第二平板シートを切断する第二サブステップ４５を含む。
【００３６】
平板シートは、シートを薄く、すなわち数ミリメートル程度に切断することが可能な、当業者にとって周知の切断方法によって切断される。一例として、切断方法はレーザー切断方法であってもよい。
【００３７】
２つの切断シートは、金属補強材３０の２つの側面３５、３７が作られることを可能にする。
【００３８】
製造方法１００の第二ステップ４２は、切断側面３５、３７を形成するステップである。適合は、各側面３５、３７の上面を圧縮によって押圧することにより、実行される。この第一成形は恒久的ではなく、特定の輪郭が各側面に、具体的には下面および上面の形状が付与されることを、可能にする。側面の輪郭は、次の位置決めステップの間の側面３５、３７の位置決めを改善する。一例として、この圧縮は、ローラバニシングまたはピーニング法によって実行されてもよい。このステップはまた、次の位置決めステップの間に専用保持機器内で、ブレード１０に対する補強材３０の把持を容易にし、側面３５、３７の接着を増強するためにも、側面３５、３７の内面の粗さを増加させる操作も含んでよい。
【００３９】
製造方法１００の第三ステップ４４は、２つの切断側面３５、３７を位置決め、または整列するステップである。２つの側面３５、３７は、２つの側面３５、３７が接触している共通領域を有するように、または２つの側面３５、３７が機器によって所定距離だけ分離されるように、専用保持機器６０の中で位置決めされ、２つの側面３５、３７は金属補強材３０の予備成形品２６を形成する。
【００４０】
図４および図５は、それぞれ製造方法のこの第三ステップ４４の２つの実施形態を表す。
【００４１】
より具体的には、図４は、２つの側面３５、３７が接合されて共通接触の領域３６を有する、第一の実施形態を示す。
【００４２】
好ましくは、この実施形態において、側面３５、３７は、接触領域３６に近いその末端に、側面３５、３７の接触を簡素化することが可能な第二成形ステップ４２の間に得られる曲率を有する。
【００４３】
より具体的には、図５は、側面３５、３７の２つの末端が所定距離だけ分離される第二の実施形態を示しており、２つの側面３５、３７を分離する距離は、機器によって、および具体的には２つの側面３５、３７の間に位置する内部ダガー３２の厚みおよびプロファイル２９によって、決定される。好ましくは、側面３５、３７の２つの末端を分離する距離は、１０ミリメートル未満である。
【００４４】
好ましくは、この実施形態において、側面３５、３７は、その末端に、ダガー３２のプロファイル２９を辿ることが可能な第二成形ステップ４２の間に得られる曲率を有する。
【００４５】
２つの実施形態において、機器は、次の組立ステップの間、２つの側面３５、３７が所定位置に保持されることを可能にする。
【００４６】
機器の形状は、金属補強材３０の所望の輪郭ならびに下面および上面プロファイルを形成するように、作られる。
【００４７】
図９は、図３に示される方法によって前縁用の金属補強材を作るために使用される専用保持機器６０の分解図を示す。
【００４８】
専用形状機器６０は：
スタンド６１と、
ネジ留め手段（図示せず）によってスタンド６１に接続された第一左側方垂直部材６２と、
ネジ留め手段（図示せず）によってスタンド６１に接続された第二右側方垂直部材６３であって、スタンド６１は、ネジ留め手段が固定されていないときに、スタンド６１と平行な方向に沿って摺動することによって右側方垂直部材６３の位置を修正するように、長尺穴６４を含む、第二右側方垂直部材６３と、
場合により内部ダガー３２と、を含む。
【００４９】
第三位置決めステップ４４の間、２つの側面３５、３７は、２つの側面３５、３７が接触している共通領域を有するように、または２つの側面３５、３７が機器６０によって所定距離だけ分離されるように、専用保持機器６０の中で位置決めされる。右側方垂直部材６３は、側面３５、３７および場合によりダガー３２によって形成されたアセンブリを把持するように摺動することによって、位置決めされる。一旦所定位置につくと、右側方垂直部材６３は、ネジ留め手段によって所定位置に固定される。
【００５０】
製造方法１００の第四ステップ４６は、パルス電流およびパルス被着ワイヤフローを用いるＭＩＧ（金属不活性ガス）式アーク溶接プロセスにより、材料（または溶加金属）を用いる大量表面硬化によって、補強材３０の基部３９を構築するステップである。溶接は、２つの側面３５、３７の末端で、具体的には図４および図５で参照番号２８が付された２つの側面３５、３７の接合領域で実行され、溶加金属を受容することが可能な予備成形品２６を形成する。
【００５１】
ＭＩＧ溶接プロセスは、ほとんどの区画でビーズの形態で、高被着レートで小片の部品が構築されることを可能にする。表面硬化ビーズの長さおよび幅は、ワイヤフローに応じて操作者によって定義される。
【００５２】
基部３９構築ステップは、側面３５、３７が機器６０内の所定位置に接続されることを、可能にする。
【００５３】
材料表面硬化は、予備成形品２６上で、より正確には参照番号２８が付された領域の２つの側面３５、３７の接合部で、広い区画の、金属材料３８（または溶加金属）のビーズを並べることによって、実行される。パス数、すなわち適用する材料ビーズ３８の数は、所望の材料高、ならびに定義されたビーズの幅に応じて、決定される。
【００５４】
製造方法１００の第四ステップ４６は、図６に具体的に示されている。実際には、図６は、２つの側面１５、１７の末端における表面硬化のステップの後に製造される、構造補強材３０の断面図を示す。
【００５５】
側面３５および３７が機器６０内で接合される第一の実施形態によれば、基部３９の内側プロファイル３３は、第二ステップ４２の間に先に形成された２つの側面３５、３７を整列させることによって、傾斜しながら接近している。
【００５６】
側面３５、３７が機器６０のダガー３２によって離間している第二の実施形態によれば、基部３９の内側プロファイル３３は、ダガー３２上にオーバモールドされている。表面硬化によって製造された金属は、２つの側面３５、３７の末端の間の接合を保証し、補強材３０の基部３９の内側プロファイル３３を生成する。
【００５７】
専用機器６０は、側面３５、３７を封じ込めることによって、材料の表面硬化の間、側面３５、３７が所定位置に保持されることを可能にする。
【００５８】
機器６０は、組立ステップの間および／または材料表面硬化の間、側面３５、３７が溶融しないように、および変形しないように、ＭＩＧプロセスによってエネルギーの消散が行われることを可能にするのに十分な厚さである。この目的のため、機器６０は好ましくは、銅、あるいは銅およびアルミニウムベースの合金で作られる。
【００５９】
第二の実施形態において、好ましくは銅、あるいは銅またはアルミニウムベースの合金で作られた、機器６０の中央ダガー３２によって、熱の消散も実行される。
【００６０】
ダガー３２は、補強材３０の各側面３５、３７の内部、および具体的には内側延在プロファイル３３を予備成型することが可能な、外側プロファイル２９を含む。
【００６１】
製造方法１００の第五ステップ５０は、表面硬化領域を機械加工するステップである。このステップ５０は、図７に示されている。
【００６２】
このステップは、前縁３１を含む基部３９の最終プロファイルの形状に近づくように、表面硬化材料の硬質部分２７が機械加工されることを可能にする。
【００６３】
製造方法１００の第六ステップ５２は、アセンブリの熱的逃がしまたは緩和ステップ２５であり、残留応力が緩和されることを可能にする。この熱処理ステップは好ましくは、選択された材料の鍛造温度で炉内に配置されるのと同じ専用保持機器６０内で実行される。
【００６４】
製造方法１００の第七ステップ５４は、好ましくは同じ専用保持機器６０内で実行される、高温適合ステップである。この高温適合ステップは、補強材３０にその最終的な所望の形状を付与する。
【００６５】
本発明の好適な実施形態によれば、第六ステップ５２および第七ステップ５４は同時に実行される。
【００６６】
機器６０の形状、および具体的にはダガー３２のプロファイル、ならびに右側方垂直部材６３および左側方垂直部材６２のプロファイルは、金属補強材３０の所望の最終形状および輪郭に直接接続されることに、留意されたい。
【００６７】
別の実施形態によれば、第六ステップ５２および第七ステップ５４は、温度の上昇を支援することが可能な、専用緩和および適合機器によって実行される。この場合、本発明による製造方法は、専用緩和および適合機器上で再び固定されるために、側面３５、３７および表面硬化領域２７で形成されたアセンブリを専用保持機器６０から外すことからなる中間ステップを含む。
【００６８】
製造方法１００の第八ステップ５６は、機械加工によって補強材３０を仕上げおよび再仕上げするステップである。この再仕上げステップ５６は：
基部３９、具体的には前縁３１の空気力学的プロファイルを磨き上げるように、補強材３０の基部３９を再プロファイリングする第一サブステップ５５と、
側面３５、３７を再仕上げする第二サブステップ５７であって、特に側面３５、３７を輪郭フライス加工すること、ならびに下面および上面側面を薄くすることからなる、ステップと、
必要とされる表面状態が得られるようにする、第三仕上げサブステップ５９と、を含む。
【００６９】
図８は、本発明の方法によって得られた最終状態にある補強材３０を示す。
【００７０】
実施形態のこれら主要ステップの組み合わせにおいて、本発明による方法はまた、非破壊的な方法で補強材３０を検査し、得られたアセンブリの幾何学的および冶金学的適合性を保証するステップも、含んでよい。一例として、非破壊検査は、Ｘ線プロセスによって実行されてもよい。
【００７１】
本発明の第二の実施形態によれば、２つの側面を切断する第一ステップ４０、２つの側面を形成する第二ステップ４２、および切断側面を位置決めする第三ステップ４４は、成形機器８０内で予備成形品７０を熱間成形するステップ４１に置き換えられてもよい。
【００７２】
この熱間成形ステップ４１は、図１０および図１１に示されている。このステップにおいて、予備成形品７０は、封止的に閉鎖された成形機器８０内に配置された平板シート７１から形成される。機器８０は、予備成形品７０の所望形状に対応する空洞８３を含む下部部品８２と、下部部品８２を覆う上部部品８１と、を含む。その初期状態において、機器８０の２つの部品８１、８２の間で、平板シート７１はその末端において固定保持される。熱間成形ステップは、たとえばアルミニウムまたはチタンなど、所定温度で破壊せずに変形することが可能な金属の特性を利用することからなる。一例として、たとえば９４０℃など、特定の温度条件下のチタンは、３５％超の伸長率を有する。
【００７３】
一例として、このステップに用いられる熱間成形方法は、超塑性成形（ＳＰＦ）法であってもよい。
【００７４】
