JP2521312B2 - 舶用プロペラの製作法 - Google Patents
舶用プロペラの製作法Info
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- JP2521312B2 JP2521312B2 JP62303275A JP30327587A JP2521312B2 JP 2521312 B2 JP2521312 B2 JP 2521312B2 JP 62303275 A JP62303275 A JP 62303275A JP 30327587 A JP30327587 A JP 30327587A JP 2521312 B2 JP2521312 B2 JP 2521312B2
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- Japan
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- propeller
- fatigue strength
- marine propeller
- marine
- manufacturing
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は腐食疲労強度の優れた舶用プロペラの製作法
に関する。
に関する。
〔従来の技術） 従来から舶用プロペラ材料としては銅合金鋳物が使用
されてきた。中でもニツケルアルミニウム青銅鋳物は他
の合金に比べ海水中の耐食性および腐食疲労強度が優れ
かつ機械的性質も高いことからプロペラ材料として多く
使用され、特に大型プロペラ材のほとんどはニツケルア
ルミニウム青銅鋳物である。
されてきた。中でもニツケルアルミニウム青銅鋳物は他
の合金に比べ海水中の耐食性および腐食疲労強度が優れ
かつ機械的性質も高いことからプロペラ材料として多く
使用され、特に大型プロペラ材のほとんどはニツケルア
ルミニウム青銅鋳物である。
舶用プロペラは海水中で60〜1,000r.p.m回転させて使
用するため、舶用プロペラの設計にとつては海水中の腐
食疲労強度は最も重要である。又、推進器の翼厚は海水
中の腐食疲労強度によつて決定され船舶の推進効率を大
きく左右すると共に、燃料消費量の増減をもたらす。
用するため、舶用プロペラの設計にとつては海水中の腐
食疲労強度は最も重要である。又、推進器の翼厚は海水
中の腐食疲労強度によつて決定され船舶の推進効率を大
きく左右すると共に、燃料消費量の増減をもたらす。
近年、省エネルギーの観点から、船舶においても燃料
消費量の節減が求められ、燃料消費量の少ない舶用エン
ジンが採用されると共に、プロペラにおいても推進効率
の向上が強く要求されてきている。舶用プロペラの場
合、翼厚を薄くすると重量が軽減されるだけでなく推進
効率を著しく向上させることが可能となる。すなわち舶
用プロペラ材の海水中の疲労強度を向上させれば推進効
率を高くすることができる。しかし、現在、舶用プロペ
ラは銅合金溶湯を鋳物砂で形成された鋳型に注湯した
後、常温になるのをまつて鋳型から取り出す製作法で製
造されている。鋳物砂は熱伝導率が小さいため製品重量
が数十トンにもなる大型プロペラは冷却時間が数日に及
ぶこともある。したがつて鋳物の冷却速度は遅く、質量
効果による機械的性質および腐食疲労強度の低下が著し
い。
消費量の節減が求められ、燃料消費量の少ない舶用エン
ジンが採用されると共に、プロペラにおいても推進効率
の向上が強く要求されてきている。舶用プロペラの場
合、翼厚を薄くすると重量が軽減されるだけでなく推進
効率を著しく向上させることが可能となる。すなわち舶
用プロペラ材の海水中の疲労強度を向上させれば推進効
率を高くすることができる。しかし、現在、舶用プロペ
ラは銅合金溶湯を鋳物砂で形成された鋳型に注湯した
後、常温になるのをまつて鋳型から取り出す製作法で製
造されている。鋳物砂は熱伝導率が小さいため製品重量
が数十トンにもなる大型プロペラは冷却時間が数日に及
ぶこともある。したがつて鋳物の冷却速度は遅く、質量
効果による機械的性質および腐食疲労強度の低下が著し
い。
また、使用応力が最も高い翼面（ボス中心から翼半径
Ｒの0.2〜0.6R付近）は翼厚がボスを除く他の場所より
厚いため腐食疲労強度が低下する。例えば、比較的冷却
速度の速い小型砂型鋳物材の海水中の腐食疲労強度は繰
返し数２×107回で18kg f/mm2程度であるが、直径が600
0mm以上の製品重量が20トン以上の鋳物である大型プロ
ペラ翼根部の腐食疲労強度は繰返数２×107回で10〜12k
g f/mm2にまで低下する。これは1,000℃から700℃間が
例えば大型プロペラ材の場合約0.1℃/minと著しく遅い
ため、ニツケルアルミニウム青銅の機械的性質を支配す
るAl,NiおよびFeの金属間化合物（κ相,FeAl,NiAl等）
が凝集粗大化するためである。また、ニツケルアルミニ
ウム青銅鋳物は溶解過程での水素ガス吸収に敏感であ
り、徐冷される大型鋳物では水素ガスに起因する微細欠
陥が発生し易かつた。
Ｒの0.2〜0.6R付近）は翼厚がボスを除く他の場所より
厚いため腐食疲労強度が低下する。例えば、比較的冷却
速度の速い小型砂型鋳物材の海水中の腐食疲労強度は繰
返し数２×107回で18kg f/mm2程度であるが、直径が600
0mm以上の製品重量が20トン以上の鋳物である大型プロ
ペラ翼根部の腐食疲労強度は繰返数２×107回で10〜12k
g f/mm2にまで低下する。これは1,000℃から700℃間が
例えば大型プロペラ材の場合約0.1℃/minと著しく遅い
ため、ニツケルアルミニウム青銅の機械的性質を支配す
るAl,NiおよびFeの金属間化合物（κ相,FeAl,NiAl等）
が凝集粗大化するためである。また、ニツケルアルミニ
ウム青銅鋳物は溶解過程での水素ガス吸収に敏感であ
り、徐冷される大型鋳物では水素ガスに起因する微細欠
陥が発生し易かつた。
本発明は従来の舶用プロペラ、特にニツケルアルミニ
ウム青銅鋳物製プロペラの腐食疲労強度を向上させ、プ
ロペラ肉厚（重量）の低減を図ると共に推進効率を向上
させようとするものである。
ウム青銅鋳物製プロペラの腐食疲労強度を向上させ、プ
ロペラ肉厚（重量）の低減を図ると共に推進効率を向上
させようとするものである。
本発明は舶用プロペラボス中心部より半径比0.2〜0.6
R（R:プロペラ半径）の範囲のプロペラ表層部のみを加
熱溶融させた後、直ちに100℃／分以上の冷却速度で急
冷し、その後450〜500℃の温度範囲で0.5〜1.5時間熱処
理することを特徴とする銅合金鋳物製の舶用プロペラの
製作法である。
R（R:プロペラ半径）の範囲のプロペラ表層部のみを加
熱溶融させた後、直ちに100℃／分以上の冷却速度で急
冷し、その後450〜500℃の温度範囲で0.5〜1.5時間熱処
理することを特徴とする銅合金鋳物製の舶用プロペラの
製作法である。
更に具体的に云うと、本発明は舶用プロペラで腐食疲
労強度が問題となる半径比0.2Rから0.6R（R:半径）の範
囲に対して、レーザー光線などの熱源を用いて表層部の
みを約1000℃に加熱して溶融させた後、100℃／分以上
の冷却速度で急冷しその後450〜500℃の温度で0.5〜1.5
時間の熱処理を行なうものである。
労強度が問題となる半径比0.2Rから0.6R（R:半径）の範
囲に対して、レーザー光線などの熱源を用いて表層部の
みを約1000℃に加熱して溶融させた後、100℃／分以上
の冷却速度で急冷しその後450〜500℃の温度で0.5〜1.5
時間の熱処理を行なうものである。
本発明において使用する銅合金としては、青銅、マン
ガン青銅、ニツケルアルミニウム青銅、りん青銅、キユ
プロニツケルなどがあげられる。
ガン青銅、ニツケルアルミニウム青銅、りん青銅、キユ
プロニツケルなどがあげられる。
表層部のみを加熱・溶融させた後、100℃／分以上の
冷却速度で急冷することにより結晶粒を微細化するとと
もに腐食疲労強度に大きな影響を及ぼす金属間化合物
（κ相:FeAl,NiAl合金）の析出および成長を抑え腐食疲
労強度を向上させた。また、その後450〜500℃の温度範
囲で0.5〜1.5時間熱処理することにより耐食性に悪影響
を及ぼすβ相を分解させた。
冷却速度で急冷することにより結晶粒を微細化するとと
もに腐食疲労強度に大きな影響を及ぼす金属間化合物
（κ相:FeAl,NiAl合金）の析出および成長を抑え腐食疲
労強度を向上させた。また、その後450〜500℃の温度範
囲で0.5〜1.5時間熱処理することにより耐食性に悪影響
を及ぼすβ相を分解させた。
表層を加熱溶融させる方法としてはレーザー光線や電
子ビームを用いる方法あるいは高周波加熱する方法があ
る。また、加熱溶融させる範囲としては半径比0.2Rから
0.6Rの範囲の表層部の深さ10mm程度の範囲が有効であ
る。
子ビームを用いる方法あるいは高周波加熱する方法があ
る。また、加熱溶融させる範囲としては半径比0.2Rから
0.6Rの範囲の表層部の深さ10mm程度の範囲が有効であ
る。
Al:9.7wt％,Ni;4.35wt％,Fe:5.3wt％,Mn;0.65wt％,C
u:残の組成でα＋（Ni,Al）金属間化合物の組織のニツ
ケルアルミニウム青銅製の実機プロペラ（半径3m,製品
重量25トン）のボス近傍の厚肉部（翼肉厚250mm）から1
00mmw×200mml×30mmtの２つのブロツク採取した。その
後、片方のブロツクについては電子ビーム（ビーム電流
密度35mA,加速電圧140KV）によりブロツクの板厚方向の
両面より肉厚の半分ずつ局部的に溶融させた後、急冷凝
固させ、その後450℃で１時間熱処理した。
u:残の組成でα＋（Ni,Al）金属間化合物の組織のニツ
ケルアルミニウム青銅製の実機プロペラ（半径3m,製品
重量25トン）のボス近傍の厚肉部（翼肉厚250mm）から1
00mmw×200mml×30mmtの２つのブロツク採取した。その
後、片方のブロツクについては電子ビーム（ビーム電流
密度35mA,加速電圧140KV）によりブロツクの板厚方向の
両面より肉厚の半分ずつ局部的に溶融させた後、急冷凝
固させ、その後450℃で１時間熱処理した。
実機プロペラから切り出したままのブロツクと加熱溶
融後熱処理したブロツクとからそれぞれ回転曲げ疲労試
験片を削り出し、海水中の腐食疲労試験に供した。その
結果を下表に示す。
融後熱処理したブロツクとからそれぞれ回転曲げ疲労試
験片を削り出し、海水中の腐食疲労試験に供した。その
結果を下表に示す。
〔発明の効果〕 本発明により、実機プロペラ材を加熱溶融後熱処理す
ることにより海水中での２×107回後の腐食疲労強度が
実機プロペラ材の約２倍（20kg/mm2）にすることができ
た。
ることにより海水中での２×107回後の腐食疲労強度が
実機プロペラ材の約２倍（20kg/mm2）にすることができ
た。
Claims (1)
- 【請求項１】舶用プロペラボス中心部より半径比0.2〜
0.6R（R:プロペラ半径）の範囲のプロペラ表層部のみを
加熱溶融させた後、直ちに100℃／分以上の冷却速度で
急冷し、その後450〜500℃の温度範囲で0.5〜1.5時間熱
処理することを特徴とする銅合金鋳物製の舶用プロペラ
の製作法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303275A JP2521312B2 (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 舶用プロペラの製作法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62303275A JP2521312B2 (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 舶用プロペラの製作法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01147044A JPH01147044A (ja) | 1989-06-08 |
| JP2521312B2 true JP2521312B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=17918999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62303275A Expired - Lifetime JP2521312B2 (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 舶用プロペラの製作法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2521312B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109913692B (zh) * | 2019-04-26 | 2021-06-01 | 山东科技大学 | 一种高耐疲劳性能铸态镍铝青铜合金的制备方法 |
-
1987
- 1987-12-02 JP JP62303275A patent/JP2521312B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01147044A (ja) | 1989-06-08 |
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