JPS623863A - 耐熱リングを鋳ぐるむタ−ビンハウジングの鋳造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は可変溶量タービンハウジングのスクロール内
部仕切り部の鋭角に形成される先端部を、特に耐熱性、
耐摩耗性に優れた耐熱リングを鋳ぐるんで可変容量ター
ビンハウジング、を鋳造する方法に関し、更に詳しくは
耐熱リングと本体母材との密着性を向上させるための、
耐熱リングの形状と前処理方法及び寸法の安定化を図っ
た鋳造方法に関する。

従来の技術と問題点 従来可変容量タービンハウジングの製造においては、最
も過酷な条件下に曝されるスクロール内部仕切部の鋭角
に形成される先端部に耐える、特に耐熱性、耐摩耗性に
優れた高価な材料で母材が製造されていたので、非常に
高価なものになるという問題があった。この問題の解決
のため母材はある程度の耐熱性、耐摩耗性のある材料で
製造し、過酷な条件下におかれる仕切部先端部のみを、
耐熱性、耐摩耗性の特に優れた材料で製造する組合せタ
ービンハウジングが提案されているが、特に鋳造時にこ
れらの異種材料を鋳ぐるませることは、母材との密着性
の問題及び鋳込み時の溶湯圧により、鋳ぐるまれる部分
の浮き上りや移動等によって母材と鋳ぐるまれる部分と
の相対位置が移動して、寸法のバラツキを生じて寸法が
安定せず、正規の寸法精度が得られないという問題等が
あり未だ実用化に至っていない。

問題点を解決するための手段 本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、鋳ぐるみ材の前処理（脱脂、粗面化処理）と形
状による密着性の向上及び割型中子に鋳ぐるみ材を挟持
させて、縦型鋳込み方案により寸法の安定化を図り上述
の問題点を解決することを目的とする。

本発明は、母材１と鋳ぐるまれる耐熱リング３との密着
性向上のために、耐熱リング３の形状と前処理及び鋳ぐ
るまれる耐熱リング３の寸法安定化のための鋳造方案と
からなる。

密着性向上を目的として、第１図、第２図に示すように
耐熱リング３の母材１に鋳ぐるまれる部分の外周面３ａ
に１個又は複数個の切欠き部４を形成して、機械的に母
材１と噛み合わせる。次いで耐熱リング３の前処理とし
て密着性に有害な水分、油分等を有機溶剤を用いて洗浄
し、最後に鋳ぐるまれる時の母材との密着をアンカー効
果により向上させるために、ショット或いはグリッドを
用いて、ブラステングを行ない粗面化処理を行なう。粗
面化処理をした耐熱リング３を直ちに鋳型にセットし鋳
込みを行なう−。尚ブラステングからセット鋳込みまで
の時間はなるべく短時間とし、最大でも６時間以上には
ならないようにし、ブラステング後の表面の活性化によ
る錆等の発生を最小限にする。

上記耐熱リング３をセットし鋳込む鋳型は第４図と第６
図に示すような、縦型鋳込方案を用いて溶湯注入時に耐
熱リング３が浮き上りアウトレット或いはセンターハウ
ジング側への移動を平鋳込みの場合に比較して、著しく
少なくしている。

更に耐熱リング３はスクロール内部を形成する数個の割
型中子の合せ面７の間に挟持される。第３図に示すよう
に２個の割型中子５と６とを、中子５に設けられている
凹８と、中子６に設けられている凸９とによりしっくり
と嵌合して組合せ、組み合わされた中子は主型に設けら
れた中本１０゜１１と１２．１３とによりがっちりと把
持されるでいるので、主型に対する中子の位置寸法は正
しく維持されている。従ってその中子５と６の合せ面７
で耐熱リング３は強固に挟持されるため、安定度が良く
母材との相対寸法精度は良く、所定の位置にリングを鋳
ぐるませることを可能にするものである。

実施例 スクロール仕切部２にマルテンサイト系ステンレス（Ｓ
Ｏ３４１０）製の耐熱リング３を用い、本体母材１は球
状黒鉛鋳鉄材（ＦＣＤ４５）、割型中子５と６はホット
ボックス造型（シェル型）、主型は有機自硬性鋳型で実
施した。耐熱リング３の形状は第１図、第２図に示すよ
うに、密着性を良くするため母材に鋳ぐるまれる外周面
３ａに適宜な形状、大きさの切欠き４を８個所設け、前
処理として先ずトリクロルエタンで洗浄して、次いで粒
度８００−１０００μのアルミナグリッドで１分間ブラ
ステング処理を行なった。尚耐熱リング３の面粗さはブ
ラステング後で６０Ｓ程度であった。

