JP2002307169A - 互いに異なる温度の熱で負荷される２つの部分を互いに溶接するための方法ならびにこのような方法により製作されたターボ機械 - Google Patents
互いに異なる温度の熱で負荷される２つの部分を互いに溶接するための方法ならびにこのような方法により製作されたターボ機械Info
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】簡単な使用および僅かな手間で、安定した溶接
結合部が得られるようにする。 【解決手段】第１の部分１２が、鋼から成っており、第
２の部分１３が、ニッケルベース合金から成っており、
該ニッケルベース合金が、鋼との結合時に結合領域に亀
裂形成もしくは好ましくない機械的な特性を生ぜしめる
付加的な元素、たとえばニオブを含有している、互いに
異なる温度の熱で負荷される２つの部分を互いに溶接す
るための方法において、第２の部分１３の、互いに溶接
するために設けられた結合面に、付加的な元素の割合が
内部から外部に向かって漸進的に減少する中間層１８を
被着させ、次いで、中間層１８を備えた第２の部分１３
を第１の部分１２に溶接する。中間層１８は、後続の溶
接シーム１９における、ニオブの濃度増加または該付加
的な元素の濃度増加を阻止、もしくはニオブ濃度増加に
基づく溶接結合部の亀裂が確実に回避される程度にまで
減少させる。
結合部が得られるようにする。 【解決手段】第１の部分１２が、鋼から成っており、第
２の部分１３が、ニッケルベース合金から成っており、
該ニッケルベース合金が、鋼との結合時に結合領域に亀
裂形成もしくは好ましくない機械的な特性を生ぜしめる
付加的な元素、たとえばニオブを含有している、互いに
異なる温度の熱で負荷される２つの部分を互いに溶接す
るための方法において、第２の部分１３の、互いに溶接
するために設けられた結合面に、付加的な元素の割合が
内部から外部に向かって漸進的に減少する中間層１８を
被着させ、次いで、中間層１８を備えた第２の部分１３
を第１の部分１２に溶接する。中間層１８は、後続の溶
接シーム１９における、ニオブの濃度増加または該付加
的な元素の濃度増加を阻止、もしくはニオブ濃度増加に
基づく溶接結合部の亀裂が確実に回避される程度にまで
減少させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、結合技術の分野に
関する。
関する。
【０００２】本発明は、特にターボ機械の、互いに異な
る温度の熱で負荷される２つの部分を互いに溶接するた
めの方法であって、両部分のうち、第１の部分が、鋼か
ら成っており、第２の部分が、ニッケルベース合金から
成っており、該ニッケルベース合金が、鋼との結合時に
結合領域に亀裂形成もしくは好ましくない機械的な特性
を生ぜしめる付加的な元素、たとえばニオブを含有して
いる形式の、互いに異なる温度の熱で負荷される２つの
部分を互いに溶接するための方法に関する。
る温度の熱で負荷される２つの部分を互いに溶接するた
めの方法であって、両部分のうち、第１の部分が、鋼か
ら成っており、第２の部分が、ニッケルベース合金から
成っており、該ニッケルベース合金が、鋼との結合時に
結合領域に亀裂形成もしくは好ましくない機械的な特性
を生ぜしめる付加的な元素、たとえばニオブを含有して
いる形式の、互いに異なる温度の熱で負荷される２つの
部分を互いに溶接するための方法に関する。
【０００３】本発明は、ターボ機械であって、熱で負荷
されるロータが設けられており、該ロータが、個々のロ
ータディスクもしくはロータドラムと、終端片との互い
の溶接により形成されている形式のものに関する。
されるロータが設けられており、該ロータが、個々のロ
ータディスクもしくはロータドラムと、終端片との互い
の溶接により形成されている形式のものに関する。
【０００４】
【従来の技術】たとえば蒸気プラントに設けられた熱的
な機械の効率は、たとえば６５０℃を上回る作業温度の
上昇によって著しく改善され得る。このようなプラント
内で使用される高温蒸気ターピンのロータは、６５０℃
よりも高い作業温度のために、耐クリープ性のニッケル
ベース合金から製作されていることが望ましい。しか
し、このような形式のニッケルベース合金（超合金）、
たとえばインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ；登録商標）は慣
用の鋼よりも著しく高価（たとえば１０倍）である。
な機械の効率は、たとえば６５０℃を上回る作業温度の
上昇によって著しく改善され得る。このようなプラント
内で使用される高温蒸気ターピンのロータは、６５０℃
よりも高い作業温度のために、耐クリープ性のニッケル
ベース合金から製作されていることが望ましい。しか
し、このような形式のニッケルベース合金（超合金）、
たとえばインコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ；登録商標）は慣
用の鋼よりも著しく高価（たとえば１０倍）である。
【０００５】他方では、熱的な機械には、極めて高い温
度にさらされている区分と、この区分ほど高い温度にさ
らされていない区分とが存在している。したがって、タ
ービンロータまたはこれと比較可能な機械部分にかかる
費用を最小限に抑えるためには、ニッケルベース合金か
ら成る高温部分と、鋼から成る残りの部分（たとえばロ
ータの終端片）とを製作できるようにすることが所望さ
れる。この場合、たとえばアメリカ合衆国特許第４０８
６６９０号明細書に記載されているように、個々のロー
タディスクから成るこのようなロータの製作には、鋼と
ニッケルベース合金とから成る部分の結合が必要とな
る。このような結合は螺合によって行われてもよいし、
互いの溶接によって行われてもよい。大きい機械の場合
の螺合部は極端に高い負荷にさらされていて、このよう
な形式の機械に対しては実際に知られていないので、結
合プロセスとしては実際に互いの溶接しか考慮されな
い。
度にさらされている区分と、この区分ほど高い温度にさ
らされていない区分とが存在している。したがって、タ
ービンロータまたはこれと比較可能な機械部分にかかる
費用を最小限に抑えるためには、ニッケルベース合金か
ら成る高温部分と、鋼から成る残りの部分（たとえばロ
ータの終端片）とを製作できるようにすることが所望さ
れる。この場合、たとえばアメリカ合衆国特許第４０８
６６９０号明細書に記載されているように、個々のロー
タディスクから成るこのようなロータの製作には、鋼と
ニッケルベース合金とから成る部分の結合が必要とな
る。このような結合は螺合によって行われてもよいし、
互いの溶接によって行われてもよい。大きい機械の場合
の螺合部は極端に高い負荷にさらされていて、このよう
な形式の機械に対しては実際に知られていないので、結
合プロセスとしては実際に互いの溶接しか考慮されな
い。
【０００６】このような形式の使用事例のために適切な
ニッケルベース合金は、必要となる耐クリープ性を獲得
するために、ニオブを含有して合金化されていてよい。
ニオブを含有したこのようなニッケルベース合金は、た
とえばインコネル６２５または記号ＩＮ６２５で知られ
ている。このような形式の合金から成る複数の部分は、
互いの溶接によって容易に結合することができる。
ニッケルベース合金は、必要となる耐クリープ性を獲得
するために、ニオブを含有して合金化されていてよい。
ニオブを含有したこのようなニッケルベース合金は、た
とえばインコネル６２５または記号ＩＮ６２５で知られ
ている。このような形式の合金から成る複数の部分は、
互いの溶接によって容易に結合することができる。
【０００７】これに対して、鋼から成る部分と、たとえ
ばニオブまたは別の付加的な元素を含有したニッケルベ
ース合金から成る部分との間の溶接結合は問題となる。
この事例では、溶接時のニッケルベース合金の局所的な
溶融によって、ニオブもしくは別の付加的な元素が溶接
シームにおいて濃度増加され、その結果、溶接結合部に
亀裂が形成される。ニッケルベース合金の溶融の範囲を
より肉薄の溶接電極またはこれに類するものを用いた入
熱の減少によって低減させるための試みは、これまで制
限されてしか成功しなかった。
ばニオブまたは別の付加的な元素を含有したニッケルベ
ース合金から成る部分との間の溶接結合は問題となる。
この事例では、溶接時のニッケルベース合金の局所的な
溶融によって、ニオブもしくは別の付加的な元素が溶接
シームにおいて濃度増加され、その結果、溶接結合部に
亀裂が形成される。ニッケルベース合金の溶融の範囲を
より肉薄の溶接電極またはこれに類するものを用いた入
熱の減少によって低減させるための試みは、これまで制
