JPS6133693B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6133693B2 JPS6133693B2 JP2199279A JP2199279A JPS6133693B2 JP S6133693 B2 JPS6133693 B2 JP S6133693B2 JP 2199279 A JP2199279 A JP 2199279A JP 2199279 A JP2199279 A JP 2199279A JP S6133693 B2 JPS6133693 B2 JP S6133693B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- ceramic
- oxide
- gas turbine
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ガスタービン用のセラミツクス製静
翼の加工方法、特には、静翼の単翼とハブが一体
化された静翼群の加工方法に関するものである。
翼の加工方法、特には、静翼の単翼とハブが一体
化された静翼群の加工方法に関するものである。
ガスタービンの作動温度が上昇するにつれ、ガ
スタービン構成部材のセラミツクス化が計られつ
つあり、既に回転式熱交換器の熱媒体とか、燃焼
器の一部にはセラミツクスの採用が実用化されつ
つある。しかるに、ガスタービンの心臓部ともい
うべきローター、ステーター部分へのセラミツク
スの採用は種々の理由によりその開発が遅れてい
る。その理由の１つは、普通には、セラミツクス
で作られた静翼単翼を複数個所定の寸法精度でハ
ブに接合する方法が採用されているが、その接合
を寸法精度よく行うことが難しく、また、かりに
寸法精度よく接合が行われても苛酷な使用条件に
より、接合部から剥離が生じないまでも、過大な
応力により接合部が移動したりして寸法精度が落
ちてくることが挙げられる。また、静翼とハブが
接合部を有しない一体構造に最初から製造されれ
ば、上記のような問題は生じないが、複雑な形状
を有する静翼群からなるステーターを一体的に作
りあげることは非常に難しく現在まで、かような
提案はなされていなかつた。
スタービン構成部材のセラミツクス化が計られつ
つあり、既に回転式熱交換器の熱媒体とか、燃焼
器の一部にはセラミツクスの採用が実用化されつ
つある。しかるに、ガスタービンの心臓部ともい
うべきローター、ステーター部分へのセラミツク
スの採用は種々の理由によりその開発が遅れてい
る。その理由の１つは、普通には、セラミツクス
で作られた静翼単翼を複数個所定の寸法精度でハ
ブに接合する方法が採用されているが、その接合
を寸法精度よく行うことが難しく、また、かりに
寸法精度よく接合が行われても苛酷な使用条件に
より、接合部から剥離が生じないまでも、過大な
応力により接合部が移動したりして寸法精度が落
ちてくることが挙げられる。また、静翼とハブが
接合部を有しない一体構造に最初から製造されれ
ば、上記のような問題は生じないが、複雑な形状
を有する静翼群からなるステーターを一体的に作
りあげることは非常に難しく現在まで、かような
提案はなされていなかつた。
本発明者等は、従来不可能と考えられていたこ
のような複雑形状を有するガスタービンのステー
ターを種々検討の結果、一体的に作り上げること
に成功したものであつて、本発明は、セラミツク
ス原料粉末と焼結助剤からなる混合粉末より得ら
れた成形体に樹脂を含浸させた後、機械加工によ
り、静翼、ハブの一体的成形体を得るガスタービ
ン用セラミツクスステーターの加工方法を要旨と
するものである。
のような複雑形状を有するガスタービンのステー
ターを種々検討の結果、一体的に作り上げること
に成功したものであつて、本発明は、セラミツク
ス原料粉末と焼結助剤からなる混合粉末より得ら
れた成形体に樹脂を含浸させた後、機械加工によ
り、静翼、ハブの一体的成形体を得るガスタービ
ン用セラミツクスステーターの加工方法を要旨と
するものである。
本発明の方法によるステーター成形体は常法に
よる焼成工程を経て焼結されたステーターとなさ
れるが、このステーターは、寸法精度もよく、苛
酷な使用条件のもとで破損を生ぜず、優れた特性
を有するものである。
よる焼成工程を経て焼結されたステーターとなさ
れるが、このステーターは、寸法精度もよく、苛
酷な使用条件のもとで破損を生ぜず、優れた特性
を有するものである。
次に、本発明について更に説明する。
セラミツクス原料粉末は、耐熱性のある低膨脹
性のものであることが必要で、具体的には窒化珪
素、炭化珪素から選ばれることが好ましい。窒化
珪素、炭化珪素は周知の如く、高耐熱性、低膨脹
性の故をもつて、ガスタービン用部材を含むエン
ジニアリングセラミツクスとして種々研究されて
いるものである。また、これら粉末の粒度は焼結
のしやすさ、高強度発現の容易さからなるべく微
粉のものが好ましく、具体的には平均粒度が３μ
以下、好ましくは1.5μ以下であることが必要で
ある。窒化珪素、炭化珪素はそれ独自では焼結し
にくい材料であるため、焼結を促進するために微
量の焼結助剤が必要である。これらは、酸化イツ
トリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウ
ム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、硼素、炭
