JP2017503911A - 耐疲労性タービン通しボルト - Google Patents
耐疲労性タービン通しボルト Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017503911A JP2017503911A JP2016525881A JP2016525881A JP2017503911A JP 2017503911 A JP2017503911 A JP 2017503911A JP 2016525881 A JP2016525881 A JP 2016525881A JP 2016525881 A JP2016525881 A JP 2016525881A JP 2017503911 A JP2017503911 A JP 2017503911A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- bolt
- layer
- percent
- surface modification
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 58
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910000816 inconels 718 Inorganic materials 0.000 claims description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B33/00—Features common to bolt and nut
- F16B33/06—Surface treatment of parts furnished with screw-thread, e.g. for preventing seizure or fretting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
- B23P9/02—Treating or finishing by applying pressure, e.g. knurling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/004—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/007—Heat treatment of ferrous alloys containing Co
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
- C21D6/02—Hardening by precipitation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
- C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
- C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
- C21D7/08—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by burnishing or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0093—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/055—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 20% but less than 30%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
- C22C19/05—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium
- C22C19/051—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W
- C22C19/056—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel with chromium and Mo or W with the maximum Cr content being at least 10% but less than 20%
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
- F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/47—Burnishing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
Abstract
第１の表面改質層（１４）と第２の表面改質層（１６）とによって覆われたベース材料（１２）から形成される耐疲労性タービン通しボルト（１０）が開示されている。第１の表面改質層（１４）は、ベース材料（１２）に接触していて、タービン通しボルト（１０）の外面（１８）における残留圧縮応力を増大させる低塑性バニシング層である。第２の表面改質層（１６）は、第１の表面改質層（１４）を覆っていて、低塑性バニシング層上のスピネル酸化層である。第１及び第２の表面改質層（１４，１６）はフレッティング疲労破壊の可能性を減じる。
Description
本発明は、フレッティング疲労亀裂の発生及び伝播を減じるためのタービン通しボルト上の１つ以上の表面改質に関し、特に、フレッティング疲労亀裂の発生及び伝播を減じるために低塑性バニシング層、又はスピネル酸化層、又はその両者を有するタービン通しボルトに関する。