ブラステング後の鋳型への耐熱リング３をセットするま
での時間は約４時間、鋳込みまでは約５時間で行なった
。

鋳込み方案は第４図と第５図に示すように縦鋳込み方案
にて行った。割型中子５の合せ面７の所定の位置に耐熱
リング３をセットし、割型中子６を合せ面７で割型中子
５の凹８に割型中子６の凸９を、しっくりと嵌合させ組
立る。組立られた中子は主型の中本１０．１１と１２．
１３とにより主型にしっかりと保持される。中子をセッ
トした鋳型は湯口１４より注湯される。注湯された溶湯
は湯道１５と湯道１５とタービンハウジング本体１とを
連結する複数個の堰１６により、タービンハウジング本
体１とトップライザー１７とに下の方から充填される。

上記の本発明による、耐熱リング３を鋳ぐるむ鋳造方法
によって製作されたタービンハウジングの調査結果は、
耐熱リング３の寸法精度及び密着性は共に良好であった
。

（１）寸法精度 耐熱リング３の寸法位置は所定の正規の寸法位置より最
大部分で０．１ｔ＋ｎｏ以内の移動であり、寸法的に安
定して全く問題はなかった。

（ｎ）密着性について次の試験を行なった。

（１）破断面試験 第７図の１点鎖線に示すように、タービンハウジング本
体１を切断して、母材と鋳ぐるまれた耐熱リング３の断
面のカラーチェック試験を行なった。密着不良個所があ
ればその個所に赤色の浸透液が浸透して赤色反応が認め
られるので、その有無により密着性を判定した。その結
果赤色反応は認められず密着性は良好であったことが確
認された。

（２）熱疲労試験 第６図に示すように、タービンハウジング本体表面に放
電加工により２本の孔１８．１９をあけて、孔１８に耐
熱リングの温度を計測するための。

孔１９には本体表面の温度を計測するために夫々に熱電
対２０を挿入し、燃焼ガス炎をタービンハウジング本体
のガス入口から放射し、放射されたガス炎は内部スクロ
ールを通り出口側から排出させながら約３分間加熱した
後、約３分間強制空冷する加熱加熱冷却サイクル、を５
００回繰り返し行なった結果、耐熱リング部分とタービ
ンハウジング本体表面温度には約１００℃程度の温度差
が生じ、この大きい温度差により熱応力のアンバランス
から高い負荷がリング３と母材１にかかり、過酷な熱応
力を受けたにも拘らず密着性は良好であった・ 効果 可変容量タービンハウジングにおいて、本体母材をある
程度の耐熱性、耐摩耗性のある比較的安価な材料で、最
も過酷な条件に曝される仕切り部の先端部のみ、特に耐
熱性、耐摩耗性に優れた高価な材料で造り、本体母材に
密着性及び寸法精度共に良好に鋳ぐるみ一体形とするこ
とが可能となり、本体母材の材料費が大巾に低減され、
可変容量タービンハウジングの製造コストの低減が図ら
れた効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図：耐熱リングの正面図 第２図：第１図のＡ−Ａ断面図 第３図：耐熱リングの挟持状態を示す鋳型の説明要部断
面図 第４図：縦型鋳込み方案の説明側面図 第５図：縦型注込み方案の説明正面図 第６図：疲労試験の温度測定方法を示す概略図第７図：
破談面試験の切断個所を示す説明図１：本体母材　　２
：仕切り部 ３：耐熱リング　４：切欠き部 ５：割型中子　　６：割型中子 ７：合せ面　　１０〜１４：主型中本 １４：湯口　　　１５：湯道 １６：堰　　　　２０：熱電対

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ある程度の耐熱性、耐摩耗性に優れた材料からなる本体
   母材１に、鋭角に形成されるスクロール内部の仕切り部
   ２の先端部のみを、耐熱性、耐摩耗性に優れた材料から
   なる耐熱リング３を、鋳ぐるみにより一体型とした可変
   容量タービンハウジングにおいて、本体母材１に鋳ぐま
   れる外周面３ａに、１個又は複数個の切欠き部４が設け
   られている耐熱リング３を脱脂洗浄した後、ブラステン
   グにより粗面化処理をして、数個からなる割型スクロー
   ル中子の合せ面７の所定位置に挟持して、縦型鋳込み方
   案によって鋳造することを特徴とする耐熱リングを鋳ぐ
   るむタービンハウジングの鋳造方法。