JPS634005A - 複合ラジアルタ−ビンの製造法 - Google Patents
複合ラジアルタ−ビンの製造法Info
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- JPS634005A JPS634005A JP14574186A JP14574186A JPS634005A JP S634005 A JPS634005 A JP S634005A JP 14574186 A JP14574186 A JP 14574186A JP 14574186 A JP14574186 A JP 14574186A JP S634005 A JPS634005 A JP S634005A
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Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
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）
本発明は複合ラジアルタービンの製造法、詳しくはブレ
ードとハブ（中心部）とが異なった材質により成形され
ている複合ラジアルタービンロータを熱間静水圧加圧（
以下、ＨＩＰと略記する。）を利用して製造する方法に
関するものである。
ードとハブ（中心部）とが異なった材質により成形され
ている複合ラジアルタービンロータを熱間静水圧加圧（
以下、ＨＩＰと略記する。）を利用して製造する方法に
関するものである。
（従来の技術）
航空機用２発電機用ガスタービンにおいては出力の増大
、燃料消費率向上のためにタービン入口温度の上昇、膨
張比の増大がたえず求められている。
、燃料消費率向上のためにタービン入口温度の上昇、膨
張比の増大がたえず求められている。
とりわけラジアルタービンロータのブレードは高温ガス
流の中で高い遠心応力を受けるためクリープの強度が要
求される。−方、これに対しハブはロータの起動停止ご
とに遠心力による応力が繰り返して作用することからこ
れら太きな遠心力に堪え得る高い機械強度が要求される
。
流の中で高い遠心応力を受けるためクリープの強度が要
求される。−方、これに対しハブはロータの起動停止ご
とに遠心力による応力が繰り返して作用することからこ
れら太きな遠心力に堪え得る高い機械強度が要求される
。
そこで従来、このような条件に適したロータの構造が考
究され、その１例として特開昭５６−１０６００５号公
報にそのような複合ラジアルタービンロータが開示され
ている。これは同公報に記載するようにリム（外周部）
外周面にブレードを一体成形したシェルを耐クリープ性
材料により鋳造し、リムの内周に機械的強度の高い材料
からなるハブを内嵌してＨＩＰ処理により拡散接合した
ものである。
究され、その１例として特開昭５６−１０６００５号公
報にそのような複合ラジアルタービンロータが開示され
ている。これは同公報に記載するようにリム（外周部）
外周面にブレードを一体成形したシェルを耐クリープ性
材料により鋳造し、リムの内周に機械的強度の高い材料
からなるハブを内嵌してＨＩＰ処理により拡散接合した
ものである。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記の方法において、ハブをリム内周面
に拡散接合する場合、ハブ外周面上とリム内周面上とに
は薄い酸化被膜が存在しており、これが接合後もそのま
ま残存して接合面の機械的強度を低下させるという問題
を有していた。
に拡散接合する場合、ハブ外周面上とリム内周面上とに
は薄い酸化被膜が存在しており、これが接合後もそのま
ま残存して接合面の機械的強度を低下させるという問題
を有していた。
ところが、かかる酸化被膜を除去する方法の１つとして
、特開昭５６−１３１０９１号「金属部材の接合方法」
に開示された方法が知られている。この方法は即ち拡散
接合すべき２種の固体の間に金属粉末の薄い層を介在さ
せるものである。これは金属粉末が高温高圧下において
固体表面の酸化被膜を破壊し金属同志の接合を助けると
共に破壊された酸化被膜は熱処理により球状化し機械的
強度の低下を避けるというものである。
、特開昭５６−１３１０９１号「金属部材の接合方法」
に開示された方法が知られている。この方法は即ち拡散
接合すべき２種の固体の間に金属粉末の薄い層を介在さ
せるものである。これは金属粉末が高温高圧下において
固体表面の酸化被膜を破壊し金属同志の接合を助けると
共に破壊された酸化被膜は熱処理により球状化し機械的
強度の低下を避けるというものである。
しかしながこの技術は、これをハブとリムの接合に適用
することは可能であるが次のような問題点がある。
することは可能であるが次のような問題点がある。
（１） ラジアルタービンロータのような高速回転体
では遠心応力が高く、かつ繰り返しかかるため接合部分
に要求される信頼性は掻めて高（、即ち酸化被膜の破壊
