JPS6029840B2 - 羽根車の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は遠心圧縮機、ラジアルタービン等に使用される
羽根車の製造方法に関する。

従来技術 この種の羽根車は一般に第１図に示すようにシュラウド
ーに羽根２が一体に固定されて形成されており、羽根２
はシュラゥドーの回転軸線に沿つて直線的に配向される
ものから、回転方向或いはその逆方向へ警曲ごせて配向
されるものまで各種ある。

また羽根２の入口端（前緑）２Ａおよび出口端（後縁）
２Ｂにおいてそれぞれ所要の流入角および流出角を得る
ためにその部分のシュラウドラィンの曲がりを強めて、
所謂ィンデューサおよびエキスデューサを形成したもの
もある。ここで、シュラウドラィンとは羽根２とシュラ
ウド１との連接線を意味している。このようにシュラウ
ドと羽根とが一体に形成されている羽根車の製造方法と
して従釆一般に、ブロック材からシュラウド１および羽
根２を削り出す方法、シュラウド１に対して別途製作し
た羽根２を接合する方法、鍛造または鋳造する方法が知
られている。

これらの方法のうち鋳造により羽根車を製造する方法に
おいては、羽根の轡曲せる形状のために割型によるダィ
キャスト鋳造で製造できない場合が多い。

ここで轡曲とは羽根の３次元の曲がりを総じて意味し、
これにはシュラウド面における回転方向（回転する方向
および逆方向の両方向を含む）に関する羽根基部の曲が
り（シュラウドラィンの曲がり）が含まれる。羽根は一
般に回転軸線に関して半径方向へ直立せる微小幅部分連
続体としてシュラウド面に形成されていると考えること
ができるので、前記回転方向に関する羽根基部の曲がり
により羽根の直立方向が変化し、この結果としては羽根
は全体として嫁じられることになる。この涙じりによっ
て羽根は３次元の曲面を有する形状となる。以下の説明
においては、シュラゥド面に対する回転方向の曲がりを
「曲がり」と称し、羽根の嫁じりによる３次元の轡曲を
「琴曲」と称する。このようにダィキャスト鋳造で羽根
車を製造できない場合には、金型に代えて石膏型、砂型
、ロストワックス型等を使用せざるを得なかった。

これは、型抜き出釆ないし、金型を使用しないという単
純な理由だけでなく、一般に知られているように鋳造製
品に対して曲げ加工することが強度の点で望ましくない
ために従来技術では完成形状とせる羽根の轡曲形状を鋳
造段階で得なければならなかったからである。これらの
型を使用する鋳造はダィキャストに比較して作業性、生
産性が非常に悪くコスト高となるうえ、製品の寸法精度
や表面積度も悪いので大変不利である。発明の目的 本発明の目的は前述したようにターーィキヤスト則ち加
圧鋳造できない形状の羽根車を、加圧鋳造を利用して製
造する方法を提供することである。

特に本発明は加圧鋳造後にシュラウドラィンの曲がりを
修正可能とする製造方法の提供にある。発明の構成本発
明は、鋳造後に曲げ加工等の機械加工を施しても強度の
点で劣らないアルミニウム合金を開発したことによって
実現可能になった製造方法であり、完成形状のままでは
羽根の轡曲のために金型による加圧鋳造できない羽根車
を、先ず完成形状に近い加圧鋳造できる形状として加圧
鋳造し、然る後これに曲げ加工等の機械加工を施して羽
根を完成形状に仕上げることを主眼とする。

更に詳しくは、シュラウドラィンを修正すべき羽根基部
の一側に肉盛部を一体に形成して加圧鋳造し、前記肉盛
部の反対側に切込みを形成し、前記肉盛部と切込みとの
間の部分を羽根の高さ方向へ起こして該当部分により前
記肉盛部側の方向へ変位せる羽根基部を形成し、これに
より所要のシュラゥドラィンを完成し、そして羽根を曲
げ加工して所要の形状に成形することを特徴とする。

