JPH0639882B2 - 二種の合金によるブレード一体型ロータの製造 - Google Patents
二種の合金によるブレード一体型ロータの製造Info
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- JPH0639882B2 JPH0639882B2 JP63202619A JP20261988A JPH0639882B2 JP H0639882 B2 JPH0639882 B2 JP H0639882B2 JP 63202619 A JP63202619 A JP 63202619A JP 20261988 A JP20261988 A JP 20261988A JP H0639882 B2 JPH0639882 B2 JP H0639882B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23P15/006—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine wheels
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- F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ブレード一体型ロータの製造方法に関し、特
に異なる軟化温度を各々有する二種類の超合金からなる
部材を局部加熱することにより、この二部材を結合する
結合方法に関する。
に異なる軟化温度を各々有する二種類の超合金からなる
部材を局部加熱することにより、この二部材を結合する
結合方法に関する。
［従来の技術］ 一般に、ガスタービンエンジンは、複数のロータを有す
るが、個々のロータは、その外周に複数のブレードを組
み込み付けたディスクから形成されている。このブレー
ド及びディスクに関しては、タービンエンジン技術の長
年の経験に基づき、ディスクとブレードを分離し形成し
た後に、ロータアッセンブリーとして一体化したものに
まとめる製造方法を取っているため、最終的には機械的
手段によりこれらを一体に結合している。また、このよ
うに分離することにより、ディスク及びブレードに相異
なる材料を使用することができるといった特典がある。
この組付後の部材は、ディスク部分とブレード部分に関
して、異なる動作要求を満足している。通常、このブレ
ードとディスクの材料としては、主に微少な質量の分子
（Ni3Al，Ti）を含んだ強化されたニッケルを主成分と
する超合金を用いている。
るが、個々のロータは、その外周に複数のブレードを組
み込み付けたディスクから形成されている。このブレー
ド及びディスクに関しては、タービンエンジン技術の長
年の経験に基づき、ディスクとブレードを分離し形成し
た後に、ロータアッセンブリーとして一体化したものに
まとめる製造方法を取っているため、最終的には機械的
手段によりこれらを一体に結合している。また、このよ
うに分離することにより、ディスク及びブレードに相異
なる材料を使用することができるといった特典がある。
この組付後の部材は、ディスク部分とブレード部分に関
して、異なる動作要求を満足している。通常、このブレ
ードとディスクの材料としては、主に微少な質量の分子
（Ni3Al，Ti）を含んだ強化されたニッケルを主成分と
する超合金を用いている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のブレードとディスクの機械的結合
技術は、非効率的であり、一体成形によ生産物よりも重
量の重い製品となってしまっていた。即ち、機械的結合
の場合は、冶金的結合に比べ製品重量が重くなるといっ
た問題点があった。また、機械を回転し機械加工により
一体品を形成する場合においては、その回転速度及び慣
性重量によって、かなり高い応力が加工箇所に発生して
いることは、既に公知ではあるが、製品重量及び製品の
加工箇所に生ずる応力を減少するために、ブレード一体
型ロータを製造する努力が払われてきた。
技術は、非効率的であり、一体成形によ生産物よりも重
量の重い製品となってしまっていた。即ち、機械的結合
の場合は、冶金的結合に比べ製品重量が重くなるといっ
た問題点があった。また、機械を回転し機械加工により
一体品を形成する場合においては、その回転速度及び慣
性重量によって、かなり高い応力が加工箇所に発生して
いることは、既に公知ではあるが、製品重量及び製品の
加工箇所に生ずる応力を減少するために、ブレード一体
