JPS61119370A

JPS61119370A - 環状金属支持体と一体化したセラミツクス製タービン環の製造方法

Info

Publication number: JPS61119370A
Application number: JP60242578A
Authority: JP
Inventors: アラン・マリー・ジヨセフ・ラルドリエ
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1984-10-30
Filing date: 1985-10-29
Publication date: 1986-06-06
Also published as: US4646810A; JPH0247309B2; EP0181255A1; DE3561231D1; EP0181255B1; FR2572394B1; FR2572394A1

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】本発明は、環状金属支持体を有する一体微セラミックス
部材より成るタービン環に特に適用可能な製造法に関す
る。

タービンの段の回転子に対応して位置するタービンの固
定子のシュラウド環を構成するために、セラミックス材
金使用する利点は周知である。実際セラミックス材の熱
伝導率は低いので、熱的制限が発生しない範囲内で著し
く効果的であシ、従って固定子の部材、特にハウジング
の画定が可能であり、厳しい機能条件にも容易に合致し
１価格も安く、実施も簡単である。セラミックス材は高
温に対する抵抗が優れているので、特に冷却作業を減じ
たり又はある種の場合には冷却作業を完全に回避出来る
ので、排風の通気量が減少し、極めて効果的なものにな
る。同様にセラミックス材は、熱腐食に対する抵抗が優
れているのでタービン環に使用すれは効果的である。

これに反して、この種の方法を前述の如〈実施すること
による難点が原因となって各種の拘束が生じているので
、セラミックス材のタービン環への利用は伸び悩んでい
る。特に質量が大きくて混み入ったセラミックス材の場
合は、引張り力が加わると堅牢度は低くなる。更に熱膨
張係数が小さいので、作動中に金属支持体上の連結部に
大きな欠陥が生じる。この問題を解決するために種々の
方法が試みられた。

ＦＡ−Ａ−２３７１５７５号には、セグメントを並置す
るととによってセラミックス環を構成するタービン環が
記載されている。この種の解決法は、製。

造ならびに組立てを比較的複雑にするので製造費が高価
になる。更に該セグメントの連結縁部に不可避的な不連
続があって、ガノス流が円滑に流れないという障害が生
じる。

これの改良案はＦＲ−Ａ−２５４０９３８号に記載され
て＞１、これは環にセラミックスセグメントを押し付け
る反軸方向の力をセラミックスセグメントに伝達するヘ
ッドを有するねじによって、該セグメントを環に弾性的
で固定するものである。

ＦＲ−Ａ　−２５５９６３４号によれば、単一部材のセ
ラミックス環を使用することによって前記欠点を回避す
るものである。ここに提案されている組立て方法は、ボ
ビン状セラミックス材製の環状支持体によりセラミック
ス環に圧縮予応力を加えることを可能にするものである
が、あらゆる方面において完全に満足な解決法が得られ
る訳ではない。

本発明によるセラミックス材のタービン環製造方法は、
前記欠点を克服するものであると同時に、ボビン状セラ
ミックス材製の補助ａｔ−ｔｉ用しなくてもよいので、
セラミックス環とそれの環状支持体との間、すなわち例
えばねじと挿入体との間に連結部材を使用しなくてもよ
いので方法が簡単なものになる。

（以下余白）本発明による装造方法は、次に示す段ｌｖＫよって構成
されるものである。すなわちａ）セラミックス部材の形に型込めする段階、ｂ）鋳型
を構成する装置の環状空所にりで得られたセラミックス
部材を配置する段階、Ｃ）凝固し終るまで回転駆動する該鋳型の空所に遠心力
によって金属材料を流し込む段階と、ｄ）該鋳型を取外
すことによってＣ）で得られた部品を型抜きする段階と
、ｅ）　　ｄ）で得られた１部品を機械加工する段階とで
構成され、このようにして得られる該部品が環状金属支
持体にはめ込んだ環状セラミックス部材より成るタービ
ン環として使用可能である。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の実施例を示す添
附の図面を参照して以下に詳述する。

