JP2017196623A - Manufacturing method of valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、弁装置の製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a valve device.
蒸気タービンプラントには、主蒸気止め弁、蒸気加減弁、再熱蒸気止め弁,中間阻止弁などの弁装置が設置されている。これらの弁装置は、高温高圧の過酷な蒸気条件下で用いられ、高速な蒸気流を制御する。 In the steam turbine plant, valve devices such as a main steam stop valve, a steam control valve, a reheat steam stop valve, and an intermediate stop valve are installed. These valve devices are used under severe steam conditions of high temperature and pressure, and control high-speed steam flow.
蒸気タービンプラントに設置される弁装置の一例として、蒸気加減弁20について図14を用いて説明する。
A
蒸気加減弁20は、図14に示すように、弁棒205の一端に設置された弁体204が蒸気弁本体200の内部に収容されていると共に、蒸気弁本体200の内部に弁座203が設置されている。
As shown in FIG. 14, the
具体的には、蒸気加減弁20において、蒸気弁本体200は、弁ケーシングであって、内部に蒸気室300(弁室)が設けられている。蒸気室300は、入口部301および出口部302が設けられている。蒸気弁本体200において、入口部301は、蒸気室300の側方に設けられており、出口部302は、蒸気室300の下方に設けられている。ここでは、蒸気弁本体200において入口部301が形成された管状部分は、円筒状であって、管軸が水平方向に沿っている。そして、蒸気弁本体200において出口部302が形成された管状部分は、円筒状であって、管軸が鉛直方向に沿っている。
Specifically, in the
この他に、蒸気弁本体200は、蒸気室300の上方に開口303が形成されており、その開口303を塞ぐように弁蓋202が設置されている。弁蓋202は、中央部分に貫通孔202Kが形成されている。弁蓋202の貫通孔202Kは、孔軸が鉛直方向に沿っており、弁蓋202の貫通孔202Kの内部には、円筒状のブッシュ201が貫通して固定されている。
In addition, the steam valve
弁座203は、蒸気弁本体200において出口部302が形成された管状部分の内周面に固定されている。弁座203は、たとえば、リング状の管状体であって、弁棒205と同軸になるように配置されている。
The
弁体204は、蒸気室300の内部において弁棒205に連結されている。ここでは、弁体204は、たとえば、半球形状であって、弁棒205と同軸になるように設置されている。
The
弁棒205は、ブッシュ201の内部に収容されており、ブッシュ201を介して弁蓋202の貫通孔202Kを貫通するように弁蓋202に設置されている。弁棒205は、たとえば、円柱状の棒状体であって、軸が鉛直方向に沿っており、弁棒205の下端部には弁体204が設置されている。弁棒205は、蒸気加減弁20の開閉動作に伴って可動する可動部材であって、蒸気加減弁20の開閉動作が行われる際には、弁棒205の外周面と、静止部材であるブッシュ201の内周面とが互いに摺接する。
The
蒸気加減弁20は、上記の構成の他に、弁棒205の上端部に油圧駆動機構206が連結されている。油圧駆動機構206は、弁棒205を鉛直方向に沿って移動させる。これにより、蒸気加減弁20では、弁体204と弁座203との間の距離が変動し、開度が調整され、蒸気の流れを制御する。蒸気加減弁20を開けるときには、油圧駆動機構206が弁棒205を鉛直方向の上方に移動させて、弁体204と弁座203との間を離すことにより、蒸気弁本体200の入口部301に流入した蒸気Fが、蒸気室300を流れて、蒸気弁本体200の出口部302から排出される。この一方で、蒸気加減弁20を閉じるときには、油圧駆動機構206が弁棒205を鉛直方向の下方に移動させることにより、弁体204が弁座203に接触して、その蒸気Fの流れが止められる。
In addition to the above-described configuration, the
上記の蒸気加減弁20のような弁装置は、高温な蒸気によって母材の金属表面が常温の場合よりも活性化した状態になり、酸化被膜(酸化スケール)が生成される。生成した酸化被膜は、母材の組成および雰囲気の条件に応じて、機械的な付着強度が異なる。このため、弁装置において開閉動作が行われる際には、酸化被膜の剥離が生ずる。その結果、その剥離した酸化被膜が弁棒205などの可動部材とブッシュ201などの静止部材との間を埋めた状態になって、スティック(弁棒205がブッシュ201に貼り付く現象)が発生する場合がある。したがって、蒸気タービンについて定期検査を行う際には、酸化被膜の除去が必要になる。
In the valve device such as the
また、酸化被膜の堆積量を予め見込んで弁棒205とブッシュ201の間の隙間を大きくしていたときには、蒸気の漏洩量が多くなる。特に、近年では、蒸気タービンに作動流体として供給される蒸気は、温度および圧力が上昇する傾向にあるので、弁棒205とブッシュ201の間の隙間から漏洩する蒸気の漏洩量が更に多くなり、プラント全体の熱効率が悪化する。
