JPS5857005A - ガス接触翼 - Google Patents
ガス接触翼Info
- Publication number
- JPS5857005A JPS5857005A JP15360081A JP15360081A JPS5857005A JP S5857005 A JPS5857005 A JP S5857005A JP 15360081 A JP15360081 A JP 15360081A JP 15360081 A JP15360081 A JP 15360081A JP S5857005 A JPS5857005 A JP S5857005A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- mold
- tip
- temperature
- gas contact
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (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
【発明の詳細な説明】
本発明はガス接触具に係り、特に先端部においても高い
強度を有するガス接触具に関する。
強度を有するガス接触具に関する。
従来のガス接触具はガスタービンのガス温度の向上に対
応して、真空中で鋳造されて製造されるようになってき
た。そして、ガス温度の一層の上昇に耐えるものとして
、粒子境界が主応力＠ｊＪＩ／Ｃ対して実質的に平行に
なるものが提案されている。
応して、真空中で鋳造されて製造されるようになってき
た。そして、ガス温度の一層の上昇に耐えるものとして
、粒子境界が主応力＠ｊＪＩ／Ｃ対して実質的に平行に
なるものが提案されている。
一般にガス接触具においては、主応力方向の応力は翼先
端方向に徐々に小さくなるが、翼先端部においてはシュ
ラウドリングの接触等により方向が一定でない応力を受
ける。そのため粒子境界が主応力軸に対して平行になる
ように構成された非先端部においては主応力軸方向に対
して強度が高くなり、破壊寿命が長くなる。しかしなが
ら、応力方向が一定でない先端部分においては粒子境界
が一方向にそろっている結果、強度が低下するという問
題があった。
端方向に徐々に小さくなるが、翼先端部においてはシュ
ラウドリングの接触等により方向が一定でない応力を受
ける。そのため粒子境界が主応力軸に対して平行になる
ように構成された非先端部においては主応力軸方向に対
して強度が高くなり、破壊寿命が長くなる。しかしなが
ら、応力方向が一定でない先端部分においては粒子境界
が一方向にそろっている結果、強度が低下するという問
題があった。
本発明の目的はこのような従来技術の問題点を解消し、
応力方向が一定でないガス接触翼先端部分においても高
い強度を有するガス接触具を提供特定方向に配向せず、
先端部以外においては粒子境界は主応力軸に対して実質
的に平行であると共に、先端部以外においては主応力軸
に対して垂直な粒子境界が実質的にない細長い柱状粒子
組織を有することを特徴とするガス接触具によってこの
目的を達成するものである。
応力方向が一定でないガス接触翼先端部分においても高
い強度を有するガス接触具を提供特定方向に配向せず、
先端部以外においては粒子境界は主応力軸に対して実質
的に平行であると共に、先端部以外においては主応力軸
に対して垂直な粒子境界が実質的にない細長い柱状粒子
組織を有することを特徴とするガス接触具によってこの
目的を達成するものである。
以下図面に従って実施例を説明する。
第１図は本発明の実施例に係るガス接触翼の縦断面図で
あって、粒子構造を示すものである。
あって、粒子構造を示すものである。
このガスタービン用ガス接触翼はダプテイル部１、シャ
ンク部２、及び翼部３よりなる。そして、粒子境界４は
シャンク部２から翼部３の先端から２１５のところまで
は実質的にガス接触翼の主応力軸に対して平行になって
おり、翼部３の先端から２１５より先端部分の粒子境界
５は実質的に特定の方向を向いていない。
ンク部２、及び翼部３よりなる。そして、粒子境界４は
シャンク部２から翼部３の先端から２１５のところまで
は実質的にガス接触翼の主応力軸に対して平行になって
おり、翼部３の先端から２１５より先端部分の粒子境界
５は実質的に特定の方向を向いていない。
本実施例によれば、粒子境界４のためにダブテイル部１
、シャンク部２、及び翼部３のシャンクから翼部の３１
５のところまでのクリープ破断強度は高くなり、その結
果、ガス接触翼として使用できるガス温度及び応力は粒
子境界が主応力軸に実質的に平行でない場合より向上す
る。
、シャンク部２、及び翼部３のシャンクから翼部の３１
５のところまでのクリープ破断強度は高くなり、その結
果、ガス接触翼として使用できるガス温度及び応力は粒
子境界が主応力軸に実質的に平行でない場合より向上す
る。