型ロータを製造する努力が払われてきた。
金属ディスクの一例として、ディスク外周を機械加工し
ブレードを形成したものが挙げられる。このブレード一
体型ロータは、一般的に多くの加工時間と労力を要し非
効率的であると共に、個々のブレードの一つに加工精度
誤差があった場合、ロータアッセンブリー全体が使用で
きなくなるといった欠点を有する。また、この機械加工
方法による場合は、一般にブレードとディスクが同一組
成の材料からなることを要する。
ブレードを形成したものが挙げられる。このブレード一
体型ロータは、一般的に多くの加工時間と労力を要し非
効率的であると共に、個々のブレードの一つに加工精度
誤差があった場合、ロータアッセンブリー全体が使用で
きなくなるといった欠点を有する。また、この機械加工
方法による場合は、一般にブレードとディスクが同一組
成の材料からなることを要する。
金属ディスクの他の例として、個々のブレードをディス
クに結合したものが挙げられる。この例は、米国特許第
3,304,055号、第3,609,844号、第3,749,514号、第4,09
6,615号、第4,152,816号、第4,270,256号、及び第4,52
9,452号に開示されている。これらの機械加工方法は、
一般に鑞付け材料を結合補助手段として用いているが、
ガスタービンエンジンに要求されるような極めて高い機
械的強度はこの結合によっては得られない。
クに結合したものが挙げられる。この例は、米国特許第
3,304,055号、第3,609,844号、第3,749,514号、第4,09
6,615号、第4,152,816号、第4,270,256号、及び第4,52
9,452号に開示されている。これらの機械加工方法は、
一般に鑞付け材料を結合補助手段として用いているが、
ガスタービンエンジンに要求されるような極めて高い機
械的強度はこの結合によっては得られない。
近年、組付式ガスタービンロータにおける一般的傾向と
しては、その材質の高温での優れた耐酸化性及び機械的
強度等の特性から単結晶性超合金タービンブレードを用
いる傾向にあるが、この発明は、米国特許第3,494,709
号、第4,116,723号、第4,209,348号に開示されている。
米国特許第4,592,120号においては、単結晶性超合金ブ
レードを鋳造工程によりブレード一体型ロータに成形す
る発明を開示している。この鋳造工程では、中央ディス
ク部の外周に所定間隔で配列され保持された予め形成さ
れた複数の単結晶性超合金ブレードを付設した型に液体
金属を注入することにより、ブレード一体型ロータを形
成しているが、この種の成形方法によると、ディスクリ
ムの機械的特性が鋳造材料の機械的特性範囲内に制限さ
れるといった固有の問題点を有する。これに反し、鍛造
材料をディスクに採用した場合、鋳造材料に比べて総合
的に優れた機械的特性を有することは、公知である。
しては、その材質の高温での優れた耐酸化性及び機械的
強度等の特性から単結晶性超合金タービンブレードを用
いる傾向にあるが、この発明は、米国特許第3,494,709
号、第4,116,723号、第4,209,348号に開示されている。
米国特許第4,592,120号においては、単結晶性超合金ブ
レードを鋳造工程によりブレード一体型ロータに成形す
る発明を開示している。この鋳造工程では、中央ディス
ク部の外周に所定間隔で配列され保持された予め形成さ
れた複数の単結晶性超合金ブレードを付設した型に液体
金属を注入することにより、ブレード一体型ロータを形
成しているが、この種の成形方法によると、ディスクリ
ムの機械的特性が鋳造材料の機械的特性範囲内に制限さ
れるといった固有の問題点を有する。これに反し、鍛造
材料をディスクに採用した場合、鋳造材料に比べて総合
的に優れた機械的特性を有することは、公知である。
そこで、本発明の主目的は、ブレード部材とディスク部
材との間の冶金的結合を有するブレード一体型ロータの
製造方法を提供することにある。
材との間の冶金的結合を有するブレード一体型ロータの
製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、鍛造形成されたディスク部材に対
して冶金的結合される単結晶性超合金材料からなるブレ
ードを有するブレード一体型ロータの製造方法を提供す
ることにある。
して冶金的結合される単結晶性超合金材料からなるブレ
ードを有するブレード一体型ロータの製造方法を提供す
ることにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明のブレード一体型ロ
ータの製造方法においては、少なくとも一個の単結晶性
超合金ブレードの根幹部に空洞部を形成する工程と、多
結晶性超合金ディスクの外周に前記空洞部と各々嵌合す
る複数の突出部を形成する工程と、少なくとも一個のブ
レードを少なくとも一個のディスク突出部に組み付ける
組付工程と、組付後のブレードとディスクを強制的に一
体となる如く力を加える工程と、ブレード空洞部／ディ
スク突出部を所定温度まで加熱する局部加熱工程と、及
びブレードとディスクの結合完了まで熱及び圧力を加え
た状態にて、ディスク及びブレード組付体を保持する保
持工程とからなり、空洞部を画成する単結晶性超合金部
分をブレード及びディスクの結合後、取り除くようにし
た。また、ブレード及びディスクの結合を温度1,700〜
2,200゜F、圧力３〜15ksiの状態の下で実施するものと
する。この結合における結合部材間の局部加熱を電流を
流す電流加熱により実施すると加熱制御及び局部加熱領
域を高い精度で制御できる。また、この局部加熱を誘導
加熱手段により実施することもできる。ブレード及びデ
ィスクの結合は、不活性ガス中において実施するか、或
は真空中にて実施するのが好ましいが、特に真空状態に
て実施するのが最も好ましい。
ータの製造方法においては、少なくとも一個の単結晶性
超合金ブレードの根幹部に空洞部を形成する工程と、多
結晶性超合金ディスクの外周に前記空洞部と各々嵌合す
る複数の突出部を形成する工程と、少なくとも一個のブ
レードを少なくとも一個のディスク突出部に組み付ける
組付工程と、組付後のブレードとディスクを強制的に一
体となる如く力を加える工程と、ブレード空洞部／ディ
スク突出部を所定温度まで加熱する局部加熱工程と、及
びブレードとディスクの結合完了まで熱及び圧力を加え
た状態にて、ディスク及びブレード組付体を保持する保
持工程とからなり、空洞部を画成する単結晶性超合金部
分をブレード及びディスクの結合後、取り除くようにし
た。また、ブレード及びディスクの結合を温度1,700〜
2,200゜F、圧力３〜15ksiの状態の下で実施するものと
する。この結合における結合部材間の局部加熱を電流を
流す電流加熱により実施すると加熱制御及び局部加熱領
域を高い精度で制御できる。また、この局部加熱を誘導
加熱手段により実施することもできる。ブレード及びデ
ィスクの結合は、不活性ガス中において実施するか、或
は真空中にて実施するのが好ましいが、特に真空状態に
て実施するのが最も好ましい。
本発明の第二の構成においては、空洞部を有する単結晶
性超合金部材をこの空洞部と嵌合する突出部を有する多
結晶性超合金部材に結合するために、突出部を空洞部と
当接する如く前記部材を相互に組み付ける組付工程と、
単結晶性超合金部材及び多結晶性超合金部材を強制的に
一体となる如く力を加える工程と、ブレード空洞部／デ
ィスク突出部を所定温度まで加熱するために、結合を促
進する如く選ばれた所定の力と所定温度にて局部加熱す
る局部加熱工程とからなる単結晶性超合金部材の多結晶
性超合金部材に対する結合方法を提供するものである。
単結晶性超合金部材と多結晶性超合金部材との結合を温
度1,700〜2,200゜F、圧力３〜15ksi、且つ真空状態にて
実施するものとする。
性超合金部材をこの空洞部と嵌合する突出部を有する多
結晶性超合金部材に結合するために、突出部を空洞部と
当接する如く前記部材を相互に組み付ける組付工程と、
単結晶性超合金部材及び多結晶性超合金部材を強制的に
一体となる如く力を加える工程と、ブレード空洞部／デ
ィスク突出部を所定温度まで加熱するために、結合を促
進する如く選ばれた所定の力と所定温度にて局部加熱す
る局部加熱工程とからなる単結晶性超合金部材の多結晶
性超合金部材に対する結合方法を提供するものである。
単結晶性超合金部材と多結晶性超合金部材との結合を温
度1,700〜2,200゜F、圧力３〜15ksi、且つ真空状態にて
実施するものとする。
本発明の第三の構成においては、空洞部を有する単結晶
性超合金部材をこの空洞部と嵌合する突出部を有する多
結晶性超合金部材に結合するために、前記単結晶性超合
金部材が第一軟化温度を有し、前記多結晶性超合金部材
が第二軟化温度を有し、且つ第一軟化温度が第二軟化温
度より高く選定すると共に、突出部を空洞部に嵌合する
如く単結晶性超合金部材を多結晶性超合金部材に組み付
ける組付工程と、空洞部及び突出部を第一軟化温度と第
二軟化温度の間の温度まで加熱し、且つ加熱と同時に多
