ブレード製造方法
【課題】第１層、第２層、及び第１層と第２層との間に配置されたメンブレンを超塑性成形し、拡散接合することによってターボマシン用のブレードを製造する製造方法を提供する。
【解決手段】第１層１６とメンブレン２との間に拡散接合防止材料を第１の所定のパターンで塗布し、第２層１８とメンブレン２との間に拡散接合防止材料を第２の所定のパターンで塗布する。その後拡散接合して一体構造とし、加圧流体を供給して超塑性成形する。
【解決手段】第１層１６とメンブレン２との間に拡散接合防止材料を第１の所定のパターンで塗布し、第２層１８とメンブレン２との間に拡散接合防止材料を第２の所定のパターンで塗布する。その後拡散接合して一体構造とし、加圧流体を供給して超塑性成形する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超塑性成形及び拡散接合によってターボマシン用のブレードを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製の中空ターボマシンブレード、特にジェットエンジン用ファンブレードを、金属製加工物の超塑性成形及び拡散接合によって製造することは既知である。これらの加工物は、ブレードの圧力面及び吸引面を形成する。金属製加工物は、単体金属、金属合金、及び繊維強化金属（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を含んでも良い。これらの金属製加工物のうちの少なくとも一方が、超塑性伸長可能であってもよい。一つの既知のプロセスでは、接合されるべき加工物の表面を清浄にし、一つ又はそれ以上の加工物の少なくとも一つの表面の所定の領域を、拡散接合を阻止する拡散接合防止（ｓｔｏｐ−ｏｆｆ：ストップオフ）材料（すなわち、拡散接合防止材又は拡散接合防止剤）でコーティングする。加工物をスタック即ち積み重ねをなして配置し、加工物の縁部を、パイプが加工物に溶接される箇所を除いて互いに溶接し、アッセンブリを形成する。パイプにより、負圧又は不活性ガス圧力をアッセンブリの内部に加えることができる。アッセンブリをオートクレーブに入れて加熱し、バインダーを材料から「ベークアウト（ｂａｋｅ ｏｕｔ：焼出し）」し、拡散接合を阻止する。次いで、パイプを使用してアッセンブリから気体を除去でき、パイプをシールする。シール済のアッセンブリを圧力容器に入れ、加熱及びプレスによって加工物を互いに拡散接合し、一体の構造を形成する。拡散接合は、マット（艶消し）加工が施された二つの表面を、界面前後の原子相互交換を可能にする温度条件、時間条件、及び圧力条件の下で、互いに押し付けたときに行われる。第１パイプを取り外し、この第１パイプが配置されていた位置で、第２パイプを、拡散接合されたアッセンブリに装着する。一体の構造を適当な形状のダイ間に配置し、オートクレーブに入れる。一体の構造及びダイを加熱し、加圧流体を第２パイプを通して一体の構造の内部に供給し、少なくとも一方の加工物を超塑性成形し、ダイと形状が一致した物品を製造する。
【０００３】
上文中に説明した中空構造に加え、上文中に説明したプロセスを行う前に、メンブレン（膜）２を金属製加工物４、６間に挿入することもまた既知である（例えば、図１を参照されたい）。メンブレンと隣接した加工物との間の拡散接合箇所は、メンブレン（又は夫々の加工物）の各側の予め選択された領域に拡散接合防止材料を塗布することによって制御できる。次いで、ブレードを膨張させると、メンブレンは、拡散接合を行うことができる箇所で加工物に付着し、これによって内部構造を提供できる（例えば、図２に示すワーレン桁（Ｗａｒｒｅｎ ｇｉｒｄｅｒ）型構造を参照されたい）。
【０００４】
様々な内部構造が提案されてきた。これらの構造を形成するために拡散接合防止材料の予め選択された様々なパターンが必要とされてきた。例えば、両側の一連の重なっていないドットを除いて、両側に拡散接合防止材料を塗布することによって、卵パック（ｅｇｇ ｂｏｘ）型内部構造を提供できる。このような内部構造を備えて製造されたブレードは非常に剛性であるが、この剛性の裏返しとして、これらのブレードは、バードストライクによる破損を被り易い。
【０００５】
この問題点を解決するため、米国特許第５、４７９、７０５号には、ワーレン桁型断面を持つ内部構造が開示されている。この内部構造は、拡散接合防止材料がない、交互のストリップ１０、１２からなる、メンブレンの両側に設けられた所定のパターンによって形成される（例えば、図１及び図２を参照されたい）。このようなブレードは、ブレードが割れるのでなくつぶれる（降伏する）ようにできる潰れ（ｃｒｕｍｐｌｅ）ゾーンが存在するため、バードストライクに対する耐久性が良好である。しかしながら、ブレードの膨張中、メンブレンは、ブレードのチップ（先端部）と上述のストリップの縁部との間の領域で、圧力面加工物に付着してしまう。これは、拡散接合防止材料が圧力面に固着し、この領域で十分な量のガスをメンブレンの両側に流すことができないためである。この固着により、超塑性プロセス中の膨張が妨げられてしまう。このことは、膨張プロセス中に大きく移動しなければならない圧力面（例えば、図３ｂ（ｉｉ）に示す圧力面１８を参照されたい）について特に問題である。更に、ファンブレードの圧力面の形状は、空力学的に非常に重要である。
【０００６】
メンブレンが圧力面に固着しないようにするため、上文中に言及したストリップ１０、１２を含むが、追加のドット１４が吸引側１６に設けられたパターンが提案された（図３ａ参照）。ストリップ１０は吸引側１６に設けられており、ストリップ１２は圧力側１８に設けられている。このような結合パターンでは、ドット１４はブレードのチップ領域にあり、メンブレンの吸引側１６にプリントされたストリップ１０と一直線上にある。
【０００７】
ドット１４は拡散接合防止材料がない別の領域を形成する。この領域で拡散接合部を形成できる。従って、これらのドットにより、メンブレンは、チップ領域で吸引面に確実に付着し、圧力面の膨張を阻止しないようにメンブレンを圧力面から離した状態に保持する（図３ａ及び図３ｂ参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５、４７９、７０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ストリップ−ドットパターンの問題点は、メンブレンの両側の周囲に、特に吸引面とメンブレンとの間に不十分なガスしか流すことができないということである。換言すると、吸引パネルにプリントされたドットのため、メンブレンは、吸引パネルに対して保持され、従って、ガスをチップ領域に亘って捕捉してしまうのである。これが起こったとき、ガス圧の不均等によりメンブレンが歪んでしまい、受け入れることができない構成要素を製造することになる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、第１層、第２層、及び第１層と第２層との間に配置されたメンブレンを超塑性成形し、拡散接合することによってターボマシン用のブレードを製造する方法において、
第１層とメンブレンとの間に拡散接合防止材料を第１の所定のパターンで塗布し、第１層とメンブレンとの間に拡散接合部が第１の所定のパターンと交差して形成されないようにする工程であって、第１パターンは、一つ又はそれ以上の第１ストリップ及び一つ又はそれ以上の第１ドットを形成するように塗布され、第１ストリップ及び第１ドットは拡散接合防止材料の空所であり、第１ストリップはスパン方向に配置されており、
第１ドットは第１ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、第１ドットは第１ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされている、工程と、
第２層とメンブレンとの間に拡散接合防止材料を第２の所定のパターンで塗布し、第２層とメンブレンとの間に拡散接合部が第２の所定のパターンと交差して形成されないようにする工程であって、