一方、前記の従来より向上した温度及び応力において、
翼先端部分は粒子境界５が粒子境界４のよう゛に一定の
方向に向いていないにもかかわらずその寿命は他の部分
すなわちダプテイル部１．シャンク部２、及び翼部３の
シャンクから３１５のところまでの部分の寿命と較べて
低下しなかった。
翼先端部分は粒子境界５が粒子境界４のよう゛に一定の
方向に向いていないにもかかわらずその寿命は他の部分
すなわちダプテイル部１．シャンク部２、及び翼部３の
シャンクから３１５のところまでの部分の寿命と較べて
低下しなかった。
これは、翼先端部においては主応力軸方向の応力は他の
部分よりも小さいこと、及び翼先端部においてはガス温
度が他の部分よりも低いためである。
部分よりも小さいこと、及び翼先端部においてはガス温
度が他の部分よりも低いためである。
また、翼先端部分に対してあらゆる方向からの不特定な
応力を与えたところ、本実施例に示した翼先端部分に特
定の方向に配向していない粒子境界を組織するガス接触
翼は、翼先端部分に特定の方向を向いている粒子境界を
持つガス接触翼より破損が少なかった。
応力を与えたところ、本実施例に示した翼先端部分に特
定の方向に配向していない粒子境界を組織するガス接触
翼は、翼先端部分に特定の方向を向いている粒子境界を
持つガス接触翼より破損が少なかった。
また、本実施例のガス接触翼は製造工程においては、途
中で鋳型移動速度を大きくするところからその製作時間
はガス接触翼の粒子境界が実質的に全て主応力方向を向
いているガス接触翼と較べて４１５の時間となり製作時
間が実質的に短くなるという効果も有する。
中で鋳型移動速度を大きくするところからその製作時間
はガス接触翼の粒子境界が実質的に全て主応力方向を向
いているガス接触翼と較べて４１５の時間となり製作時
間が実質的に短くなるという効果も有する。
上記実施例においては粒子構造の異なる領域は先端より
２１５とされているが、これは使用条件に応じた任意の
比率とすることが可能である。
２１５とされているが、これは使用条件に応じた任意の
比率とすることが可能である。
本発明のガス接触翼は例えば次のようにして製造される
。
。
まず合金を真空炉等の炉を用いて溶解し、その融点より
も５０〜１５０Ｃ高い温度に保持し型中に鋳込む。
も５０〜１５０Ｃ高い温度に保持し型中に鋳込む。
好ましい鋳型は通常ワックス模型上にセラミックまたは
、けい土質材料により数枚の層をもって形成されたもの
で、乾燥後、鋳型は、ロストワックス鋳造法におけるが
如く、ワックスを除去すべく焼かれる。
、けい土質材料により数枚の層をもって形成されたもの
で、乾燥後、鋳型は、ロストワックス鋳造法におけるが
如く、ワックスを除去すべく焼かれる。
鋳型には電気加熱装置を設けておき、溶湯を鋳型へ注入
する前に鋳型の上方部分がある温度、好ましくは合金の
融点よりも少なくとも５０Ｃ高い温度に加熱する。鋳型
が鋳造位置にある時、鋳造の底部の開放端が支持部材上
に支持され、該支持部材は冷却されることができるもの
であり、鋳造操作中鋳型の体部よりも実質的に冷たく維
持し、かくして鋳型内の鋳造金属の下端を冷却する。
する前に鋳型の上方部分がある温度、好ましくは合金の
融点よりも少なくとも５０Ｃ高い温度に加熱する。鋳型
が鋳造位置にある時、鋳造の底部の開放端が支持部材上
に支持され、該支持部材は冷却されることができるもの
であり、鋳造操作中鋳型の体部よりも実質的に冷たく維
持し、かくして鋳型内の鋳造金属の下端を冷却する。
鋳造金属の一端をこのように冷却することにより、翼は
柱状組織となって結晶化せしめられ、その結晶は鋳造翼
の軸と実質的に平行に整合し、単一方向に配向する。そ
の後、鋳型あるいは電気加熱装置を低速で翼軸方向に移
動することにより、結晶は移動方向に沿って柱状組織と
して成長する。
柱状組織となって結晶化せしめられ、その結晶は鋳造翼
の軸と実質的に平行に整合し、単一方向に配向する。そ
の後、鋳型あるいは電気加熱装置を低速で翼軸方向に移
動することにより、結晶は移動方向に沿って柱状組織と
して成長する。
そして、その移動速度を早めることによって結晶は一定
方向の柱状組織から任意の方向に向き、方向をもつ等軸
晶タイプの形状となって凝固する。
方向の柱状組織から任意の方向に向き、方向をもつ等軸
晶タイプの形状となって凝固する。
鋳造品が室温にまで冷却した時、または大気と反応しな
い程度にまで充分に冷却した時、真空を解除でき鋳造羽
根とその鋳型とが装置から除去され、次いで鋳造品から
鋳型が通常破壊により除去される。その後、鋳造品は所
望により仕上機械加工される。
い程度にまで充分に冷却した時、真空を解除でき鋳造羽
根とその鋳型とが装置から除去され、次いで鋳造品から
鋳型が通常破壊により除去される。その後、鋳造品は所
望により仕上機械加工される。
また本発明においては、高温強度を高めるところから面
心立方結晶組織のものが好適である。
