JPH04272404A - セラミックス製回転翼翼根部構造とその加工方法 - Google Patents
セラミックス製回転翼翼根部構造とその加工方法Info
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- JPH04272404A JPH04272404A JP5594291A JP5594291A JPH04272404A JP H04272404 A JPH04272404 A JP H04272404A JP 5594291 A JP5594291 A JP 5594291A JP 5594291 A JP5594291 A JP 5594291A JP H04272404 A JPH04272404 A JP H04272404A
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンなど高速
回転機械の軸流式羽根車において用いられるセラミック
ス製回転翼翼根部とその加工方法に関する。
回転機械の軸流式羽根車において用いられるセラミック
ス製回転翼翼根部とその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン等の軸流式羽根車は、主に
製造上の理由から、流体力を受ける回転翼とディスク部
とを別個に製造し、ディスク部の外周に回転翼を多数枚
植込む構造が採用されており、セラミックス製羽根車に
おいても、図６に示すように、金属製のディスク８にセ
ラミックス製回転翼３を植込むことが行なわれている。
製造上の理由から、流体力を受ける回転翼とディスク部
とを別個に製造し、ディスク部の外周に回転翼を多数枚
植込む構造が採用されており、セラミックス製羽根車に
おいても、図６に示すように、金属製のディスク８にセ
ラミックス製回転翼３を植込むことが行なわれている。
【０００３】このように金属製ディスク８にセラミック
ス製回転翼３を植込んだ場合には、高速回転による遠心
力により回転翼の翼根部２には高遠心力が発生し、くび
れ部６で応力集中が起こる。これに対しては、くびれ部
６の形状を適切に設計することにより応力の低減を図る
ことが可能である。
ス製回転翼３を植込んだ場合には、高速回転による遠心
力により回転翼の翼根部２には高遠心力が発生し、くび
れ部６で応力集中が起こる。これに対しては、くびれ部
６の形状を適切に設計することにより応力の低減を図る
ことが可能である。
【０００４】一方、テーパ部７でも高い接触応力が発生
しており、このテーパ部７での形状不良に起因した異常
な接触応力による破損が、従来、セラミックス製回転翼
破損の主原因となっていた。ここで、テーパ部７の形状
不良の原因は、テーパ角度の不良とテーパ面の凹凸、即
ち、テーパ面の平滑度不良の二つに大別される。
しており、このテーパ部７での形状不良に起因した異常
な接触応力による破損が、従来、セラミックス製回転翼
破損の主原因となっていた。ここで、テーパ部７の形状
不良の原因は、テーパ角度の不良とテーパ面の凹凸、即
ち、テーパ面の平滑度不良の二つに大別される。
【０００５】テーパ角度が不良の場合には、テーパ面が
如何に平滑であっても、図８に示すように、金属ディス
ク８と翼根部２とは線接触または点接触を起こす。また
、テーパ面の平滑度不良の場合には、テーパ面の凸部で
金属ディスク８と線接触または点接触を起こすことにな
り、上記いずれの場合にも予期しない高接触応力、いわ
ゆるヘルツストレスが発生する。
如何に平滑であっても、図８に示すように、金属ディス
ク８と翼根部２とは線接触または点接触を起こす。また
、テーパ面の平滑度不良の場合には、テーパ面の凸部で
金属ディスク８と線接触または点接触を起こすことにな
り、上記いずれの場合にも予期しない高接触応力、いわ
ゆるヘルツストレスが発生する。
【０００６】セラミックスは金属に比べて高ヤング率の
物質であるため、高いヘルツストレスが発生する。この
ヘルツストレスはごく表面近傍に発生するため、セラミ
ックス表面のわずかな加工傷等の損傷もその影響は極め
て大きく、主な破壊発生源となるので、有害な表面損傷
を除去するとともに高ヘルツストレスの発生を抑制する
ことが必要不可欠である。
物質であるため、高いヘルツストレスが発生する。この
ヘルツストレスはごく表面近傍に発生するため、セラミ