超塑性成形は、複雑な小片が、薄いシートで、単一操作において製造されることを可能にする方法である。
【００７５】
この方法を実行するために、シート７１は、たとえば材料の融点の半分に相当する温度など、所定温度まで加熱される。この温度において、シート７１は、閉鎖された機器８０の内部に導入された、たとえばアルゴンなどの中性ガスの圧力によって変形させられる。図１１の矢印で表される、このガス圧の発生は、シート７１の成形が、各材料ファミリに特有の変形レート範囲に関連づけられた超可塑性領域内で実行されるように、制御される。周知の方法において、成形圧力の発生法則の予測は、成形およびこのような方法のサイクル時間を最適化するように、デジタルシミュレーションによって実行される。
【００７６】
予備成形品７０が成形されるとき、先の実施形態と同様に、これは溶加金属を受容することが可能な末端７２によって相互接続された側面３５、３７を含む。次に予備成形品７０は、材料表面硬化ステップの間に機器６０内の予備成形品７０の接着を強化し、ブレード１０に対する補強材３０を把持するのを容易にすることを考慮して、側面３５、３７の内面の粗さを増加させる操作を受けるように、機器８０から取り出される。
【００７７】
型から外して側面３５、３７の内面の粗さを増加させた後、補強材３０の基部３９を構築する第四ステップ４６は、パルス電流およびパルス被着ワイヤフローを用いるＭＩＧ（金属不活性ガス）式アーク溶接プロセスにより、材料（または溶加金属）を用いる大量表面硬化を可能にする。
【００７８】
材料の表面硬化は、予備成形品７０の末端７２において実行される。
【００７９】
先に記載されたように、ＭＩＧ溶接プロセスは、ほとんどの区画でビーズの形態で、高被着レートで小片の部品が構築されることを可能にする。表面硬化ビーズの長さおよび幅は、ワイヤフローに応じて操作者によって定義される。
【００８０】
本発明による方法は、主にチタンベースの金属構造補強材について記載されたが、、本発明による方法は、ニッケルベースまたは鋼ベースの材料にも適用可能である。
【００８１】
ＭＩＧ式溶接プロセスの利用は、溶接プロセスを用いて、鋳造または鍛造によって得られる材料の構造的および機械的特性を獲得する。実際、ＭＩＧプロセスによって得られた溶接接合は、鍛錬材料と同じ機械的特性を含む。
【００８２】
本発明は、ＭＩＧ式溶接プロセスに関連して具体的に記載されてきたが、ＭＩＧ溶接プロセスは、鍛錬材料に近い特性を獲得する、（レーザークラッディング式の）粉体表面処理プロセスなど、その他のタイプの材料表面硬化プロセスに置き換えられてもよい。
【００８３】
本発明は、複合材タービンエンジンブレード用の金属補強材の製造について具体的に記載されてきたが、本発明はまた、金属タービンエンジンブレード用の金属補強材の製造にも適用可能である。
【００８４】
本発明は、タービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の製造について具体的に記載されてきたが、しかし本発明はまた、タービンエンジンブレードの後縁の金属補強材の製造にも適用可能である。
【００８５】
本発明のその他の利点は、具体的には以下の通りである：
製造コストの低減、
製造時間の短縮、
製造プロセスの簡素化、
材料費の削減。
【００８６】
図１２から図２１は、順序通りに以下を含む、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材を製造する第二の方法を記載する：
各金属シートが区画の接触面と平行に位置する接触面を有するように、前記区画および前記金属シートを位置決めする専用機器によって、前記区画上に第一金属シートおよび第二金属シートを位置決めするステップと、
前記第一金属シートの前記接触面が前記区画の前記接触面に接続されるように、および前記第二金属シートの前記接触面が前記区画の前記接触面に接続されるように、溶加金属を用いずに前記金属シートを前記区画上に溶接するステップ。
【００８７】
この第二の方法により、金属構造補強材は、２つの平坦な金属シート、標準市販部品、および溶加金属を使用しない溶接プロセスから、単純かつ迅速に製造される。
【００８８】
したがってこの製造方法は、大量のストック材料を必要とし、結果的に原料を供給するために著しいコストを必要とする、一体鋳造の平坦な部品から全体のフライス加工による補強材の複雑な製造を、排除する。
【００８９】
実際、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材を得るためのコストは、特に補強材を作るのに必要な材料の量の削減によって、標準市販供給品（バー、シート）によって、および実現するのが安価な工業的方法の利用によって、特に削減される。
【００９０】
溶加金属を用いない溶接は、非常に短い溶接サイクル時間で、鍛錬または鍛造材料と同一の機械的特性を含む溶接領域を獲得する。
【００９１】
有利な実施形態によれば、２つの金属シートは同時に区画上に溶接される。区画上への２つの金属シートの同時溶接は、具体的には、金属シート保持プロセスを容易にし、各シートについて材料の同じ除去を行い、材料の除去は溶接ビーズの形成を生じる。
【００９２】
タービンエンジンブレード用の金属補強材を製造する第二の方法はまた、個別にまたは技術的に可能な全ての組み合わせによって考えられる、以下の特徴の１つ以上を有してもよい：
前記金属シートは前記区画上に同時に溶接され、
前記金属シートを前記区画上に溶接する前記ステップは、線形摩擦溶接プロセスによって実行され、
前記金属シートを前記区画上に溶接する前記ステップは、抵抗溶接プロセスまたはフラッシュ溶接プロセスによって実行され、
前記位置決めステップは、区画および／または前記金属シートを形成および／または曲げ加工するステップによって先行され、
前記溶接ステップの後には、前記金属補強材の内側プロファイルを形成するように、溶接ビーズを機械加工し、および／または前記区画を伸長することによる、シェービング加工ステップが続き、
方法は、前記金属シートのプロファイルに適合することが可能な中央ダガーを含む高温適合機器における高温適合ステップを含み、前記ダガーは、前記高温適合ステップの間に溶接接合の変形を防止するように、前記溶接接合を越えて延在し、前記溶接ステップの間に形成され、
方法は、応力を緩和するための熱処理ステップを含み、
方法は、前記金属補強材の仕上げステップを含み、仕上げステップは：
補強材の前縁、または後縁、および基部の空気力学的プロファイルを得るように、前記区画をフライス加工することによる機械的再仕上げのサブステップと、
補強材の側面を得るように前記金属シートを切断するサブステップと、
前記金属シートの表面を研磨するサブステップと、を含み、
方法は、フライス加工またはローリング法による前記区画の切断および／または機械加工法による、前記第一金属シートおよび前記第二金属シートを切断するステップを含む。
【００９３】
第二の製造方法はまた、図２に示されるもののような構造補強材が作られることも可能にし、図２はその最終状態にある補強材３０を示している。
【００９４】
図１２は、図１および図２に示されるような、ブレード１０の前縁用の金属補強材３０の第二の製造方法２００の主要ステップを示すブロック図を表す。
【００９５】
製造方法２００の第一ステップ１１０は、図１３に示されており、平板シート１４１、１４２を切断して区画１４４を機械加工するステップに対応する。
【００９６】
平板シート１４１、１４２は、ブレード１０の前縁１６の長手形状に近似しているプロファイルに対応する固有プロファイル１４３に沿って、標準市販シートから切り出される。
【００９７】
平板シート１４１、１４２は、シートを薄く、すなわち数ミリメートル程度に切断することが可能な、当業者にとって周知の切断方法によって切断される。一例として、切断方法は、レーザー切断方法またはウォータージェット切断または穿孔法であってもよい。
【００９８】
２つの切断シート１４１、１４２は、図２に示される金属補強材３０の２つの下面および上面側面３５、３７を形成するように意図されている。
【００９９】
区画１４４は従来、材料の標準バーからたとえばローリングまたはフライス加工法によって製造される。区画１４４はまた、標準部品の押出およびフライス加工によって製造されてもよい。区画１４４は、図２に示される補強材３０の基部３９が成型されることを可能にする、予備成形品である。
【０１００】
機械加工された区画１４４は、その上面１４５が、長手溝１４８ならびに溝１４８の両側から突起している第一部分１４６および第二部分１４７を含む、角柱形の直線的区画である。
【０１０１】
製造方法２００の第二ステップ１２０は、区画１４４および場合により切断シート１４１、１４２を形成および／または曲げ加工するステップである。曲げ加工は、たとえばプレスによって、区画１４４および／またはシート１４１、１４２を押圧することによって実行される。
【０１０２】
曲げ加工した区画１４４および切断シート１４１、１４２は、図１４に示されている。区画１４４の曲げ加工は、切断シート１４１、１４２の固有プロファイル１４３を辿るように、およびブレード１０の前縁１６の最終的な形状を実質的に獲得するように、決定されることに留意されたい。
【０１０３】
第二の製造方法の第一の実施形態によれば、区画１４４、および場合によりシート１４１、１４２の曲げ加工は、二次元に沿って実行される。しかしながら、区画１４４、ならびにシート１４１、１４２の曲げ加工を直接三次元で実行することも、可能である。
【０１０４】
製造方法２００の第三ステップ１３０は、２つの切断シート１４１、１４２を区画１４４上に位置決め、または整列するステップである。具体的にはこのステップは、各切断シート１４１、１４２の接触面１４９を、区画１４４の各部分１４６、１４７の上面に位置決めすることを可能にする。
【０１０５】
この目的のため、２つのシート１４１、１４２および区画１４４は、特にその後の溶接ステップの間に、アセンブリを保持することが可能な専用機器１６０内に位置決めされる。この第三ステップ１３０は、図１５ａおよび図１５ｂに示されている。より具体的には、図１５ａは、区画１４４上の２つの切断シート１４１、１４２の位置決めの側面図を示し、図１５ｂはより具体的には、図１５ａに示される切断面Ｃ−Ｃに沿った断面を示す。
【０１０６】
２つの切断シート１４１、１４２は、区画１４４の突起部分１４６、１４７に対向してそれぞれ位置決めされる。
【０１０７】
図２１は、切断シート１４１、１４２および区画１４４を所定位置に保持する保持機器１６０の一例の断面図を示す。
【０１０８】
専用保持機器１６０は：
上部インサート１７２を含む上部カセット１７１と、
下部インサート１６２を含む下部カセット１６１と、を含む。
【０１０９】