前述したように、従釆一般的に知られているアルミニウ
ム合金材では加圧鋳造後のこのような機械加工が困難と
されていたが、本出願人により開発されたＡＩ−Ｓｉ−
Ｆｅ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金（特関昭５１一８６０１１号公
報に開示され、商標「Ｄｘ３０合金」と称して市販され
ている）、またこれに銅を０．５〜１．５重量％加えた
Ｎ−Ｓｊ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｍｎ系合金（商標「Ｄｘ３１合
金」および「Ｄｘ３１合金」と称して市販されている）
、並びにＮ−Ｍｇ−Ｚｎ系合金（特関昭４５−３２８０
８号公報に開示され、商標「Ｄｘ２Ａ合金」と称して市
販されている）は充分な熱処理および機械加工が可能で
あり、この材料を使用することで本発明の製造方法を実
現できることが確認されたのである。実施例の説明 以下に本発明の製造方法を第２図〜第６図を参照して説
明する。

第２図は本発明の製造方法における特徴を図解するもの
であり、ダィキャストで得られたジュラウドラインを修
正することが望まれる場合には同図Ａに示す如くダィキ
ャスト時に当該範囲における羽根２の基部の片側に所定
の大きさの肉盛部１０を形成しておく。

また同図Ｂに示す如くこの肉盛部１０の反対側に切込み
１１を形成する。この切込み１１は、ダィキャスト段階
で肉盛部１０と同時に形成することができるが、ダィキ
ャスト後に形成することもできる。この切込み１１は肉
盛部１０の表面１０Ａに沿って羽根２の所要の厚さ寸法
を残すように形成されるのである。図面では鋭角状の切
込み１１として示しているが、滑らかな凹形状とするこ
とができる。然る後同図Ｃに示す如く羽根２が高さ方向
へ起こされる。この起こいま肉盛部１０の表面１０Ａと
切込み１１との間の部分を羽根２の新たな基部になすこ
とを意味している。従って、羽根２を高さ方向へ引張っ
て起こすことも、また図示していないが羽根２を曲げ加
工する際に前記引張り力を生ぜしめて起すこともできる
。これにより羽根２の当該部分の基部の位置は切込み深
さＳに相当する距離だけ肉盛部１０の方向（回転する方
向またはこれと逆方向）へ変位する。また、切込み１１
により羽根２の厚さに形成された斜めの部分が略直立状
にされることにより、羽根高さは高くなる。即ち羽根２
を高さ方向へ引張った場合には、第３図に実線で示す状
態から一点鎖線で示す状態へ羽根が変形され、この部分
はシュラウドーに沿って円周方向（肉盛部方向）へ変位
され且つ高さが高まるのである。従って、これにより羽
根２のシュラウドラィンの曲がりが修正され、羽根高さ
の増大も同時に達成されるのである。以上の基本に基づ
いた羽根車の実施例につき第４図〜第６図を参照して説
明する。

これらの図面においてシュラウドーにおける１枚の羽根
２のみ図示し説明するが、他の羽根（図示せず）も同様
である。

又各図のＡ，Ｂ，Ｃはそれぞれ対応し、Ａはダィキャス
ト後の中間製品の羽根の状態を、Ｃは仕上げられた羽根
の状態を、またＢはその中間段階の羽根の状態をそれぞ
れ示している。この実施例では完成形状に関してのィン
デューサ２Ａ付近およびエキスデューサ２Ｂ付近におけ
るシュラゥドラィンの曲がりが強く、ィンデューサ２Ａ
付近においてはシュラウド面が同転軸線に対する平行状
態に近いので、羽根２の轡曲が顕著になるのである。こ
のような羽根車は各図Ａに示す如くダィキャスト可能な
形状として先ずダィキャストされる。

即ち、完成製品の誉曲形状としてダーィキャストすると
金型の型離れ（型抜き）ができなくなり、このことは実
質的はダィキャストを不可能にするので、ダィキャスト
できる形状で且つ完成形状に近い形状に先ずダィキャス
トされるのである。この段階においては、エキスデュー
サ２Ｂ付近の羽根２の部分のみ所要の轡曲状態に形成さ
れ、残りの羽根部分はダィキャスト金型の型離れを可能
とするために羽根車の回転軸線方向へ平行に伸長する形
状にされる。また該残りの羽根部分の基部は完成形状に
おけるシュラウドラィンに可能な限り近づけて形成され
る。しかし、ィンデューサ２Ａ付近のシュラウドライン
が所望の曲がりとしてダイキヤストできない場合には、
本発明の特徴により、所望の曲がり形状にダィキャスト
できないィンデューサ２Ａ付近の羽根基部に、前述した
如き肉盛部１０が変位させる方向の側部に一体形成され
、また他方の側部に切込み１１が形成されるのである。

