JP3106130B1 - タービンノズルの製造方法 - Google Patents
タービンノズルの製造方法Info
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Abstract
【要約】
【課題】組み立て・調整時間を短くして三次元翼形形状
のノズル翼本体をノズル内外輪側当て板およびダイアフ
ラム内外輪のそれぞれに容易に取付けることができるタ
ービンノズルの製造方法を提供する。 【解決手段】本発明に係るタービンノズルの製造方法は
下記の手順で行われる。 （１）平板からレーザ光の切断によりノズル内輪側当て
板１３、ノズル外輪側当て板１４を板取りする。 （２）ノズル内外輪側当て板１３，１４に曲げ加工を加
えてリング片に形成する。 （３）リング片に形成したノズル内外輪側当て板１３，
１４に三次元翼形形状の孔あけ加工を行う。 （４）ノズル翼本体１５の両端をノズル内輪側当て板１
３およびノズル外輪側当て板１４に挿入してレーザ光で
溶接する。 （５）ノズル内輪側当て板１３をダイアフラム内輪１６
に、ノズル外輪側当て板１４をダイアフラム外輪１７に
それぞれ電子ビーム機等で溶接する。
のノズル翼本体をノズル内外輪側当て板およびダイアフ
ラム内外輪のそれぞれに容易に取付けることができるタ
ービンノズルの製造方法を提供する。 【解決手段】本発明に係るタービンノズルの製造方法は
下記の手順で行われる。 （１）平板からレーザ光の切断によりノズル内輪側当て
板１３、ノズル外輪側当て板１４を板取りする。 （２）ノズル内外輪側当て板１３，１４に曲げ加工を加
えてリング片に形成する。 （３）リング片に形成したノズル内外輪側当て板１３，
１４に三次元翼形形状の孔あけ加工を行う。 （４）ノズル翼本体１５の両端をノズル内輪側当て板１
３およびノズル外輪側当て板１４に挿入してレーザ光で
溶接する。 （５）ノズル内輪側当て板１３をダイアフラム内輪１６
に、ノズル外輪側当て板１４をダイアフラム外輪１７に
それぞれ電子ビーム機等で溶接する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノズル翼本体をノ
ズル当て板およびダイアフラム内外輪に組み込む際、レ
ーザ光を用いて容易に組み込むことのできるタービンノ
ズルの製造方法に関する。
ズル当て板およびダイアフラム内外輪に組み込む際、レ
ーザ光を用いて容易に組み込むことのできるタービンノ
ズルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、発電プラントに適用される蒸気タ
ービンは、タービンノズル（タービン静翼）とタービン
動翼とを組み合わせてタービン段落を構成し、そのター
ビン段落をタービン軸の軸方向に沿って複数段に配置す
る軸流形式のものが多い。
ービンは、タービンノズル（タービン静翼）とタービン
動翼とを組み合わせてタービン段落を構成し、そのター
ビン段落をタービン軸の軸方向に沿って複数段に配置す
る軸流形式のものが多い。
【０００３】この軸流形式のタービン段落のうち、ター
ビンノズルは、蒸気の持つエネルギを速度エネルギに代
え、その速度エネルギをタービン動翼に与えて回転さ
せ、その際にタービン軸に回転トルクを発生させるもの
で、その構成として図１５に示すものがある。
ビンノズルは、蒸気の持つエネルギを速度エネルギに代
え、その速度エネルギをタービン動翼に与えて回転さ
せ、その際にタービン軸に回転トルクを発生させるもの
で、その構成として図１５に示すものがある。
【０００４】タービンノズルは、ノズル翼本体１をター
ビン軸（図示せず）の中心を通る半径線ＲＬに沿って延
びる、いわゆる直線状の二次元翼に形成し、その直線状
の二次元翼をタービン軸の周方向に沿って環状列に配置
している。
ビン軸（図示せず）の中心を通る半径線ＲＬに沿って延
びる、いわゆる直線状の二次元翼に形成し、その直線状
の二次元翼をタービン軸の周方向に沿って環状列に配置
している。
【０００５】また、タービンノズルは、図１３〜図１５
に示すように、ノズル翼本体１の底部２および頭部３の
それぞれに板状のノズル内輪側当て板４およびノズル外
輪側当て板５のそれぞれを介してダイアフラム内輪６お
よびダイアフラム外輪７を溶接固定させている。
に示すように、ノズル翼本体１の底部２および頭部３の
それぞれに板状のノズル内輪側当て板４およびノズル外
輪側当て板５のそれぞれを介してダイアフラム内輪６お
よびダイアフラム外輪７を溶接固定させている。
【０００６】このように構成されたタービンノズルの製
造方法は、次に示す手順で実施されている。
造方法は、次に示す手順で実施されている。
【０００７】まず、ノズル内輪側当て板４およびノズル
外輪側当て板５のそれぞれは、材質ＳＵＳ４０５、Ｃｒ
Ｍｏ鋼、炭素鋼のうち、いずれかで製作された平板から
レーザ光の切断により予め定められた寸法に板取りした
後、リング状に曲げ加工が実施される。
外輪側当て板５のそれぞれは、材質ＳＵＳ４０５、Ｃｒ
Ｍｏ鋼、炭素鋼のうち、いずれかで製作された平板から
レーザ光の切断により予め定められた寸法に板取りした
後、リング状に曲げ加工が実施される。
【０００８】リング状に曲げ加工されたノズル内輪側当
て板４およびノズル外輪側当て板５のそれぞれは、端部
を突き合わせ溶接した後、レーザ加工機により二次元的
な翼形形状の孔あけ加工作業が実施される。なお、孔あ
け加工作業はレーザ加工機以外のウォータジェットやワ
イヤーカットを使用する場合もある。
て板４およびノズル外輪側当て板５のそれぞれは、端部
を突き合わせ溶接した後、レーザ加工機により二次元的
な翼形形状の孔あけ加工作業が実施される。なお、孔あ
け加工作業はレーザ加工機以外のウォータジェットやワ
イヤーカットを使用する場合もある。
【０００９】レーザ加工機で孔あけ加工作業を実施する
場合、ノズル内輪側当て板４およびノズル外輪側当て板
５のそれぞれは、図１６に示すように、集光レンズ８か
ら集光されたレーザ光９を予め翼形形状に作成されたプ
ログラム指令に基づいて照射・移動させて孔あけ加工作
業を実施する。
場合、ノズル内輪側当て板４およびノズル外輪側当て板
５のそれぞれは、図１６に示すように、集光レンズ８か
ら集光されたレーザ光９を予め翼形形状に作成されたプ
ログラム指令に基づいて照射・移動させて孔あけ加工作
業を実施する。
【００１０】プログラム指令に基づいて実施された孔あ
け加工作業が終了すると、ノズル内輪側当て板４および
ノズル外輪側当て板５のそれぞれに、ノズル翼本体１を
挿入し、仮付け溶接される。その際、ノズル内輪側当て
板４およびノズル外輪側当て板５のそれぞれに形成した
孔に、ノズル翼本体１が挿入・嵌合しない場合、グライ
ンダ等の切削機で孔内面仕上げ調整加工が実施される。
け加工作業が終了すると、ノズル内輪側当て板４および
ノズル外輪側当て板５のそれぞれに、ノズル翼本体１を
挿入し、仮付け溶接される。その際、ノズル内輪側当て
板４およびノズル外輪側当て板５のそれぞれに形成した
孔に、ノズル翼本体１が挿入・嵌合しない場合、グライ
ンダ等の切削機で孔内面仕上げ調整加工が実施される。
【００１１】孔内面仕上げ調整加工が終了すると、ノズ
ル翼本体１を再びノズル内輪側当て板４およびノズル外
輪側当て板５のそれぞれの孔に挿入後、孔の内面をＴＩ
Ｇ溶接でシール溶接を実施し、次に、図１３および図１
４に示すように、ノズル翼本体１を支持固定するノズル
内輪側当て板４およびノズル外輪側当て板５をダイヤフ
ラム内輪６およびダイアフラム外輪７のそれぞれに挿入
後、電子ビーム機等で溶接し、機械加工を実施してター
