摩擦溶接方法
【課題】第１溶接面を持つ第１加工物及び第２溶接面を持つ第２加工物を提供する工程を含む、摩擦溶接方法を提供する。
【解決手段】第１溶接面３８と隣接した第１領域４２では、第１加工物２４は、第１溶接面に対してほぼ９０°の角度αで配置されており、第１領域隣接した第２領域４４では、第１加工物は、第１溶接面から遠ざかる方向でテーパしている。第１加工物は、第２領域において、第１加工物が第１溶接面に対して９０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度βで配置される。第１及び第２の加工物は、第１加工物の第１溶接面が第２加工物の第２溶接面４０に当接するように配置される。溶接界面４６を形成するため、第１及び第２の加工物を互いに対して移動し、溶接面のところの温度を上昇する。次いで移動を停止し、溶接部を冷却し、第１及び第２の加工物を互いに溶接する。
【解決手段】第１溶接面３８と隣接した第１領域４２では、第１加工物２４は、第１溶接面に対してほぼ９０°の角度αで配置されており、第１領域隣接した第２領域４４では、第１加工物は、第１溶接面から遠ざかる方向でテーパしている。第１加工物は、第２領域において、第１加工物が第１溶接面に対して９０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度βで配置される。第１及び第２の加工物は、第１加工物の第１溶接面が第２加工物の第２溶接面４０に当接するように配置される。溶接界面４６を形成するため、第１及び第２の加工物を互いに対して移動し、溶接面のところの温度を上昇する。次いで移動を停止し、溶接部を冷却し、第１及び第２の加工物を互いに溶接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦溶接方法に関し、更に詳細には、線型摩擦溶接方法、回転摩擦溶接方法、又は軌道摩擦溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＯ２００８／０１７８００Ａ１には、第１溶接面から遠ざかる方向でテーパし、第１溶接面から遠ざかる方向で先細になるように第１加工物を構成する、摩擦溶接方法が記載されている。これは、摩擦溶接プロセス中の溶接ばり材料の流量を低減し、溶接部の縁部での歪誘導多孔度（ｓｔｒａｉｎ ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｏｒｏｓｉｔｙ）の形成を低減するためである。
【０００３】
しかしながら、大きなテーパ角度については、第１溶接面の縁部が、支持がなされていないために壊れ、そのため、接触面積、鍛造圧力等の制御が低下してしまうということがわかっている。従って、ＷＯ２００８／０１７８００Ａ１の方法は、テーパ角度が小さい場合にしか使用されず、そのため、ＷＯ２００８／０１７８００Ａ１の方法の利点が低下した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０１７８００Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、上述の問題点を低減する、好ましくは解決する、新規な摩擦溶接方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、摩擦溶接方法において、
第１溶接面を持つ第１加工物及び第２溶接面を持つ第２加工物を提供する工程と、
第１溶接面と隣接した第１領域において、第１加工物が第１溶接面に対してほぼ９０°の角度で配置されるように第１加工物を構成する工程と、
第１領域と隣接した第２領域において、第１加工物が第１溶接面から遠ざかる方向でテーパし、第１加工物が、第２領域において、第１溶接面から遠ざかる方向で先細になるように第１加工物を配置する工程と、
第２領域において、第１加工物が、第１溶接面に対して９０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程と、
第１加工物の第１溶接面が、第２加工物の第２溶接面に当接するように、第１及び第２の加工物を位置決めする工程と、
加工物のうちの少なくとも一方の加工物の、溶接面のうちの少なくとも一方の溶接面が、他方の加工物の他方の溶接面に対して移動するように、第１及び第２の加工物を互いに対して移動し、溶接面のところで温度を上昇し、溶接界面を形成する工程と、
移動を停止する工程と、
第１及び第２の加工物を冷却し、第１及び第２の加工物を互いに溶接する工程とを含む、方法を提供する。
【０００７】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第１加工物が、第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程を含む。
【０００８】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第１加工物が、第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１６０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程を含む。
【０００９】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第１加工物が、第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１４０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程を含む。
【００１０】
好ましくは、本方法は、第１加工物が、第２領域において、第１溶接面に対して１１５°、１２５°、又は１３５°の所定の角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程を含む。
【００１１】
好ましくは、本方法は、
第２溶接面と隣接した第１領域において、第２加工物が第２溶接面に対してほぼ９０°の所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程と、
第１領域と隣接した第２領域において、第２加工物が第２溶接面から遠ざかる方向でテーパし、第２加工物が、第２領域において、第２溶接面から遠ざかる方向で先細になるように、第２加工物を構成する工程と、
第２領域において、第２加工物が第２溶接面に対して９０°よりも大きく１８０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程とを含む。
【００１２】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第２加工物が第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１８０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程を含む。
【００１３】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第２加工物が第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１６０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程を含む。
【００１４】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第２加工物が第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１４０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程を含む。
【００１５】
好ましくは、本方法は、第２加工物が、第２領域において、第２溶接面に対して１１５°、１２５°、又は１３５°の所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程を含む。
【００１６】
好ましくは、第１加工物はロータであり、第２加工物はロータブレードである。好ましくは、ロータはファンロータであり、ロータブレードはファンブレードである。ロータはコンプレッサロータ又はコンプレッサドラムであってもよく、ロータブレードはコンプレッサブレードである。
【００１７】
