JPS61152902A - 軸付きセラミツク製タ−ビン翼車の製造方法 - Google Patents
軸付きセラミツク製タ−ビン翼車の製造方法Info
- Publication number
- JPS61152902A JPS61152902A JP27277584A JP27277584A JPS61152902A JP S61152902 A JPS61152902 A JP S61152902A JP 27277584 A JP27277584 A JP 27277584A JP 27277584 A JP27277584 A JP 27277584A JP S61152902 A JPS61152902 A JP S61152902A
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- Japan
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- metal
- ceramic
- shaft member
- cylindrical body
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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】
Ltl叫■ユ11
本発明は、内燃機関用ターボ過給機、ガスタービン等に
使用される軸付き一ビン翼車の製造方法に係り、特に、
セラミック製タービン両車と金属wA@部材の給金方法
に関するものである。
使用される軸付き一ビン翼車の製造方法に係り、特に、
セラミック製タービン両車と金属wA@部材の給金方法
に関するものである。
【釆及薯
セラミックスは、金属に比して耐熱性に優れ、かつ金属
部みの強さを有しており、例えば、近時注目されている
窒化けい素(S! s N4 ) t?シミックスの曲
げ強度は、常温で90KIf/m2の曲げ強度を有して
いる。この様に優れた耐熱性を有するセラミックスは、
金属部材に代って、使用条件の苛酷な各種機械部品とし
て採用されつつある。内燃機関のターボ過給機で使用さ
れるタービン翼車もその一例である。ターボ過給機は、
ll閏の排気エネルギーを利用して排気タービンを回し
、その動力でコンプレッサーを駆動することにとより、
吸入空気または混合気を予圧する装置であり、タービン
肩車は、高温の排気にさらされる部材であるから、これ
を耐熱性の優れたセラミックスで形成するのは効果的で
ある。
部みの強さを有しており、例えば、近時注目されている
窒化けい素(S! s N4 ) t?シミックスの曲
げ強度は、常温で90KIf/m2の曲げ強度を有して
いる。この様に優れた耐熱性を有するセラミックスは、
金属部材に代って、使用条件の苛酷な各種機械部品とし
て採用されつつある。内燃機関のターボ過給機で使用さ
れるタービン翼車もその一例である。ターボ過給機は、
ll閏の排気エネルギーを利用して排気タービンを回し
、その動力でコンプレッサーを駆動することにとより、
吸入空気または混合気を予圧する装置であり、タービン
肩車は、高温の排気にさらされる部材であるから、これ
を耐熱性の優れたセラミックスで形成するのは効果的で
ある。
しかして、従来使用されている軸付きセラミック製ター
ビン翼車の製造方法としては、しラミック製タービン翼
車の回転中心部に突設された軸突起に嵌着するための低
熱膨張率金属で形成された円筒体と、該金属とは異なる
金属で形成された軸部材とを摩擦圧設等の手段で接合し
、次いで、り−ビン翼車の軸突起に対して金属製軸部材
先端の円筒体を嵌合して、該嵌合部を鑞接合する方法が
、一般に採用されている。
ビン翼車の製造方法としては、しラミック製タービン翼
車の回転中心部に突設された軸突起に嵌着するための低
熱膨張率金属で形成された円筒体と、該金属とは異なる
金属で形成された軸部材とを摩擦圧設等の手段で接合し
、次いで、り−ビン翼車の軸突起に対して金属製軸部材
先端の円筒体を嵌合して、該嵌合部を鑞接合する方法が
、一般に採用されている。
゛しようと 。 −
ところが、斯かる製造方法による時は、タービン肩車の
軸突起と金属製軸部材先端の円筒体との間に如何にして
