JP4445923B2 - タービン部品の修理方法、復元タービン部品の製造方法、復元タービン部品、及びガスタービンエンジン - Google Patents
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Description
まず、図1及び図2を参照して、第1の実施形態に係わる機械部品の修理方法の対象であるタービン動翼1について簡単に説明する。
前記被修理部としての翼5の先端部が上を向くように、前記機械部品としてのタービン動翼1を治具27にセットする。次に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、翼5の先端部と硬質電極41が対向するようにタービン動翼1の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向とY軸方向のうちのいずれかの方向に移動させるだけで足りる場合もある。
前記(1-1)除去工程が終了した後に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、翼5の除去部5eと成形電極35が対向するようにタービン動翼1の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
前記(1-2)薄膜工程が終了した後に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、薄膜45と硬質電極41が対向するようにタービン動翼1の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
前記(1-3)薄膜変化工程が終了した後に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、薄膜45と成形電極35が対向するようにタービン動翼1の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
前記(1-4)肉盛工程が終了した後に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、肉盛47と硬質電極41が対向するようにタービン動翼1の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
前記(1-5)仕上げ工程が終了した後に、第1ホルダ39から成形電極35を取り外して、硬質成形電極37を第1ホルダ39に保持させる。次に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、肉盛47と硬質成形電極37が対向するようにタービン動翼1の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
図7、図2を参照して、第1の実施形態の変形例について説明する。
図2、図3、図4(a)、図4(b)、図4(c)、図5(a)、図5(b)、図5(c)を参照して、第2の実施形態に係わる復元機械部品の製造方法について説明する。
前記被処理部としての翼5の先端部が上を向くように、前記原機械部品としての原タービン動翼1Aを治具27にセットする。次に、テーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、翼5の先端部と硬質電極41が対向するように原タービン動翼1Aの位置決めを行う。そして、電気絶縁性のある液S中において、翼5の先端部と硬質電極41との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図4(a)に示すように、放電エネルギーにより、翼5の先端部に生じたクラック等の欠陥Dを除去することができる。なお、翼5の欠陥Dが除去された部位は、除去部5eという。
前記(2-1)除去工程が終了した後に、テーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、翼5の除去部5eが成形電極35に向するように原タービン動翼1Aの位置決めを行う。そして、電気絶縁性のある液S中において、翼5の除去部5eと成形電極35との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図3Bに示すように、その放電エネルギーにより、成形電極35の材料或いは該材料の反応物質を翼5の除去部5eに堆積、拡散、及び/又は溶着させて、ポーラスな薄膜45を形成することができる。
前記(2-2)薄膜工程が終了した後に、テーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、薄膜45と硬質電極41が対向するように原タービン動翼1Aの位置決めを行う。そして、電気絶縁性のある液S中において、ポーラスな薄膜45と硬質電極41との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図4(c)に示すように、放電エネルギーにより、薄膜45を溶融して、薄膜45をポーラス状態から高密度状態に変化させることができる。
前記(2-3)薄膜変化工程が終了した後に、テーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、薄膜45と成形電極35が対向するように原タービン動翼1Aの位置決めを行う。そして、電気絶縁性のある液S中において、薄膜45と成形電極35との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図5(a)に示すように、放電エネルギーにより、成形電極35の材料或いは該材料の反応物質を高密度の薄膜45に堆積、拡散、及び/又は溶着させて、ポーラスな肉盛47を形成することができる。
前記(2-4)肉盛工程が終了した後に、テーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、肉盛47と硬質電極41が対向するように原タービン動翼1Aの位置決めを行う。そして、電気絶縁性のある液S中において、肉盛47と硬質電極41との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図5(b)に示すように、放電エネルギーにより、ポーラスな肉盛47の表側を溶融して、肉盛47の表側に高密度の薄膜47aを形成しつつ、肉盛47の厚さが所定の厚さになるように寸法仕上げを行うことができる。
前記(2-5)仕上げ工程が終了した後に、第1ホルダ39から成形電極35を取り外して、硬質成形電極37を第1ホルダ39に保持させる。次に、テーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、肉盛47と硬質成形電極37が対向するように原タービン動翼1Aの位置決めを行う。そして、電気絶縁性のある液S中において、肉盛47と硬質成形電極37との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図5(c)に示すように、放電エネルギーにより、硬質成形電極37の材料或いは該材料の反応物質を高密度の薄膜47aに堆積、拡散、及び/又は溶着させて、アブレイシブ性のある硬質薄膜49を形成することができ、復元タービン動翼1Bの製造が終了する。