限されてしか成功しなかった。
【０００８】アメリカ合衆国特許第４９６２５８６号明
細書に基づき、２つのロータ部分を互いに溶接すること
によってタービンロータを形成することが公知である。
両ロータ部分は互いに異なる温度の熱で負荷されてい
て、低合金化された二種類の鋼から成っている。溶接結
合を改善するためには、高い温度のために設けられたロ
ータ部分の結合面にまずビルドアップ溶接によって、充
填材料から成る層が被着させられ、次いで加工される。
この充填材料は、溶接結合部における互いに異なる鋼品
質のより良好な互いの適合を成立させる。その後、両部
分は互いに溶接される。この場合、この公知の方法は、
鋼から成る２つの部分の結合に関する方法と異なってい
る。被覆塗布（Ａｕｆｂｕｔｔｅｒｎ）は、被覆塗布さ
れる部分（クラッド層５１）が、他方の部分が耐えられ
る温度よりも高い温度に赤熱され得ることによって行わ
れる（アメリカ合衆国特許第４９６２５８６号明細書の
図３および図４参照）。この方法は熱的に制限されてい
て、被覆塗布、高温焼きなまし（Ｈｏｃｈｇｌｕｅｈｅ
ｎ）、互いの溶接および低温焼きなまし（Ｔｉｅｆｇｌ
ｕｅｈｅｎ）のステップを有している。
細書に基づき、２つのロータ部分を互いに溶接すること
によってタービンロータを形成することが公知である。
両ロータ部分は互いに異なる温度の熱で負荷されてい
て、低合金化された二種類の鋼から成っている。溶接結
合を改善するためには、高い温度のために設けられたロ
ータ部分の結合面にまずビルドアップ溶接によって、充
填材料から成る層が被着させられ、次いで加工される。
この充填材料は、溶接結合部における互いに異なる鋼品
質のより良好な互いの適合を成立させる。その後、両部
分は互いに溶接される。この場合、この公知の方法は、
鋼から成る２つの部分の結合に関する方法と異なってい
る。被覆塗布（Ａｕｆｂｕｔｔｅｒｎ）は、被覆塗布さ
れる部分（クラッド層５１）が、他方の部分が耐えられ
る温度よりも高い温度に赤熱され得ることによって行わ
れる（アメリカ合衆国特許第４９６２５８６号明細書の
図３および図４参照）。この方法は熱的に制限されてい
て、被覆塗布、高温焼きなまし（Ｈｏｃｈｇｌｕｅｈｅ
ｎ）、互いの溶接および低温焼きなまし（Ｔｉｅｆｇｌ
ｕｅｈｅｎ）のステップを有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、鋼か
ら成る部分と、付加的な元素、たとえばニオブを含有し
たニッケルベース合金から成る部分とを互いに溶接する
ための方法を改善すると同時にこの方法により製作され
ているターボ機械を改良して、簡単な使用および僅かな
手間で、安定した溶接結合部が得られるようにすること
である。
ら成る部分と、付加的な元素、たとえばニオブを含有し
たニッケルベース合金から成る部分とを互いに溶接する
ための方法を改善すると同時にこの方法により製作され
ているターボ機械を改良して、簡単な使用および僅かな
手間で、安定した溶接結合部が得られるようにすること
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、まず、第２の部分の、互いに溶接
するために設けられた結合面に、付加的な元素の割合が
内部から外部に向かって漸進的に減少する中間層を被着
させ、次いで、該中間層を備えた第２の部分を第１の部
分に溶接するようにした。
に本発明の方法では、まず、第２の部分の、互いに溶接
するために設けられた結合面に、付加的な元素の割合が
内部から外部に向かって漸進的に減少する中間層を被着
させ、次いで、該中間層を備えた第２の部分を第１の部
分に溶接するようにした。
【００１１】この課題を解決するために本発明のターボ
機械では、熱で強く負荷されるロータディスクもしくは
ロータドラムが、鋼との結合に対して好ましくない元素
を含有している付加的なニッケルベース合金、特にイン
コネル６２５から成っており、より僅かに熱で負荷され
る終端片が、鋼から成っており、終端片と、隣り合って
位置するロータディスクもしくはロータドラムとが、前
記方法により互いに溶接されているようにした。
機械では、熱で強く負荷されるロータディスクもしくは
ロータドラムが、鋼との結合に対して好ましくない元素
を含有している付加的なニッケルベース合金、特にイン