下部インサート１６２は、区画１４４を受容することが可能な凹部１６９を含む。区画１４４は、区画１４４の全長において、ネジ留め手段１６３によって下部インサート１６２内の所定位置に固定される。この目的のため、区画１４４は、下部インサート１６２内の固定のために十分な材料を有するようなサイズになっている。
【０１１０】
切断シート１４１、１４２は、機器１６０の上部インサート１７２内の所定位置に保持される。この目的のため、上部インサート１７２は、上部基部１７３および下部基部１７４の接合面１７０に対して突起している角柱形の中心要素１７５を含む上部基部１７３によって形成される。下部基部１７４は、上部基部１７３および下部基部１７４の固定の間に中心要素１７５の側壁に対して所定位置にシート１４１、１４２をピンで留める、２つの部品１７４ａおよび１７４ｂによって形成される。アセンブリの固定は、ネジ留め手段１７６によって実行される。
【０１１１】
製造方法２００の第四ステップ１４０は、溶加金属を添加することなくシート１４１、１４２を区画１４４上に溶接するステップである。第一の実施形態によれば、溶接プロセスは線形摩擦溶接プロセスである。線形摩擦溶接プロセスは、振動台（図示せず）上で組み立てられる専用保持機器１６０によって実行される。
【０１１２】
摩擦溶接は、溶接に必要な熱が、第二小片に対する第一小片の摩擦によって、またはオービタル摩擦溶接プロセスの場合には回転によって提供される機械溶接プロセスであって、組み立てられる２つの小片は、対向する軸圧力に曝される。
【０１１３】
摩擦は、一方の小片が固定されたままでいる間に、他方の小片の振動によって実行される。有利な実施形態によれば、区画１４４を固定する下部インサート１６２は、シート１４１、１４２を固定する上部インサート１７２が接合面１７０と平行な方向にしたがって振動している間、固定されたままである。
【０１１４】
上部カセット１７１および下部カセット１６１が徐々に一緒に移動することによって、２つのシート１４１、１４２が、その接触面１４９において、区画１４４の突起部分１４６、１４７と同時に接触するとき、摩擦力は抵抗トルクを発生させる。生成された機械的エネルギーは、接触面の熱に変換され、溶接温度（使用される材料の鍛造温度）まで急速に熱を上昇させる。
【０１１５】
加熱および溶接段階の間、所定量の材料は外向きに押し出され、こうして溶接ビーズ１５１を形成するとともに、小片の移動を短縮させる。このステップは、図１６に示されている。より具体的には、図１６は、区画１４４上の線形摩擦によって溶接された２つのシート１４１、１４２の図を示している。
【０１１６】
機器１６０は、シート１４１、１４２の摩擦面および区画１４４を平行に位置決めする間、２つのシート１４１、１４２が区画１４４上に同時に線形摩擦溶接されることを可能にする。すなわち、線形摩擦溶接ステップの間、２つの金属シート１４１、１４２の各接触面１４９は、区画１４４の部分１４６、１４７の接触面と平行である。
【０１１７】
２つのシート１４１、１４２の同時溶接は、特に、金属シート１４１、１４２保持プロセスを容易にし、シート１４１、１４２の各々について材料の同じ除去を行い、材料の除去は溶接ビーズ１５１の形成を生じる。
【０１１８】
図２１に示される実施形態によれば、２つの金属シート１４１、１４２は、区画１４４上にＶ字溶接されている。図示されない第二の実施形態によれば、２つの金属シート１４１、１４２は、区画１４４上に平行に溶接されてもよい。
【０１１９】
線形摩擦溶接は、非常に短い溶接サイクル時間で、鍛錬または鍛造材料と同一の機械的特性を獲得する。
【０１２０】
第五ステップ１５０は、最終的な金属補強材３０の内側プロファイル３３を形成するように、溝１４８を機械加工および伸長させることによる、溶接ビーズ１５１シェービング加工ステップである。この第五ステップは、図１７に示されている。内側プロファイル３３は、その最終状態にある金属補強材３０のプロファイルに対応し、補強材の応力の分布を最適化するように定義される。
【０１２１】
第六ステップ１６０は、補強材３０に最終形状を付与する高温適合ステップである。この高温適合ステップは、使用される材料の鍛造温度までの炉の温度上昇に耐えられる専用機器１８０内で、実行される。
【０１２２】
図１８に示されるような機器１８０は、区画１４４に溶接された金属シート１４１、１４２の両側に接する上部部品１８１および下部部品１８２によって形成され、補強材３０を適合形成している。機器１８０はまた、２つのシート１４１、１４２の間に挿入されることが可能な中央ダガー１８３も含む。機器１８０の形状、およびより具体的には上部１８１および下部１８２部品の形状ならびにダガー１８３のプロファイルは、金属補強材３０の側面３５、３７の最終的な下面および上面プロファイルに対応する。
【０１２３】
機器１８０の上部１８１および下部１８２部品は、その内面に、高温適合ステップの間に区画１４４を受容および所定位置に保持することが可能な、凹部を含む。
【０１２４】
ダガー１８３は、溶接ステップ１４０の間に形成された、シート１４１、１４２および区画１４４の間の溶接接合がダガー１８３によって支持されるようなサイズになっていることに、留意されたい。このように、応力および変形は、高温適合の間、これらの溶接領域内で限定されている。有利なことに、ダガー１８３は、区画１４４の内側プロファイルを最大限辿るように、２つのシート１４１、１４２の間に挿入される。この目的のため、ダガー１８３は、定義された内側プロファイル３３に応じて適応し、内側プロファイル３３を補完する形状を含む。
【０１２５】
適合ステップの間、専用機器１８０は、使用される材料の鍛造温度の炉に配置される。この熱処理はまた、アセンブリの残留応力を緩和する。
【０１２６】
第七ステップ１７０は、図１９に示される仕上げおよび機械的再仕上げステップである。このステップは、図２および図２０に示される、補強材３０の前縁３１ならびに基部３９の空気力学的プロファイルを生成するように区画１４４をフライス加工することによる、第一機械的再仕上げサブステップを含む。第二サブステップは、溶接シート１４１、１４２の切断および輪郭フライス加工、ならびに最終的な補強材３０の側面３５、３７を得るような成型を含む。この第六ステップ１６０は、特にブレード１０の複合材料を包み込むように意図される薄い部品において、側面３５、３７の必要とされる表面状態および所望の厚みを得るように、シート１４１、１４２を研磨するサブステップも含む。
【０１２７】
図２０は、金属補強材を作る第二の方法によって得られたその最終状態にある補強材３０を、側面図で示す。
【０１２８】
実施形態のこれら主要ステップの組み合わせにおいて、第二の方法はまた、非破壊的な方法で補強材３０を検査し、得られたアセンブリの幾何学的および冶金学的適合性を保証するステップも、含んでよい。一例として、非破壊検査は、Ｘ線プロセスによって実行されてもよい。
【０１２９】
第二の製造方法の第二の実施形態によれば、区画１４４上にシート１４１、１４２を溶接する第四ステップ１４０は、フラッシュ溶接、あるいは抵抗溶接プロセスによって実行される。フラッシュ溶接および抵抗溶接は、小片を溶接するために溶加金属を必要としない、２つのプロセスである。
【０１３０】
フラッシュ溶接および抵抗溶接は、小片を溶融および溶接するための低電圧および高強度電流の通過による、ジュール効果を利用する。
【０１３１】
フラッシュ溶接プロセスにおいて、２つの小片の間の接触面上に分布する凹凸を通る強電流の通過は、接触面の外側に向かう溶融金属の放出および蒸発を伴うアークを発生させる。フラッシュの終わりから、接触面上に残留する液体の薄層と継ぎ目において反発する、組み立てられる小片に対して、転移努力がなされる。
【０１３２】
抵抗溶接プロセスにおいて、組み立てられる小片は、電流供給を保証するジョーで締められる。組み立てられる面は、注意深く準備されなければならず、酸化物およびスケールがあってはならない。一旦電流が通されると、小片は熱せられ、ジュール効果によって接合する。金属が転移するように、溶接操作のためにかなり大きな作用が加えられる。塑性状態にある金属は、接合部の両側にビーズを形成する。
【０１３３】
フラッシュおよび抵抗溶接は、非常に短い溶接サイクル時間で、鍛錬または鍛造材料と同一の機械的特性を獲得する。
【０１３４】
第二の製造方法の有利な実施形態によれば、２つのシート１４１、１４２は、区画１４４上に同時に溶接される。
【０１３５】
第二の製造方法は、主にチタンベースの金属構造補強材について記載されたが、第二の製造方法は、ニッケルベースまたは鋼ベースの材料にも適用可能である。
【０１３６】
第二の製造方法は、複合材タービンエンジンブレード用の金属補強材の製造について具体的に記載されてきたが、第二の製造方法はまた、金属タービンエンジンブレード用の金属補強材の製造にも適用可能である。
【０１３７】
第二の製造方法は、タービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の製造について具体的に記載されてきたが、第二の製造方法はまた、タービンエンジンブレードの後縁用の金属補強材の製造にも適用可能である。
【０１３８】
第二の製造方法のその他の利点は、具体的には以下の通りである：
製造コストの低減、
製造時間の短縮、
製造プロセスの簡素化、
材料費の削減、
溶接領域の高冶金品質。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材または金属タービンエンジンブレード用の金属補強材を製造する方法に関する。
【０００２】
より具体的には、本発明は、タービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明の分野は、タービンエンジンの分野、およびより具体的には、前縁が金属構造補強材を含む、複合または金属材料の、タービンエンジンファンブレードの分野である。
【０００４】
しかしながら、本発明は、タービンエンジンブレードの後縁を補強するように意図される金属補強材を作ることにも適用可能である。
【０００５】
前縁は、空気の流れに直面して気流を下面気流および上面気流に分割する、空気力学的プロファイルの前部に対応することに、留意されたい。後縁は、下面流および上面流が合流する、空気力学的プロファイルの後部に対応する。
【０００６】
欧州特許第１９０８９１９号明細書に記載されているように、複合材料で作られた、タービンエンジンのファンブレードに、ブレードの高さ全体にわたって、その前縁も超えて延在する、金属構造補強材を装着することが、知られている。このような補強材は、たとえば鳥、ひょう、あるいは石など、ファンに対する異物の衝撃の際に、複合材ブレードが保護されることを可能にする。
【０００７】
具体的には、金属構造補強材は、層間剥離および繊維破損の危険性、あるいは繊維／マトリクス剥離によるその他の損傷を防止することにより、複合材ブレードの前縁を保護する。