化硼素、炭素、炭化タングステン、酸化硼素から
選ばれる１種以上であることが好ましく、なかで
も、酸化イツトリウム、酸化アルミニウム、酸化
マグネシウムから選ばれることがより好ましい。
これらの焼結助剤の粒度も微粉であることが必要
であり、使用される窒化珪素、炭化珪素よりやや
細い事が望ましい。
性のものであることが必要で、具体的には窒化珪
素、炭化珪素から選ばれることが好ましい。窒化
珪素、炭化珪素は周知の如く、高耐熱性、低膨脹
性の故をもつて、ガスタービン用部材を含むエン
ジニアリングセラミツクスとして種々研究されて
いるものである。また、これら粉末の粒度は焼結
のしやすさ、高強度発現の容易さからなるべく微
粉のものが好ましく、具体的には平均粒度が３μ
以下、好ましくは1.5μ以下であることが必要で
ある。窒化珪素、炭化珪素はそれ独自では焼結し
にくい材料であるため、焼結を促進するために微
量の焼結助剤が必要である。これらは、酸化イツ
トリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウ
ム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、硼素、炭
化硼素、炭素、炭化タングステン、酸化硼素から
選ばれる１種以上であることが好ましく、なかで
も、酸化イツトリウム、酸化アルミニウム、酸化
マグネシウムから選ばれることがより好ましい。
これらの焼結助剤の粒度も微粉であることが必要
であり、使用される窒化珪素、炭化珪素よりやや
細い事が望ましい。
次に、機械加工に供するための成形体（一次成
形体）は常法のいかなる方法でも得られる。即
ち、プレス成形、鋳込成形、ラバープレス成形等
の方法が任意に採用されうる。一次成形体の形状
は、外径、内径、高さともに収縮代、加工代を見
込んだ大きさのドーナツ状円盤であり、一番簡便
な方法としてはラバープレスを用いた成形法が望
ましい。量産には、機械プレス法が適している。
この一次成形体をこのまま機械加工する時には生
強度が小さいため、チツピングにより加工部分が
欠けたり、場合によつては割れたりする。このた
め本発明では、一次成形体に樹脂を含浸させ機械
加工に充分な強度をもたせると同時に、加工時の
摩擦熱による樹脂の溶融により、この溶融樹脂を
潤滑剤に用いるものである。このことにより、寸
法精度よく、加工面が滑らかになり、かつ、工具
の損耗が少なくてすむという利点がある。このよ
うな樹脂としては樹脂の引火点に最近接する温度
における粘度が10cst以下となるものが好まし
く、たとえばパラフインワツクスなどが好適であ
る。このように限定する理由は、粘度が10cst以
上の樹脂では含浸温度をいかに変えようとも一次
成形体の内部に樹脂を含浸させえないからであ
る。
形体）は常法のいかなる方法でも得られる。即
ち、プレス成形、鋳込成形、ラバープレス成形等
の方法が任意に採用されうる。一次成形体の形状
は、外径、内径、高さともに収縮代、加工代を見
込んだ大きさのドーナツ状円盤であり、一番簡便
な方法としてはラバープレスを用いた成形法が望
ましい。量産には、機械プレス法が適している。
この一次成形体をこのまま機械加工する時には生
強度が小さいため、チツピングにより加工部分が
欠けたり、場合によつては割れたりする。このた
め本発明では、一次成形体に樹脂を含浸させ機械
加工に充分な強度をもたせると同時に、加工時の
摩擦熱による樹脂の溶融により、この溶融樹脂を
潤滑剤に用いるものである。このことにより、寸
法精度よく、加工面が滑らかになり、かつ、工具
の損耗が少なくてすむという利点がある。このよ
うな樹脂としては樹脂の引火点に最近接する温度
における粘度が10cst以下となるものが好まし
く、たとえばパラフインワツクスなどが好適であ
る。このように限定する理由は、粘度が10cst以
上の樹脂では含浸温度をいかに変えようとも一次
成形体の内部に樹脂を含浸させえないからであ
る。
このような樹脂を用いる効果の１例を挙げる
と、一次成形体をそのまま、工具で切削を行う
と、加工部分近くから貝殼状の破片がチツピング
し、また、工具自体も約10分ぐらいで切れ味が半
減したのに対し、上記樹脂を含浸させた一次成形
体の加工の場合はチツピングが生ぜず、また、工
具も切れ味が半減するまでに30〜60分を要すると
いうように本発明の優れた効果の１面が示され
た。ステーターを加工仕上するには細かく複雑な
形状に穿孔したり削つたりすることが必要なた
め、加工工具としては、エンドミルが好ましい。
なかでも、本発明者等の経験によれば１ないし２
枚刃の超硬エンドミルがより好ましい。エンドミ
ルが好ましい理由は、切削により生じた切粉が効
率よく加工部分から排除される必要があるからで
あり、場合によつては、圧縮空気で吹き飛ばすこ
とも有力である。とくにセラミツクスの加工で
は、切粉を排除しないと、工具の磨耗が多くなる
ために、このことは非常に重要である。
と、一次成形体をそのまま、工具で切削を行う
と、加工部分近くから貝殼状の破片がチツピング
し、また、工具自体も約10分ぐらいで切れ味が半
減したのに対し、上記樹脂を含浸させた一次成形
体の加工の場合はチツピングが生ぜず、また、工
具も切れ味が半減するまでに30〜60分を要すると
いうように本発明の優れた効果の１面が示され
た。ステーターを加工仕上するには細かく複雑な
形状に穿孔したり削つたりすることが必要なた