コネル６２５から成っており、より僅かに熱で負荷され
る終端片が、鋼から成っており、終端片と、隣り合って
位置するロータディスクもしくはロータドラムとが、前
記方法により互いに溶接されているようにした。
【００１２】
【発明の効果】本発明の核は、まず、たとえばニオブを
含有した超合金から成る部分の、互いに溶接するために
設けられた結合面に、付加的な元素、たとえばニオブの
割合が内部から外部に向かって漸進的に減少する中間層
を被着させ、次いで、該中間層を備えた部分を、鋼から
成る部分に溶接する点にある。この場合、中間層によっ
て、亀裂なしの安定した溶接結合部が得られる程度にま
で、溶接シームにおけるニオブまたは溶接に対して好ま
しくない別の元素の有害な濃度増加が低減される。
含有した超合金から成る部分の、互いに溶接するために
設けられた結合面に、付加的な元素、たとえばニオブの
割合が内部から外部に向かって漸進的に減少する中間層
を被着させ、次いで、該中間層を備えた部分を、鋼から
成る部分に溶接する点にある。この場合、中間層によっ
て、亀裂なしの安定した溶接結合部が得られる程度にま
で、溶接シームにおけるニオブまたは溶接に対して好ま
しくない別の元素の有害な濃度増加が低減される。
【００１３】本発明による方法の第１の有利な実施態様
によれば、中間層が、付加的な元素を含有していないニ
ッケルベース合金から形成される。これによって、高価
値の溶接結合部が得られる。
によれば、中間層が、付加的な元素を含有していないニ
ッケルベース合金から形成される。これによって、高価
値の溶接結合部が得られる。
【００１４】本発明の別の有利な実施態様によれば、中
間層が、連続して被着された互いに重なり合って位置す
る複数の個別層から形成されると、中間層の製作が特に
簡単に行われる。しかも、溶接のために鋼電極から成る
後続の層が使用される場合、溶接結合部の亀裂を確実に
阻止するためには、中間層のために、ＩＮ６２５から成
る溶接したい部分への、ＩＮ６１７から成る５つの個別
層で十分であることが分かった。
間層が、連続して被着された互いに重なり合って位置す
る複数の個別層から形成されると、中間層の製作が特に
簡単に行われる。しかも、溶接のために鋼電極から成る
後続の層が使用される場合、溶接結合部の亀裂を確実に
阻止するためには、中間層のために、ＩＮ６２５から成
る溶接したい部分への、ＩＮ６１７から成る５つの個別
層で十分であることが分かった。
【００１５】中間層における個別層の数は、互いの溶接
が、ＭＡＧ（ｍｅｔａｌ−ａｋｔｉｖｅ−ｇａｓ）法ま
たはＴＩＧ（ｔｕｎｇｓｔｅｎ−ｉｎｅｒｔ−ｇａｓ）
法により行われることによって減少させることができ
る。また、ＥＳＢ（Ｅｌｅｋｔｒｏｓｃｈｌａｃｋｅｎ
ｂａｎｄ）による帯状電極またはワイヤ電極を用いた被
着または被覆鋳込み（Ａｕｆｇｉｅｓｓｅｎ）も可能で
ある。
が、ＭＡＧ（ｍｅｔａｌ−ａｋｔｉｖｅ−ｇａｓ）法ま
たはＴＩＧ（ｔｕｎｇｓｔｅｎ−ｉｎｅｒｔ−ｇａｓ）
法により行われることによって減少させることができ
る。また、ＥＳＢ（Ｅｌｅｋｔｒｏｓｃｈｌａｃｋｅｎ
ｂａｎｄ）による帯状電極またはワイヤ電極を用いた被
着または被覆鋳込み（Ａｕｆｇｉｅｓｓｅｎ）も可能で
ある。
【００１６】第２の部分が、インコネル６２５（ＩＮ６
２５）から成っており、中間層もしくは個別層が、イン
コネル６１７（ＩＮ６１７）から形成されると有利であ
る。
２５）から成っており、中間層もしくは個別層が、イン
コネル６１７（ＩＮ６１７）から形成されると有利であ
る。
【００１７】本発明によるターボ機械の有利な構成で
は、終端片と、隣り合って位置するロータディスクもし
くはロータドラムとが、溶接シームによって材料接続的
（ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に互いに結合され
ており、該溶接シームと各ロータディスクもしくはロー
タドラムとの間に、ニッケルベース合金、有利にはイン
コネル６１７（ＩＮ６１７）から成る中間層が配置され
ており、該中間層において、付加的な元素の割合が、溶
接シームに向かって漸進的に減少している。
は、終端片と、隣り合って位置するロータディスクもし
くはロータドラムとが、溶接シームによって材料接続的
（ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に互いに結合され