好ましくは、第１加工物及び第２加工物はチタニウム合金で形成されている。好ましくは、チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、バナジウムを４重量％含み、残りが、微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物である。変形例では、チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、錫を２重量％、バナジウムを４重量％、モリブデンを６重量％含み、残りが、微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物である。
【００１８】
変形例では、第１加工物はロータであり、第２加工物はロータである。第１加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであってもよく、第２加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであってもよい。
【００１９】
第１加工物は、鋼、ニッケル、又はチタニウムでできていてもよく、第２加工物は、鋼、ニッケル、又はチタニウムでできていてもよい。
【００２０】
好ましくは、第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、振動を含む。
【００２１】
好ましくは、第１及び第２の加工物の振動は直線運動を含む。
【００２２】
好ましくは、前記方法は、複数の第２加工物を第１加工物に摩擦溶接する工程を含む。
【００２３】
好ましくは、第１加工物は、外方に延びる少なくとも一つの部分を含み、第１溶接面は、第１加工物の外方に延びる部分に設けられている。
【００２４】
好ましくは、第１加工物は外方に延びる複数の部分を含み、第１加工物の外方に延びる部分の各々は、第１溶接面を有し、複数の第２加工物が第１加工物に摩擦溶接され、第２加工物の各々は、外方に延びる部分の一つに夫々摩擦溶接される。
【００２５】
変形例では、第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、回転移動を含んでもよい。
【００２６】
本発明を、一例として、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明による方法を使用してロータブレードをロータに摩擦溶接したターボファンガスタービンエンジンを示す図である。
【図２】図２は、本発明による摩擦溶接が加えられている第１及び第２の加工物の端面図である。
【図３】図３は、図２の摩擦溶接が加えられている第１及び第２の加工物間の曲線状の溶接平面を示す側面図である。
【図４】図４は、摩擦溶接が行われる前の一方の加工物の片側半分の拡大図である。
【図５】図５は、摩擦溶接中の両加工物の片側半分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
ターボファンガスタービンエンジン１０は、図１に示すように、流れ方向で、入口１２、ファン区分１４、コンプレッサ区分１６、燃焼区分１８、タービン区分２０、及び排気区分２２を含む。ファン区分１４は、周方向で間隔が隔てられた半径方向外方に延びる複数のファンブレード２６を支持するファンロータ２４を含む。ファン区分１４は、更に、ファンケーシング２８を含む。ファンケーシング２８は、ファンロータ２４及びファンブレード２６と同軸に配置されており、また、これらを取り囲んでいる。ファンケーシング２８は、ファンダクト３０を形成する。ファンケーシング２８は、周方向で間隔が隔てられた半径方向に延びる複数のファン出口ガイドベーン３４によって、コアエンジンケーシング３２に固定されている。
【００２９】
コンプレッサ区分１６は、一つ又はそれ以上のコンプレッサ、例えば中圧コンプレッサ（図示せず）及び高圧コンプレッサ（図示せず）、又は高圧コンプレッサ（図示せず）を含む。タービン区分２０は、一つ又はそれ以上のタービン、例えば高圧タービン（図示せず）、中圧タービン（図示せず）、及び低圧タービン（図示せず）、又は高圧タービン（図示せず）及び低圧タービン（図示せず）を含む。
【００３０】
ファンブレード２６はファンロータ２４と一体であり、ファンブレード２６はファンロータ２４に線型摩擦溶接３６によって接合されている。
【００３１】
第１加工物（例えば、ファンロータ２４）を、第２加工物（例えば、ファンブレード２６）に摩擦溶接する方法を、図２乃至図５を参照して説明する。この摩擦溶接法は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）に第１溶接面３８を提供し、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）に第２溶接面４０を提供する工程を含む。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１溶接面３８と隣接した第１領域４２において、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）が第１溶接面３８に対してほぼ９０°の角度αで配置されるように構成されている。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１領域４２と隣接した第２領域４４において、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）が、第１溶接面３８から遠ざかる方向にテーパし、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）が第２領域４４において、第１溶接面３８から遠ざかる方向で先細になるように構成されている。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物の第２領域４４において、ファンロータ２４が第１溶接面３８に対して９０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されている。第１及び第２の加工物（即ち、ファンロータ２４及びファンブレード２６）は、夫々、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第１溶接面３８が、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の第２溶接面４０に当接するように構成されている。また、第１及び第２の加工物（即ち、ファンロータ２４及びファンブレード２６）は、夫々、互いに対して矢印Ｏで示すように移動するように構成されている。その結果、加工物２４、２６のうちの少なくとも一方の溶接面３８、４０のうちの少なくとも一方が、他方の加工物２６、２４のうちの他方の溶接面４０、３８に対して移動する。この際、圧力即ち鍛造力が加えられ、第１及び第２の加工物２４及び２６を互いに向かって押し、そのため、溶接面３８、４０のところで温度が上昇し、溶接界面４６を形成する。移動を停止することにより第１及び第２の加工物（即ち、ファンロータ２４及びファンブレード２６）の夫々を冷却し、第１及び第２の加工物（即ち、ファンロータ２４及びファンブレード２６）を互いに溶接できる。
【００３２】
第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第１領域４２において、側面４２Ａ及び４２Ｂが第１溶接面３８に対して９０°の角度αで配置されるように構成されている。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第２領域４４において、側面４４Ａ及び４４Ｂが第１溶接面３８に対して１１０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されている。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第２領域４４において、側面４４Ａ及び４４Ｂが第１溶接面３８に対して１１０°よりも大きく且つ１６０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されていてもよい。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第２領域４４において、側面４４Ａ及び４４Ｂが第１溶接面３８に対して１１０°よりも大きく且つ１４０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されていてもよい。特定の例では、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第２領域４４において、側面４４Ａ及び４４Ｂが第１溶接面３８に対して１１５°、１２５°、又は１３５°の角度βで配置されるように構成されている。
