JPS61234204A - 過給機用タ−ビンブレ−ドの製造方法 - Google Patents
過給機用タ−ビンブレ−ドの製造方法Info
- Publication number
- JPS61234204A JPS61234204A JP7742085A JP7742085A JPS61234204A JP S61234204 A JPS61234204 A JP S61234204A JP 7742085 A JP7742085 A JP 7742085A JP 7742085 A JP7742085 A JP 7742085A JP S61234204 A JPS61234204 A JP S61234204A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- blade
- turbine blade
- creep
- shaft
- 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.)
- Pending
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- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は、排気ターボ過給機用タービンブレードの製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
（従来技術）
排気ターボ過給機（以下、単に過給機という）のタービ
ンホイール４は、一般に第４図および第５図に示される
ように、タービンシャフト１とこのタービンシャフトｌ
に対して摩擦圧接によって嵌合固定された略円錐台状の
ボス部２、並びにこのボス部２の外周面側に半径方向に
延びて所定間隔で植設された複数枚のタービンブレード
３とから構成されている。そして、このタービンブレー
ド３は、従来第６図に示すような製造方法によって製造
されていた。
ンホイール４は、一般に第４図および第５図に示される
ように、タービンシャフト１とこのタービンシャフトｌ
に対して摩擦圧接によって嵌合固定された略円錐台状の
ボス部２、並びにこのボス部２の外周面側に半径方向に
延びて所定間隔で植設された複数枚のタービンブレード
３とから構成されている。そして、このタービンブレー
ド３は、従来第６図に示すような製造方法によって製造
されていた。
すなわち、先ず工程Ｓ、において、複数枚の各タービン
ブレードを鋳造（精密鋳造）する。次に、工程Ｓ、にお
いて、上記各タービンブレード３の熱処理と上記ボス部
２に対する植設用接合面（基端側）の加工を行なう。そ
して、その後当該ボス部２に対してタービンブレード３
を植設接合した上で次の工程Ｓ、で摩擦圧接によって上
記タービンシャフトｌに対して上記ボス部２を嵌合して
その接合を行ない、さらに次の工程Ｓ４で当該タービン
シャフトｌを回転させて当該各ブレード３の外径の研削
並びにロータとしてのバランシングを行なって回転状態
におけるバランスを取る。そして、最後に、工程Ｓ、で
必要な部品のアッシー（組付）を行なって最終的にター
ビンホイールを完成する。
ブレードを鋳造（精密鋳造）する。次に、工程Ｓ、にお
いて、上記各タービンブレード３の熱処理と上記ボス部
２に対する植設用接合面（基端側）の加工を行なう。そ
して、その後当該ボス部２に対してタービンブレード３
を植設接合した上で次の工程Ｓ、で摩擦圧接によって上
記タービンシャフトｌに対して上記ボス部２を嵌合して
その接合を行ない、さらに次の工程Ｓ４で当該タービン
シャフトｌを回転させて当該各ブレード３の外径の研削
並びにロータとしてのバランシングを行なって回転状態
におけるバランスを取る。そして、最後に、工程Ｓ、で
必要な部品のアッシー（組付）を行なって最終的にター
ビンホイールを完成する。
ところが、このようにして製造したタービンブレードは
、実際の使用状態下においては、高温の燃焼ガス中で高
速回転するために、その大きな遠心力と高温のために遠
心方向に当該ブレードが伸張するクリープ変形が生じ易
い。そして、このようなりリープ変形を生じると、各ブ
レード自体の長さが不均一に伸びてタービンの回転のア
ンバランス状態やタービンケーシング内壁面との接触状
態（干渉）を引き起こし、場合によってはタービンブレ
ードの破損を生じる等の問題がある。
、実際の使用状態下においては、高温の燃焼ガス中で高
速回転するために、その大きな遠心力と高温のために遠
