JPH0652047B2 - Method for manufacturing turbine rotor for supercharger - Google Patents
Method for manufacturing turbine rotor for superchargerInfo
- Publication number
- JPH0652047B2 JPH0652047B2 JP60069456A JP6945685A JPH0652047B2 JP H0652047 B2 JPH0652047 B2 JP H0652047B2 JP 60069456 A JP60069456 A JP 60069456A JP 6945685 A JP6945685 A JP 6945685A JP H0652047 B2 JPH0652047 B2 JP H0652047B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine rotor
- turbine
- supercharger
- titanium
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は排気ガスタービン過給機用のタービンロータ
の製造方法に関するものであって、特に応答性と信頼性
との改善されたタービンロータを製造することが可能な
過給機用タービンロータの製造方法に係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a turbine rotor for an exhaust gas turbine supercharger, and more particularly to a turbine rotor having improved responsiveness and reliability. The present invention relates to a method of manufacturing a turbocharger turbine rotor that can be manufactured.
（従来の技術） 過給機用タービンロータは、耐熱性、特に高温下での強
度が要求されるために、従来はNi系合金（例えばInco 7
13C ）等の耐熱合金を素材として製造されている。(Prior Art) Turbine rotors for superchargers are required to have heat resistance, particularly strength at high temperatures, and therefore, Ni-based alloys (such as Inco 7
Manufactured from heat-resistant alloys such as 13C).
ところで近年、上記過給機用タービンロータの耐熱性を
向上すると共に、軽量化し、エンジンの低速域での応答
性を向上するために、セラミックを素材としてタービン
ロータを製作する試みがなされている。このような過給
機用タービンロータとしては、例えば日本工業新聞社発
行、「日工マテリアル第２巻第２号（昭和59年２月）の
第10〜13頁に記載されたタービンロータを挙げることが
できる。このタービンロータは、その全体又はタービン
羽根車が窒化珪素や炭化珪素等のセラミックによって形
成されたものである。そしてこのようにセラミックを採
用することにより、軽量化及び慣性モーメントの減少を
図ることが可能となり、そのためエンジンの低速域での
応答性の改善、加速時間の短縮、エンジン性能の改善等
を図ることが可能となる。By the way, in recent years, in order to improve the heat resistance of the turbine rotor for the supercharger, reduce the weight thereof, and improve the response in the low speed region of the engine, an attempt has been made to manufacture the turbine rotor using a ceramic material. An example of such a turbocharger turbine rotor is the turbine rotor described in "Nikko Material Vol. 2, No. 2 (February 1984)", pages 10-13, published by Nihon Kogyo Shimbun. This turbine rotor, or the turbine impeller as a whole, is formed of a ceramic such as silicon nitride or silicon carbide, and by adopting such a ceramic, it is possible to reduce the weight and the moment of inertia. Therefore, it is possible to improve the response in the low speed range of the engine, shorten the acceleration time, improve the engine performance, and the like.
（発明が解決しようとする問題点） ところで上記のようなセラミックを素材とするタービン
ロータにおいては、上記のように耐熱性の改善と軽量化
とを図ることが可能ではあるが、その反面次のような欠
点がある。まずその第１は、セラミックは不純物を多く
含み内部欠陥が多く、また欠陥バラツキが一定しておら
ず、さらに靱性に乏しいという品質上の欠点である。ま
たその第２は、セラミックは熱膨張率が小さいため周囲
の金属との熱膨張バランスがとりにくいという構造上の
欠点である。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, in the turbine rotor made of ceramic as described above, it is possible to improve the heat resistance and reduce the weight as described above. There are such drawbacks. First, the ceramic has a lot of impurities and many internal defects, the defect variation is not constant, and the toughness is poor. The second is a structural defect that ceramics have a small coefficient of thermal expansion and it is difficult to balance thermal expansion with surrounding metals.
