JPH0417701A - タービンブレードの製造方法 - Google Patents
タービンブレードの製造方法Info
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- JPH0417701A JPH0417701A JP11708490A JP11708490A JPH0417701A JP H0417701 A JPH0417701 A JP H0417701A JP 11708490 A JP11708490 A JP 11708490A JP 11708490 A JP11708490 A JP 11708490A JP H0417701 A JPH0417701 A JP H0417701A
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- Japan
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- turbine blade
- carbon
- composite
- core layer
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は炭素／炭素系複合材料（カーボン／カーボンコ
ンポジットあるいはＣ／Ｃコンポジットと称される）に
より形成されるタービンブレードの製造方法に関する。
ンポジットあるいはＣ／Ｃコンポジットと称される）に
より形成されるタービンブレードの製造方法に関する。
従来の技術
例えば１５００℃以上の高温雰囲気で使用されるタービ
ンブレードとして、それまでの金属製のものに代えて炭
素／炭素系複合材料（ここではＣ／Ｃコンポジ、ドと称
する）により形成することが試られている。
ンブレードとして、それまでの金属製のものに代えて炭
素／炭素系複合材料（ここではＣ／Ｃコンポジ、ドと称
する）により形成することが試られている。
このＣ／Ｃコンポジット製のタービンブレードの具体的
な製造方法としては、大別して第４図（Ａ）、 （Ｂ
）、 （Ｃ）、 （Ｄ）に示すような方法がある。
な製造方法としては、大別して第４図（Ａ）、 （Ｂ
）、 （Ｃ）、 （Ｄ）に示すような方法がある。
同図（Ａ）に示すものは、炭素繊維クロス１１を積層す
ることによって予備成形されたＣ／Ｃコンポジットの基
板１２から機械切削加工によってタービンブレード１３
の形状を削り出すようにしたものである。同図（Ｂ）に
示すものは、タービンブレード１４の曲率に沿うように
炭素繊維クロス１１を積層することによって予備成形さ
れたＣ／Ｃコンポジットの基板１５から同様に機械切削
加工によってタービンブレード１４の形状を削り出すよ
うにしたものである。なお、上記の二つの方法はいずれ
も基板１２または１５そのものを焼成して炭化処理した
上で機械加工が施される。
ることによって予備成形されたＣ／Ｃコンポジットの基
板１２から機械切削加工によってタービンブレード１３
の形状を削り出すようにしたものである。同図（Ｂ）に
示すものは、タービンブレード１４の曲率に沿うように
炭素繊維クロス１１を積層することによって予備成形さ
れたＣ／Ｃコンポジットの基板１５から同様に機械切削
加工によってタービンブレード１４の形状を削り出すよ
うにしたものである。なお、上記の二つの方法はいずれ
も基板１２または１５そのものを焼成して炭化処理した
上で機械加工が施される。
また、同図（Ｃ）に示すものはタービンブレード１６の
曲率に沿うようにマトリックス樹脂を含浸させた炭素繊
維クロス１１を二つ折りにして順次積層することで所定
のタービンブレード形状に成形するようにしたものであ
る。
曲率に沿うようにマトリックス樹脂を含浸させた炭素繊
維クロス１１を二つ折りにして順次積層することで所定
のタービンブレード形状に成形するようにしたものであ
る。
さらに、同図（Ｄ）に示すものは、マトリ、ソクス樹脂
を含浸させた炭素繊維１８のチョップ状のもの（チョツ
プドストランド）を用いて型成形によす所定のタービン
ブレード１７の形状をつくり出すようにしたものである
。
を含浸させた炭素繊維１８のチョップ状のもの（チョツ
プドストランド）を用いて型成形によす所定のタービン
ブレード１７の形状をつくり出すようにしたものである
。
なお、同図（Ｃ）、 （Ｄ）の方法により成形された
タービンブレード１６または１７は後工程において炭化
処理される。
タービンブレード１６または１７は後工程において炭化
処理される。
発明が解決しようとする課題
上記のような従来の製造方法においては、いずれも製法
上の制約のために一長一短があり、製造されたタービン
ブレードそのものの機能の上でなおも問題点を残してい
