JP2003065068A - ガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法 - Google Patents
ガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法Info
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
- F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
Abstract
(57)【要約】
【課題】入熱量を制御し、凝固割れや液化割れを確実に
防止し、しかも、ビード幅の狭いレーザ溶接で、より強
固に溶着し得るとともに、作業性を向上し再現性の良い
均一な製品を得ることのできるガスタービン翼頂部の加
工孔閉塞方法の提供。 【解決手段】ガスタービン翼の翼頂部５２に形成される
中子抜き孔などの加工孔５５に、チッププラグ５６を、
座部５５ａに載置するようにして嵌装して、これらの突
合せ部ＴをＹＡＧレーザ光を用いて突合せ溶接部５７を
形成して溶着して、前記加工孔５５をチッププラグ５６
で閉塞する。また、突き合わせ部Ｔの間隔、チッププラ
グ５６の材質、レーザー溶接条件、レーザー光の焦点位
置などを最適化する。
防止し、しかも、ビード幅の狭いレーザ溶接で、より強
固に溶着し得るとともに、作業性を向上し再現性の良い
均一な製品を得ることのできるガスタービン翼頂部の加
工孔閉塞方法の提供。 【解決手段】ガスタービン翼の翼頂部５２に形成される
中子抜き孔などの加工孔５５に、チッププラグ５６を、
座部５５ａに載置するようにして嵌装して、これらの突
合せ部ＴをＹＡＧレーザ光を用いて突合せ溶接部５７を
形成して溶着して、前記加工孔５５をチッププラグ５６
で閉塞する。また、突き合わせ部Ｔの間隔、チッププラ
グ５６の材質、レーザー溶接条件、レーザー光の焦点位
置などを最適化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン翼の
翼頂部に形成された中子抜き孔などの加工孔の閉塞方法
に係わり、加工孔を強固に閉塞することができ、その加
工作業性が良好なガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法
に関するものである。
翼頂部に形成された中子抜き孔などの加工孔の閉塞方法
に係わり、加工孔を強固に閉塞することができ、その加
工作業性が良好なガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンの動翼は、高温の作動ガス
に曝されることから、その材料はクリープやその他の高
温強度特性を高めるため、ＡlやＴiを多く含むＮi基超
合金が多く用いられている。又、超高温化に対処するた
め、その材料の結晶の成長方向性を制御する一方向凝固
剤や単結晶材を使用することが進められてきている。
に曝されることから、その材料はクリープやその他の高
温強度特性を高めるため、ＡlやＴiを多く含むＮi基超
合金が多く用いられている。又、超高温化に対処するた
め、その材料の結晶の成長方向性を制御する一方向凝固
剤や単結晶材を使用することが進められてきている。
【０００３】一方、耐熱性能を維持するため、ガスター
ビン翼（以下「タービン翼」と略称する）内に冷却媒体
を流して、タービン翼を冷却してタービン翼に負荷され
る温度をより低く保持する方法が採用されている。この
方法は、翼の内部にその長手方向（上下方向）に延びる
冷却通路を、翼の幅方向に複数条並列して形成され、隣
接する通路が翼端で連通して冷却媒体を折り返すように
して、１条又は複数条の通路を蛇行形状に形成してい
る。すなわち、図９のガスタービン翼の一部切開図に示
すように、タービン翼本体５１の内部に長手方向（上下
方向）翼頂５２に向けて延びる複数の冷媒通路５３、５
３、５３が、仕切壁５４ａ、５４ｂ、５４ｃで仕切られ
て形成されている。そして、隣接する通路５３、５３が
翼端で連通して冷却媒体を折り返すようにして、蛇行し
て冷媒の冷熱を有効に活用するようになっている。
ビン翼（以下「タービン翼」と略称する）内に冷却媒体
を流して、タービン翼を冷却してタービン翼に負荷され
る温度をより低く保持する方法が採用されている。この
方法は、翼の内部にその長手方向（上下方向）に延びる
冷却通路を、翼の幅方向に複数条並列して形成され、隣
接する通路が翼端で連通して冷却媒体を折り返すように
して、１条又は複数条の通路を蛇行形状に形成してい
る。すなわち、図９のガスタービン翼の一部切開図に示
すように、タービン翼本体５１の内部に長手方向（上下
方向）翼頂５２に向けて延びる複数の冷媒通路５３、５
３、５３が、仕切壁５４ａ、５４ｂ、５４ｃで仕切られ
て形成されている。そして、隣接する通路５３、５３が
翼端で連通して冷却媒体を折り返すようにして、蛇行し
て冷媒の冷熱を有効に活用するようになっている。
【０００４】かかる構造のタービン翼本体５１は、その
翼頂部５２に複数の中子抜き孔などの加工孔５５…を貫
通して設けて鋳造し、その後前記加工孔５５…を、それ
ぞれの加工孔５５…に形状に合わせたチッププラグ５６
…をＴＩＧ溶接によって溶着せしめて、閉塞するように
していた。
翼頂部５２に複数の中子抜き孔などの加工孔５５…を貫
通して設けて鋳造し、その後前記加工孔５５…を、それ
ぞれの加工孔５５…に形状に合わせたチッププラグ５６
…をＴＩＧ溶接によって溶着せしめて、閉塞するように
していた。
【０００５】しかしながら、ＴＩＧ溶接により翼頂部５
２の加工孔５５…にチッププラグ５６…を溶接施工する
場合、溶接部の開先加工が複雑で手間を要し、さらには
溶接作業に熟練を必要とし、作業コストが嵩むなどの問
題点が生じていた。
２の加工孔５５…にチッププラグ５６…を溶接施工する
場合、溶接部の開先加工が複雑で手間を要し、さらには
溶接作業に熟練を必要とし、作業コストが嵩むなどの問
題点が生じていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した事情
に鑑みなされたもので、エネルギー密度が高く、高温に
加熱される領域が狭いレーザ光を用いるレーザ溶接に着
目し、これを使用して、タービン翼本体の翼頂部の加工
孔をチッププラグで閉塞する際、作業性を向上し再現性