ビンノズルダイアフラムを組み立て、最後に、ワイヤカ
ット装置等で図示の半割状に切削していた。
ル翼本体１を再びノズル内輪側当て板４およびノズル外
輪側当て板５のそれぞれの孔に挿入後、孔の内面をＴＩ
Ｇ溶接でシール溶接を実施し、次に、図１３および図１
４に示すように、ノズル翼本体１を支持固定するノズル
内輪側当て板４およびノズル外輪側当て板５をダイヤフ
ラム内輪６およびダイアフラム外輪７のそれぞれに挿入
後、電子ビーム機等で溶接し、機械加工を実施してター
ビンノズルダイアフラムを組み立て、最後に、ワイヤカ
ット装置等で図示の半割状に切削していた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】最近のタービンノズル
は、図１７に示すように、ノズル翼本体１の底部２およ
び頭部３のそれぞれからタービン軸の中心を通る半径線
ＲＬに対し、腹側１０の方向に向って直線状の傾斜部Ｔ
Ｌを形成し、途中の中間部分から曲線状の湾曲部ＣＬで
結ぶ、いわゆるコンパウンドリーンタイプの三次元翼形
形状が実現している。この三次元翼形状のタービンノズ
ルは、二次元翼形形状に較べて二次流れ損失を低く抑え
ることができる点で翼効率を大幅に向上させている。
は、図１７に示すように、ノズル翼本体１の底部２およ
び頭部３のそれぞれからタービン軸の中心を通る半径線
ＲＬに対し、腹側１０の方向に向って直線状の傾斜部Ｔ
Ｌを形成し、途中の中間部分から曲線状の湾曲部ＣＬで
結ぶ、いわゆるコンパウンドリーンタイプの三次元翼形
形状が実現している。この三次元翼形状のタービンノズ
ルは、二次元翼形形状に較べて二次流れ損失を低く抑え
ることができる点で翼効率を大幅に向上させている。
【００１３】このような流力性能の優れたノズル翼本体
１を、上述の手法を用いてノズル内輪側当て板４および
ノズル外輪側当て板５のそれぞれに挿入する際、いくつ
かの問題点があった。
１を、上述の手法を用いてノズル内輪側当て板４および
ノズル外輪側当て板５のそれぞれに挿入する際、いくつ
かの問題点があった。
【００１４】まず、ノズル内輪側当て板４およびノズル
外輪側当て板５のそれぞれは、翼形形状の孔が二次元的
であるのに対し、ノズル翼本体１の翼形形状が三次元的
であるから、挿入・位置調整作業が難しく、各当て板
４，５の孔内面加工仕上げに多くの時間を費し、また隣
りの孔内面加工仕上げも同様に位置調整作業等を繰り返
して行わなければならず、作業者をして多くの労力を強
いる不都合があった。特に、各当て板４，５の孔に対す
るノズル翼本体１の前縁１１および後縁１２の付近の挿
入・位置調整作業に多くの労力を費やしていた。
外輪側当て板５のそれぞれは、翼形形状の孔が二次元的
であるのに対し、ノズル翼本体１の翼形形状が三次元的
であるから、挿入・位置調整作業が難しく、各当て板
４，５の孔内面加工仕上げに多くの時間を費し、また隣
りの孔内面加工仕上げも同様に位置調整作業等を繰り返
して行わなければならず、作業者をして多くの労力を強
いる不都合があった。特に、各当て板４，５の孔に対す
るノズル翼本体１の前縁１１および後縁１２の付近の挿
入・位置調整作業に多くの労力を費やしていた。
【００１５】次に、ノズル翼本体１の各当て板４，５へ
の挿入・位置合せ時間を省略するため、ノズル翼本体１
の翼ルート部２側および翼チップ部３側のそれぞれの端
面のエッジを面取り加工をすることが多いが、各当て板
４，５の孔形状とノズル翼本体１の翼形形状とは互いに
異なっているので、面取り部を埋めるＴＩＧ溶接時間が
大幅に長くなり、母材に対する品質保証に悪影響を与え
たり、高コスト価する等の不具合があった。
の挿入・位置合せ時間を省略するため、ノズル翼本体１
の翼ルート部２側および翼チップ部３側のそれぞれの端
面のエッジを面取り加工をすることが多いが、各当て板
４，５の孔形状とノズル翼本体１の翼形形状とは互いに
異なっているので、面取り部を埋めるＴＩＧ溶接時間が
大幅に長くなり、母材に対する品質保証に悪影響を与え
たり、高コスト価する等の不具合があった。
【００１６】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、加工・位置合わせ調整作業時間を短くして
三次元翼形形状のノズル翼本体をノズル内外輪側当て板
およびダイアフラム内外輪のそれぞれに容易に取付ける
ことのできるタービンノズルの製造方法を提供すること
を目的とする。
れたもので、加工・位置合わせ調整作業時間を短くして
三次元翼形形状のノズル翼本体をノズル内外輪側当て板
およびダイアフラム内外輪のそれぞれに容易に取付ける
ことのできるタービンノズルの製造方法を提供すること
を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るタービンノ
ズルの製造方法は、上記目的を達成するために、請求項
１に記載したように、両端部に直線状の傾斜部を有し、
中間部に曲線状の湾曲部を有する三次元翼形形状のノズ
ル翼本体の両端を、ノズル内輪側当て板およびノズル外
輪側当て板のそれぞれに溶接した後、上記ノズル内輪側
当て板にダイアフラム内輪を溶接するとともに、上記ノ
ズル外輪側当て板にダイアフラム外輪を溶接するタービ
ンノズルの製造方法において、上記ノズル内輪側当て板
および上記ノズル外輪側当て板をレーザ光の切断により
平板から板取し、板取した上記ノズル内輪側当て板およ
び上記ノズル外輪側当て板のそれぞれを曲げ加工を加え
てリング片に形成し、リング片に形成した上記ノズル内
輪側当て板および上記ノズル外輪側当て板のそれぞれに
上記ノイズ翼本体の三次元翼形形状相当にプログラムさ
れた孔あけ加工をレーザ光で行い、上記ノズル翼本体を
挿入してレーザ光で溶接した後、上記ノズル内輪側当て
板をダイアフラム内輪に、上記ノズル外輪側当て板をダ
イアフラム外輪にそれぞれ溶着するものである。
ズルの製造方法は、上記目的を達成するために、請求項
１に記載したように、両端部に直線状の傾斜部を有し、
中間部に曲線状の湾曲部を有する三次元翼形形状のノズ
ル翼本体の両端を、ノズル内輪側当て板およびノズル外
輪側当て板のそれぞれに溶接した後、上記ノズル内輪側
当て板にダイアフラム内輪を溶接するとともに、上記ノ
ズル外輪側当て板にダイアフラム外輪を溶接するタービ
ンノズルの製造方法において、上記ノズル内輪側当て板
および上記ノズル外輪側当て板をレーザ光の切断により
平板から板取し、板取した上記ノズル内輪側当て板およ
び上記ノズル外輪側当て板のそれぞれを曲げ加工を加え
てリング片に形成し、リング片に形成した上記ノズル内
輪側当て板および上記ノズル外輪側当て板のそれぞれに
上記ノイズ翼本体の三次元翼形形状相当にプログラムさ
れた孔あけ加工をレーザ光で行い、上記ノズル翼本体を
挿入してレーザ光で溶接した後、上記ノズル内輪側当て
板をダイアフラム内輪に、上記ノズル外輪側当て板をダ
イアフラム外輪にそれぞれ溶着するものである。
【００１８】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項２に記載し
たように、ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル内輪
側当て板の外側から照射するものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項２に記載し
たように、ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル内輪
側当て板の外側から照射するものである。