結晶性超合金部材を単結晶性超合金部材に嵌合し結合す
るようにした加熱工程とからなる単結晶性超合金部材の
多結晶性超合金部材に対する結合方法を提供するもので
あり、局部加熱を単結晶性超合金部材と多結晶性超合金
部材との間に電流を流す電流加熱により実施し、前記部
材間の結合を真空状態にて実施するものとする。
性超合金部材をこの空洞部と嵌合する突出部を有する多
結晶性超合金部材に結合するために、前記単結晶性超合
金部材が第一軟化温度を有し、前記多結晶性超合金部材
が第二軟化温度を有し、且つ第一軟化温度が第二軟化温
度より高く選定すると共に、突出部を空洞部に嵌合する
如く単結晶性超合金部材を多結晶性超合金部材に組み付
ける組付工程と、空洞部及び突出部を第一軟化温度と第
二軟化温度の間の温度まで加熱し、且つ加熱と同時に多
結晶性超合金部材を単結晶性超合金部材に嵌合し結合す
るようにした加熱工程とからなる単結晶性超合金部材の
多結晶性超合金部材に対する結合方法を提供するもので
あり、局部加熱を単結晶性超合金部材と多結晶性超合金
部材との間に電流を流す電流加熱により実施し、前記部
材間の結合を真空状態にて実施するものとする。
［作 用］ 上記のように構成されたブレード一体型ロータの製造方
法によると、既に形成されたディスク部材を用いて、予
め形成されたブレード部材と一体にすることができる。
ブレード部材とは別部品のディスク部材を鋳造に比べて
機械的諸特性に優れている鍛造、又は熱間等静圧圧縮さ
れた金属粉末（hot isostatically pressed powder
materials，略してHIP材料と称す）から成形すること
ができる。
法によると、既に形成されたディスク部材を用いて、予
め形成されたブレード部材と一体にすることができる。
ブレード部材とは別部品のディスク部材を鋳造に比べて
機械的諸特性に優れている鍛造、又は熱間等静圧圧縮さ
れた金属粉末（hot isostatically pressed powder
materials，略してHIP材料と称す）から成形すること
ができる。
ブレード及びディスクを嵌合しアッセンブリー化し、結
合力を加えると共に加熱し、ディスク突出部を変形し単
結晶性超合金部材と結合するとき、結合圧力は、一般的
な機械的手段を用いて加えることができ、また加熱に関
しては電流加熱又は誘導加熱により、高い精度の加熱制
御及び局部加熱を可能とする。
合力を加えると共に加熱し、ディスク突出部を変形し単
結晶性超合金部材と結合するとき、結合圧力は、一般的
な機械的手段を用いて加えることができ、また加熱に関
しては電流加熱又は誘導加熱により、高い精度の加熱制
御及び局部加熱を可能とする。
ブレードとディスクの結合の後に除去される単結晶性超
合金からなる結合補助部を用いて、結合中にブレードの
結合補助部が変形しない十分な強度を有する反面、ディ
スクの突出部が軟化して変形する如く、ブレード材料及
びディスク材料を選定すると共に、単結晶性超合金材料
からなるブレードを多結晶性超合金材料からなるディス
クん比べて高い軟化温度に設定したので局部加熱による
冶金的結合を容易に実現している。
合金からなる結合補助部を用いて、結合中にブレードの
結合補助部が変形しない十分な強度を有する反面、ディ
スクの突出部が軟化して変形する如く、ブレード材料及
びディスク材料を選定すると共に、単結晶性超合金材料
からなるブレードを多結晶性超合金材料からなるディス
クん比べて高い軟化温度に設定したので局部加熱による
冶金的結合を容易に実現している。
［実施例］ 本発明は、鑞付け又はその他の結合手段を用いないで、
ブレード部材とディスク部材とを金属結合したブレード
一体型ロータを成形するために、単結晶性超合金ブレー
ドを多結晶性超合金ディスクに結合する用途に適用され
る。
ブレード部材とディスク部材とを金属結合したブレード
一体型ロータを成形するために、単結晶性超合金ブレー
ドを多結晶性超合金ディスクに結合する用途に適用され
る。
本図において、第一図は、ディスク部材の一部とこれに
結合される複数のブレードの一つを示した見取図であ
る。第一図において、ブレード１０の根幹部には、ディ
スク２０と一体となった突出部２２を覆う如く空洞部１
２が形成されている。ディスクの突出部２２の外面とブ
レードの空洞部１２の内面とが緊密に嵌合する如く形成
されている。この突出部２２は、ディスク２０から外方
に延長形成されており、その奥行はディスクとブレード
との結合時に生ずる変形を考慮して、0.005〜0.050mm
