CN107949704A - 叶轮的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种叶轮的制造方法，其具有如下工序：形成设置有多个叶片的侧板或者主板的工序；以在叶片和叶片之间夹入型芯的方式将该型芯配置在侧板或者主板之上的工序；将形成有与叶片的形状匹配的槽的主板或者侧板配置在叶片之上的工序；以及将主板或者侧板与叶片焊接在一起的工序。

Description

叶轮的制造方法

技术领域

本发明涉及一种叶轮的制造方法。

背景技术

从很久以前就实施使用焊接技术制造构造物的做法。通过焊接制造出的构造物从船舶、桥等大型构造物至汽车、火车的车身、旋转机械的叶轮等要求精密的设备均有涉及。对于泵、压缩机、涡轮等旋转机械而言，伴随着近年来该设备的小型化和高性能化，在主板和侧板的间距(参照图7的(D)的主板和侧板的间距b2)变窄的同时该精度要求变得严格。

如果主板和侧板的间距变窄到十数mm以下，因为焊条进入不到叶片的深处(在图7的(D)情况下，是纸面的深度方向)，所以难以实施通常的焊接。与此相对，以往，在对间距狭窄到焊条进入不到叶片深处的叶片进行焊接的情况下使用槽焊。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭55-23705号公报

发明内容

但是，在以利用固定夹具固定主板的外周侧和侧板的外周侧且未利用固定夹具固定主板的内周侧和侧板的内周侧的状态将主板焊接到叶片的情况下(例如参照图9的工序6)，将会在焊接后的主板产生较大变形。这样的较大变形具体而言如图7的(D)所示，是指主板2的内周侧在侧板3侧垂下的情况。作为该变形的原因，考虑以下事项。即、因为在外周侧被固定而内周侧未固定的状态进行焊接，所以焊接后自然冷却时的收缩力以固定部为支点随着趋向内周侧而变大，在作为最内周侧的凸起部(参照图11的凸起部18)发生最大的变形。

此外，在以外周侧和内周侧均是主板和侧板未被固定夹具固定的状态将主板焊接在了叶片的情况下，在外周侧和内周侧均发生上述的主板2的变形。同样，在将侧板焊接在了叶片的情况下，在焊接后的侧板发生较大变形。以往，这样的变形只要是经过加工削除后允许的程度就能够制成产品。但是，近年来，因为叶片的尺寸精度的要求高，所以这样的变形不再是加工后允许的程度。

本发明鉴于上述问题而做成，其目的在于提供一种可降低焊接导致的主板或侧板的变形的叶轮的制造方法。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法的特征在于，具有以下工序：形成设置有多个叶片的侧板的工序；以在所述叶片和所述叶片之间夹入型芯的方式将该型芯配置在所述侧板之上的工序；将形成有与所述叶片的形状匹配的槽的主板配置在所述叶片之上的工序；以及将所述主板和所述叶片焊接在一起的工序，为了在配置了所述型芯时将所述叶片收纳于所述型芯，在所述型芯设置有与所述叶片的形状匹配的贯通孔。

由此，因为型芯物理性抑制由焊接后的自然冷却时的收缩力引起的主板的变形，所以能够制造出主板的变形量小的叶轮，因此，能够在提高成品率且显著提高生产效率的同时，降低制造成本。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法是基于上述的叶轮的制造方法，还具有以下工序：在所述焊接的工序之后，所述主板低于规定温度的情况下，破坏除去所述型芯。

由此，因为在主板受到收缩力时会破坏型芯，所以能够制造出在不使主板变形的情况下在主板和侧板之间形成空间的叶轮。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法是基于上述任一个的叶轮的制造方法，还具有以下工序：在所述型芯设置通气孔，在所述焊接工序之前，在所述主板和所述型芯之间的间隙粘贴胶带，使非活性气体从所述通气孔充满所述主板、所述侧板以及所述型芯之间的空间。

由此，通过粘贴胶带，能够防止非活性气体从主板、侧板以及型芯之间泄漏，因此，能够可靠地防止焊接金属的氧化。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法是基于上述任一个的叶轮的制造方法，所述型芯的贯通孔具有与所述叶片的形状类似的形状，并且圆周方向的宽度比所述叶片宽。

由此，能够将型芯插入叶片和叶片之间。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法是基于上述任一个的叶轮的制造方法，所述型芯的贯通孔设为与所述叶片的片数相同的数量，在配置所述型芯的工序中，以使多个所述叶片的水平位置与相对应的所述贯通孔的水平位置大致一致的方式，将所述型芯覆盖在所述侧板来配置所述型芯。

由此，能够将型芯插入各个叶片和叶片之间。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法是基于上述任一个的叶轮的制造方法，所述侧板和所述型芯是圆板状，在将所述型芯配置在所述侧板之上的工序中，所述型芯以使该型芯的中心轴线和所述侧板的中心轴线大致一致的方式配置。