【００１９】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項３に記載し
たように、ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル内輪
側当て板の内側から照射するものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項３に記載し
たように、ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル内輪
側当て板の内側から照射するものである。
【００２０】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項４に記載し
たように、ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル外輪
側当て板の内側から照射するものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項４に記載し
たように、ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル外輪
側当て板の内側から照射するものである。
【００２１】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項５に記載し
たように、ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル外輪
側当て板の外側から照射するものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項５に記載し
たように、ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル外輪
側当て板の外側から照射するものである。
【００２２】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項６に記載し
たように、ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル内輪側当て板の
鉛直側面から見てレーザ光の照射角は法線に対して光軸
を０゜〜２０゜の範囲内で照射するものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項６に記載し
たように、ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル内輪側当て板の
鉛直側面から見てレーザ光の照射角は法線に対して光軸
を０゜〜２０゜の範囲内で照射するものである。
【００２３】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項７に記載し
たように、ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル内輪側当て板の
平面から見てレーザ光の照射角は法線に対して、光軸を
０゜〜２０゜範囲内で照射するものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項７に記載し
たように、ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル内輪側当て板の
平面から見てレーザ光の照射角は法線に対して、光軸を
０゜〜２０゜範囲内で照射するものである。
【００２４】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項８に記載し
たように、ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル外輪側当て板の
鉛直側面から見てレーザ光の照射角は法線に対して光軸
を０゜〜１５゜の範囲内で照射するものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項８に記載し
たように、ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル外輪側当て板の
鉛直側面から見てレーザ光の照射角は法線に対して光軸
を０゜〜１５゜の範囲内で照射するものである。
【００２５】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項９に記載し
たように、ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル外輪側当て板の
平面から見てレーザ光の照射角は法線に対して光軸を０
゜〜１５゜範囲内で照射するものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項９に記載し
たように、ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル外輪側当て板の
平面から見てレーザ光の照射角は法線に対して光軸を０
゜〜１５゜範囲内で照射するものである。
【００２６】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項１０に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、上記ノズル内輪側当て板および上記ノズル
外輪側当て板の材質が高Ｃｒ鋼に対し、加工ガスに酸素
を行い、酸素のガス圧を４ｋｇｆ／ｃｍ２以上、孔あけ
速度を５００ｍｍ／ｍｉｎ以下で行うものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項１０に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、上記ノズル内輪側当て板および上記ノズル
外輪側当て板の材質が高Ｃｒ鋼に対し、加工ガスに酸素
を行い、酸素のガス圧を４ｋｇｆ／ｃｍ２以上、孔あけ
速度を５００ｍｍ／ｍｉｎ以下で行うものである。
【００２７】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項１１に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、上記ノズル内輪側当て板および上記ノズル
外輪側当て板の材質が低Ｃｒ鋼に対し、加工ガスに酸素
を行い、酸素のガス圧を３ｋｇｆ／ｃｍ２以下、孔あけ
速度を３０００ｍｍ／ｍｉｎ以下で行うものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項１１に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、上記ノズル内輪側当て板および上記ノズル
外輪側当て板の材質が低Ｃｒ鋼に対し、加工ガスに酸素
を行い、酸素のガス圧を３ｋｇｆ／ｃｍ２以下、孔あけ
速度を３０００ｍｍ／ｍｉｎ以下で行うものである。
【００２８】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項１２に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、加工ガスに窒素を用い、窒素のガス圧を７
ｋｇｆ／ｃｍ２以上、孔あけ速度を３０００ｍｍ／ｍｉ
ｎ以下で行うものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項１２に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、加工ガスに窒素を用い、窒素のガス圧を７