図１に示すように、インコネル７１８材料から成るタービン通しボルトは、工業用ガスタービンエンジンにおける通しボルトシールディスク接触位置でのフレッティング高サイクル疲労による破壊という問題を有している。亀裂は、フレッティング高サイクル疲労により生じ、亀裂伝播は高サイクル疲労により生じるものであると確定されている。
この出願は、ボルトに関するものであり、このボルトは例えば、第１の表面改質層又は第２の表面改質層又はその両者により被覆されたベース材料から形成される耐疲労性タービン通しボルトであるが、これに限定されるものではない。第１の表面改質層はベース材料に接触していてよく、少なくとも１つの態様では、タービン通しボルトの外面における残留圧縮応力を増大させる低塑性バニシング層であってよい。第２の表面改質層は第１の表面改質層を覆っていてよく、少なくとも１つの態様では、低塑性バニシング層の上のスピネル酸化層であってよい。第１の表面改質層は、タービン通しボルトの軸上に位置する１つ以上のタービン通しボルト接触面上に位置していてよい。第２の表面改質層は、タービン通しボルトの軸上に位置するタービン通しボルト接触面上の第１の表面改質層上に位置していてよい。第１の表面改質層及び第２の表面改質層は、フレッティング疲労破壊の可能性を減じることができる。
タービン通しボルトは、第１の表面改質層と第２の表面改質層とによって覆われたベース材料から形成されてよい。第１の表面改質層はベース材料に接触していてよく、タービン通しボルトの外面における残留圧縮応力を増大させる低塑性バニシング層であってよい。第２の表面改質層は、第１の表面改質層を覆っていてよく、低塑性バニシング層上のスピネル酸化層であってよい。ベース材料は、少なくともＮｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｒの組み合わせから形成されるインコネル７１８であってよい。少なくとも１つの態様では、ベース材料は少なくとも、５０パーセント〜５５パーセントのニッケル、１７パーセント〜２１パーセントのクロム、１パーセントまでのコバルト、０．６５パーセント〜１．１５パーセントのチタン、４．７５パーセント〜５．５パーセントのコロンビウム及びタンタル、０．２パーセント〜０．８パーセントのアルミニウム、２．８パーセント〜３．３パーセントのモリブデン、及び残りの鉄の組み合わせから形成されてよい。少なくとも１つの態様では、ベース材料は、１２．２５パーセント〜２３．６パーセントの鉄を含んでいてよい。第１の表面改質層は、タービン通しボルトの軸上に位置する少なくとも１つのタービン通しボルト接触面上に位置していてよい。第１の表面改質層は、少なくとも０．０４０インチの厚さを有していてよい。第２の表面改質層は、タービン通しボルトの軸上に位置する少なくとも１つのタービン通しボルト接触面上の第１の表面改質層上に位置していてよい。第２の表面改質層は、インコネル７１８材料のスピネル酸化物から形成されてよい。少なくとも１つの態様では、スピネル酸化物は、ベース材料の組成に対して好ましい（Ｎｉ、Ｆｅ）酸化物；（Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ）酸化物；（Ｃｒ）酸化物、又はその他のスピネル酸化物から形成されていてよい。
タービン通しボルトは、接触摩擦応力を減じるための低摩擦係数表面改質を伴うタービン通しボルトを形成する方法を使用して形成されてよい。この方法は、少なくとも１つのベース材料から形成されるタービン通しボルトの受容を含んでいてよい。タービン通しボルトは、最終的なフライス加工後又は研削加工後、又はその両者の後に受容されてよい。この方法は、残留圧縮応力を発生させるために、タービン通しボルトの軸上に位置するタービン通しボルト接触面に低塑性バニシング処理することを含んでもよく、これによりタービン通しボルト接触面上に第１の表面改質層を形成することを含んでいる。タービン通しボルト接触面に低塑性バニシング処理を施すことは、少なくとも１００ｋｓｉの残留圧縮応力を発生させるために、タービン通しボルト接触面に低塑性バニシング処理を施すことを含んでもよい。この方法は、第１の表面改質層の上に第２の表面改質層を形成するために、５９３℃以下の温度を有する酸化環境内でタービン通しボルトを低温応力解放プロセスに２時間〜４８時間さらすことも含んでいてよい。ベース材料から形成されるタービン通しボルトを受容するステップは、少なくともＮｉ，Ｆｅ，Ｍｏ及びＣｒの組み合わせから形成されてよいインコネル７１８から成るベース材料から形成されるタービン通しボルトを受容することを含んでいてよい。少なくとも１つの態様では、ベース材料から形成されるタービン通しボルトを受容するステップは、ベース材料インコネル７１８から形成されるタービン通しボルトを受容することを含み、ベース材料は少なくとも、５０パーセント〜５５パーセントのニッケル、１７パーセント〜２１パーセントのクロム、１パーセントまでのコバルト、０．６５パーセント〜１．１５パーセントのチタン、４．７５パーセント〜５．５パーセントのコロンビウム及びタンタル、０．２パーセント〜０．８パーセントのアルミニウム、２．８パーセント〜３．３パーセントのモリブデン、及び残りの鉄の組み合わせから形成されてよい。少なくとも１つの態様では、ベース材料は、１２．２５パーセント〜２３．６パーセントの鉄を含んでいてよい。第１の表面改質層又は第２の表面改質層又はその両者がタービン通しボルトに被着された後、タービン通しボルトを機械加工又は熱処理する必要はない。
低塑性バニシング層から形成される第１の表面改質層を有するタービン通しボルトの利点は、低塑性バニシング層が、タービン通しボルト表面における残留圧縮応力を増大させ、これにより、亀裂開始の可能性が減じられ、機械加工により発生するタービン通しボルト上のあらゆる目下の残留引張表面応力が効果的に除去されることにある。