第２パターンは、一つ又はそれ以上の第２ストリップ及び一つ又はそれ以上の第２ドットを形成するように塗布され、第２ストリップ及び第２ドットは拡散接合防止材料の空所であり、第２ストリップはスパン方向に配置されており、第２ドットは第２ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、第２ドットは第２ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされている、工程とを含み、
第１及び第２の所定のパターンは、メンブレンの両側で第２ストリップが第１ストリップから離間され、第１ドットが第２ドットから離間されるように塗布される、製造方法が提供される。
【００１１】
第１の所定のパターンは、一つ又はそれ以上の別個の第１拡散接合防止材料ゾーンを形成することができる。拡散接合防止材料は、前記第１の別個のゾーンで第１層とメンブレンとの間に拡散接合部が形成されないようにする。同様に、第２の所定のパターンは、一つ又はそれ以上の別個の第２拡散接合防止材料ゾーンを形成することができる。拡散接合防止材料は、前記第２の別個のゾーンで第２層とメンブレンとの間に拡散接合部が形成されないようにする。
【００１２】
前記方法は、第２ドットが第１ストリップの長さ方向軸線と一直線上にあるように第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含んでいてもよい。前記方法は、第１ドットが第２ストリップの長さ方向軸線と一直線上にあるように第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含んでいてもよい。
【００１３】
前記方法は、第１ストリップと隣接した第２ドットとの間の間隔が、第１ストリップと隣接した第２ストリップとの間の間隔の関数であるように、第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含んでいてもよい。第１ストリップと隣接した第２ドットとの間の間隔は、第１ストリップと隣接した第２ストリップとの間の間隔にブレードの伸び率（歪み率）を乗じた値と等しくてもよい。
【００１４】
第１又は第２のドットの大きさは、
（ａ）第１又は第２のドットと隣接した、隣接ストリップ間の間隔、
（ｂ）第１又は第２のドットと隣接した、ストリップの幅、
（ｃ）第１又は第２のドットと隣接した、ストリップの長さ方向軸線間の間隔、及び
（ｄ）ブレードの伸び率
のうちの一つ又はそれ以上の関数であってもよい。
第１又は第２のドットの大きさは、ブレードチップ（ブレード先端部）からの第１又は第２のドットの距離に従って減少してもよい。
【００１５】
第１及び第２のストリップは実質的に長円形であってもよく、又は任意の他の所望の形状であってもよく、例えば実質的に矩形であってもよい。第１及び第２のドットは実質的に円形であってもよく、又は任意の他の所望の形状であってもよい。
【００１６】
第１及び第２の所定のパターンは、ブレード縁部に沿って拡散接合部を形成できるように配置されていてもよい。
第１層は、ターボマシンブレードの圧力面又は吸引面を形成してもよく、第２層は、圧力面又は吸引面のうちの他方を形成してもよい。ブレードは、コンプレッサファンブレードであってもよい。
【００１７】
前記方法は、更に、第１及び第２の層と、メンブレンとを加熱し且つプレスし、第１及び第２の層とメンブレンとを互いに拡散接合し、一体の構造を形成する工程を含んでいてもよい。前記方法は、更に、第１及び第２の層とメンブレンとを適当な形状のダイ間に配置する工程と、第１及び第２の層、メンブレン、及びダイを加熱する工程と、第１及び第２の層間に加圧流体を供給し、第１及び第２の層のうちの少なくとも一方を超塑性成形する工程とを含んでいてもよい。
【００１８】
本発明の第２の特徴によれば、第１層、第２層、及びこれらの層間のメンブレンを含む、ターボマシン用ブレードにおいて、メンブレンは、一つ又はそれ以上の第１ストリップ及び一つ又はそれ以上の第１ドットに亘って第１層に接合され、第１ストリップはスパン方向に配置され、第１ドットは、第１ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、第１ドットは第１ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされており、メンブレンは、一つ又はそれ以上の第２ストリップ及び一つ又はそれ以上の第２ドットに亘って第２層に接合され、第２ストリップはスパン方向に配置され、第２ドットは、第２ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、第２ドットは第２ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされており、メンブレンの両側で、第２ストリップは第１ストリップから間隔が隔てられており、第１ドットは第２ドットから間隔が隔てられている、ブレードが提供される。
【００１９】
次に、本発明を更に良好に理解するため、及び本発明をどのように実施するのかを更に明瞭に示すため、添付図面を例として参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、超塑性成形及び拡散接合によってファンブレードを形成した、加工物の従来技術の構成の分解図である。
【図２】図２は、拡散接合及び超塑性膨張後のファンブレードの内部構造の断面図である。
【図３ａ】図３ａは、従来提案された拡散接合防止材料パターンを持つファンブレードのチップ領域の図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａに示すファンブレードチップの、（ｉ）超塑性膨張前及び（ｉｉ）超塑性膨張後の断面図である。
【図４】図４は、本発明による拡散接合防止材料パターンを備えたファンブレードのチップ領域の図である。
【図５】図５（ａ）は、図５（ｂ）に示す二つの断面についての超塑性膨張後のファンブレードチップの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図４を参照すると、本発明によるターボマシン用ブレード２０は、吸引面層１６、圧力面層１８、及び吸引面層１６と圧力面層１８との間に配置されたメンブレン２の三つの層を含む。吸引面層１６及び圧力面層１８をメンブレン２に結合する前に、吸引面層１６及び圧力面層１８の両方のメンブレン２に近い方の側部に拡散接合防止材料を塗布する。別の態様では、拡散接合防止材料をメンブレン２の夫々の側部に塗布してもよい。拡散接合防止材料の塗布後、層を互いに積み重ね、熱及び圧力を加え、夫々の層間に拡散接合部を形成する。拡散接合防止材料が塗布された場所には拡散接合部は形成されない。次いで、ブレード２０を適当な形状のダイ間に配置し、オートクレーブに入れる。ブレード２０及びダイを加熱し、加圧流体をブレードの内部に供給し、少なくとも一つの層を超塑性成形し、ダイの形状と一致したブレードを製造する。更に、ブレード２０を捩じって所定の形状にしてもよい。
【００２２】
図４は、本発明に従って拡散接合防止材料が塗布されるべきブレードチップ（ブレード先端部）の領域の場所を示す（ブレードハブは示してない）。メンブレン２の吸引側では、吸引側内縁部３２によって形成された領域内に、拡散接合防止材料が塗布されている。従って、ブレード２０の外縁部２２と吸引側内縁部３２との間には拡散接合防止材料がなく、これによって、メンブレン２と吸引面層１６との間にブレード２０の縁部に亘って拡散接合部を形成できる。メンブレン２の吸引側では、拡散接合防止材料は、一つ又はそれ以上のストリップ１０及び一つ又はそれ以上のドット１４が形成する領域に塗布されていない。ストリップ１０は、実質的に半径方向に（即ちハブからブレードチップまでスパン方向に）配置され、ストリップ１０は、吸引側内縁部３２の手前で終端する。ドット１４は、ストリップ１０のチップに最も近い端部と吸引側内縁部３２との間に配置される。これらのドット１４は、弦方向で、ストリップ１０の長さ方向軸線からずらして配置される。ドット１４は必ずしも円形形状でなくてもよく、任意の所望の形状を備えていてもよい。ストリップ１０は、長円形（ｏｂｒｏｕｎｄ）（即ち、二つの半円が、これらの半円に接する平行な線によって連結された形状）であるが、別の態様では、任意の他の所望の形状を備えていてもよく、例えば矩形であってもよい。