本発明による方法は、環状金属支持体と一体化したセラ
ミックス製タービン壌の製造を目的とするものである。

本発明方法の第１段階は、本発明の方法の次の段階を示
す第１図及び第２図に示すを得るために使用される従来
の既知の方法によって実施される。該セラミックス部材
１は、第１図及び第２図に示す如く連続した単一体の環
を構成可能であシ、外径部と内径部とに型込め作業時に
ピコツト（ｐｉｃｏｔ　）　２及び３を設ける。従来の
タービン塩の定義によれば、型込めＫよって得られるセ
ラミックス部材を、１個の＠を形成するように組立て可
能な分割したセグメント又はブロック型式のものにもす
ることが出来る。かかるセグメントｌ旦を第４図に示す
。セラミックス部材ｌの外面部にｅコツト２及び３を設
けるものとは別に、第５図及び第６図の１ｂのように外
径部に４の如き係止部を設けたり、場合によってはセラ
ミックス２部材の側面部に５の如き係止部を設けてもよ
い。

該係止部４又は５は環状でも板状でなくてもよく、型込
めによって得られるものと両立し得るものであればいか
なる形状のものでもよい、この係止部の詳細に関しては
第１図及び第２図に示す型式の連続環にも同様に適用可
能であみ。

前述の如き定義づけぞ゛得られたセラミックス部材１、
すなわち環又はセグメント状のセラミックス部材１は、
次に装置８の内側部材６と外側部材７との開に配置され
るが、この場合核内側部材及び外側部材相互間には環状
空所９を設け、該＠置８は鋳型を構成する。前記ピコッ
ト２及び３（１、環状空所９内にセラミックス部材１を
位置決め保持するために使用される。

次に該既知の鋳造法に固有の注意点を考慮しながら遠心
法によって鋳造作業を実施する。溶融金属は装置８に導
入され、この間に装置８Ｆｉそれ自体の軸線を中心に回
転駆動する。環状空所９は溶融金属によって充填され、
装置８１−を金属が完全に凝固するまで回転し続ける。

次くこのようにして得られた部品の星抜きを、ｍ型８か
ら型抜きすることによって実施する。完成部品をタービ
ンに取付けるために是非必要な正確な寸法の完成品を得
るために補足的な機械加工が必要である。かくて第３図
及び第４図に示す該完成品１（１，セラミックス部材１
を完全に接着した金属支持体１１の内部に保持されるセ
ラミックス部＃１で構成される。金属支持体１１は、タ
ービン内に該部品を組立てるために使用する例えば１２
の如き単数又は複数個のフランジを包含する（第３図参
照）。

前述の本発明による方法は、遠心法くよる鋳造作業によ
って得られた金属母体１４にセラミックス材製のブロッ
ク１３を「閉込めた」ような環のセクタを有する第７図
に示す塑成の壌を得ることも可能であ）、この場合、該
ブロックの形状はいかなる種類のものでもよく、これに
関しては第７図に実例を示すものであシ、「閉込め」可
能である。

本発明の方法によって得られる利点の中で特に留意すべ
きことは、前記鋳造に続く段階として、金属の完全凝固
中に金属材料によってセラミックス部材１が圧縮状態Ｋ
ｆｆかれることである。この結果、セラミックスの圧縮
予応力はタービンに取付けな後の壌使用時において、僅
かくなるか或いは作業中にはゼロになるが、いかなる場
合においても、セラミックスに金属支持体の引張シ応力
が生じないので、セラミックス部材の優れた性能を著し
く妨げるものがなくなる。