ｋｇｆ／ｃｍ２以上、孔あけ速度を３０００ｍｍ／ｍｉ
ｎ以下で行うものである。
【００２９】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項１３に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、三次元翼形形状の前縁から１ｍｍ〜２０ｍ
ｍの範囲内で下孔加工を行うものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項１３に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、三次元翼形形状の前縁から１ｍｍ〜２０ｍ
ｍの範囲内で下孔加工を行うものである。
【００３０】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項１４に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、レーザ光を上記ノズル内輪側当て板および
上記ノズル外輪側当て板に対して立向下進方向に向って
照射するものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項１４に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あけ加
工を行う際、レーザ光を上記ノズル内輪側当て板および
上記ノズル外輪側当て板に対して立向下進方向に向って
照射するものである。
【００３１】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項１５に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板をノズル翼本体にそれぞれ溶着する際、溶加材を供
給して溶着させるものである。
方法は、上記目的を達成するために、請求項１５に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板をノズル翼本体にそれぞれ溶着する際、溶加材を供
給して溶着させるものである。
【００３２】また、本発明に係るタービンノズルの製造
方法は、上記目的を達成するために、請求項１６に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板をノズル翼本体にそれぞれ溶着する際、上記ノズル
内輪側当て板および上記ノズル外輪側当て板のそれぞれ
の材質がＳＵＳ４０５のステンレス鋼で、上記ノズル翼
本体の材質が１３Ｃｒ−Ｎｂのとき、溶加材をインコネ
ル系合金およびＳＵＳ３１６系ステンレス鋼のうち、い
ずれかを選択て溶着することを特徴とする方法である。
方法は、上記目的を達成するために、請求項１６に記載
したように、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当
て板をノズル翼本体にそれぞれ溶着する際、上記ノズル
内輪側当て板および上記ノズル外輪側当て板のそれぞれ
の材質がＳＵＳ４０５のステンレス鋼で、上記ノズル翼
本体の材質が１３Ｃｒ−Ｎｂのとき、溶加材をインコネ
ル系合金およびＳＵＳ３１６系ステンレス鋼のうち、い
ずれかを選択て溶着することを特徴とする方法である。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るタービンノズ
ルの製造方法の実施形態を図面および図面に付した符号
を引用して説明する。
ルの製造方法の実施形態を図面および図面に付した符号
を引用して説明する。
【００３４】図１は、本発明に係るタービンノズルの製
造方法の実施形態を説明するために用いた手順図であ
る。
造方法の実施形態を説明するために用いた手順図であ
る。
【００３５】本実施形態に係るタービンノズルの製造方
法は、ノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側当て
板１４を作製するにあたり、まず最初に、例えばＳＵＳ
４０５製の平板からレーザ加工機によるレーザ切断で設
計寸法に板取りし（ステップＳＴ１）、その後、ロール
曲げ加工機でリング状に成形加工する（ステップＳＴ
２）。
法は、ノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側当て
板１４を作製するにあたり、まず最初に、例えばＳＵＳ
４０５製の平板からレーザ加工機によるレーザ切断で設
計寸法に板取りし（ステップＳＴ１）、その後、ロール
曲げ加工機でリング状に成形加工する（ステップＳＴ
２）。
【００３６】リング状に成形加工されたノズル内輪側当
て板１３およびノズル外輪側当て板１４のそれぞれは、
端部をＴＩＧ溶接機、ＭＩＧ溶接機およびＭＡＧ／ＣＯ
２溶接機のうち、いずれかを用いて溶接接続させ（ステ
ップＳＴ３）、リング片として形成する。
て板１３およびノズル外輪側当て板１４のそれぞれは、
端部をＴＩＧ溶接機、ＭＩＧ溶接機およびＭＡＧ／ＣＯ
２溶接機のうち、いずれかを用いて溶接接続させ（ステ
ップＳＴ３）、リング片として形成する。
【００３７】リング片として形成されたノズル内輪側当
て板１３およびノズル外輪側当て板１４のそれぞれは、
図１７に示す三次元翼形形状にプログラムされた、その
プログラム指令に基づいてレーザ加工機でリング片の周
方向に沿って孔あけ加工作業が実施された後（ステップ
ＳＴ４）、孔の内面の機械仕上げ加工が実施される（ス
テップＳＴ５）。
て板１３およびノズル外輪側当て板１４のそれぞれは、
図１７に示す三次元翼形形状にプログラムされた、その
プログラム指令に基づいてレーザ加工機でリング片の周
方向に沿って孔あけ加工作業が実施された後（ステップ
ＳＴ４）、孔の内面の機械仕上げ加工が実施される（ス
テップＳＴ５）。
【００３８】孔の内面の機械仕上げ加工が終了すると、
ノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側当て板１４
のそれぞれは、上述の孔に三次元翼形形状に形成された
ノズル翼本体１５を挿入・位置合わせし、レーザ加工機
で溶加材（フィラワイヤ）を用いてレーザ溶接を実施し
た後（ステップＳＴ６）、その溶接部を機械加工する
（ステップＳＴ７）。
ノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側当て板１４
のそれぞれは、上述の孔に三次元翼形形状に形成された
ノズル翼本体１５を挿入・位置合わせし、レーザ加工機
で溶加材（フィラワイヤ）を用いてレーザ溶接を実施し
た後（ステップＳＴ６）、その溶接部を機械加工する
（ステップＳＴ７）。
【００３９】溶接部の機械加工後、ノズル翼本体１５を
固定・支持したノズル内輪側当て板１３およびノズル外
輪側当て板１４は、ダイアフラム内輪１６およびダイア
フラム外輪１７に組み込んだ後、電子ビーム機で電子ビ
ーム溶接を実施し（ステップＳＴ８）、その溶接部の機
械加工仕上げを実施する（ステップＳＴ９）。
固定・支持したノズル内輪側当て板１３およびノズル外
輪側当て板１４は、ダイアフラム内輪１６およびダイア
フラム外輪１７に組み込んだ後、電子ビーム機で電子ビ
ーム溶接を実施し（ステップＳＴ８）、その溶接部の機
械加工仕上げを実施する（ステップＳＴ９）。
【００４０】次に、ノズル内輪側当て板１３およびノズ
ル外輪側当て板１４の孔あけ加工作業、およびノズル翼