Further, when the amount of deposited oxide film is estimated in advance and the gap between the
従来においては、弁棒205の外周面およびブッシュ201の内周面について窒化処理を行うことによって、窒化層を表面硬化層として設けている。しかし、窒化層は、約500℃以上で分解して軟化する。また、窒化層は、厚さが極めて薄い。このため、窒化層が摩耗で無くなったときには、摩耗が急激に進展する。
Conventionally, a nitrided layer is provided as a hardened surface layer by performing nitriding on the outer peripheral surface of the
上記の問題点に対応するために、弁装置の開閉動作の際に弁棒205においてブッシュ201に接触する摺接面にコバルト基硬質合金等の肉盛部を硬質合金層として形成することが提案されている。コバルト基硬質合金等の肉盛部について、酸素アセチレン法、TIG(Tungsten Inert Gas)法、被覆アーク法、PTA(Plasma Transferred Arc)法などの方法で肉盛部の形成を行う場合、溶接作業の入熱量(加熱量)が大きいので、弁棒205が大きく変形する場合がある。このため、入熱量が小さいレーザ粉体肉盛溶接を行うことによって、コバルト基硬質合金等の肉盛部を形成することが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
In order to cope with the above problems, it is proposed to form a built-up portion such as a cobalt-based hard alloy as a hard alloy layer on the sliding contact surface of the
図15に示すように、弁棒205の摺接面に肉盛部22が形成するときには、弁棒205の一端側(図15では左側)から他端側(右側)へ向かって螺旋状にレーザ粉体肉盛溶接を行う。
As shown in FIG. 15, when the built-up
具体的には、レーザ粉体肉盛溶接を行うときには、たとえば、弁棒205の中心軸を回転中心として溶接トーチ(図示省略)に対して相対的に回転させた状態にする。これと共に、弁棒205の中心軸に沿った方向において他端側(右側)から一端側(左側)へ向かうように、弁棒205を溶接トーチに対して相対的に移動させる。このとき、その弁棒205の外周面に、たとえば、粉末供給装置(図示省略)から硬質合金などの肉盛材料の粉末を連続的に供給すると共に、その硬質合金粉末に溶接トーチからレーザビームを連続的に照射して、その肉盛材料の粉末を溶融させる。肉盛材料は、急速に冷却されて凝固する。これにより、弁棒205においては、溶接開始点22Sから溶接終了点22Eへ向かって螺旋を描くように、肉盛部22が形成される。
Specifically, when performing laser powder overlay welding, for example, the center axis of the
しかしながら、上記の関連技術では、レーザ粉体肉盛溶接を終了した溶接終了点22Eにクレータ状の凹部が欠損として形成され、凹部において凝固割れが発生する場合がある。具体的には、溶接終了点22Eにはクレータ状の凹部(溶融池)は、肉盛材料と、その肉盛材料と異なる弁棒205の材料との両者の成分を含む。そして、溶接終了点22Eにおいてレーザビームの照射が遮断されたときは、溶接終了点22Eで温度が急速に低下する。このため、凝固による収縮によって凹部に応力が集中して、凝固割れが発生する。その結果、肉盛部22の品質が不安定になる場合がある。特に、コバルト基硬質合金を肉盛材料として用いた場合には、コバルト基硬質合金の延性が弁棒205の材料よりも一般に低いので、上記の問題が顕在化する。
However, in the above related art, a crater-like recess may be formed as a defect at the
上記のような事情により、弁棒などの可動部材においてスティックが発生することを防止することが容易でなく、蒸気の漏洩量の低減を実現することが困難な場合がある。 Due to the above circumstances, it may not be easy to prevent sticks from being generated in a movable member such as a valve stem, and it may be difficult to reduce the amount of steam leakage.
したがって、本発明が解決しようとする課題は、肉盛部の品質を安定化することが可能であって、弁棒などの可動部材においてスティックが発生することを防止し、蒸気の漏洩量を低減することができる、弁装置の製造方法を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that it is possible to stabilize the quality of the built-up portion, prevent sticks from being generated in movable members such as valve stems, and reduce the amount of leakage of steam. It is to provide a method for manufacturing a valve device.