鑞材を供給するかが問題となり、仮に、第1図に示す様
に、タービン翼車01の軸突起02と、金属製軸部材0
3の円筒部04とを嵌合させた状態で、A部に鑞材05
を介挿させることが可能であるとして、全体を鑞接温度
まで加熱して、軸突起02と円筒体04の嵌合面間に鑞
材05を滲透せしめた場合、鑞材が嵌合面全体に首尾良
く供給されたか否かを確認することができないのである
。しかも、鑞接完了時にA部に空隙が残ると、実際の使
用に当り、タービン肩車01が高速回転した時、軸突起
02の基部に大きな負担がかかつて好ましくないため、
鑞接を行う間、A部の空隙が消失する様に、タービン翼
車01と金属製軸部材03とを相互押し付けh向に押圧
しなければならず、実施が難しく繊度性が損われる。
軸突起と金属製軸部材先端の円筒体との間に如何にして
鑞材を供給するかが問題となり、仮に、第1図に示す様
に、タービン翼車01の軸突起02と、金属製軸部材0
3の円筒部04とを嵌合させた状態で、A部に鑞材05
を介挿させることが可能であるとして、全体を鑞接温度
まで加熱して、軸突起02と円筒体04の嵌合面間に鑞
材05を滲透せしめた場合、鑞材が嵌合面全体に首尾良
く供給されたか否かを確認することができないのである
。しかも、鑞接完了時にA部に空隙が残ると、実際の使
用に当り、タービン肩車01が高速回転した時、軸突起
02の基部に大きな負担がかかつて好ましくないため、
鑞接を行う間、A部の空隙が消失する様に、タービン翼
車01と金属製軸部材03とを相互押し付けh向に押圧
しなければならず、実施が難しく繊度性が損われる。
それに対して、第2図図示の様に、金属製軸部材03に
予め鑞材供給孔03aを形成しておき、該供給孔03a
を通じて嵌合部に鑞材05を供給し、全体を鑞接温度ま
で加熱して鑞接を行うことも考えられ、この方法によれ
ば、A部の空隙に関する問題は解消されるものの、鑞材
が嵌合面全体に供給されるか否かについては、第1図図
示の場合と同じ問題が残る。
予め鑞材供給孔03aを形成しておき、該供給孔03a
を通じて嵌合部に鑞材05を供給し、全体を鑞接温度ま
で加熱して鑞接を行うことも考えられ、この方法によれ
ば、A部の空隙に関する問題は解消されるものの、鑞材
が嵌合面全体に供給されるか否かについては、第1図図
示の場合と同じ問題が残る。
一方、斯くして組立てられた軸付きセラミック製タービ
ン翼車の鑞接強度を調べるために、スピン・テスターで
負荷試験を実施し、目標回転数(No rDt9 >で
異常が発生するか否かをもって合否を判断しているが、
この試験に対陽して下記の問題が生ずる。
ン翼車の鑞接強度を調べるために、スピン・テスターで
負荷試験を実施し、目標回転数(No rDt9 >で
異常が発生するか否かをもって合否を判断しているが、
この試験に対陽して下記の問題が生ずる。
■第3図は、モーター07、回転計08および振動計0
9で構成されるスピン・テス°ター06に、取付軸01
0を介して、軸付きセラミック製タービン!XI重01
1を取付けた状態を示しており、長尺の取付軸010お
よび該取付軸010に取付けるタービン翼車011の芯
出しが難しく、負荷試験を行うために多大の工数と時間
を費さなければならない。
9で構成されるスピン・テス°ター06に、取付軸01
0を介して、軸付きセラミック製タービン!XI重01
1を取付けた状態を示しており、長尺の取付軸010お
よび該取付軸010に取付けるタービン翼車011の芯
出しが難しく、負荷試験を行うために多大の工数と時間
を費さなければならない。
■タービン翼車011の金属製軸部材03は、正しく芯
出しされていないのが普通であり、スピン・テスター0
6に対する取付けのため、および機関ハウジングに成品
として組込むために、軸部材03の切削、研磨(軸受け
による支承部の研磨)による芯出しを行わなければなら
ず、この工数が成品製造工数中に可なりの比重を占めて
いるところ、負荷試験で不合格になったものについては
、その作業工数が全て無駄になる。
出しされていないのが普通であり、スピン・テスター0
6に対する取付けのため、および機関ハウジングに成品
として組込むために、軸部材03の切削、研磨(軸受け