ックス表面のわずかな加工傷等の損傷もその影響は極め
て大きく、主な破壊発生源となるので、有害な表面損傷
を除去するとともに高ヘルツストレスの発生を抑制する
ことが必要不可欠である。
【０００７】従って、翼根部２においては、くびれ部６
よりもテーパ部７の形状精度及び表面品質が重要となる
。従来、セラミックス製回転翼翼根部の加工は、図７に
示すように、幅広の総型砥石５を用いて、くびれ部６か
らテーパ部７にかけて同時に加工形成する方法により行
なわれている。
よりもテーパ部７の形状精度及び表面品質が重要となる
。従来、セラミックス製回転翼翼根部の加工は、図７に
示すように、幅広の総型砥石５を用いて、くびれ部６か
らテーパ部７にかけて同時に加工形成する方法により行
なわれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では砥石幅が大きくなると共に砥石の形状が任意曲線
となるため、総型砥石５の製作精度を上げることは困難
であり、また加工中の総型砥石５の形状くずれ等のため
、回転翼植込部の形状精度を悪くし、テーパ部７の形状
精度は約±５０μｍ 、テーパ角精度は約±１．４°が
限界であるという問題があった。さらに砥石が総型とな
るためプランジ研削となり、トラバース研削と比較して
加工面品質の低下を余儀なくされていた。
法では砥石幅が大きくなると共に砥石の形状が任意曲線
となるため、総型砥石５の製作精度を上げることは困難
であり、また加工中の総型砥石５の形状くずれ等のため
、回転翼植込部の形状精度を悪くし、テーパ部７の形状
精度は約±５０μｍ 、テーパ角精度は約±１．４°が
限界であるという問題があった。さらに砥石が総型とな
るためプランジ研削となり、トラバース研削と比較して
加工面品質の低下を余儀なくされていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、テー
パ部の形状精度、角精度を向上させることができる回転
翼翼根部の構造と加工方法について鋭意検討を行なった
結果、本発明に到達したものである。
パ部の形状精度、角精度を向上させることができる回転
翼翼根部の構造と加工方法について鋭意検討を行なった
結果、本発明に到達したものである。
【００１０】即ち、本発明によれば、セラミックス製回
転翼翼根部において、金属製ディスクと接触する平面処
理されたテーパ部と曲面処理されたくびれ部とを、凸状
境界部にて不連続に結合して形成したことを特徴とする
セラミックス製回転翼翼根部構造、が提供される。
転翼翼根部において、金属製ディスクと接触する平面処
理されたテーパ部と曲面処理されたくびれ部とを、凸状
境界部にて不連続に結合して形成したことを特徴とする
セラミックス製回転翼翼根部構造、が提供される。
【００１１】また、本発明によれば、セラミックス製回
転翼翼根部を加工する方法において、金属製ディスクと
接触するテーパ部とくびれ部とを別個の総型砥石により
加工することを特徴とするセラミックス製回転翼翼根部
の加工方法、および、セラミックス製回転翼翼根部を加
工する方法において、該翼根部のくびれ部は成形時に形
成し、テーパ部のみを総型砥石により加工することを特
徴とするセラミックス製回転翼翼根部の加工方法、が提
供される。
転翼翼根部を加工する方法において、金属製ディスクと
接触するテーパ部とくびれ部とを別個の総型砥石により
加工することを特徴とするセラミックス製回転翼翼根部
の加工方法、および、セラミックス製回転翼翼根部を加
工する方法において、該翼根部のくびれ部は成形時に形
成し、テーパ部のみを総型砥石により加工することを特
徴とするセラミックス製回転翼翼根部の加工方法、が提
供される。
【００１２】本発明においては、翼根部のテーパ部を、
くびれ部側及び翼根部先端側でクラウニング処理するこ
とと、当該部における応力を緩和低減でき、好ましい。
くびれ部側及び翼根部先端側でクラウニング処理するこ
とと、当該部における応力を緩和低減でき、好ましい。
【００１３】
【作用】本発明は、セラミックス製回転翼翼根部におい
て、図１〜図４に示すように回転翼翼根部のテーパ部７
とくびれ部６とを別々の総型砥石５ａ、５ｂにより加工
し、テーパ部７とくびれ部６とを凸状境界部１０にて不
連続に結合して形成したことすることを特徴とする。
て、図１〜図４に示すように回転翼翼根部のテーパ部７