程、空洞部１２の奥行よりも僅かに大きく設計されてい
る。ブレードとディスクとの所望する結合部は、参照符
号１４で示す当接面と参照符号２４で示す当接面であ
る。また、単結晶ブレード１０の角型結合補助部１６
は、ブレードとディスクの結合を補助するためにのみ具
えられており、結合の後には取り除かれる。
結合される複数のブレードの一つを示した見取図であ
る。第一図において、ブレード１０の根幹部には、ディ
スク２０と一体となった突出部２２を覆う如く空洞部１
２が形成されている。ディスクの突出部２２の外面とブ
レードの空洞部１２の内面とが緊密に嵌合する如く形成
されている。この突出部２２は、ディスク２０から外方
に延長形成されており、その奥行はディスクとブレード
との結合時に生ずる変形を考慮して、0.005〜0.050mm
程、空洞部１２の奥行よりも僅かに大きく設計されてい
る。ブレードとディスクとの所望する結合部は、参照符
号１４で示す当接面と参照符号２４で示す当接面であ
る。また、単結晶ブレード１０の角型結合補助部１６
は、ブレードとディスクの結合を補助するためにのみ具
えられており、結合の後には取り除かれる。
所望する結合を実現するために、当接面１４及び２４
は、電流の流れ又は結合の妨げとなる油の付着又は酸化
物等を除去して清潔にしておかなければならない。この
ための脱脂や脱塵等の清掃方法に関しては、化学的洗
浄、脱脂処理、グリットブラスト（grit blasting）、
或は電気化学的研磨（electrochemical polishing）等
の熟達した公知の清掃技術を利用することができる。
は、電流の流れ又は結合の妨げとなる油の付着又は酸化
物等を除去して清潔にしておかなければならない。この
ための脱脂や脱塵等の清掃方法に関しては、化学的洗
浄、脱脂処理、グリットブラスト（grit blasting）、
或は電気化学的研磨（electrochemical polishing）等
の熟達した公知の清掃技術を利用することができる。
このディスク材料は、例えばその表示成分が10％Cr，15
％Co，３％Mo，5.5％Al，4.7％Ti，0.18％Ｃ，0.014％
Ｂ，0.06％Zr，１％Ｖ，残りは全てNiからなる登録商標
IN100（インターナショナル ニッケル コーポレーシ
ョン製 International Nickel Corporation）と称す
材料であり、米国特許第3,529,503号に開示の鍛造方法
に従って鍛造成形したものである。その突出部は、ディ
スクの最終成形工程にて機械加工によって仕上げられ
る。他方、ブレード材料は、例えば米国特許第4,209,34
8号に開示された表示成分10％Cr，５％Al，1.5％Ti，４
％Ｗ，12％Ta，５％Co，残りは全てNiからなる材料であ
り、公知技術によって単結晶に成形されたものであり、
その単結晶性ブレード内の空洞部は、電気化学的研磨及
び放電加工、又はこれらの技術を組み合わせた加工方法
をも含めて、鋳造及び機械加工によって成形される。
％Co，３％Mo，5.5％Al，4.7％Ti，0.18％Ｃ，0.014％
Ｂ，0.06％Zr，１％Ｖ，残りは全てNiからなる登録商標
IN100（インターナショナル ニッケル コーポレーシ
ョン製 International Nickel Corporation）と称す
材料であり、米国特許第3,529,503号に開示の鍛造方法
に従って鍛造成形したものである。その突出部は、ディ
スクの最終成形工程にて機械加工によって仕上げられ
る。他方、ブレード材料は、例えば米国特許第4,209,34
8号に開示された表示成分10％Cr，５％Al，1.5％Ti，４
％Ｗ，12％Ta，５％Co，残りは全てNiからなる材料であ
り、公知技術によって単結晶に成形されたものであり、
その単結晶性ブレード内の空洞部は、電気化学的研磨及
び放電加工、又はこれらの技術を組み合わせた加工方法
をも含めて、鋳造及び機械加工によって成形される。
ブレード及びディスクの結合は、過熱及び加圧によって
為される。また、この結合は、酸化を避けるために、真
空中又は不活性ガス中にて為されるが、不活性ガスの場
合は、ガスが結合中に、気泡となって結合部に混入する
可能性があるので、真空にて結合するのがより好まし
い。被結合部である当接面１４及び２４の結合のため
に、外力がこの面に対して垂直方向に通常の油圧手段に
より加えられる。正確な所要の結合を実現するための外
力、所謂、結合力は、使用するブレード及びディスクの
ための特定材料と結合温度に依存するので一概には決定
できないけれども、この結合力を３〜15ksiとするのが
適当である。また、この結合力は、突出部当接面の断面
積にも依存する。即ち、第１図の結合面１２又は１４の
断面積に依存する。当接面１４及び２４の局部加熱は、
ブレードとディスク間に大容量の電流を流すことによる
電流加熱のより得られるが、この電流は、交流であって
も、又は直流であってもよい。実際において、この電流
による特定の加熱サイクルは、電流を流している間中、
変化しているが、この加熱サイクルの繰り返しにより、
高い結合力を生ずる如く最適な状態に到達する。これら
の特定材料に関する適当な結合温度は、1700〜2200゜F
であり、好ましくは1800〜2050゜Fである。この特定の
結合温度において、ディスク材料は軟化するが、ブレー
ド材料は軟化しない。所要の電流加熱を提供するために
は、0.5〜４時間当たり、3,600〜4,000amp／in2の電流
を流す必要がある。また、部分的区域の形状によって
は、電流加熱を誘導加熱に置き換えることも可能であ
る。
為される。また、この結合は、酸化を避けるために、真
空中又は不活性ガス中にて為されるが、不活性ガスの場
合は、ガスが結合中に、気泡となって結合部に混入する
可能性があるので、真空にて結合するのがより好まし
い。被結合部である当接面１４及び２４の結合のため
に、外力がこの面に対して垂直方向に通常の油圧手段に
より加えられる。正確な所要の結合を実現するための外
力、所謂、結合力は、使用するブレード及びディスクの
ための特定材料と結合温度に依存するので一概には決定
できないけれども、この結合力を３〜15ksiとするのが
適当である。また、この結合力は、突出部当接面の断面
積にも依存する。即ち、第１図の結合面１２又は１４の
断面積に依存する。当接面１４及び２４の局部加熱は、
ブレードとディスク間に大容量の電流を流すことによる
電流加熱のより得られるが、この電流は、交流であって
も、又は直流であってもよい。実際において、この電流
による特定の加熱サイクルは、電流を流している間中、
変化しているが、この加熱サイクルの繰り返しにより、
高い結合力を生ずる如く最適な状態に到達する。これら
の特定材料に関する適当な結合温度は、1700〜2200゜F
であり、好ましくは1800〜2050゜Fである。この特定の
結合温度において、ディスク材料は軟化するが、ブレー
ド材料は軟化しない。所要の電流加熱を提供するために
は、0.5〜４時間当たり、3,600〜4,000amp／in2の電流
を流す必要がある。また、部分的区域の形状によって
は、電流加熱を誘導加熱に置き換えることも可能であ
る。
本発明は、一般的な加熱炉を用いて、所望する結合温度
に満たない温度までブレード及びディスク部材を予熱し
た後に、所望する結合に必要な残りの局部加熱を提供す
るために、抵抗の使用、又は誘導加熱を実施することに
ある。また、本発明によると、電流の流れを制御し局部
的に電流を流すために、ディスク部材の突出部とブレー
ドとの間にて、局部的に電気絶縁層を設けることによ
り、きめ細かな局部加熱を実現できる。
に満たない温度までブレード及びディスク部材を予熱し
た後に、所望する結合に必要な残りの局部加熱を提供す
るために、抵抗の使用、又は誘導加熱を実施することに
ある。また、本発明によると、電流の流れを制御し局部
的に電流を流すために、ディスク部材の突出部とブレー
ドとの間にて、局部的に電気絶縁層を設けることによ
り、きめ細かな局部加熱を実現できる。
前述の結合力Ｆと共にこの局部加熱を用いることによ
り、局部的に軟化でき、ブレードより低い軟化温度を有
するディスク突出部の変形を来し、第２図に示す如き当
接面間の結合を生ずる。
り、局部的に軟化でき、ブレードより低い軟化温度を有
するディスク突出部の変形を来し、第２図に示す如き当
接面間の結合を生ずる。
また、重量を軽減するために、空洞部１２を画成するた
め最初の段ではブレードに具えられていた単結晶性材料
からなる角型結合補助部１６は、第３図に示す如き冶金
的結合された結合体を残して、一般的な機械加工により
取り除かれる。
め最初の段ではブレードに具えられていた単結晶性材料
からなる角型結合補助部１６は、第３図に示す如き冶金
的結合された結合体を残して、一般的な機械加工により
取り除かれる。
この角型結合補助部１６の形状及びディスク突出部２２
の形状に関しては、様々な形状が可能である。特に、複
数の個々の突出部よりむしろ、単一の連続する突出部、
又はディスク外周に渡って形成される尾根部を細溝状の