る。
上の制約のために一長一短があり、製造されたタービン
ブレードそのものの機能の上でなおも問題点を残してい
る。
すなわち、第４図（Ａ＞、（Ｂ）に示す方法で製造され
たタービンブレード１３．１４の場合、積層された各炭
素繊維クロス１１がタービン運転中のガスの流れ方向Ｆ
に対して切断されていてその各炭素繊維クロス１１の端
部がタービンブレード１３．１４の外周面に露出するこ
とになるため、タービン運転中に高温ガスにさらされる
とそのエロージョン現象により層間剥離や割れが発生し
、耐久性の面で十分でない。
たタービンブレード１３．１４の場合、積層された各炭
素繊維クロス１１がタービン運転中のガスの流れ方向Ｆ
に対して切断されていてその各炭素繊維クロス１１の端
部がタービンブレード１３．１４の外周面に露出するこ
とになるため、タービン運転中に高温ガスにさらされる
とそのエロージョン現象により層間剥離や割れが発生し
、耐久性の面で十分でない。
また、同図（Ｃ）の方法で製造されたタービンブレード
１６の場合、上記のような層間剥離や割れといった欠陥
の発生はないものの、長期使用によりエローシコン現象
のためにマトリックス層が徐々に削られ、ブレード表面
の平滑性が損われやすい。
１６の場合、上記のような層間剥離や割れといった欠陥
の発生はないものの、長期使用によりエローシコン現象
のためにマトリックス層が徐々に削られ、ブレード表面
の平滑性が損われやすい。
さらに同図（Ｄ）の方法で製造されたタービンブレード
１７の場合、ブレード表面を比較的平滑に仕上げること
ができるものの、炭素繊維１８が短繊維であるために強
度の向上が望めない。
１７の場合、ブレード表面を比較的平滑に仕上げること
ができるものの、炭素繊維１８が短繊維であるために強
度の向上が望めない。
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、機械的強度および耐久性とも
にすぐれ、しかも表面が滑らかなタービンブレードを得
ることができる製造方法を提供することにある。
その目的とするところは、機械的強度および耐久性とも
にすぐれ、しかも表面が滑らかなタービンブレードを得
ることができる製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
本発明は炭素／炭素系複合材料により形成されるタービ
ンブレードの製造方法において、マトリックス樹脂材料
を含浸させた強化繊維クロスをタービンブレードの厚み
方向に積層してこのクロス積層体によりコア層を形成し
、コア層を、マトリックス樹脂を含浸させた強化繊維の
フェルトからなる表皮層で包囲してプリフォームとし、
このプリフォームを焼成して炭化処理することを特徴と
している。
ンブレードの製造方法において、マトリックス樹脂材料
を含浸させた強化繊維クロスをタービンブレードの厚み
方向に積層してこのクロス積層体によりコア層を形成し
、コア層を、マトリックス樹脂を含浸させた強化繊維の
フェルトからなる表皮層で包囲してプリフォームとし、
このプリフォームを焼成して炭化処理することを特徴と
している。
作用
上記の方法によると、タービンブレードのコア層が長繊
維のＣ／Ｃコンポジットで形成されるのに対して表皮層
が短繊維のＣ／Ｃコンポジットで形成されることになる
ことから、長繊維と短繊維のそれぞれのもつ利点を活か
して、機械的強度にすくれ、しかも表面が滑らかなター
ビンブレードを得ることができる。
維のＣ／Ｃコンポジットで形成されるのに対して表皮層
が短繊維のＣ／Ｃコンポジットで形成されることになる
ことから、長繊維と短繊維のそれぞれのもつ利点を活か
して、機械的強度にすくれ、しかも表面が滑らかなター
ビンブレードを得ることができる。
実施例
第１図〜第３図は本発明の一実施例を示す図で、第２図
および第３図に示すタービンブレードｌは、図示しない
タービンホイールに固定する際にタービンホイール側の
凹部と嵌合するアンカ一部２と、このアンカ一部２と一
体に形成されたブレード部３とから構成される。
および第３図に示すタービンブレードｌは、図示しない
タービンホイールに固定する際にタービンホイール側の
凹部と嵌合するアンカ一部２と、このアンカ一部２と一
体に形成されたブレード部３とから構成される。
タービンブレード１を成形するにあたり、第１図（Ａ）
に示すように炭素繊維クロス４を強化材にもつプリプレ
グ６を二つ折りにしつつ順次積層して最終製品形状と相
似形のコア層５を成形する。
に示すように炭素繊維クロス４を強化材にもつプリプレ
グ６を二つ折りにしつつ順次積層して最終製品形状と相
似形のコア層５を成形する。
プリプレグ６を二つ折りにして積層するのは、タービン