実施形態の製造方法では、可動部材と、その可動部材を内部に収容する静止部材とを含み、開閉動作に伴って可動部材と静止部材とが互いに摺接する弁装置を製造する。本製造方法は、可動部材と静止部材との少なくとも一方の摺接面に肉盛部を形成する、肉盛部形成工程を有する。肉盛部形成工程では、摺接面において一端から他端へ向かって螺旋状にレーザ肉盛溶接を行って螺旋状肉盛部を形成した後に、その螺旋状肉盛部の表面上にレーザ肉盛溶接を行って終了することによって、肉盛部を形成する。 In the manufacturing method of the embodiment, a valve device that includes a movable member and a stationary member that accommodates the movable member therein, and in which the movable member and the stationary member are in sliding contact with each other in accordance with the opening / closing operation is manufactured. The manufacturing method includes a build-up portion forming step of forming a build-up portion on at least one sliding contact surface of the movable member and the stationary member. In the build-up portion forming step, laser build-up welding is performed spirally from one end to the other end on the sliding contact surface to form a spiral build-up portion, and then laser build-up is performed on the surface of the helical build-up portion. A build-up part is formed by completing the build-up welding.
<第1実施形態>
第1実施形態において弁棒205の摺接面に肉盛部22を形成するときの様子に関して、図1および図2を用いて説明する。
<First Embodiment>
A state when the built-up
肉盛部22を形成する際には、まず、図1に示すように、関連技術の場合(図15参照)と同様に、弁棒205の外周面において一端から他端へ向かって螺旋状にレーザ粉体肉盛溶接を行うことにより、螺旋状肉盛層部41を形成するが、本実施形態では、関連技術の場合と異なり、螺旋状肉盛層部41を形成した後に、その螺旋状肉盛層部41の表面上にレーザ粉体肉盛溶接を更に連続的に行うことによって、直線状肉盛層部42を形成する。
When forming the built-up
具体的には、直線状肉盛層部42は、螺旋状肉盛層部41の表面上において弁棒205の他端側(右側)から一端側(左側)へ直線状に戻るようにレーザ粉体肉盛溶接を行った後に、螺旋状肉盛層部41の表面上でレーザ粉体肉盛溶接を終了することで形成される。たとえば、直線状肉盛層部42は、螺旋状肉盛層部41において最後に形成された巻きよりも、2〜3巻き分、戻った位置でレーザ粉体肉盛溶接を終了することで形成される。本実施形態では、直線状肉盛層部42は、弁棒205の軸方向に沿って延在するように形成される。
Specifically, the linear build-up
このように、螺旋状肉盛層部41と共に直線状肉盛層部42を肉盛部22が更に含むように、肉盛部22の形成が行われる。本実施形態では、上記の関連技術と同様に、肉盛部22の形成においてレーザ粉体肉盛溶接を終了した溶接終了点22Eには、クレータ状の凹部が形成される。しかし、本実施形態では、上記の関連技術と異なり、溶接終了点22Eに形成される溶融池は、肉盛材料と異なる弁棒205の材料を含まない。このため、溶接終了点22Eにおいてレーザビームの照射が遮断され、溶接終了点22Eの温度が急速に低下した場合であっても、凹部に応力が集中することを抑制可能である。その結果、本実施形態では、凝固割れの発生を防止可能であって、肉盛部22の品質を安定化することができる。
Thus, the build-up
図1に示したように肉盛部22を形成した後には、図2に示すように、肉盛部22の表面を平面化する仕上げ加工を行う。仕上げ加工では、予め設定された寸法、幾何公差、および、面粗度などになるように、肉盛部22の表面について研磨加工および研削加工を行う。
After the build-up
以上のように、本実施形態では、入熱量が小さいレーザ粉体肉盛溶接で肉盛部22の形成を行うので、弁棒205の劣化および変形を効果的に抑制することができる。また、肉盛部22は、耐酸化性が高い材料を用いて弁棒205の外周面を被覆するように形成されるので、弁棒205の外周面で酸化皮膜が生成することを安価かつ効果的に防止することができる。その結果、弁棒205においてスティックが生ずることを防止可能であると共に、弁棒205とブッシュ201の間の隙間を小さくすることができるので蒸気の漏洩量を低減可能である。
As described above, in the present embodiment, since the build-up
本実施形態において、上記のレーザ粉体肉盛溶接を行うときには、たとえば、図3に示す溶接トーチ10が設置された溶接装置(図示省略)を用いる。
In this embodiment, when performing the above-described laser powder overlay welding, for example, a welding apparatus (not shown) provided with a
溶接トーチ10は、レーザ照射口11、粉末供給経路12、シールドガス供給経路16、および、冷却水循環経路18がトーチ本体100に形成されている。
In the
溶接トーチ10において、トーチ本体100は、先端側の部分が円錐台形状である。
In the
レーザ照射口11は、トーチ本体100の中心軸に沿うように形成されている。レーザ照射口11は、たとえば、半導体レーザ、YAGレーザ、ファイバーレーザ、CO2レーザ等のレーザ装置から放射されたレーザビームLA(レーザ光)が内部を通過して先端から照射される。
The