ており、該溶接シームと各ロータディスクもしくはロー
タドラムとの間に、ニッケルベース合金、有利にはイン
コネル６１７（ＩＮ６１７）から成る中間層が配置され
ており、該中間層において、付加的な元素の割合が、溶
接シームに向かって漸進的に減少している。
【００１８】さらなる実施態様は従属請求項から得られ
る。
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
面につき詳しく説明する。
【００２０】図１には、ターボ機械の、ロータ軸線１１
を中心として回転可能なロータ１０を形成するために、
本発明による方法により互いに溶接したい、ニオブを含
有したニッケルベース合金から成るロータディスクもし
くはロータドラム１３，１４，１５と、鋼から成る終端
片１２，２２とが概略的な縦断面図で示してある。ロー
タディスク１３，１４，１５はロータ１０の高温部分に
所属していて、完成したロータ１０において、たとえば
羽根を支持している。終端片１２，２２はロータ１０の
支承に役立ち、ロータディスク１３，１４，１５ほど強
く熱で負荷されていない。各ロータディスク１３，１
４，１５の互いの溶接は慣用の形式で行われてよい。な
ぜならば、ロータディスク１３，１４，１５は同じ材料
から成っているからである。
を中心として回転可能なロータ１０を形成するために、
本発明による方法により互いに溶接したい、ニオブを含
有したニッケルベース合金から成るロータディスクもし
くはロータドラム１３，１４，１５と、鋼から成る終端
片１２，２２とが概略的な縦断面図で示してある。ロー
タディスク１３，１４，１５はロータ１０の高温部分に
所属していて、完成したロータ１０において、たとえば
羽根を支持している。終端片１２，２２はロータ１０の
支承に役立ち、ロータディスク１３，１４，１５ほど強
く熱で負荷されていない。各ロータディスク１３，１
４，１５の互いの溶接は慣用の形式で行われてよい。な
ぜならば、ロータディスク１３，１４，１５は同じ材料
から成っているからである。
【００２１】これに対して、鋼から成る終端片１２；２
２と、隣り合って位置する、超合金から成るロータディ
スク１３；１５との間の溶接結合はより困難である。こ
の場合に使用される本発明による方法は、終端片１２と
ロータディスク１３との互いの溶接の例に関する図２の
部分図（ａ）〜（ｃ）（図１の区分ＩＩの拡大図）に種
々異なるステップで示してある。互いに結合させたい部
分１２，１３は、それぞれ１つの円環状の結合面１６；
１７を有している（図２ａ参照）。
２と、隣り合って位置する、超合金から成るロータディ
スク１３；１５との間の溶接結合はより困難である。こ
の場合に使用される本発明による方法は、終端片１２と
ロータディスク１３との互いの溶接の例に関する図２の
部分図（ａ）〜（ｃ）（図１の区分ＩＩの拡大図）に種
々異なるステップで示してある。互いに結合させたい部
分１２，１３は、それぞれ１つの円環状の結合面１６；
１７を有している（図２ａ参照）。
【００２２】両部分１２，１３を互いに溶接する前に、
まずロータディスク１３の結合面１７に中間層１８が被
着される。この中間層１８は、有利には、互いに重なり
合って位置する複数（たとえば５つ）の肉薄の個別層２
０から形成されている（図２ｂには、図面を見やすくす
るために、個別層２０の厚さが誇張して示してある）。
中間層１８は、後続の溶接シーム１９（図２ｃ参照）に
おける、たとえばニオブの濃度増加（Ａｎｒｅｉｃｈｅ
ｒｕｎｇ）またはロータディスク１３の超合金から成
る、鋼との溶接結合に対して好ましくない別の元素の濃
度増加を阻止するかもしくはニオブ濃度増加に基づく溶
接結合部の亀裂が確実に回避される程度にまで減少させ
るために役立つ。このことは、連続して被着された個別
層２０において、前記元素の割合が漸進的に減少するこ
とによって達成される。中間層１８の被着（被覆溶接；
Ａｕｆｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ）後、両部分１２，１３は
互いに溶接されて溶接シーム１９を形成することができ
る（図２ｃ参照）。
まずロータディスク１３の結合面１７に中間層１８が被
着される。この中間層１８は、有利には、互いに重なり
合って位置する複数（たとえば５つ）の肉薄の個別層２