スピネル酸化表面改質層から形成される第２の表面改質層を有するタービン通しボルトの別の利点は、スピネル酸化表面改質層が低摩擦係数表面改質層を形成し、低摩擦係数表面改質層が、タービン通しボルト接触面がタービンエンジンの露出金属面に対して付着滑り状態となることを阻止し、これによりフレッティング疲労の可能性が減じられることにある。
タービン通しボルトのさらに別の利点は、スピネル酸化表面改質層が付着潤滑剤として機能し、摩擦係数を減じるので、接触面における摩擦応力が減じられることにある。
これらの実施の形態及びその他の実施の形態を以下でさらに詳細に説明する。
明細書の一部に組み込まれ、明細書の一部を形成する添付の図面は、ここに開示される発明の実施の形態を例示し、詳細な説明と共に本発明の原理を開示する。
図１〜図４に示すように、本発明はタービン通しボルト１０に関する。このタービン通しボルト１０は例えば、第１の表面改質層１４又は第２の表面改質層１６又はその両者により被覆されたベース材料１２から形成された耐疲労性タービン通しボルト１０であるが、これに限定されるものではない。第１の表面改質層１４はベース材料１２に接触していてよく、少なくとも１つの態様では、タービン通しボルト１０の外面１８における残留圧縮応力を増大させる低塑性バニシング層であってよい。第２の表面改質層１６は第１の表面改質層１４を覆っていてよく、少なくとも１つの態様では、低塑性バニシング層の上のスピネル酸化層であってよい。第１の表面改質層１４は、タービン通しボルト１０の軸２４上に位置する１つ以上のタービン通しボルト接触面２０上に位置していてよい。第２の表面改質層１６は、タービン通しボルト１０の軸２４上に位置するタービン通しボルト接触面２０上の第１の表面改質層１４上に位置していてよい。第１の表面改質層１４及び第２の表面改質層１６は、フレッティング疲労破壊及び接触疲労破壊の可能性を減じることができる。
タービン通しボルト１０は、タービン通しボルトヘッド２２から形成されていてよく、このタービン通しボルトヘッド２２は、タービン通しボルトヘッド２２から横方向に延在する軸２４に結合されている。タービン通しボルトヘッド２２は、軸２４より大きくてよく、軸２４に隣接して位置するボルトヘッド２２の側に１つ以上のタービン通しボルト接触面２０を有していてよい。軸２４、タービン通しボルト長さ、及びその他の態様は、任意の適当なサイズを有することができる。タービン通しボルト１０は、インコネル７１８のようなベース材料１２から形成することができるが、これに限定されるものではない。少なくとも１つの態様では、ベース材料は少なくとも、５０パーセント〜５５パーセントのニッケル、１７パーセント〜２１パーセントのクロム、１パーセントまでのコバルト、０．６５パーセント〜１．１５パーセントのチタン、４．７５パーセント〜５．５パーセントのコロンビウム及びタンタル、０．２パーセント〜０．８パーセントのアルミニウム、２．８パーセント〜３．３パーセントのモリブデン、及び残りの鉄の組み合わせから形成されてよい。少なくとも１つの態様では、ベース材料は、１２．２５パーセント〜２３．６パーセントの鉄を含んでいてよい。少なくとも１つの態様では、インコネル７１８は、６５０℃での長期使用までの極低温用に使用される高強度ニッケル基超合金から形成されていてよい。インコネル７１８は、焼きなまし状態で又は析出（時効）硬化状態で製造されてよく、また溶接されてよい。インコネル７１８は、９２５℃〜１０１０℃で焼き鈍しされてよく、かつ空冷又はより高速な方法で冷却されてよい。次いで、インコネル７１８は７１８℃で８時間時効処理され、さらに６２１℃で約８時間時効処理され、空冷を経て総時効時間は１８時間となる。インコネル７１８は析出硬化後、１インチにつき０．０００８インチの収縮を示す場合がある。
タービン通しボルト１０は、第１の表面改質層１４と第２の表面改質層１６とによって覆われたベース材料１２から形成されてよい。第１の表面改質層１４はベース材料１２に接触してよく、タービン通しボルト１０の外面１８における残留圧縮応力を増大させる低塑性バニシング層から形成されてよい。第１の表面改質層１４は、少なくとも０．０４０インチの厚さを有していてよい。第１の表面改質層１４は、タービン通しボルト１０の軸２４上に位置するタービン通しボルト接触面２０上に位置していてよい。第１の表面改質層１４は、インコネル７１８のような材料から成る低塑性バニシング層から形成されてよいが、これに限定されるものではない。図２及び図３に示したように、低塑性バニシング（ＬＰＢ）層は、インコネル７１８に対するレーザー衝撃処理（ＬＳＰ）、及び重力式ピーニング（ＧＰ）、及びショットピーニング（ＳＰ）のそれぞれと比較して優れた表面改質層１４であることがわかった。
１つの態様では、第２の表面改質層１６はベース材料１２に直接被着されていてよく、第１の表面改質層１４なしに使用されてもよい。別の態様では、第２の表面改質層１６は、ベース材料１２に既に被着された第１の表面改質層１４上に被着されてもよい。特に、第２の表面改質層１６は、タービン通しボルトの軸２４上に位置するタービン通しボルト接触面２０上の第１の表面改質層１４上に位置していてもよい。少なくとも１つの態様では、第２の表面改質層１６は、第１の表面改質層１４を形成する低塑性バニシング層上にあるスピネル酸化層であってもよい。第２の表面改質層１６は、ベース金属の組成に対して好ましい、（Ｎｉ Ｆｅ）酸化物；（Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ；Ｃｒ）酸化物、（Ｃｒ）酸化物、又はその他のスピネル酸化物のうちの１つまたは複数から形成されてもよい。図４に示したように、５００℃以上でのスピネル酸化物の形成により、フレッティング疲労に対するインコネル７１８の疲労限界は３００パーセント改善される結果となった。