による支承部の研磨)による芯出しを行わなければなら
ず、この工数が成品製造工数中に可なりの比重を占めて
いるところ、負荷試験で不合格になったものについては
、その作業工数が全て無駄になる。
■タービン翼車01と軸部材03の鑞接は、真空炉中で
実施しており、炉容積を然程大きくできないため、長い
軸部材03を取付けたタービン肩車01を、多数本、真
空炉中に装入することはできず、量産製に問題がある。
実施しており、炉容積を然程大きくできないため、長い
軸部材03を取付けたタービン肩車01を、多数本、真
空炉中に装入することはできず、量産製に問題がある。
匪虱止至互臥−丈ゑ去ノυ生玉月11」五1皿本発明は
、斯かる技術的背県の下に創案されたものであり、その
目的とする処は、軸付きセラミック製タービン翼車のき
1J造において半完成品状態ぐ負艙試験を実施し、試験
合格品のみを成品に加工することを可能にする点にある
。
、斯かる技術的背県の下に創案されたものであり、その
目的とする処は、軸付きセラミック製タービン翼車のき
1J造において半完成品状態ぐ負艙試験を実施し、試験
合格品のみを成品に加工することを可能にする点にある
。
本発明の斯かる目的は、セラミック製タービン両車の回
転中心部に形成された軸突起に、金属製円筒体を嵌合し
て鑞接し、次いで、その熱彰費範囲が十分に狭い溶接法
にて、金属製軸部材を前記円筒体に接合する方法を採用
することにより、達成される。
転中心部に形成された軸突起に、金属製円筒体を嵌合し
て鑞接し、次いで、その熱彰費範囲が十分に狭い溶接法
にて、金属製軸部材を前記円筒体に接合する方法を採用
することにより、達成される。
本発明による手順で軸付きセラミック製タービン翼車を
製造する場合には、軸部材とは一体になされていない金
属製円筒体をタービン翼車に接合するのであるから、小
容積の鑞接用真空炉中に多数の被処理品を装入すること
が可能であり、鑞接後のスピン・テスターによる負荷試
験も、軸部材を接合することなくこれを行えば、短尺で
ある分だけ、スピン・テスターに対する芯出し、取付け
を簡単に行うことができ、かつ負荷試験合格品にのみ軸
部材を接合して切削加工を行って芯出しをすれば良いか
ら、費やした労力を無駄にせずとも良く、作業能率の向
上および工数節減の達成により製作費を大幅に低減化で
さ゛ることになる。
製造する場合には、軸部材とは一体になされていない金
属製円筒体をタービン翼車に接合するのであるから、小
容積の鑞接用真空炉中に多数の被処理品を装入すること
が可能であり、鑞接後のスピン・テスターによる負荷試
験も、軸部材を接合することなくこれを行えば、短尺で
ある分だけ、スピン・テスターに対する芯出し、取付け
を簡単に行うことができ、かつ負荷試験合格品にのみ軸
部材を接合して切削加工を行って芯出しをすれば良いか
ら、費やした労力を無駄にせずとも良く、作業能率の向
上および工数節減の達成により製作費を大幅に低減化で
さ゛ることになる。
ところで、その回転中心部に形成された軸突起に金属製
円筒体が嵌合されたヒラミック製タービン刃車は、鑞接
に当って高温に加熱された摂、常温まで冷却され、かつ
軸部材付きの製品として機関に組込まれて使用される際
には運転温度まで加熱され、使用後に冷却されるもので
ある。しかるに、セラミックスは、熱膨張率(α)が一
般の金属に比して可なり小さく、例えば窒化けい素(S
! 3 N4 )では、α−26〜4.5X 10−’
/℃Cあるから、タービンW申の軸突起に嵌合さゼる
円筒体を通常の熱膨張率の大きな金属で形成すると、軸
突起と円筒体の沖縮争の差が大き過ぎて軸突起に好まし
くない刃彎を与えることになる。それ故、本発明では、
その熱膨張率(α)が翼車を形成するセラミックスの熱
膨張率(α)に近い値の金属、例えば、]−パル(Ni
23〜30wt%。
円筒体が嵌合されたヒラミック製タービン刃車は、鑞接
に当って高温に加熱された摂、常温まで冷却され、かつ
軸部材付きの製品として機関に組込まれて使用される際
には運転温度まで加熱され、使用後に冷却されるもので
ある。しかるに、セラミックスは、熱膨張率(α)が一
般の金属に比して可なり小さく、例えば窒化けい素(S
! 3 N4 )では、α−26〜4.5X 10−’