【００２３】
メンブレン２の圧力側では、圧力側内縁部３４によって形成された領域内に拡散接合防止材料が塗布される。従って、ブレード２０の外縁部２２と圧力側内縁部３４との間には拡散接合防止材料がなく、これによって、メンブレン２と圧力面層１８との間に、拡散接合部を、ブレード２０の縁部に亘って確実に形成できる。
【００２４】
圧力側内縁部３４は、メンブレン２の圧力側において、圧力側内縁部３４によって形成された領域内に拡散接合防止材料が塗布されるという点で、吸引側内縁部３２と実質的に同じである。従って、ブレード２０の外縁部２２と圧力側内縁部３４との間には拡散接合防止材料はなく、これにより、メンブレン２と圧力面層１８との間に、拡散接合部を、ブレード２０の縁部に亘って確実に形成できる。圧力側内縁部３４は、ブレードチップのところで吸引側内縁部３２と重なるが、圧力側内縁部３４は、ブレードの前縁及び後縁のところで吸引側内縁部３２からずらされてもよい。
【００２５】
メンブレン２の圧力側では、拡散接合防止材料は、更に、一つ又はそれ以上のストリップ１２及び一つ又はそれ以上のドット１５によって形成された領域にも塗布されていない。ストリップ１２は、実質的に半径方向に（即ちハブからブレードチップまでスパン方向に）配置され、ストリップ１２は、吸引側内縁部３２の手前で、吸引側での吸引側内縁部３２からのストリップ１０とほぼ同じ離間距離のところで終端する。ドット１５は、ストリップ１２のチップに最も近い端部と圧力側内縁部３４との間に配置される。これらのドット１５は、弦方向で、ストリップ１２の長さ方向軸線からずらされている。ドット１５は必ずしも円形形状でなくてもよく、任意の所望の形状を備えていてもよい。ストリップ１２は長円形であるが、別の態様では、任意の他の所望の形状を備えていてもよく、例えば矩形であってもよい。
【００２６】
圧力側に設けられたストリップ１２は、吸引側に設けられたストリップ１０間に交互に配置されている。即ち、ストリップ１０、１２は、隣接したストリップ１０、１２間に隙間１１があるように配置される。この構成により、ブレード２０の膨張時に、メンブレン２がストリップ１０のところで吸引面層１６に付着し、ストリップ１２のところで圧力面層１８に付着する。従って、メンブレン２は、隣接したストリップ１０、１２間のメンブレン２（即ち隙間１１と重なるメンブレン２の部分）が、吸引面層１６と圧力面層１８との間にストラット及びタイを形成した状態の、ワーレン桁型内部構造を形成する。
【００２７】
ストリップについて、圧力側に設けられたドット１５は、これらのドットが吸引側のドット１４間に配置され、隣接したドット１４、１５間に隙間が形成される。圧力側に設けられたドット１５は、好ましくは、吸引側に設けられたストリップ１０の長さ方向軸線と一直線上にあるが、必ずしもそのようになっていなくてもよい。同様に、吸引側に設けられたドット１４は、好ましくは、圧力側に設けられたストリップ１２の長さ方向軸線と一直線上にあるが、必ずしもそのようになっていなくてもよい。このパターンは、メンブレン２の両側に配置されたドット１４、１５及びストリップ１０、１２によりチェッカーボード型の効果を発生する。
【００２８】
図４に示すように、第１及び第２のドットは、第１又は第２のドットが一直線上に配置された隣接した第１又は第２のストリップの端部から半径方向に距離Ｓ２のところに配置されている。ドット１４、１５と隣接したストリップ１０、１２との間の距離Ｓ２は、隣接したストリップ１０、１２と問題のストリップとの間の距離Ｓ１（即ち、局所的隙間１１の幅）の関数であってもよい。詳細には、距離Ｓ２には、以下の関係が適用可能である。
Ｓ２＝ｐＳ１
ここで、ｐは伸び率(strain ratio)であり、超塑性膨張プロセス中にブレードに加わる伸びの計測値であり、即ち特定の寸法の増大を元の寸法の比として示す値である。伸び率は、局所的伸び率であってもよいし、ブレード全体の伸び率であってもよい。
【００２９】
第１及び第２のドットの大きさもまた、伸び率ｐによって決定される。図４に示すように、ドットは、円又は任意の他の形状を三本の線の間に当てはめることによって形成されてもよい。第１線は、第１及び第２のストリップの長さ方向軸線に対して垂直であり、第１及び第２のドットはこの線上にあり、前記ストリップから半径方向に距離Ｓ２のところに配置されている。第２線及び第３線は、長円形のチップに最も近い端部で該長円形の二つの平行な線と半円が出会う場所で、隣接したストリップ上の夫々の点から延びる線である。第２線及び第３線は、圧力側内縁部３４又は吸引側内縁部３２と、問題のドットと隣接したストリップの長さ方向軸線の両側に距離Ｄ２のところで出会う。距離Ｄ２には、以下の関係が適用される。
Ｄ２＝ｐ・Ｄ１／２
ここで、ｐは、上文中に説明したのと同じ伸び率であり、Ｄ１は、隣接したストリップ１０、１２及び問題のストリップとの間の距離である。従って、ドットは、これらの三本の線によって形成された空間内に当てはめられる。従って、これらの線は、ドットの周囲と接する。かくして、上文中に説明した構成により、ドットがブレードチップに近ければ近い程、ドットを大きくできる。これは、ドットのところで形成される拡散接合部が、メンブレン２を圧力面又は吸引面の夫々に対して保持する上で十分にするのを補助する。
【００３０】
図５（ａ）を参照すると、この図には、ブレード２０の二つの断面が示してある。図５（ｂ）に示すように、参照番号ＡＡを付した第１断面は、メンブレン２の圧力側に設けられたストリップ１２の長さ方向軸線を通る断面と対応し、参照番号ＢＢを付した第２断面は、メンブレン２の吸引側に設けられたストリップ１０の長さ方向軸線を通る断面と対応する。
【００３１】
図５（ａ）は、ドット１５がメンブレン２を吸引面層１６から離した状態に保持し、これによって、ガスをメンブレン２と吸引面層１６との間に更に容易に流すことができ、吸引面層１６が所望の形状に膨張されることを示す。更に、ドット１４は、メンブレン２を圧力面層１８から離した状態に保持し、これによって、ガスをメンブレン２と圧力面層１８との間に更に容易に流すことができ、圧力面層１８が所望の形状に膨張できることを示す。
【００３２】
ストリップ及びドットが交互に配置されているため、一連のサドル点（ｓａｄｄｌｅ ｐｏｉｎｔｓ）を効果的に提供する。これらのサドル点の両側には、一連のアーチ状のチャンバ（ｖａｕｌｔｅｄ ｃｈａｍｂｅｒｓ）が形成される。従って、メンブレン２の吸引側のアーチ状のチャンバは、吸引側のストリップ１０及びドット１４の間に連続した流路を形成し、これにより、ガスを吸引側のドット１４の周囲に流すことができる。同様に、メンブレン２の圧力側のアーチ状のチャンバは、圧力側のストリップ１２及びドット１５の間に連続した流路を形成し、これにより、ガスを圧力側のドット１５の周囲に流すことができる。メンブレン２と、吸引面層１６及び圧力面層１８との間のガス流路により、ガスは特定のドットの両側に容易に達することができる。換言すると、本発明によるストリップ及びドットのパターンは、ブレードチップの領域で、メンブレン２と、吸引面層１６及び圧力面層１８との間にガス流路を形成するのに役立つ。これによって、メンブレン２の両側で十分なガス流を可能にする。
【００３３】
サドル点は、ドット１４、１５とストリップ１０、１２のチップに最も近い端部との間に軌跡４０を形成する。軌跡４０は、吸引面層１６と圧力面層１８との間でメンブレン２に沿って弦方向に延びる線であり、この軌跡４０は、吸引面層１６又は圧力面層１８のいずれとも接触しない。更に、ドット１４、１５及びストリップ１０、１２が吸引側と圧力側との間で交互になっているため、メンブレン２は、軌跡４０の両側に、弦方向に延びる波形の線を形成する。
【００３４】
