JP7356686B2 - 高温合金のブランクディスク鍛造物の残留応力の予備回転による規制方法 - Google Patents
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Description
前記ブランクディスク鍛造物の残留応力を規制するための目標回転数を決定するとともに、前記ブランクディスク鍛造物を予備回転させることにより、残留応力の規制に必要な塑性変形の目標変形量を決定するS1と、
前記ブランクディスク鍛造物が前記目標回転数で前記予備回転を行い、前記ブランクディスク鍛造物の変形量を監視し、前記ブランクディスク鍛造物の変形量が前記目標変形量に達したことが監視されると、前記予備回転を停止するS2と、を含む。
GH4065合金の環状の低圧タービンディスクブランク鍛造物を使用し、構造は、図1bに示すように、内径がφ618mmで、外径がφ829mmで、高さが85mmで、重量が130kgであり、当該ブランクディスク鍛造物は、標準熱処理を経た後、弦方向残留応力が主要応力であり、X線回折法を用いて特徴部位から0.2mm以下の処で検出を行い、ハブでの弦方向応力は-384MPaで、スポーク板での弦方向応力は-641MPaで、リムでの弦方向応力は-740MPaであり、応力レベルが高い。
実施例1の方法を使用して、典型的な粉末高温合金であるFGH96合金のタービンディスクブランクディスク鍛造物(以下、高スクロールブランクと呼ぶ)を処理し、構造は、図1aに示すように、内径φが125mmで、外径φが550mmで、ハブの高さが215mmで、リムの高さが60mmであり、当該ブランクディスク鍛造物は、標準熱処理を経た後、前記ブランクディスク鍛造物の熱処理をシミュレーションして前記ブランクディスク鍛造物の残留応力分布を取得し、結果は、図9a及び図9bに示すように、ディスク部材内部の最大弦方向引張応力は700MPa超に達し、応力レベルが高い。
Claims (6)
- 高温合金のブランクディスク鍛造物の残留応力の予備回転による規制方法であって、
前記ブランクディスク鍛造物の残留応力を規制するための目標回転数を決定するとともに、前記ブランクディスク鍛造物を予備回転させることにより、残留応力の規制に必要な塑性変形の目標変形量を決定するステップS1と、
ステップS1は、
前記ブランクディスク鍛造物の残留応力を規制するための予測回転数を、シミュレーション計算により取得するステップS11と、
ステップS11は、
前記ブランクディスク鍛造物の熱処理をシミュレーションして前記ブランクディスク鍛造物の残留応力分布を取得するステップS111と、
ステップS111は、前記ブランクディスク鍛造物の実際の残留応力を検出し、前記実際の残留応力を利用して前記ブランクディスク鍛造物のシミュレーション結果を補正して、前記ブランクディスク鍛造物を熱処理した後の残留応力分布を得ることを含み、
前記ブランクディスク鍛造物が異なる回転数で前記予備回転を行うことをシミュレーションして、前記予測回転数を決定し、ただし、前記予測回転数で行われた前記予備回転により、前記ブランクディスク鍛造物の残留応力が400MPa以下に規制され、かつ、前記ブランクディスク鍛造物の目標変形量が0.05%~1.95%になるステップS112と、を含み、
前記ブランクディスク鍛造物が前記予測回転数で前記予備回転を行い、前記ブランクディスク鍛造物の変形量を監視するステップS12と、
前記目標回転数を決定するために、監視された前記ブランクディスク鍛造物の変形量に応じて前記予測回転数を調整するステップS13と、を含み、
ステップS13は、
前記ブランクディスク鍛造物が前記予測回転数で前記予備回転を行う際に監視された前記ブランクディスク鍛造物の変形量が前記目標変形量に達した場合、前記予測回転数が前記目標回転数であるステップS131、又は、
前記ブランクディスク鍛造物が前記予測回転数で前記予備回転を行う際に監視された前記ブランクディスク鍛造物の変形量が前記目標変形量を下回る場合、最終回転数で前記予備回転を行う際に監視された前記ブランクディスク鍛造物の変形量が前記目標変形量に達するまで、前記予備回転の回転数を徐々に増加し、前記最終回転数が前記目標回転数であるステップS132を含み、
ステップS132は、前記ブランクディスク鍛造物が前記予測回転数で前記予備回転を行う際に監視された前記ブランクディスク鍛造物の変形量が前記目標変形量を下回る場合、1分当たり25~100回転の段階で前記予備回転の回転数を徐々に増加することを含み、
前記ブランクディスク鍛造物が前記目標回転数で前記予備回転を行い、前記ブランクディスク鍛造物の変形量を監視し、前記ブランクディスク鍛造物の変形量が前記目標変形量に達したことが監視されると、前記予備回転を停止するステップS2と、
予備回転後の前記ブランクディスク鍛造物の残留応力分布図を描くステップS3と、を含み、
好ましくは、ステップS3は、
前記ブランクディスク鍛造物が前記目標回転数で予備回転することをシミュレーションして、予備回転後の前記ブランクディスク鍛造物の残留応力分布を取得するステップS31と、
前記ブランクディスク鍛造物の特徴部位の実際の残留応力を検出し、前記実際の残留応力を利用して予備回転後の前記ブランクディスク鍛造物のシミュレーション結果を補正して、予備回転後の前記ブランクディスク鍛造物の残留応力分布を得るステップS32と、を含む、
ことを特徴とする高温合金のブランクディスク鍛造物の残留応力の予備回転による規制方法。 - 前記予備回転を行うとき、少なくとも現在の回転数で30秒維持してから前記ブランクディスク鍛造物の変形量を監視する、
ことを特徴とする請求項1に記載の高温合金のブランクディスク鍛造物の残留応力の予備回転による規制方法。 - 前記ブランクディスク鍛造物の変形量を監視するとき、前記ブランクディスク鍛造物の変形量が安定した値に達したとき、及び/又は、
ステップS2は、前記ブランクディスク鍛造物の変形量が前記目標変形量に達したことが監視されると、前記予備回転の回転数を停止するまで徐々に低下させることを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の高温合金のブランクディスク鍛造物の残留応力の予備回転による規制方法。 - 前記高温合金は、変形した高温合金、粉末高温合金或いは鋳造高温合金である、
ことを特徴とする請求項1に記載の高温合金のブランクディスク鍛造物の残留応力の予備回転による規制方法。 - 前記ブランクディスク鍛造物は、環状ブランクディスク鍛造物、コンプレッサーディスクブランクディスク鍛造物、タービンディスクブランクディスク鍛造物を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の高温合金のブランクディスク鍛造物の残留応力の予備回転による規制方法。 - 前記予備回転は、操作温度が-50℃~750℃である、
ことを特徴とする請求項1に記載の高温合金のブランクディスク鍛造物の残留応力の予備回転による規制方法。
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