本体１５のノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側
当て板１４のそれぞれへの挿入・固定作業を今少し詳し
く説明する。
ル外輪側当て板１４の孔あけ加工作業、およびノズル翼
本体１５のノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側
当て板１４のそれぞれへの挿入・固定作業を今少し詳し
く説明する。
【００４１】まず、最初に、ノズル内輪側当て板１３ま
たはノズル外輪側当て板１４は、図２に示すように、レ
ーザ加工機のレーザ発振器１８に対して水平位置に調整
セットしながらレーザ加工機のターンテーブル１９に設
置される。この場合、レーザ発振器１８は、ノズル内輪
側当て板１３に孔あけ加工を実施するとき、図１１に示
すように、外側（ダイアフラム外輪側）に配置すること
が好ましく、また、ノズル外輪側当て板１４に孔あけ加
工を実施するとき、内側（ダイアフラム内輪側）に配置
することが好ましい。レーザ発振器１８を、このように
配置するのは、ノズル内輪側当て板１３およびノズル外
輪側当て板１４のそれぞれの板厚が厚い（１８ｍｍ〜１
９ｍｍ）ために、レーザ入射側の切り幅とレーザ出射側
の切り幅とが微妙にずれることがあるので、この点を考
慮してノズル翼本体１５の両端の挿入開始側の孔の加工
精度を高く維持させることに基づく。
たはノズル外輪側当て板１４は、図２に示すように、レ
ーザ加工機のレーザ発振器１８に対して水平位置に調整
セットしながらレーザ加工機のターンテーブル１９に設
置される。この場合、レーザ発振器１８は、ノズル内輪
側当て板１３に孔あけ加工を実施するとき、図１１に示
すように、外側（ダイアフラム外輪側）に配置すること
が好ましく、また、ノズル外輪側当て板１４に孔あけ加
工を実施するとき、内側（ダイアフラム内輪側）に配置
することが好ましい。レーザ発振器１８を、このように
配置するのは、ノズル内輪側当て板１３およびノズル外
輪側当て板１４のそれぞれの板厚が厚い（１８ｍｍ〜１
９ｍｍ）ために、レーザ入射側の切り幅とレーザ出射側
の切り幅とが微妙にずれることがあるので、この点を考
慮してノズル翼本体１５の両端の挿入開始側の孔の加工
精度を高く維持させることに基づく。
【００４２】また、レーザ発振器１８は、ノズル内輪側
当て板１３に孔あけ加工を実施するとき、内側（ダイア
フラム内輪側）に配置しても良く、さらにノズル外輪側
当て板１４に孔あけ加工を実施するとき、外側（ダイア
フラム外輪側）に配置しても良い。孔あけ加工作業の経
済性を重視すれば、このようなことが好ましい。なお、
レーザ発振器１８は、図３に示すように、全反射ミラー
２０、部分反射ミラー２１、電極２２，２２を備えると
ともに、循環路２３にファン２４と熱交換器２５とを設
置し、ガスを循環させて器内を冷却している。
当て板１３に孔あけ加工を実施するとき、内側（ダイア
フラム内輪側）に配置しても良く、さらにノズル外輪側
当て板１４に孔あけ加工を実施するとき、外側（ダイア
フラム外輪側）に配置しても良い。孔あけ加工作業の経
済性を重視すれば、このようなことが好ましい。なお、
レーザ発振器１８は、図３に示すように、全反射ミラー
２０、部分反射ミラー２１、電極２２，２２を備えると
ともに、循環路２３にファン２４と熱交換器２５とを設
置し、ガスを循環させて器内を冷却している。
【００４３】一方、ノズル内輪側当て板への孔あけ加工
作業にあたり、レーザ発振器１８のレーザ光の入射角
は、図４に示すように、ノズル内輪側当て板１３の鉛直
側面（蒸気流入に交差する側）から見た場合、光軸と法
線とのなす交差角をα１ とするとき、その交差角α１
を、 ０＜α１＜２０゜ の範囲に設定される。
作業にあたり、レーザ発振器１８のレーザ光の入射角
は、図４に示すように、ノズル内輪側当て板１３の鉛直
側面（蒸気流入に交差する側）から見た場合、光軸と法
線とのなす交差角をα１ とするとき、その交差角α１
を、 ０＜α１＜２０゜ の範囲に設定される。
【００４４】また、レーザ発振器１８のレーザ光の入射
角は、図５に示すように、ノズル内輪側当て板１３の平
面（蒸気流入側）から見た場合、光軸と法線とのなす交
差角をφとするとき、その交差角φを、 ０＜φ＜２０゜ の範囲に設定される。
角は、図５に示すように、ノズル内輪側当て板１３の平
面（蒸気流入側）から見た場合、光軸と法線とのなす交
差角をφとするとき、その交差角φを、 ０＜φ＜２０゜ の範囲に設定される。
【００４５】これら交差角α１、φは、孔あけ加工を実
施するにあたり、孔寸法を高い精度で維持する好ましい
範囲であり、テストで試行錯誤の結果、決定したもので
ある。
施するにあたり、孔寸法を高い精度で維持する好ましい
範囲であり、テストで試行錯誤の結果、決定したもので
ある。
【００４６】他方、ノズル外輪側当て板１４への孔あけ
加工作業にあたり、レーザ発振器１８のレーザ光の入射
角は、図６に示すように、ノズル外輪側当て板１４の鉛
直側面（蒸気流入に交差する側）から見た場合、光軸と
法線とのなす交差角をα２とするとき、その交差角α２
を、 ０＜α２＜１５゜ の範囲に設定される。
加工作業にあたり、レーザ発振器１８のレーザ光の入射
角は、図６に示すように、ノズル外輪側当て板１４の鉛
直側面（蒸気流入に交差する側）から見た場合、光軸と
法線とのなす交差角をα２とするとき、その交差角α２
を、 ０＜α２＜１５゜ の範囲に設定される。
【００４７】また、レーザ発振器１８のレーザ光の入射
角は、図７に示すように、ノズル外輪側当て板１４の平
面（蒸気流入側）から見た場合、光軸と法線とのなす交
差角へθとするとき、その交差角θを、 ０＜θ＜１５゜ の範囲に設定される。
角は、図７に示すように、ノズル外輪側当て板１４の平
面（蒸気流入側）から見た場合、光軸と法線とのなす交
差角へθとするとき、その交差角θを、 ０＜θ＜１５゜ の範囲に設定される。
【００４８】これら交差角α２，θも上述と同様に、テ
ストで試行錯誤を繰り返して設定した孔寸法を高い精度
で維持する好ましい適用範囲である。
ストで試行錯誤を繰り返して設定した孔寸法を高い精度
で維持する好ましい適用範囲である。
【００４９】次に、ノズル内輪側当て板１３およびノズ
ル外輪側当て板１４への孔あけ加工の具体的手順を説明
する。
ル外輪側当て板１４への孔あけ加工の具体的手順を説明
する。
【００５０】本実施形態では、レーザ発振器１８からの
レーザ光をノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側
当て板１４のそれぞれに対し直角方向に照射しているも
ので、図８および図９に示すように、ノズル翼本体１５
の前縁２６から下流側に向って１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲
内の位置Ａでピアシング（下孔加工）し、位置Ｂまで切
削する。つまり、レーザ発振器１８からレーザ光を被加
工物に照射した位置から矢印で示す下流側に向って移動
させる、いわゆる立向下進方向にレーザ光を移動させ孔
あけ加工する。
レーザ光をノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側
当て板１４のそれぞれに対し直角方向に照射しているも
ので、図８および図９に示すように、ノズル翼本体１５
の前縁２６から下流側に向って１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲
内の位置Ａでピアシング（下孔加工）し、位置Ｂまで切
削する。つまり、レーザ発振器１８からレーザ光を被加
工物に照射した位置から矢印で示す下流側に向って移動
させる、いわゆる立向下進方向にレーザ光を移動させ孔
あけ加工する。
【００５１】次に、レーザ光を再び位置Ｃに移動させ、
ここからレーザ光を矢印の方向に向って立向下進方向に
移動させ、位置Ｄで孔あけ加工作業が終了する。なお、
孔あけ加工は、図１０に示すように、いわゆる一筆書き
施行も考えられるが、レーザ光を被加工物に照射した位
置から上流側に向って移動させる、いわゆる立向上進
（矢印Ｅ）に向って行うと、溶融金属が切削溝を埋める
ことがあるので、重力の作用を利用して溶融金属の再凝
固を抑制する必要上、図９で示した立向下進を常に採用
することが好ましい。
ここからレーザ光を矢印の方向に向って立向下進方向に
移動させ、位置Ｄで孔あけ加工作業が終了する。なお、
孔あけ加工は、図１０に示すように、いわゆる一筆書き
施行も考えられるが、レーザ光を被加工物に照射した位
置から上流側に向って移動させる、いわゆる立向上進
（矢印Ｅ）に向って行うと、溶融金属が切削溝を埋める
ことがあるので、重力の作用を利用して溶融金属の再凝
固を抑制する必要上、図９で示した立向下進を常に採用
することが好ましい。
【００５２】ノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪
側当て板１４のそれぞれに孔あけ加工を実施する際、次
に示す技術要項で施行される。
側当て板１４のそれぞれに孔あけ加工を実施する際、次
に示す技術要項で施行される。
【００５３】まず、ノズル内輪側当て板１３およびノズ
ル外輪側当て板１４のそれぞれは、材質をＳＵＳ４０
５、板厚を５〜２０ｍｍとし、ＣＯ２レーザ加工機で施
行される。この場合、ＣＯ２レーザの使用条件は、次に
示す仕様になっている。
ル外輪側当て板１４のそれぞれは、材質をＳＵＳ４０
５、板厚を５〜２０ｍｍとし、ＣＯ２レーザ加工機で施
行される。この場合、ＣＯ２レーザの使用条件は、次に
示す仕様になっている。
【００５４】
【外１】 また、集光レンズの焦点距離は、５インチ（１２７ｍ
ｍ）から１５インチ（３８１ｍｍ）である。なお、本実
施形態ではノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側
当て板１４のそれぞれの孔あけ加工にＣＯ２レーザを用
いているが、ＹＡＧレーザでもよい。
ｍ）から１５インチ（３８１ｍｍ）である。なお、本実
施形態ではノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側
当て板１４のそれぞれの孔あけ加工にＣＯ２レーザを用
いているが、ＹＡＧレーザでもよい。
【００５５】また、本実施形態では、ノズル内輪側当て
板１３およびノズル外輪側当て板１４の材質をＳＵＳ４
０５にしているが、低Ｃｒ鋼を用いる場合、具体的には
２．５％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼に孔あけ加工を施行する場
合、次に示す仕様になっている。
板１３およびノズル外輪側当て板１４の材質をＳＵＳ４
０５にしているが、低Ｃｒ鋼を用いる場合、具体的には
２．５％Ｃｒ−１％Ｍｏ鋼に孔あけ加工を施行する場
合、次に示す仕様になっている。
【００５６】
【外２】
【００５７】このように、孔あけ速度が高Ｃｒ鋼（ＳＵ
Ｓ４０５）に較べて２倍以上になっているので、低Ｃｒ
鋼の孔あけ加工作業は一段と高速加工化が可能である。
Ｓ４０５）に較べて２倍以上になっているので、低Ｃｒ
鋼の孔あけ加工作業は一段と高速加工化が可能である。
【００５８】また、本実施形態では、レーザ孔あけ加工
に用いるガスを酸素にしているが、窒素ガスを使用して
もよい。
に用いるガスを酸素にしているが、窒素ガスを使用して
もよい。
【００５９】そもそも、窒素ガスを使用するレーザ切断
は、切断面が酸化しないので、切断後の溶接に有効とさ
れている。窒素ガスを用いたレーザ切断は、ガス圧を高
くする必要があるが、高Ｃｒ鋼（ＳＵＳ４０５）におい
ては孔あけ速度の高速化が可能である。
は、切断面が酸化しないので、切断後の溶接に有効とさ
れている。窒素ガスを用いたレーザ切断は、ガス圧を高
くする必要があるが、高Ｃｒ鋼（ＳＵＳ４０５）におい
ては孔あけ速度の高速化が可能である。
【００６０】窒素ガスを用いて高Ｃｒ鋼の孔あけ加工を
施行する場合、次に示す仕様になっている。
施行する場合、次に示す仕様になっている。
【００６１】
【外３】
【００６２】ノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪
側当て板１４のそれぞれの孔あけ加工作業が終了する
と、本実施形態では、各当て板１３，１４の孔に三次元
翼形形状のノズル翼本体１５を挿入し、仮付け固定した
後、レーザ光による本付け肉盛溶接を実施する。
側当て板１４のそれぞれの孔あけ加工作業が終了する
と、本実施形態では、各当て板１３，１４の孔に三次元
翼形形状のノズル翼本体１５を挿入し、仮付け固定した
後、レーザ光による本付け肉盛溶接を実施する。
【００６３】本付け肉盛溶接は、図１２に示すように、
ノズル翼本体１５をノズル内輪側当て板１３およびノズ
ル外輪側当て板１４のそれぞれに溶接固定させる際、溶
融金属として溶加材（フィラーワイヤ）２７が用いられ
る。
ノズル翼本体１５をノズル内輪側当て板１３およびノズ
ル外輪側当て板１４のそれぞれに溶接固定させる際、溶
融金属として溶加材（フィラーワイヤ）２７が用いられ
る。
【００６４】この溶加材２７は、各当て板１３，１４の
材質がＳＵＳ４０５、ノズル翼本体１５の材質が１３Ｃ
ｒ−Ｎｂの場合、インコネル系（Ｃｒ量１８〜２２％含
む）合金またはＳＵＳ１６系のステンレス鋼が使用され
る。インコネル系合金またはＳＵＳ３１６系の溶加材２
７は、溶接施行後、凝固割れが生じないし、また熱処理
も不要なので好都合である。なお、各当て板１３，１４
の材質とノズル翼本体１５の材質との組み合わせいかん
によってはＳＵＳ４１０系のステンレス鋼の溶加材２７
が使用される。この場合、溶接部の溶接割れを防止する
ために、例えば３００〜５００℃の温度で３０分〜１時
間加熱後、空冷をする熱処理が実施される。
材質がＳＵＳ４０５、ノズル翼本体１５の材質が１３Ｃ
ｒ−Ｎｂの場合、インコネル系（Ｃｒ量１８〜２２％含
む）合金またはＳＵＳ１６系のステンレス鋼が使用され
る。インコネル系合金またはＳＵＳ３１６系の溶加材２
７は、溶接施行後、凝固割れが生じないし、また熱処理
も不要なので好都合である。なお、各当て板１３，１４
の材質とノズル翼本体１５の材質との組み合わせいかん
によってはＳＵＳ４１０系のステンレス鋼の溶加材２７
が使用される。この場合、溶接部の溶接割れを防止する
ために、例えば３００〜５００℃の温度で３０分〜１時
間加熱後、空冷をする熱処理が実施される。
【００６５】また、この場合のＣＯ２レーザの使用条件
は、次に示す仕様になっている。
は、次に示す仕様になっている。
【００６６】
【外４】
【００６７】ノズル翼本体１５のノズル内輪側当て板１
３およびノズル外輪側当て板１４のそれぞれへの本付け
肉盛溶接が終了すると、最後に、本実施形態ではノズル
内輪側当て板１３をダイアフラム内輪１６に、またノズ
ル外輪側当て板１４をダイアフラム外輪１７にそれぞれ
電子ビーム溶接またはＭＡＧ溶接で溶着させた後、機械
仕上加工を実施し、タービンノズルを完成させる。
３およびノズル外輪側当て板１４のそれぞれへの本付け
肉盛溶接が終了すると、最後に、本実施形態ではノズル