実際には、交互のドット構成は、ストリップ１０、１２によって形成された第１ワーレン桁型内部構造からずらされた第２ワーレン桁型内部構造を形成する。これらのずらされたワーレン桁構造により、ガスは、ブレードチップの領域でメンブレン２の両側の周囲を流れることができる。
【００３５】
ドットが吸引側に設けられた上述の構成は、メンブレン２が圧力面だけに固着しないようにする。これによって、圧力面の膨張が妨げられないようにする。同様に、圧力側にドットが設けられているため、十分な量のガスが吸引面とメンブレンとの間を流れることができ、これによってガス圧力が均等になり、吸引面の変形が最少になる。
【符号の説明】
【００３６】
２ メンブレン
４、６ 金属製加工物
１０、１２ ストリップ
１４、１５ ドット
１６ 吸引面層
１８ 圧力面層
２０ ターボマシン用ブレード
３２ 吸引側内縁部
３４ 圧力側内縁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超塑性成形及び拡散接合によってターボマシン用のブレードを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製の中空ターボマシンブレード、特にジェットエンジン用ファンブレードを、金属製加工物の超塑性成形及び拡散接合によって製造することは既知である。これらの加工物は、ブレードの圧力面及び吸引面を形成する。金属製加工物は、単体金属、金属合金、及び繊維強化金属（ｍｅｔａｌ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を含んでも良い。これらの金属製加工物のうちの少なくとも一方が、超塑性伸長可能であってもよい。一つの既知のプロセスでは、接合されるべき加工物の表面を清浄にし、一つ又はそれ以上の加工物の少なくとも一つの表面の所定の領域を、拡散接合を阻止する拡散接合防止（ｓｔｏｐ−ｏｆｆ：ストップオフ）材料（すなわち、拡散接合防止材又は拡散接合防止剤）でコーティングする。加工物をスタック即ち積み重ねをなして配置し、加工物の縁部を、パイプが加工物に溶接される箇所を除いて互いに溶接し、アッセンブリを形成する。パイプにより、負圧又は不活性ガス圧力をアッセンブリの内部に加えることができる。アッセンブリをオートクレーブに入れて加熱し、バインダーを材料から「ベークアウト（ｂａｋｅ ｏｕｔ：焼出し）」し、拡散接合を阻止する。次いで、パイプを使用してアッセンブリから気体を除去でき、パイプをシールする。シール済のアッセンブリを圧力容器に入れ、加熱及びプレスによって加工物を互いに拡散接合し、一体の構造を形成する。拡散接合は、マット（艶消し）加工が施された二つの表面を、界面前後の原子相互交換を可能にする温度条件、時間条件、及び圧力条件の下で、互いに押し付けたときに行われる。第１パイプを取り外し、この第１パイプが配置されていた位置で、第２パイプを、拡散接合されたアッセンブリに装着する。一体の構造を適当な形状のダイ間に配置し、オートクレーブに入れる。一体の構造及びダイを加熱し、加圧流体を第２パイプを通して一体の構造の内部に供給し、少なくとも一方の加工物を超塑性成形し、ダイと形状が一致した物品を製造する。
【０００３】
上文中に説明した中空構造に加え、上文中に説明したプロセスを行う前に、メンブレン（膜）２を金属製加工物４、６間に挿入することもまた既知である（例えば、図１を参照されたい）。メンブレンと隣接した加工物との間の拡散接合箇所は、メンブレン（又は夫々の加工物）の各側の予め選択された領域に拡散接合防止材料を塗布することによって制御できる。次いで、ブレードを膨張させると、メンブレンは、拡散接合を行うことができる箇所で加工物に付着し、これによって内部構造を提供できる（例えば、図２に示すワーレン桁（Ｗａｒｒｅｎ ｇｉｒｄｅｒ）型構造を参照されたい）。
【０００４】
様々な内部構造が提案されてきた。これらの構造を形成するために拡散接合防止材料の予め選択された様々なパターンが必要とされてきた。例えば、両側の一連の重なっていないドットを除いて、両側に拡散接合防止材料を塗布することによって、卵パック（ｅｇｇ ｂｏｘ）型内部構造を提供できる。このような内部構造を備えて製造されたブレードは非常に剛性であるが、この剛性の裏返しとして、これらのブレードは、バードストライクによる破損を被り易い。
【０００５】
この問題点を解決するため、米国特許第５、４７９、７０５号には、ワーレン桁型断面を持つ内部構造が開示されている。この内部構造は、拡散接合防止材料がない、交互のストリップ１０、１２からなる、メンブレンの両側に設けられた所定のパターンによって形成される（例えば、図１及び図２を参照されたい）。このようなブレードは、ブレードが割れるのでなくつぶれる（降伏する）ようにできる潰れ（ｃｒｕｍｐｌｅ）ゾーンが存在するため、バードストライクに対する耐久性が良好である。しかしながら、ブレードの膨張中、メンブレンは、ブレードのチップ（先端部）と上述のストリップの縁部との間の領域で、圧力面加工物に付着してしまう。これは、拡散接合防止材料が圧力面に固着し、この領域で十分な量のガスをメンブレンの両側に流すことができないためである。この固着により、超塑性プロセス中の膨張が妨げられてしまう。このことは、膨張プロセス中に大きく移動しなければならない圧力面（例えば、図３ｂ（ｉｉ）に示す圧力面１８を参照されたい）について特に問題である。更に、ファンブレードの圧力面の形状は、空力学的に非常に重要である。
【０００６】
メンブレンが圧力面に固着しないようにするため、上文中に言及したストリップ１０、１２を含むが、追加のドット１４が吸引側１６に設けられたパターンが提案された（図３ａ参照）。ストリップ１０は吸引側１６に設けられており、ストリップ１２は圧力側１８に設けられている。このような結合パターンでは、ドット１４はブレードのチップ領域にあり、メンブレンの吸引側１６にプリントされたストリップ１０と一直線上にある。
【０００７】
ドット１４は拡散接合防止材料がない別の領域を形成する。この領域で拡散接合部を形成できる。従って、これらのドットにより、メンブレンは、チップ領域で吸引面に確実に付着し、圧力面の膨張を阻止しないようにメンブレンを圧力面から離した状態に保持する（図３ａ及び図３ｂ参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５、４７９、７０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ストリップ−ドットパターンの問題点は、メンブレンの両側の周囲に、特に吸引面とメンブレンとの間に不十分なガスしか流すことができないということである。換言すると、吸引パネルにプリントされたドットのため、メンブレンは、吸引パネルに対して保持され、従って、ガスをチップ領域に亘って捕捉してしまうのである。これが起こったとき、ガス圧の不均等によりメンブレンが歪んでしまい、受け入れることができない構成要素を製造することになる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、第１層、第２層、及び第１層と第２層との間に配置されたメンブレンを超塑性成形し、拡散接合することによってターボマシン用のブレードを製造する方法において、
第１層とメンブレンとの間に拡散接合防止材料を第１の所定のパターンで塗布し、第１層とメンブレンとの間に拡散接合部が第１の所定のパターンと交差して形成されないようにする工程であって、第１パターンは、一つ又はそれ以上の第１ストリップ及び一つ又はそれ以上の第１ドットを形成するように塗布され、第１ストリップ及び第１ドットは拡散接合防止材料の空所であり、第１ストリップはスパン方向に配置されており、
第１ドットは第１ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、第１ドットは第１ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされている、工程と、
第２層とメンブレンとの間に拡散接合防止材料を第２の所定のパターンで塗布し、第２層とメンブレンとの間に拡散接合部が第２の所定のパターンと交差して形成されないようにする工程であって、