心方向に当該ブレードが伸張するクリープ変形が生じ易
い。そして、このようなりリープ変形を生じると、各ブ
レード自体の長さが不均一に伸びてタービンの回転のア
ンバランス状態やタービンケーシング内壁面との接触状
態（干渉）を引き起こし、場合によってはタービンブレ
ードの破損を生じる等の問題がある。
そこで、従来上記のような問題を改善するために、例え
ば水噴射や冷却空気の混入などにより排気ガスの温度自
体を低くしたり、或いはまたブレード自体を中空構造に
してその内部に冷却空気を導入する等の冷却方法が知ら
れているが、前者の方法によると排気ガスのエネルギー
自体も低下するのでタービン効率の悪化に繋がるし、後
者の場合には構造的に非常に複雑なものとなる欠点があ
る。また、ブレードの伸び自体を考慮に入れてタービン
ケーシングとタービンブレード間のクリアランスを設計
すると、クリアランス自体を相当に大きくすることが必
要となり、タービン効率をより悪くする。
ば水噴射や冷却空気の混入などにより排気ガスの温度自
体を低くしたり、或いはまたブレード自体を中空構造に
してその内部に冷却空気を導入する等の冷却方法が知ら
れているが、前者の方法によると排気ガスのエネルギー
自体も低下するのでタービン効率の悪化に繋がるし、後
者の場合には構造的に非常に複雑なものとなる欠点があ
る。また、ブレードの伸び自体を考慮に入れてタービン
ケーシングとタービンブレード間のクリアランスを設計
すると、クリアランス自体を相当に大きくすることが必
要となり、タービン効率をより悪くする。
（発明の目的）
本発明は、上記のような欠点を改善するためになされた
もので、当該タービンブレードの製造過程において、意
図的に非可逆性の高温クリープを発生さけ、このクリー
プ量に対応した外径研削を行なうことによって完成後の
タービンブレードには過度のクリープ変形を生ぜしめな
いようにした過給機用タービンブレードの製造方法を提
案することを目的とするものである。
もので、当該タービンブレードの製造過程において、意
図的に非可逆性の高温クリープを発生さけ、このクリー
プ量に対応した外径研削を行なうことによって完成後の
タービンブレードには過度のクリープ変形を生ぜしめな
いようにした過給機用タービンブレードの製造方法を提
案することを目的とするものである。
（目的を達成するための手段）
本発明は、上記の目的を達成するために、鋳造工程で成
型された複数枚のタービンブレードをタービンシャフト
に対して接合した上で、当該タービンシャフトを介して
上記タービンブレードを高温下で高速回転させることに
より所定のクリープを生せしめ、その後ブレードを設定
形状となるように外径研削を行なうようにしたものであ
る。
型された複数枚のタービンブレードをタービンシャフト
に対して接合した上で、当該タービンシャフトを介して
上記タービンブレードを高温下で高速回転させることに
より所定のクリープを生せしめ、その後ブレードを設定
形状となるように外径研削を行なうようにしたものであ
る。
（作 用）
上記の手段によると、その製造過程において、一旦意図
的に非可逆的なりリープ状態を生ぜしめ、当該クリープ
量に対応して外径研削がなされていることから、製造さ
れたタービンブレードは、再度クリープ変形による大き
な伸びを示すことがなくなる。その結果、回転バランス
を悪くしたり、タービンケーシングとの干渉によってタ
ービンブレードを損傷したりすることもない。
的に非可逆的なりリープ状態を生ぜしめ、当該クリープ
量に対応して外径研削がなされていることから、製造さ
れたタービンブレードは、再度クリープ変形による大き
な伸びを示すことがなくなる。その結果、回転バランス
を悪くしたり、タービンケーシングとの干渉によってタ
ービンブレードを損傷したりすることもない。
しかも、クリープによる変形を事前に阻止することがで
きることから、ブレード先端とケーシングとの間のクリ
アランスを限界まで小さく設計することができるように
なるのでタービン効率自体をもより向上させることが可
能となる。
きることから、ブレード先端とケーシングとの間のクリ
アランスを限界まで小さく設計することができるように
なるのでタービン効率自体をもより向上させることが可
能となる。
（実施例）
第１図〜第３図は、本発明の実施例を示している。
ここで、本実施例の具体的な説明に入る前に、本発明者
が行なった上記クリープ現象時のタービンブレードの挙
動状態の解析結果について先ず説明しておく。
が行なった上記クリープ現象時のタービンブレードの挙
動状態の解析結果について先ず説明しておく。