粉末供給経路12は、トーチ本体100においてレーザ照射口11の周りを囲うようにレーザ照射口11と同軸に形成されている。粉末供給経路12は、肉盛材料(被覆用材料)の粉末PAがキャリガスと共に内部を通過して先端から噴射され、母材である弁棒205の外周面(図3では上面)に供給される。そして、肉盛材料の粉末PAは、弁棒205の外周面において、レーザ照射口11から照射されたレーザビームLAによって溶融した後に、冷却されて凝固し、肉盛部22を構成する。
The
シールドガス供給経路16は、トーチ本体100において粉末供給経路12の周りを囲うようにレーザ照射口11と同軸に形成されている。シールドガス供給経路16は、シールドガスSGが内部を通過して先端から噴射される。シールドガスSGは、アルゴンガス等であって、肉盛部22、および、肉盛部22の周辺が酸化することを抑制するために、シールドガス供給経路16から噴射される。
The shield
冷却水循環経路18は、トーチ本体100においてシールドガス供給経路16の周りを囲うようにレーザ照射口11と同軸に形成されている。冷却水循環経路18は、冷却水(図示省略)が内部において循環する。冷却水は、レーザビームLAの照射により加熱されるトーチ本体100を冷却するために、冷却水循環経路18に供給される。
The cooling
溶接装置においては、上記の溶接トーチ10がロボットアーム(図示省略)に連結されており、弁棒205が回転装置に支持される。そして、溶接装置では、ロボットアームの動作および回転装置の動作を制御装置が制御することで、上記のようにレーザ粉体肉盛溶接(図1参照)が実施される。
In the welding apparatus, the
レーザ粉体肉盛溶接の際には、溶接トーチ10の先端側の部分から、肉盛材料(被覆用材料)の粉末PAの噴射、およびレーザビームLAの照射が同芯軸上において行われる。粉末PAがキャリガスと共に内部を通過して先端から噴射されるため、肉盛材料の粉末PAが自重で落下することで弁棒205の摺接面に供給されない。また、溶接装置において、溶接トーチ10の先端側の部分は、ロボットアームによって全方向に向く。つまり、溶接トーチ10は、先端側の部分が、下方に向く他に、上方および横方向に向く。このため、本実施形態では、レーザ粉体肉盛溶接を行うときの溶接姿勢が制限されない。
In the laser powder overlay welding, the powder PA of the overlay material (coating material) and the laser beam LA are irradiated on the concentric shaft from the tip side portion of the
上記のレーザ粉体肉盛溶接で使用する肉盛材料の粉末PAについて説明する。肉盛材料の粉末PAは、たとえば、耐摩耗性に優れたコバルト基硬質合金(ステライト(登録商標)など)である。具体的には、肉盛材料の粉末PAは、コバルトを主成分として含むと共に30重量%程度のクロムと4〜15重量%のタングステンとを成分として含有したコバルト基硬質合金である。上記のコバルト基硬質合金は、弁棒205などの母材よりも耐酸化性が高いので、蒸気が高温な条件下で酸化被膜(酸化スケール)が生成されにくい。このため、酸化被膜(酸化スケール)の生成量を予め見込んで弁棒205とブッシュ201(図14参照)との間隙を大きくする必要が無くなるので、この間隙を介して蒸気が外部へ漏洩する漏洩量を減少することができる。
The overlaying material powder PA used in the above laser powder overlay welding will be described. The overlaying material powder PA is, for example, a cobalt-based hard alloy (Stellite (registered trademark), etc.) excellent in wear resistance. Specifically, the powder PA of the cladding material is a cobalt-based hard alloy containing cobalt as a main component and containing about 30 wt% chromium and 4 to 15 wt% tungsten as components. Since the cobalt-based hard alloy has higher oxidation resistance than the base material such as the
肉盛材料の粉末PAは、上記の他に、酸化開始温度が800℃以上であって耐酸化性に優れた材料を使用することができる。たとえば、窒化クロム(CrN)、窒化チタンアルミウム(TiAlN)、窒化チタンタングステン(Ti−W)N、炭化チタンモリブデン(Ti−Mo)C、窒化クロムケイ素(CrSiN)、および、窒化チタンケイ素(TiSiN)等のファインセラミックス材が、肉盛材料の粉末PAとして好適に使用可能である。また、上記のファインセラミックスの粉末と前述したコバルト基硬質合金とを混合してもよい。更に、今後、蒸気温度の上昇に伴って開発される新規な材料の粉末を、肉盛材料の粉末PAとして使用してもよい。 In addition to the above, the material PA for the build-up material can use a material having an oxidation start temperature of 800 ° C. or higher and excellent in oxidation resistance. For example, chromium nitride (CrN), titanium aluminum nitride (TiAlN), titanium tungsten nitride (Ti-W) N, titanium carbide (Ti-Mo) C, chromium silicon nitride (CrSiN), and titanium silicon nitride (TiSiN) Or the like can be suitably used as the powder PA of the overlaying material. Further, the fine ceramic powder and the cobalt-based hard alloy described above may be mixed. Furthermore, a powder of a new material that will be developed as the steam temperature rises in the future may be used as the powder PA of the cladding material.