由此，侧板和型芯同轴配置。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法基于上述的叶轮的制造方法，所述主板和所述型芯是圆板状，在将所述主板配置在所述叶片之上的工序中，所述主板以使该主板的中心轴线与所述侧板的中心轴线大致一致的方式配置。

由此，主板和侧板同轴配置。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法是基于上述任一个的叶轮的制造方法，所述型芯是使用在精密铸造中应用的原材料而形成的。

由此，能够减少型芯表面的凹凸。因此，即使在主板中的通过焊接与型芯接触的面上出现了与型芯的表面的形状相对应的凹凸，也因为型芯的表面的凹凸少而减少该面上的凹凸。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法是基于上述任一个的叶轮的制造方法，所述侧板是通过机械加工以与所述叶片成为一体的方式切削而成的侧板。

由此，因为在叶片和侧板之间没有接缝，所以能够抑制叶片从侧板脱落的情况发生。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法是基于上述任一个的叶轮的制造方法，在所述主板的槽中设有焊接用孔，在将所述主板和所述叶片焊接在一起的工序中，经由所述焊接用孔浇注焊接材料以将所述主板和所述叶片焊接在一起。

由此，即使是具有焊条难以进入的狭窄的空间的叶轮，也能够将主板和叶片焊接在一起。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法是基于上述任一个的叶轮的制造方法，所述叶轮是旋转机械的叶轮。

由此，能够制造出主板的变形量小的叶轮。

本发明的一技术方案的叶轮的制造方法的特征在于，具有以下工序：形成设置有多个叶片的主板的工序；以在所述叶片和所述叶片之间夹入型芯的方式将所述型芯配置在所述主板之上的工序；将形成有与所述叶片的形状匹配的槽的侧板配置在所述叶片之上的工序；以及将所述侧板和所述叶片焊接在一起的工序，为了在配置了所述型芯时将所述叶片收纳于所述型芯，在所述型芯设有与所述叶片的形状匹配的贯通孔。

由此，因为型芯物理性抑制由焊接后的自然冷却时的收缩力引起的侧板的变形，所以能够制造出侧板的变形量小的叶轮，因此，能够在提高成品率且显著提高生产效率的同时，降低制造成本。

本发明的第13技术方案的叶轮的制造方法具有以下工序：形成设有多个叶片的主板的工序；以在相邻的所述叶片之间分别配置分体型芯的方式将多个分体型芯配置在所述主板上的工序；在所述主板和所述分体型芯之上配置侧板的工序；以及将所述侧板和所述叶片焊接在一起的工序。

由此，通过采用了分体型芯，分体型芯各自的重量很小，能够避免因自重导致的毁坏。此外，通过将分体型芯顶起而能够减小作用于分体型芯的弯曲力矩，从而能够确保耐受分体型芯的制作、焊接准备(分体型芯的组装)等作业的强度。因为分体型芯是小尺寸，所以固化处理中的变形量也很小，能够因配合使用分离构造而提高分体型芯向叶轮安装(组装)的操作性。此外，即使分体型芯因为变形、损伤而不能使用，但因为是分离构造，只要更换分体型芯中的一个就能够解决问题，所以能够减少对制造成本的影响。

本发明的第14技术方案的叶轮的制造方法基于第13技术方案的叶轮的制造方法，具有以下工序：所述主板形成为中央空洞，所述分体型芯比所述主板向内周侧突出，在执行配置所述分体型芯的工序时，在内周侧且在相邻的分体型芯之间设置内衬垫。

由此，能够确定分体型芯的位置。

本发明的第15技术方案的叶轮的制造方法基于第14技术方案的叶轮的制造方法，在设置有所述内衬垫时，所述内衬垫的高度比所述分体型芯的高度低，且在所述焊接的工序时，以非活性气体在形成于所述主板和所述侧板之间的流路中流动的方式，从内周侧供给非活性气体。

由此，能够在分体型芯和分体型芯的面形成微小的间隙，从该间隙供给非活性气体。因此，能够避免损伤型芯的危险性高的通气孔形成作业。

本发明的第16技术方案的叶轮的制造方法基于从第13至第15中任一个技术方案的叶轮的制造方法，还具有以下工序：所述主板在中央形成有空洞，在形成所述主板的工序之后，在配置所述分体型芯之前，在形成于所述主板的空洞内安装对中夹具，在配置所述分体型芯的工序中，以所述分体型芯的内周侧的背面与所述对中夹具的表面接触的方式配置。

由此，因为分体型芯支承侧板的内周侧，所以能够避免设置在型芯之上的侧板的内周侧因焊接而下降。

本发明的第17技术方案的叶轮的制造方法基于从第13至第16中任一个技术方案的叶轮的制造方法，还具有以下工序：在配置所述分体型芯的工序时，在所述分体型芯的外周侧且相邻的所述叶片之间分别配置外衬垫，在所述焊接的工序时，以非活性气体在形成于所述主板和所述侧板之间的流路中流动的方式从内周侧供给非活性气体。

