JPS6256111B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6256111B2 JPS6256111B2 JP54122897A JP12289779A JPS6256111B2 JP S6256111 B2 JPS6256111 B2 JP S6256111B2 JP 54122897 A JP54122897 A JP 54122897A JP 12289779 A JP12289779 A JP 12289779A JP S6256111 B2 JPS6256111 B2 JP S6256111B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- silicon nitride
- root
- blade
- disk
- 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
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Producing Shaped Articles From Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はブレード部とデイスク部を一体に接合
したセラミツク軸流タービンローターの製造法に
関するものである。
したセラミツク軸流タービンローターの製造法に
関するものである。
軸流タービンローターは、形状が非常に複雑で
ある為、これをセラミツクで製作する場合、流し
込み成形法、射出成形法等が考えられるが、ブレ
ードとデイスク部を一体化した成形体を得ようと
すると、型が複雑となるばかりでなく、非常に高
度な技術が要求されるので、工業的には適してい
なかつた。
ある為、これをセラミツクで製作する場合、流し
込み成形法、射出成形法等が考えられるが、ブレ
ードとデイスク部を一体化した成形体を得ようと
すると、型が複雑となるばかりでなく、非常に高
度な技術が要求されるので、工業的には適してい
なかつた。
また複雑形状の成形に適する反応焼結法によつ
て得られたセラミツクは、強度的に弱く、応力の
大きくかかるデイスク部には適さない。
て得られたセラミツクは、強度的に弱く、応力の
大きくかかるデイスク部には適さない。
そこでブレード部とデイスク部を接合する方法
が種々工夫され、そのうちの１つとして特公昭53
−38721〜38724の方法がある。この方法は反応焼
結の材料を射出成形することによりブレード部を
作り、それをカーボン型中にセツトし、デイスク
部をホツトプレス法により成形すると共にブレー
ド部との接合を行う方法である。しかしこの方法
はホツトプレスのモールドのセツト条件、加圧条
件が非常に厳密であるため、生産性良くタービン
ローターを作ることは困難であつた。
が種々工夫され、そのうちの１つとして特公昭53
−38721〜38724の方法がある。この方法は反応焼
結の材料を射出成形することによりブレード部を
作り、それをカーボン型中にセツトし、デイスク
部をホツトプレス法により成形すると共にブレー
ド部との接合を行う方法である。しかしこの方法
はホツトプレスのモールドのセツト条件、加圧条
件が非常に厳密であるため、生産性良くタービン
ローターを作ることは困難であつた。
そこで本発明者らはブレード部とデイスク部を
強固にしかも確実で容易に接続する方法につき鋭
意検討の結果、複雑形状のブレード部をあらかじ
め焼成しておき、デイスク部との接合にデイスク
部の焼成収縮を利用すれば良いことを見出し本発
明を完成した。
強固にしかも確実で容易に接続する方法につき鋭
意検討の結果、複雑形状のブレード部をあらかじ
め焼成しておき、デイスク部との接合にデイスク
部の焼成収縮を利用すれば良いことを見出し本発
明を完成した。
すなわち本発明の要旨は、次の(a)〜(c)工程を含
むことを特徴とするセラミツク軸流タービンロー
ターの製造法にある。
むことを特徴とするセラミツク軸流タービンロー
ターの製造法にある。
(a) 末端方向外方に突出した根部を有する窒化珪
素磁器又は炭化珪素磁器製タービンブレードを
製造する。
素磁器又は炭化珪素磁器製タービンブレードを
製造する。
(b) 窒化珪素粉末又は炭化珪素粉末を主成分とす
る原料により、上記根部が挿入される多数の挿
入孔を設けたタービンデイスクを成形（未焼結
状態）する。
る原料により、上記根部が挿入される多数の挿
入孔を設けたタービンデイスクを成形（未焼結
状態）する。
なおその挿入孔は、焼結後の収縮した状態で
挿入された根部と密着する大きさとする。