の良い均一な製品を得ることができる、ガスタービン翼
頂部の加工孔閉塞方法を提供することを、本発明の解決
すべき課題とするものである。
に鑑みなされたもので、エネルギー密度が高く、高温に
加熱される領域が狭いレーザ光を用いるレーザ溶接に着
目し、これを使用して、タービン翼本体の翼頂部の加工
孔をチッププラグで閉塞する際、作業性を向上し再現性
の良い均一な製品を得ることができる、ガスタービン翼
頂部の加工孔閉塞方法を提供することを、本発明の解決
すべき課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ため、請求項１に係わる発明として、タービン翼頂部に
設けられた加工孔にチッププラグを嵌装して、これらの
突合せ部をレーザ光を用いて突合せ溶接して、前記加工
孔を閉塞するガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法とし
たものである。
ため、請求項１に係わる発明として、タービン翼頂部に
設けられた加工孔にチッププラグを嵌装して、これらの
突合せ部をレーザ光を用いて突合せ溶接して、前記加工
孔を閉塞するガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法とし
たものである。
【０００８】請求項２に係わる発明として、加工孔とチ
ッププラグとの突合せ部の隙間が０.２ｍｍ以下である
請求項１記載のガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法と
したものである。請求項３に係わる発明として、チップ
プラグがニッケル基超合金インコネル６２５である請求
項１又は請求項２記載のガスタービン翼頂部の加工孔閉
塞方法としたものである。
ッププラグとの突合せ部の隙間が０.２ｍｍ以下である
請求項１記載のガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法と
したものである。請求項３に係わる発明として、チップ
プラグがニッケル基超合金インコネル６２５である請求
項１又は請求項２記載のガスタービン翼頂部の加工孔閉
塞方法としたものである。
【０００９】請求項４に係わる発明として、突合せ溶接
する際の溶接条件が、出力５００〜９００Ｗ、パルス幅
１０〜１５ｍｓ、くり返し数３０〜６０ｐｐｓ、デュー
ティ３０〜９０％、速度０.５〜１.３ｍ／ｍｉｎ、入熱
量３４〜６０ｋＪ／ｍである請求項１記載のガスタービ
ン翼頂部の加工孔閉塞方法としたものである。請求項５
に係わる発明として、加工孔にチッププラグをレーザ光
で突合せ溶接する際のレーザ光の焦点ぼかし量を０〜−
１.０ｍｍとする請求項４記載のガスタービン翼頂部の
加工孔閉塞方法としたものである。請求項６に係わる発
明として、レーザ光がＹＡＧレーザであって、シールド
ガスとしてアルゴンガスを用いるようにした請求項１記
載のガスタービン翼の製造法としたものである。
する際の溶接条件が、出力５００〜９００Ｗ、パルス幅
１０〜１５ｍｓ、くり返し数３０〜６０ｐｐｓ、デュー
ティ３０〜９０％、速度０.５〜１.３ｍ／ｍｉｎ、入熱
量３４〜６０ｋＪ／ｍである請求項１記載のガスタービ
ン翼頂部の加工孔閉塞方法としたものである。請求項５
に係わる発明として、加工孔にチッププラグをレーザ光
で突合せ溶接する際のレーザ光の焦点ぼかし量を０〜−
１.０ｍｍとする請求項４記載のガスタービン翼頂部の
加工孔閉塞方法としたものである。請求項６に係わる発
明として、レーザ光がＹＡＧレーザであって、シールド
ガスとしてアルゴンガスを用いるようにした請求項１記
載のガスタービン翼の製造法としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のガスタービン翼頂部の加
工孔の閉塞方法は、例えば、図１に図示するような加工
孔閉塞用レーザ溶接装置を用い、チッププラグを加工孔
に突合せ溶接することによって行われる。図１におい
て、加工孔閉塞用レーザ溶接装置１０は、回転テーブル
１が図示省略した駆動装置により、間歇的に一定の角度
で回転される構造となっていて、その上面には前記間歇
回転の角度に合わせた角度間隔に複数の固着具２が設け
られ、各固着具２にはそれぞれ翼本体５１が翼頂部５２
を上方位置にして固着される。符号３は溶接ヘッド駆動
装置で、前記回転テーブル１の外周に近接して配置さ
れ、溶接ヘッド４を主要構成とする溶接装置を支持し
て、これを３次元的移動可能とするＸ軸駆動部３Ｘ、Ｙ
軸駆動部３Ｙ、Ｚ軸駆動部３Ｚを備えている。
工孔の閉塞方法は、例えば、図１に図示するような加工
孔閉塞用レーザ溶接装置を用い、チッププラグを加工孔
に突合せ溶接することによって行われる。図１におい
て、加工孔閉塞用レーザ溶接装置１０は、回転テーブル
１が図示省略した駆動装置により、間歇的に一定の角度
で回転される構造となっていて、その上面には前記間歇
回転の角度に合わせた角度間隔に複数の固着具２が設け
られ、各固着具２にはそれぞれ翼本体５１が翼頂部５２
を上方位置にして固着される。符号３は溶接ヘッド駆動
装置で、前記回転テーブル１の外周に近接して配置さ
れ、溶接ヘッド４を主要構成とする溶接装置を支持し
て、これを３次元的移動可能とするＸ軸駆動部３Ｘ、Ｙ
軸駆動部３Ｙ、Ｚ軸駆動部３Ｚを備えている。
【００１１】該溶接ヘッド駆動装置３に支持された溶接
ヘッド４は、光ファイバ８から送られるレーザ光を焦光
する光学系、溶接部を酸化から守る不活性ガスの噴出ノ
ズル等を有するもので、その先端を翼本体５１の翼頂部
５２と対峙して移動可能に配置されている。又、溶接ヘ
ッド４の側方には、若干の距離において、前記翼本体５
１の翼頂部５２を視界に入れるカメラ装置５が配設され
ている。
ヘッド４は、光ファイバ８から送られるレーザ光を焦光
する光学系、溶接部を酸化から守る不活性ガスの噴出ノ
ズル等を有するもので、その先端を翼本体５１の翼頂部
５２と対峙して移動可能に配置されている。又、溶接ヘ
ッド４の側方には、若干の距離において、前記翼本体５
１の翼頂部５２を視界に入れるカメラ装置５が配設され
ている。
【００１２】符号７は溶接操作装置で、前記溶接ヘッド
４へのレーザ光を供給するレーザ発振器等を備えてお
り、レーザー光を光ファイバ８を介して前記溶接ヘッド
４に供給する。又、符号９は制御装置で、前記溶接ヘッ