前述の使用条件に最適なセラミックスの灘式は、セラミ
ックス部＃１を製造するために選択可能であるととがわ
かる。特に均質又は複合セラミックスが使用可能である
＠実施の詳細が当業者ＫＦｉ全く明らかな各種別盤も本発
明によって包含される。同様に金属の鋳造作業前及び作
業中における装置８の前記２個の部材６及び７相互間に
セラミックス部材ｌを保持するためのピ；ット２又は３
は、嵌め込み式スペーサと代替可能でおる。同様に金属
支持体ｌｌ内のセラミックス部材ｌの環状ハクジノグの
断面は。

長方形又は台形等いかなる形状のものでもよい。

更にタービンに取付ける以前に得られる環状部品１０も
、切断によって分割可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、鋳型を構成する装置内にセラミックス部材を
配置した本発明によるタービン板の友造方法の１段階を
示す部分概略断面図、第２図は。第１図の装置の線］−川における断面図、第３＠は、本
発明の方法によって得られたタービン塩を示すもので、
幾何学的軸線を含む平面を通る断面図、第４図は、第３
図のタービン環の線ＩＹ　−ｆｆにおける断面図、第５
図は１本発明による方法で得られるタービン環の別型を
示すもので、幾何学的軸線を含む平面を通る断面図、第
６図は第５図の線Ｖｌ−Ｖｌにおける部分断面図、さら
に第７図は。同様に本発明による方法で得られるタービン環のセクタ
を示す斜視断面図である。１、Ｉａ、ｌｂ・・・セラミックス部材、２．３・・・
ピフット、４．５・・・係止部、８・・・ｍ型、　　９
・・・環状空所、１０・・・環状部品、　１１・・・環
状金属支持体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ａ）セラミックス部材の形に型込め作業する段階
と、ｂ）鋳型を構成すを装置の環状空所に、ａ）で得られた
セラミックス部材を配置する段階と、ｃ）凝固し終るまで回転駆動する該鋳型の空所に、遠心力によつて金属材料を流し込む段階と、ｄ）該鋳型を取外すことによつてｃ）で得られた部品を
型抜きする段階と、ｅ）ｄ）で得られた部品を機械加工する段階とで構成さ
れ、このようにして得られた該部品が、環状金属支持体にはめ込んだ環状セラミック
ス部材より成るタービン環として使用可能であることを
特徴とする環状金属支持体と一体化したセラミックス製
タービン環の製造方法。
（２）段階ａ）において得られるセラミックス部材が、
均質なセラミックスで構成されることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載のタービン環製造方法。
（３）段階ａ）において得られるセラミックス部材が、
複合セラミックスで構成されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載のタービン環製造方法。
（４）段階ｂ）及びｃ）において、セラミックス部材が
セラミックス製スペーサによつて装置の適所に保持され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項の
いずれかに記載のタービン環製造方法。
（５）段階ａ）で得られたセラミックス部材が、段階ｂ
）及びｃ）において装置の適所にセラミックス部材を保
持するために用意されたピコツトを包含することを特徴
とする特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記
載のタービン環製造方法。
（６）該セラミックス部材が、単一体より成る環で構成
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第５
項のいずれかに記載のタービン環製造方法。
（７）該セラミックス部材が、段階ｂ）において環状に
配置されるセグメントで構成されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載のター
ビン環製造方法。
（８）ａ）において得られるセラミックス部材が、該金
属環状支持体内に該セラミックス部材の「閉込め部」を
構成するように段階ｃ）において金属材料が充填される
雌型の係止部を包含することを特徴とする特許請求の範
囲第１項から第７項のいずれかに記載のタービン環製造
方法。
（９）該係止部を、セラミックス部材の外径部と側面部
とに設けることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記
載のタービン環製造方法。
（１０）段階ｃ）が真空鋳造であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項から第９項のいずれかに記載のター
ビン環製造方法。
（１１）段階ｃ）が保護性雰囲気下における鋳造である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項から第９項のい
ずれかに記載のタービン環製造方法。
（１２）段階ｅ）における機械加工が、得られた環状部
材の切断による分割工程を包含することを特徴とする特
許請求の範囲第１項から第１１項のいずれかに記載のタ
ービン環製造方法。