内輪側当て板１３をダイアフラム内輪１６に、またノズ
ル外輪側当て板１４をダイアフラム外輪１７にそれぞれ
電子ビーム溶接またはＭＡＧ溶接で溶着させた後、機械
仕上加工を実施し、タービンノズルを完成させる。
【００６８】このように、本実施形態では、レーザ光で
平板からノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側当
て板１４のそれぞれを板取し、板取されたノズル内輪側
当て板１３およびノズル外輪側当て板１４のそれぞれに
三次元翼形形状の孔あけ加工をレーザ光で実施し、三次
元翼形形状の孔にノズル翼本体１５を挿入・位置合わせ
を実施して仮付け溶接し、さらにノズル翼本体１５と各
当て板１３，１４との本付け溶接にレーザ肉盛溶接を実
施するので、加工・位置合わせ調整作業を短くして高品
質のノズル翼本体１５の各当て板１３，１４への溶着を
実施することができる。
平板からノズル内輪側当て板１３およびノズル外輪側当
て板１４のそれぞれを板取し、板取されたノズル内輪側
当て板１３およびノズル外輪側当て板１４のそれぞれに
三次元翼形形状の孔あけ加工をレーザ光で実施し、三次
元翼形形状の孔にノズル翼本体１５を挿入・位置合わせ
を実施して仮付け溶接し、さらにノズル翼本体１５と各
当て板１３，１４との本付け溶接にレーザ肉盛溶接を実
施するので、加工・位置合わせ調整作業を短くして高品
質のノズル翼本体１５の各当て板１３，１４への溶着を
実施することができる。
【００６９】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るター
ビンノズルの製造方法は、ノズル翼本体の両端をノズル
内輪側当て板およびノズル外輪側当て板のそれぞれに支
持・固定させる際、孔あけ加工をプログラムに沿ってレ
ーザ光で三次元加工するので、加工・位置合わせ調整作
業時間を短かくして三次元翼形形状のノズル翼本体をノ
ズル内外輪側当て板およびダイアフラム内外輪のそれぞ
れに容易に取り付けることができ、作業者の労力を大幅
に軽減させることができ、低コストと相俟って高品質の
タービンノズルを実現することができる。
ビンノズルの製造方法は、ノズル翼本体の両端をノズル
内輪側当て板およびノズル外輪側当て板のそれぞれに支
持・固定させる際、孔あけ加工をプログラムに沿ってレ
ーザ光で三次元加工するので、加工・位置合わせ調整作
業時間を短かくして三次元翼形形状のノズル翼本体をノ
ズル内外輪側当て板およびダイアフラム内外輪のそれぞ
れに容易に取り付けることができ、作業者の労力を大幅
に軽減させることができ、低コストと相俟って高品質の
タービンノズルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタービンノズルの製造方法の実施
形態を説明するために用いた手順図。
形態を説明するために用いた手順図。
【図２】ノズル内外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工を説明するために用いた模式図。
形状の孔あけ加工を説明するために用いた模式図。
【図３】本発明に係るタービンノズルの製造方法に適用
されるレーザ発振器の模式図。
されるレーザ発振器の模式図。
【図４】ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形形
状の孔あけ加工する際、レーザ光の入射角を説明するた
めに用いた模式図。
状の孔あけ加工する際、レーザ光の入射角を説明するた
めに用いた模式図。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視方向から見た平面図。
【図６】ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形形
状の孔あけ加工する際、レーザ光の入射角を説明するた
めに用いた模式図。
状の孔あけ加工する際、レーザ光の入射角を説明するた
めに用いた模式図。
【図７】図６のＢ−Ｂ矢視方向から見た平面図。
【図８】ノズル内外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工する際、下孔加工を説明するために用
いた模式図。
形状の孔あけ加工する際、下孔加工を説明するために用
いた模式図。
【図９】ノズル内外輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工する際、その手順を説明するために用
いた模式図。
形状の孔あけ加工する際、その手順を説明するために用
いた模式図。
【図１０】図９で示した孔あけ加工と別の手順で孔あけ
加工する場合の模式図。
加工する場合の模式図。
【図１１】ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元翼形
形状の孔あけ加工する際、レーザ発振器をノズル内輪側
当て板の外側に配置することを説明するために用いた模
式図。
形状の孔あけ加工する際、レーザ発振器をノズル内輪側
当て板の外側に配置することを説明するために用いた模
式図。
【図１２】ノズル内外輪側当て板にノズル翼本体を本付
け溶接することを説明するために用いた模式図。
け溶接することを説明するために用いた模式図。
【図１３】従来のタービンノズルの組立て前の姿を示す
斜視図。
斜視図。
【図１４】従来のタービンノズルの組立て後の姿を示す
斜視図。
斜視図。
【図１５】従来の直線状の二次元翼形形状のタービンノ
ズルを示す模式図。
ズルを示す模式図。
【図１６】従来のノズル内外輪側当て板にレーザ光で二
次元翼形形状の孔あけ加工することを説明するために用
いた模式図。
次元翼形形状の孔あけ加工することを説明するために用
いた模式図。
【図１７】従来の三次元翼形形状のタービンノズルを示
す模式図。
す模式図。
１ ノズル翼本体 ２ 底部 ３ 頭部 ４ ノズル内輪側当て板 ５ ノズル外輪側当て板 ６ ダイアフラム内輪 ７ ダイアフラム外輪 ８ 集光レンズ ９ レーザ光 １０ 腹側 １１ 前縁 １２ 後縁 １３ ノズル内輪側当て板 １４ ノズル外輪側当て板 １５ ノズル翼本体 １６ ダイアフラム内輪 １７ ダイアフラム外輪 １８ レーザ発振器 １９ ターンテーブル ２０ 全反射ミラー ２１ 部分反射ミラー ２２ 電極 ２３ 循環路 ２４ ファン ２５ 熱交換器 ２６ 前縁 ２７ 溶加材
フロントページの続き (72)発明者 山田 正博 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番 地 株式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 浜田 一則 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番 地 株式会社東芝 京浜事業所内 (56)参考文献 特開 平７−11906（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−356379（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01D 9/00
Claims (16)
- 【請求項１】両端部に直線状の傾斜部を有し、中間部に
曲線状の湾曲部を有する三次元翼形形状のノズル翼本体
の両端を、ノズル内輪側当て板およびノズル外輪側当て
板のそれぞれに溶接した後、上記ノズル内輪側当て板に
ダイアフラム内輪を溶接するとともに、上記ノズル外輪
側当て板にダイアフラム外輪を溶接するタービンノズル
の製造方法において、上記ノズル内輪側当て板および上
記ノズル外輪側当て板をレーザ光の切断により平板から
板取し、板取した上記ノズル内輪側当て板および上記ノ
ズル外輪側当て板のそれぞれを曲げ加工を加えてリング
片に形成し、リング片に形成した上記ノズル内輪側当て
板および上記ノズル外輪側当て板のそれぞれに上記ノイ
ズ翼本体の三次元翼形形状相当にプログラムされた孔あ
け加工をレーザ光で行い、上記ノズル翼本体を挿入して
レーザ光で溶接した後、上記ノズル内輪側当て板をダイ
アフラム内輪に、上記ノズル外輪側当て板をダイアフラ
ム外輪にそれぞれ溶着することを特徴とするタービンノ
ズルの製造方法。 - 【請求項２】 ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元
翼形形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル
内輪側当て板の外側から照射することを特徴とする請求
項１に記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項３】 ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元
翼形形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル
内輪側当て板の内側から照射することを特徴とする請求
項１記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項４】 ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元
翼形形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル
外輪側当て板の内側から照射することを特徴とする請求
項１に記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項５】 ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元
翼形形状の孔あけ加工を行う際、レーザ光を上記ノズル
外輪側当て板の外側から照射することを特徴とする請求
項１記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項６】 ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元
翼形形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル内輪側当て
板の鉛直側面から見てレーザ光の照射角は法線に対して
光軸を０゜〜２０゜の範囲内で照射することを特徴とす
る請求項１に記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項７】 ノズル内輪側当て板にレーザ光で三次元
翼形形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル内輪側当て
板の平面から見てレーザ光の照射角は法線に対して、光
軸を０゜〜２０゜範囲内で照射することを特徴とする請
求項１に記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項８】 ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元
翼形形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル外輪側当て
板の鉛直側面から見てレーザ光の照射角は法線に対して
光軸を０゜〜１５゜の範囲内で照射することを特徴とす
る請求項１に記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項９】 ノズル外輪側当て板にレーザ光で三次元
翼形形状の孔あけ加工を行う際、上記ノズル外輪側当て
板の平面から見てレーザ光の照射角は法線に対して光軸
を０゜〜１５゜範囲内で照射することを特徴とする請求
項１に記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項１０】 ノズル内輪側当て板およびノズル外輪
側当て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あ
け加工を行う際、上記ノズル内輪側当て板および上記ノ
ズル外輪側当て板の材質が高Ｃｒ鋼に対し、加工ガスに
酸素を行い、酸素のガス圧を４ｋｇｆ／ｃｍ２以上、孔
あけ速度を５００ｍｍ／ｍｉｎ以下で行うことを特徴と
する請求項１に記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項１１】 ノズル内輪側当て板およびノズル外輪
側当て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あ
け加工を行う際、上記ノズル内輪側当て板および上記ノ
ズル外輪側当て板の材質が低Ｃｒ鋼に対し、加工ガスに
酸素を行い、酸素のガス圧を３ｋｇｆ／ｃｍ２以下、孔
あけ速度を３０００ｍｍ／ｍｉｎ以下で行うことを特徴
とする請求項１に記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項１２】 ノズル内輪側当て板およびノズル外輪
側当て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あ
け加工を行う際、加工ガスに窒素を用い、窒素のガス圧
を７ｋｇｆ／ｃｍ２以上、孔あけ速度を３０００ｍｍ／
ｍｉｎ以下で行うことを特徴とする請求項１に記載のタ
ービンノズルの製造方法。 - 【請求項１３】 ノズル内輪側当て板およびノズル外輪
側当て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あ
け加工を行う際、三次元翼形形状の前縁から１ｍｍ〜２
０ｍｍの範囲内で下孔加工を行うことを特徴とする請求
項１に記載のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項１４】 ノズル内輪側当て板およびノズル外輪
側当て板のそれぞれにレーザ光で三次元翼形形状の孔あ
け加工を行う際、レーザ光を上記ノズル内輪側当て板お
よび上記ノズル外輪側当て板に対して立向下進方向に向
って照射することを特徴とする請求項１に記載のタービ
ンノズルの製造方法。 - 【請求項１５】 ノズル内輪側当て板およびノズル外輪
側当て板をノズル翼本体にそれぞれ溶着する際、溶加材
を供給して溶着させることを特徴とする請求項１に記載
のタービンノズルの製造方法。 - 【請求項１６】 ノズル内輪側当て板およびノズル外輪
側当て板をノズル翼本体にそれぞれ溶着する際、上記ノ
ズル内輪側当て板および上記ノズル外輪側当て板のそれ
ぞれの材質がＳＵＳ４０５のステンレス鋼で、上記ノズ
ル翼本体の材質が１３Ｃｒ−Ｎｂのとき、溶加材をイン
コネル系合金およびＳＵＳ３１６系ステンレス鋼のう
ち、いずれかを選択して溶着することを特徴とする請求
項１または１５に記載のタービンノズルの製造方法。
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2000
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