ド駆動装置３に隣接して配置され、前記カメラ装置５に
より撮影された撮影データを伝送経路（図示省略）によ
り伝送し、チッププラグ５６に形成されたケガキ線を利
用した画像処理による位置補正を行い、結果を溶接ヘッ
ド駆動装置３に出力して溶接ヘッド４の移動を制御する
ものである。
４へのレーザ光を供給するレーザ発振器等を備えてお
り、レーザー光を光ファイバ８を介して前記溶接ヘッド
４に供給する。又、符号９は制御装置で、前記溶接ヘッ
ド駆動装置３に隣接して配置され、前記カメラ装置５に
より撮影された撮影データを伝送経路（図示省略）によ
り伝送し、チッププラグ５６に形成されたケガキ線を利
用した画像処理による位置補正を行い、結果を溶接ヘッ
ド駆動装置３に出力して溶接ヘッド４の移動を制御する
ものである。
【００１３】このような構成された加工孔閉塞用レーザ
溶接装置１０により、以下の態様で、翼頂部５２の加工
孔５５を閉塞するものである。翼本体５１の翼頂部５２
に設けられている加工孔５５…にそれぞれチッププラグ
５６…が嵌装され、且つ、必要に応じて仮付け溶接され
て、複数の翼本体５１…が固着具２で基部側を固着して
回転テーブル１の上に支持される。そして、溶接ヘッド
駆動装置３に近い位置の翼本体５１の翼頂部５２に配設
された複数のチッププラグ５６…のうち、所定のチップ
プラグ５６の上方からカメラ撮影装置５によりチッププ
ラグ５６を撮影し、その情報を制御装置９に伝送し、一
定の基準に対するチッププラグ５６の傾きや中心位置の
ずれを計算する。
溶接装置１０により、以下の態様で、翼頂部５２の加工
孔５５を閉塞するものである。翼本体５１の翼頂部５２
に設けられている加工孔５５…にそれぞれチッププラグ
５６…が嵌装され、且つ、必要に応じて仮付け溶接され
て、複数の翼本体５１…が固着具２で基部側を固着して
回転テーブル１の上に支持される。そして、溶接ヘッド
駆動装置３に近い位置の翼本体５１の翼頂部５２に配設
された複数のチッププラグ５６…のうち、所定のチップ
プラグ５６の上方からカメラ撮影装置５によりチッププ
ラグ５６を撮影し、その情報を制御装置９に伝送し、一
定の基準に対するチッププラグ５６の傾きや中心位置の
ずれを計算する。
【００１４】そこで、制御装置９に予め記憶されている
チッププラグ５６の形状に合わせた溶接軌跡、即ち、翼
頂部５２の加工孔５５に嵌装されたチッププラグの嵌装
線に従って溶接が行われるように設定された溶接軌跡
が、前記撮影されたチッププラグの情報に基づいて計算
されたチッププラグ５６の傾き、中心位置のずれに自動
的に補正される。この結果、制御装置９で調節された溶
接軌跡は、カメラ装置５で撮影された現実のチッププラ
グ５６の形状に合致し、この溶接軌跡に沿って溶接ヘッ
ド４が移動されて、所期のチッププラグ５６の溶接がレ
ーザ溶接により実行されることとなる。
チッププラグ５６の形状に合わせた溶接軌跡、即ち、翼
頂部５２の加工孔５５に嵌装されたチッププラグの嵌装
線に従って溶接が行われるように設定された溶接軌跡
が、前記撮影されたチッププラグの情報に基づいて計算
されたチッププラグ５６の傾き、中心位置のずれに自動
的に補正される。この結果、制御装置９で調節された溶
接軌跡は、カメラ装置５で撮影された現実のチッププラ
グ５６の形状に合致し、この溶接軌跡に沿って溶接ヘッ
ド４が移動されて、所期のチッププラグ５６の溶接がレ
ーザ溶接により実行されることとなる。
【００１５】このようにして、翼本体５１の翼頂部５２
の複数の加工孔５５…の中の一つの加工孔５５がチップ
プラグ５６で溶接閉塞されたら、該翼頂部５２の隣接す
る残りの加工孔５５…が同様にして溶接閉塞される。そ
して、一つの翼本体５１の翼頂部５２の複数個の加工孔
５５…全てあるいはその一部がチッププラグ５６…で溶
接閉塞されたら、回転テーブル１を１ピッチ回転させて
次位の翼本体を溶接作業位置に移動して、同様にしてレ
ーザ溶接する。また、本発明の閉塞方法では、上述の図
１に示した回転テーブル等を備えた装置以外に、フリー
フローコンベアとワークチェンジャと溶接用駆動系を備
えた装置などを用いることもできる。
の複数の加工孔５５…の中の一つの加工孔５５がチップ
プラグ５６で溶接閉塞されたら、該翼頂部５２の隣接す
る残りの加工孔５５…が同様にして溶接閉塞される。そ
して、一つの翼本体５１の翼頂部５２の複数個の加工孔
５５…全てあるいはその一部がチッププラグ５６…で溶
接閉塞されたら、回転テーブル１を１ピッチ回転させて
次位の翼本体を溶接作業位置に移動して、同様にしてレ
ーザ溶接する。また、本発明の閉塞方法では、上述の図
１に示した回転テーブル等を備えた装置以外に、フリー
フローコンベアとワークチェンジャと溶接用駆動系を備
えた装置などを用いることもできる。
【００１６】このような溶接作業は、図２に詳しく示す
ように、翼本体５１の翼頂部５２の加工孔５５の周部に
沿って設けた突き出し座部５５ａにチッププラグ５６を
載置することにより、これを加工孔５５に嵌装して、加
工孔５５の周部とチッププラグ５６の周縁部５６ａに突
合せ部Ｔを形成する。ついで、この突き合わせ部ＴをＹ
ＡＧレーザー光による突合せ溶接により溶接し、突合せ
溶接部５７を形成するものである。この際、溶接部分に
シールドガスとしてアルゴンガス等の不活性ガスを供給
して、この部分の金属の酸化劣化を防止することが望ま
しい。
ように、翼本体５１の翼頂部５２の加工孔５５の周部に
沿って設けた突き出し座部５５ａにチッププラグ５６を
載置することにより、これを加工孔５５に嵌装して、加
工孔５５の周部とチッププラグ５６の周縁部５６ａに突
合せ部Ｔを形成する。ついで、この突き合わせ部ＴをＹ
ＡＧレーザー光による突合せ溶接により溶接し、突合せ
溶接部５７を形成するものである。この際、溶接部分に
シールドガスとしてアルゴンガス等の不活性ガスを供給
して、この部分の金属の酸化劣化を防止することが望ま
しい。
【００１７】このように、翼頂部５２の加工孔５５のチ
ッププラグ５６による閉塞をレーザ溶接による突合せ溶
接で行うようにしたので、突合せ溶接部５７のビード幅
が狭く、且つ溶け込みが深い状態の、細長いビードが得
られ、高温割れが生じる恐れがある温度領域を減少せし
めることができるとともに、入熱量を下げることがで
き、凝固割れや、液化割れを低減せしめることができ
る。特にその突合せ溶接部５７の最小のビード幅は１.