由此，由于存在外衬垫，能够使非活性气体难以向外泄漏。能够使非活性气体与在叶片焊接时形成的背面焊缝接触，从而能够使背面焊缝不氧化。

本发明的第18技术方案的叶轮的制造方法基于从第13至第17中任一个技术方案的叶轮的制造方法，所述多个叶片从所述主板的中心以彼此等角度的间隔设置，并且所述叶片的形状彼此大致相同，所述分体型芯的形状彼此大致相同。

由此，用于使分体型芯成形的木模是一组小型的器具即可，并且能够由相同的木模形成。此外，用于使分体型芯成形的木模是小型的，在木模的制造中也可使用小型且便宜的树脂成型用的3D打印机，可短时间且低成本地制造出形状精度高的木模(树脂型)，因此，能够短时间且低成本地制作出分体型芯。或者，也能够基于相同的3D数据，利用3D打印机批量生产相同的分体型芯。

本发明的第19技术方案的叶轮的制造方法基于从第13至第18中任一个技术方案的叶轮的制造方法，所述分体型芯的厚度比以所述主板的表面为基准的所述叶片的高度小规定的长度。

由此，由于叶片的端面因焊接而熔化，叶片收缩且到达与分体型芯的厚度大致相同的高度，因此，能够防止分体型芯承受多余的力。

本发明的第20技术方案的叶轮的制造方法具有以下工序：形成设置有多个叶片的侧板的工序；以在相邻的所述叶片之间分别配置分体型芯的方式，在所述侧板上配置多个分体型芯的工序；在所述侧板和所述分体型芯之上配置主板的工序；将所述主板和所述叶片焊接在一起的工序。

由此，通过采用了分体型芯，分体型芯各自的重量很小，能够抑制由自重导致的毁坏。此外，通过将分体型芯顶起而能够减小作用于于分体型芯的弯曲力矩，从而能够确保耐受分体型芯的制作、焊接准备(分体型芯的组装)等作业的强度。因为分体型芯是小尺寸，所以固化处理中的变形量也很小，能够配合使用分离构造来提高分体型芯向叶轮的安装(组装)操作性。此外，即使分体型芯因为变形、损伤而不能使用，但因为是分离构造，只要更换分体型芯中的一个就能够解决问题，所以能够减小对制造成本的影响。

发明效果

采用本发明，因为型芯物理性抑制由焊接后的自然冷却时的收缩力引起的主板或者侧板的变形，所以能够制造出主板或者侧板的变形量小的叶轮，因此，能够在提高成品且显著提高生产效率的同时，降低制造成本。

附图说明

图1是表示本实施方式的叶轮1的制造工序的概略的立体图。

图2是表示本实施方式的叶轮1的制造工序的详情的剖视图。

图3是表示图2的制造工序的后续的剖视图。

图4是表示图3的制造工序的后续的剖视图。

图5的(A)是图1的(D)时的叶轮的俯视图。图5的(B)是沿着图5的(A)的BB'线剖切时的剖视图。

图6是对比例的侧板3的立体图。

图7是使用沿着图6的CC'线剖切时的剖视图表示对比例的叶轮21的制造工序的示意图。

图8是使用沿着图6的DD'线剖切时的剖视图表示对比例的叶轮21的制造工序的详细图。

图9是表示图8的后续的制造工序的详细图。

图10是表示图9的后续的制造工序的详细图。

图11用于针对对比例的叶轮21的收缩量进行说明的图。

图12是对中夹具的安装前后的主板的立体图。

图13是分体型芯的配置前后的主板的立体图。

图14是从背面观察一个分体型芯时的立体图。

图15是为了说明内衬垫和外衬垫，从背面观察分体型芯时的分解立体图。

图16是配置了内衬垫、外衬垫以及分体型芯时的主板的立体图。

图17是利用图16的折线L1和直线L2剖切主板时的主板的局部立体图。

图18是侧板配置前后的主板的立体图。

图19是表示第2实施方式的叶轮的制造方法的一例的流程图。

具体实施方式

(对比例)

为了使本发明的课题更明确，在说明本发明的实施方式的旋转机械的叶轮的制造方法之前，使用图6～图10说明对比例的旋转机械的叶轮21的制造方法。针对利用槽焊对主板和侧板的间距狭窄的叶片实施焊接的方法进行说明。

图6是对比例的侧板3的立体图。图7是使用沿着图6的CC'线剖切时的剖视图表示对比例的叶轮21的制造工序的示意图。图8是使用沿着图6的DD'线剖切时的剖视图表示对比例的叶轮21的制造工序的详细图。图9是表示图8的后续的制造工序的详细图。图10是表示图9的后续的制造工序的详细图。