挿入された根部と密着する大きさとする。
(c) 上記(a)工程で得られたタービンブレードの根
部を、上記(b)工程で得られたタービンデイスク
の挿入孔に挿入し、両者を常圧焼結法又は高温
静水圧加圧法で焼結して一体化する。
部を、上記(b)工程で得られたタービンデイスク
の挿入孔に挿入し、両者を常圧焼結法又は高温
静水圧加圧法で焼結して一体化する。
以下に本発明を詳細に説明するに、本発明では
まず(a)工程として、ブレード本体１より末端方向
外方に突出した根部２を有するタービンブレード
３を製造する。タービンブレード３の形状は図面
に示した１実施例のように基台４より垂直にブレ
ード本体１を設け、本体１の反対側に根部２を設
け、根部２は先端部分２ｔを根本部分２ｎよりも
太く形成し、先端部分２ｔはタービンデイスク５
の収縮時応力が均一に働くよう球状に形成してお
くのが好ましい。このようなタービンブレード３
を製造するには金属Si粉末、窒化珪素粉末と焼結
助剤、炭化珪素と焼結助剤等とを周知の射出成形
法、流し込み成形法等により一体に成形し、反応
焼結法、常圧焼結法又は高温静水圧加圧法により
焼結する。
まず(a)工程として、ブレード本体１より末端方向
外方に突出した根部２を有するタービンブレード
３を製造する。タービンブレード３の形状は図面
に示した１実施例のように基台４より垂直にブレ
ード本体１を設け、本体１の反対側に根部２を設
け、根部２は先端部分２ｔを根本部分２ｎよりも
太く形成し、先端部分２ｔはタービンデイスク５
の収縮時応力が均一に働くよう球状に形成してお
くのが好ましい。このようなタービンブレード３
を製造するには金属Si粉末、窒化珪素粉末と焼結
助剤、炭化珪素と焼結助剤等とを周知の射出成形
法、流し込み成形法等により一体に成形し、反応
焼結法、常圧焼結法又は高温静水圧加圧法により
焼結する。
この際金属Si粉末を用いて反応焼結法により焼
結する場合には第４図に示すように根部２表面を
タービンデイスク５の材質と同一組成のフラツク
スを含有する窒化珪素質層６で覆つておくと、焼
結過程においてタービンデイスクとブレードの接
合部が界面反応を起こし接合強度が大となり好ま
しい。このような窒化珪素質層６で覆うには、タ
ービンブレードを射出成型する際にまずブレード
本体を射出成型により形成し、さらに該成型物の
根部２上に射出成型によりフラツクスを含有する
窒化珪素質層６を形成し、一体となつたタービン
ブレードを得る方法が使用される。
結する場合には第４図に示すように根部２表面を
タービンデイスク５の材質と同一組成のフラツク
スを含有する窒化珪素質層６で覆つておくと、焼
結過程においてタービンデイスクとブレードの接
合部が界面反応を起こし接合強度が大となり好ま
しい。このような窒化珪素質層６で覆うには、タ
ービンブレードを射出成型する際にまずブレード
本体を射出成型により形成し、さらに該成型物の
根部２上に射出成型によりフラツクスを含有する
窒化珪素質層６を形成し、一体となつたタービン
ブレードを得る方法が使用される。
次に上記の(a)工程とは別に、窒化珪素粉末又は
炭化珪素粉末を主成分とし、他に焼結助剤等を添
加して未焼結のタービンデイスク５を成形する。
タービンデイスク５には根部２が挿入される多数
の挿入孔７を設け、この挿入孔７の大きさは、挿
入された根部２と焼結後の収縮した状態で丁度密
着する深さ、口径とする。例えば前述のように根
部２を、先端部分２ｔを球状にし根本部分２ｎよ
りも太く形成した場合には、それに合わせ第３図
のように、入口部分７ａよりも内方部分７ｂの口
径を大きくし、しかも根部２外径よりも、焼結時
の収縮代（第３図に於て長さｌ）だけ大きい内径
とする。収縮代は使用する原料粉末、添加剤量、
或いは(c)工程での焼結方法、焼結圧力、焼結温度
でも異なるが、概ね窒化珪素又は炭化珪素を主成
分とする成形体を焼結する場合には10〜20％程度
である。
炭化珪素粉末を主成分とし、他に焼結助剤等を添
加して未焼結のタービンデイスク５を成形する。
タービンデイスク５には根部２が挿入される多数
の挿入孔７を設け、この挿入孔７の大きさは、挿
入された根部２と焼結後の収縮した状態で丁度密
着する深さ、口径とする。例えば前述のように根
部２を、先端部分２ｔを球状にし根本部分２ｎよ
りも太く形成した場合には、それに合わせ第３図
のように、入口部分７ａよりも内方部分７ｂの口
径を大きくし、しかも根部２外径よりも、焼結時
の収縮代（第３図に於て長さｌ）だけ大きい内径
とする。収縮代は使用する原料粉末、添加剤量、
或いは(c)工程での焼結方法、焼結圧力、焼結温度
でも異なるが、概ね窒化珪素又は炭化珪素を主成
分とする成形体を焼結する場合には10〜20％程度