第２パターンは、一つ又はそれ以上の第２ストリップ及び一つ又はそれ以上の第２ドットを形成するように塗布され、第２ストリップ及び第２ドットは拡散接合防止材料の空所であり、第２ストリップはスパン方向に配置されており、第２ドットは第２ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、第２ドットは第２ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされている、工程とを含み、
第１及び第２の所定のパターンは、メンブレンの両側で第２ストリップが第１ストリップから離間され、第１ドットが第２ドットから離間されるように塗布される、製造方法が提供される。
【００１１】
第１の所定のパターンは、一つ又はそれ以上の別個の第１拡散接合防止材料ゾーンを形成することができる。拡散接合防止材料は、前記第１の別個のゾーンで第１層とメンブレンとの間に拡散接合部が形成されないようにする。同様に、第２の所定のパターンは、一つ又はそれ以上の別個の第２拡散接合防止材料ゾーンを形成することができる。拡散接合防止材料は、前記第２の別個のゾーンで第２層とメンブレンとの間に拡散接合部が形成されないようにする。
【００１２】
前記方法は、第２ドットが第１ストリップの長さ方向軸線と一直線上にあるように第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含んでいてもよい。前記方法は、第１ドットが第２ストリップの長さ方向軸線と一直線上にあるように第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含んでいてもよい。
【００１３】
前記方法は、第１ストリップと隣接した第２ドットとの間の間隔が、第１ストリップと隣接した第２ストリップとの間の間隔の関数であるように、第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含んでいてもよい。第１ストリップと隣接した第２ドットとの間の間隔は、第１ストリップと隣接した第２ストリップとの間の間隔にブレードの伸び率（歪み率）を乗じた値と等しくてもよい。
【００１４】
第１又は第２のドットの大きさは、
（ａ）第１又は第２のドットと隣接した、隣接ストリップ間の間隔、
（ｂ）第１又は第２のドットと隣接した、ストリップの幅、
（ｃ）第１又は第２のドットと隣接した、ストリップの長さ方向軸線間の間隔、及び
（ｄ）ブレードの伸び率
のうちの一つ又はそれ以上の関数であってもよい。
第１又は第２のドットの大きさは、ブレードチップ（ブレード先端部）からの第１又は第２のドットの距離に従って減少してもよい。
【００１５】
第１及び第２のストリップは実質的に長円形であってもよく、又は任意の他の所望の形状であってもよく、例えば実質的に矩形であってもよい。第１及び第２のドットは実質的に円形であってもよく、又は任意の他の所望の形状であってもよい。
【００１６】
第１及び第２の所定のパターンは、ブレード縁部に沿って拡散接合部を形成できるように配置されていてもよい。
第１層は、ターボマシンブレードの圧力面又は吸引面を形成してもよく、第２層は、圧力面又は吸引面のうちの他方を形成してもよい。ブレードは、コンプレッサファンブレードであってもよい。
【００１７】
前記方法は、更に、第１及び第２の層と、メンブレンとを加熱し且つプレスし、第１及び第２の層とメンブレンとを互いに拡散接合し、一体の構造を形成する工程を含んでいてもよい。前記方法は、更に、第１及び第２の層とメンブレンとを適当な形状のダイ間に配置する工程と、第１及び第２の層、メンブレン、及びダイを加熱する工程と、第１及び第２の層間に加圧流体を供給し、第１及び第２の層のうちの少なくとも一方を超塑性成形する工程とを含んでいてもよい。
【００１８】
本発明の第２の特徴によれば、第１層、第２層、及びこれらの層間のメンブレンを含む、ターボマシン用ブレードにおいて、メンブレンは、一つ又はそれ以上の第１ストリップ及び一つ又はそれ以上の第１ドットに亘って第１層に接合され、第１ストリップはスパン方向に配置され、第１ドットは、第１ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、第１ドットは第１ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされており、メンブレンは、一つ又はそれ以上の第２ストリップ及び一つ又はそれ以上の第２ドットに亘って第２層に接合され、第２ストリップはスパン方向に配置され、第２ドットは、第２ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、第２ドットは第２ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされており、メンブレンの両側で、第２ストリップは第１ストリップから間隔が隔てられており、第１ドットは第２ドットから間隔が隔てられている、ブレードが提供される。
【００１９】
次に、本発明を更に良好に理解するため、及び本発明をどのように実施するのかを更に明瞭に示すため、添付図面を例として参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、超塑性成形及び拡散接合によってファンブレードを形成した、加工物の従来技術の構成の分解図である。
【図２】図２は、拡散接合及び超塑性膨張後のファンブレードの内部構造の断面図である。
【図３ａ】図３ａは、従来提案された拡散接合防止材料パターンを持つファンブレードのチップ領域の図である。
【図３ｂ】図３ｂは、図３ａに示すファンブレードチップの、（ｉ）超塑性膨張前及び（ｉｉ）超塑性膨張後の断面図である。
【図４】図４は、本発明による拡散接合防止材料パターンを備えたファンブレードのチップ領域の図である。
【図５】図５（ａ）は、図５（ｂ）に示す二つの断面についての超塑性膨張後のファンブレードチップの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図４を参照すると、本発明によるターボマシン用ブレード２０は、吸引面層１６、圧力面層１８、及び吸引面層１６と圧力面層１８との間に配置されたメンブレン２の三つの層を含む。吸引面層１６及び圧力面層１８をメンブレン２に結合する前に、吸引面層１６及び圧力面層１８の両方のメンブレン２に近い方の側部に拡散接合防止材料を塗布する。別の態様では、拡散接合防止材料をメンブレン２の夫々の側部に塗布してもよい。拡散接合防止材料の塗布後、層を互いに積み重ね、熱及び圧力を加え、夫々の層間に拡散接合部を形成する。拡散接合防止材料が塗布された場所には拡散接合部は形成されない。次いで、ブレード２０を適当な形状のダイ間に配置し、オートクレーブに入れる。ブレード２０及びダイを加熱し、加圧流体をブレードの内部に供給し、少なくとも一つの層を超塑性成形し、ダイの形状と一致したブレードを製造する。更に、ブレード２０を捩じって所定の形状にしてもよい。
【００２２】
図４は、本発明に従って拡散接合防止材料が塗布されるべきブレードチップ（ブレード先端部）の領域の場所を示す（ブレードハブは示してない）。メンブレン２の吸引側では、吸引側内縁部３２によって形成された領域内に、拡散接合防止材料が塗布されている。従って、ブレード２０の外縁部２２と吸引側内縁部３２との間には拡散接合防止材料がなく、これによって、メンブレン２と吸引面層１６との間にブレード２０の縁部に亘って拡散接合部を形成できる。メンブレン２の吸引側では、拡散接合防止材料は、一つ又はそれ以上のストリップ１０及び一つ又はそれ以上のドット１４が形成する領域に塗布されていない。ストリップ１０は、実質的に半径方向に（即ちハブからブレードチップまでスパン方向に）配置され、ストリップ１０は、吸引側内縁部３２の手前で終端する。ドット１４は、ストリップ１０のチップに最も近い端部と吸引側内縁部３２との間に配置される。これらのドット１４は、弦方向で、ストリップ１０の長さ方向軸線からずらして配置される。ドット１４は必ずしも円形形状でなくてもよく、任意の所望の形状を備えていてもよい。ストリップ１０は、長円形（ｏｂｒｏｕｎｄ）（即ち、二つの半円が、これらの半円に接する平行な線によって連結された形状）であるが、別の態様では、任意の他の所望の形状を備えていてもよく、例えば矩形であってもよい。
