JPS6259077B2 - - Google Patents
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- JPS6259077B2 JPS6259077B2 JP12440479A JP12440479A JPS6259077B2 JP S6259077 B2 JPS6259077 B2 JP S6259077B2 JP 12440479 A JP12440479 A JP 12440479A JP 12440479 A JP12440479 A JP 12440479A JP S6259077 B2 JPS6259077 B2 JP S6259077B2
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- disk
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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)〜(d)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) 上記根部表面に、燃焼除去し得る樹脂層を形
成する。なお樹脂層の厚みは焼結時にタービン
デイスクの収縮する寸法分とする。
成する。なお樹脂層の厚みは焼結時にタービン
デイスクの収縮する寸法分とする。
(c) タービンブレードの型の外周に上記根部のみ
を内側に残してセツトし、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、タービ
ンデイスク部分を射出成形又は流し込み成形す
る。
を内側に残してセツトし、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、タービ
ンデイスク部分を射出成形又は流し込み成形す
る。
(d) 加熱して上記樹脂層を除去後タービンブレー
ドとタービンデイスクの両者を焼結して一体化
する。
ドとタービンデイスクの両者を焼結して一体化
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。
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焼結法により焼結する。
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、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
素質層で射出成形法等により覆つておくとタービ
ンデイスク焼成時にタービンデイスクとタービン
ブレード根部の反応が起こり境界の接合強度が強
固となり好ましい。
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焼結法により焼結する。
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、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
素質層で射出成形法等により覆つておくとタービ
ンデイスク焼成時にタービンデイスクとタービン
ブレード根部の反応が起こり境界の接合強度が強
固となり好ましい。
次の(b)工程では根部２表面（もしくは、前述の
窒化珪素層の表面）に、後述する(d)工程の焼結時
に燃焼除去し得る樹脂層６を形成する。樹脂層６
を構成する樹脂としては、ブチラール樹脂、フエ
ノール樹脂等の熱可塑性樹脂又か熱硬化性樹脂が
使用でき、これらの樹脂は射出成形、流し込み成
形等することによつて樹脂層６を形成させる。こ
の樹脂層の厚みは、(d)工程の焼結時にタービンデ
イスク５の収縮する寸法分（すなわち収縮代）と
する。収縮率は使用する原料粉末、添加剤量、或
いは(d)工程での焼結方法、焼結圧力、焼結温度で
も異なるが、概ね窒化珪素及び炭化珪素を主成分
とする成形体を常圧焼結又は高温静水圧加圧焼結
する場合には10〜20％程度である。従つて仮に収
縮率が20％である場合には、根部２外径の20％分
を樹脂層６で形成する。そこで層６の厚みｌは第
３図のように10％分となる。
窒化珪素層の表面）に、後述する(d)工程の焼結時
に燃焼除去し得る樹脂層６を形成する。樹脂層６
を構成する樹脂としては、ブチラール樹脂、フエ
ノール樹脂等の熱可塑性樹脂又か熱硬化性樹脂が
使用でき、これらの樹脂は射出成形、流し込み成
形等することによつて樹脂層６を形成させる。こ
の樹脂層の厚みは、(d)工程の焼結時にタービンデ
イスク５の収縮する寸法分（すなわち収縮代）と
する。収縮率は使用する原料粉末、添加剤量、或
いは(d)工程での焼結方法、焼結圧力、焼結温度で
も異なるが、概ね窒化珪素及び炭化珪素を主成分
とする成形体を常圧焼結又は高温静水圧加圧焼結
する場合には10〜20％程度である。従つて仮に収
縮率が20％である場合には、根部２外径の20％分
を樹脂層６で形成する。そこで層６の厚みｌは第
３図のように10％分となる。
次の(c)工程では、上記(b)工程で樹脂層６を形成
した多数のタービンブレードを第５図のように金
型７（あるいは石こう型）外周に上記根部２のみ
を金型７の内側に残してセツトし、タービンデイ
スク５部分を射出成形又は流し込み成形する。な
お第５図中８は補強用金属リングであり、素地は
矢印９より挿入される。成形には、窒化珪素粉末
又は炭化珪素粉末を主成分とし、これに焼結助剤
等を添加した原料を用いる。
した多数のタービンブレードを第５図のように金
型７（あるいは石こう型）外周に上記根部２のみ
を金型７の内側に残してセツトし、タービンデイ
スク５部分を射出成形又は流し込み成形する。な
お第５図中８は補強用金属リングであり、素地は
矢印９より挿入される。成形には、窒化珪素粉末
又は炭化珪素粉末を主成分とし、これに焼結助剤
等を添加した原料を用いる。
成形すると樹脂層６で覆われた根部２のみがタ
ービンデイスク５に埋まつている未焼結のタービ
ンローターができ上る。
ービンデイスク５に埋まつている未焼結のタービ
ンローターができ上る。
これを次の(d)工程で焼結して一体化する。焼結
するには、まず樹脂層６を300〜800℃、１〜２時
間加熱することにより分解除去（樹脂抜き）す
る。さもないとブレード根部とデイスク間に残留
Ｃが多くなり、焼結時の接着強度が低下する。次
に室温に冷却後焼結してもよいが冷却せずそのま
ま昇温し焼結してもよい。但しこの場合は樹脂が
分解する300〜800℃の温度域迄は20〜50℃／時間
のゆつくりした昇温速度をとる必要がある。
するには、まず樹脂層６を300〜800℃、１〜２時
間加熱することにより分解除去（樹脂抜き）す
る。さもないとブレード根部とデイスク間に残留
Ｃが多くなり、焼結時の接着強度が低下する。次
に室温に冷却後焼結してもよいが冷却せずそのま
ま昇温し焼結してもよい。但しこの場合は樹脂が
分解する300〜800℃の温度域迄は20〜50℃／時間
のゆつくりした昇温速度をとる必要がある。
焼結はタービンデイスク５と同一収縮率の栃の
上で、常圧焼結法で1700〜2200℃、高温静水圧加
圧焼結法で1700〜2200℃、圧力１〜2000atmで焼
結する。
上で、常圧焼結法で1700〜2200℃、高温静水圧加
圧焼結法で1700〜2200℃、圧力１〜2000atmで焼
結する。