肉盛材料の粉末PAは、粉末粒径が1μm以上であって、30〜100μmが好ましい。これにより、シールドガス供給経路16から噴出するシールドガスSGで肉盛材料の粉末PAが飛散することを抑制可能である。
The powder PA of the cladding material has a powder particle size of 1 μm or more, and preferably 30 to 100 μm. Thereby, it is possible to suppress the powder PA of the overlay material from being scattered by the shield gas SG ejected from the shield
また、上記のレーザ粉体肉盛溶接が行われる弁棒205などの母材は、たとえば、クロム−モリブデン鋼、クロム−モリブデン−バナジウム鋼、クロム−モリブデン−タングステン−バナジウム鋼、9%クロム鋼、12%クロム鋼、Ni基やCo基の耐熱合金などの金属材料である。この他に、母材としては、フェライト系、マルテンサイト系、オーステナイト系のいずれかからなる耐熱合金鋼を使用可能である。更に、今後、蒸気温度の上昇に伴って開発される新規な材料を、母材として使用してもよい。
The base material such as the
なお、本実施形態では、円柱状の弁棒205の外周面に肉盛部22を形成する場合について説明しているが、円筒状のブッシュ201の内周面に肉盛部22を形成してもよい(後述する他の実施形態も同様)。
In the present embodiment, the case where the built-up
この他に、可動部材である弁体204を静止部材であるスリーブ(図示省略)が内部に収容するように構成された弁装置の場合には、弁体204の外周面とスリーブの内周面との少なくとも一方に、上記と同様に、肉盛部22を形成してもよい(後述する他の実施形態も同様)。
In addition, in the case of a valve device configured such that a sleeve (not shown) as a stationary member accommodates the
<第2実施形態>
第2実施形態において弁棒205の摺接面に形成される肉盛部22に関して、図4から図7を用いて説明する。
Second Embodiment
The built-up
本実施形態では、図4に示すように、肉盛部22bは、第1肉盛部221および第2肉盛部222を含み、第2肉盛部222が第1肉盛部221上において弁棒205のラジアル方向(図4では縦方向)へ凸状に突き出るように設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the build-up
本実施形態において、肉盛部22bを形成する際には、図5に示すように、まず、第1肉盛部221を形成する。第1肉盛部221は、第1実施形態の肉盛部22(図2参照)の場合と同様に、レーザ粉体肉盛溶接を行った後に、表面を平面化する仕上げ加工を実施することで形成される。仕上げ加工では、予め設定された寸法、幾何公差、および、面粗度などになるように、第1肉盛部221の表面について研磨加工および研削加工を行う。
In this embodiment, when forming the build-up
そして、図6および図7に示すように、第1肉盛部221の形成後に、第2肉盛部222を形成する。第2肉盛部222は、第1肉盛部221の表面にレーザ粉体肉盛溶接を行うことによって、幾何学模様に形成される。
Then, as shown in FIGS. 6 and 7, after the formation of the first build-up
第2肉盛部222の幾何学模様は、弁棒205の軸方向(図7では横方向)と周方向(縦方向)とのそれぞれに、たとえば、正四角形状のパターンが複数配列した模様である。ここでは、正四角形状のパターンを構成する4つの壁は、弁棒205の軸方向および周方向に対して沿っておらず、それぞれが傾斜している。また、正四角形状のパターンを構成する4つの壁は、弁棒205の軸方向および周方向において互いに連結している。
The geometric pattern of the second build-up
上記の第2肉盛部222は、溶接装置において弁棒205の回転方向を正方向および逆方向に適宜変更すると共に、溶接トーチ10の位置をロボットアームが制御して、レーザ粉体肉盛溶接を実施することによって形成される。第2肉盛部222は、レーザ粉体肉盛溶接を実施後に、仕上げ加工が行われる。つまり、第2肉盛部222の外周面について、予め設定された寸法、幾何公差、および、面粗度になるように、研磨加工および研削加工が行われる。
In the welding apparatus, the
以上のように、本実施形態の弁装置において、弁棒205は、幾何学模様の第2肉盛部222による凹部が外周面側に形成されている。幾何学模様の第2肉盛部222による凹部は、ラビリンスシールとして機能する。このため、本実施形態では、円柱状の弁棒205と円筒状のブッシュ201との間から漏洩する蒸気の量を効果的に低減することができる。
As described above, in the valve device according to the present embodiment, the
具体的には、弁棒205とブッシュ201との間を流れる蒸気は、幾何学模様の第2肉盛部222による凹部に流入したときには膨張して圧力が低下する。そして、その蒸気は、凹部から流出する際には、流路が狭くなっているので、圧力が上昇する。このため、弁棒205とブッシュ201との間を流れる蒸気は、幾何学模様の第2肉盛部222によって、大きな圧力損失が生ずる。したがって、上記したように、本実施形態では、蒸気漏洩量を効果的に低減することができる。
Specifically, when the steam flowing between the
この他に、本実施形態において、弁棒205の外表面に堆積した酸化被膜が剥離した場合、その酸化被膜は、幾何学模様の第2肉盛部222による凹部に収容される。このため、酸化被膜に起因して弁棒205においてスティックが発生することを効果的に防止することができる。
In addition, in this embodiment, when the oxide film deposited on the outer surface of the