０から形成されている（図２ｂには、図面を見やすくす
るために、個別層２０の厚さが誇張して示してある）。
中間層１８は、後続の溶接シーム１９（図２ｃ参照）に
おける、たとえばニオブの濃度増加（Ａｎｒｅｉｃｈｅ
ｒｕｎｇ）またはロータディスク１３の超合金から成
る、鋼との溶接結合に対して好ましくない別の元素の濃
度増加を阻止するかもしくはニオブ濃度増加に基づく溶
接結合部の亀裂が確実に回避される程度にまで減少させ
るために役立つ。このことは、連続して被着された個別
層２０において、前記元素の割合が漸進的に減少するこ
とによって達成される。中間層１８の被着（被覆溶接；
Ａｕｆｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ）後、両部分１２，１３は
互いに溶接されて溶接シーム１９を形成することができ
る（図２ｃ参照）。
【００２３】実際、後続の層が鋼電極によって形成され
る場合、溶接結合部の亀裂を阻止するためには、ニオブ
を含有した合金ＩＮ６２５から成る部分１３への、ニオ
ブ不含の合金ＩＮ６１７から成る５つの個別層２０の使
用で十分であることが分かった。しかし、超合金から成
る部分から可能な限り僅かに溶融する溶接法が使用され
る場合には、個別層２０の数は減少させることもでき
る。この溶接法には、僅かな入熱と小さな電極直径とを
伴った溶接法、たとえばＭＡＧ（ｍｅｔａｌ−ａｋｔｉ
ｖｅ−ｇａｓ）法、ＴＩＧ（ｔｕｎｇｓｔｅｎ−ｉｎｅ
ｒｔ−ｇａｓ）法または帯状電極を用いたサブマージア
ーク法が所属している。
る場合、溶接結合部の亀裂を阻止するためには、ニオブ
を含有した合金ＩＮ６２５から成る部分１３への、ニオ
ブ不含の合金ＩＮ６１７から成る５つの個別層２０の使
用で十分であることが分かった。しかし、超合金から成
る部分から可能な限り僅かに溶融する溶接法が使用され
る場合には、個別層２０の数は減少させることもでき
る。この溶接法には、僅かな入熱と小さな電極直径とを
伴った溶接法、たとえばＭＡＧ（ｍｅｔａｌ−ａｋｔｉ
ｖｅ−ｇａｓ）法、ＴＩＧ（ｔｕｎｇｓｔｅｎ−ｉｎｅ
ｒｔ−ｇａｓ）法または帯状電極を用いたサブマージア
ーク法が所属している。
【００２４】したがって、本発明による方法によって、
鋼板もしくは鋼軸端部と、ニッケルをベースにした超合
金製のディスクとから、亀裂のない安定した溶接された
ロータを製作するために、高い強度を備えたＩＮ６２５
から成る大きなロータディスクを、より低い強度を備え
た（中間層のための）ＩＮ６１７の比較的僅かな付加で
使用することが可能となる。
鋼板もしくは鋼軸端部と、ニッケルをベースにした超合
金製のディスクとから、亀裂のない安定した溶接された
ロータを製作するために、高い強度を備えたＩＮ６２５
から成る大きなロータディスクを、より低い強度を備え
た（中間層のための）ＩＮ６１７の比較的僅かな付加で
使用することが可能となる。
【図１】ターボ機械のロータを形成するために、本発明
による方法により互いに溶接される、ニオブを含有した
ニッケルベース合金から成るロータディスクと、鋼から
成る終端片との概略的な縦断面図である。
による方法により互いに溶接される、ニオブを含有した
ニッケルベース合金から成るロータディスクと、鋼から
成る終端片との概略的な縦断面図である。
【図２ａ】図１に示した区分ＩＩの拡大図であり、本発
明による方法の有利な実施例における第１のステップを
示す図である。
明による方法の有利な実施例における第１のステップを
示す図である。
【図２ｂ】図１に示した区分ＩＩの拡大図であり、本発
明による方法の有利な実施例における第２のステップを
示す図である。
明による方法の有利な実施例における第２のステップを
示す図である。
【図２ｃ】図１に示した区分ＩＩの拡大図であり、本発
明による方法の有利な実施例における第３のステップを
示す図である。
明による方法の有利な実施例における第３のステップを
示す図である。
１０ ロータ、 １１ ロータ軸線、 １２ 終端片、
１３ ロータディスク、 １４ ロータディスク、
１５ ロータディスク、 １６ 結合面、 １７ 結合
面、 １８ 中間層、 １９ 溶接シーム、 ２０ 個
別層、 ２２終端片
１３ ロータディスク、 １４ ロータディスク、
１５ ロータディスク、 １６ 結合面、 １７ 結合