【０００８】
従来、タービンエンジンブレードは、第一方向に沿って、前縁と後縁との間に、および第一方向に対して実質的に直交する第二方向に沿って、ブレードの下部と上部との間に延在する、空気力学的表面を含む。金属構造補強材は、ブレードの空気力学的表面の前縁の形状を辿り、ブレードの下面および上面のプロファイルを辿るブレードの空気力学的表面の前縁を越えて第一方向に沿って、およびブレードの下部と上部との間で第二方向に沿って、延在する。
【０００９】
周知の方法において、金属構造補強材は、完全に材料のブロックからのフライス加工によって作られた金属片である。
【００１０】
このような金属構造補強材の実施形態の別の例は、とりわけ仏国特許第２３１９００８号明細書に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】欧州特許第１９０８９１９号明細書
【特許文献２】仏国特許第２３１９００８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ブレードの前縁用の金属補強材は、作るのに複雑な小片であり、多くの再仕上げ作業、および著しい製造コストを伴う複雑な機器を必要とする。
【００１３】
この点に関して、本発明は、このような小片を製造するコストを著しく減少させ、製造プロセスを簡素化することが可能な、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材を製造する方法を提案することにより、上述の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的のため、本発明は、順序通りに以下を含む、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材を製造する方法を提案する：
予備成形品が溶加金属を受容することが可能な領域を一端に有するように、前記予備成形品を所定位置に位置決めする機器によって、予備成形品を位置決めするステップと、
金属ビーズの形態で、前記領域内で溶加金属を用いて表面硬化することによって、前記金属補強材用の基部を構築するステップ。
【００１５】
本発明により、金属構造補強材は、予備成形品、およびＭＩＧ（金属不活性ガス）溶接によって材料を再構築するための方法から、単純かつ迅速に作られ、保持および適合機器に配置された予備成形品の末端から補強材の基部を構築する。好ましくは、使用されるＭＩＧ法は、仏国特許出願第０８０２９８６号明細書に記載されている、ＣＭＴ（コールドメタルトランスファ）として知られる改善である。この特定の方法は、シートの変形を最小化することにより、大量の材料が被着されることを可能にする。
【００１６】
したがってこの製造方法は、大量のストック材料を必要とし、結果的に原料を供給するために著しいコストを必要とする、平坦な部品から全体のフライス加工による補強材の複雑な製造を排除する。
【００１７】
本発明による方法はまた、このような小片を製造するためのコストを実質的に削減することもできる。
【００１８】
有利なことに、予備成形品は、溶接材料を受容することが可能な接合をその末端に有するように機器内に位置決めされた、第一金属シートによっておよび第二金属シートによって形成される。
【００１９】
本発明によるタービンエンジンブレード用の金属補強材を製造する方法はまた、個別にまたは技術的に可能な全ての組み合わせによって考えられる、以下の特徴の１つ以上を有してもよい：
溶加金属を用いて表面硬化することによる前記構築ステップは、パルス電流発生器を含み、パルス被着ワイヤフローを有するＭＩＧ溶接装置によって、実行され、
前記予備成形品は、前記溶加金属を受容することが可能な領域をその末端に有するように、前記機器によって非平行位置に位置決めされた、第一金属シートおよび第二金属シートを含み、前記補強材の前記基部を構築する前記ステップは前記金属シートを所定位置に一体化させ、
前記予備成形品は、前記予備成形品が側面、および前記溶加金属を受容することが可能な領域を一端に含むように、熱間予備成形金属シートによって形成され、
前記構築ステップの後には、前記基部の最終プロファイルに近づくように前記溶接領域の前記表面硬化材料を機械加工するステップが続き、
方法は、応力を緩和するための熱処理ステップを含み、
方法は、高温適合ステップを含み、
方法は、前記金属補強材の前記基部および前縁または後縁の最終プロファイルを磨き上げるような前記表面硬化材料の再仕上げ、および／または前記金属補強材の側面を形成するような金属シートの再仕上げからなる、前記金属補強材を仕上げるステップを含み、
方法は、レーザー切断によって前記第一金属シートおよび前記第二金属シートを切断するステップを含み、
方法は、前記側面の内面の粗さを増加させることからなる操作を含み、
方法は、前記機器内の前記位置決めステップの前に前記金属シートを形成するステップを含み、
前記位置決めステップの間、前記金属シートは、前記機器内で形成されて、接合されたまま維持され、
前記位置決めステップの間、前記金属シートは形成され、前記金属シートの間に位置決めされたダガーによって離間され、前記ダガーの外側プロファイルは前記金属シートの下面および上面プロファイルに適合し、
方法は、前記機器を通じて前記機器内の所定位置にある前記金属シートから熱を排出するステップを含む。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、以下の添付図面を参照して、提示目的であっていかようにも限定しない目的の、以下の記載からより明確になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による製造方法を用いて得られる前縁の金属構造補強材を含むブレードの側面図である。
【図２】切断面ＡＡに沿った図１の部分断面図である。
【図３】本発明によるタービンエンジンブレードの前縁用の金属構造補強材を製造する主要ステップを表すブロック図である。
【図４】図３に示される方法の第三ステップの第一の実施形態の間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図５】図３に示される方法の第三ステップの第二の実施形態の間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図６】図３に示される方法の第四ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図７】図３に示される方法の第五ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図８】図３に示される本発明の方法によって得られた最終状態にあるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の部分断面図である。
【図９】図３に示される方法によって前縁用の金属補強材を製造するために使用される専用保持機器の分解図である。
【図１０】図３に示される方法による予備成形品の第二の実施形態の間の初期状態にあるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１１】図３に示される方法による予備成形品の第二の実施形態の間の最終状態にあるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１２】金属補強材を製造する第二の方法のタービンエンジンブレードの前縁用の金属構造補強材を製造する主要ステップを表すブロック図である。
【図１３】図１２に示される第二の方法の第一ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１４】図１２に示される第二の方法の第二ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１５ａ】図１２に示される第二の方法の第三ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の側面図である。
【図１５ｂ】切断面Ｃ−Ｃに沿った、図１５ａに示されるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の断面図である。
【図１６】図１２に示される第二の方法の第四ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の正面図である。
【図１７】図１２に示される第二の方法の第五ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の正面図である。
【図１８】図１２に示される第二の方法の第六ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の図である。
【図１９】図１２に示される第二の方法の第七ステップの間のタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の正面図である。
【図２０】図１２に示される第二の方法によって得られた最終状態にあるタービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の側面図である。
【図２１】図１２に示される第二の方法によって前縁用の金属補強材を作るために使用される専用保持機器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
全ての図において、別途記載のない限り、共通の要素は同じ参照番号を有する。
【００２３】
図１は、本発明による製造方法を用いて得られる前縁用金属構造補強材を含むブレードの側面図である。
【００２４】
図示されるブレード１０は、たとえば、タービンエンジン（図示せず）の可動ファンブレードである。
【００２５】
ブレード１０は、前縁１６と後縁１８との間で第一軸方向１４に沿って、および下部２２と上部２４との間で第一方向１４に対して実質的に直交する第二半径方向２０に沿って延在する、空気力学的表面１２を含む。
【００２６】
空気力学的表面１２はブレード１０の上面１３および下面１１を形成するが、ブレード１０の上面１３のみが図１に示されている。下面１１および上面１３は、ブレード１０の前縁１６を後縁１８に接続する、ブレード１０の側面を形成する。
【００２７】
この実施形態において、ブレード１０は、通常は織り複合材料を襞寄せすることによって得られる複合材ブレードである。一例として、使用される複合材料は織り炭素繊維および樹脂マトリクスの集合体からなってもよく、アセンブリは、ＲＴＭ（樹脂注入成形）タイプの真空樹脂注入プロセスによる成形によって形成される。
【００２８】