５ｍｍ以下とすることが好ましく、又突合せ部Ｔの嵌装
間隙ｑは、図２に示した形態の場合は０．１ｍｍ以下に
することが好ましく、プラグチップ５６を加工穴５５の
一方に寄せた形態では、０．２ｍｍ以下とすことが好ま
しい。
ッププラグ５６による閉塞をレーザ溶接による突合せ溶
接で行うようにしたので、突合せ溶接部５７のビード幅
が狭く、且つ溶け込みが深い状態の、細長いビードが得
られ、高温割れが生じる恐れがある温度領域を減少せし
めることができるとともに、入熱量を下げることがで
き、凝固割れや、液化割れを低減せしめることができ
る。特にその突合せ溶接部５７の最小のビード幅は１.
５ｍｍ以下とすることが好ましく、又突合せ部Ｔの嵌装
間隙ｑは、図２に示した形態の場合は０．１ｍｍ以下に
することが好ましく、プラグチップ５６を加工穴５５の
一方に寄せた形態では、０．２ｍｍ以下とすことが好ま
しい。
【００１８】また、このような突合せ溶接によって形成
された突合せ溶接部５７は、翼本体の翼長垂直方向の応
力に対して、引っ張り方向で受けるので、これに対応す
る抗力が剪断方向で受ける重ね合わせ溶接接合での強度
より強固となる。ガスタービンの起動、停止に伴う熱応
力あるいはこの熱応力に起因する熱疲労によってタービ
ン翼部が破壊するときには、翼方向に亀裂がその先端か
ら入ってくるので、翼長垂直方向応力が支配的と考えら
れるため、この方向に強いことが重要になる。また、タ
ービン翼頂部は高温になるので、ガス内圧、遠心力によ
るクリープが問題になる。本発明の方法では、最小限の
寸法のチッププラグ５６で加工孔５５を封止しているの
で、その重量が非常に小さく、クリープが問題となるこ
とはほとんどない。これに対して、１個あるいは複数個
の加工孔を１枚のチッププラグで塞ぎ、重ね合わせの形
態でレーザー溶接するものではチッププラグが大きくな
り、さらに接合部分のスパンが長くなって、クリープに
弱いことになる。
された突合せ溶接部５７は、翼本体の翼長垂直方向の応
力に対して、引っ張り方向で受けるので、これに対応す
る抗力が剪断方向で受ける重ね合わせ溶接接合での強度
より強固となる。ガスタービンの起動、停止に伴う熱応
力あるいはこの熱応力に起因する熱疲労によってタービ
ン翼部が破壊するときには、翼方向に亀裂がその先端か
ら入ってくるので、翼長垂直方向応力が支配的と考えら
れるため、この方向に強いことが重要になる。また、タ
ービン翼頂部は高温になるので、ガス内圧、遠心力によ
るクリープが問題になる。本発明の方法では、最小限の
寸法のチッププラグ５６で加工孔５５を封止しているの
で、その重量が非常に小さく、クリープが問題となるこ
とはほとんどない。これに対して、１個あるいは複数個
の加工孔を１枚のチッププラグで塞ぎ、重ね合わせの形
態でレーザー溶接するものではチッププラグが大きくな
り、さらに接合部分のスパンが長くなって、クリープに
弱いことになる。
【００１９】次に、レーザ溶接によって、翼頂部５２の
加工孔５５をチッププラグで突合せ溶接する場合の、好
ましい溶接条件の一例について説明する。この溶接条件
の決定に当たっては、以下の前提の下に検討を進めた。 ●レーザ発振器は、出力１.２ｋＷのＹＡＧレーザ、コ
ア径０.６ｍｍＳＩ光ファイバ、焦点距離８０ｍｍの光
学系等の組み合わせ装置を使用した。 ●使用するレーザ出力は、必要な溶け込み深さを維持し
つつ、入熱低減を図るため、以下の出力条件を基本とし
て、変化せしめた。 パルス幅（ａ）：１２.５ｍｓ、Ｄｕｔｙ（ａ／ｂ×10
0）：５０％、 繰り返し数（１／ｂ）：４０ｐｐｓ ●チッププラグの突合せ溶接部５７は、図３に示す断面
図のように形成し、チッププラグ５６の厚さＡｍｍを１
パスで貫通し、突き出し座部５５ａの厚さが０．９２Ａ
〜０．９５Ａｍｍ程度になった場合でも裏面側に過剰な
エネルギー供給がなされないよう、施工裕度も考慮し、
溶け込み深さを１．２５Ａ〜１．５６Ａｍｍ程度を目標
とした。なお、シールドガスとしてアルゴンガスを使用
した。これらを前提条件として、（１）適正な出力と溶
接速度との関係、（２）焦点ぼかしの影響、等について
検討した。
加工孔５５をチッププラグで突合せ溶接する場合の、好
ましい溶接条件の一例について説明する。この溶接条件
の決定に当たっては、以下の前提の下に検討を進めた。 ●レーザ発振器は、出力１.２ｋＷのＹＡＧレーザ、コ
ア径０.６ｍｍＳＩ光ファイバ、焦点距離８０ｍｍの光
学系等の組み合わせ装置を使用した。 ●使用するレーザ出力は、必要な溶け込み深さを維持し
つつ、入熱低減を図るため、以下の出力条件を基本とし
て、変化せしめた。 パルス幅（ａ）：１２.５ｍｓ、Ｄｕｔｙ（ａ／ｂ×10
0）：５０％、 繰り返し数（１／ｂ）：４０ｐｐｓ ●チッププラグの突合せ溶接部５７は、図３に示す断面
図のように形成し、チッププラグ５６の厚さＡｍｍを１
パスで貫通し、突き出し座部５５ａの厚さが０．９２Ａ
〜０．９５Ａｍｍ程度になった場合でも裏面側に過剰な
エネルギー供給がなされないよう、施工裕度も考慮し、
溶け込み深さを１．２５Ａ〜１．５６Ａｍｍ程度を目標
とした。なお、シールドガスとしてアルゴンガスを使用
した。これらを前提条件として、（１）適正な出力と溶
接速度との関係、（２）焦点ぼかしの影響、等について
検討した。
【００２０】＜（１）適正な出力と溶接速度の関係＞表
１に、出力と溶接速度の変化による溶接結果への影響に
ついて表示した。なお、チッププラグの試験片は平板と
実翼形状で行い、実翼形状については表中に「翼形状」
と注記した。又、ここでのレーザ光の焦点はぼかすこと
なく、ジャストフォーカスで行った。その溶接の良否の
判定は、溶け込み深さがチッププラグの厚みの１．２５
〜１．５６倍程度になることに絞って検討した。なお、
表１中、○印は適正、△印はやや良、×印は不適正を示
す。
１に、出力と溶接速度の変化による溶接結果への影響に
ついて表示した。なお、チッププラグの試験片は平板と