【００３３】
第２加工物２６は、第２溶接面４０と隣接した第１領域４８において、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）が、第２溶接面４０に対してほぼ９０°の角度αで配置され、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）は、第１領域４８と隣接した第２領域５０において、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）が第２溶接面４０から遠ざかる方向にテーパし、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の第２領域５０は第２溶接面４０から遠ざかる方向で先細になるように構成されている。第２加工物即ちファンブレード２６は、第２領域５０において、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）が第２溶接面４０に対して９０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されている。
【００３４】
第２加工物２６は、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の第１領域４８において、側面４８Ａ及び４８Ｂが第２溶接面４０に対して９０°の角度αで配置されるように構成されている。第２加工物２６は、第２加工物２６の第２領域５０において、側面５０Ａ及び５０Ｂが第２溶接面４０に対して１１０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されている。第２加工物２６は、第２加工物２６の第２領域５０において、側面５０Ａ及び５０Ｂが第２溶接面４０に対して１１０°よりも大きく且つ１６０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されていてもよい。第２加工物２６は、第２加工物２６の第２領域５０において、側面５０Ａ及び５０Ｂが第２溶接面４０に対して１１０°よりも大きく且つ１４０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されていてもよい。特定の例では、第２加工物２６は、第２加工物２６の第２領域５０において、側面５０Ａ及び５０Ｂが第２溶接面４０に対して１１５°、１２５°、又は１３５°の角度βで配置されるように構成されていてもよい。
【００３５】
図４でわかるように、第１加工物２４の第１領域４２から第２領域４４まで滑らかに緩やかに移行している。第２領域４４から第１加工物２４の主部までの移行部は、寛容なアール又は半径（ｇｅｎｅｒｏｕｓ ｒａｄｉｕｓ）になっている。第１加工物２４の第１領域４２は、上文中に説明したように、第１溶接面３８に対して９０°の角度αで配置されており、摩擦溶接プロセス中、初期に、アップセットが主に第１加工物２４の第１領域４２で生じる。第１加工物２４の第２領域４４は、第１溶接面３８に対して最適角度βで配置されており、最終アップセットが第１加工物２４の第２領域４４で生じる。第２加工物もまた同様の方法で構成されている。
【００３６】
図５でわかるように、二叉のフラッシュ（即ち、ばり）５２が形成され、最終的溶接面５６と隣接して塑性流動ゾーン５４が形成される。更に、ばりの塑性流れ５８が生じる場所に形成されたアール（即ち、応力集中部６０）が、小さくなることがわかる。これにより、この位置で縁部に亀裂が入る危険をなくし、歪み誘導多孔度の形成を低減する。第１領域４２から第２領域４４までの滑らかな移行部４３は、ばり形成における不連続をなくし、ばりの除去及び／又はスタブ剛性に関する追加の問題点をなくす。第２領域４４の軸線方向長さは、通常の摩擦溶接プロセスにおける固有のアップセット変化を吸収するように構成されている。第２領域４４のベース４５には、塑性変形が加わり、従って、この領域に亀裂が生じないようにするために代表的には５ｍｍの寛容なアール又は半径が必要とされる。
【００３７】
この例では、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、外方に延びる少なくとも一つの部分４１を含み、第１溶接面３８は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の外方に延びる部分４１に設けられている。更に、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、外方に延びる複数の部分４１を含み、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の外方に延びる部分４１の各々は、第１溶接面３８を有し、複数の第２加工物（即ち、ファンブレード２６）が、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）に摩擦溶接され、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の各々が、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の外方に延びる部分４１の夫々に摩擦溶接される。
【００３８】
第１加工物（即ち、ファンロータ２４）及び第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の互いに対する移動は、振動を含み、詳細には第１及び第２の加工物２４及び２６の振動は直線運動（線型移動）を含む。
【００３９】
第１加工物（即ち、ファンロータ２４）及び第２加工物（即ち、ファンブレード２６）はチタニウム合金でできている。チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、バナジウムを４重量％含むことができ、残りが微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物とすることができる。又は別の態様では、チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、錫を２重量％、バナジウムを４重量％、モリブデンを６重量％含むことができ、残りが微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物とすることができる。他の適当なチタニウム合金を使用してもよい。
【００４０】
ファンロータ及びファンブレードを参照して本発明を説明したが、本発明は、例えば、コンプレッサロータ、コンプレッサドラム、コンプレッサブレード、タービンロータ、タービンブレード等の、他のロータ及びロータブレードにも等しく適用できる。コンプレッサブレードは、上文中で言及したチタニウム合金又は鋼で形成されていてもよい。コンプレッサディスク又はコンプレッサドラムは、上文中で言及したチタニウム合金、ニッケル合金、又は鋼で形成されていてもよい。タービンブレードは、ニッケル合金で形成されていてもよく、タービンディスクは、ニッケル合金で形成されていてもよい。
【００４１】
別の態様では、第１加工物はロータであってもよく、第２加工物はロータであってもよい。第１加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであってもよく、第２加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであってもよい。第１加工物は、鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタニウム合金、又は他の適当な金属又は合金でできていてもよく、第２加工物は、鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタニウム合金、又は他の適当な金属又は合金でできていてもよい。この方法では、第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、回転移動を含む。シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムは、ガスタービンエンジンのシャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムとすることができる。ディスクは、ファンディスク、コンプレッサディスク又はタービンディスクとすることができ、ドラムはコンプレッサドラム又はタービンドラムとすることができる。