め、加工工具としては、エンドミルが好ましい。
なかでも、本発明者等の経験によれば１ないし２
枚刃の超硬エンドミルがより好ましい。エンドミ
ルが好ましい理由は、切削により生じた切粉が効
率よく加工部分から排除される必要があるからで
あり、場合によつては、圧縮空気で吹き飛ばすこ
とも有力である。とくにセラミツクスの加工で
は、切粉を排除しないと、工具の磨耗が多くなる
ために、このことは非常に重要である。
以上の理由から刃の数は少ない方が好ましい。
また、種々の工夫をこらせば他のタイプの工具
でも使用可能である。
でも使用可能である。
さて、一次成形体を上記の如き加工工具をもつ
て加工する方法としては、ならい加工方法又は数
値制御（MC）加工装置による方法が好ましい。
ステーターの静翼は複雑な三次元形状を有してお
り、工具の移動を精密に三次元方向に制御する必
要があり、そのために上述の如き、例えば、なら
い旋盤を用いるならい加工ないしはMC加工装置
が必要となる。すなわち、切込量が一定でなく、
急に大きな切込をするような加工では成形体が破
損する場合が多く、とくに静翼の翼尾の部分など
は、成形体に負荷のかからないようなきわめて軽
切削をする必要がある。
て加工する方法としては、ならい加工方法又は数
値制御（MC）加工装置による方法が好ましい。
ステーターの静翼は複雑な三次元形状を有してお
り、工具の移動を精密に三次元方向に制御する必
要があり、そのために上述の如き、例えば、なら
い旋盤を用いるならい加工ないしはMC加工装置
が必要となる。すなわち、切込量が一定でなく、
急に大きな切込をするような加工では成形体が破
損する場合が多く、とくに静翼の翼尾の部分など
は、成形体に負荷のかからないようなきわめて軽
切削をする必要がある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ セラミツクス原料粉末と焼結助剤からなる混
合粉末より得られた成形体に樹脂を含浸させた
後、機械加工により静翼、ハブの一体的成形体を
得るガスタービン用セラミツクスステーターの加
工方法。 ２ セラミツクス原料粉末が窒化珪素、炭化珪素
から選ばれ、焼結助剤が酸化イツトリウム、酸化
アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化セリウ
ム、酸化ジルコニウム、硼素、炭化硼素、炭素、
炭化タングステン、酸化硼素の群から選ばれる１
種以上である特許請求の範囲第１項記載のガスタ
ービン用セラミツクスステーターの加工方法。 ３ 樹脂は、該樹脂の引火点の最近接温度におけ
る粘度が10cst以下となる樹脂である特許請求の
範囲第１項記載のガスタービン用セラミツクスス
テーターの加工方法。 ４ 機械加工がならい加工装置あるいは数値制御
（NC）加工装置による超硬エンドミルを工具とす
るものである特許請求の範囲第１〜３項のいずれ
か記載のガスタービン用セラミツクスステーター
の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2199279A JPS55114521A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Method of working ceramics stator for gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2199279A JPS55114521A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Method of working ceramics stator for gas turbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55114521A JPS55114521A (en) | 1980-09-03 |
| JPS6133693B2 true JPS6133693B2 (ja) | 1986-08-04 |
Family
ID=12070511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2199279A Granted JPS55114521A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Method of working ceramics stator for gas turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55114521A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6068904A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-04-19 | 株式会社東芝 | 内燃機関用副燃焼室及びその製造方法 |
-
1979
- 1979-02-28 JP JP2199279A patent/JPS55114521A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55114521A (en) | 1980-09-03 |
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