【００２３】
メンブレン２の圧力側では、圧力側内縁部３４によって形成された領域内に拡散接合防止材料が塗布される。従って、ブレード２０の外縁部２２と圧力側内縁部３４との間には拡散接合防止材料がなく、これによって、メンブレン２と圧力面層１８との間に、拡散接合部を、ブレード２０の縁部に亘って確実に形成できる。
【００２４】
圧力側内縁部３４は、メンブレン２の圧力側において、圧力側内縁部３４によって形成された領域内に拡散接合防止材料が塗布されるという点で、吸引側内縁部３２と実質的に同じである。従って、ブレード２０の外縁部２２と圧力側内縁部３４との間には拡散接合防止材料はなく、これにより、メンブレン２と圧力面層１８との間に、拡散接合部を、ブレード２０の縁部に亘って確実に形成できる。圧力側内縁部３４は、ブレードチップのところで吸引側内縁部３２と重なるが、圧力側内縁部３４は、ブレードの前縁及び後縁のところで吸引側内縁部３２からずらされてもよい。
【００２５】
メンブレン２の圧力側では、拡散接合防止材料は、更に、一つ又はそれ以上のストリップ１２及び一つ又はそれ以上のドット１５によって形成された領域にも塗布されていない。ストリップ１２は、実質的に半径方向に（即ちハブからブレードチップまでスパン方向に）配置され、ストリップ１２は、吸引側内縁部３２の手前で、吸引側での吸引側内縁部３２からのストリップ１０とほぼ同じ離間距離のところで終端する。ドット１５は、ストリップ１２のチップに最も近い端部と圧力側内縁部３４との間に配置される。これらのドット１５は、弦方向で、ストリップ１２の長さ方向軸線からずらされている。ドット１５は必ずしも円形形状でなくてもよく、任意の所望の形状を備えていてもよい。ストリップ１２は長円形であるが、別の態様では、任意の他の所望の形状を備えていてもよく、例えば矩形であってもよい。
【００２６】
圧力側に設けられたストリップ１２は、吸引側に設けられたストリップ１０間に交互に配置されている。即ち、ストリップ１０、１２は、隣接したストリップ１０、１２間に隙間１１があるように配置される。この構成により、ブレード２０の膨張時に、メンブレン２がストリップ１０のところで吸引面層１６に付着し、ストリップ１２のところで圧力面層１８に付着する。従って、メンブレン２は、隣接したストリップ１０、１２間のメンブレン２（即ち隙間１１と重なるメンブレン２の部分）が、吸引面層１６と圧力面層１８との間にストラット及びタイを形成した状態の、ワーレン桁型内部構造を形成する。
【００２７】
ストリップについて、圧力側に設けられたドット１５は、これらのドットが吸引側のドット１４間に配置され、隣接したドット１４、１５間に隙間が形成される。圧力側に設けられたドット１５は、好ましくは、吸引側に設けられたストリップ１０の長さ方向軸線と一直線上にあるが、必ずしもそのようになっていなくてもよい。同様に、吸引側に設けられたドット１４は、好ましくは、圧力側に設けられたストリップ１２の長さ方向軸線と一直線上にあるが、必ずしもそのようになっていなくてもよい。このパターンは、メンブレン２の両側に配置されたドット１４、１５及びストリップ１０、１２によりチェッカーボード型の効果を発生する。
【００２８】
図４に示すように、第１及び第２のドットは、第１又は第２のドットが一直線上に配置された隣接した第１又は第２のストリップの端部から半径方向に距離Ｓ２のところに配置されている。ドット１４、１５と隣接したストリップ１０、１２との間の距離Ｓ２は、隣接したストリップ１０、１２と問題のストリップとの間の距離Ｓ１（即ち、局所的隙間１１の幅）の関数であってもよい。詳細には、距離Ｓ２には、以下の関係が適用可能である。
Ｓ２＝ｐＳ１
ここで、ｐは伸び率(strain ratio)であり、超塑性膨張プロセス中にブレードに加わる伸びの計測値であり、即ち特定の寸法の増大を元の寸法の比として示す値である。伸び率は、局所的伸び率であってもよいし、ブレード全体の伸び率であってもよい。
【００２９】
第１及び第２のドットの大きさもまた、伸び率ｐによって決定される。図４に示すように、ドットは、円又は任意の他の形状を三本の線の間に当てはめることによって形成されてもよい。第１線は、第１及び第２のストリップの長さ方向軸線に対して垂直であり、第１及び第２のドットはこの線上にあり、前記ストリップから半径方向に距離Ｓ２のところに配置されている。第２線及び第３線は、長円形のチップに最も近い端部で該長円形の二つの平行な線と半円が出会う場所で、隣接したストリップ上の夫々の点から延びる線である。第２線及び第３線は、圧力側内縁部３４又は吸引側内縁部３２と、問題のドットと隣接したストリップの長さ方向軸線の両側に距離Ｄ２のところで出会う。距離Ｄ２には、以下の関係が適用される。
Ｄ２＝ｐ・Ｄ１／２
ここで、ｐは、上文中に説明したのと同じ伸び率であり、Ｄ１は、隣接したストリップ１０、１２及び問題のストリップとの間の距離である。従って、ドットは、これらの三本の線によって形成された空間内に当てはめられる。従って、これらの線は、ドットの周囲と接する。かくして、上文中に説明した構成により、ドットがブレードチップに近ければ近い程、ドットを大きくできる。これは、ドットのところで形成される拡散接合部が、メンブレン２を圧力面又は吸引面の夫々に対して保持する上で十分にするのを補助する。
【００３０】
図５（ａ）を参照すると、この図には、ブレード２０の二つの断面が示してある。図５（ｂ）に示すように、参照番号ＡＡを付した第１断面は、メンブレン２の圧力側に設けられたストリップ１２の長さ方向軸線を通る断面と対応し、参照番号ＢＢを付した第２断面は、メンブレン２の吸引側に設けられたストリップ１０の長さ方向軸線を通る断面と対応する。
【００３１】
図５（ａ）は、ドット１５がメンブレン２を吸引面層１６から離した状態に保持し、これによって、ガスをメンブレン２と吸引面層１６との間に更に容易に流すことができ、吸引面層１６が所望の形状に膨張されることを示す。更に、ドット１４は、メンブレン２を圧力面層１８から離した状態に保持し、これによって、ガスをメンブレン２と圧力面層１８との間に更に容易に流すことができ、圧力面層１８が所望の形状に膨張できることを示す。
【００３２】
ストリップ及びドットが交互に配置されているため、一連のサドル点（ｓａｄｄｌｅ ｐｏｉｎｔｓ）を効果的に提供する。これらのサドル点の両側には、一連のアーチ状のチャンバ（ｖａｕｌｔｅｄ ｃｈａｍｂｅｒｓ）が形成される。従って、メンブレン２の吸引側のアーチ状のチャンバは、吸引側のストリップ１０及びドット１４の間に連続した流路を形成し、これにより、ガスを吸引側のドット１４の周囲に流すことができる。同様に、メンブレン２の圧力側のアーチ状のチャンバは、圧力側のストリップ１２及びドット１５の間に連続した流路を形成し、これにより、ガスを圧力側のドット１５の周囲に流すことができる。メンブレン２と、吸引面層１６及び圧力面層１８との間のガス流路により、ガスは特定のドットの両側に容易に達することができる。換言すると、本発明によるストリップ及びドットのパターンは、ブレードチップの領域で、メンブレン２と、吸引面層１６及び圧力面層１８との間にガス流路を形成するのに役立つ。これによって、メンブレン２の両側で十分なガス流を可能にする。
【００３３】
サドル点は、ドット１４、１５とストリップ１０、１２のチップに最も近い端部との間に軌跡４０を形成する。軌跡４０は、吸引面層１６と圧力面層１８との間でメンブレン２に沿って弦方向に延びる線であり、この軌跡４０は、吸引面層１６又は圧力面層１８のいずれとも接触しない。更に、ドット１４、１５及びストリップ１０、１２が吸引側と圧力側との間で交互になっているため、メンブレン２は、軌跡４０の両側に、弦方向に延びる波形の線を形成する。
【００３４】
実際には、交互のドット構成は、ストリップ１０、１２によって形成された第１ワーレン桁型内部構造からずらされた第２ワーレン桁型内部構造を形成する。これらのずらされたワーレン桁構造により、ガスは、ブレードチップの領域でメンブレン２の両側の周囲を流れることができる。