実翼形状で行い、実翼形状については表中に「翼形状」
と注記した。又、ここでのレーザ光の焦点はぼかすこと
なく、ジャストフォーカスで行った。その溶接の良否の
判定は、溶け込み深さがチッププラグの厚みの１．２５
〜１．５６倍程度になることに絞って検討した。なお、
表１中、○印は適正、△印はやや良、×印は不適正を示
す。
【００２１】
【表１】
【００２２】上記結果を図４のグラフに、横軸に溶接速
度（ｍ／ｍｉｎ）、縦軸に出力（Ｗ）を表示して、［溶
接速度（ｍ／ｍｉｎ）と出力（Ｗ）］の組合せの溶接結
果に及ぼす影響をまとめた。表１及び図４で明らかなよ
うに、本発明のレーザー溶接による突合せ溶接するため
に適した溶接条件は、溶接速度が０．５〜１．３ｍ／ｍ
ｉｎで、その出力は５００〜９００Ｗの範囲にあること
が必要であることが確認された。又、入熱量は３４〜６
０ｋＪ／ｍの範囲にあることが必要であることが確認さ
れた。これらの結果から、好ましい条件の一例として
は、 ・出力：５５０Ｗ（パルス幅：１２.５ｍｓ、Ｄｕｔ
ｙ：５０％、くり返し数：４０ｐｐｓ） ・溶接速度：０．６ｍ／ｍｉｎ が挙げられる。
度（ｍ／ｍｉｎ）、縦軸に出力（Ｗ）を表示して、［溶
接速度（ｍ／ｍｉｎ）と出力（Ｗ）］の組合せの溶接結
果に及ぼす影響をまとめた。表１及び図４で明らかなよ
うに、本発明のレーザー溶接による突合せ溶接するため
に適した溶接条件は、溶接速度が０．５〜１．３ｍ／ｍ
ｉｎで、その出力は５００〜９００Ｗの範囲にあること
が必要であることが確認された。又、入熱量は３４〜６
０ｋＪ／ｍの範囲にあることが必要であることが確認さ
れた。これらの結果から、好ましい条件の一例として
は、 ・出力：５５０Ｗ（パルス幅：１２.５ｍｓ、Ｄｕｔ
ｙ：５０％、くり返し数：４０ｐｐｓ） ・溶接速度：０．６ｍ／ｍｉｎ が挙げられる。
【００２３】更に、レーザ光のパルス幅、Ｄｕｔｙ及び
繰り返し数の変化による溶接結果の影響について検討し
たところ、パルス幅：１０〜１５ｍｓ、Ｄｕｔｙ：３０
〜９０％、くり返し数：３０〜６０ｐｐｓの範囲での変
化では、上記したと同様に適切な突合せ溶接がなし得
た。
繰り返し数の変化による溶接結果の影響について検討し
たところ、パルス幅：１０〜１５ｍｓ、Ｄｕｔｙ：３０
〜９０％、くり返し数：３０〜６０ｐｐｓの範囲での変
化では、上記したと同様に適切な突合せ溶接がなし得
た。
【００２４】＜（２）焦点ぼかしの影響について＞次
に、光学系の焦点のぼかし量Ｌfによる溶接結果に及ぼ
す影響について検討した。なお、評価検討に当たって
は、ＳＵＳ材を用いて、焦点ぼかし量Ｌf（ｍｍ）の変
化による溶け込み深さ（ｍｍ）の変化を検証した。溶接
条件は上記したレーザ溶接による突合せ溶接で適正条件
として確認された、 ・出力：５５０Ｗ（パルス幅：１２.５ｍｓ、Ｄｕｔ
ｙ：５０％、くり返し数：４０ｐｐｓ） ・溶接速度：０．６ｍ／ｍｉｎ を採用して行った。その結果を図５に［焦点ぼかし量Ｌ
f（ｍｍ）と溶け込み深さ（ｍｍ）］の関係のグラフで
図示する。本発明における焦点ぼかし量とは、加工光学
系の焦点位置と溶接対象物表面とのずれ量を言う。両者
が一致した場合をぼかし量ゼロとし、光学系の焦点位置
が対象物表面より内側にある場合をマイナスで表示す
る。
に、光学系の焦点のぼかし量Ｌfによる溶接結果に及ぼ
す影響について検討した。なお、評価検討に当たって
は、ＳＵＳ材を用いて、焦点ぼかし量Ｌf（ｍｍ）の変
化による溶け込み深さ（ｍｍ）の変化を検証した。溶接
条件は上記したレーザ溶接による突合せ溶接で適正条件
として確認された、 ・出力：５５０Ｗ（パルス幅：１２.５ｍｓ、Ｄｕｔ
ｙ：５０％、くり返し数：４０ｐｐｓ） ・溶接速度：０．６ｍ／ｍｉｎ を採用して行った。その結果を図５に［焦点ぼかし量Ｌ
f（ｍｍ）と溶け込み深さ（ｍｍ）］の関係のグラフで
図示する。本発明における焦点ぼかし量とは、加工光学
系の焦点位置と溶接対象物表面とのずれ量を言う。両者
が一致した場合をぼかし量ゼロとし、光学系の焦点位置
が対象物表面より内側にある場合をマイナスで表示す
る。
【００２５】図５のグラフで以下のことが確認された。
最大の溶け込み深さが得られる焦点ぼかし量Ｌfは−
０.５ｍｍであった。 適正焦点位置Ｌf＝０ｍｍと、焦点ぼかし量Ｌf＝−
０.５ｍｍとでの溶け込み深さの差は、わずかで両者と
もほぼ同様の溶接結果が得られる。 最低限必要な溶け込み深さを得る焦点ぼかし量の施
工裕度は、Ｌf＝±１.５ｍｍとなる。 以上のことから、チッププラグの突合せ溶接部５７をＬ
f＝０、−０.５、−１.０ｍｍで溶接施工した結果、こ
の範囲内では、ほぼ同様の溶け込み結果が得られた。
０.５ｍｍであった。 適正焦点位置Ｌf＝０ｍｍと、焦点ぼかし量Ｌf＝−
０.５ｍｍとでの溶け込み深さの差は、わずかで両者と
もほぼ同様の溶接結果が得られる。 最低限必要な溶け込み深さを得る焦点ぼかし量の施
工裕度は、Ｌf＝±１.５ｍｍとなる。 以上のことから、チッププラグの突合せ溶接部５７をＬ
f＝０、−０.５、−１.０ｍｍで溶接施工した結果、こ
の範囲内では、ほぼ同様の溶け込み結果が得られた。
【００２６】本発明のレーザ溶接による突合せ溶接で
は、上記した溶接条件で行うことが適切である。そし
て、溶接部の凝固割れの発生を最小限に抑えるため、ガ
スタービン翼本体５１の翼頂部５２の加工孔５５を塞ぐ
チッププラグ５６の材料を、タービン翼本体５１の母材
材料より溶接性の良い材料を用いて、突合せ溶接部５７
におけるタービン翼本体５１の翼頂部５２の母材とチッ
ププラグ５６の希釈率を約５０％とするため、両者の境
界部にレーザビームを正しく合わせて施工することが肝
要である。なお、希釈率は［翼頂部母材の溶融部面積］
／［翼頂部母材の溶融部面積＋チッププラグ溶融部面
積］で定義されるものである。
は、上記した溶接条件で行うことが適切である。そし
て、溶接部の凝固割れの発生を最小限に抑えるため、ガ