通过从锻造原材料切出与叶片4成为一体的侧板3，从而获得图6所示的侧板3。如图6所示，在侧板3设置有多个叶片4。此外，如作为图6的CC'剖视图的图7的(A)所示，叶片4相对于侧板3大致垂直设置。此外，此时如作为图6的DD'剖视图的图8的工序1所示，在侧板3上设有叶片4。

接下来，如图8的工序2所示，在侧板3的中心设置钢材制的对中夹具8。接下来，如图8的工序3和图9的工序4所示，将主板2设置在侧板之上。用于对叶片4和主板2实施槽焊的槽5设置在主板2的与叶片4接触的面相反一侧的面。如图7的(B)所示，槽5的形状是与叶片4的上表面(接合面)类似的形状且比叶片4稍大，并且槽5以叶片4和槽5的水平方向的位置大致一致的方式设置于主板2。此外，如图8的工序3中的虚线所示，在槽5中设置有多个焊接用孔9。

接下来如图9的工序5所示，利用固定夹具7对主板2的外周部和侧板3的外周部进行固定。固定夹具7是呈带状的板状，利用该固定夹具7将主板2的外周侧和侧板3的外周侧的整周固定。此外，与此相伴，如固定用焊接部11所示，从设置于槽5的孔9浇注焊接材料，通过焊接将主板2和叶片4临时固定，通过焊接将固定夹具7和主板2临时固定，通过焊接将固定夹具7和侧板3临时固定。

接下来如图9的工序6所示，沿着槽5实施电焊。具体而言，例如从槽5的内周侧朝向外周侧，利用60A～190A的电流实施槽焊。此时，从图7的(C)所示的焊接用孔9浇注焊接材料，以对主板2和叶片4实施焊接。通过实施焊接，获得图7的(C)所示的构造物。如图7的(C)所示，在沿着图6的CC'线剖切的剖面上，在叶片4和叶片4之间，主板2存在向侧板3侧下垂的变形。

接下来如图10的工序7所示，在500℃～600℃下实施大约3小时退火以消除应力。接下来如图10的工序8所示，削除被固定夹具7等所固定的位置，配合设计尺寸实施表面加工。由此，完成对比例的叶轮21，获得具有图7的(D)所示的剖面的叶轮。

如图7的(D)所示，在沿着图6的CC'线剖切的剖面，在叶片4和叶片4之间存在主板2向侧板3侧下垂的变形。图11是用于说明对比例的叶轮21的收缩量的图。因为以外周侧被固定且内周侧是自由端的状态实施焊接，所以如图11所示，内周侧比外周侧的收缩大，因此内周侧比外周侧变形大。

(本发明的实施方式)

与此相对，在本发明的实施方式中，在实施焊接时，形成在主板2和侧板3之间夹入型芯的状态，从而物理性抑制主板2在叶片4和叶片4之间向侧板3侧下垂。以下，针对本实施方式的旋转机械的叶轮1的制造方法，参照图1～图5进行说明。这里的旋转机械例如是泵、涡轮、压缩机或者送风机。

图1是表示本实施方式的叶轮1的制造工序的概略的立体图。图2是表示本实施方式的叶轮1的制造工序的详情的剖视图。图3是表示图2的制造工序的后续的剖视图。图4是表示图3的制造工序的后续的剖视图。图5的(A)是图1的(D)时的叶轮的俯视图。图5的(B)是沿着图5的(A)的BB'线剖切时的剖视图。

首先，形成设有叶片4的侧板3。具体而言，侧板3是从锻造原材料通过机械加工切削，从而与叶片4一体地被切削出来。如图1的(A)所示，侧板3是圆板状。如图2的工序1所示，设置该侧板3。接下来如图1的(B)和图2的工序2所示，将对中夹具8安装于侧板3的中心。

接下来，如图1的(C)和图2的工序3所示，以在叶片4和叶片4之间夹入型芯10的方式将该型芯10配置在侧板3之上。这里的型芯10是圆板状，为了在配置了型芯10时将叶片4收纳于该型芯10，在型芯10设有与叶片4的形状匹配的贯通孔(狭缝)14。此外，型芯10的贯通孔14设为与叶片4的片数相同的数量。

具体的配置方法如上所述。通过以多个叶片4的水平位置与相对应的贯通孔14的水平位置大致一致的方式将型芯10覆盖于侧板3来配置型芯10。此时，型芯10以该型芯10的中心轴线与侧板3的中心轴线大致一致的方式配置。在本实施方式中，型芯10的贯通孔14具有与叶片4的形状类似的形状，并且圆周方向的宽度比叶片4宽。由此，叶片4收纳于该型芯10。

此外，如图1的(C)和图5的(B)所示，在型芯10设有通气孔15。通气孔15是保护气体用的、供以防止焊接金属的氧化为目的供氮气(N2)或者氩气(Ar)等非活性气体流动的孔。这里的焊接金属是在实施了焊接时，在焊接中熔融后凝固了的金属。