タービン通しボルト１０は、接触摩擦応力を減じるための低摩擦係数表面改質を伴うタービン通しボルト１０を形成する方法を使用して形成されてもよい。この方法は、少なくとも１つのベース材料１２から形成されるタービン通しボルト１０の受容を含んでもよい。タービン通しボルト１０は、最終的なフライス加工後又は研削加工後、又はその両者の後に受容されてもよい。この方法は、残留圧縮応力を発生させるために、タービン通しボルト１０の軸２４上に位置するタービン通しボルト接触面２０に低塑性バニシング処理することを含んでもよく、これによりタービン通しボルト接触面２０上に第１の表面改質層１４を形成することを含んでよい。ボルト接触面２０に低塑性バニシング処理を施すことは、少なくとも１００ｋｓｉの残留圧縮応力を発生させることを含んでもよい。この方法はさらに、タービン通しボルト１０の軸２４上に位置するタービン通しボルト接触面２０上の第１の表面改質層１４の上に第２の表面改質層１６を形成するために、５９３℃以下の温度を有する酸化環境内でタービン通しボルト１０を低温応力解放プロセスに２時間〜４８時間さらすことを含んでもよい。ベース材料１２から形成されるタービン通しボルト１０を受容するステップは、少なくともＮｉ，Ｆｅ，Ｍｏ及びＣｒの組み合わせから形成されてよいインコネル７１８から成るベース材料１２から形成されるタービン通しボルト１０を受容することを含んでいてよい。少なくとも１つの態様では、ベース材料１２から形成されるタービン通しボルト１０を受容するステップは、ベース材料インコネル７１８から形成されるタービン通しボルト１０を受容することを含んでおり、この場合、ベース材料１２は少なくとも、５０パーセントのＮｉと、２．８パーセントのＭｏ及び１７パーセントのＣｒの組み合わせから形成されてよい。第１の表面改質層１４又は第２の表面改質層１６又はその両者がタービン通しボルト１０に被着された後、タービン通しボルト１０を機械加工又は熱処理する必要はない。
上記の説明は、本発明の実施の形態を例示、説明及び記述するという目的で提供されている。これらの実施の形態に対する変更及び適応は、当業者には明らかになるであろうし、本発明の範囲又は思想から逸脱することなく成し得るものである。
Claims (7)
- タービン通しボルト（１０）であって、
第１の表面改質層（１４）と第２の表面改質層（１６）とによって覆われたベース材料（１２）を有しており、
前記第１の表面改質層（１４）は、前記ベース材料（１２）に接触していて、前記タービン通しボルト（１０）の外面（１８）における残留圧縮応力を増大させる低塑性バニシング層であり、
前記第２の表面改質層（１６）は、前記第１の表面改質層（１４）を覆っていて、前記低塑性バニシング層上のスピネル酸化層であることを特徴とする、タービン通しボルト（１０）。 - 前記ベース材料（１２）は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｒの組み合わせから少なくとも形成されるインコネル７１８である、請求項１記載のタービン通しボルト（１０）。
- 前記ベース材料（１２）は、５０パーセント〜５５パーセントのニッケル、１７パーセント〜２１パーセントのクロム、１パーセントまでのコバルト、０．６５パーセント〜１．１５パーセントのチタン、４．７５パーセント〜５．５パーセントのコロンビウム及びタンタル、０．２パーセント〜０．８パーセントのアルミニウム、２．８パーセント〜３．３パーセントのモリブデン、及び残りの鉄の組み合わせから少なくとも形成される、請求項１記載のタービン通しボルト（１０）。
- 前記第２の表面改質層（１６）はインコネル７１８から形成される、請求項１記載のタービン通しボルト（１０）。
- 前記第１の表面改質層（１４）は少なくとも０．０４０インチの厚さを有している、請求項１記載のタービン通しボルト（１０）。
- 前記第１の表面改質層（１４）は、前記タービン通しボルト（１０）の軸（２４）上に位置する少なくとも１つのタービン通しボルト接触面（２０）上に位置している、請求項１記載のタービン通しボルト（１０）。
- 前記第２の表面改質層（１６）は、前記タービン通しボルト（１０）の前記軸（２４）上に位置する前記少なくとも１つのタービン通しボルト接触面（２０）上の前記第１の表面改質層（１４）上に位置している、請求項６記載のタービン通しボルト（１０）。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/059,528 US20150107072A1 (en) | 2013-10-22 | 2013-10-22 | Fatigue resistant turbine through bolt |
| US14/059,528 | 2013-10-22 | ||
| PCT/US2014/056708 WO2015060962A1 (en) | 2013-10-22 | 2014-09-22 | Fatigue resistant turbine through bolt |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017503911A true JP2017503911A (ja) | 2017-02-02 |
Family
ID=51726863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016525881A Pending JP2017503911A (ja) | 2013-10-22 | 2014-09-22 | 耐疲労性タービン通しボルト |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150107072A1 (ja) |
| EP (1) | EP3060367A1 (ja) |
