JPH0240002A - ガスタービン動翼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービン動翼に係り、特に、翼連結部の
フレッティングコロ−ジョン防止に好適なガスタービン
１ＰＩＩ翼に関する。

〔従来の技術〕

従来、特開昭５８−１１０８旧号公報に記載のように、
接触面に、ＷＣ系、ＣｒＣ系の溶射皮膜を形成する方法
、硬合金調髪肉盛する方法、さらに、力′Ｃ入れにより
表面を硬化する方法、又、特開昭５５６４１０３号には
、耐摩耗用部材を動翼に局部加熱ろう付げにより固着さ
れて、フイレツテインクコローションを防止するように
なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ガスタービン動翼本体は、従来、Ｎｉ基耐熱合金である
ｌＮ−７３８ＬＣやＲｅｎｅ８Ｑ等が用いられており、
ガスタービン動翼は、起動、停止、および、回転中の遠
心力により捩れ戻り現象のため、連結部にはこじり力が
作用する。このこじり力を解消するため、通常、動翼同
士を接触させて、捩れ戻り現象を拘束（Ｒアンライス１
〜拘束）する、いわゆる、接触型の構造を採用するが、
接触面に生じる相対微小すへりに起因してフィレッテイ
ンクコロージョン及びフイレツテイング疲労が発生する
可能性があり、その結果、接触面に面圧により微小亀裂
が発生し、動翼が破損、飛散する恐れがある。

そのため、従来技術では、その接触面の硬化方法として
溶射皮膜では、その＠看強度が３〜５眩／ｌＩｗｌ】２
程度しかなく、はく離の危険性があること、さらに、肉
盛溶接する方法では、動翼は難溶液材料であり溶接欠陥
発生の恐れがあること。また、表面焼入れについては、
」二記材料は焼入れ性がなく硬化しない。また、耐摩耗
用部材のろう付は方法では母材に熱影響が発生すること
、及び、通常動翼材は溶体化、時効処理料を使用するた
め、その時効処理温度以上にろう付で加熱されるため、
強度的に問題があり、十分な耐フイレッテイングコロー
ジョン性が得られない問題があった。

本発明の目的は、燃焼温度の高温化、およびタービンの
高回転化が進むガスタービン動翼に作用する捩り戻りを
拘束し、動翼同士の接触面に相対微小すべりが生しても
、フィレッティングコロージョンを防止した信頼性の高
いガスタービン１ｌｔｌＪＸを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、ガスタービン動翼の先端部
の突出部材の接触面の表面に金属を蒸着させ、イオンを
注入（タイナミックィオンミキシング）することにより
、表面に改質層を形成することにより達成される。

〔作用〕

上記動翼先端部の表面改質層は、ダイナミックイオンミ
キシングにより任意の厚さまで形成されるが、蒸着金属
をＴ］、注入するイオンを窒素イオンとすることにより
、改質ＷＪＴ１Ｎ（窒化チタン）層となり、表面の硬度
は従来の溶射皮膜がビッカース硬度Ｈｖ　＝　４００〜
７００に比較してビッカース硬度Ｈｖ　＝　１０００以
」二となる。この表面改質は、隣接する動翼の一方は前
縁側の改質層と他方は後縁側の改質層が、互いに接触し
接触型の翼連結構造を形成する。その結果、起動・回転
、および、停止時の動翼の捩れ戻り現象は拘束される。

この時、接触面には相対微小すへりが発生するが、接触
面に形成されたＴＡＮ皮膜は、母材と明確な境界がなく
密着強度が高く、硬度も高い、さらに、摩擦係数が低い
ため、フイレツテイングコロージョン等による微小亀裂
の発生を防止する働きをする。さらに、ダイナミックイ
オンミキシングでは、低温で処理でき、熱変形がなく、
かつ、母材の組織変化もなく最終形状で処理できる」二
に、皮膜と母材の間に混合層か形成され、密着性が良く
、信頼性の高いガスタービン動翼を提供することが出来
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

すなわち、第２図は、ガスタービン動翼単体を示し、ダ
ブテール部」、翼本体２．翼先端シュラウド部３により
構成されており、第３図は、ガスタービン動翼外周部（
矢印六方向）より見た翼連結状態を示す。動翼本体２の
先端部シュラウド部３には、ひさし状板部材４−ａ、４
ｂが翼の前縁、および、後縁側に設けられており、隣接
する動翼本体２ｂにも同様にひさし状板部材５ａ、５ｂ
が設けられている。動翼の起動・回転・停止時の翼の捩
れ戻り現象により翼本体２ａ、２ｂの間のひさし状部材
４ａと５ｂの間に接触面６が形成される。

この接触面６には翼の捩れ戻り現象により相対微小すへ
りが生じ、フイレツテインクコロージョンの発生する可
能性があるので翼本体２ａ、２ｂのひさし状部材４　ａ
　、　４　ｂ　、　５　ａ　、　５　ｂの接触面６にフ
イレツテイングコロージョン防止のため、ダイナミック
イオンミキシングにより改質層（ＴｊＮ皮ＩＩ！４）を
形成する。

すなわち、第１図は、動翼な外周側から見た時のダイナ
ミックイオンミキシング方法を示す。翼車体を第」−図
のように真空容器７内に配し、電子ビーム蒸気発生器８
より発生させた金属蒸気９をひさし状部月のフイレツテ
イングコロージョンが発生する可能性がある接触面６に
蒸着させ、イオン源１０から発生したイオンビーム１１
により接触部６の表面にイオンを注入することにより、
改質層１２を形成させる。本実施例では、蒸着させ金属
をチタン（以下Ｔ］）とし、注入イオンは窒素イオン（
Ｎ＋）とすることにより、改質層１２は窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）層となり、十分な硬度をもち、摩擦係数の小さい
改質層が得られる。本方式によれば、母材を溶融するこ
となく、低温で処理でき、十分な密着強度をもつ皮膜が
形成される。

なお、表面の硬度はＨｖ　＝　１−０００以上を示し、
良好な耐フイレツテインクコロージョン防止層を形成で
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ガスタービン動翼に、熱影響による組
織変化や、変形がなく、溶接欠陥等が発生しない良好な
耐フイレツテイングコロージョン性のガスタービン動翼
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のダイナミックイオンミキシ
ング装置の説明図、第２図はガスタービン動翼単体の正
面図、第３図は動翼の連結状態を示す正面図である。 ］・ダブテール、２，２ａ、２ｂ　　翼本体、３シユラ
ウド、４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ−ひさし状部材、６・接
触面、７・真空容器、８・電子ビーム蒸発器、９　・金
属蒸気、１０・イオン源、１Ｊイオンビーム、１２・・
改質層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガスタービン動翼の先端に、前縁側と後縁側に互い
   に反対方向に突出する板部材を設け隣接する前記ガスタ
   ービン動翼の相互間で、一方の前記ガスタービン動翼の
   前縁側の板部材と他方の前記ガスタービン動翼の後縁側
   の板部材を接触するようにし、隣接する前記ガスタービ
   ン動翼を相互に係合させるガスタービン動翼において、 前記板部材の接触面の表面に金属を蒸着させ、イオンを
   注入することにより改質相を設けたことを特徴とするガ
   スタービン動翼。 ２、特許請求の範囲第１項において、 蒸着させる前記金属をチタン、イオンを窒素イオンとす
   ることを特徴とするガスタービン動翼。