したがって上記したセラミック素材の有する品質上及び
構造上の欠点を解消すると共に、セラミック素材と同様
に耐熱性と軽量化を図る必要性が生ずるが、本発明者等
はタービンロータを構成するための材料について種々検
討を行い、その結果、タービンロータのうち少なくとも
タービン羽根車をチタン−アルミニウム金属間化合物基
合金によって形成することにより、上記の必要性を満た
し得ることを知見した。Therefore, it is necessary to solve the above-mentioned quality and structural defects of the ceramic material and to achieve heat resistance and weight reduction as with the ceramic material. As a result, it was found that the above-mentioned need can be satisfied by forming at least the turbine impeller of the turbine rotor from a titanium-aluminum intermetallic compound base alloy.
しかしながら金属間化合物は、セラミックスと略同程度
の難成形・難加工材であることから、その製造方法には
工夫を要する。However, since the intermetallic compound is a difficult-to-form or hard-to-process material that is almost the same as ceramics, its manufacturing method needs to be devised.
したがってこの発明の目的は、チタン−アルミニウム金
属間化合物基合金を用いてタービンロータを製造するこ
とが可能な過給機用タービンロータの製造方法を提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a turbine rotor for a supercharger, which is capable of manufacturing a turbine rotor using a titanium-aluminum intermetallic compound base alloy.
（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の過給機用タービンロータの製造方法
は、タービン羽根車と、このタービン羽根車にその一端
が連設されると共にその他端部が圧縮機羽根車に連結さ
れるシャフトとを有する過給機用タービンロータの製造
方法において、上記のうちの少なくともタービン羽根車
をチタン−アルミニウム金属間化合物基合金によって形
成するに際し、まず最初にチタン、アルミニウム及び必
要な添加元素を、アルゴン雰囲気中におけるプラズマ溶
解法にて混合溶解して母材を溶製し、次いで精密鋳造法
にてこれを成形し、その後、成形品に熱間静水圧プレス
処理を施すことを特徴としている。(Means for Solving the Problems) Therefore, according to the method for manufacturing a turbine rotor for a supercharger of the present invention, a turbine impeller and one end of the turbine impeller are connected to the turbine impeller while the other end is a compressor blade. In a method of manufacturing a turbine rotor for a supercharger having a shaft connected to a vehicle, in forming at least the turbine impeller of the above-mentioned titanium-aluminum intermetallic compound base alloy, first, titanium, aluminum and necessary By adding and melting various additional elements by plasma melting method in argon atmosphere to melt the base material, then molding this by precision casting method, and then subjecting the molded product to hot isostatic pressing Is characterized by.
上記におけるチタン−アルミニウム金属間化合物基合金
とは、チタンとアルミニウムとの金属間化合物TiAl、Ti
3Al を主体とする合金であって、さらにこれらの性質を
改善するために、NbやＷ、Ｖ、Mn等の添加金属を含有す
ることがある。具体的には、TiAl系合金としてはTi-36A
l やTi-36Al-5Nb （重量％、以下同じ）を挙げることが
でき、またTi3Al 系合金としては、Ti-16Al-10NbやTi-1
4Al-21Nbを挙げることができる。The titanium-aluminum intermetallic compound-based alloy in the above, the intermetallic compound of titanium and aluminum TiAl, Ti
It is an alloy mainly composed of 3 Al, and may further contain additive metals such as Nb, W, V, and Mn in order to improve these properties. Specifically, Ti-36A as a TiAl alloy
l and Ti-36Al-5Nb (% by weight; the same applies hereinafter). Ti 3 Al-based alloys include Ti-16Al-10Nb and Ti-1.
4Al-21Nb can be mentioned.
上記チタン−アルミニウム基合金のうちTi3Alは成形性
のよい材料であるためタービンロータを容易に製造する
ことが可能であるが、他方のTiAl系合金は軽量かつ耐用
温度が高いためにタービンロータ用としてはより一層好
ましい。Among the above titanium-aluminum-based alloys, Ti 3 Al is a material with good formability, so it is possible to easily manufacture a turbine rotor, while the other TiAl-based alloy is lightweight and has a high service temperature, so the turbine rotor It is even more preferable for use.