型芯10因为在焊接时暴露在高温下，所以优选耐高温原材料。此外，型芯10使用应用于精密铸造的原材料而形成。在这里，对于精密铸造来说，铸造表面等的凹凸少。由此，能够减少型芯10的表面的凹凸。因此，在主板2中的通过焊接与型芯10接触的面上，即使出现了与型芯10的表面的形状相对应的凹凸，也因为型芯10的表面的凹凸少而减少该面上的凹凸。

此外，型芯10因为在焊接后必须除去，所以优选能够简单物理性破坏的原材料。作为本实施方式的一例，型芯10是使用专利文献1记载的原材料而形成的。通过使用这样的原材料，型芯10的物理性除去容易。

接下来如图1的(D)和图2的工序4所示，在叶片4之上配置主板2。如图1的(D)所示，在主板2形成有与叶片的形状匹配的槽5，在槽5中设置有多个在图2的工序4中如虚线所示的焊接用孔9。此外，主板2是圆板状，在将主板2配置在叶片4之上的工序中，主板2以该主板2的中心轴线和侧板3的中心轴线大致一致的方式配置。

如图5的(B)所示，型芯10被插入主板2和侧板3之间。由此，能够物理性抑制由焊接引起的熔融金属的凝固收缩所导致的主板2的变形。此外，主板2的内周部17被对中夹具8和型芯10支承。由此，能够物理性抑制由焊接引起的熔融金属的凝固收缩所导致的内周部17的变形。

如图3的工序5所示，在主板2和型芯10的间隙粘贴胶带16，并且使非活性气体从通气孔15(参照图5的(B))充满主板2、侧板3以及型芯10之间的空间。在本实施方式中胶带16具有耐热性。通过粘贴胶带16，能够使非活性气体不从主板2、侧板3以及型芯10的间隙泄漏，因此，能够可靠地防止焊接金属的氧化。之后，通过使用焊接对叶片4的端部和主板2的槽5进行固定，而将两者临时固定(参照图3的工序5)。由此，形成固定用焊接部11。

之后，如图3的工序6所示，经由多个焊接用孔9浇注焊接材料以将主板2和叶片4焊接在一起。由此，即使是具有焊条难以进入的狭窄空间的叶轮，也能够将主板和叶片焊接在一起。该焊接就是所谓的槽焊。此时的焊接电流例如是60A～190A。利用该焊接形成焊接部12。之后，如图3的工序7所示，在图3的焊接工序6之后剥离胶带16。

接下来，如图3的工序7所示，对焊接过的叶轮实施退火。退火的条件因板厚等而不同，在本实施方式中作为一例，在500℃～600℃下实施大约3小时的退火。退火之后，如图4的工序8所示，去除起到定位作用的对中夹具8。接下来，如图4的工序9所示，在主板2低于规定温度的情况下，物理性破坏去除型芯10。由此，因为在收缩力作用于主板时破坏型芯，所以能够制造在不使主板变形的情况下在主板和侧板之间形成空间的构造物。接下来，如图4的工序10所示，通过对图4的工序9所示的外周部19实施切削加工等，加工成设计尺寸。由此，完成本实施方式的叶轮1。

利用精密检测器执行检测的结果是：在对比例中，在内周侧的变形最剧烈的位置检测出了0.5mm～1mm左右的凹状的变形。与此相对，在本实施方式中，在对应的内周侧的位置几乎没有出现变形，或者即使发生变形，也只不过是0.1mm左右的极小的变形。

在如图11所示的对比例中，主板2从外周侧到内周侧的凸起部18的方向上收缩量大，变形量大。特别是对于主板2的凸起部18而言，因为成为自由端，所以发生较大收缩，变形较大。与此相对，在本实施方式中，通过将型芯10插入叶轮1的主板2和侧板3之间，型芯10能够物理性抑制焊接后的自然冷却时的收缩力所导致的变形，所以能够制造出主板2的变形量小的叶轮。由此，能够提高成品率，显著提高生产效率，同时降低制造成本。

此外，在本实施方式中，说明旋转机械的叶轮1的制造方法，但并不限于此，使用型芯的做法也可应用于其他构造物的制造方法。特别是，优选应用于具有焊条难以进入的狭窄空间的构造物。

此外，在本实施方式中，虽然叶片设置于侧板，但是并不限于此，叶片也可以设置于主板。在任一情况下，均能够从两件原材料制造出一个叶轮。此外，能够利用机械加工切削叶片，所以与铸件相比，能够形成精确的流路。具体而言，叶轮的制造方法具有以下工序：形成设置有多个叶片的主板的工序；以在叶片和叶片之间夹入型芯的方式将型芯配置在主板之上的工序；将形成有与叶片的形状匹配的槽的侧板配置在叶片之上的工序；将侧板和叶片焊接在一起的工序。而且，为了在配置了型芯时将叶片收纳于型芯，在型芯设有与叶片的形状匹配的贯通孔。

(第2实施方式)