【００４２】
本発明の利点は、縁部に亀裂が形成され難くするか或いは亀裂が形成されないようにし、歪み誘導多孔度を制御し、その結果、高品質で一体性が高い溶接を提供し、縁部をきれいにする上での余裕を小さくするということである。
【００４３】
本発明は、ばりの形態によりマルテンサイト領域に亀裂が発生する、鋼製加工物の慣性溶接に適用できる。
【００４４】
本発明は、線型摩擦溶接、直接駆動回転摩擦溶接及び慣性回転摩擦溶接を含む回転摩擦溶接、及び軌道摩擦溶接等の多くの摩擦溶接技術に適用できる。回転摩擦溶接の場合には、チューブ状加工物又は中実加工物に適用でき、チューブをプレートやバーに溶接するのに、例えばボスをケーシングに溶接するのに使用してもよい。
【００４５】
溶接鍛造力は、摩擦溶接プロセス中、一定であってもよく、又は、指令された溶接面積の増加割合に関連して変化させてもよく、これによって、一定の界面力を維持するか或いは可変の鍛造圧力で溶接を行うことができる。
【００４６】
本発明を、両加工物に第１及び第２の領域を形成することを参照して説明したが、第１及び第２の領域を加工物の一方だけに形成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
２４ ファンロータ
２６ ファンブレード
３８ 第１溶接面
４０ 第２溶接面
４２ 第１領域
４２Ａ、４２Ｂ 側面
４４ 第２領域
４４Ａ、４４Ｂ 側面
４６ 溶接界面
４８ 第１領域
５０ 第２領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦溶接方法に関し、更に詳細には、線型摩擦溶接方法、回転摩擦溶接方法、又は軌道摩擦溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＯ２００８／０１７８００Ａ１には、第１溶接面から遠ざかる方向でテーパし、第１溶接面から遠ざかる方向で先細になるように第１加工物を構成する、摩擦溶接方法が記載されている。これは、摩擦溶接プロセス中の溶接ばり材料の流量を低減し、溶接部の縁部での歪誘導多孔度（ｓｔｒａｉｎ ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｏｒｏｓｉｔｙ）の形成を低減するためである。
【０００３】
しかしながら、大きなテーパ角度については、第１溶接面の縁部が、支持がなされていないために壊れ、そのため、接触面積、鍛造圧力等の制御が低下してしまうということがわかっている。従って、ＷＯ２００８／０１７８００Ａ１の方法は、テーパ角度が小さい場合にしか使用されず、そのため、ＷＯ２００８／０１７８００Ａ１の方法の利点が低下した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０１７８００Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、上述の問題点を低減する、好ましくは解決する、新規な摩擦溶接方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、本発明は、摩擦溶接方法において、
第１溶接面を持つ第１加工物及び第２溶接面を持つ第２加工物を提供する工程と、
第１溶接面と隣接した第１領域において、第１加工物が第１溶接面に対してほぼ９０°の角度で配置されるように第１加工物を構成する工程と、
第１領域と隣接した第２領域において、第１加工物が第１溶接面から遠ざかる方向でテーパし、第１加工物が、第２領域において、第１溶接面から遠ざかる方向で先細になるように第１加工物を配置する工程と、
第２領域において、第１加工物が、第１溶接面に対して９０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程と、
第１加工物の第１溶接面が、第２加工物の第２溶接面に当接するように、第１及び第２の加工物を位置決めする工程と、
加工物のうちの少なくとも一方の加工物の、溶接面のうちの少なくとも一方の溶接面が、他方の加工物の他方の溶接面に対して移動するように、第１及び第２の加工物を互いに対して移動し、溶接面のところで温度を上昇し、溶接界面を形成する工程と、
移動を停止する工程と、
第１及び第２の加工物を冷却し、第１及び第２の加工物を互いに溶接する工程とを含む、方法を提供する。
【０００７】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第１加工物が、第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程を含む。
【０００８】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第１加工物が、第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１６０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程を含む。
【０００９】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第１加工物が、第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１４０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程を含む。
【００１０】
好ましくは、本方法は、第１加工物が、第２領域において、第１溶接面に対して１１５°、１２５°、又は１３５°の所定の角度で配置されるように、第１加工物を構成する工程を含む。
【００１１】
好ましくは、本方法は、
第２溶接面と隣接した第１領域において、第２加工物が第２溶接面に対してほぼ９０°の所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程と、
第１領域と隣接した第２領域において、第２加工物が第２溶接面から遠ざかる方向でテーパし、第２加工物が、第２領域において、第２溶接面から遠ざかる方向で先細になるように、第２加工物を構成する工程と、
第２領域において、第２加工物が第２溶接面に対して９０°よりも大きく１８０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程とを含む。
【００１２】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第２加工物が第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１８０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程を含む。
【００１３】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第２加工物が第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１６０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程を含む。
【００１４】
好ましくは、本方法は、第２領域において、第２加工物が第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１４０°よりも小さい所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程を含む。
【００１５】
好ましくは、本方法は、第２加工物が、第２領域において、第２溶接面に対して１１５°、１２５°、又は１３５°の所定の角度で配置されるように、第２加工物を構成する工程を含む。
【００１６】
好ましくは、第１加工物はロータであり、第２加工物はロータブレードである。好ましくは、ロータはファンロータであり、ロータブレードはファンブレードである。ロータはコンプレッサロータ又はコンプレッサドラムであってもよく、ロータブレードはコンプレッサブレードである。
【００１７】
好ましくは、第１加工物及び第２加工物はチタニウム合金で形成されている。好ましくは、チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、バナジウムを４重量％含み、残りが、微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物である。変形例では、チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、錫を２重量％、バナジウムを４重量％、モリブデンを６重量％含み、残りが、微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物である。