とくびれ部６とを別々の総型砥石５ａ、５ｂにより加工
し、テーパ部７とくびれ部６とを凸状境界部１０にて不
連続に結合して形成したことすることを特徴とする。
【００１４】このように、テーパ部７とくびれ部６とを
別々の総型砥石５ａ、５ｂで加工するので、従来の加工
方法に比べて砥石の幅を小さくでき、しかも、砥石形状
がストレートな平型砥石５ｃでもよいため、高い加工精
度を達成することができる。例えば、テーパ部７の形状
精度は、従来は約±５０μｍ 程度であったが、本発明
によれば約±１０μｍ という高精度を得ることができ
る。
別々の総型砥石５ａ、５ｂで加工するので、従来の加工
方法に比べて砥石の幅を小さくでき、しかも、砥石形状
がストレートな平型砥石５ｃでもよいため、高い加工精
度を達成することができる。例えば、テーパ部７の形状
精度は、従来は約±５０μｍ 程度であったが、本発明
によれば約±１０μｍ という高精度を得ることができ
る。
【００１５】回転翼が破損する原因はテーパ部７におけ
る片当りが主であり、本発明によりこれが解消されるこ
とにより、セラミックス製回転翼の性能を向上させるこ
とができる。また、本発明においては、セラミックス製
回転翼翼根部の加工に際して、くびれ部６は成形時に形
成し、テーパ部７のみを総型砥石５ｂにより加工するこ
とも可能である。さらに、テーパ部加工時にはトラバー
ス研削を行なうことも可能となり、加工面品質の向上に
も寄与する。
る片当りが主であり、本発明によりこれが解消されるこ
とにより、セラミックス製回転翼の性能を向上させるこ
とができる。また、本発明においては、セラミックス製
回転翼翼根部の加工に際して、くびれ部６は成形時に形
成し、テーパ部７のみを総型砥石５ｂにより加工するこ
とも可能である。さらに、テーパ部加工時にはトラバー
ス研削を行なうことも可能となり、加工面品質の向上に
も寄与する。
【００１６】このように、テーパ部７のみを加工する場
合には、くびれ部６の加工工程が必要無く、その結果加
工コストが低減でき、量産に適する。また、テーパ部７
の加工は、図４に示すように、通常の平型砥石５ｃを用
いても加工することができる。
合には、くびれ部６の加工工程が必要無く、その結果加
工コストが低減でき、量産に適する。また、テーパ部７
の加工は、図４に示すように、通常の平型砥石５ｃを用
いても加工することができる。
【００１７】さらに、本発明においては、セラミックス
製回転翼翼根部の加工に際して、翼根部のテーパ部７を
、くびれ部側及び翼根部先端側でクラウニング処理する
ことにより、応力を緩和低減できる。ここで、クラウニ
ング加工とは、加工面の両端に行くに従って砥石とテー
パ部の切削面距離を次第に縮め、切削面にまるみをつけ
る加工方法であり、エッジストレスの低減に効果がある
。
製回転翼翼根部の加工に際して、翼根部のテーパ部７を
、くびれ部側及び翼根部先端側でクラウニング処理する
ことにより、応力を緩和低減できる。ここで、クラウニ
ング加工とは、加工面の両端に行くに従って砥石とテー
パ部の切削面距離を次第に縮め、切削面にまるみをつけ
る加工方法であり、エッジストレスの低減に効果がある
。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例に基き更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
【００１９】（実施例１）窒化珪素原料にＹ２ Ｏ３
、ＭｇＯ、ＺｒＯ２ を焼結助剤として添加し、混合し
た後、さらにバインダーを添加し混練して得られた成形
原料を金型内に射出して、図５に示すような羽根部１と
翼根部２を有する回転翼３を成形し、次いでこの成形体
を脱脂した後、焼結した。上記の場合、羽根部１は最終
形状で得られるが、翼根部２は焼結後に加工するため加
工代４を設けた。
、ＭｇＯ、ＺｒＯ２ を焼結助剤として添加し、混合し
た後、さらにバインダーを添加し混練して得られた成形
原料を金型内に射出して、図５に示すような羽根部１と
翼根部２を有する回転翼３を成形し、次いでこの成形体
を脱脂した後、焼結した。上記の場合、羽根部１は最終
形状で得られるが、翼根部２は焼結後に加工するため加
工代４を設けた。
【００２０】次に、前記回転翼３の窒化珪素焼結体を加
工用治具により把持して下記のように翼根部２の仕上げ