ブレード１０は、その前縁１６に接着され、ブレード１０の空気力学的表面１２の前縁１６を越えて第一方向１４に沿って、かつブレードの下部２２と上部２４との間で第二方向２０に沿って延在する、金属構造補強材３０を含む。
【００２９】
図２に示されるように、構造補強材３０は、補強材の前縁として知られる、前縁３１を形成するために延在する、ブレード１０の空気力学的表面１２の前縁１６の形状を辿る。
【００３０】
従来、構造補強材３０は、前縁３１を形成する基部３９を有する実質的なＶ字型であって、ブレードの空気力学的表面１２の下面１１および上面１３をそれぞれ辿る２つの側面３５および３７によって伸長される区画を含む、一体鋳造片である。側面３５、３７は、ブレードの後縁の方向に細くまたは薄くなったプロファイルを有する。
【００３１】
基部３９は、ブレード１０の前縁１６の丸みを帯びた形状を辿ることが可能な、丸みを帯びた内側プロファイルを含む。
【００３２】
構造補強材３０は金属製であり、好ましくはチタンベースである。実際、この材料は、衝撃によるエネルギーを吸収する高い能力を有する。補強材は、たとえばシアノアクリレート系接着剤またはエポキシなど、当業者にとって周知の接着剤によって、ブレード１０に接着される。
【００３３】
タービンエンジン用の複合材ブレード補強材に使用されるこのタイプの金属構造補強材３０は、特に欧州特許第１９０８９１９号明細書に、より具体的に記載されている。
【００３４】
本発明による方法は、図２に示されるような構造補強材が作られることを可能にし、図２はその最終状態にある補強材３０を示している。
【００３５】
図３は、図１および図２に示されるようなブレード１０の前縁用の金属構造補強材３０を製造する方法１００の主要ステップを示すブロック図である。製造方法１００の第一ステップ４０は、平板シートを切断するステップである。第一ステップ４０は、第一平板シートを切断する第一サブステップ４３、および第二平板シートを切断する第二サブステップ４５を含む。
【００３６】
平板シートは、シートを薄く、すなわち数ミリメートル程度に切断することが可能な、当業者にとって周知の切断方法によって切断される。一例として、切断方法はレーザー切断方法であってもよい。
【００３７】
２つの切断シートは、金属補強材３０の２つの側面３５、３７が作られることを可能にする。
【００３８】
製造方法１００の第二ステップ４２は、切断側面３５、３７を形成するステップである。適合は、各側面３５、３７の上面を圧縮によって押圧することにより、実行される。この第一成形は恒久的ではなく、特定の輪郭が各側面に、具体的には下面および上面の形状が付与されることを、可能にする。側面の輪郭は、次の位置決めステップの間の側面３５、３７の位置決めを改善する。一例として、この圧縮は、ローラバニシングまたはピーニング法によって実行されてもよい。このステップはまた、次の位置決めステップの間に専用保持機器内で、ブレード１０に対する補強材３０の把持を容易にし、側面３５、３７の接着を増強するためにも、側面３５、３７の内面の粗さを増加させる操作も含んでよい。
【００３９】
製造方法１００の第三ステップ４４は、２つの切断側面３５、３７を位置決め、または整列するステップである。２つの側面３５、３７は、２つの側面３５、３７が接触している共通領域を有するように、または２つの側面３５、３７が機器によって所定距離だけ分離されるように、専用保持機器６０の中で位置決めされ、２つの側面３５、３７は金属補強材３０の予備成形品２６を形成する。
【００４０】
図４および図５は、それぞれ製造方法のこの第三ステップ４４の２つの実施形態を表す。
【００４１】
より具体的には、図４は、２つの側面３５、３７が接合されて共通接触の領域３６を有する、第一の実施形態を示す。
【００４２】
好ましくは、この実施形態において、側面３５、３７は、接触領域３６に近いその末端に、側面３５、３７の接触を簡素化することが可能な第二成形ステップ４２の間に得られる曲率を有する。
【００４３】
より具体的には、図５は、側面３５、３７の２つの末端が所定距離だけ分離される第二の実施形態を示しており、２つの側面３５、３７を分離する距離は、機器によって、および具体的には２つの側面３５、３７の間に位置する内部ダガー３２の厚みおよびプロファイル２９によって、決定される。好ましくは、側面３５、３７の２つの末端を分離する距離は、１０ミリメートル未満である。
【００４４】
好ましくは、この実施形態において、側面３５、３７は、その末端に、ダガー３２のプロファイル２９を辿ることが可能な第二成形ステップ４２の間に得られる曲率を有する。
【００４５】
２つの実施形態において、機器は、次の組立ステップの間、２つの側面３５、３７が所定位置に保持されることを可能にする。
【００４６】
機器の形状は、金属補強材３０の所望の輪郭ならびに下面および上面プロファイルを形成するように、作られる。
【００４７】
図９は、図３に示される方法によって前縁用の金属補強材を作るために使用される専用保持機器６０の分解図を示す。
【００４８】
専用形状機器６０は：
スタンド６１と、
ネジ留め手段（図示せず）によってスタンド６１に接続された第一左側方垂直部材６２と、
ネジ留め手段（図示せず）によってスタンド６１に接続された第二右側方垂直部材６３であって、スタンド６１は、ネジ留め手段が固定されていないときに、スタンド６１と平行な方向に沿って摺動することによって右側方垂直部材６３の位置を修正するように、長尺穴６４を含む、第二右側方垂直部材６３と、
場合により内部ダガー３２と、を含む。
【００４９】
第三位置決めステップ４４の間、２つの側面３５、３７は、２つの側面３５、３７が接触している共通領域を有するように、または２つの側面３５、３７が機器６０によって所定距離だけ分離されるように、専用保持機器６０の中で位置決めされる。右側方垂直部材６３は、側面３５、３７および場合によりダガー３２によって形成されたアセンブリを把持するように摺動することによって、位置決めされる。一旦所定位置につくと、右側方垂直部材６３は、ネジ留め手段によって所定位置に固定される。
【００５０】
製造方法１００の第四ステップ４６は、パルス電流およびパルス被着ワイヤフローを用いるＭＩＧ（金属不活性ガス）式アーク溶接プロセスにより、材料（または溶加金属）を用いる大量表面硬化によって、補強材３０の基部３９を構築するステップである。溶接は、２つの側面３５、３７の末端で、具体的には図４および図５で参照番号２８が付された２つの側面３５、３７の接合領域で実行され、溶加金属を受容することが可能な予備成形品２６を形成する。
【００５１】
ＭＩＧ溶接プロセスは、ほとんどの区画でビーズの形態で、高被着レートで小片の部品が構築されることを可能にする。表面硬化ビーズの長さおよび幅は、ワイヤフローに応じて操作者によって定義される。
【００５２】
基部３９構築ステップは、側面３５、３７が機器６０内の所定位置に接続されることを、可能にする。
【００５３】
材料表面硬化は、予備成形品２６上で、より正確には参照番号２８が付された領域の２つの側面３５、３７の接合部で、広い区画の、金属材料３８（または溶加金属）のビーズを並べることによって、実行される。パス数、すなわち適用する材料ビーズ３８の数は、所望の材料高、ならびに定義されたビーズの幅に応じて、決定される。
【００５４】
製造方法１００の第四ステップ４６は、図６に具体的に示されている。実際には、図６は、２つの側面１５、１７の末端における表面硬化のステップの後に製造される、構造補強材３０の断面図を示す。
【００５５】
側面３５および３７が機器６０内で接合される第一の実施形態によれば、基部３９の内側プロファイル３３は、第二ステップ４２の間に先に形成された２つの側面３５、３７を整列させることによって、傾斜しながら接近している。
【００５６】
側面３５、３７が機器６０のダガー３２によって離間している第二の実施形態によれば、基部３９の内側プロファイル３３は、ダガー３２上にオーバモールドされている。表面硬化によって製造された金属は、２つの側面３５、３７の末端の間の接合を保証し、補強材３０の基部３９の内側プロファイル３３を生成する。
【００５７】
専用機器６０は、側面３５、３７を封じ込めることによって、材料の表面硬化の間、側面３５、３７が所定位置に保持されることを可能にする。
【００５８】
機器６０は、組立ステップの間および／または材料表面硬化の間、側面３５、３７が溶融しないように、および変形しないように、ＭＩＧプロセスによってエネルギーの消散が行われることを可能にするのに十分な厚さである。この目的のため、機器６０は好ましくは、銅、あるいは銅およびアルミニウムベースの合金で作られる。
【００５９】
第二の実施形態において、好ましくは銅、あるいは銅またはアルミニウムベースの合金で作られた、機器６０の中央ダガー３２によって、熱の消散も実行される。
【００６０】
ダガー３２は、補強材３０の各側面３５、３７の内部、および具体的には内側延在プロファイル３３を予備成型することが可能な、外側プロファイル２９を含む。
【００６１】
製造方法１００の第五ステップ５０は、表面硬化領域を機械加工するステップである。このステップ５０は、図７に示されている。
【００６２】
このステップは、前縁３１を含む基部３９の最終プロファイルの形状に近づくように、表面硬化材料の硬質部分２７が機械加工されることを可能にする。
【００６３】
製造方法１００の第六ステップ５２は、アセンブリの熱的逃がしまたは緩和ステップ２５であり、残留応力が緩和されることを可能にする。この熱処理ステップは好ましくは、選択された材料の鍛造温度で炉内に配置されるのと同じ専用保持機器６０内で実行される。
【００６４】
製造方法１００の第七ステップ５４は、好ましくは同じ専用保持機器６０内で実行される、高温適合ステップである。この高温適合ステップは、補強材３０にその最終的な所望の形状を付与する。
【００６５】
本発明の好適な実施形態によれば、第六ステップ５２および第七ステップ５４は同時に実行される。
【００６６】
機器６０の形状、および具体的にはダガー３２のプロファイル、ならびに右側方垂直部材６３および左側方垂直部材６２のプロファイルは、金属補強材３０の所望の最終形状および輪郭に直接接続されることに、留意されたい。
【００６７】
別の実施形態によれば、第六ステップ５２および第七ステップ５４は、温度の上昇を支援することが可能な、専用緩和および適合機器によって実行される。この場合、本発明による製造方法は、専用緩和および適合機器上で再び固定されるために、側面３５、３７および表面硬化領域２７で形成されたアセンブリを専用保持機器６０から外すことからなる中間ステップを含む。
【００６８】
製造方法１００の第八ステップ５６は、機械加工によって補強材３０を仕上げおよび再仕上げするステップである。この再仕上げステップ５６は：
基部３９、具体的には前縁３１の空気力学的プロファイルを磨き上げるように、補強材３０の基部３９を再プロファイリングする第一サブステップ５５と、