空洞部を有するブレードと当接する如く形成することも
できる。
の形状に関しては、様々な形状が可能である。特に、複
数の個々の突出部よりむしろ、単一の連続する突出部、
又はディスク外周に渡って形成される尾根部を細溝状の
空洞部を有するブレードと当接する如く形成することも
できる。
また、上述した実施例においては、単一のブレードをデ
ィスク突出部に結合する場合についてのみ記述している
が、複数のブレードを一体成形、又は一群のブレード集
合体を形成するために個々に鋳造した後に一体化結合す
ることもできる。一群の単結晶性超合金ブレードが多数
の空洞部、又は連続的な単一の空洞部を有する如く形成
することも同様に可能である。
ィスク突出部に結合する場合についてのみ記述している
が、複数のブレードを一体成形、又は一群のブレード集
合体を形成するために個々に鋳造した後に一体化結合す
ることもできる。一群の単結晶性超合金ブレードが多数
の空洞部、又は連続的な単一の空洞部を有する如く形成
することも同様に可能である。
［発明の効果］ 本発明によるブレード一体型ロータの製造方法による
と、ブレード材料とディスク材料を異なる機械的特性を
有する材料から形成することができ、タイビンエンジン
のブレード部及びディスク部の各々に要求される諸条件
を満足できる。また、空洞部を画成する単結晶性材料か
らなるブレード部材の根幹部に形成された結合補助部を
ブレード空洞部とディスク突出部との結合の後に取り除
くために、ブレードとディスクとの一体化結合後のロー
タアッセンブリー重量を軽減できる。更に、結合におい
て、ブレードとディスクに異なる軟化温度の材料を選定
したので、一般的な加熱炉を用いて所望する結合温度の
手前まで予熱した後、結合に要求される残りの熱量の供
給をディスク突出部とブレードとの間にて、局部的に電
気絶縁層を設けることにより、きめ細かな電気加熱又は
誘導加熱による局部加熱によって実現でき、無駄なエネ
ルギーを用いないで高い精度で加熱制御し確実に所定の
結合箇所を結合することができる。
と、ブレード材料とディスク材料を異なる機械的特性を
有する材料から形成することができ、タイビンエンジン
のブレード部及びディスク部の各々に要求される諸条件
を満足できる。また、空洞部を画成する単結晶性材料か
らなるブレード部材の根幹部に形成された結合補助部を
ブレード空洞部とディスク突出部との結合の後に取り除
くために、ブレードとディスクとの一体化結合後のロー
タアッセンブリー重量を軽減できる。更に、結合におい
て、ブレードとディスクに異なる軟化温度の材料を選定
したので、一般的な加熱炉を用いて所望する結合温度の
手前まで予熱した後、結合に要求される残りの熱量の供
給をディスク突出部とブレードとの間にて、局部的に電
気絶縁層を設けることにより、きめ細かな電気加熱又は
誘導加熱による局部加熱によって実現でき、無駄なエネ
ルギーを用いないで高い精度で加熱制御し確実に所定の
結合箇所を結合することができる。
第１図は結合前のブレード部材及びディスク部材の関係
を示した斜視図であり、第２図は結合状態でのブレード
及びディスクの関係を示した断面図であり、第３図はブ
レードとディスクの結合後に機械加工仕上げを終了した
状態での結合断面図である。 （符号の簡単な説明） １０……ブレード、１２……空洞部、１４，２４……当
接面、１６……角型結合補助部、２０……ディスク、２
２……突出部。
を示した斜視図であり、第２図は結合状態でのブレード
及びディスクの関係を示した断面図であり、第３図はブ
レードとディスクの結合後に機械加工仕上げを終了した
状態での結合断面図である。 （符号の簡単な説明） １０……ブレード、１２……空洞部、１４，２４……当
接面、１６……角型結合補助部、２０……ディスク、２
２……突出部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｄ 5/28 7825−3Ｇ
Claims (12)
- 【請求項１】少なくとも一個の単結晶性超合金ブレード
の根幹部に空洞部を形成する工程と、多結晶性超合金デ
ィスクの外周に前記空洞部と各々嵌合する複数の突出部
を形成する工程と、少なくとも一個のブレードを少なく
とも一個のディスク突出部に組み付ける組付工程と、組
付後のブレードとディスクを強制的に一体となる如く力
を加える工程と、ブレード空洞部／ディスク突出部を所
定温度まで加熱する局部加熱工程と、及びブレードとデ
ィスクの結合完了まで熱及び圧力を加えた状態にて、デ
ィスク及びブレード組付体を保持する保持工程とからな
るブレード一体型ロータの製造方法。 - 【請求項２】空洞部を画成する単結晶性超合金部分をブ
レード及びディスクの結合後、取り除く請求項１記載の
ブレード一体型ロータの製造方法。 - 【請求項３】ブレード及びディスクの結合を温度1,700
〜2,200゜F、圧力３〜15ksiにて実施した請求項１記載
のブレード一体型ロータの製造方法。 - 【請求項４】結合部材間の局部加熱が電流を流すことに
よって実施される請求項１記載のブレード一体型ロータ
の製造方法。 - 【請求項５】局部加熱を誘導加熱手段により実施した請
求項１記載のブレード一体型ロータの製造方法。 - 【請求項６】ブレード及びディスクの結合を真空状態に
て実施した請求項１記載のブレード一体型ロータの製造
方法。 - 【請求項７】空洞部を有する単結晶性超合金部材をこの
空洞部と嵌合する突出部を有する多結晶性超合金部材に
結合する結合方法において、突出部を空洞部と当接する
如く前記部材を相互に組み付ける組付工程と、単結晶性
超合金部材及び多結晶性超合金部材を強制的に一体とな
る如く力を加える工程と、ブレード空洞部／ディスク突
出部を所定温度まで加熱するために、結合を促進する如
く選ばれた所定の力と所定温度にて局部加熱する局部加
熱工程とからなる単結晶性超合金部材の多結晶性超合金
部材に対する結合方法。 - 【請求項８】単結晶性超合金部材と多結晶性超合金部材
との結合を温度1,700〜2,200゜F、圧力３〜15ksiにて実
施した請求項７記載の単結晶性超合金部材の多結晶性超
合金部材に対する結合方法。 - 【請求項９】単結晶性超合金部材と多結晶性超合金部材
との結合を真空状態にて実施した請求項７記載の単結晶
性超合金部材の多結晶性超合金部材に対する結合方法。 - 【請求項１０】空洞部を有する単結晶性超合金部材をこ
の空洞部と嵌合する突出部を有する多結晶性超合金部材
に結合する結合方法において、前記単結晶性超合金部材
が第一軟化温度を有し、前記多結晶性超合金部材が第二
軟化温度を有し、且つ第一軟化温度が第二軟化温度より
高いことを特徴とすると共に、突出部を空洞部に嵌合す
る如く単結晶性超合金部材を多結晶性超合金部材に組み
付ける組付工程と、空洞部及び突出部を第一軟化温度と
第二軟化温度の間の温度まで加熱し、且つ加熱と同時に
多結晶性超合金部材を単結晶性超合金部材に嵌合し結合
するようにした加熱工程とからなる単結晶性超合金部材
の多結晶性超合金部材に対する結合方法。 - 【請求項１１】局部加熱を単結晶性超合金部材と多結晶
性超合金部材との間に電流を流すことにより実施した請
求項１０記載の単結晶性超合金部材の多結晶性超合金部
材に対する結合方法。 - 【請求項１２】結合を真空状態にて実施した請求項１０
記載の単結晶性超合金部材の多結晶性超合金部材に対す
る結合方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US84,369 | 1987-08-12 | ||
| US07/084,369 US4864706A (en) | 1987-08-12 | 1987-08-12 | Fabrication of dual alloy integrally bladed rotors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0255803A JPH0255803A (ja) | 1990-02-26 |
| JPH0639882B2 true JPH0639882B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=22184521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63202619A Expired - Fee Related JPH0639882B2 (ja) | 1987-08-12 | 1988-08-12 | 二種の合金によるブレード一体型ロータの製造 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4864706A (ja) |
| JP (1) | JPH0639882B2 (ja) |
| FR (1) | FR2619331B1 (ja) |
| GB (1) | GB2208486B (ja) |
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