すなわち、上記タービンブレードにッケル基合金製）を
実際の排気ガス温度（９００℃程度）下に置いて、クリ
ープ現象を生じさせると、当該クリープ変形によるター
ビンブレード３の伸びは、第３図に示すような特性を描
いてその伸び量を変化させて行き、最終的に破損点まで
伸びてタービンケーシングとの干渉状態を呈する。なお
、このクリープ変形は非可逆性のもので、常温状態に復
帰してもタービンブレードのクリープ変形は固定された
まま遣残する。今、第３図に示すように、タービンブレ
ード３の伸び量をＵとすると、この伸び量Ｕの単位時間
当たりの変化量は上記第３図の特性から明らかなように
、運転開始後３時間程度の比較的短い初期状態の範囲で
もっとも大きく（０，３ｍｍ）、その後材料疲労による
寿命に近付くまでの長時間の間は伸び量■に余り変化の
ない定常状態を維持することがわかる。
実際の排気ガス温度（９００℃程度）下に置いて、クリ
ープ現象を生じさせると、当該クリープ変形によるター
ビンブレード３の伸びは、第３図に示すような特性を描
いてその伸び量を変化させて行き、最終的に破損点まで
伸びてタービンケーシングとの干渉状態を呈する。なお
、このクリープ変形は非可逆性のもので、常温状態に復
帰してもタービンブレードのクリープ変形は固定された
まま遣残する。今、第３図に示すように、タービンブレ
ード３の伸び量をＵとすると、この伸び量Ｕの単位時間
当たりの変化量は上記第３図の特性から明らかなように
、運転開始後３時間程度の比較的短い初期状態の範囲で
もっとも大きく（０，３ｍｍ）、その後材料疲労による
寿命に近付くまでの長時間の間は伸び量■に余り変化の
ない定常状態を維持することがわかる。
そして、上記初期状態における伸び量（以下、初期伸び
量と表現し、これをＵ、とする）は、ある程度鋳造時の
材質のバラツキや加工条件の相違、寸法差などから各ブ
レード３ごとに異なってくることが認められ、これが回
転バランスを崩す原因になっている。従って、上記ター
ビンブレード３のクリープ変形を生じさせず、しかも回
転バランスを取るためには、各ブレード毎に対応した対
策を取ることが必要となってくる。
量と表現し、これをＵ、とする）は、ある程度鋳造時の
材質のバラツキや加工条件の相違、寸法差などから各ブ
レード３ごとに異なってくることが認められ、これが回
転バランスを崩す原因になっている。従って、上記ター
ビンブレード３のクリープ変形を生じさせず、しかも回
転バランスを取るためには、各ブレード毎に対応した対
策を取ることが必要となってくる。
次に、第１図は上記の解析結果を基にして構成された本
発明の実施例に係る過給機用タービンブレードの製造方
法の製造工程を示すブロック図である。すなわち、先ず
、第１工程Ｓ１において、複数枚の各タービンブレード
を鋳造（精密鋳造）する。次に、第２工程Ｓ、において
、上記各ブレード３の熱処理とタービンホイールボス部
２に対する植設用接合面の加工を行う。そして、その上
で次の第３工程Ｓ、で摩擦圧接によって上記タービンシ
ャフト１に対するタービンホイールボス部２の接合（嵌
合固定）を行う。
発明の実施例に係る過給機用タービンブレードの製造方
法の製造工程を示すブロック図である。すなわち、先ず
、第１工程Ｓ１において、複数枚の各タービンブレード
を鋳造（精密鋳造）する。次に、第２工程Ｓ、において
、上記各ブレード３の熱処理とタービンホイールボス部
２に対する植設用接合面の加工を行う。そして、その上
で次の第３工程Ｓ、で摩擦圧接によって上記タービンシ
ャフト１に対するタービンホイールボス部２の接合（嵌
合固定）を行う。
そして、この状態で当該タービンシャフト１を使用して
、第４工程Ｓ４により上記タービンブレードを実際の排
気ガス温度に対応した高温（９００℃）下で実際のター
ビン回転数（ｔｏｏｏｏ〜６００００ ｒｐｍ）に対応
した回転数で回転させて大きな遠心力を作用させ、上記
第３図の初期伸び量ａ１を発生させる（第２図参照）。
、第４工程Ｓ４により上記タービンブレードを実際の排
気ガス温度に対応した高温（９００℃）下で実際のター
ビン回転数（ｔｏｏｏｏ〜６００００ ｒｐｍ）に対応
した回転数で回転させて大きな遠心力を作用させ、上記
第３図の初期伸び量ａ１を発生させる（第２図参照）。
この時、各ブレード３の全てに上記充分な初期伸び量（
１１を発生させるために充分な回転時間（例えば３時間
以上）をとることが必要である。
１１を発生させるために充分な回転時間（例えば３時間
以上）をとることが必要である。