スタービン翼本体５１の翼頂部５２の加工孔５５を塞ぐ
チッププラグ５６の材料を、タービン翼本体５１の母材
材料より溶接性の良い材料を用いて、突合せ溶接部５７
におけるタービン翼本体５１の翼頂部５２の母材とチッ
ププラグ５６の希釈率を約５０％とするため、両者の境
界部にレーザビームを正しく合わせて施工することが肝
要である。なお、希釈率は［翼頂部母材の溶融部面積］
／［翼頂部母材の溶融部面積＋チッププラグ溶融部面
積］で定義されるものである。
【００２７】上記翼頂部５２の母材より溶接性の良いチ
ッププラグ５６の材料としては、例えば、タービン翼本
体５１の材料として極めて一般的に使用されているニッ
ケル基超合金インコネル７３８（Ａl：３.５重量％、Ｔ
i：３.２重量％、残余Ｎi、「インコネル」はインコネ
ル社の商品名。）に対して、チッププラグ５６の材料と
してニッケル基超合金インコネル６２５（Ｃr：２１〜
２３重量％、Ｍo：８〜１０重量％、残余Ｎi）などの、
ＡlやＴiを殆ど含まない合金である。かかるニッケル基
超合金インコネル６２５をチッププラグ５６として使用
して、５０％の希釈率で溶接した場合、溶接金属部は溶
接可能領域に入ってきて、溶接金属部分の凝固割れは、
タービン翼本体５１の翼頂部５２の材料とチッププラグ
５６の材料の希釈で、ほぼ防ぐことができる。
ッププラグ５６の材料としては、例えば、タービン翼本
体５１の材料として極めて一般的に使用されているニッ
ケル基超合金インコネル７３８（Ａl：３.５重量％、Ｔ
i：３.２重量％、残余Ｎi、「インコネル」はインコネ
ル社の商品名。）に対して、チッププラグ５６の材料と
してニッケル基超合金インコネル６２５（Ｃr：２１〜
２３重量％、Ｍo：８〜１０重量％、残余Ｎi）などの、
ＡlやＴiを殆ど含まない合金である。かかるニッケル基
超合金インコネル６２５をチッププラグ５６として使用
して、５０％の希釈率で溶接した場合、溶接金属部は溶
接可能領域に入ってきて、溶接金属部分の凝固割れは、
タービン翼本体５１の翼頂部５２の材料とチッププラグ
５６の材料の希釈で、ほぼ防ぐことができる。
【００２８】チッププラグ５６の材料としてニッケル基
超合金インコネル６２５を使用して、インコネル７３８
の材料のタービン翼本体５１の翼頂部５２の加工孔５５
にチッププラグ５６を、希釈率５０％で突合せ溶接した
場合の溶接金属部の模式断面図を図６に図示する。加工
孔５５に設けた突き出し座部５５ａに載置してチッププ
ラグ５６を加工孔５５に嵌装して、レーザ溶接したもの
である。溶接金属部の突合せ部には直径０.２５ｍｍ以
下の小さなポロシティｐが僅か認められ、又、割れは生
じても翼頂部５２の母材（加工孔５５の座部５５ａ）内
にとどまっていて、チッププラグ５６の肉厚内には生じ
ていなかった。
超合金インコネル６２５を使用して、インコネル７３８
の材料のタービン翼本体５１の翼頂部５２の加工孔５５
にチッププラグ５６を、希釈率５０％で突合せ溶接した
場合の溶接金属部の模式断面図を図６に図示する。加工
孔５５に設けた突き出し座部５５ａに載置してチッププ
ラグ５６を加工孔５５に嵌装して、レーザ溶接したもの
である。溶接金属部の突合せ部には直径０.２５ｍｍ以
下の小さなポロシティｐが僅か認められ、又、割れは生
じても翼頂部５２の母材（加工孔５５の座部５５ａ）内
にとどまっていて、チッププラグ５６の肉厚内には生じ
ていなかった。
【００２９】翼頂部５２の母材の加熱による熱影響領域
（Heat-affected zone、「ＨＡＺ」という）に生ずる液化
割れは、溶接部の残留応力が溶接方向に大きな値を持つ
ことから、通常ビードに対して放射状に生ずるが、チッ
ププラグ５６に付与される応力に対して進展せず、結果
的に溶接金属の方が強度が弱いので、溶接金属の内側で
壊れることとなる。すなわち、実用上このような構造に
おいては、微細なＨＡＺ割れが生じても、結果的に全体
の強度には影響を及ぼさない。なお、微細な亀裂割れを
封じ込めるため、溶接時にタービン翼本体を水冷又は空
冷等の冷却手段に冷却して熱容量不足を補うと、効果的
である。
（Heat-affected zone、「ＨＡＺ」という）に生ずる液化
割れは、溶接部の残留応力が溶接方向に大きな値を持つ
ことから、通常ビードに対して放射状に生ずるが、チッ
ププラグ５６に付与される応力に対して進展せず、結果
的に溶接金属の方が強度が弱いので、溶接金属の内側で
壊れることとなる。すなわち、実用上このような構造に
おいては、微細なＨＡＺ割れが生じても、結果的に全体
の強度には影響を及ぼさない。なお、微細な亀裂割れを
封じ込めるため、溶接時にタービン翼本体を水冷又は空
冷等の冷却手段に冷却して熱容量不足を補うと、効果的
である。
【００３０】（実施例）実施例として、ＭＧＡ１４００
ＤＳの材料よりなるタービン翼本体５１の翼頂部５２の
加工孔５５を、ニッケル基超合金インコネル６２５のチ
ッププラグ５６を使用して、図７（Ａ）、（Ｂ）に図示
する態様でＹＡＧレーザー光によるレーザー溶接により
突合せ溶接で溶着せしめて閉塞した。閉塞加工の仕様諸
元は、以下の通りである。 ＜翼頂部５２の仕様諸元＞ 材料：ＭＧＡ１４００ＤＳ 加工孔５５：長円状
ＤＳの材料よりなるタービン翼本体５１の翼頂部５２の
加工孔５５を、ニッケル基超合金インコネル６２５のチ
ッププラグ５６を使用して、図７（Ａ）、（Ｂ）に図示
する態様でＹＡＧレーザー光によるレーザー溶接により
突合せ溶接で溶着せしめて閉塞した。閉塞加工の仕様諸
元は、以下の通りである。 ＜翼頂部５２の仕様諸元＞ 材料：ＭＧＡ１４００ＤＳ 加工孔５５：長円状
【００３１】＜チッププラグ５６の仕様諸元＞
材料：ニッケル基超合金インコネル６２５、形状：長円
状板 このチッププラグ５６を、図７（Ａ）の平面図、（Ｂ）
の側面図で図示する疲労強度試験片の態様で、加工孔５
５の突き出し座部５５ａに載置して、加工孔５５に嵌装