在第1实施方式中，是一片圆板状的较大的型芯，且是与叶轮的主板的大小大致相同的大小。该型芯具有在耐压缩且较脆的性质，较薄的外周部容易因切下角部或者自重而毁坏。型芯在成形之后需要实施固化处理，此时容易产生翘曲等变形，特别是对于一片圆板状的较大的型芯而言，因为该变形也变大，其结果是难以向叶轮安装，而强行安装容易损伤型芯。

此外，如第1实施方式所示，在使用较大的圆板型芯制造叶轮的情况下，如果圆板型芯存在局部缺损，那么该圆板型芯就不能使用。虽然型芯的原原材料比较便宜，但是型芯的制作人工费高，因此，如果圆板型芯不能使用，则对成本影响很大。此外，对于第1实施方式的型芯而言，为了确保保护气体的通气性，实施设置较小通气孔的作业，但是在该作业过程中，型芯受损的危险性也很高，所以该作业是需慎重且麻烦的作业。

与此相对，在第2实施方式中，使用按照叶片的形状分割圆板状的型芯而成的分体型芯来代替圆板状的型芯。这里的分体型芯有多个，作为一例，以叶轮中心轴线为中心的分割角度大致相同。这样一来，通过使用分割型芯而成的分体型芯，能够抑制分体型芯单体的重量，从而能够避免因自重导致分体型芯的毁坏。

分体型芯因为是小尺寸，所以固化处理中的变形量也很小，配合使用分离构造，极大地提高分体型芯向叶轮的安装(组装)操作性。即使分体型芯因为变形、损伤而不能使用，但因为是分离构造，只要更换分体型芯中的一个就能够解决问题，所以能够减少对制造成本的影响。此外，如后述图14所示，通过在分体型芯和分体型芯之间设置内衬垫而在分体型芯和分体型芯之间形成间隙，能够确保保护气体的通气性，能够避免损伤型芯的危险性高的通气孔形成作业。

接下来，参照图12～图18，按照图19的流程图说明叶轮的制造方法。图12是对中夹具的安装前后的主板的立体图。图13是分体型芯的配置前后的主板的立体图。图14是从背面观察一个分体型芯时的立体图。图15是为了说明内衬垫和外衬垫，从背面观察分体型芯时的分解立体图。图16是配置了内衬垫、外衬垫以及分体型芯时的主板的立体图。图17是利用图16的折线L1和直线L2剖切主板时的主板的局部立体图。但是，在图17中省略了内衬垫34-1～34-13和外衬垫35-1～35-13。图18是侧板的配置前后的主板的立体图。图19是表示第2实施方式的叶轮的制造方法的一例的流程图。

以下，按照图19的流程图进行说明。

(步骤S101)首先，形成设有多个叶片41-1～41-13的主板31。具体而言，主板31是从锻造原材料进行机械加工切削，与叶片41-1～41-13一体地被切削出来。如图12所示，主板31是圆板状，主板31在中央形成有空洞。多个叶片41-1～41-13从主板31的中心彼此等角度间隔地设置，并且叶片41-1～41-13的形状彼此大致相同。

(步骤S102)接下来，如图12所示，在形成于主板31的空洞安装对中夹具32。

(步骤S103)接下来，配置分体型芯33-1～33-13、内衬垫34-1～34-13以及外衬垫35-1～35-13。具体而言，如图13所示，以相邻的叶片之间分别配置有分体型芯33-1～33-13的方式，在主板31上配置多个分体型芯33-1～33-13。如图13和图17所示，分体型芯33-1～33-13比主板31向内周侧突出。

对于分体型芯33-1而言，分体型芯的形状彼此大致相同，一个个分体型芯的形状具有图14所示的形状。利用该结构，用于使分体型芯33-1～33-13成形的木模是一组小型的器具即可，并且能够由相同的木模形成。此外，用于使分体型芯33-1～33-13成形的木模是小型的，在木模的制造中也可使用小型且便宜的树脂成型用的3D打印机，可短时间且低成本地制造出形状精度高的木模(树脂型)，因此，能够短时间且低成本地制作出分体型芯33-1～33-13。或者，也能够基于相同的3D数据，利用3D打印机批量生产相同的分体型芯。

如图15和图16所示，在实施配置分体型芯33-1～33-13的工序时，在内周侧且在相邻的分体型芯33-1～33-13之间设有内衬垫34-1～34-13。利用该结构，能够确定分体型芯33-1～33-13的位置。

如图16所示，设置了内衬垫34-1～34-13时的内衬垫34-1～34-13的高度比分体型芯33-1～33-13的高度低。而且，在执行后述焊接工序时，以非活性气体流动于在主板31和侧板36之间形成的流路的方式，从内周侧供给非活性气体。利用该构造，能够在分体型芯和分体型芯的面设置一点点间隙，并且能够从该间隙供给非活性气体。因此，能够避免损伤型芯的危险性高的通气孔形成作业。