第2肉盛部222の厚みは、たとえば、50μm以上であることが好ましい。第2肉盛部222を厚くすることによって、第2肉盛部222による凹部の容積が大きくなるので、漏洩する蒸気の圧力を降下させる比率を大きくすることができる。
The thickness of the second build-up
第2肉盛部222の幾何学模様は、図7に示す模様の他に、たとえば、図8および図9に示す模様にしてもよい。具体的には、図8に示すように、第2肉盛部222の幾何学模様は、円形状のパターンが弁棒205の軸方向および周方向において千鳥状に配列した模様でもよい。また、図9に示すように、第2肉盛部222の幾何学模様は、四角形状のパターンが弁棒205の軸方向および周方向において千鳥状に配列した模様でもよい。図8および図9に示す模様は、図7に示す模様と同様に、弁棒205の周方向で連結されており、流体抵抗として機能する。
The geometric pattern of the second build-up
また、第2肉盛部222について弁棒205のラジアル方向で切断した断面の形状は、図4に示す形状の他に、たとえば、図10に示す形状にすることが好適である。具体的には、第2肉盛部222は、凸部222Tの先端に庇部222Hが形成された形状である。
Moreover, it is suitable for the shape of the cross section cut | disconnected in the radial direction of the
第2肉盛部222において、凸部222Tは、弁棒205のラジアル方向において、第1肉盛部221の表面から突き出た部分である。
In the second build-up
庇部222Hは、弁棒205の軸方向に突き出た部分であって、庇部222Hの内周面がギャップ(袋部)を隔てて第1肉盛部221の外周面に対面するように形成されている。ここでは、庇部222Hは、弁棒205において弁体204が設けられた側に向かって突き出ている(図14参照)。換言すると、庇部222Hは、蒸気室300(高圧側)から弁棒205とブッシュ201との間を介して外部(低圧側)へ漏洩する蒸気の流れにおいて、上流側に突き出ている。本実施形態では、第2肉盛部222の庇部222Hの内周面と第1肉盛部221の外周面との間にギャップが介在しているので、弁棒205とブッシュ201との間から漏洩する蒸気の流れに対して第2肉盛部222が更に大きな流体抵抗になる。その結果、弁棒205とブッシュ201との間から漏洩する蒸気の量を更に効果的に低減することができる。
The
特に、本変形例では、庇部222Hは、先端が尖った形状になっている。ここでは、庇部222Hは、弁棒205の軸方向に突き出た距離が、内周側から外周側へ向かって長くなるように形成されている。これにより、流体抵抗を更に大きくすることができる。
In particular, in the present modification, the
なお、第2肉盛部222の断面形状は、上記の他に、たとえば、円弧形状にしても同様な作用および効果を得ることができる。
In addition to the above, the cross-sectional shape of the second build-up
上記の他に、肉盛部22bは、図11に示すように、第1肉盛部221と第2肉盛部222とを一体的に形成してもよい。つまり、第1肉盛部221と第2肉盛部222との両者に関して、レーザ粉体肉盛溶接を一度に連続して行うことで造形してもよい。第1肉盛部221と第2肉盛部222とのそれぞれは、予め設定された寸法、幾何公差、および、面粗度などになるように、研磨加工および研削加工が行われる。なお、この場合、第1肉盛部221の表面については、研削加工を行う必要がない。
In addition to the above, the build-up
<第3実施形態>
第3実施形態において弁棒205の摺接面に形成される肉盛部22cに関して、図12および図13を用いて説明する。
<Third Embodiment>
The built-up
本実施形態では、図12および図13に示すように、肉盛部22cは、第2実施形態の第2肉盛部222と同様に、弁棒205の外周面にレーザ粉体肉盛溶接を行うことによって、幾何学模様に形成される。肉盛部22cは、予め設定された寸法、幾何公差、および、面粗度などになるように、研磨加工および研削加工が行なわれる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the built-up
本実施形態では、肉盛部22cが幾何学模様に形成されているので、第2実施形態の場合と同様に、円柱状の弁棒205と円筒状のブッシュ201との間から漏洩する蒸気の量を効果的に低減することができる。
In this embodiment, since the overlaying
なお、本実施形態では、幾何学模様の肉盛部22cによる凹部の底面は、弁棒205の母材が露出した状態であるので、酸化被膜が生成されて堆積しやすい。このため、予想される酸化被膜の厚さを考慮して、肉盛部22cの厚みを決定することが好ましい。
In the present embodiment, since the base material of the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
たとえば、上記の各実施形態では、弁棒の外周面において肉盛部が盛り上がるように肉盛部を形成しているが、これに限らない。弁棒の外周面に溝を形成する加工を行った後に、その溝を埋めるように肉盛部を形成してもよい。ここでは、溝の加工は、溝の深さが肉盛部の厚みに相当するように行う。 For example, in each of the above embodiments, the build-up portion is formed so that the build-up portion is raised on the outer peripheral surface of the valve stem, but this is not a limitation. After performing the process of forming a groove on the outer peripheral surface of the valve stem, the overlay portion may be formed so as to fill the groove. Here, the groove is processed so that the depth of the groove corresponds to the thickness of the built-up portion.