なお上記におけるタービンロータは、タービン羽根車を
チタン−アルミニウム金属間化合物基合金によって形成
すると共に、シャフトを他の材料によって別体に形成
し、両者を接合する構造を採用することができるし、ま
たタービン羽根車をシャフトをチタン−アルミニウム金
属間化合物基合金によって一体的に形成することもあ
る。The turbine rotor in the above may have a structure in which the turbine impeller is formed of a titanium-aluminum intermetallic compound-based alloy, the shaft is formed separately from another material, and the two are joined together. In some cases, the shaft of the turbine impeller is integrally formed of a titanium-aluminum intermetallic compound base alloy.
（作用及び効果） 母材の溶製に際し、アルゴン雰囲気中でのプラズマ溶解
法を利用したことにより、チタン−アルミニウム金属間
化合物基合金の特性に敏感に影響を与えるアルミニウム
や微量添加元素の含有量を厳密にコントロールすること
が可能になると共に、汚染を極力排除することが可能に
なり、この結果、安定した品質でもって母材を溶製する
ことが可能になる。(Function and effect) When melting the base metal, the content of aluminum and trace additive elements sensitively affecting the characteristics of the titanium-aluminum intermetallic compound-based alloy by utilizing the plasma melting method in an argon atmosphere It becomes possible to strictly control the temperature, and it is possible to eliminate contamination as much as possible, and as a result, it becomes possible to melt the base material with stable quality.
またチタン−アルミニウム金属間化合物基合金の鋳造成
形品においては、高温割れ等の鋳造欠陥の発生が不可避
であるのに加えて、凝固中に大きな残留応力が発生し、
これらにより後加工及び稼働中に破壊の生ずる危険性が
存するのに対し、上記のように成形品に熱間静水圧プレ
ス処理を施すと、鋳造欠陥を解消し得ると共に、残留応
力を除去することができるので、製造されるタービンロ
ータの品質及び信頼性を格段に向上することが可能にな
る。Further, in the cast molded article of titanium-aluminum intermetallic compound-based alloy, in addition to the occurrence of casting defects such as hot cracking is inevitable, large residual stress occurs during solidification,
While there is a risk of destruction during post-processing and operation due to these, hot isostatic pressing of the molded product as described above can eliminate casting defects and remove residual stress. Therefore, it is possible to significantly improve the quality and reliability of the manufactured turbine rotor.
しかも上記チタン−アルミニウム金属間化合物基合金
は、セラミックと略同程度の密度を有し、また高温での
比強度の優れた材料であるため、上記方法により製造さ
れたタービンロータは、セラミックを用いる場合と同様
に耐熱性の向上と軽量化による低速域の応答性の向上と
を図ることが可能である。Moreover, since the titanium-aluminum intermetallic compound-based alloy is a material having a density approximately equal to that of ceramics and excellent specific strength at high temperatures, the turbine rotor manufactured by the above method uses ceramics. Similar to the case, it is possible to improve the heat resistance and improve the response in the low speed range by reducing the weight.
また上記チタン−アルミニウム金属間化合物基合金は、
常温では１％程度、また650 ℃以上の温度では５〜10％
程度の伸びを有し、セラミックよりもはるかに靱性の優
れた材料であるため、タービンロータは信頼性の高いも
のとなる。また上記チタン−アルミニウム金属間化合物
基合金は、従来のInco 713C と略同程度の熱膨張率を有
するものであるため、その周囲のタービンケーシング等
との熱膨張バランスは良好なものとなり、セラミック場
合のようにこのバランスに細心の注意を払う必要はな
い。Further, the titanium-aluminum intermetallic compound-based alloy,
1% at room temperature, 5-10% at temperatures above 650 ° C
Turbine rotors are more reliable because they have a degree of elongation and are much tougher than ceramics. Further, the titanium-aluminum intermetallic compound-based alloy has a coefficient of thermal expansion approximately the same as that of the conventional Inco 713C, so that the thermal expansion balance between the surrounding turbine casing and the like is good, and in the case of ceramics. You don't have to pay close attention to this balance like.