| JP (1) | JP2017503911A (ja) |
| CN (1) | CN105658374A (ja) |
| WO (1) | WO2015060962A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102471375B1 (ko) * | 2018-01-10 | 2022-11-28 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 오스테나이트계 내열 합금 및 그 제조 방법, 및, 오스테나이트계 내열 합금재 |
| US11268195B2 (en) * | 2018-01-10 | 2022-03-08 | Nippon Steel Corporation | Austenitic heat resistant alloy and method for producing the same |
| CN117889137B (zh) * | 2024-03-18 | 2024-06-04 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种可提高盘间螺栓抗疲劳能力的螺栓结构及其设计方法 |
Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3383206A (en) * | 1965-10-11 | 1968-05-14 | Gen Electric | Nickel base alloy and article |
| JPS62247043A (ja) * | 1985-12-30 | 1987-10-28 | ユナイテツド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイシヨン | ニッケル基超合金 |
| JPH04280938A (ja) * | 1991-03-08 | 1992-10-06 | Daido Steel Co Ltd | Ｎｉ基超合金部材の製造方法 |
| JPH06289171A (ja) * | 1993-03-02 | 1994-10-18 | Westinghouse Electric Corp <We> | 燃料集合体、その核燃料棒被覆管、及び核燃料棒の強化方法 |
| JPH0760314A (ja) * | 1993-08-24 | 1995-03-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間製管用工具及びその製造方法 |
| JPH083721A (ja) * | 1994-06-13 | 1996-01-09 | Kayaba Ind Co Ltd | ピストンロッドの表面処理方法 |
| JPH08206709A (ja) * | 1994-12-09 | 1996-08-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間製管工具およびその製造方法 |
| JPH10291008A (ja) * | 1997-04-18 | 1998-11-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間製管用工具及びその製造方法 |
| JPH10298682A (ja) * | 1997-04-25 | 1998-11-10 | Toshiba Corp | 耐熱合金、耐熱合金の製造方法、および耐熱合金部品 |
| JP2002522698A (ja) * | 1998-08-14 | 2002-07-23 | アライドシグナル・インコーポレイテッド | 可変速度ガスコンプレッサを備えるマイクロタービン発電装置 |
| JP2002235134A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-23 | Toshiba Corp | 強度と靭性に優れた耐熱合金および耐熱合金部品 |
| JP2003226950A (ja) * | 2002-02-06 | 2003-08-15 | Daido Steel Co Ltd | Ｎｉ基合金材の製造方法 |
| JP2004344923A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間継目無管圧延用マンドレルバー |
| JP2006341306A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-12-21 | General Electric Co <Ge> | 噛合い構成部品のスプライン及びシール歯を補修するためのオーバーレイ |
| JP2008038896A (ja) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | United Technol Corp <Utc> | ガスタービンエンジンブレード、金属材料の物品の作製方法および被覆された部品の製造方法 |
| JP2010138476A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Toshiba Corp | ジェットポンプビームおよびその製造方法 |
| JP2012176491A (ja) * | 2006-02-10 | 2012-09-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボルト、および、ボルトの製造方法 |