/℃Cあるから、タービンW申の軸突起に嵌合さゼる
円筒体を通常の熱膨張率の大きな金属で形成すると、軸
突起と円筒体の沖縮争の差が大き過ぎて軸突起に好まし
くない刃彎を与えることになる。それ故、本発明では、
その熱膨張率(α)が翼車を形成するセラミックスの熱
膨張率(α)に近い値の金属、例えば、]−パル(Ni
23〜30wt%。
Co17〜30wj%、 Mn o、e 〜0.8wt
%、残部Fe:α−5,7〜6.2X10′’ /’C
) (商標名)をもって円筒体を形成することとした
。
%、残部Fe:α−5,7〜6.2X10′’ /’C
) (商標名)をもって円筒体を形成することとした
。
また、既に鑞接の完了した円筒体に対して、軸部材を溶
接接合する際には、溶接による熱i影響が鑞材に及ばな
い様にしなければならない。仮に、アーク溶接によって
接合したとすれば、その幅広い溶は込みによって鑞材が
溶けて蒸発するおそれがある。それ故、幅が狭く、深い
溶は込みの得られる電子ビーム溶接法が最も適しており
、その熱影響範囲が十分に狭い溶接法の採用によって本
発明方法の実施が可能になる。
接接合する際には、溶接による熱i影響が鑞材に及ばな
い様にしなければならない。仮に、アーク溶接によって
接合したとすれば、その幅広い溶は込みによって鑞材が
溶けて蒸発するおそれがある。それ故、幅が狭く、深い
溶は込みの得られる電子ビーム溶接法が最も適しており
、その熱影響範囲が十分に狭い溶接法の採用によって本
発明方法の実施が可能になる。
1五1
本発明は、下記の手順によって実施される。
■セラミック(例、窒化けい素)製タービン買中10の
軸突起12に、該軸突起12よりもやや長尺の低熱膨張
率金属(例、コーパル(商標名))製置筒体14を嵌合
させる(第4図参照)。
軸突起12に、該軸突起12よりもやや長尺の低熱膨張
率金属(例、コーパル(商標名))製置筒体14を嵌合
させる(第4図参照)。
■所要量の鑞材16を軸突起12の端面上に供給する(
第4図参照)。
第4図参照)。
■真空炉中に入れて全体を鑞接温度まで加熱し、溶融し
た鑞材を、軸突起12と円筒体14の嵌合面間に滲透せ
しめる。
た鑞材を、軸突起12と円筒体14の嵌合面間に滲透せ
しめる。
■全体を放冷し、鑞材を硬化ゼしめ、第4図における矢
印B方向から、鑞材が均一に嵌合面間に流れ込んでいる
か否かを、表面状態により確認する。
印B方向から、鑞材が均一に嵌合面間に流れ込んでいる
か否かを、表面状態により確認する。
■鑞接を終えた半成品をスピン・テスターに取付けて、
負荷試験(目標回転数NorDII設定)を実施する。
負荷試験(目標回転数NorDII設定)を実施する。
■負荷試験により、円筒体14の離脱、あるいは軸突起
12部の折損の有無を確認し、合格品についてのみ、金
属(Or−Mo鋼: JIS SCH435)製軸部材
20を、第5図図示の如く宛てがい、付き合わせ部Cに
沿って電子ビーム溶接を実施し、円筒体14と軸部材2
0を接合する。
12部の折損の有無を確認し、合格品についてのみ、金
属(Or−Mo鋼: JIS SCH435)製軸部材
20を、第5図図示の如く宛てがい、付き合わせ部Cに
沿って電子ビーム溶接を実施し、円筒体14と軸部材2
0を接合する。
なお、付き合わせ部Cにおいては、鑞材への熱影響(加
熱による鑞材の蒸発)を避けるために、軸部材20に対
する円筒体14の嵌合長Δ」を、Δ1≧0,05にする
のが好ましく、斯くすることによって、第6図図示の如
く、電子ビーム溶接による熱影響範囲りを軸部材20側
にずらすことができる。
熱による鑞材の蒸発)を避けるために、軸部材20に対
する円筒体14の嵌合長Δ」を、Δ1≧0,05にする
のが好ましく、斯くすることによって、第6図図示の如
く、電子ビーム溶接による熱影響範囲りを軸部材20側
にずらすことができる。
■溶接完了後、芯出しのため、金属部分の切削、および
必要な研磨を行う。
必要な研磨を行う。
ルlと迩呈
以上の説明から明らかな様に、セラミック製タービン肩
車の回転中心部に形成された軸突起に、金属製円筒体を
嵌合して鑞接し、次いで、その熱影響範囲が十分に狭い
溶接法にて、金属軸部材を前記円筒体に接合する軸付き