し、レーザー溶接により、突合せ溶接した。溶接条件は
先に最適とした条件を採用し、その仕様諸元は以下の通
りである。
状板 このチッププラグ５６を、図７（Ａ）の平面図、（Ｂ）
の側面図で図示する疲労強度試験片の態様で、加工孔５
５の突き出し座部５５ａに載置して、加工孔５５に嵌装
し、レーザー溶接により、突合せ溶接した。溶接条件は
先に最適とした条件を採用し、その仕様諸元は以下の通
りである。
【００３２】＜溶接条件の使用諸元＞
溶接機：出力１.２ｋＷのＹＡＧレーザ発振器は、コア
径０.６ｍｍＳＩ光ファイバ、焦点距離８０ｍｍの光学
系等の組み合わせ装置を使用した。 出力：８００Ｗ、パルス幅１２.５ｍｓ、Ｄｕｔｙ５０
％、くり返し数４０ｐｐｓ 焦点ぼかし量Ｌf：−０.５ｍｍ、 溶接速度：１．０ｍ／ｍｉｎ、 入熱量：４８０Ｊ／ｃ
ｍ とした。
径０.６ｍｍＳＩ光ファイバ、焦点距離８０ｍｍの光学
系等の組み合わせ装置を使用した。 出力：８００Ｗ、パルス幅１２.５ｍｓ、Ｄｕｔｙ５０
％、くり返し数４０ｐｐｓ 焦点ぼかし量Ｌf：−０.５ｍｍ、 溶接速度：１．０ｍ／ｍｉｎ、 入熱量：４８０Ｊ／ｃ
ｍ とした。
【００３３】このようにして、加工孔５５をレーザ溶接
により突合せ溶接してチッププラグ５６で閉塞した個所
を、図７に図示する試験片として、疲労強度を検証し
た。疲労強度の試験は以下の態様で、負荷応力△σ（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2）に対するき裂貫通寿命Ｎf（サイクル）を
測定した。 ＜試験の態様＞ ・試験温度：９００℃、・負荷応力△σ：３０、３３
（ｋｇｆ／ｍｍ2） ・上記負荷応力の負荷周波数：０.２〜１Ｈz で行い、それぞれの負荷応力△σ（ｋｇｆ／ｍｍ2）で
の、亀裂貫通寿命Ｎfを負荷付与サイクルで測定した。
により突合せ溶接してチッププラグ５６で閉塞した個所
を、図７に図示する試験片として、疲労強度を検証し
た。疲労強度の試験は以下の態様で、負荷応力△σ（ｋ
ｇｆ／ｍｍ2）に対するき裂貫通寿命Ｎf（サイクル）を
測定した。 ＜試験の態様＞ ・試験温度：９００℃、・負荷応力△σ：３０、３３
（ｋｇｆ／ｍｍ2） ・上記負荷応力の負荷周波数：０.２〜１Ｈz で行い、それぞれの負荷応力△σ（ｋｇｆ／ｍｍ2）で
の、亀裂貫通寿命Ｎfを負荷付与サイクルで測定した。
【００３４】その結果を、図８にそれぞれの負荷応力△
σ（ｋｇｆ／ｍｍ2）に対する亀裂貫通寿命Ｎf（サイク
ル）のグラフで示した。なお、本発明のレーザ溶接で突
合せ溶接するで方法の効果を確認するため、前記した同
様な仕様諸元の＜翼頂部５２＞、＜チッププラグ５６＞
により、従来のＴＩＧ溶接で突合せ溶接によって加工孔
５５をチッププラグ５６で閉塞した試験片を製作して、
同様な条件で疲労強度試験を行い、その結果を図８のグ
ラフに比較表示した。
σ（ｋｇｆ／ｍｍ2）に対する亀裂貫通寿命Ｎf（サイク
ル）のグラフで示した。なお、本発明のレーザ溶接で突
合せ溶接するで方法の効果を確認するため、前記した同
様な仕様諸元の＜翼頂部５２＞、＜チッププラグ５６＞
により、従来のＴＩＧ溶接で突合せ溶接によって加工孔
５５をチッププラグ５６で閉塞した試験片を製作して、
同様な条件で疲労強度試験を行い、その結果を図８のグ
ラフに比較表示した。
【００３５】図８のグラフで明らかなように、いずれの
負荷応力△σ（ｋｇｆ／ｍｍ2）に対しても、亀裂貫通
寿命Ｎf（サイクル）は、本発明のレーザ溶接による突
合せ溶接の方法がＴＩＧ溶接による方法より高い値を示
した。そして、本発明のレーザ溶接による突合せ溶接の
方法での亀裂貫通寿命Ｎf（サイクル）値は、ＴＩＧ溶
接による方法の貫通寿命Ｎf（サイクル）値の約３倍も
高く、低サイクル疲労（Ｌow Ｃycle Ｆatigue、「ＬＣ
Ｆ」という）寿命が、本発明の方法は従来のＴＩＧ溶接
による方法より、約３倍向上したこととなった。なお、
亀裂貫通寿命時での、亀裂発生位置は、いずれの場合で
も円弧形成湾曲Ｒ部の先端であった。
負荷応力△σ（ｋｇｆ／ｍｍ2）に対しても、亀裂貫通
寿命Ｎf（サイクル）は、本発明のレーザ溶接による突
合せ溶接の方法がＴＩＧ溶接による方法より高い値を示
した。そして、本発明のレーザ溶接による突合せ溶接の
方法での亀裂貫通寿命Ｎf（サイクル）値は、ＴＩＧ溶
接による方法の貫通寿命Ｎf（サイクル）値の約３倍も
高く、低サイクル疲労（Ｌow Ｃycle Ｆatigue、「ＬＣ
Ｆ」という）寿命が、本発明の方法は従来のＴＩＧ溶接
による方法より、約３倍向上したこととなった。なお、
亀裂貫通寿命時での、亀裂発生位置は、いずれの場合で
も円弧形成湾曲Ｒ部の先端であった。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスター
ビン翼の翼頂部に設けた加工孔の閉塞方法は、加工孔に
チッププラグを嵌装して、レーザ溶接により行うにあた
って、突合せ溶接するとともに、チッププラグの材料、
溶接条件、入熱量、レーザ光の焦点ぼかし量、翼頂部材
料のチッププラグ材料希釈率等を適正に設定して行うよ
うにしたものであるので、溶接作業が簡略化されるとと
もに、溶接金属の凝固割れや、液化割れを確実に防止す
ることができる。
ビン翼の翼頂部に設けた加工孔の閉塞方法は、加工孔に
チッププラグを嵌装して、レーザ溶接により行うにあた
って、突合せ溶接するとともに、チッププラグの材料、
溶接条件、入熱量、レーザ光の焦点ぼかし量、翼頂部材
料のチッププラグ材料希釈率等を適正に設定して行うよ
うにしたものであるので、溶接作業が簡略化されるとと
もに、溶接金属の凝固割れや、液化割れを確実に防止す
ることができる。
【００３７】また、突合せ溶接により、チッププラグで
加工孔を閉塞しているので、翼本体の翼長垂直方向の応
力に対して、引っ張り方向で受けるので、これに対応す
る抗力が剪断方向で受ける重ね合わせ溶接接合での強度