| JP2013177668A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-09-09 | Toshiba Corp | Ｎｉ基合金、その製造方法およびタービン用部品 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6537388B1 (en) * | 1996-08-23 | 2003-03-25 | Alon, Inc. | Surface alloy system conversion for high temperature applications |
| US6923809B2 (en) * | 2003-07-30 | 2005-08-02 | Neothermia Corporation | Minimally invasive instrumentation for recovering tissue |
| US20070281088A1 (en) * | 2006-06-02 | 2007-12-06 | United Technologies Corporation | Low plasticity burnishing of coated titanium parts |
| DE102009036343A1 (de) * | 2009-08-06 | 2011-02-10 | Mtu Aero Engines Gmbh | Anti-Frettingschicht und Verfahren zu ihrer Abscheidung |
-
2013
- 2013-10-22 US US14/059,528 patent/US20150107072A1/en not_active Abandoned
-
2014
- 2014-09-22 WO PCT/US2014/056708 patent/WO2015060962A1/en active Application Filing
- 2014-09-22 CN CN201480058029.3A patent/CN105658374A/zh active Pending
- 2014-09-22 EP EP14784391.6A patent/EP3060367A1/en not_active Withdrawn
- 2014-09-22 JP JP2016525881A patent/JP2017503911A/ja active Pending
Patent Citations (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3383206A (en) * | 1965-10-11 | 1968-05-14 | Gen Electric | Nickel base alloy and article |
| JPS62247043A (ja) * | 1985-12-30 | 1987-10-28 | ユナイテツド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイシヨン | ニッケル基超合金 |
| JPH04280938A (ja) * | 1991-03-08 | 1992-10-06 | Daido Steel Co Ltd | Ｎｉ基超合金部材の製造方法 |
| JPH06289171A (ja) * | 1993-03-02 | 1994-10-18 | Westinghouse Electric Corp <We> | 燃料集合体、その核燃料棒被覆管、及び核燃料棒の強化方法 |
| JPH0760314A (ja) * | 1993-08-24 | 1995-03-07 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間製管用工具及びその製造方法 |
| JPH083721A (ja) * | 1994-06-13 | 1996-01-09 | Kayaba Ind Co Ltd | ピストンロッドの表面処理方法 |
| JPH08206709A (ja) * | 1994-12-09 | 1996-08-13 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間製管工具およびその製造方法 |
| JPH10291008A (ja) * | 1997-04-18 | 1998-11-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間製管用工具及びその製造方法 |
| JPH10298682A (ja) * | 1997-04-25 | 1998-11-10 | Toshiba Corp | 耐熱合金、耐熱合金の製造方法、および耐熱合金部品 |
| JP2002522698A (ja) * | 1998-08-14 | 2002-07-23 | アライドシグナル・インコーポレイテッド | 可変速度ガスコンプレッサを備えるマイクロタービン発電装置 |
| JP2002235134A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-23 | Toshiba Corp | 強度と靭性に優れた耐熱合金および耐熱合金部品 |
| JP2003226950A (ja) * | 2002-02-06 | 2003-08-15 | Daido Steel Co Ltd | Ｎｉ基合金材の製造方法 |
| JP2004344923A (ja) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 熱間継目無管圧延用マンドレルバー |
| JP2006341306A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-12-21 | General Electric Co <Ge> | 噛合い構成部品のスプライン及びシール歯を補修するためのオーバーレイ |