（実施例） アルゴン雰囲気中でのプラズマアーク溶解法によってTi
-36Al-5Nb の母材を製造し、この母材を溶湯とした精密
鋳造法により、排気量500 CCのターボエンジン用のター
ビンロータを製作した。この鋳造成形品に、1300℃、14
00atm のアルゴン雰囲気中で約３時間の熱間静水圧プレ
ス処理を施した。このタービンロータは、第１図のよう
に羽根車の直径Ｄが約47mm、羽根車の幅Ｗが約20mm、シ
ャフト径ｄが約８mmのものであった。(Example) Ti was formed by a plasma arc melting method in an argon atmosphere.
A -36Al-5Nb base material was manufactured, and a turbine rotor for a turbo engine with a displacement of 500 CC was manufactured by a precision casting method using this base material as a molten metal. 1300 ℃, 14
Hot isostatic pressing was performed for about 3 hours in an argon atmosphere of 00 atm. As shown in FIG. 1, the turbine rotor had an impeller diameter D of about 47 mm, an impeller width W of about 20 mm, and a shaft diameter d of about 8 mm.
上記タービンロータは、従来のInco 713C 製のタービン
ロータに比較して重量が約33％に軽減され、慣性モーメ
ントが約33％となった。この結果、従来のInco 713C 製
のロータよりも約10％程度低い回転数においてもターボ
が作用することとなった。また上記エンジンをガソリン
燃料にて運転した場合、毎時120 km程度の走行速度にお
いては、燃料消費率は、19km／から21km／へと約10
％程度向上した。またエンジン回転数が毎分6000回転の
場合、トルクは約7.5 km-mから約8.2 km-mへ約10％上昇
した。The turbine rotor is reduced in weight by about 33% as compared with the conventional Inco 713C turbine rotor, and the moment of inertia is about 33%. As a result, the turbo was able to operate even at a rotational speed that was about 10% lower than that of the conventional Inco 713C rotor. When the above engine is operated with gasoline fuel, the fuel consumption rate increases from 19km / to 21km / at a running speed of about 120km / h.
% Improved. When the engine speed was 6000 rpm, the torque increased by about 10% from about 7.5 km-m to about 8.2 km-m.
なお上記テストの後、タービンロータを破断し、内部欠
陥の有無をチェックしたが、特に顕著な内部欠陥は認め
られなかった。After the above test, the turbine rotor was broken and checked for internal defects, but no particularly significant internal defects were found.
第１図はこの発明方法により製造されるタービンロータ
の一例の説明図である。FIG. 1 is an explanatory view of an example of a turbine rotor manufactured by the method of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−96101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−180001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−241（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−161754（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−36551（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−31433（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭59−2473（ＪＰ，Ｙ２) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-58-96101 (JP, A) JP-A-59-180001 (JP, A) JP-A-56-241 (JP, A) JP-A-58- 161754 (JP, A) JP-B 1-36551 (JP, B2) JP-B 59-31433 (JP, B2) JP-B 59-2473 (JP, Y2)
Claims (1)
その一端が連設されると共にその他端部が圧縮機羽根車
に連結されるシャフトとを有する過給機用タービンロー
タの製造方法において、上記のうちの少なくともタービ
ン羽根車をチタン−アルミニウム金属間化合物基合金に
よって形成するに際し、まず最初にチタン、アルミニウ
ム及び必要な添加元素を、アルゴン雰囲気中におけるプ
ラズマ溶解法にて混合溶解して母材を溶製し、次いで精
密鋳造法にてこれを成形し、その後、成形品に熱間静水
圧プレス処理を施すことを特徴とする過給機用タービン
ロータの製造方法。1. A method of manufacturing a turbine rotor for a supercharger, comprising: a turbine impeller; and a shaft, one end of which is connected to the turbine impeller and the other end of which is connected to a compressor impeller. In forming at least the turbine impeller of the above with a titanium-aluminum intermetallic compound-based alloy, first, titanium, aluminum and necessary additional elements are mixed and melted by a plasma melting method in an argon atmosphere to form a base material. A method for manufacturing a turbine rotor for a supercharger, which comprises melt-melting, molding it by a precision casting method, and then subjecting the molded product to hot isostatic pressing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069456A JPH0652047B2 (en) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Method for manufacturing turbine rotor for supercharger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069456A JPH0652047B2 (en) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Method for manufacturing turbine rotor for supercharger |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61229901A JPS61229901A (en) | 1986-10-14 |