また、上記の各実施形態では、レーザ粉体肉盛溶接を行うことで肉盛部を形成しているが、これに限らない。粉体の肉盛材料以外に、棒形状などの他の形状の肉盛材料を用いてレーザ肉盛溶接を行うことで、肉盛部を形成してもよい。 Moreover, in each said embodiment, although the build-up part is formed by performing laser powder build-up welding, it is not restricted to this. In addition to the powder build-up material, the build-up portion may be formed by performing laser build-up welding using a build-up material of another shape such as a bar shape.
10…溶接トーチ、11…レーザ照射口、12…粉末供給経路、16…シールドガス供給経路、18…冷却水循環経路、20…蒸気加減弁、22…肉盛部、22b…肉盛部、22c…肉盛部、41…螺旋状肉盛層部、42…直線状肉盛層部、100…トーチ本体、200…蒸気弁本体、201…ブッシュ、202…弁蓋、202K…貫通孔、203…弁座、204…弁体、205…弁棒、206…油圧駆動機構、221…第1肉盛部、222…第2肉盛部、222H…庇部、222T…凸部、300…蒸気室、301…入口部、302…出口部、303…開口、F…蒸気、LA…レーザビーム、PA…粉末、SG…シールドガス
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記可動部材と前記静止部材との少なくとも一方の摺接面に肉盛部を形成する、肉盛部形成工程
を有し、
前記肉盛部形成工程では、前記摺接面において一端から他端へ向かって螺旋状にレーザ肉盛溶接を行って螺旋状肉盛部を形成した後に、前記螺旋状肉盛部の表面上に前記レーザ肉盛溶接を行って終了することによって、前記肉盛部を形成する、
弁装置の製造方法。 A manufacturing method of a valve device including a movable member and a stationary member that accommodates the movable member therein, wherein the movable member and the stationary member are in sliding contact with each other in accordance with an opening / closing operation,
Forming a built-up part on at least one sliding contact surface of the movable member and the stationary member;
In the build-up portion forming step, after forming the helical build-up portion by performing laser build-up welding spirally from one end to the other end on the sliding contact surface, on the surface of the helical build-up portion Forming the build-up part by ending the laser build-up welding,
A method for manufacturing a valve device.
請求項1に記載の弁装置の製造方法。 In the build-up portion forming step, the laser build-up welding is finished after performing the laser build-up welding so as to return linearly from the other end side to the one end side on the surface of the spiral build-up portion. By forming the build-up part,
The manufacturing method of the valve apparatus of Claim 1.
前記可動部材と前記静止部材との少なくとも一方の摺接面に肉盛部を形成する肉盛部形成工程
を有し、
前記肉盛部形成工程は、
前記摺接面において一端から他端へ向かって螺旋状にレーザ肉盛溶接を行って螺旋状肉盛部を形成した後に、前記螺旋状肉盛部の表面上に前記レーザ肉盛溶接を行って終了することによって、第1肉盛部を形成する、第1肉盛部形成工程と、
前記第1肉盛部の表面を加工する、表面加工工程
前記第1肉盛部において加工が行われた表面にレーザ肉盛溶接を行うことによって第2肉盛部を幾何学模様に形成する、第2肉盛部形成工程と
とを含む、
弁装置の製造方法。 A manufacturing method of a valve device including a movable member and a stationary member that accommodates the movable member therein, wherein the movable member and the stationary member are in sliding contact with each other in accordance with an opening / closing operation,
A build-up part forming step of forming a build-up part on at least one sliding contact surface of the movable member and the stationary member;
The build-up part forming step includes
After the laser build-up welding is performed spirally from one end to the other end on the sliding contact surface to form a spiral build-up portion, the laser build-up welding is performed on the surface of the spiral build-up portion. A first build-up portion forming step of forming a first build-up portion by ending,
Processing the surface of the first build-up portion, surface processing step forming the second build-up portion in a geometric pattern by performing laser build-up welding on the surface processed in the first build-up portion, Including a second build-up part forming step,
A method for manufacturing a valve device.