加工を行なった。まず、ダイヤモンド総型砥石５ａを用
いて、図１〜図２に示すように、翼根部２のくびれ部６
をプランジ研削加工した。次に、図３に示すように、翼
根部２のテーパ部７を、くびれ部６に使用したものとは
別の総型砥石５ｂを使用してプランジ研削加工を行なっ
た。
工用治具により把持して下記のように翼根部２の仕上げ
加工を行なった。まず、ダイヤモンド総型砥石５ａを用
いて、図１〜図２に示すように、翼根部２のくびれ部６
をプランジ研削加工した。次に、図３に示すように、翼
根部２のテーパ部７を、くびれ部６に使用したものとは
別の総型砥石５ｂを使用してプランジ研削加工を行なっ
た。
【００２１】このようにして形成された翼根部２のテー
パ部７の形状精度は±１０μｍ 、テーパ角度の精度は
±０．３°という高精度であった。
パ部７の形状精度は±１０μｍ 、テーパ角度の精度は
±０．３°という高精度であった。
【００２２】（実施例２）くびれ部６の形状を図２の形
状となるような金型形状とした以外は全て実施例１と同
様の方法で成形、焼結して、図５に示すような形状の翼
根部２の焼結体を作製し、総型砥石５ｂでテーパ部を加
工した。このようにして得られたセラミックス製回転翼
翼根部２の形状精度は±１０μｍ 、テーパ角度は±０
．３°と良好であった。なお、テーパ部７の加工は、図
４に示すように、通常の平型砥石５ｃを使用して加工す
ることもできた。
状となるような金型形状とした以外は全て実施例１と同
様の方法で成形、焼結して、図５に示すような形状の翼
根部２の焼結体を作製し、総型砥石５ｂでテーパ部を加
工した。このようにして得られたセラミックス製回転翼
翼根部２の形状精度は±１０μｍ 、テーパ角度は±０
．３°と良好であった。なお、テーパ部７の加工は、図
４に示すように、通常の平型砥石５ｃを使用して加工す
ることもできた。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クス製回転翼翼根部構造とその加工方法によれば、テー
パ部とくびれ部を別個の総型砥石により加工するので、
従来の加工方法に比べて砥石の幅が小さくなり、しかも
砥石の形状は平型砥石でもよいため、高い加工精度と高
品質な加工面を得ることができる。
クス製回転翼翼根部構造とその加工方法によれば、テー
パ部とくびれ部を別個の総型砥石により加工するので、
従来の加工方法に比べて砥石の幅が小さくなり、しかも
砥石の形状は平型砥石でもよいため、高い加工精度と高
品質な加工面を得ることができる。
【００２４】また、くびれ部は成形時に形成し、テーパ
部のみを加工するようにすれば、くびれ部の加工工程が
なく加工コストが低減でき、しかもテーパ部の加工は通
常の平型砥石を使用して加工することができるので量産
に適するという利点を有する。
部のみを加工するようにすれば、くびれ部の加工工程が
なく加工コストが低減でき、しかもテーパ部の加工は通
常の平型砥石を使用して加工することができるので量産
に適するという利点を有する。
【図１】本発明の一実施例を示す翼根部のくびれ部の加
工説明図である。
工説明図である。
【図２】本発明の一実施例を示す翼根部のくびれ部の加
工仕上図である。
工仕上図である。
【図３】本発明の一実施例を示す翼根部のテーパ部の加
工説明図である。
工説明図である。
【図４】図３におけるテーパ部の他の加工説明図である
。
。
【図５】セラミックス製回転翼の断面概要図である。
【図６】金属製ディスクにセラミックス製回転翼を植込
んだ状態を示す説明図である。
んだ状態を示す説明図である。
【図７】従来の翼根部の加工方法を示す説明図である。
【図８】従来の翼根部の加工方法を示す説明図である。
１ 羽根部
２ 翼根部
３ 回転翼
４ 加工代
５ａ，５ｂ 総型砥石
５ｃ 平型砥石
６ くびれ部
７ テーパ部
８ 金属製ディスク
１０ 凸状境界部
Claims (5)
- 【請求項１】 セラミックス製回転翼翼根部において
、金属製ディスクと接触する平面処理されたテーパ部と
曲面処理されたくびれ部とを、凸状境界部にて不連続に
結合して形成したことを特徴とするセラミックス製回転
翼翼根部構造。 - 【請求項２】 テーパ部を、くびれ部側及び翼根部先
端側でクラウニング処理した請求項１記載のセラミック
ス製回転翼翼根部構造。 - 【請求項３】 セラミックス製回転翼翼根部を加工す
る方法において、金属製ディスクと接触するテーパ部と