| JPH0652047B2 true JPH0652047B2 (en) | 1994-07-06 |
Family
ID=13403165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60069456A Expired - Lifetime JPH0652047B2 (en) | 1985-04-02 | 1985-04-02 | Method for manufacturing turbine rotor for supercharger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652047B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02173322A (en) * | 1988-12-23 | 1990-07-04 | Toyota Motor Corp | Turbine wheel for turbo charger |
| EP0837221B1 (en) | 1996-10-18 | 2003-09-10 | Daido Steel Company Limited | Ti-Al turbine rotor and method of manufacturing said rotor |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56241A (en) * | 1979-06-18 | 1981-01-06 | Toshiba Corp | Titanium alloy |
| JPS5896101A (en) * | 1981-12-03 | 1983-06-08 | Honda Motor Co Ltd | Manufacturing method of turbine wheel |
| JPS592473U (en) * | 1982-06-29 | 1984-01-09 | 藤倉ゴム工業株式会社 | Coating device |
| JPS59180001A (en) * | 1983-03-31 | 1984-10-12 | Isuzu Motors Ltd | Turbosupercharger |
-
1985
- 1985-04-02 JP JP60069456A patent/JPH0652047B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61229901A (en) | 1986-10-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5296046B2 (en) | Ni-based alloy and turbine moving / stator blade of gas turbine using the same | |
| JP2678083B2 (en) | Ti-Al lightweight heat resistant material | |
| US9410445B2 (en) | Castable high temperature aluminum alloy | |
| US4849168A (en) | Ti-Al intermetallics containing boron for enhanced ductility | |
| EP2913122B1 (en) | Al alloy cast impeller for compressor and process for producing same | |
| US5503798A (en) | High-temperature creep-resistant material | |
| JP3379111B2 (en) | Titanium aluminide for precision casting | |
| JP3135224B2 (en) | Iridium-based alloy | |
| JPH1112674A (en) | Aluminum alloy for internal combustion engine piston, and piston made of aluminum alloy | |
| JP5201775B2 (en) | High temperature alloy | |
| JPH0652047B2 (en) | Method for manufacturing turbine rotor for supercharger | |
| JP2000054053A (en) | Aluminum-base alloy excellent in heat resistance, and its production | |
| JPH0649568A (en) | Material resistant to high temperature creep | |
| JP2951262B2 (en) | Aluminum alloy with excellent high-temperature strength | |
| JP4811841B2 (en) | Ni-base super heat-resistant cast alloy and Ni-base super heat-resistant alloy turbine wheel | |
| JP2001294959A (en) | SINGLE CRYSTAL Ni HEAT RESISTANT ALLOY AND TURBINE BRADE | |
| JP3534633B2 (en) | Joint member and turbine member | |
| JP2592440B2 (en) | Ti-Al lightweight heat and oxidation resistant material | |
| JPH0588294B2 (en) | ||
| JP4773303B2 (en) | Nickel-based single crystal superalloy excellent in strength, corrosion resistance, and oxidation resistance and method for producing the same | |
| JP3812773B2 (en) | Ni-base super heat-resistant cast alloy and Ni-base super heat-resistant alloy turbine wheel | |
| JPH0361743B2 (en) | ||
| JP3976214B2 (en) | Ni-base super heat-resistant casting alloy and Ni-base super heat-resistant alloy turbine wheel casting | |
| JPH0639891B2 (en) | Engine valve mechanism | |
| JPH0234742A (en) | Alloy of a low density and a high strength for high temperature |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |