JP4320485B2 - 鋳造による部品接合方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造する部品に他の部品を鋳造により接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンの翼の先端に耐摩耗材を接合し、翼先端とシュラウドが接触しても翼を保護するようにしている。ガスタービン翼は耐熱材であるニッケル合金を鋳造して製作され、耐摩耗材として、研磨材砥粒（例えば、SiC,Al2O3,BN等の粉末）をニッケルでメッキして翼先端に固着していた。また研磨材砥粒をニッケルメッキとニッケルまたはコバルト基合金の粉末による溶射で翼先端に固着していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
耐摩耗材として、研磨材砥粒（例えば、SiC,Al2O3,BN等の粉末）をニッケルでメッキして翼先端に固着する場合、ニッケルメッキは耐酸化性が十分でなく、かつ高温強度が不足していた。また、研磨材砥粒をニッケルメッキとニッケルまたはコバルト基合金の粉末による溶射で翼先端に固着する方法はコストが高く、密着性（接着強度）も十分ではなかった。
【０００４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、鋳造される部品に他の部品を十分な強度で接合する鋳造による部品接合方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、鋳造する部品の鋳型の一部を固着する部品で構成し、鋳込みとその後の熱処理により固着する部品を鋳造する部品に接合する鋳造による部品接合方法であって、前記鋳型をセラミックコーティングを焼成して作成し、固着する部品を予め耐酸化性のある金属でメッキしておく。
【０００６】
鋳型の一部を固着する部品で構成しているので、鋳型に鋳造する部品の溶湯が充填され、固着する部品と接触し加熱して拡散接合する。鋳込み後鋳型から鋳造した部品と拡散接合した固着する部品を取り出し、焼きならし等の熱処理を行うが、この際も拡散接合が行われ、鋳造した部品と固着する部品とが強固に結合される。
【０００８】
タービン翼等のように精密な形状の鋳造を行う場合、ロストワックス法が用いられる。ロストワックス法にはセラミックシェルモード法があり、これはろうの模型にセラミックをスラリ状にしてコーティングし、この上に砂を振りかけるサンディングをする。コーティングとサンディングを繰り返し所定の厚さにした後乾燥しろうを溶かして排出した後、大気中で１０００℃前後でセラミックを焼成する。この際固着する部品も同時に加熱されるので予め耐酸化性のある金属でメッキしておき、酸化を防止する。
【０００９】
請求項２の発明では、前記鋳造する部品はニッケル合金等の耐熱合金で構成され、前記固着する部品はコバルト合金、ニッケルクロム・クロムカーバイト、ニッケル合金とアルミナのいずれかの粉末の焼結体であり、前記耐酸化性のある金属は白金、ロジウム、パラジウムのいずれかである。
【００１０】
タービン翼などの高温に晒される部材はニッケル合金等の耐熱合金で構成される。コバルト合金、ニッケルクロム・クロムカーバイト、ニッケル合金とアルミナの粉末は固く、これらのいずれかの焼結体は耐磨耗材として優れている。また、白金、ロジウム、パラジウムのいずれも耐酸化性に優れているので、これらの材料を用いることにより、タービン翼などの耐熱の部品に耐磨耗材の部品を強固に接合することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態の鋳造によりタービン翼先端に耐磨耗材を接合する方法を示す図である。タービン翼は耐熱性に優れたニッケル合金を鋳造して製作される。タービン翼の先端には耐磨耗材を固着して先端がシュラウドに接触しても磨耗を防止する。耐磨耗材としてコバルト合金、ニッケルクロム・クロムカーバイト、ニッケル合金とアルミナ、のいずれかの粉末の焼結体を用いる。これらの粉末はいずれも固く、この粉末の焼結体は粒が均一な結合体が得られ耐磨耗性が優れている。このようにして生成された耐磨耗材は白金、ロジウム、パラジウムのいずれかで０．５〜５μｍの厚みにメッキされる。
【００１２】
次に鋳造により先端に耐磨耗材を固着したタービン翼を製造する方法を説明する。図１はタービン翼１をろうで構成し、翼先端に耐磨耗材２を取り付けた状態を示す。鋳型はロストワックス法で製作する。ろうのタービン翼は雌の金型を製作し、これに半溶融状態のろうを圧入してろうのタービン翼を作る。このろうのタービン翼１と耐磨耗材２をセラミックのスラリでコーティングする。セラミックは、けい砂、アルミナ、マグネシアなどにけい酸エステル、けい酸ナトリウムなどを加えたものである。この表面に砂をふりかけるサンディングを行う。このコーティングとサンディングを交互に行い、所定の厚み、例えば６〜７ｍｍにする。この際、中子等を入れて湯道４を構成しておく。
【００１３】
このようにして構成した鋳型前段のものを十分乾燥した後、急速加熱により５〜１０分で脱ろうし、炉中で７００〜１１００℃に２０〜６０分焼成する。この際耐磨耗材２は酸化される雰囲気に晒されるが、メッキにより防止される。図１Ｂはこのようにして形成した鋳型を示す。鋳型の中には耐磨耗材２が固定されている。
【００１４】
次に鋳型にニッケル合金の溶湯を注いで鋳込みする。鋳型内では耐磨耗材２に溶湯が接し加熱され溶湯が凝固すると、この凝固体と耐磨耗材２との間で拡散接合が起こり一体に固着する。図１Ｃは鋳込み状態を示す。
【００１５】
次に鋳型を取り除き、先端に耐磨耗材２を固着したタービン翼１を取り出す。図１Ｄはこの状態を示す。この後焼きならし等の熱処理が行われるが、この際タービン翼１と耐磨耗材２との間でさらに拡散接合が行われ、両者は十分に接合される。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、鋳造する部品に固着する部品を鋳型の一部とし、鋳造とその後の熱処理により拡散接合で両部品を接合するので、十分強固な接合ができる。また鋳型をセラミック焼成して製作するときは、固着する部品を耐酸化性の金属でメッキすることにより、固着する部品の酸化を防止し結合強度の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の鋳造によりタービン翼先端に耐磨耗材を接合する方法を示す図である。
【符号の説明】
１ タービン翼
２ 耐磨耗材
３ 鋳型
４ 湯道
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造する部品に他の部品を鋳造により接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンの翼の先端に耐摩耗材を接合し、翼先端とシュラウドが接触しても翼を保護するようにしている。ガスタービン翼は耐熱材であるニッケル合金を鋳造して製作され、耐摩耗材として、研磨材砥粒（例えば、SiC,Al2O3,BN等の粉末）をニッケルでメッキして翼先端に固着していた。また研磨材砥粒をニッケルメッキとニッケルまたはコバルト基合金の粉末による溶射で翼先端に固着していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
耐摩耗材として、研磨材砥粒（例えば、SiC,Al2O3,BN等の粉末）をニッケルでメッキして翼先端に固着する場合、ニッケルメッキは耐酸化性が十分でなく、かつ高温強度が不足していた。また、研磨材砥粒をニッケルメッキとニッケルまたはコバルト基合金の粉末による溶射で翼先端に固着する方法はコストが高く、密着性（接着強度）も十分ではなかった。
【０００４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、鋳造される部品に他の部品を十分な強度で接合する鋳造による部品接合方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、鋳造する部品の鋳型の一部を固着する部品で構成し、鋳込みとその後の熱処理により固着する部品を鋳造する部品に接合する鋳造による部品接合方法であって、前記鋳型をセラミックコーティングを焼成して作成し、固着する部品を予め耐酸化性のある金属でメッキしておく。
【０００６】
鋳型の一部を固着する部品で構成しているので、鋳型に鋳造する部品の溶湯が充填され、固着する部品と接触し加熱して拡散接合する。鋳込み後鋳型から鋳造した部品と拡散接合した固着する部品を取り出し、焼きならし等の熱処理を行うが、この際も拡散接合が行われ、鋳造した部品と固着する部品とが強固に結合される。
【０００８】
タービン翼等のように精密な形状の鋳造を行う場合、ロストワックス法が用いられる。ロストワックス法にはセラミックシェルモード法があり、これはろうの模型にセラミックをスラリ状にしてコーティングし、この上に砂を振りかけるサンディングをする。コーティングとサンディングを繰り返し所定の厚さにした後乾燥しろうを溶かして排出した後、大気中で１０００℃前後でセラミックを焼成する。この際固着する部品も同時に加熱されるので予め耐酸化性のある金属でメッキしておき、酸化を防止する。
【０００９】
請求項２の発明では、前記鋳造する部品はニッケル合金等の耐熱合金で構成され、前記固着する部品はコバルト合金、ニッケルクロム・クロムカーバイト、ニッケル合金とアルミナのいずれかの粉末の焼結体であり、前記耐酸化性のある金属は白金、ロジウム、パラジウムのいずれかである。
【００１０】
タービン翼などの高温に晒される部材はニッケル合金等の耐熱合金で構成される。コバルト合金、ニッケルクロム・クロムカーバイト、ニッケル合金とアルミナの粉末は固く、これらのいずれかの焼結体は耐磨耗材として優れている。また、白金、ロジウム、パラジウムのいずれも耐酸化性に優れているので、これらの材料を用いることにより、タービン翼などの耐熱の部品に耐磨耗材の部品を強固に接合することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態の鋳造によりタービン翼先端に耐磨耗材を接合する方法を示す図である。タービン翼は耐熱性に優れたニッケル合金を鋳造して製作される。タービン翼の先端には耐磨耗材を固着して先端がシュラウドに接触しても磨耗を防止する。耐磨耗材としてコバルト合金、ニッケルクロム・クロムカーバイト、ニッケル合金とアルミナ、のいずれかの粉末の焼結体を用いる。これらの粉末はいずれも固く、この粉末の焼結体は粒が均一な結合体が得られ耐磨耗性が優れている。このようにして生成された耐磨耗材は白金、ロジウム、パラジウムのいずれかで０．５〜５μｍの厚みにメッキされる。
【００１２】
次に鋳造により先端に耐磨耗材を固着したタービン翼を製造する方法を説明する。図１はタービン翼１をろうで構成し、翼先端に耐磨耗材２を取り付けた状態を示す。鋳型はロストワックス法で製作する。ろうのタービン翼は雌の金型を製作し、これに半溶融状態のろうを圧入してろうのタービン翼を作る。このろうのタービン翼１と耐磨耗材２をセラミックのスラリでコーティングする。セラミックは、けい砂、アルミナ、マグネシアなどにけい酸エステル、けい酸ナトリウムなどを加えたものである。この表面に砂をふりかけるサンディングを行う。このコーティングとサンディングを交互に行い、所定の厚み、例えば６〜７ｍｍにする。この際、中子等を入れて湯道４を構成しておく。
【００１３】
このようにして構成した鋳型前段のものを十分乾燥した後、急速加熱により５〜１０分で脱ろうし、炉中で７００〜１１００℃に２０〜６０分焼成する。この際耐磨耗材２は酸化される雰囲気に晒されるが、メッキにより防止される。図１Ｂはこのようにして形成した鋳型を示す。鋳型の中には耐磨耗材２が固定されている。
【００１４】
次に鋳型にニッケル合金の溶湯を注いで鋳込みする。鋳型内では耐磨耗材２に溶湯が接し加熱され溶湯が凝固すると、この凝固体と耐磨耗材２との間で拡散接合が起こり一体に固着する。図１Ｃは鋳込み状態を示す。
【００１５】
次に鋳型を取り除き、先端に耐磨耗材２を固着したタービン翼１を取り出す。図１Ｄはこの状態を示す。この後焼きならし等の熱処理が行われるが、この際タービン翼１と耐磨耗材２との間でさらに拡散接合が行われ、両者は十分に接合される。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、鋳造する部品に固着する部品を鋳型の一部とし、鋳造とその後の熱処理により拡散接合で両部品を接合するので、十分強固な接合ができる。また鋳型をセラミック焼成して製作するときは、固着する部品を耐酸化性の金属でメッキすることにより、固着する部品の酸化を防止し結合強度の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の鋳造によりタービン翼先端に耐磨耗材を接合する方法を示す図である。
【符号の説明】
１ タービン翼
２ 耐磨耗材
３ 鋳型
４ 湯道
Claims (2)
- 鋳造する部品の鋳型の一部を固着する部品で構成し、鋳込みとその後の熱処理により固着する部品を鋳造する部品に接合する鋳造による部品接合方法であって、
前記鋳型をセラミックコーティングを焼成して作成し、固着する部品を予め耐酸化性のある金属でメッキしておくことを特徴とする鋳造による部品接合方法。 - 前記鋳造する部品はニッケル合金等の耐熱合金で構成され、前記固着する部品はコバルト合金、ニッケルクロム・クロムカーバイト、ニッケル合金とアルミナのいずれかの粉末の焼結体であり、前記耐酸化性のある金属は白金、ロジウム、パラジウムのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の鋳造による部品接合方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21149199A JP4320485B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 鋳造による部品接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21149199A JP4320485B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 鋳造による部品接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001038461A JP2001038461A (ja) | 2001-02-13 |
| JP4320485B2 true JP4320485B2 (ja) | 2009-08-26 |
Family
ID=16606841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21149199A Expired - Fee Related JP4320485B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | 鋳造による部品接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4320485B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109277554A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种大型薄壁陶瓷与合金复合体构件的铸造成形方法 |
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| EP1481747A3 (de) * | 2003-05-27 | 2007-05-02 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zur Herstellung eines wärmebelasteten Bauteils sowie wärmebelastetes Bauteil |
| KR101211798B1 (ko) | 2005-12-20 | 2012-12-12 | 두산인프라코어 주식회사 | 내마모 기계부품의 제조방법 |
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| FR2991612B1 (fr) | 2012-06-11 | 2017-12-08 | Snecma | Procede d'obtention par fonderie d'une piece comportant une portion effilee |
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| CN103464685B (zh) * | 2013-10-09 | 2015-12-09 | 唐森林 | 一种消失模双液热复合叶轮铸造工艺 |
| CN107520404B (zh) * | 2017-08-03 | 2019-06-14 | 日照市方进金属制品有限公司 | 一种用于消失模的预制金属件 |
-
1999
- 1999-07-27 JP JP21149199A patent/JP4320485B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN109277554A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种大型薄壁陶瓷与合金复合体构件的铸造成形方法 |
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|---|---|
| JP2001038461A (ja) | 2001-02-13 |
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