はより完全でなければならないこと、 （２）粉末充填層は高圧下において体積収縮を起すが、
その際に外側のリムも収縮するため、リム外周に成形さ
れているブレードにも空力上、好ましからざる変形を引
き起こすことになること、 である。
では遠心応力が高く、かつ繰り返しかかるため接合部分
に要求される信頼性は掻めて高（、即ち酸化被膜の破壊
はより完全でなければならないこと、 （２）粉末充填層は高圧下において体積収縮を起すが、
その際に外側のリムも収縮するため、リム外周に成形さ
れているブレードにも空力上、好ましからざる変形を引
き起こすことになること、 である。
本発明は上述のような実状に対処し、ハブ。
リム間の粉末充填層に圧縮剪断変形を与えることにより
ハブ、リム表面上の酸化被膜をより完全に破壊し、より
強度の高い接合面を得ると共に、ハブの移動を可能とす
ることにより粉末充填層の容積の収縮を一部を補償しリ
ムの収縮変形を抑制することを目的とするものである。
ハブ、リム表面上の酸化被膜をより完全に破壊し、より
強度の高い接合面を得ると共に、ハブの移動を可能とす
ることにより粉末充填層の容積の収縮を一部を補償しリ
ムの収縮変形を抑制することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
即ち、上記目的を達成する本発明方法の特徴は、リムお
よびブレードとハブとが異なる材質により成形されてい
る複合ラジアルタービンロータにおいて、先ずハブとリ
ムの接合面形状を円錐形又はこれに近い傾斜をもった面
となし、ハブ外面とリム内面を軸方向に所要距離だけ離
し、かつハブが軸方向に動き得るように組み立てる。次
に、リムにチューブを有するカバーを取り付け、この状
態でチューブ開口から超合金粉末をハブの周りに充填し
た後、全体を加熱しながら前記開口を通して脱気し、前
記粉末充填領域を真空としてチューブを閉塞する。
よびブレードとハブとが異なる材質により成形されてい
る複合ラジアルタービンロータにおいて、先ずハブとリ
ムの接合面形状を円錐形又はこれに近い傾斜をもった面
となし、ハブ外面とリム内面を軸方向に所要距離だけ離
し、かつハブが軸方向に動き得るように組み立てる。次
に、リムにチューブを有するカバーを取り付け、この状
態でチューブ開口から超合金粉末をハブの周りに充填し
た後、全体を加熱しながら前記開口を通して脱気し、前
記粉末充填領域を真空としてチューブを閉塞する。
そして、この状態で上記のものをＨＩＰ装置に収容して
ＨＩＰ処理し、ハブを加圧に従って軸方向に移動させ、
粉末充填層を圧縮すると共に核層に剪断変形を与えつつ
焼結し、ハブとリムを強固に接合する点にある。
ＨＩＰ処理し、ハブを加圧に従って軸方向に移動させ、
粉末充填層を圧縮すると共に核層に剪断変形を与えつつ
焼結し、ハブとリムを強固に接合する点にある。
（作 用）
上記本発明方法をラジアルタービンロータのハブとリム
の接合に適用するときは、外形が円錐形又はこれに近い
傾斜をもった回転面であるハブが外部から圧力を受は軸
方向に移動を始め、ハブの周りの薄い粉末層には剪断力
と圧縮力が加えられる。そしてこの剪断力によりハブお
よびリム表面上の酸化被膜が破壊され易くなり両者の強
固な接合面が得られる。このとき剪断変形は粉末層全体
に発生するため粉末層の焼結後の機械的性質も安定した
良好なものとなる。
の接合に適用するときは、外形が円錐形又はこれに近い
傾斜をもった回転面であるハブが外部から圧力を受は軸
方向に移動を始め、ハブの周りの薄い粉末層には剪断力
と圧縮力が加えられる。そしてこの剪断力によりハブお
よびリム表面上の酸化被膜が破壊され易くなり両者の強
固な接合面が得られる。このとき剪断変形は粉末層全体
に発生するため粉末層の焼結後の機械的性質も安定した
良好なものとなる。
又、ハブおよびリムを変形を起す以前に金属粉末層に前
記の圧縮力が加わるため充填密度が高まり、その後のリ
ムの変形は少なくなり従っリム上のブレードの変形も少
な（なる。
記の圧縮力が加わるため充填密度が高まり、その後のリ
ムの変形は少なくなり従っリム上のブレードの変形も少
な（なる。
（実施例）
以下、更に添付図面を参照しつつ本発明の具体的な実施
態様につき説明する。
態様につき説明する。
図は本発明におけるラジアルタービンロータの製作時の
態様を示し、図において、（１）はリム（２）、ブレー
ド（３）からなるシェルで超合金の精密鋳造品により作
成されている。−方、（４）は超合金の粉末成形品より
なるハブであり、リム（２）の内面と、ハブ（４）の外
面を研磨した後、これらをピン（９）、αωを利用して
軸方向に一定距離だけ離して組み立てる。
態様を示し、図において、（１）はリム（２）、ブレー
ド（３）からなるシェルで超合金の精密鋳造品により作
成されている。−方、（４）は超合金の粉末成形品より
なるハブであり、リム（２）の内面と、ハブ（４）の外
面を研磨した後、これらをピン（９）、αωを利用して
軸方向に一定距離だけ離して組み立てる。
ここで上記ピン（９）、αωは軟質金属で作られており
、これは高温では殆どその剛性を喪失する。
、これは高温では殆どその剛性を喪失する。
そのため爾後のＨＩＰ処理後はこれらのピンの近傍は切
削により除去する。
削により除去する。
か（て上記組み立てられたリムとハブの組立体に対し次
にステンレスのカバー（５）をリム（２）に気密となる
よう溶接またはロー付により取り付ける。
にステンレスのカバー（５）をリム（２）に気密となる
よう溶接またはロー付により取り付ける。
このカバー（５）はＨＩＰ処理におけるカプセル容器の
蓋に相当するもので中心部にチューブ（６）を突出して
おり、その先端には開口（７）が設けられている。
蓋に相当するもので中心部にチューブ（６）を突出して
おり、その先端には開口（７）が設けられている。
そこで上記の状態で開口（７）を通じて超合金粉末（８
）をハブ（４）の周りに充填する。
）をハブ（４）の周りに充填する。
なお、このとき超合金粉末（８）は可及的ハブ（４）と
同材質のものが好適である。
同材質のものが好適である。
そして充填が終ると、次いで全体を加熱しながら開口（
７）から脱気し、粉末（８）の充填された領域を真空と
し、チューブ（６）を圧潰閉塞して既知のＨＩＰ装置に
よりＨＩＰ処理を施す。
７）から脱気し、粉末（８）の充填された領域を真空と
し、チューブ（６）を圧潰閉塞して既知のＨＩＰ装置に
よりＨＩＰ処理を施す。
このとき、ハブ（４）はカバー（５）およびカバー（５
）とハブ（４）との間にある粉末充填層（８ａ）を介し
て圧力を受け、前方、すなわち図における右方へ移動し
、ハブ（４）の周りの粉末充填層（８ｂ）を圧縮すると
同時に該充填層（８ｂ）に剪断変形を与える。
）とハブ（４）との間にある粉末充填層（８ａ）を介し
て圧力を受け、前方、すなわち図における右方へ移動し
、ハブ（４）の周りの粉末充填層（８ｂ）を圧縮すると
同時に該充填層（８ｂ）に剪断変形を与える。
なお、上記加圧に従って回転軸上の前部粉末充填層（８
ｃ）付近では層の方向が軸直角となるため剪断変形は生
じないが、この領域は遠心応力が低いため別設、問題に
ならない。
ｃ）付近では層の方向が軸直角となるため剪断変形は生
じないが、この領域は遠心応力が低いため別設、問題に
ならない。
かくして以上のようなＨＩＰ処理によってハブ、リム間
の酸化被膜が破壊され、より高強度の接合面を得ること
が出来、併せて、ハブ（４）の右側への移動により粉末
充填層の容積の収縮の一部は補償され、リムの収縮変形
を抑制し、ブレードへの変形影響を軽減し高性能タービ
ンロータを製作することが可能となる。
の酸化被膜が破壊され、より高強度の接合面を得ること
が出来、併せて、ハブ（４）の右側への移動により粉末
充填層の容積の収縮の一部は補償され、リムの収縮変形
を抑制し、ブレードへの変形影響を軽減し高性能タービ
ンロータを製作することが可能となる。
（発明の効果）
本発明は以上のようにハブとリムの接合面の形状を円錐
形またはこれに近い傾斜をもった面形状とし、かつハブ
を軸方向に動き得るように取り付け、粉末を充填しＨＩ
Ｐ処理する方法であり、前記接合面の形状と軸方向移動
可能によりＨＩＰ時、外部から圧力が作用すると軸方向
に移動し、薄い粉末層に剪断力と圧縮力を生起させ、と
りわけ剪断力によりハブおよびリム表面上に存在してい
る酸化被膜を破壊し、圧縮力と共に接合部分にこれに要
求される十分強固で、かつ信頬性の高い接合を与えるこ
とができると共に、前記剪断力変形は粉末層全体にわた
り発生するため、粉末層焼結後の機械的性質も安定した
良好なものとすることができる。
形またはこれに近い傾斜をもった面形状とし、かつハブ
を軸方向に動き得るように取り付け、粉末を充填しＨＩ
Ｐ処理する方法であり、前記接合面の形状と軸方向移動
可能によりＨＩＰ時、外部から圧力が作用すると軸方向
に移動し、薄い粉末層に剪断力と圧縮力を生起させ、と
りわけ剪断力によりハブおよびリム表面上に存在してい
る酸化被膜を破壊し、圧縮力と共に接合部分にこれに要
求される十分強固で、かつ信頬性の高い接合を与えるこ
とができると共に、前記剪断力変形は粉末層全体にわた
り発生するため、粉末層焼結後の機械的性質も安定した
良好なものとすることができる。
又は前記ＨＩＰ処理に際してはハブおよびリムが変形を
起こす以前に金属粉末層に前記圧縮力が加わるので粉末
充填密度が高まり、その後のリムの変形を少なくし、リ
ム上のブレードの変形も少なくして高性能のタービンロ
ータを提供することができ、近時、その性能の高度化が
要求される高性能複合ラジアルタービンの製造法として
今後にその実効が期待される方法である。
起こす以前に金属粉末層に前記圧縮力が加わるので粉末
充填密度が高まり、その後のリムの変形を少なくし、リ
ム上のブレードの変形も少なくして高性能のタービンロ
ータを提供することができ、近時、その性能の高度化が
要求される高性能複合ラジアルタービンの製造法として
今後にその実効が期待される方法である。
図は本発明方法の実施におけるノ＼ブおよびリムの組立
態様例を示す断面概要図である。 （１）・・・・・・シェル、（２）・・・・・・リム、
（３）・・・・・・ブレード、 （４）・・・・・・ハ
ブ、（５）・・・・・・カバー、（６）・・・・・・チ
ューブ、（７）・・・・・・開口、 （８）・・・・・
・粉末、（９）αω・・・・・・ピン。
態様例を示す断面概要図である。 （１）・・・・・・シェル、（２）・・・・・・リム、
（３）・・・・・・ブレード、 （４）・・・・・・ハ
ブ、（５）・・・・・・カバー、（６）・・・・・・チ
ューブ、（７）・・・・・・開口、 （８）・・・・・
・粉末、（９）αω・・・・・・ピン。
Claims (1)
- １、リムおよびブレードとハブとが異なる材質で成形さ
れている複合ラジアルタービンロータを製造するに際し
、先ずハブとリムとの接合面の形状を円錐形状又はこれ
に近い傾斜をもった面形状となし、ハブ外面とリム内面
を軸方向に所要の距離だけ離し、かつハブが軸方向に移
動し得るように両者を組み立て、次いで該組立体のリム
にチューブを有するカバーを取り付けチューブ開口より
ハブの周りに超合金粉末を充填した後、上記の全体を加
熱しながらチューブ開口を通じて脱気し粉末充填領域を
真空としてチューブを閉塞し、しかる後、これをその状
態で熱間静水圧加圧処理に付し、ハブを該加圧に従って
軸方向に移動させ、粉末充填層を圧縮すると共に、該層
に剪断力を支えてハブおよびリム表面上の酸化被膜を破
壊しつつ焼結し、両者を接合せしめることを特徴とする
複合ラジアルタービンの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14574186A JPS634005A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 複合ラジアルタ−ビンの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14574186A JPS634005A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 複合ラジアルタ−ビンの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS634005A true JPS634005A (ja) | 1988-01-09 |
Family
ID=15392073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14574186A Pending JPS634005A (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 複合ラジアルタ−ビンの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS634005A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017517635A (ja) * | 2014-05-30 | 2017-06-29 | ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータＮｕｏｖｏ Ｐｉｇｎｏｎｅ Ｓ．Ｒ．Ｌ． | ターボ機械の構成部品を製造する方法、ターボ機械の構成部品、およびターボ機械 |
| US10252338B2 (en) * | 2014-06-26 | 2019-04-09 | Denso Corporation | Method of manufacturing sintering diffusion joining member and manufacturing apparatus of the same |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP14574186A patent/JPS634005A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017517635A (ja) * | 2014-05-30 | 2017-06-29 | ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータＮｕｏｖｏ Ｐｉｇｎｏｎｅ Ｓ．Ｒ．Ｌ． | ターボ機械の構成部品を製造する方法、ターボ機械の構成部品、およびターボ機械 |
| US10252338B2 (en) * | 2014-06-26 | 2019-04-09 | Denso Corporation | Method of manufacturing sintering diffusion joining member and manufacturing apparatus of the same |
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