面、 １８ 中間層、 １９ 溶接シーム、 ２０ 個
別層、 ２２終端片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゾーリン ケラー スイス国 オーバーローアドルフ シュタ イクシュトラーセ 20 (72)発明者 リチャード ブレンドン スカーリン スイス国 オーバーフラクス ヒャルムヴ ェーク ５ (72)発明者 マルクス シュタウブリ スイス国 ドッティコン ハウスハルデ ９ (72)発明者 ロドニー ウィリアム ヴァンストーン イギリス国 ラグビー スタヴェリー 48 Ｆターム(参考） 3G002 AA05 AA11 AA13 AB00
Claims (11)
- 【請求項１】 特にターボ機械の、互いに異なる温度の
熱で負荷される２つの部分（１２，１３）を互いに溶接
するための方法であって、両部分（１２，１３）のう
ち、第１の部分（１２）が、鋼から成っており、第２の
部分（１３）が、ニッケルベース合金から成っており、
該ニッケルベース合金が、鋼との結合時に結合領域に亀
裂形成もしくは好ましくない機械的な特性を生ぜしめる
付加的な元素、たとえばニオブを含有している形式の、
互いに異なる温度の熱で負荷される２つの部分を互いに
溶接するための方法において、まず、第２の部分（１
３）の、互いに溶接するために設けられた結合面（１
７）に、付加的な元素の割合が内部から外部に向かって
漸進的に減少する中間層（１８）を被着させ、次いで、
該中間層（１８）を備えた第２の部分（１３）を第１の
部分（１２）に溶接することを特徴とする、互いに異な
る温度の熱で負荷される２つの部分を互いに溶接するた
めの方法。 - 【請求項２】 中間層（１８）を、付加的な元素を含有
していないニッケルベース合金から形成する、請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 中間層（１８）を、連続して被着された
互いに重なり合って位置する複数の個別層（２０）から
形成する、請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 両部分（１２，１３）を互いに溶接する
ために鋼ベースの溶加材を使用する、請求項１から３ま
でのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 互いの溶接をＭＡＧ法、ＴＩＧ法または
サブマージ線材法により行う、請求項１から４までのい
ずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 中間層（１８）を被覆溶接によって被着
させ、該被覆溶接をＭＡＧ法、ＴＩＧ法、サブマージ線
材法、サブマージ帯材法またはＥＳＢ法によりにより行
う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 中間層（１８）を被覆鋳込みによって被
着させる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項８】 第２の部分（１３）が、インコネル６２
５（ＩＮ６２５）から成っており、中間層（１８）もし
くは個別層（２０）をインコネル６１７（ＩＮ６１７）
から形成する、請求項１から７までのいずれか１項記載
の方法。 - 【請求項９】 第１の部分が、終端片（１２）であり、
第２の部分が、ターボ機械のロータ（１０）のロータデ
ィスクもしくはロータドラム（１３）である、請求項１
から８までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】 ターボ機械であって、熱で負荷される
ロータ（１０）が設けられており、該ロータ（１０）
が、個々のロータディスクもしくはロータドラム（１
３，１４，１５）と、終端片（１２，２２）との互いの
溶接により形成されている形式のものにおいて、熱で強
く負荷されるロータディスクもしくはロータドラム（１
３，１４，１５）が、鋼との結合に対して好ましくない
元素を含有している付加的なニッケルベース合金、特に
インコネル６２５から成っており、より僅かに熱で負荷
される終端片（１２，２２）が、鋼から成っており、終
端片（１２，２２）と、隣り合って位置するロータディ
スクもしくはロータドラム（１３；１５）とが、請求項
１から８までのいずれか１項記載の方法により互いに溶