このような肉盛部１川まダィキャスト可能である。一方
、切込み１１はダィキャストにより同時に形成できれば
ダイキャスト時に、ダイキヤストにより同時に形成でき
なければ後で加工される。次に羽根のこの部分を第６図
Ｂに矢印で示すように羽根高さ方向へ引張る。

これにより、前述したようにィンデューサ２Ａ付近にお
ける羽根２の基部が所定のシュラウドラィンに沿うよう
に修正されるのである。この時、例えば引張り用の舌片
（図示していない）を羽根に予め一体形成しておき、こ
れを引張って羽根を起こした後で舌片を切除するように
なすことができる。この起こしにより第６図Ｂに示す如
くィンデューサ２Ａ付近における羽根高さｂを中央部分
における高さｂ′よりも望み通り高くできるのである。
このようにィンデューサ２Ａの前緑の高さｂが中央部の
高さけよりも高い形状は、前段階でのダィキャストで形
成できず、このことも従来から羽根車を完成製品として
ダイキヤストできない１つの原因でもあった。然る後ィ
ンデューサ２Ａにおける羽根部分を所望の流入角が得ら
れるように曲げ加工して各図Ｃに示す所要の轡曲形状と
なす。ここで、起こしのための引張りと曲げ加工とを別
工程として説明したが、曲げ加工により所要の引張力を
生ぜしめることにより同一工程で両加工を同時に行うこ
ともできる。

以上の工程により、所望の形状の羽根車が製造される。

勿論のことながら、シュラウドラインの曲がりの修正お
よび羽根の轡曲修正は羽根の何れの個所に対しても任意
に行なえ、シュラウドラインの曲がりの修正に関して肉
盛部１０および切込み１１を形成しておけば良い。また
、曲げ加工において必要に応じて熱処理を行うことも望
ましい。例えば、溶体化処理（４８０〜５３００Ｃ）し
、焼入れ後温度間曲げ加工を行い、次いで時効効果（１
４０〜２００００）させることにより、曲げ加工を容易
にし且つ製品強度の工場を図ることができる。以上説明
したように、本発明の方法は肉盛部と切込みとを予め形
成しておき、この肉盛部を羽根基部となすように羽根を
起こすことでシュラウドラィンを修正するとともに羽根
高さを高め、更に曲げ加工により羽根の轡曲を仕上げる
ことを特徴とするから、次のような効果を得られる。効
果 ■ 完成形状のままの形状として加圧鋳造できない羽根
車が、加圧鋳造を採用した方法で容易に製造できる。

■ 従釆一般的な製造方法である石膏型等を使用する製
造に比較して内部組織が繊密で健全な製品を作ることが
できる。

■ 強度が従来の鋳造製品に比較して高くなり、高速回
転される羽根車にとって重要な重量バランスが極めて良
好な製品を製造できる。

■ 加圧鋳造後の加工として引張りおよび曲げ加工を採
用したので、プレス加工等の他の機械加工により製造す
る方法に比較して容易且つ安価に製造でき、寸法精度も
高い製品を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により製造される羽根車の一実施例の斜
視図。 第２図は本発明の製造方法の特徴を図解せる段階的な説
明図。第３図は第２図の段階による形状変化を示す斜視
図。第４図は本発明の製造方法による一実施例とせる羽
根車の羽根形状修正加工段階を示す斜視的説明図。第５
図は第４図にそれぞれ対応する頂面から見た羽根の段階
的説明図。第６図は第４図にそれぞれ対応する横断面図
。１……シュラウド、２・・・・・・羽根、２Ａ・…・
・ィンデューサ部分、２Ｂ…・・・エキスデューサ部分
、１０…・・・肉盛部、１１・・・・・・切込み。 第１図第３図第２図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シユラウドに複数の羽根が一体に形成された羽根車
   の製造方法であつて、 シユラウドラインを修正すべき
   羽根基部の一側に肉盛部を一体に形成して加圧鋳造し、
   前記肉盛部の反対側に切込みを形成し、 前記肉盛部
   と切込みとの間の部分を羽根の高さ方向へ起こして該当
   部分により前記肉盛部側の方向へ変位せる羽根基部を形
   成し、これにより所要のシユラウドラインを完成し、
   羽根を曲げ加工して所要の形状に成形する、ことを特徴
   とする羽根車の製造方法。 ２ 前記切込みを中間製品の加圧鋳造段階において前記
   肉盛とともに同時に形成しておくことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の羽根車の製造方法。