【００３５】
ドットが吸引側に設けられた上述の構成は、メンブレン２が圧力面だけに固着しないようにする。これによって、圧力面の膨張が妨げられないようにする。同様に、圧力側にドットが設けられているため、十分な量のガスが吸引面とメンブレンとの間を流れることができ、これによってガス圧力が均等になり、吸引面の変形が最少になる。
【符号の説明】
【００３６】
２ メンブレン
４、６ 金属製加工物
１０、１２ ストリップ
１４、１５ ドット
１６ 吸引面層
１８ 圧力面層
２０ ターボマシン用ブレード
３２ 吸引側内縁部
３４ 圧力側内縁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層（１６）、第２層（１８）、及び前記第１層と前記第２層との間に配置されたメンブレン（２）を超塑性成形し拡散接合することによって、ターボマシン用のブレード（２０）を製造する方法において、
前記第１層と前記メンブレンとの間に拡散接合防止材料を第１の所定のパターンで塗布し、前記第１層と前記メンブレンとの間に拡散接合部が前記第１の所定のパターンと交差して形成されないようにする工程であって、前記第１パターンは、一つ又はそれ以上の第１ストリップ（１０）及び一つ又はそれ以上の第１ドット（１４）を形成するように塗布され、前記第１ストリップ及び前記第１ドットは拡散接合防止材料の空所であり、前記第１ストリップはスパン方向に配置されており、前記第１ドットは前記第１ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、前記第１ドットは前記第１ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされている、工程と、
前記第２層と前記メンブレンとの間に拡散接合防止材料を第２の所定のパターンで塗布し、前記第２層と前記メンブレンとの間に拡散接合部が前記第２の所定のパターンと交差して形成されないようにする工程であって、前記第２パターンは、一つ又はそれ以上の第２ストリップ（１２）及び一つ又はそれ以上の第２ドット（１５）を形成するように塗布され、前記第２ストリップ及び前記第２ドットは拡散接合防止材料の空所であり、前記第２ストリップはスパン方向に配置されており、前記第２ドットは前記第２ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、前記第２ドットは前記第２ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされている、工程とを含み、
前記第１及び第２の所定のパターンは、前記メンブレンの両側で第２ストリップが第１ストリップから離間され、第１ドットが第２ドットから離間されるように塗布される、製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
前記第２ドットが前記第１ストリップの前記長さ方向軸線と一直線上にあるように前記第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含む、製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法において、
前記第１ドットが前記第２ストリップの前記長さ方向軸線と一直線上にあるように前記第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含む、製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１ストリップと隣接した第２ドットとの間の間隔が、前記第１ストリップと隣接した第２ストリップとの間の間隔の関数であるように、前記第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含む、製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の製造方法において、
前記第１ストリップと隣接した第２ドットとの間の間隔は、前記第１ストリップと隣接した第２ストリップとの間の間隔に前記ブレードの伸び率を乗じた値と等しい、製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１又は第２のドットの大きさは、
（ａ）前記第１又は第２のドットと隣接した、隣接ストリップ間の間隔、
（ｂ）前記第１又は第２のドットと隣接した、前記ストリップの幅、
（ｃ）前記第１又は第２のドットと隣接した、前記ストリップの長さ方向軸線間の間隔、及び
（ｄ）前記ブレードの伸び率
のうちの一つ又はそれ以上の関数である、製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の製造方法において、
前記第１又は第２のドットの大きさは、前記ブレードチップからの前記第１又は第２のドットの距離に従って減少する、製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１及び第２のストリップは、実質的に長円形である、製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１又は第２のドットは実質的に円形である、製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１及び第２の所定のパターンは、前記ブレード縁部に沿って拡散接合部を形成できるように配置される、製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１層は、ターボマシンブレードの圧力面又は吸引面を形成し、前記第２層は、前記圧力面又は前記吸引面のうちの他方を形成する、製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記ブレードは、コンプレッサファンブレードである、製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、更に、
前記第１及び第２の層と、前記メンブレンとを加熱し且つプレスし、前記第１及び第２の層と前記メンブレンとを互いに拡散接合し、一体の構造を形成する工程を含む、製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、更に、
前記第１及び第２の層と、前記メンブレンを、適当な形状のダイ間に配置する工程と、
前記第１及び第２の層、前記メンブレン、及び前記ダイを加熱する工程と、
前記第１及び第２の層間に加圧流体を供給し、前記第１及び第２の層のうちの少なくとも一方を超塑性成形する工程とを含む、製造方法。
【請求項１５】
第１層、第２層、及びこれらの層間のメンブレンを含む、ターボマシン用のブレードにおいて、
前記メンブレンは、一つ又はそれ以上の第１ストリップ及び一つ又はそれ以上の第１ドットに亘って前記第１層に接合され、前記第１ストリップはスパン方向に配置され、前記第１ドットは、前記第１ストリップと前記ブレードチップ縁部との間に配置され、前記第１ドットは、前記第１ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされており、
前記メンブレンは、一つ又はそれ以上の第２ストリップ及び一つ又はそれ以上の第２ドットに亘って前記第２層に接合され、前記第２ストリップはスパン方向に配置され、前記第２ドットは、前記第２ストリップと前記ブレードチップ縁部との間に配置され、前記第２ドットは、前記第２ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされており、
前記メンブレンの両側で、前記第２ストリップは前記第１ストリップから間隔が隔てられており、前記第１ドットは前記第２ドットから間隔が隔てられている、ブレード。
【請求項１】
第１層（１６）、第２層（１８）、及び前記第１層と前記第２層との間に配置されたメンブレン（２）を超塑性成形し拡散接合することによって、ターボマシン用のブレード（２０）を製造する方法において、