側面３５、３７を再仕上げする第二サブステップ５７であって、特に側面３５、３７を輪郭フライス加工すること、ならびに下面および上面側面を薄くすることからなる、ステップと、
必要とされる表面状態が得られるようにする、第三仕上げサブステップ５９と、を含む。
【００６９】
図８は、本発明の方法によって得られた最終状態にある補強材３０を示す。
【００７０】
実施形態のこれら主要ステップの組み合わせにおいて、本発明による方法はまた、非破壊的な方法で補強材３０を検査し、得られたアセンブリの幾何学的および冶金学的適合性を保証するステップも、含んでよい。一例として、非破壊検査は、Ｘ線プロセスによって実行されてもよい。
【００７１】
本発明の第二の実施形態によれば、２つの側面を切断する第一ステップ４０、２つの側面を形成する第二ステップ４２、および切断側面を位置決めする第三ステップ４４は、成形機器８０内で予備成形品７０を熱間成形するステップ４１に置き換えられてもよい。
【００７２】
この熱間成形ステップ４１は、図１０および図１１に示されている。このステップにおいて、予備成形品７０は、封止的に閉鎖された成形機器８０内に配置された平板シート７１から形成される。機器８０は、予備成形品７０の所望形状に対応する空洞８３を含む下部部品８２と、下部部品８２を覆う上部部品８１と、を含む。その初期状態において、機器８０の２つの部品８１、８２の間で、平板シート７１はその末端において固定保持される。熱間成形ステップは、たとえばアルミニウムまたはチタンなど、所定温度で破壊せずに変形することが可能な金属の特性を利用することからなる。一例として、たとえば９４０℃など、特定の温度条件下のチタンは、３５％超の伸長率を有する。
【００７３】
一例として、このステップに用いられる熱間成形方法は、超塑性成形（ＳＰＦ）法であってもよい。
【００７４】
超塑性成形は、複雑な小片が、薄いシートで、単一操作において製造されることを可能にする方法である。
【００７５】
この方法を実行するために、シート７１は、たとえば材料の融点の半分に相当する温度など、所定温度まで加熱される。この温度において、シート７１は、閉鎖された機器８０の内部に導入された、たとえばアルゴンなどの中性ガスの圧力によって変形させられる。図１１の矢印で表される、このガス圧の発生は、シート７１の成形が、各材料ファミリに特有の変形レート範囲に関連づけられた超可塑性領域内で実行されるように、制御される。周知の方法において、成形圧力の発生法則の予測は、成形およびこのような方法のサイクル時間を最適化するように、デジタルシミュレーションによって実行される。
【００７６】
予備成形品７０が成形されるとき、先の実施形態と同様に、これは溶加金属を受容することが可能な末端７２によって相互接続された側面３５、３７を含む。次に予備成形品７０は、材料表面硬化ステップの間に機器６０内の予備成形品７０の接着を強化し、ブレード１０に対する補強材３０を把持するのを容易にすることを考慮して、側面３５、３７の内面の粗さを増加させる操作を受けるように、機器８０から取り出される。
【００７７】
型から外して側面３５、３７の内面の粗さを増加させた後、補強材３０の基部３９を構築する第四ステップ４６は、パルス電流およびパルス被着ワイヤフローを用いるＭＩＧ（金属不活性ガス）式アーク溶接プロセスにより、材料（または溶加金属）を用いる大量表面硬化を可能にする。
【００７８】
材料の表面硬化は、予備成形品７０の末端７２において実行される。
【００７９】
先に記載されたように、ＭＩＧ溶接プロセスは、ほとんどの区画でビーズの形態で、高被着レートで小片の部品が構築されることを可能にする。表面硬化ビーズの長さおよび幅は、ワイヤフローに応じて操作者によって定義される。
【００８０】
本発明による方法は、主にチタンベースの金属構造補強材について記載されたが、、本発明による方法は、ニッケルベースまたは鋼ベースの材料にも適用可能である。
【００８１】
ＭＩＧ式溶接プロセスの利用は、溶接プロセスを用いて、鋳造または鍛造によって得られる材料の構造的および機械的特性を獲得する。実際、ＭＩＧプロセスによって得られた溶接接合は、鍛錬材料と同じ機械的特性を含む。
【００８２】
本発明は、ＭＩＧ式溶接プロセスに関連して具体的に記載されてきたが、ＭＩＧ溶接プロセスは、鍛錬材料に近い特性を獲得する、（レーザークラッディング式の）粉体表面処理プロセスなど、その他のタイプの材料表面硬化プロセスに置き換えられてもよい。
【００８３】
本発明は、複合材タービンエンジンブレード用の金属補強材の製造について具体的に記載されてきたが、本発明はまた、金属タービンエンジンブレード用の金属補強材の製造にも適用可能である。
【００８４】
本発明は、タービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の製造について具体的に記載されてきたが、しかし本発明はまた、タービンエンジンブレードの後縁の金属補強材の製造にも適用可能である。
【００８５】
本発明のその他の利点は、具体的には以下の通りである：
製造コストの低減、
製造時間の短縮、
製造プロセスの簡素化、
材料費の削減。
【００８６】
図１２から図２１は、順序通りに以下を含む、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材を製造する第二の方法を記載する：
各金属シートが区画の接触面と平行に位置する接触面を有するように、前記区画および前記金属シートを位置決めする専用機器によって、前記区画上に第一金属シートおよび第二金属シートを位置決めするステップと、
前記第一金属シートの前記接触面が前記区画の前記接触面に接続されるように、および前記第二金属シートの前記接触面が前記区画の前記接触面に接続されるように、溶加金属を用いずに前記金属シートを前記区画上に溶接するステップ。
【００８７】
この第二の方法により、金属構造補強材は、２つの平坦な金属シート、標準市販部品、および溶加金属を使用しない溶接プロセスから、単純かつ迅速に製造される。
【００８８】
したがってこの製造方法は、大量のストック材料を必要とし、結果的に原料を供給するために著しいコストを必要とする、一体鋳造の平坦な部品から全体のフライス加工による補強材の複雑な製造を、排除する。
【００８９】
実際、タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材を得るためのコストは、特に補強材を作るのに必要な材料の量の削減によって、標準市販供給品（バー、シート）によって、および実現するのが安価な工業的方法の利用によって、特に削減される。
【００９０】
溶加金属を用いない溶接は、非常に短い溶接サイクル時間で、鍛錬または鍛造材料と同一の機械的特性を含む溶接領域を獲得する。
【００９１】
有利な実施形態によれば、２つの金属シートは同時に区画上に溶接される。区画上への２つの金属シートの同時溶接は、具体的には、金属シート保持プロセスを容易にし、各シートについて材料の同じ除去を行い、材料の除去は溶接ビーズの形成を生じる。
【００９２】
タービンエンジンブレード用の金属補強材を製造する第二の方法はまた、個別にまたは技術的に可能な全ての組み合わせによって考えられる、以下の特徴の１つ以上を有してもよい：
前記金属シートは前記区画上に同時に溶接され、
前記金属シートを前記区画上に溶接する前記ステップは、線形摩擦溶接プロセスによって実行され、
前記金属シートを前記区画上に溶接する前記ステップは、抵抗溶接プロセスまたはフラッシュ溶接プロセスによって実行され、
前記位置決めステップは、区画および／または前記金属シートを形成および／または曲げ加工するステップによって先行され、
前記溶接ステップの後には、前記金属補強材の内側プロファイルを形成するように、溶接ビーズを機械加工し、および／または前記区画を伸長することによる、シェービング加工ステップが続き、
方法は、前記金属シートのプロファイルに適合することが可能な中央ダガーを含む高温適合機器における高温適合ステップを含み、前記ダガーは、前記高温適合ステップの間に溶接接合の変形を防止するように、前記溶接接合を越えて延在し、前記溶接ステップの間に形成され、
方法は、応力を緩和するための熱処理ステップを含み、
方法は、前記金属補強材の仕上げステップを含み、仕上げステップは：
補強材の前縁、または後縁、および基部の空気力学的プロファイルを得るように、前記区画をフライス加工することによる機械的再仕上げのサブステップと、
補強材の側面を得るように前記金属シートを切断するサブステップと、
前記金属シートの表面を研磨するサブステップと、を含み、
方法は、フライス加工またはローリング法による前記区画の切断および／または機械加工法による、前記第一金属シートおよび前記第二金属シートを切断するステップを含む。
【００９３】
第二の製造方法はまた、図２に示されるもののような構造補強材が作られることも可能にし、図２はその最終状態にある補強材３０を示している。
【００９４】
図１２は、図１および図２に示されるような、ブレード１０の前縁用の金属補強材３０の第二の製造方法２００の主要ステップを示すブロック図を表す。
【００９５】
製造方法２００の第一ステップ１１０は、図１３に示されており、平板シート１４１、１４２を切断して区画１４４を機械加工するステップに対応する。
【００９６】
平板シート１４１、１４２は、ブレード１０の前縁１６の長手形状に近似しているプロファイルに対応する固有プロファイル１４３に沿って、標準市販シートから切り出される。
【００９７】
平板シート１４１、１４２は、シートを薄く、すなわち数ミリメートル程度に切断することが可能な、当業者にとって周知の切断方法によって切断される。一例として、切断方法は、レーザー切断方法またはウォータージェット切断または穿孔法であってもよい。
【００９８】
２つの切断シート１４１、１４２は、図２に示される金属補強材３０の２つの下面および上面側面３５、３７を形成するように意図されている。
【００９９】
区画１４４は従来、材料の標準バーからたとえばローリングまたはフライス加工法によって製造される。区画１４４はまた、標準部品の押出およびフライス加工によって製造されてもよい。区画１４４は、図２に示される補強材３０の基部３９が成型されることを可能にする、予備成形品である。
【０１００】
機械加工された区画１４４は、その上面１４５が、長手溝１４８ならびに溝１４８の両側から突起している第一部分１４６および第二部分１４７を含む、角柱形の直線的区画である。
【０１０１】
製造方法２００の第二ステップ１２０は、区画１４４および場合により切断シート１４１、１４２を形成および／または曲げ加工するステップである。曲げ加工は、たとえばプレスによって、区画１４４および／またはシート１４１、１４２を押圧することによって実行される。
【０１０２】
曲げ加工した区画１４４および切断シート１４１、１４２は、図１４に示されている。区画１４４の曲げ加工は、切断シート１４１、１４２の固有プロファイル１４３を辿るように、およびブレード１０の前縁１６の最終的な形状を実質的に獲得するように、決定されることに留意されたい。
【０１０３】
第二の製造方法の第一の実施形態によれば、区画１４４、および場合によりシート１４１、１４２の曲げ加工は、二次元に沿って実行される。しかしながら、区画１４４、ならびにシート１４１、１４２の曲げ加工を直接三次元で実行することも、可能である。
【０１０４】
製造方法２００の第三ステップ１３０は、２つの切断シート１４１、１４２を区画１４４上に位置決め、または整列するステップである。具体的にはこのステップは、各切断シート１４１、１４２の接触面１４９を、区画１４４の各部分１４６、１４７の上面に位置決めすることを可能にする。
【０１０５】
この目的のため、２つのシート１４１、１４２および区画１４４は、特にその後の溶接ステップの間に、アセンブリを保持することが可能な専用機器１６０内に位置決めされる。この第三ステップ１３０は、図１５ａおよび図１５ｂに示されている。より具体的には、図１５ａは、区画１４４上の２つの切断シート１４１、１４２の位置決めの側面図を示し、図１５ｂはより具体的には、図１５ａに示される切断面Ｃ−Ｃに沿った断面を示す。
【０１０６】
２つの切断シート１４１、１４２は、区画１４４の突起部分１４６、１４７に対向してそれぞれ位置決めされる。
【０１０７】
図２１は、切断シート１４１、１４２および区画１４４を所定位置に保持する保持機器１６０の一例の断面図を示す。
【０１０８】
専用保持機器１６０は：
上部インサート１７２を含む上部カセット１７１と、
下部インサート１６２を含む下部カセット１６１と、を含む。
【０１０９】
下部インサート１６２は、区画１４４を受容することが可能な凹部１６９を含む。区画１４４は、区画１４４の全長において、ネジ留め手段１６３によって下部インサート１６２内の所定位置に固定される。この目的のため、区画１４４は、下部インサート１６２内の固定のために十分な材料を有するようなサイズになっている。
【０１１０】
切断シート１４１、１４２は、機器１６０の上部インサート１７２内の所定位置に保持される。この目的のため、上部インサート１７２は、上部基部１７３および下部基部１７４の接合面１７０に対して突起している角柱形の中心要素１７５を含む上部基部１７３によって形成される。下部基部１７４は、上部基部１７３および下部基部１７４の固定の間に中心要素１７５の側壁に対して所定位置にシート１４１、１４２をピンで留める、２つの部品１７４ａおよび１７４ｂによって形成される。アセンブリの固定は、ネジ留め手段１７６によって実行される。
【０１１１】
製造方法２００の第四ステップ１４０は、溶加金属を添加することなくシート１４１、１４２を区画１４４上に溶接するステップである。第一の実施形態によれば、溶接プロセスは線形摩擦溶接プロセスである。線形摩擦溶接プロセスは、振動台（図示せず）上で組み立てられる専用保持機器１６０によって実行される。
【０１１２】
摩擦溶接は、溶接に必要な熱が、第二小片に対する第一小片の摩擦によって、またはオービタル摩擦溶接プロセスの場合には回転によって提供される機械溶接プロセスであって、組み立てられる２つの小片は、対向する軸圧力に曝される。
【０１１３】
摩擦は、一方の小片が固定されたままでいる間に、他方の小片の振動によって実行される。有利な実施形態によれば、区画１４４を固定する下部インサート１６２は、シート１４１、１４２を固定する上部インサート１７２が接合面１７０と平行な方向にしたがって振動している間、固定されたままである。
【０１１４】
上部カセット１７１および下部カセット１６１が徐々に一緒に移動することによって、２つのシート１４１、１４２が、その接触面１４９において、区画１４４の突起部分１４６、１４７と同時に接触するとき、摩擦力は抵抗トルクを発生させる。生成された機械的エネルギーは、接触面の熱に変換され、溶接温度（使用される材料の鍛造温度）まで急速に熱を上昇させる。
【０１１５】
加熱および溶接段階の間、所定量の材料は外向きに押し出され、こうして溶接ビーズ１５１を形成するとともに、小片の移動を短縮させる。このステップは、図１６に示されている。より具体的には、図１６は、区画１４４上の線形摩擦によって溶接された２つのシート１４１、１４２の図を示している。
【０１１６】
機器１６０は、シート１４１、１４２の摩擦面および区画１４４を平行に位置決めする間、２つのシート１４１、１４２が区画１４４上に同時に線形摩擦溶接されることを可能にする。すなわち、線形摩擦溶接ステップの間、２つの金属シート１４１、１４２の各接触面１４９は、区画１４４の部分１４６、１４７の接触面と平行である。
【０１１７】
２つのシート１４１、１４２の同時溶接は、特に、金属シート１４１、１４２保持プロセスを容易にし、シート１４１、１４２の各々について材料の同じ除去を行い、材料の除去は溶接ビーズ１５１の形成を生じる。
【０１１８】
図２１に示される実施形態によれば、２つの金属シート１４１、１４２は、区画１４４上にＶ字溶接されている。図示されない第二の実施形態によれば、２つの金属シート１４１、１４２は、区画１４４上に平行に溶接されてもよい。
【０１１９】
線形摩擦溶接は、非常に短い溶接サイクル時間で、鍛錬または鍛造材料と同一の機械的特性を獲得する。
【０１２０】
第五ステップ１５０は、最終的な金属補強材３０の内側プロファイル３３を形成するように、溝１４８を機械加工および伸長させることによる、溶接ビーズ１５１シェービング加工ステップである。この第五ステップは、図１７に示されている。内側プロファイル３３は、その最終状態にある金属補強材３０のプロファイルに対応し、補強材の応力の分布を最適化するように定義される。
【０１２１】
第六ステップ１６０は、補強材３０に最終形状を付与する高温適合ステップである。この高温適合ステップは、使用される材料の鍛造温度までの炉の温度上昇に耐えられる専用機器１８０内で、実行される。
【０１２２】
図１８に示されるような機器１８０は、区画１４４に溶接された金属シート１４１、１４２の両側に接する上部部品１８１および下部部品１８２によって形成され、補強材３０を適合形成している。機器１８０はまた、２つのシート１４１、１４２の間に挿入されることが可能な中央ダガー１８３も含む。機器１８０の形状、およびより具体的には上部１８１および下部１８２部品の形状ならびにダガー１８３のプロファイルは、金属補強材３０の側面３５、３７の最終的な下面および上面プロファイルに対応する。
【０１２３】
機器１８０の上部１８１および下部１８２部品は、その内面に、高温適合ステップの間に区画１４４を受容および所定位置に保持することが可能な、凹部を含む。
【０１２４】
ダガー１８３は、溶接ステップ１４０の間に形成された、シート１４１、１４２および区画１４４の間の溶接接合がダガー１８３によって支持されるようなサイズになっていることに、留意されたい。このように、応力および変形は、高温適合の間、これらの溶接領域内で限定されている。有利なことに、ダガー１８３は、区画１４４の内側プロファイルを最大限辿るように、２つのシート１４１、１４２の間に挿入される。この目的のため、ダガー１８３は、定義された内側プロファイル３３に応じて適応し、内側プロファイル３３を補完する形状を含む。
【０１２５】
適合ステップの間、専用機器１８０は、使用される材料の鍛造温度の炉に配置される。この熱処理はまた、アセンブリの残留応力を緩和する。
【０１２６】
第七ステップ１７０は、図１９に示される仕上げおよび機械的再仕上げステップである。このステップは、図２および図２０に示される、補強材３０の前縁３１ならびに基部３９の空気力学的プロファイルを生成するように区画１４４をフライス加工することによる、第一機械的再仕上げサブステップを含む。第二サブステップは、溶接シート１４１、１４２の切断および輪郭フライス加工、ならびに最終的な補強材３０の側面３５、３７を得るような成型を含む。この第六ステップ１６０は、特にブレード１０の複合材料を包み込むように意図される薄い部品において、側面３５、３７の必要とされる表面状態および所望の厚みを得るように、シート１４１、１４２を研磨するサブステップも含む。
【０１２７】
図２０は、金属補強材を作る第二の方法によって得られたその最終状態にある補強材３０を、側面図で示す。
【０１２８】
実施形態のこれら主要ステップの組み合わせにおいて、第二の方法はまた、非破壊的な方法で補強材３０を検査し、得られたアセンブリの幾何学的および冶金学的適合性を保証するステップも、含んでよい。一例として、非破壊検査は、Ｘ線プロセスによって実行されてもよい。
【０１２９】
第二の製造方法の第二の実施形態によれば、区画１４４上にシート１４１、１４２を溶接する第四ステップ１４０は、フラッシュ溶接、あるいは抵抗溶接プロセスによって実行される。フラッシュ溶接および抵抗溶接は、小片を溶接するために溶加金属を必要としない、２つのプロセスである。
【０１３０】
フラッシュ溶接および抵抗溶接は、小片を溶融および溶接するための低電圧および高強度電流の通過による、ジュール効果を利用する。
【０１３１】
フラッシュ溶接プロセスにおいて、２つの小片の間の接触面上に分布する凹凸を通る強電流の通過は、接触面の外側に向かう溶融金属の放出および蒸発を伴うアークを発生させる。フラッシュの終わりから、接触面上に残留する液体の薄層と継ぎ目において反発する、組み立てられる小片に対して、転移努力がなされる。
【０１３２】
抵抗溶接プロセスにおいて、組み立てられる小片は、電流供給を保証するジョーで締められる。組み立てられる面は、注意深く準備されなければならず、酸化物およびスケールがあってはならない。一旦電流が通されると、小片は熱せられ、ジュール効果によって接合する。金属が転移するように、溶接操作のためにかなり大きな作用が加えられる。塑性状態にある金属は、接合部の両側にビーズを形成する。
【０１３３】
フラッシュおよび抵抗溶接は、非常に短い溶接サイクル時間で、鍛錬または鍛造材料と同一の機械的特性を獲得する。
【０１３４】
第二の製造方法の有利な実施形態によれば、２つのシート１４１、１４２は、区画１４４上に同時に溶接される。
【０１３５】
第二の製造方法は、主にチタンベースの金属構造補強材について記載されたが、第二の製造方法は、ニッケルベースまたは鋼ベースの材料にも適用可能である。
【０１３６】
第二の製造方法は、複合材タービンエンジンブレード用の金属補強材の製造について具体的に記載されてきたが、第二の製造方法はまた、金属タービンエンジンブレード用の金属補強材の製造にも適用可能である。
【０１３７】
第二の製造方法は、タービンエンジンブレードの前縁用の金属補強材の製造について具体的に記載されてきたが、第二の製造方法はまた、タービンエンジンブレードの後縁用の金属補強材の製造にも適用可能である。
【０１３８】
第二の製造方法のその他の利点は、具体的には以下の通りである：
製造コストの低減、
製造時間の短縮、
製造プロセスの簡素化、
材料費の削減、
溶接領域の高冶金品質。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材（３０）を製造する方法であって、
予備成形品（２６、７０）が、溶加金属を受容することが可能な領域（２８、７２）を一端に有するように、前記予備成形品（２６、７０）を所定位置に位置決めする機器（６０）によって、前記予備成形品（２６、７０）を位置決めするステップ（４４）と、
金属ビーズの形態で、前記領域（２８、７２）内で溶加金属を用いて表面硬化することによって、前記金属補強材（３０）用の基部（３９）を構築するステップ（４６）と、を連続的に含む、方法。
【請求項２】
溶加金属表面硬化による前記構築ステップ（４６）が、パルス電流発生器を含み、パルス被着ワイヤフローを有するＭＩＧ溶接装置によって、実行されることを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項３】
前記予備成形品（２６）が、前記溶加金属を受容することが可能な領域（２８）をその末端に有するように、前記機器（６０）によって非平行位置に位置決めされた、第一金属シート（３５）および第二金属シート（３７）を含み、前記補強材（３０）の前記基部（３９）を構築する前記ステップは前記金属シート（３５、３７）を所定位置で接続することを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項４】
前記予備成形品（７０）が、前記予備成形品（７０）が側面（３５、３７）、および前記溶加金属を受容することが可能な領域（７２）を一端に含むように、熱間予備成型金属シート（７１）によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項５】
前記構築ステップ（４６）には、前記基部（３９）の最終プロファイルに近づくように前記溶接末端領域（２８）における前記表面硬化材料（２７）を機械加工するステップ（５０）が続くことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項６】
応力を緩和するための熱処理ステップ（５２）を含むことを特徴とする、請求項５に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項７】
高温適合ステップ（５４）を含むことを特徴とする、請求項５に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項８】
前記金属補強材（３０）の前記基部（３９）および前縁（３１）または後縁の最終プロファイルを磨き上げるような前記表面硬化材料（２７）の再仕上げ、および／または前記金属補強材（３０）の側面を形成するような金属シート（３５、３７）の再仕上げからなる、前記金属補強材（３０）を仕上げるステップ（５６）を含むことを特徴とする、請求項６に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項９】
レーザー切断によって前記第一金属シート（３５）および前記第二金属シート（３７）を切断するステップ（４０）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１０】
前記側面（３５、３７）の内面の粗さを増加させることからなる操作を含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１１】
前記機器（６０）内の前記位置決めステップの前に前記金属シート（３５、３７）を形成するステップ（４２）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１２】
前記位置決めステップ（４４）の間、前記金属シート（３５、３７）は前記機器（６０）内で形成されて、接合されたまま維持されることを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１３】
前記位置決めステップ（４４）の間、前記金属シート（３５、３７）は形成され、前記金属シート（３５、３７）の間に位置決めされたダガー（３２）によって離間され、前記ダガー（３２）の外側プロファイルは前記金属シート（３５、３７）の下面および上面プロファイルに適合することを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１４】
前記機器（６０）を通じて前記機器内の所定位置にある前記金属シート（３５、３７）から熱を排出するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１】
タービンエンジンブレードの前縁または後縁用の金属補強材（３０）を製造する方法であって、
予備成形品（２６、７０）が、溶加金属を受容することが可能な領域（２８、７２）を一端に有するように、前記予備成形品（２６、７０）を所定位置に位置決めする機器（６０）によって、前記予備成形品（２６、７０）を位置決めするステップ（４４）と、
金属ビーズの形態で、前記領域（２８、７２）内で溶加金属を用いて表面硬化することによって、前記金属補強材（３０）用の基部（３９）を構築するステップ（４６）と、を連続的に含む、方法。
【請求項２】
溶加金属表面硬化による前記構築ステップ（４６）が、パルス電流発生器を含み、パルス被着ワイヤフローを有するＭＩＧ溶接装置によって、実行されることを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項３】
前記予備成形品（２６）が、前記溶加金属を受容することが可能な領域（２８）をその末端に有するように、前記機器（６０）によって非平行位置に位置決めされた、第一金属シート（３５）および第二金属シート（３７）を含み、前記補強材（３０）の前記基部（３９）を構築する前記ステップは前記金属シート（３５、３７）を所定位置で接続することを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項４】
前記予備成形品（７０）が、前記予備成形品（７０）が側面（３５、３７）、および前記溶加金属を受容することが可能な領域（７２）を一端に含むように、熱間予備成型金属シート（７１）によって形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項５】
前記構築ステップ（４６）には、前記基部（３９）の最終プロファイルに近づくように前記溶接末端領域（２８）における前記表面硬化材料（２７）を機械加工するステップ（５０）が続くことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項６】
応力を緩和するための熱処理ステップ（５２）を含むことを特徴とする、請求項５に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項７】
高温適合ステップ（５４）を含むことを特徴とする、請求項５に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項８】
前記金属補強材（３０）の前記基部（３９）および前縁（３１）または後縁の最終プロファイルを磨き上げるような前記表面硬化材料（２７）の再仕上げ、および／または前記金属補強材（３０）の側面を形成するような金属シート（３５、３７）の再仕上げからなる、前記金属補強材（３０）を仕上げるステップ（５６）を含むことを特徴とする、請求項６に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項９】
レーザー切断によって前記第一金属シート（３５）および前記第二金属シート（３７）を切断するステップ（４０）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１０】
前記側面（３５、３７）の内面の粗さを増加させることからなる操作を含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１１】
前記機器（６０）内の前記位置決めステップの前に前記金属シート（３５、３７）を形成するステップ（４２）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１２】
前記位置決めステップ（４４）の間、前記金属シート（３５、３７）は前記機器（６０）内で形成されて、接合されたまま維持されることを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１３】
前記位置決めステップ（４４）の間、前記金属シート（３５、３７）は形成され、前記金属シート（３５、３７）の間に位置決めされたダガー（３２）によって離間され、前記ダガー（３２）の外側プロファイルは前記金属シート（３５、３７）の下面および上面プロファイルに適合することを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【請求項１４】
前記機器（６０）を通じて前記機器内の所定位置にある前記金属シート（３５、３７）から熱を排出するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンエンジンブレード用の金属補強材（３０）を製造する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公表番号】特表２０１３−５１３０５５（Ｐ２０１３−５１３０５５Ａ）
【公表日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４１４７２（Ｐ２０１２−５４１４７２）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６８５７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６４４０６
【国際公開日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６８５７８
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６４４０６
【国際公開日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５０５２７７６９１）スネクマ (567)
【Ｆターム（参考）】
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