である。
次に(c)工程でタービンブレードとタービンデイ
スクとを焼結して一体化する。それにはまずター
ビンブレード３の根部２を、タービンデイスク５
の挿入孔７に挿入し、その後タービンデイスク５
と同一収縮率の栃の上で、常圧焼結法により1700
〜2200℃、又は高温静水圧加圧焼結法により1700
〜2200℃、圧力１〜2000atmで焼結する。
スクとを焼結して一体化する。それにはまずター
ビンブレード３の根部２を、タービンデイスク５
の挿入孔７に挿入し、その後タービンデイスク５
と同一収縮率の栃の上で、常圧焼結法により1700
〜2200℃、又は高温静水圧加圧焼結法により1700
〜2200℃、圧力１〜2000atmで焼結する。
上記のようにして焼結すると、タービンデイス
ク５の収縮と共に、挿入孔７も収縮し小さくな
り、根部２を均一に包み込み、タービンブレード
３とタービンデイスク５とを強固に完全に接合す
る。
ク５の収縮と共に、挿入孔７も収縮し小さくな
り、根部２を均一に包み込み、タービンブレード
３とタービンデイスク５とを強固に完全に接合す
る。
以上詳述したように本発明は、あらかじめ作成
しておいたタービンブレードを、タービンデイス
クが焼結する際の収縮を利用して接合するもので
あるので、工業的に簡単にセラミツク軸流タービ
ンローターが製造できる。更に、収縮を利用して
接合するのであるから、セラミツクの成分中に、
接着のためのガラス成分等を別途含ませる必要が
ない。従つて、タービンデイスクの材料として好
ましい成分を用いることができるので、熱に強く
高応力にも耐えられる、強度のあるタービンロー
ターを製造することができる。また本発明はター
ビンローターのみならず、熱間で高応力のかかる
セラミツク高温部材において、セラミツク同志の
接合を必要とする個所に応用できる。
しておいたタービンブレードを、タービンデイス
クが焼結する際の収縮を利用して接合するもので
あるので、工業的に簡単にセラミツク軸流タービ
ンローターが製造できる。更に、収縮を利用して
接合するのであるから、セラミツクの成分中に、
接着のためのガラス成分等を別途含ませる必要が
ない。従つて、タービンデイスクの材料として好
ましい成分を用いることができるので、熱に強く
高応力にも耐えられる、強度のあるタービンロー
ターを製造することができる。また本発明はター
ビンローターのみならず、熱間で高応力のかかる
セラミツク高温部材において、セラミツク同志の
接合を必要とする個所に応用できる。
以下に本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実
施例により限定されるものではない。
るが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実
施例により限定されるものではない。
実施例
金属Si粉末を射出成形により、図面に示すよう
なブレード本体１、根部２、基台４を有するター
ビンブレード３の形状に成形し、窒素ガス雰囲気
で反応焼結し窒化珪素焼結製タービンブレード３
を作成した。それとは別に窒化珪素粉末95重量％
とMgO粉末５重量％とより成る混合粉末を射出
成形により、多数の挿入孔７を設けたタービンデ
イスク５を成形した。なお挿入孔７の内径は根部
２の外径の20％増しとしておいた。次に挿入孔７
に根部２を嵌め、タービンデイスク５と同材質の
栃の上にセツトし、窒素ガス雰囲気中にて400
℃／時間の速度で昇温し、1750℃、30分間焼結し
たところ、タービンデイスク５は20％収縮し、そ
れに伴ない挿入孔７も収縮し、完全にブレード３
とデイスク５とが一体化したタービンローターが
得られた。
なブレード本体１、根部２、基台４を有するター
ビンブレード３の形状に成形し、窒素ガス雰囲気
で反応焼結し窒化珪素焼結製タービンブレード３
を作成した。それとは別に窒化珪素粉末95重量％
とMgO粉末５重量％とより成る混合粉末を射出
成形により、多数の挿入孔７を設けたタービンデ
イスク５を成形した。なお挿入孔７の内径は根部
２の外径の20％増しとしておいた。次に挿入孔７
に根部２を嵌め、タービンデイスク５と同材質の
栃の上にセツトし、窒素ガス雰囲気中にて400
℃／時間の速度で昇温し、1750℃、30分間焼結し
たところ、タービンデイスク５は20％収縮し、そ
れに伴ない挿入孔７も収縮し、完全にブレード３
とデイスク５とが一体化したタービンローターが
得られた。
第１図は本発明で用いるタービンブレードとタ
ービンデイスクを示す１部破断分解斜視図、第２
図はタービンブレードを示す正面図、第３図はタ
ービンブレードをタービンデイスクの挿入孔に挿