此外，如图15和图16所示，在实施配置分体型芯33-1～33-13的工序时，在分体型芯33-1～33-13的外周侧且相邻的叶片41-1～41-13之间分别配置外衬垫35-1～35-13。

如图17所示，在配置分体型芯的工序中，分体型芯的内周侧的背面以与对中夹具32的表面接触的方式配置。利用该构造，因为分体型芯支承侧板的内周侧，所以设置于型芯之上的侧板的内周侧能够不因焊接而掉下来。

如图17所示，分体型芯33-1～33-13的厚度比以主板31的表面为基准的叶片的高度小规定的长度。规定的长度是与由于叶片的端面因焊接而熔化导致叶片发生收缩时的、叶片的高度下降的程度相对应的长度。由此，叶片的端面因焊接而熔化导致叶片发生收缩，进而使叶片达到与分体型芯33-1～33-13的厚度大致相同的高度，因此，能够防止有多余的力作用于分体型芯33-1～33-13。

此外，分体型芯33-1～33-13因为在焊接后必须除去，所以优选能够简单地物理性破坏的原材料。作为本实施方式的一例，分体型芯33-1～33-13是使用专利文献1记载的原材料而形成的。通过使用这样的原材料，分体型芯33-1～33-13的物理性除去变得容易。

(步骤S104)接下来，如图18所示，在主板31和分体型芯33-1～33-13之上，配置形成有与叶片41-1～41-13的形状匹配的槽37-1～37-13的侧板36。

(步骤S105)接下来，一边从内周侧供给非活性气体，一边对侧板36和叶片41-1～41-13进行焊接。在这样实施焊接工序时，以使非活性气体在形成于主板31和侧板36之间的流路中流动的方式，从内周侧供给非活性气体。由此，由于具有外衬垫35-1～35-13，能够使非活性气体难以向外泄漏。能够使非活性气体接触到在叶片焊接时产生的背面焊缝，从而能够避免背面焊缝氧化。

(步骤S106)接下来，执行热处理。例如，在使温度缓慢提高期间，缓慢地进行冷却。由此，能够释放残余应力。

(步骤S107)接下来，切削外周部分。由此，除去外衬垫35-1～35-13。

(步骤S108)接下来，利用金属丝等对分体型芯33-1～33-13进行物理性破坏。

(步骤S109)接下来，利用机械加工精加工成所希望的形状。由此，完成叶轮。

以上，第2实施方式的叶轮的制造方法具有以下工序：形成设有多个叶片41-1～41-13的主板31的工序；以在相邻的叶片之间分别配置分体型芯的方式，在主板31上配置多个分体型芯33-1～33-13的工序；在主板31和分体型芯33-1～33-13之上配置侧板36的工序；将侧板36和叶片41-1～41-13焊接在一起的工序。

利用该构造，通过采用了分体型芯33-1～33-13，分体型芯33-1～33-13各自的重量很小，能够避免由自重导致的毁坏。此外，通过提起分体型芯33-1～33-13能够减轻产生于分体型芯33-1～33-13的弯曲力矩，从而能够确保耐受分体型芯33-1～33-13的制作、焊接准备(分体型芯的组装)等作业的强度。因为分体型芯33-1～33-13是小尺寸，所以固化处理中的变形量也很小，能够与分离构造相配合地提高分体型芯向叶轮的安装(组装)操作性。此外，即使分体型芯33-1～33-13因为变形、损伤而不能使用，但因为是分离构造，只要更换分体型芯33-1～33-13中的一个就能够解决问题，所以能够减少对制造成本的影响。

此外，在本实施方式中，虽然在主板31形成叶片41-1～41-13，但是并不限于此，也可以在侧板36形成叶片41-1～41-13。在该情况下，叶轮的制造方法具有以下工序即可：形成设有多个叶片的侧板的工序；以在相邻的叶片之间分别配置分体型芯的方式，在侧板上配置多个分体型芯的工序；在侧板和分体型芯之上配置主板的工序；将主板和叶片焊接在一起的工序。

综上所述，本发明并不限于上述实施方式的记载，能够在实施阶段不脱离其主旨的范围内对构造要件进行变形来实现。此外，利用在上述实施方式中公开的多个构造要件的适当组合，能够形成多种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构造要件中删除掉几个构造要件。此外，也可以将不同实施方式的构造要件适当地组合在一起。

附图标记说明

1、21：叶轮、2、31：主板、3、36：侧板、4、41-1～41-13：叶片、5、37-1～37-13：槽、7：固定夹具、8、32：对中夹具、9：孔、10：型芯、11：固定用焊接部、12：焊接部、14：贯通孔、15：通气孔、16：胶带、17：内周部、18：凸起部、19：外周部、33-1～33-13：分体型芯、34-1～34-13：内衬垫、35-1～35-13：外衬垫。

Claims (20)