接されていることを特徴とする、ターボ機械。 - 【請求項１１】 終端片（１２，２２）と、隣り合って
位置するロータディスクもしくはロータドラム（１３；
１５）とが、溶接シーム（１９）によって材料接続的に
互いに結合されており、該溶接シーム（１９）と各ロー
タディスクもしくはロータドラム（１３；１４；１５）
との間に、ニッケルベース合金、有利にはインコネル６
１７（ＩＮ６１７）から成る中間層（１８）が配置され
ており、該中間層（１８）において、付加的な元素の割
合が、溶接シーム（１９）に向かって漸進的に減少して
いる、請求項１０記載のターボ機械。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10112062.1 | 2001-03-14 | ||
| DE10112062A DE10112062A1 (de) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | Verfahren zum Zusammenschweißen zweier thermisch unterschiedlich belasteter Teile sowie nach einem solchen Verfahren hergestellte Turbomaschine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002307169A true JP2002307169A (ja) | 2002-10-22 |
| JP4206216B2 JP4206216B2 (ja) | 2009-01-07 |
Family
ID=7677293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002066862A Expired - Lifetime JP4206216B2 (ja) | 2001-03-14 | 2002-03-12 | 互いに異なる温度の熱で負荷される２つの部分を互いに溶接するための方法ならびにこのような方法により製作されたターボ機械 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6753504B2 (ja) |
| JP (1) | JP4206216B2 (ja) |
| DE (1) | DE10112062A1 (ja) |
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| JP2005121023A (ja) * | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Alstom Technology Ltd | 熱的な機械に用いられる溶接されたロータならびにこのようなロータを製作するための方法 |
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| JP2014173440A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タービン用ロータ、その製造方法、及び蒸気タービン |
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| DE10348422B4 (de) | 2003-10-14 | 2015-04-23 | Alstom Technology Ltd. | Thermisch belastetes Bauteil, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils |
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| DE102012201353A1 (de) | 2012-01-31 | 2013-08-01 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden einer Welle mit einem Schaufelrad eines Turboladers |
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