運転中のガスの流れ方向Ｆに対して炭素繊維クロス４が
切断されることなく、かつブレード部３の外周面に炭素
繊維クロス４の端部が露出しないようにするためで、そ
の炭素繊維クロス４の端部同士の突き合せ部がブレード
部３のガス流入側の端部３ａ側に位置するように順次積
層する。
運転中のガスの流れ方向Ｆに対して炭素繊維クロス４が
切断されることなく、かつブレード部３の外周面に炭素
繊維クロス４の端部が露出しないようにするためで、そ
の炭素繊維クロス４の端部同士の突き合せ部がブレード
部３のガス流入側の端部３ａ側に位置するように順次積
層する。
続いて、上記のコア層５を、第１図（Ｂ）に示すように
ピッチ系炭素繊維フェルト７を強化材にもつプリプレグ
８で包囲し、コア層５の回りを表皮層９で覆ってタービ
ンブレード３のプリフォーム１０を形成する。
ピッチ系炭素繊維フェルト７を強化材にもつプリプレグ
８で包囲し、コア層５の回りを表皮層９で覆ってタービ
ンブレード３のプリフォーム１０を形成する。
こうして得られたプリフォーム１０を公知のキュア工程
において加熱しつつ加圧して硬化成形体とし、この硬化
成形体を炭化・黒鉛化工程において炭化・黒鉛化処理を
施す。
において加熱しつつ加圧して硬化成形体とし、この硬化
成形体を炭化・黒鉛化工程において炭化・黒鉛化処理を
施す。
上記の炭化・黒鉛化処理によりマトリックス樹脂の熱分
解のためにガスが発生して硬化成形体が疎の状態となる
ことから、この疎の状態の成形体にピッチを含浸させた
上、再度炭化・黒鉛化処理を施す。そして、成形体の比
重が所定の比重となるまで上記のピッチ含浸および炭化
・黒鉛化処理を複数回繰り返し、これによってＣ／Ｃコ
ンポジットからなる第１図（Ｃ）および第２図に示すタ
ービンブレード１を得る。
解のためにガスが発生して硬化成形体が疎の状態となる
ことから、この疎の状態の成形体にピッチを含浸させた
上、再度炭化・黒鉛化処理を施す。そして、成形体の比
重が所定の比重となるまで上記のピッチ含浸および炭化
・黒鉛化処理を複数回繰り返し、これによってＣ／Ｃコ
ンポジットからなる第１図（Ｃ）および第２図に示すタ
ービンブレード１を得る。
ここで、酸化雰囲気で使用されるタービンブレードの場
合には、強化繊維フェルトとしてＳｉＣ短繊維製のもの
を使用するとともにブリフｔ−ムとなった時点でその表
面にＳｉＣの保護層をコーティングするか、あるいは強
化繊維フェルトに含浸されるマトリックス樹脂に予めＳ
ｉＣ粉末を予め混入しておくとよい。
合には、強化繊維フェルトとしてＳｉＣ短繊維製のもの
を使用するとともにブリフｔ−ムとなった時点でその表
面にＳｉＣの保護層をコーティングするか、あるいは強
化繊維フェルトに含浸されるマトリックス樹脂に予めＳ
ｉＣ粉末を予め混入しておくとよい。
発明の効果
以上のように本発明によれば、長繊維を強化材にもつコ
ア層が短繊維を強化材にもつ表皮層で覆われることにな
るので、機械的強度にすぐれるとともに表面が滑らかで
耐久性のすぐれたタービンブレードを得ることができ、
Ｃ／Ｃコンポジット製のタービンブレードの実用化に大
きく寄与できる。
ア層が短繊維を強化材にもつ表皮層で覆われることにな
るので、機械的強度にすぐれるとともに表面が滑らかで
耐久性のすぐれたタービンブレードを得ることができ、
Ｃ／Ｃコンポジット製のタービンブレードの実用化に大
きく寄与できる。
第１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本発明の一実施例を示
す工程説明図、第２図はタービンブレードの斜視図、第
３図は第２図の■−■線に沿う断面図、第４図（Ａ）、
（Ｂ）、 （Ｃ）、 （Ｄ）はいずれも従来の
タービンブレードの製造方法を示す説明図である。 １・・・タービンブレード、３・・・ブレード部、４・
・・炭素繊維クロス（強化繊維クロス）、５・・・コア
層、７・・炭素繊維フェルト（強化繊維フェルト）、９
・・・表皮層、１０・・・プリフォーム。 第２図 ガ′ス ガス
す工程説明図、第２図はタービンブレードの斜視図、第
３図は第２図の■−■線に沿う断面図、第４図（Ａ）、
（Ｂ）、 （Ｃ）、 （Ｄ）はいずれも従来の
タービンブレードの製造方法を示す説明図である。 １・・・タービンブレード、３・・・ブレード部、４・
・・炭素繊維クロス（強化繊維クロス）、５・・・コア
層、７・・炭素繊維フェルト（強化繊維フェルト）、９
・・・表皮層、１０・・・プリフォーム。 第２図 ガ′ス ガス
Claims (1)
- （１）炭素／炭素系複合材料により形成されるタービン
ブレードの製造方法において、 マトリックス樹脂材料を含浸させた強化繊維クロスをタ
ービンブレードの厚み方向に積層してこのクロス積層体