1.一种叶轮的制造方法，其特征在于，具有以下工序：

形成设置有多个叶片的侧板的工序；

以在所述叶片和所述叶片之间夹入型芯的方式将所述型芯配置在所述侧板之上的工序；

将形成有与所述叶片的形状匹配的槽的主板配置在所述叶片之上的工序；以及

将所述主板和所述叶片焊接在一起的工序，

为了在配置了所述型芯时将所述叶片收纳于所述型芯，在所述型芯设置有与所述叶片的形状匹配的贯通孔。

2.根据权利要求1所述的叶轮的制造方法，其特征在于，还具有以下工序：

在所述焊接的工序之后，所述主板变为低于规定温度的情况下，破坏并除去所述型芯。

3.根据权利要求1或2所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

在所述型芯设置有通气孔，

所述叶轮的制造方法还具有以下工序：在所述焊接工序之前，在所述主板和所述型芯之间的间隙粘贴胶带，使非活性气体从所述通气孔充满所述主板、所述侧板以及所述型芯之间的空间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述型芯的贯通孔具有与所述叶片的形状类似的形状，并且圆周方向的宽度比所述叶片宽。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述型芯的贯通孔设为与所述叶片的片数相同的数量，

在配置所述型芯的工序中，以使多个所述叶片的水平位置与相对应的所述贯通孔的水平位置大致一致的方式，将所述型芯覆盖在所述侧板上来配置所述型芯。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述侧板和所述型芯是圆板状，

在将所述型芯配置在所述侧板之上的工序中，所述型芯以使该型芯的中心轴线和所述侧板的中心轴线大致一致的方式配置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述主板和所述型芯是圆板状，

在将所述主板配置在所述叶片之上的工序中，所述主板以使该主板的中心轴线与所述侧板的中心轴线大致一致的方式配置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述型芯是使用在精密铸造中应用的原材料而形成的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述侧板是通过机械加工以与所述叶片成为一体的方式切削而成的侧板。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

在所述主板的槽中设有焊接用孔，

在将所述主板和所述叶片焊接在一起的工序中，经由所述焊接用孔浇注焊接材料以将所述主板和所述叶片焊接在一起。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述叶轮是旋转机械的叶轮。

12.一种叶轮的制造方法，其特征在于，具有以下工序：

形成设置有多个叶片的主板的工序；

以在所述叶片和所述叶片之间夹入型芯的方式将所述型芯配置在所述主板之上的工序；

将形成有与所述叶片的形状匹配的槽的侧板配置在所述叶片之上的工序；以及

将所述侧板和所述叶片焊接在一起的工序，

为了在配置了所述型芯时将所述叶片收纳于所述型芯，在所述型芯设有与所述叶片的形状匹配的贯通孔。

13.一种叶轮的制造方法，其特征在于，具有以下工序：

形成设有多个叶片的主板的工序；

以在相邻的所述叶片之间分别配置分体型芯的方式将多个分体型芯配置在所述主板上的工序；

在所述主板和所述分体型芯之上配置侧板的工序；以及

将所述侧板和所述叶片焊接在一起的工序。

14.根据权利要求13所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述主板在中央形成有空洞，

所述分体型芯比所述主板向内周侧突出，

所述叶轮制造方法具有以下工序：在配置所述分体型芯的工序时，在内周侧且在相邻的分体型芯之间设置内衬垫。

15.根据权利要求14所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

在设置有所述内衬垫时，所述内衬垫的高度比所述分体型芯的高度低，

在所述焊接的工序时，以非活性气体在形成于所述主板和所述侧板之间的流路中流动的方式，从内周侧供给非活性气体。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述主板在中央形成有空洞，

所述叶轮的制造方法还具有以下工序：在形成所述主板的工序之后，配置所述分体型芯之前，在形成于所述主板的空洞内安装对中夹具的工序，

在配置所述分体型芯的工序中，以所述分体型芯的内周侧的背面与所述对中夹具的表面接触的方式配置。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，还具有以下工序：

在配置所述分体型芯的工序时，在所述分体型芯的外周侧且相邻的所述叶片之间分别配置外衬垫的工序，

在所述焊接的工序时，以非活性气体在形成于所述主板和所述侧板之间的流路中流动的方式从内周侧供给非活性气体。

18.根据权利要求13至17中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述多个叶片从所述主板的中心以彼此等角度的间隔设置，并且所述叶片的形状彼此大致相同，

所述分体型芯的形状彼此大致相同。

19.根据权利要求13至18中任一项所述的叶轮的制造方法，其特征在于，

所述分体型芯的厚度比以所述主板的表面为基准的所述叶片的高度小规定的长度。

20.一种叶轮的制造方法，其特征在于，具有以下工序：

形成设置有多个叶片的侧板的工序；

以在相邻的所述叶片之间分别配置分体型芯的方式，在所述侧板上配置多个分体型芯的工序；

在所述侧板和所述分体型芯之上配置主板的工序；以及

将所述主板和所述叶片焊接在一起的工序。