セラミック製タービン肩車の製造方法が提供された。こ
の方法による時には、半完成品に対し負荷試験を実施し
、試験合格品にのみに軸部材を溶接接合して成品を得る
のであるから、信頼度の高い溶接を容易に行い青ること
、負荷試験を行う際の試験片の取付けが容易であること
、負荷試験の結束により完成品を破棄するが如き無駄が
無くなること等により、労力、工数の節減、歩留りの向
上、コスト・ダウンを企図し得るものである。
車の回転中心部に形成された軸突起に、金属製円筒体を
嵌合して鑞接し、次いで、その熱影響範囲が十分に狭い
溶接法にて、金属軸部材を前記円筒体に接合する軸付き
セラミック製タービン肩車の製造方法が提供された。こ
の方法による時には、半完成品に対し負荷試験を実施し
、試験合格品にのみに軸部材を溶接接合して成品を得る
のであるから、信頼度の高い溶接を容易に行い青ること
、負荷試験を行う際の試験片の取付けが容易であること
、負荷試験の結束により完成品を破棄するが如き無駄が
無くなること等により、労力、工数の節減、歩留りの向
上、コスト・ダウンを企図し得るものである。
第1図、第2図はそれぞれ軸付きセラミック製タービン
弯車の従来例による製造方法を示す説明図、第3図はス
ピン・テスターによる軸角きt?ラミック製タービン買
車の試験状態を示す概略図、第4図、第5図は本発明方
法の手順を示す軸付きセラミック製タービン響車の一部
欠截要部説明図、第6図は第5図の要部拡大図である。 10・・・タービン翼車、12・・・軸突起、14・・
・円筒体、16・・・鑞材、20・・・軸部材。
弯車の従来例による製造方法を示す説明図、第3図はス
ピン・テスターによる軸角きt?ラミック製タービン買
車の試験状態を示す概略図、第4図、第5図は本発明方
法の手順を示す軸付きセラミック製タービン響車の一部
欠截要部説明図、第6図は第5図の要部拡大図である。 10・・・タービン翼車、12・・・軸突起、14・・
・円筒体、16・・・鑞材、20・・・軸部材。
Claims (1)
- セラミック製タービン翼車の回転中心部に形成された
軸突起に、その熱膨張率が翼車を形成するセラミックス
の熱膨張率に近い値の金属で形成された円筒体を嵌合し
て、その全嵌合面を鑞接し、次いで、熱影響範囲が十分
に狭い溶接法にて、前記金属とは異なる金属で形成され
た軸部材を前記円筒体に接合することを特徴とする軸付
きセラミック製タービン翼車の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27277584A JPS61152902A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 軸付きセラミツク製タ−ビン翼車の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27277584A JPS61152902A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 軸付きセラミツク製タ−ビン翼車の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61152902A true JPS61152902A (ja) | 1986-07-11 |
Family
ID=17518569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27277584A Pending JPS61152902A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | 軸付きセラミツク製タ−ビン翼車の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61152902A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1984
- 1984-12-26 JP JP27277584A patent/JPS61152902A/ja active Pending
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