| JP2012176491A (ja) * | 2006-02-10 | 2012-09-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボルト、および、ボルトの製造方法 |
| JP2008038896A (ja) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | United Technol Corp <Utc> | ガスタービンエンジンブレード、金属材料の物品の作製方法および被覆された部品の製造方法 |
| JP2010138476A (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Toshiba Corp | ジェットポンプビームおよびその製造方法 |
| JP2013177668A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-09-09 | Toshiba Corp | Ｎｉ基合金、その製造方法およびタービン用部品 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| E. M. MAHLE, ET AL.: ""A STUDY OF FILMS ISOLATED FROM PASSIVE STAINLESS STEELS""", J. ELETROCHEM. SOC., vol. pp. 1-16, JPN6017020313, January 1948 (1948-01-01), ISSN: 0003774409 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105658374A (zh) | 2016-06-08 |
| US20150107072A1 (en) | 2015-04-23 |
| EP3060367A1 (en) | 2016-08-31 |
| WO2015060962A1 (en) | 2015-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5554514B2 (ja) | 金属物品を処理する方法及びその処理方法により製造した物品 | |
| EP1602442B1 (en) | Methods for repairing gas turbine engine components | |
| JP5904431B1 (ja) | Ｎｉ基超耐熱合金の製造方法 | |
| JP6640752B2 (ja) | コバルトフリー、耐かじり性および耐摩耗性オーステナイト系表面硬化ステンレス合金鋼 | |
| JP2007245238A (ja) | ニッケル基超合金コンポーネントの修復用ニッケル合金ワイヤおよびワークピースのクラック修復方法 | |
| JP2010000540A5 (ja) | ||
| JP2002206115A (ja) | 溶接修理されたガスタービンエンジン部品の熱処理 | |
| JP2017503911A (ja) | 耐疲労性タービン通しボルト | |
| JPWO2008111150A1 (ja) | 弁装置 | |
| JP6108260B1 (ja) | 熱間鍛造用金型及びそれを用いた鍛造製品の製造方法並びに熱間鍛造用金型の製造方法 | |
| JP2011064077A (ja) | ガスタービン部品およびその補修方法 | |
| Park et al. | Effect of post‐heat treatment on the tensile and cryogenic impact toughness properties of inconel 718 manufactured by selective laser melting | |
| US11780052B2 (en) | Shot peening method | |
| WO2012176834A1 (ja) | 圧力リング及びその製造方法 | |
| JP5569588B2 (ja) | 歯車 | |
| JP2010201491A (ja) | 耐熱鋼品の溶接補修方法及び溶接補修部を有する耐熱鋼品 | |
| KR20190094624A (ko) | 결정립계 계면 특성이 우수한 니오븀 함유 니켈기 초내열합금의 열처리 방법 및 이에 의해 열처리된 니켈기 초내열합금 | |
| JP4603198B2 (ja) | チタン合金部品の疲労特性改善方法とそれを用いたチタン合金部品 | |
| JP2003253422A (ja) | マンドレルあるいは成形金型などの工具の高寿命化方法および高寿命化されたマンドレルあるいは成形金型などの工具 | |
| CN109396777A (zh) | 一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法 | |
| JP2008275035A (ja) | 蒸気タービン用蒸気弁 | |
| JP2876206B1 (ja) | 浸炭及びメタルダスティングの抑制・防止方法 | |
| Carson | Heat treatments to improve microstructures of nickel alloys after selective laser melting | |
| JP2019199647A (ja) | 超多層膜 | |
| JP5490927B2 (ja) | クロス・カップリング反応によるアルミニウム硬化材の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170518 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170605 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180409 |