このようにして焼結すると、焼結と共にタービ
ンデイスク５は収縮し、タービンデイスク５の焼
結体が、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とを強固に接合する。
ンデイスク５は収縮し、タービンデイスク５の焼
結体が、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
クが焼成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、収緒を利用して
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
クが焼成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、収緒を利用して
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
施例により固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
施例により固定されるものではない。
実施例
平均粒度２μの金属Si粉末にアタクチツクポリ
プロピレン樹脂20重量％を充分混練し、タービン
ブレード３を射出成形し、その根部２表面に更に
MgO5重量％を含む金属Si粉末を厚さ１mmに射出
成形し、それにラテツクスゴムを被覆し、圧力
10000Kg／cm2にて静水圧プレスして一体化した
後、1400℃で20時間反応焼結することによつてタ
ービンブレード３の焼結体を得た。得られた焼結
体の根部２にタービンデイスク５の収縮代（収縮
率20％）に見合う厚みのポリビニルブチラール樹
脂を射出成形法によりコーテイングし、乾燥後そ
れらを第５図のように配置した金型７に窒化珪素
素地（Si3N495重量％、MgO5重量％、平均粒径
２μ）を射出成形し、600℃に２時間加熱するこ
とによつて樹脂抜きし、同質の栃上にて窒素雰囲
気1750℃で１時間焼結したところタービンブレー
ド３とタービンデイスク５とが完全に一体化され
た軸流タービンローターが得られた。
プロピレン樹脂20重量％を充分混練し、タービン
ブレード３を射出成形し、その根部２表面に更に
MgO5重量％を含む金属Si粉末を厚さ１mmに射出
成形し、それにラテツクスゴムを被覆し、圧力
10000Kg／cm2にて静水圧プレスして一体化した
後、1400℃で20時間反応焼結することによつてタ
ービンブレード３の焼結体を得た。得られた焼結
体の根部２にタービンデイスク５の収縮代（収縮
率20％）に見合う厚みのポリビニルブチラール樹
脂を射出成形法によりコーテイングし、乾燥後そ
れらを第５図のように配置した金型７に窒化珪素
素地（Si3N495重量％、MgO5重量％、平均粒径
２μ）を射出成形し、600℃に２時間加熱するこ
とによつて樹脂抜きし、同質の栃上にて窒素雰囲
気1750℃で１時間焼結したところタービンブレー
ド３とタービンデイスク５とが完全に一体化され
た軸流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の１
例を示す斜視図、第２図は同正面図、第３図は根
部に樹脂層を形成したタービンブレードの１例を
示す縦断面図、第４図は(c)工程終了後の根部付近
を示す拡大断面図、第５図はタービンブレードを
型にセツトした場合を示す断面図である。 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、６……
樹脂層、７……型。
例を示す斜視図、第２図は同正面図、第３図は根
部に樹脂層を形成したタービンブレードの１例を
示す縦断面図、第４図は(c)工程終了後の根部付近
を示す拡大断面図、第５図はタービンブレードを
型にセツトした場合を示す断面図である。 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、６……
樹脂層、７……型。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 次の(a)〜(d)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) 上記根部表面に、燃焼除去し得る樹脂層を形
成する。なお樹脂層の厚みは焼結時にタービン
デイスクの収縮する寸法分とする。 (c) タービンブレードを型の外周に上記根部のみ
を内側に残してセツトし、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、タービ
ンデイスク部分を射出成形又は流し込み成形す
る。 (d) 加熱して上記樹脂層を除去後タービンブレー
ドとタービンデイスクの両者を焼結して一体化
する。 ２ 根部を、根本部分よりも先端部分を太く形成
した特許請求の範囲第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 |
|---|---|---|---|
| JP12440479A JPS5650175A (en) | 1979-09-26 | 1979-09-26 | Manufacture of ceramic axial flow turbine rotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12440479A JPS5650175A (en) | 1979-09-26 | 1979-09-26 | Manufacture of ceramic axial flow turbine rotor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5650175A JPS5650175A (en) | 1981-05-07 |
| JPS6259077B2 true JPS6259077B2 (ja) | 1987-12-09 |
Family
ID=14884605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12440479A Granted JPS5650175A (en) | 1979-09-26 | 1979-09-26 | Manufacture of ceramic axial flow turbine rotor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5650175A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59184773A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-20 | 日立化成工業株式会社 | 炭化ケイ素焼結体の製造方法 |
| JPS6186211A (ja) * | 1984-10-04 | 1986-05-01 | 日本碍子株式会社 | セラミックス複合構造体及びその製造法 |
-
1979
- 1979-09-26 JP JP12440479A patent/JPS5650175A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5650175A (en) | 1981-05-07 |
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