前記可動部材と前記静止部材との間を漏洩する流体の上流側へ向かって突き出た庇部を含む、
請求項3に記載の弁装置の製造方法。 The second overlay is
Including a flange protruding toward the upstream side of the fluid leaking between the movable member and the stationary member,
The manufacturing method of the valve apparatus of Claim 3.
前記可動部材と前記静止部材との少なくとも一方の摺接面に肉盛部を形成する肉盛部形成工程
を有し、
肉盛部形成工程では、前記摺接面に形成された第1肉盛部と前記第1肉盛部の面において幾何学模様に形成された第2肉盛部とを前記肉盛部が含むように、前記摺接面にレーザ肉盛溶接を行うことによって前記肉盛部を形成する、
弁装置の製造方法。 A manufacturing method of a valve device including a movable member and a stationary member that accommodates the movable member therein, wherein the movable member and the stationary member are in sliding contact with each other in accordance with an opening / closing operation,
A build-up part forming step of forming a build-up part on at least one sliding contact surface of the movable member and the stationary member;
In the build-up portion forming step, the build-up portion includes a first build-up portion formed on the sliding contact surface and a second build-up portion formed in a geometric pattern on the surface of the first build-up portion. So as to form the build-up portion by performing laser build-up welding on the sliding contact surface,
A method for manufacturing a valve device.
前記可動部材と前記静止部材との少なくとも一方の摺接面に肉盛部を形成する肉盛部形成工程
を有し、
前記肉盛部形成工程では、前記摺接面にレーザ肉盛溶接を行うことによって前記肉盛部を幾何学模様に形成する、
弁装置の製造方法。 A manufacturing method of a valve device including a movable member and a stationary member that accommodates the movable member therein, wherein the movable member and the stationary member are in sliding contact with each other in accordance with an opening / closing operation,
A build-up part forming step of forming a build-up part on at least one sliding contact surface of the movable member and the stationary member;
In the overlay part forming step, the overlay part is formed into a geometric pattern by performing laser overlay welding on the sliding surface.
A method for manufacturing a valve device.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111334789A (en) * | 2020-02-02 | 2020-06-26 | 江苏大学 | Method for ultra-high-speed laser cladding of end faces of disc parts |
CN113430514A (en) * | 2021-05-13 | 2021-09-24 | 谢江 | Spiral cladding metal part mesh wire tightly covering device |
DE102020215641A1 (en) | 2020-12-10 | 2022-06-15 | Zf Friedrichshafen Ag | Process for manufacturing a running surface for a sliding contact on a shaft |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0280188A (en) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Toshiba Corp | Manufacture of control parts of turbine or the like |
JPH04135069A (en) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Mazda Motor Corp | Cladding method by welding |
JPH06174126A (en) * | 1992-12-08 | 1994-06-24 | Toshiba Corp | Manufacture of valve spindle |
JP2013119921A (en) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Toshiba Corp | Valve device, method of manufacturing valve device, and method of repairing valve device |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0280188A (en) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Toshiba Corp | Manufacture of control parts of turbine or the like |
JPH04135069A (en) * | 1990-09-27 | 1992-05-08 | Mazda Motor Corp | Cladding method by welding |
JPH06174126A (en) * | 1992-12-08 | 1994-06-24 | Toshiba Corp | Manufacture of valve spindle |
JP2013119921A (en) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Toshiba Corp | Valve device, method of manufacturing valve device, and method of repairing valve device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111334789A (en) * | 2020-02-02 | 2020-06-26 | 江苏大学 | Method for ultra-high-speed laser cladding of end faces of disc parts |
CN111334789B (en) * | 2020-02-02 | 2022-04-26 | 江苏大学 | Method for ultra-high-speed laser cladding of end faces of disc parts |
DE102020215641A1 (en) | 2020-12-10 | 2022-06-15 | Zf Friedrichshafen Ag | Process for manufacturing a running surface for a sliding contact on a shaft |
CN113430514A (en) * | 2021-05-13 | 2021-09-24 | 谢江 | Spiral cladding metal part mesh wire tightly covering device |
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