まず、図1及び図8を参照して、第3の実施形態に係わるタービン動翼59について説明する。
図9(a)に示すように、鍛造又は鋳造によって動翼本体61の大部分から成形する。そして、研削加工等の機械加工によって例えばダブテール67の外形部分等、動翼本体61の残りの部分を形成する。更に、動翼本体61における翼63の先端部以外の部分に、例えばアルミナイズコート等の耐酸化コートを形成することもある。
翼63の先端部が上を向くように、前記部品本体としての動翼本体61を治具27にセットする。次に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、翼63の先端部と成形電極35が対向するように動翼本体61の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
前記(3-2)薄膜工程が終了した後に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、薄膜69と硬質電極41が対向するように動翼本体61の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
前記(3-3)薄膜変化工程が終了した後に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、薄膜69と成形電極35が対向するように動翼本体61の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
前記(3-4)肉盛工程が終了した後に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、肉盛71と硬質電極41が対向するように動翼本体61の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
前記(3-5)仕上げ工程が終了した後に、第1ホルダ39から成形電極35を取り外して、硬質成形電極37を第1ホルダ39に保持させる。次に、X軸サーボモータ19及びY軸サーボモータ21の駆動によってテーブル17をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、肉盛71と硬質成形電極37が対向するように動翼本体61の位置決めを行う。なお、テーブル17をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。
図12、図2を参照して、第3の実施形態の変形例について説明する。
まず、図13及び図2を参照して、第4の実施形態に係わるタービン部品の修理方法の対象であるタービン動翼89について簡単に説明する。
図16(a)に示すように、タービン動翼89における一方の擦動面97fが上方向を向くように、前記タービン部品としてのタービン動翼89を治具121にセットする。
前記(4-1)除去工程が終了した後に、X軸サーボモータ109及びY軸サーボモータ115の駆動によってテーブル113をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、シュラウド97の除去部97eと成形電極131が対向するようにタービン動翼89の位置決めを行う。なお、テーブル113をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。また、タービン動翼89の位置決めを行う代わりに、交換ユニット139によって第1ホルダ133を第2ホルダ137と交換して加工ヘッド127に装着するようにしても差し支えない。
前記(4-2)肉盛工程が終了した後に、X軸サーボモータ109及びY軸サーボモータ115の駆動によってテーブル113をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、肉盛153と硬質電極135が対向するようにタービン動翼89の位置決めを行う。なお、テーブル113をX軸方向へ移動させるだけで足りる場合もある。また、タービン動翼89の位置決めを行う代わりに、交換ユニット139によって第2ホルダ137を第1ホルダ133と交換して加工ヘッド127に装着するようにしても差し支えない。
前記(4-3)仕上げ工程が終了した後に、治具121からタービン動翼89を一旦取外して、シュラウド97における他方の擦動面97fが上方向を向くように、タービン動翼89を治具121にセットする。そして、前記(4-2)除去工程から前記(4-3)仕上げ工程まで、前述と同様に繰り返すことにより、図17(b)に示すように、シュラウド97における一対の擦動面97fの修理が終了する。
図2、図13から図15、図16(a)、図16(b)、図16(c)、図17(a)、図17(b)、図17Cを参照して第5の実施形態に係わる復元タービン部品の製造方法について説明する。
図16(a)に示すように、原タービン動翼89Aにおける一方の擦動面97fが上方向を向くように、前記タービン部品としての原タービン動翼89Aを治具121にセットする。次に、テーブル113をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、一方の擦動面97fと硬質電極135が対向するように原タービン動翼89Aの位置決めを行う。そして、電気絶縁性のある液S中において、一方の擦動面97fと硬質電極135との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図16(b)に示すように、放電エネルギーにより、一方の擦動面97fに生じたクラック等の欠陥Dを除去することができる。なお、シュラウド97における欠陥Dが除去された部位は、除去部97eという。
前記(5-1)除去工程が終了した後に、テーブル113をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、シュラウド97の除去部97eと成形電極131が対向するように原タービン動翼89Aの位置決めを行う。そして、電気絶縁性のある液S中において、シュラウド97の除去部97eと成形電極131との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図16(c)に示すように、その放電エネルギーにより、成形電極131の材料或いは該材料の反応物質をシュラウド97の除去部97eに堆積、拡散、及び/又は溶着させて、ポーラスな肉盛153を形成することができる。
前記(5-2)肉盛工程が終了した後に、テーブル113をX軸方向及びY軸方向へ移動させることにより、肉盛153と硬質電極135が対向するように原タービン動翼89Aの位置決めを行う。そして、電気絶縁性のある液S中において、肉盛153と硬質電極135との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図17(a)に示すように、放電エネルギーにより、ポーラスな肉盛153の表側を溶融して、肉盛153の表側に高密度の薄膜153aを形成しつつ、肉盛153の厚さが所定の厚さになるように寸法仕上げを行うことができる。