より強固となる。また、従来のＴＩＧ溶接の方法に比べ
ても、約３倍のＬＣＦ寿命を向上せしめることができ
る。
加工孔を閉塞しているので、翼本体の翼長垂直方向の応
力に対して、引っ張り方向で受けるので、これに対応す
る抗力が剪断方向で受ける重ね合わせ溶接接合での強度
より強固となる。また、従来のＴＩＧ溶接の方法に比べ
ても、約３倍のＬＣＦ寿命を向上せしめることができ
る。
【００３８】又、本発明の加工孔の閉塞方法は、レーザ
溶接によって行う方法を採用したので、自動化装置、特
にＮＣ制御装置を備えた溶接装置で実施することがで
き、精度良く、かつ再現性の優れた作業を効率よく行う
ことができて、歩留まりを向上せしめて生産効率を著し
く高める効果を奏する。
溶接によって行う方法を採用したので、自動化装置、特
にＮＣ制御装置を備えた溶接装置で実施することがで
き、精度良く、かつ再現性の優れた作業を効率よく行う
ことができて、歩留まりを向上せしめて生産効率を著し
く高める効果を奏する。
【図１】 本発明のガスタービン翼の翼頂部加工孔の閉
塞に使用する加工孔閉塞用レーザ溶接装置の説明図であ
る。
塞に使用する加工孔閉塞用レーザ溶接装置の説明図であ
る。
【図２】 本発明の翼頂部加工孔５５にチッププラグ５
６を溶接する状態を説明する部分断面図である。
６を溶接する状態を説明する部分断面図である。
【図３】 適正溶接条件選定試験のための、チッププラ
グの突合せ溶接部を説明する断面図である。
グの突合せ溶接部を説明する断面図である。
【図４】 溶接条件の［溶接速度（ｍ／ｍｉｎ）と出力
（Ｗ）］の関係によって溶接結果を示すグラフである。
（Ｗ）］の関係によって溶接結果を示すグラフである。
【図５】［焦点ぼかし量Ｌf（ｍｍ）と溶け込み深さ
（ｍｍ）］の関係のグラフである。
（ｍｍ）］の関係のグラフである。
【図６】 翼頂部５２の加工孔５５にチッププラグ５６
を、希釈率５０％で突合せ溶接した場合の溶接金属部の
模式断面図である。
を、希釈率５０％で突合せ溶接した場合の溶接金属部の
模式断面図である。
【図７】 本発明の加工孔閉塞方法による実施例の溶接
部の疲労強度試験片の説明図である。
部の疲労強度試験片の説明図である。
【図８】 本発明の実施例の突合せ溶接部と、従来のＴ
ＩＧ溶接による溶接部との疲労強度試験結果を示す、負
荷応力△σ（ｋｇｆ／ｍｍ2）に対するき裂貫通寿命Ｎf
（サイクル）のグラフである。
ＩＧ溶接による溶接部との疲労強度試験結果を示す、負
荷応力△σ（ｋｇｆ／ｍｍ2）に対するき裂貫通寿命Ｎf
（サイクル）のグラフである。
【図９】 ガスタービン翼を説明する一部切開して示し
た斜視図である。
た斜視図である。
５１…ガスタービン翼本体、 ５２…翼頂部、５５…加
工孔、５５ａ…突き出し座部、 ５６…チッププラグ、
５７…突合せ溶接部、
工孔、５５ａ…突き出し座部、 ５６…チッププラグ、
５７…突合せ溶接部、
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 上村 好古
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂製作所内
(72)発明者 山口 健吾
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂製作所内
(72)発明者 蟹川 昌也
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 坪田 秀峰
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 藤田 憲
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 綱谷 俊彦
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂研究所内
(72)発明者 大原 稔
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社高砂製作所内
Ｆターム(参考） 3G002 EA06
4E068 BE00 CA01 CA11 CJ01 DA02
Claims (6)
- 【請求項１】 タービン翼頂部に設けられた加工孔にチ
ッププラグを嵌装して、これらの突合せ部をレーザ光を
用いて突合せ溶接して、前記加工孔を閉塞することを特
徴とするガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法。 - 【請求項２】 加工孔とチッププラグとの突合せ部の隙
間が０.２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記
載のガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法。 - 【請求項３】 チッププラグがニッケル基超合金インコ
ネル６２５であることを特徴とする請求項１又は請求項
２記載のガスタービン翼頂部の加工孔閉塞方法。 - 【請求項４】 突合せ溶接する際の溶接条件が、出力５
００〜９００Ｗ、パルス幅１０〜１５ｍｓ、くり返し数
３０〜６０ｐｐｓ、デューティ３０〜９０％、速度０.
５〜１.３ｍ／ｍｉｎ、入熱量３４〜６０ｋＪ／ｍであ
ることを特徴とする請求項１記載のガスタービン翼頂部
の加工孔閉塞方法。 - 【請求項５】 加工孔にチッププラグをレーザ光で突合
せ溶接する際のレーザ光の焦点ぼかし量を０〜−１.０
ｍｍとすることを特徴とする請求項４記載のガスタービ
ン翼頂部の加工孔閉塞方法。 - 【請求項６】 レーザ光がＹＡＧレーザであって、シー
ルドガスとしてアルゴンガスを用いることを特徴とする
請求項１記載のガスタービン翼の製造法。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030917 |