によりコア層を形成し、 コア層を、マトリックス樹脂を含浸させた強化繊維のフ
ェルトからなる表皮層で包囲してプリフォームとし、 このプリフォームを焼成して炭化処理することを特徴と
するタービンブレードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2117084A JP2658497B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | タービンブレードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2117084A JP2658497B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | タービンブレードの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0417701A true JPH0417701A (ja) | 1992-01-22 |
| JP2658497B2 JP2658497B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=14703001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2117084A Expired - Fee Related JP2658497B2 (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | タービンブレードの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658497B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110846936A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-02-28 | 山鹰国际控股股份公司 | 一种提高结合力的箱板纸及其制作工艺 |
| JP2024500560A (ja) * | 2020-12-04 | 2024-01-09 | ボーダス ゲーエムベーハー | パイプまたはダクトプローブ、およびパイプまたはダクトプローブを備えるシステム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6456902A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | Moving blade with platform |
| JPH01111102U (ja) * | 1988-01-21 | 1989-07-26 | ||
| JPH0278702A (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-19 | Agency Of Ind Science & Technol | ラジアルロータ |
-
1990
- 1990-05-07 JP JP2117084A patent/JP2658497B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6456902A (en) * | 1987-08-28 | 1989-03-03 | Ishikawajima Harima Heavy Ind | Moving blade with platform |
| JPH01111102U (ja) * | 1988-01-21 | 1989-07-26 | ||
| JPH0278702A (ja) * | 1988-09-13 | 1990-03-19 | Agency Of Ind Science & Technol | ラジアルロータ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110846936A (zh) * | 2019-09-02 | 2020-02-28 | 山鹰国际控股股份公司 | 一种提高结合力的箱板纸及其制作工艺 |
| JP2024500560A (ja) * | 2020-12-04 | 2024-01-09 | ボーダス ゲーエムベーハー | パイプまたはダクトプローブ、およびパイプまたはダクトプローブを備えるシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2658497B2 (ja) | 1997-09-30 |
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