次に、上記のようにして充分に初期伸び量りを発生させ
た各ブレード３を当該回転状態のまま次の第５工程Ｓ、
においてその外径研削を行いながら同時に当該ロータの
回転バ、ランスを取る。言い換えると、回転バランスが
良好となるように外径研削を行う。すなわち、この外径
研削では、第２図に示すように上記第３図に示す初期伸
び量■１部分が研削除去され、研削後は、その塑性によ
り路上記第１工程Ｓ１における鋳造当初の外径状態に維
持される。
た各ブレード３を当該回転状態のまま次の第５工程Ｓ、
においてその外径研削を行いながら同時に当該ロータの
回転バ、ランスを取る。言い換えると、回転バランスが
良好となるように外径研削を行う。すなわち、この外径
研削では、第２図に示すように上記第３図に示す初期伸
び量■１部分が研削除去され、研削後は、その塑性によ
り路上記第１工程Ｓ１における鋳造当初の外径状態に維
持される。
そして、最後に第６エ程Ｓ６で従来と同様に必要な部品
のアッシー（組付）を行って最終的にタービンホイール
として完成させる。
のアッシー（組付）を行って最終的にタービンホイール
として完成させる。
このようにして製造したタービンブレードでは、再び排
気ガス中で高温にさらされ大きな遠心力を受けても、も
う再度上述のような初期伸びを示すことはなく、伸びる
としても上記第３図の定常状態における小さな伸び量に
限られることになる。
気ガス中で高温にさらされ大きな遠心力を受けても、も
う再度上述のような初期伸びを示すことはなく、伸びる
としても上記第３図の定常状態における小さな伸び量に
限られることになる。
しかもこの定常状態における伸び量は、材料疲労に至る
までの相当長時間の運転継続状態で僅かずつ生じるもの
にすぎないから、回転バランスに与える影響はほとんど
無視することができる。
までの相当長時間の運転継続状態で僅かずつ生じるもの
にすぎないから、回転バランスに与える影響はほとんど
無視することができる。
なお、上記の実施例においては、外径研削工程を一工程
で行うように構成したが、上記第４工程Ｓ４における高
温クリープの発生に先行して一旦従来と同様の外径研削
を行って置き、その上で上記高温クリープによる初期伸
びを発生させ、再度初期伸び量ａｌに対応した外径研削
を行うようにすると、より高精度なものとすることがで
きることは言うまでもない。
で行うように構成したが、上記第４工程Ｓ４における高
温クリープの発生に先行して一旦従来と同様の外径研削
を行って置き、その上で上記高温クリープによる初期伸
びを発生させ、再度初期伸び量ａｌに対応した外径研削
を行うようにすると、より高精度なものとすることがで
きることは言うまでもない。
（発明の効果）
本発明は、以上に説明したように、鋳造工程で成型され
た複数枚のタービンブレードをタービンシャフトに対し
て接合した上で、当該タービンシャフトを介して上記タ
ービンブレードを高温下で高速回転させることにより所
定のクリープを生ぜしめ、その後ブレードを設定形状と
なるように外径研削を行なうようにしたことを特徴とす
るものである。
た複数枚のタービンブレードをタービンシャフトに対し
て接合した上で、当該タービンシャフトを介して上記タ
ービンブレードを高温下で高速回転させることにより所
定のクリープを生ぜしめ、その後ブレードを設定形状と
なるように外径研削を行なうようにしたことを特徴とす
るものである。
従って、本発明によると、その製造過程において、一旦
意図的にクリープ状態を生ぜしめ、当該クリープ量に対
応して外径研削がなされていることから、製造されたタ
ービンブレードは、再度クリープ変形による大きな伸び
を発生することがなくなる。その結果、回転バランスを
悪くしたり、タービンケーシングとの干渉によってター
ビンブレードを損傷することもない。
意図的にクリープ状態を生ぜしめ、当該クリープ量に対
応して外径研削がなされていることから、製造されたタ
ービンブレードは、再度クリープ変形による大きな伸び
を発生することがなくなる。その結果、回転バランスを
悪くしたり、タービンケーシングとの干渉によってター
ビンブレードを損傷することもない。
しかも、クリープによる変形を事前に阻止することがで
きることから、タービンブレード先端とタービンブード
ングとの間のクリアランスを限界まで小さく設計するこ
とができるようになるのでタービン効率自体をもより向
上させることが可能となる。
きることから、タービンブレード先端とタービンブード
ングとの間のクリアランスを限界まで小さく設計するこ
とができるようになるのでタービン効率自体をもより向
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過給機用タービンブレ
ードの製造方法を示す製造工程図、第２図は、上記実施
例のタービンブレードの外径研削量を示す概念図、第３
図は、タービンブレードのクリープ変形時の挙動状態を
解析した特性グラフ、第４図は、タービンホイールの一
般的な構造を示すシャフト切断状態の側面図、第５図は
、同タービンホイールの一部切断状態の概略正面図、第
６図は、従来の過給機のタービンブレードの製造方法を
示す製造工程図である。 １・・・・・タービンシャフト ２・・・・・タービンホイールのボス部３・・・・・タ
ービンブレード ４・・・・・タービンホイール ／・・・・・タービンシャフト ２・・・・・タービンホイールのボス部３・・・・・タ
ービンブレード ｔ・・・・・タービンホイール 第２図 第３図
ードの製造方法を示す製造工程図、第２図は、上記実施
例のタービンブレードの外径研削量を示す概念図、第３
図は、タービンブレードのクリープ変形時の挙動状態を
解析した特性グラフ、第４図は、タービンホイールの一
般的な構造を示すシャフト切断状態の側面図、第５図は
、同タービンホイールの一部切断状態の概略正面図、第
６図は、従来の過給機のタービンブレードの製造方法を
示す製造工程図である。 １・・・・・タービンシャフト ２・・・・・タービンホイールのボス部３・・・・・タ
ービンブレード ４・・・・・タービンホイール ／・・・・・タービンシャフト ２・・・・・タービンホイールのボス部３・・・・・タ
ービンブレード ｔ・・・・・タービンホイール 第２図 第３図
Claims (1)
- １、鋳造工程で成型された複数枚のタービンブレードを
タービンシャフトに対して接合した上で、当該タービン
シャフトを介して上記タービンブレードを高温下で高速
回転させることにより所定のクリープを生ぜしめ、その
後ブレードを設定形状となるように外径研削を行なうよ
うにしたことを特徴とする過給機用タービンブレードの
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7742085A JPS61234204A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 過給機用タ−ビンブレ−ドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7742085A JPS61234204A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 過給機用タ−ビンブレ−ドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61234204A true JPS61234204A (ja) | 1986-10-18 |
Family
ID=13633464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7742085A Pending JPS61234204A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 過給機用タ−ビンブレ−ドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61234204A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05263601A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-10-12 | Praxair Technol Inc | オーバースピードでのインペラー応力の改良 |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP7742085A patent/JPS61234204A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05263601A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-10-12 | Praxair Technol Inc | オーバースピードでのインペラー応力の改良 |
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