くびれ部とを別個の総型砥石により加工することを特徴
とするセラミックス製回転翼翼根部の加工方法。 - 【請求項４】 セラミックス製回転翼翼根部を加工す
る方法において、該翼根部のくびれ部は成形時に形成し
、テーパ部のみを総型砥石により加工することを特徴と
するセラミックス製回転翼翼根部の加工方法。 - 【請求項５】 テーパ部を、くびれ部側及び翼根部先
端側でクラウニング処理する請求項３または４記載のセ
ラミックス製回転翼翼根部の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5594291A JPH0772483B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | セラミックス製回転翼翼根部構造とその加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5594291A JPH0772483B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | セラミックス製回転翼翼根部構造とその加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04272404A true JPH04272404A (ja) | 1992-09-29 |
| JPH0772483B2 JPH0772483B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=13013132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5594291A Expired - Lifetime JPH0772483B2 (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | セラミックス製回転翼翼根部構造とその加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0772483B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435694A (en) * | 1993-11-19 | 1995-07-25 | General Electric Company | Stress relieving mount for an axial blade |
| JP2013540598A (ja) * | 2010-09-15 | 2013-11-07 | スネクマ | タービンブレードの根元の輪郭を調整するための方法および工作機械 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6780089B2 (en) * | 2002-12-03 | 2004-08-24 | General Electric Company | Method and apparatus for removing a predetermined amount of material from a bottom portion of a dovetail slot in gas turbine engine disk |
-
1991
- 1991-02-27 JP JP5594291A patent/JPH0772483B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435694A (en) * | 1993-11-19 | 1995-07-25 | General Electric Company | Stress relieving mount for an axial blade |
| JP2013540598A (ja) * | 2010-09-15 | 2013-11-07 | スネクマ | タービンブレードの根元の輪郭を調整するための方法および工作機械 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0772483B2 (ja) | 1995-08-02 |
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