心立方結晶組織のものが好適である。
本発明のガスタービン用ガス接触翼の製作に使用するに
適当な合金としてはニッケル基（少なくとも３５係のニ
ッケルを含有しかつ好ましくは通常５０係以上のニッケ
ルを含有する）高温合金であって、各種の合金成分とし
て次の重量百分率の範御内にあるものが好適である。
適当な合金としてはニッケル基（少なくとも３５係のニ
ッケルを含有しかつ好ましくは通常５０係以上のニッケ
ルを含有する）高温合金であって、各種の合金成分とし
て次の重量百分率の範御内にあるものが好適である。
クロム ２係〜３０係コバルト
０係〜３０％モリブデン及びタ
ングステン Ｏ％〜２０係アルミニアルミニウム
０係〜１０繋チタニウム ０
チ〜ｌＯ％アルミニウム及びチタニウム 少なくとも
３．５％ 炭素 ０係〜０．５％硼素
０係〜１％ジルコニウム
Ｏ憾〜１憾ハフニウム
０％〜５憾タンメタンタル ０
係〜１５ｑｂイツトリウム ０１〜
５憾ミツシユメタル Ｏ係〜５％残部は
少なくとも３５％の量、好ましくは通常５０優重量以上
の量のニッケルから主として成りまた上記成分以外にも
次の百分率範囲内の次の元素を含んでもよい。
０係〜３０％モリブデン及びタ
ングステン Ｏ％〜２０係アルミニアルミニウム
０係〜１０繋チタニウム ０
チ〜ｌＯ％アルミニウム及びチタニウム 少なくとも
３．５％ 炭素 ０係〜０．５％硼素
０係〜１％ジルコニウム
Ｏ憾〜１憾ハフニウム
０％〜５憾タンメタンタル ０
係〜１５ｑｂイツトリウム ０１〜
５憾ミツシユメタル Ｏ係〜５％残部は
少なくとも３５％の量、好ましくは通常５０優重量以上
の量のニッケルから主として成りまた上記成分以外にも
次の百分率範囲内の次の元素を含んでもよい。
バナジウム 最大１．５％鉄
最大５係マンガン
最大１チけい素 最大１％こ
れらの元素の外に、特性に悪影響を与えない僅小量の硫
黄、燐、銅等を含有することもできる。
最大５係マンガン
最大１チけい素 最大１％こ
れらの元素の外に、特性に悪影響を与えない僅小量の硫
黄、燐、銅等を含有することもできる。
また、コバルト基合金も本発明による使用に適した合金
である。
である。
製造工程は次の通りである。
炉室内には、第１表で示す合金が仕込まれている炉と、
水冷銅ブロック上にセットされた鋳型及び鋳型を加熱す
る電気加熱装置が準備されている。
水冷銅ブロック上にセットされた鋳型及び鋳型を加熱す
る電気加熱装置が準備されている。
なお、鋳型は水冷銅ブロックと共に電気加熱装置の中を
１下方向に移動できるように構成されており移動速度は
、外部より制御が可能となっている。
１下方向に移動できるように構成されており移動速度は
、外部より制御が可能となっている。
上記炉室内を閉じ、好ましくは５０μ以下になるまで内
部圧力を減じ次いで鋳型を加熱し始める。
部圧力を減じ次いで鋳型を加熱し始める。
加熱は徐々に行ない鋳型のガス抜きを完全にするように
し、最終的に１４８０２：’まで加熱し、その後、約２
０分保持を行なって鋳型の温度を均一化させる。一方、
炉においても合金を同時に溶解はじめ、１４８０ｒにな
るよう加熱し、１４８０Ｃになった時にあらかじめ加熱
保温されている鋳型に注湯する。
し、最終的に１４８０２：’まで加熱し、その後、約２
０分保持を行なって鋳型の温度を均一化させる。一方、
炉においても合金を同時に溶解はじめ、１４８０ｒにな
るよう加熱し、１４８０Ｃになった時にあらかじめ加熱
保温されている鋳型に注湯する。
なお、注湯する直前には水冷銅ブロックから流出する水
温が周囲温度と等しくなるように制御する。
温が周囲温度と等しくなるように制御する。
注湯後、鋳型は３００ｓａｍ／）ｌ ’の速度で下方に
移動させ、結晶を翼軸方向に平行に凝固させる。そして
、翼部のシャンクから翼長の１／３の長さまで凝固が終
了した時点で鋳型移動速度を１００００■／ｈｒにする
。それによって今まで軸方向に平行に成長し柱状晶とな
って凝固していたものが、移動速度が増加し熱移動の方
向が不均一になることから柱状組織がくずれて等軸晶タ
イプの合金として凝固する。
移動させ、結晶を翼軸方向に平行に凝固させる。そして
、翼部のシャンクから翼長の１／３の長さまで凝固が終
了した時点で鋳型移動速度を１００００■／ｈｒにする
。それによって今まで軸方向に平行に成長し柱状晶とな
って凝固していたものが、移動速度が増加し熱移動の方
向が不均一になることから柱状組織がくずれて等軸晶タ
イプの合金として凝固する。
以上の通り本発明に係るガス接触具は、先端部において
は粒子境界は実質的に特定方向に配向せず、先端部以外
においては粒子境界は主応力軸に対して実質的に平行で
あると共に、先端部以外においそは主応力軸に対して垂
直な粒子境界が実質的にない細長い柱状粒子組織を有す
るものであり、主応力軸方向応力の大きい非先端部、及
び応力方向が一定でない先端部において、それぞれの応