前記第１層と前記メンブレンとの間に拡散接合防止材料を第１の所定のパターンで塗布し、前記第１層と前記メンブレンとの間に拡散接合部が前記第１の所定のパターンと交差して形成されないようにする工程であって、前記第１パターンは、一つ又はそれ以上の第１ストリップ（１０）及び一つ又はそれ以上の第１ドット（１４）を形成するように塗布され、前記第１ストリップ及び前記第１ドットは拡散接合防止材料の空所であり、前記第１ストリップはスパン方向に配置されており、前記第１ドットは前記第１ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、前記第１ドットは前記第１ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされている、工程と、
前記第２層と前記メンブレンとの間に拡散接合防止材料を第２の所定のパターンで塗布し、前記第２層と前記メンブレンとの間に拡散接合部が前記第２の所定のパターンと交差して形成されないようにする工程であって、前記第２パターンは、一つ又はそれ以上の第２ストリップ（１２）及び一つ又はそれ以上の第２ドット（１５）を形成するように塗布され、前記第２ストリップ及び前記第２ドットは拡散接合防止材料の空所であり、前記第２ストリップはスパン方向に配置されており、前記第２ドットは前記第２ストリップとブレードチップ縁部との間に配置され、前記第２ドットは前記第２ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされている、工程とを含み、
前記第１及び第２の所定のパターンは、前記メンブレンの両側で第２ストリップが第１ストリップから離間され、第１ドットが第２ドットから離間されるように塗布される、製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
前記第２ドットが前記第１ストリップの前記長さ方向軸線と一直線上にあるように前記第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含む、製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の製造方法において、
前記第１ドットが前記第２ストリップの前記長さ方向軸線と一直線上にあるように前記第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含む、製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１ストリップと隣接した第２ドットとの間の間隔が、前記第１ストリップと隣接した第２ストリップとの間の間隔の関数であるように、前記第１及び第２の所定のパターンを塗布する工程を含む、製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の製造方法において、
前記第１ストリップと隣接した第２ドットとの間の間隔は、前記第１ストリップと隣接した第２ストリップとの間の間隔に前記ブレードの伸び率を乗じた値と等しい、製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１又は第２のドットの大きさは、
（ａ）前記第１又は第２のドットと隣接した、隣接ストリップ間の間隔、
（ｂ）前記第１又は第２のドットと隣接した、前記ストリップの幅、
（ｃ）前記第１又は第２のドットと隣接した、前記ストリップの長さ方向軸線間の間隔、及び
（ｄ）前記ブレードの伸び率
のうちの一つ又はそれ以上の関数である、製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の製造方法において、
前記第１又は第２のドットの大きさは、前記ブレードチップからの前記第１又は第２のドットの距離に従って減少する、製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１及び第２のストリップは、実質的に長円形である、製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１又は第２のドットは実質的に円形である、製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１及び第２の所定のパターンは、前記ブレード縁部に沿って拡散接合部を形成できるように配置される、製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記第１層は、ターボマシンブレードの圧力面又は吸引面を形成し、前記第２層は、前記圧力面又は前記吸引面のうちの他方を形成する、製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、
前記ブレードは、コンプレッサファンブレードである、製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、更に、
前記第１及び第２の層と、前記メンブレンとを加熱し且つプレスし、前記第１及び第２の層と前記メンブレンとを互いに拡散接合し、一体の構造を形成する工程を含む、製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の製造方法において、更に、
前記第１及び第２の層と、前記メンブレンを、適当な形状のダイ間に配置する工程と、
前記第１及び第２の層、前記メンブレン、及び前記ダイを加熱する工程と、
前記第１及び第２の層間に加圧流体を供給し、前記第１及び第２の層のうちの少なくとも一方を超塑性成形する工程とを含む、製造方法。
【請求項１５】
第１層、第２層、及びこれらの層間のメンブレンを含む、ターボマシン用のブレードにおいて、
前記メンブレンは、一つ又はそれ以上の第１ストリップ及び一つ又はそれ以上の第１ドットに亘って前記第１層に接合され、前記第１ストリップはスパン方向に配置され、前記第１ドットは、前記第１ストリップと前記ブレードチップ縁部との間に配置され、前記第１ドットは、前記第１ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされており、
前記メンブレンは、一つ又はそれ以上の第２ストリップ及び一つ又はそれ以上の第２ドットに亘って前記第２層に接合され、前記第２ストリップはスパン方向に配置され、前記第２ドットは、前記第２ストリップと前記ブレードチップ縁部との間に配置され、前記第２ドットは、前記第２ストリップの長さ方向軸線から弦方向にずらされており、
前記メンブレンの両側で、前記第２ストリップは前記第１ストリップから間隔が隔てられており、前記第１ドットは前記第２ドットから間隔が隔てられている、ブレード。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０７９１１（Ｐ２０１０−２０７９１１Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−４０１４８（Ｐ２０１０−４０１４８）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５９１００５７８５）ロールス・ロイス・ピーエルシー (88)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＬＬＳ−ＲＯＹＣＥ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０１４８（Ｐ２０１０−４０１４８）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５９１００５７８５）ロールス・ロイス・ピーエルシー (88)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＬＬＳ−ＲＯＹＣＥ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]