入した状態を示す断面図、第４図はタービンブレ
ードの別の例を示す縦断面図である。 １……ブレード本体、２……根部、３……ター
ビンブレード、５……タービンデイスク、７……
挿入孔。
ービンデイスクを示す１部破断分解斜視図、第２
図はタービンブレードを示す正面図、第３図はタ
ービンブレードをタービンデイスクの挿入孔に挿
入した状態を示す断面図、第４図はタービンブレ
ードの別の例を示す縦断面図である。 １……ブレード本体、２……根部、３……ター
ビンブレード、５……タービンデイスク、７……
挿入孔。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 次の(a)〜(c)工程を含むことを特徴とするセラ
ミツク軸流タービンローターの製造法。 (a) 末端方向外方に突出した根部を有する窒化珪
素磁器又は炭化珪素磁器製タービンブレードを
製造する。 (b) 窒化珪素粉末又は炭化珪素粉末を主成分とす
る原料により、上記根部が挿入される多数の挿
入孔を設けたタービンデイスクを成形する。な
おその挿入孔は、焼結後の収縮した状態で挿入
された根部と密着する大きさとする。 (c) 上記(a)工程で得られたタービンブレードの根
部を、上記(b)工程で得られたタービンデイスク
の挿入孔に挿入し、両者を常圧焼結法又は高温
静水圧加圧法で焼結して一体化する。 ２ タービンブレードが、反応焼結法によつて得
られた窒化珪素磁器であり、しかも根部表面が、
タービンデイスクの材質と同一組成のフラツクス
を含有する窒化珪素質層で覆われている特許請求
の範囲第１項記載のセラミツク軸流タービンロー
ターの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12289779A JPS5645871A (en) | 1979-09-25 | 1979-09-25 | Manufacture of ceramic axial flow turbine rotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12289779A JPS5645871A (en) | 1979-09-25 | 1979-09-25 | Manufacture of ceramic axial flow turbine rotor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5645871A JPS5645871A (en) | 1981-04-25 |
| JPS6256111B2 true JPS6256111B2 (ja) | 1987-11-24 |
Family
ID=14847321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12289779A Granted JPS5645871A (en) | 1979-09-25 | 1979-09-25 | Manufacture of ceramic axial flow turbine rotor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5645871A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61106466A (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-24 | 株式会社トーキン | 多結晶フエライト相互間の接合方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5278207A (en) * | 1975-11-10 | 1977-07-01 | Tokyo Shibaura Electric Co | Joined ceramic products in complicated form and manufacture |
| JPS55116681A (en) * | 1979-02-28 | 1980-09-08 | Ngk Insulators Ltd | Ceramic part bonding method |
-
1979
- 1979-09-25 JP JP12289779A patent/JPS5645871A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5645871A (en) | 1981-04-25 |
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