前記(5-3)仕上げ工程が終了した後に、治具121から原タービン動翼89Aを一旦取外して、シュラウド97における他方の擦動面97fが上方向を向くように、原タービン動翼89Aを治具121にセットする。そして、前記(5-2)除去工程から前記(5-3)仕上げ工程まで、前述と同様に繰り返すことにより、図17(b)に示すように、復元タービン部品しての復元タービン動翼89Bの製造が終了する。
Claims (18)
- ガスタービンエンジンに用いられるタービン部品における擦動面の修理を行うためのタービン部品の修理方法であって、
前記タービン部品における前記擦動面に生じた欠陥を除去する除去工程と、
前記除去工程が終了した後に、クロムを含むコバルト合金の粉末、クロムを含むコバルト合金の粉末とセラミックスの粉末と合金の粉末との混合粉末、Tiの粉末、又はTiCの粉末のうちのいずれかの1種の粉末又は2種以上の粉末から成形してなる成形体、或いは加熱処理した前記成形体により構成される成形電極を用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記タービン部品における前記欠陥が除去された除去部と前記成形電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記タービン部品における前記除去部に前記成形電極の材料或いは該材料の反応物質を堆積、拡散、及び/又は溶着させて、肉盛を形成する肉盛工程と、を具備したことを特徴とするタービン部品の修理方法。 - 前記肉盛工程が終了した後に、前記肉盛の厚さが所定の厚さになるように寸法仕上げを行う仕上げ工程と、を具備したことを特徴とする請求項1に記載のタービン部品の修理方法。
- 前記仕上げ工程にあっては、耐消耗性のある硬質電極を用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記肉盛と前記硬質電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記肉盛の表側を溶融して高密度の薄膜を形成しつつ、前記肉盛の厚さが所定の厚さになるように寸法仕上げを行うことを特徴とする請求項2に記載のタービン部品の修理方法。
- 前記寸法仕上げ工程が終了した後に、前記肉盛の表側にピーニング処理を施すピーニング工程と、を具備したことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のタービン部品の修理方法。
- 前記除去工程にあっては、耐消耗性のある硬質電極を用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記タービン部品における前記擦動面と前記硬質電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記タービン部品における前記擦動面に生じた欠陥を除去することを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれかの請求項に記載のタービン部品の修理方法。
- 前記仕上げ工程に用いる前記硬質電極は、グラファイト、タングステン合金、又は銅合金であることを特徴とする請求項3に記載のタービン部品の修理方法。
- 前記除去工程に用いる前記硬質電極は、グラファイト、タングステン合金、又は銅合金であることを特徴とする請求項5に記載のタービン部品の修理方法。
- 前記タービン部品における前記擦動面は、タービン動翼のシュラウドにおける擦動面であることを特徴とする請求項1から請求項7のうちのいずれかの請求項に記載のタービン部品の修理方法。
- 欠陥を有したタービン部品である原タービン部品から、修理済みの前記タービン部品である復元タービン部品を製造するための復元タービン部品の製造方法であって、
前記原タービン部品における擦動面に生じた欠陥を除去する除去工程と、
前記除去工程が終了した後に、クロムを含むコバルト合金の粉末、クロムを含むコバルト合金の粉末とセラミックスの粉末との混合粉末、Tiの粉末、又はTiCの粉末のうちのいずれかの1種の粉末又は2種以上の粉末から成形してなる成形体、或いは加熱処理した前記成形体により構成される成形電極を用い、前記原タービン部品における前記欠陥が除去された除去部と前記成形電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記原タービン部品における前記除去部に前記成形電極の材料或いは該材料の反応物質を堆積、拡散、及び/又は溶着させて、肉盛を形成する肉盛工程と、を具備したことを特徴とする復元タービン部品の製造方法。 - 前記肉盛工程が終了した後に、前記肉盛の厚さが所定の厚さになるように寸法仕上げを行う仕上げ工程と、を具備したことを特徴とする請求項9に記載の復元タービン部品の製造方法。
- 前記仕上げ工程にあっては、耐消耗性のある硬質電極を用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記肉盛と前記硬質電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記肉盛の表側を溶融して高密度の薄膜を形成しつつ、前記肉盛の厚さが所定の厚さになるように寸法仕上げを行うことを特徴とする請求項10に記載の復元タービン部品の製造方法。
- 前記仕上げ工程が終了した後に、前記肉盛層の表側にピーニング処理を施すピーニング工程と、を具備したことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の復元タービン部品の製造方法。
- 前記除去工程にあっては、耐消耗性のある硬質電極を用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記原タービン部品における前記擦動面と前記硬質電極との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記原タービン部品における前記擦動面に生じた欠陥を除去することを特徴とする請求項9から請求項12のうちのいずれかの請求項に記載の復元タービン部品の製造方法。
- 前記仕上げ工程に用いる前記硬質電極は、グラファイト、タングステン合金、又は銅合金からなることを特徴とする請求項11に記載の復元タービン部品の製造方法。
- 前記除去工程に用いる前記硬質電極は、グラファイト、タングステン合金、又は銅合金からなることを特徴とする請求項13に記載の復元タービン部品の製造方法。
- 前記原タービン部品における前記擦動面は、原タービン動翼のシュラウドにおける擦動面であることを特徴とする請求項9から請求項15のうちのいずれかの請求項に記載の復元タービン部品の製造方法。
- 請求項9から請求項16のうちのいずれかの請求項に記載の復元タービン部品の製造方法により製造されたことを特徴とする復元タービン部品。
- 請求項17に記載の復元タービン部品を具備したことを特徴とするガスタービンエンジン。
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