力に応じた高い強さを有するようになる。そのため。
は粒子境界は実質的に特定方向に配向せず、先端部以外
においては粒子境界は主応力軸に対して実質的に平行で
あると共に、先端部以外においそは主応力軸に対して垂
直な粒子境界が実質的にない細長い柱状粒子組織を有す
るものであり、主応力軸方向応力の大きい非先端部、及
び応力方向が一定でない先端部において、それぞれの応
力に応じた高い強さを有するようになる。そのため。
実質的にガス接触具を全体として強化できる。また、し
たがってガスタービンのガス温度の向上、ガス接触具に
加えることのできる応力の向上が可能となり、ガスター
ビンの出力を向上させることが可能となる。
たがってガスタービンのガス温度の向上、ガス接触具に
加えることのできる応力の向上が可能となり、ガスター
ビンの出力を向上させることが可能となる。
第１図は本発明の実施例に係るガス接触具の縦断面にお
ける粒子構造を示す図である。
ける粒子構造を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、少なくとも翼部において、先端部においては粒子境
界は実質的に特定方向に配向せず、先端部以外において
は粒子境界は主応力軸に対して実質的に平行であると共
に、先端部以外においては主応力軸に対して垂直な粒子
境界が実質的にない細長い柱状粒子組織を有することを
特徴とするガス接触具。 ２、 面心立方結晶組織を有する合金製である特許請求
の範囲第１項記載のガス接触具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15360081A JPS5857005A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | ガス接触翼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15360081A JPS5857005A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | ガス接触翼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5857005A true JPS5857005A (ja) | 1983-04-05 |
| JPS6238521B2 JPS6238521B2 (ja) | 1987-08-18 |
Family
ID=15566022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15360081A Granted JPS5857005A (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | ガス接触翼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5857005A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5299353A (en) * | 1991-05-13 | 1994-04-05 | Asea Brown Boveri Ltd. | Turbine blade and process for producing this turbine blade |
| JP2017518184A (ja) * | 2014-03-27 | 2017-07-06 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 複数の結晶粒組織を有し、高応力環境で使用するための物品 |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP15360081A patent/JPS5857005A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5299353A (en) * | 1991-05-13 | 1994-04-05 | Asea Brown Boveri Ltd. | Turbine blade and process for producing this turbine blade |
| JP2017518184A (ja) * | 2014-03-27 | 2017-07-06 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 複数の結晶粒組織を有し、高応力環境で使用するための物品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6238521B2 (ja) | 1987-08-18 |
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