【００１８】
変形例では、第１加工物はロータであり、第２加工物はロータである。第１加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであってもよく、第２加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであってもよい。
【００１９】
第１加工物は、鋼、ニッケル、又はチタニウムでできていてもよく、第２加工物は、鋼、ニッケル、又はチタニウムでできていてもよい。
【００２０】
好ましくは、第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、振動を含む。
【００２１】
好ましくは、第１及び第２の加工物の振動は直線運動を含む。
【００２２】
好ましくは、前記方法は、複数の第２加工物を第１加工物に摩擦溶接する工程を含む。
【００２３】
好ましくは、第１加工物は、外方に延びる少なくとも一つの部分を含み、第１溶接面は、第１加工物の外方に延びる部分に設けられている。
【００２４】
好ましくは、第１加工物は外方に延びる複数の部分を含み、第１加工物の外方に延びる部分の各々は、第１溶接面を有し、複数の第２加工物が第１加工物に摩擦溶接され、第２加工物の各々は、外方に延びる部分の一つに夫々摩擦溶接される。
【００２５】
変形例では、第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、回転移動を含んでもよい。
【００２６】
本発明を、一例として、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明による方法を使用してロータブレードをロータに摩擦溶接したターボファンガスタービンエンジンを示す図である。
【図２】図２は、本発明による摩擦溶接が加えられている第１及び第２の加工物の端面図である。
【図３】図３は、図２の摩擦溶接が加えられている第１及び第２の加工物間の曲線状の溶接平面を示す側面図である。
【図４】図４は、摩擦溶接が行われる前の一方の加工物の片側半分の拡大図である。
【図５】図５は、摩擦溶接中の両加工物の片側半分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
ターボファンガスタービンエンジン１０は、図１に示すように、流れ方向で、入口１２、ファン区分１４、コンプレッサ区分１６、燃焼区分１８、タービン区分２０、及び排気区分２２を含む。ファン区分１４は、周方向で間隔が隔てられた半径方向外方に延びる複数のファンブレード２６を支持するファンロータ２４を含む。ファン区分１４は、更に、ファンケーシング２８を含む。ファンケーシング２８は、ファンロータ２４及びファンブレード２６と同軸に配置されており、また、これらを取り囲んでいる。ファンケーシング２８は、ファンダクト３０を形成する。ファンケーシング２８は、周方向で間隔が隔てられた半径方向に延びる複数のファン出口ガイドベーン３４によって、コアエンジンケーシング３２に固定されている。
【００２９】
コンプレッサ区分１６は、一つ又はそれ以上のコンプレッサ、例えば中圧コンプレッサ（図示せず）及び高圧コンプレッサ（図示せず）、又は高圧コンプレッサ（図示せず）を含む。タービン区分２０は、一つ又はそれ以上のタービン、例えば高圧タービン（図示せず）、中圧タービン（図示せず）、及び低圧タービン（図示せず）、又は高圧タービン（図示せず）及び低圧タービン（図示せず）を含む。
【００３０】
ファンブレード２６はファンロータ２４と一体であり、ファンブレード２６はファンロータ２４に線型摩擦溶接３６によって接合されている。
【００３１】
第１加工物（例えば、ファンロータ２４）を、第２加工物（例えば、ファンブレード２６）に摩擦溶接する方法を、図２乃至図５を参照して説明する。この摩擦溶接法は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）に第１溶接面３８を提供し、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）に第２溶接面４０を提供する工程を含む。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１溶接面３８と隣接した第１領域４２において、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）が第１溶接面３８に対してほぼ９０°の角度αで配置されるように構成されている。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１領域４２と隣接した第２領域４４において、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）が、第１溶接面３８から遠ざかる方向にテーパし、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）が第２領域４４において、第１溶接面３８から遠ざかる方向で先細になるように構成されている。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物の第２領域４４において、ファンロータ２４が第１溶接面３８に対して９０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されている。第１及び第２の加工物（即ち、ファンロータ２４及びファンブレード２６）は、夫々、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第１溶接面３８が、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の第２溶接面４０に当接するように構成されている。また、第１及び第２の加工物（即ち、ファンロータ２４及びファンブレード２６）は、夫々、互いに対して矢印Ｏで示すように移動するように構成されている。その結果、加工物２４、２６のうちの少なくとも一方の溶接面３８、４０のうちの少なくとも一方が、他方の加工物２６、２４のうちの他方の溶接面４０、３８に対して移動する。この際、圧力即ち鍛造力が加えられ、第１及び第２の加工物２４及び２６を互いに向かって押し、そのため、溶接面３８、４０のところで温度が上昇し、溶接界面４６を形成する。移動を停止することにより第１及び第２の加工物（即ち、ファンロータ２４及びファンブレード２６）の夫々を冷却し、第１及び第２の加工物（即ち、ファンロータ２４及びファンブレード２６）を互いに溶接できる。
【００３２】
第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第１領域４２において、側面４２Ａ及び４２Ｂが第１溶接面３８に対して９０°の角度αで配置されるように構成されている。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第２領域４４において、側面４４Ａ及び４４Ｂが第１溶接面３８に対して１１０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されている。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第２領域４４において、側面４４Ａ及び４４Ｂが第１溶接面３８に対して１１０°よりも大きく且つ１６０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されていてもよい。第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第２領域４４において、側面４４Ａ及び４４Ｂが第１溶接面３８に対して１１０°よりも大きく且つ１４０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されていてもよい。特定の例では、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の第２領域４４において、側面４４Ａ及び４４Ｂが第１溶接面３８に対して１１５°、１２５°、又は１３５°の角度βで配置されるように構成されている。
【００３３】
第２加工物２６は、第２溶接面４０と隣接した第１領域４８において、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）が、第２溶接面４０に対してほぼ９０°の角度αで配置され、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）は、第１領域４８と隣接した第２領域５０において、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）が第２溶接面４０から遠ざかる方向にテーパし、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の第２領域５０は第２溶接面４０から遠ざかる方向で先細になるように構成されている。第２加工物即ちファンブレード２６は、第２領域５０において、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）が第２溶接面４０に対して９０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されている。
【００３４】
第２加工物２６は、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の第１領域４８において、側面４８Ａ及び４８Ｂが第２溶接面４０に対して９０°の角度αで配置されるように構成されている。第２加工物２６は、第２加工物２６の第２領域５０において、側面５０Ａ及び５０Ｂが第２溶接面４０に対して１１０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されている。第２加工物２６は、第２加工物２６の第２領域５０において、側面５０Ａ及び５０Ｂが第２溶接面４０に対して１１０°よりも大きく且つ１６０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されていてもよい。第２加工物２６は、第２加工物２６の第２領域５０において、側面５０Ａ及び５０Ｂが第２溶接面４０に対して１１０°よりも大きく且つ１４０°よりも小さい角度βで配置されるように構成されていてもよい。特定の例では、第２加工物２６は、第２加工物２６の第２領域５０において、側面５０Ａ及び５０Ｂが第２溶接面４０に対して１１５°、１２５°、又は１３５°の角度βで配置されるように構成されていてもよい。
【００３５】
図４でわかるように、第１加工物２４の第１領域４２から第２領域４４まで滑らかに緩やかに移行している。第２領域４４から第１加工物２４の主部までの移行部は、寛容なアール又は半径（ｇｅｎｅｒｏｕｓ ｒａｄｉｕｓ）になっている。第１加工物２４の第１領域４２は、上文中に説明したように、第１溶接面３８に対して９０°の角度αで配置されており、摩擦溶接プロセス中、初期に、アップセットが主に第１加工物２４の第１領域４２で生じる。第１加工物２４の第２領域４４は、第１溶接面３８に対して最適角度βで配置されており、最終アップセットが第１加工物２４の第２領域４４で生じる。第２加工物もまた同様の方法で構成されている。
【００３６】
図５でわかるように、二叉のフラッシュ（即ち、ばり）５２が形成され、最終的溶接面５６と隣接して塑性流動ゾーン５４が形成される。更に、ばりの塑性流れ５８が生じる場所に形成されたアール（即ち、応力集中部６０）が、小さくなることがわかる。これにより、この位置で縁部に亀裂が入る危険をなくし、歪み誘導多孔度の形成を低減する。第１領域４２から第２領域４４までの滑らかな移行部４３は、ばり形成における不連続をなくし、ばりの除去及び／又はスタブ剛性に関する追加の問題点をなくす。第２領域４４の軸線方向長さは、通常の摩擦溶接プロセスにおける固有のアップセット変化を吸収するように構成されている。第２領域４４のベース４５には、塑性変形が加わり、従って、この領域に亀裂が生じないようにするために代表的には５ｍｍの寛容なアール又は半径が必要とされる。
【００３７】
この例では、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、外方に延びる少なくとも一つの部分４１を含み、第１溶接面３８は、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の外方に延びる部分４１に設けられている。更に、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）は、外方に延びる複数の部分４１を含み、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の外方に延びる部分４１の各々は、第１溶接面３８を有し、複数の第２加工物（即ち、ファンブレード２６）が、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）に摩擦溶接され、第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の各々が、第１加工物（即ち、ファンロータ２４）の外方に延びる部分４１の夫々に摩擦溶接される。
【００３８】
第１加工物（即ち、ファンロータ２４）及び第２加工物（即ち、ファンブレード２６）の互いに対する移動は、振動を含み、詳細には第１及び第２の加工物２４及び２６の振動は直線運動（線型移動）を含む。
【００３９】
第１加工物（即ち、ファンロータ２４）及び第２加工物（即ち、ファンブレード２６）はチタニウム合金でできている。チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、バナジウムを４重量％含むことができ、残りが微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物とすることができる。又は別の態様では、チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、錫を２重量％、バナジウムを４重量％、モリブデンを６重量％含むことができ、残りが微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物とすることができる。他の適当なチタニウム合金を使用してもよい。
【００４０】
ファンロータ及びファンブレードを参照して本発明を説明したが、本発明は、例えば、コンプレッサロータ、コンプレッサドラム、コンプレッサブレード、タービンロータ、タービンブレード等の、他のロータ及びロータブレードにも等しく適用できる。コンプレッサブレードは、上文中で言及したチタニウム合金又は鋼で形成されていてもよい。コンプレッサディスク又はコンプレッサドラムは、上文中で言及したチタニウム合金、ニッケル合金、又は鋼で形成されていてもよい。タービンブレードは、ニッケル合金で形成されていてもよく、タービンディスクは、ニッケル合金で形成されていてもよい。
【００４１】
別の態様では、第１加工物はロータであってもよく、第２加工物はロータであってもよい。第１加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであってもよく、第２加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであってもよい。第１加工物は、鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタニウム合金、又は他の適当な金属又は合金でできていてもよく、第２加工物は、鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタニウム合金、又は他の適当な金属又は合金でできていてもよい。この方法では、第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、回転移動を含む。シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムは、ガスタービンエンジンのシャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムとすることができる。ディスクは、ファンディスク、コンプレッサディスク又はタービンディスクとすることができ、ドラムはコンプレッサドラム又はタービンドラムとすることができる。
【００４２】
本発明の利点は、縁部に亀裂が形成され難くするか或いは亀裂が形成されないようにし、歪み誘導多孔度を制御し、その結果、高品質で一体性が高い溶接を提供し、縁部をきれいにする上での余裕を小さくするということである。
【００４３】
本発明は、ばりの形態によりマルテンサイト領域に亀裂が発生する、鋼製加工物の慣性溶接に適用できる。
【００４４】
本発明は、線型摩擦溶接、直接駆動回転摩擦溶接及び慣性回転摩擦溶接を含む回転摩擦溶接、及び軌道摩擦溶接等の多くの摩擦溶接技術に適用できる。回転摩擦溶接の場合には、チューブ状加工物又は中実加工物に適用でき、チューブをプレートやバーに溶接するのに、例えばボスをケーシングに溶接するのに使用してもよい。
【００４５】
溶接鍛造力は、摩擦溶接プロセス中、一定であってもよく、又は、指令された溶接面積の増加割合に関連して変化させてもよく、これによって、一定の界面力を維持するか或いは可変の鍛造圧力で溶接を行うことができる。
【００４６】
本発明を、両加工物に第１及び第２の領域を形成することを参照して説明したが、第１及び第２の領域を加工物の一方だけに形成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
２４ ファンロータ
２６ ファンブレード
３８ 第１溶接面
４０ 第２溶接面
４２ 第１領域
４２Ａ、４２Ｂ 側面
４４ 第２領域
４４Ａ、４４Ｂ 側面
４６ 溶接界面
４８ 第１領域
５０ 第２領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦溶接方法であって、
第１溶接面を持つ第１加工物と、第２溶接面を持つ第２加工物を提供する工程と、
前記第１溶接面と隣接した第１領域において、前記第１加工物が前記第１溶接面に対してほぼ９０°の角度で配置されるように第１加工物を設ける工程と、
前記第１領域と隣接した第２領域において、前記第１加工物が前記第１溶接面から遠ざかる方向でテーパし、前記第１加工物が、前記第２領域において、前記第１溶接面から遠ざかる方向で先細になるように、前記第１加工物を配置する工程と、
前記第２領域において、前記第１加工物が、前記第１溶接面に対して９０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第１加工物を設ける工程と、
前記第１加工物の前記第１溶接面が前記第２加工物の前記第２溶接面に当接するように、前記第１及び第２の加工物を位置決めする工程と、
前記第１及び第２の加工物のうちの少なくとも一方の加工物の、前記溶接面のうちの少なくとも一方の溶接面が、他方の加工物の他方の溶接面に対して移動するように、前記第１及び第２の加工物を互いに対して移動し、前記溶接面のところで温度を上昇し、溶接界面を形成する工程と、
前記移動を停止する工程と、
前記第１及び第２の加工物を冷却し、前記第１及び第２の加工物を互いに溶接する工程とを含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第１加工物が、前記第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第１加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第１加工物が、前記第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１６０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第１加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項１、２、又は３に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第１加工物が、前記第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１４０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第１加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記第２溶接面と隣接した第１領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対してほぼ９０°の角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程と、
前記第１領域と隣接した第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面から遠ざかる方向でテーパし、前記第２加工物が、前記第２領域において、前記第２溶接面から遠ざかる方向で先細になるように、前記第２加工物を設ける工程と、
前記第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対して９０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程とを含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１６０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項８】
請求項５、６、又は７に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１４０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程を含む、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方法において、
前記第１加工物はロータであり、前記第２加工物はロータブレードである、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記ロータはファンロータであり、前記ロータブレードはファンブレードであり、または、
前記ロータはコンプレッサロータ又はコンプレッサドラムであり、前記ロータブレードはコンプレッサブレードである、方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の方法において、
前記第１加工物及び前記第２加工物はチタニウム合金で形成されている、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、バナジウムを４重量％含み、残りが微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物であるか、或いは、
前記チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、錫を２重量％、バナジウムを４重量％、モリブデンを６重量％含み、残りが微量の添加物を加えたチタニウム及び及然の不純物である、方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、振動を含む、方法。
【請求項１４】
請求項９乃至１３のうちのいずれか一項記載の方法において、
複数の第２加工物を前記第１加工物に摩擦溶接する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
前記第１加工物は、外方に延びる少なくとも一つの部分を含み、前記第１溶接面は、前記第１加工物の前記外方に延びる部分に設けられている、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記第１加工物は外方に延びる複数の部分を含み、
前記第１加工物の外方に延びる部分の各々は、第１溶接面を有し、
複数の第２加工物が前記第１加工物に摩擦溶接され、
前記第２加工物の各々は、前記外方に延びる部分の一つに夫々摩擦溶接される、方法。
【請求項１７】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記第１加工物はロータであり、前記第２加工物はロータである、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記第１加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであり、前記第２加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムである、方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の方法において、
前記第１加工物は、鋼、チタニウム、又はニッケルを備えたおり、前記第２加工物は、鋼、チタニウム、又はニッケルを備えている、方法。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、回転運動を含む、方法。
【請求項１】
摩擦溶接方法であって、
第１溶接面を持つ第１加工物と、第２溶接面を持つ第２加工物を提供する工程と、
前記第１溶接面と隣接した第１領域において、前記第１加工物が前記第１溶接面に対してほぼ９０°の角度で配置されるように第１加工物を設ける工程と、
前記第１領域と隣接した第２領域において、前記第１加工物が前記第１溶接面から遠ざかる方向でテーパし、前記第１加工物が、前記第２領域において、前記第１溶接面から遠ざかる方向で先細になるように、前記第１加工物を配置する工程と、
前記第２領域において、前記第１加工物が、前記第１溶接面に対して９０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第１加工物を設ける工程と、
前記第１加工物の前記第１溶接面が前記第２加工物の前記第２溶接面に当接するように、前記第１及び第２の加工物を位置決めする工程と、
前記第１及び第２の加工物のうちの少なくとも一方の加工物の、前記溶接面のうちの少なくとも一方の溶接面が、他方の加工物の他方の溶接面に対して移動するように、前記第１及び第２の加工物を互いに対して移動し、前記溶接面のところで温度を上昇し、溶接界面を形成する工程と、
前記移動を停止する工程と、
前記第１及び第２の加工物を冷却し、前記第１及び第２の加工物を互いに溶接する工程とを含む、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第１加工物が、前記第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１８０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第１加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第１加工物が、前記第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１６０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第１加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項４】
請求項１、２、又は３に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第１加工物が、前記第１溶接面に対して１１０°よりも大きく且つ１４０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第１加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記第２溶接面と隣接した第１領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対してほぼ９０°の角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程と、
前記第１領域と隣接した第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面から遠ざかる方向でテーパし、前記第２加工物が、前記第２領域において、前記第２溶接面から遠ざかる方向で先細になるように、前記第２加工物を設ける工程と、
前記第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対して９０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程とを含む、方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１６０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程を含む、方法。
【請求項８】
請求項５、６、又は７に記載の方法において、
前記第２領域において、前記第２加工物が、前記第２溶接面に対して１１０°よりも大きく１４０°よりも小さい角度で配置されるように、前記第２加工物を設ける工程を含む、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方法において、
前記第１加工物はロータであり、前記第２加工物はロータブレードである、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
前記ロータはファンロータであり、前記ロータブレードはファンブレードであり、または、
前記ロータはコンプレッサロータ又はコンプレッサドラムであり、前記ロータブレードはコンプレッサブレードである、方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の方法において、
前記第１加工物及び前記第２加工物はチタニウム合金で形成されている、方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、
前記チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、バナジウムを４重量％含み、残りが微量の添加物を加えたチタニウム及び偶然の不純物であるか、或いは、
前記チタニウム合金は、アルミニウムを６重量％、錫を２重量％、バナジウムを４重量％、モリブデンを６重量％含み、残りが微量の添加物を加えたチタニウム及び及然の不純物である、方法。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、振動を含む、方法。
【請求項１４】
請求項９乃至１３のうちのいずれか一項記載の方法において、
複数の第２加工物を前記第１加工物に摩擦溶接する工程を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、
前記第１加工物は、外方に延びる少なくとも一つの部分を含み、前記第１溶接面は、前記第１加工物の前記外方に延びる部分に設けられている、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記第１加工物は外方に延びる複数の部分を含み、
前記第１加工物の外方に延びる部分の各々は、第１溶接面を有し、
複数の第２加工物が前記第１加工物に摩擦溶接され、
前記第２加工物の各々は、前記外方に延びる部分の一つに夫々摩擦溶接される、方法。
【請求項１７】
請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法において、
前記第１加工物はロータであり、前記第２加工物はロータである、方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記第１加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムであり、前記第２加工物は、シャフト、スタブシャフト、ディスク、又はドラムである、方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の方法において、
前記第１加工物は、鋼、チタニウム、又はニッケルを備えたおり、前記第２加工物は、鋼、チタニウム、又はニッケルを備えている、方法。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の方法において、
前記第１及び第２の加工物の互いに対する移動は、回転運動を含む、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−３６９１７（Ｐ２０１１−３６９１７Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−１７４１６９（Ｐ２０１０−１７４１６９）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【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２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４１６９（Ｐ２０１０−１７４１６９）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【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）】
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