JPWO2020203868A1 - Turbine wheel and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

過給機用のタービンホイール(10)は、Ni合金で形成される軸体(12)と、軸体(12)の周りに設けられ、Ni合金の柱状晶または単結晶で形成されており、結晶成長方向と遠心力方向とが同じ方向である複数の翼体(14)と、を備える。The turbine wheel (10) for the supercharger is provided around a shaft body (12) formed of a Ni alloy and a shaft body (12), and is formed of a columnar crystal or a single crystal of the Ni alloy. It includes a plurality of blades (14) in which the crystal growth direction and the centrifugal force direction are the same direction.

Description

本開示は、タービンホイール及びその製造方法に係り、特に、過給機用のタービンホイール及びその製造方法に関する。 The present disclosure relates to a turbine wheel and a method for manufacturing the same, and more particularly to a turbine wheel for a turbocharger and a method for manufacturing the same.

過給機は、タービンホイールと、コンプレッサインペラと、を備えている。タービンホイールと、コンプレッサインペラとは、ロータ軸で連結されている。タービンホイールは、高温の燃焼ガスに曝される。このため、過給機用のタービンホイールは、Ni合金で鋳造されている(特許文献1参照)。 The turbocharger is equipped with a turbine wheel and a compressor impeller. The turbine wheel and the compressor impeller are connected by a rotor shaft. Turbine wheels are exposed to hot combustion gases. Therefore, the turbine wheel for the turbocharger is cast of Ni alloy (see Patent Document 1).

特開2004−107724号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-107724

ところで、過給機用のタービンホイールは、中心軸の周りに複数の翼が設けられて構成されている。タービンホイールは、複数の翼がNi合金により中心軸と一体で普通鋳造されて製造されている。このことから翼は、Ni合金の等軸晶からなる金属組織で形成されている。翼の金属組織が等軸晶からなる場合には、翼の遠心力方向に対して高温クリープ強度等の機械的強度が低くなり、タービンホイールの耐熱性が低下する可能性がある。 By the way, a turbine wheel for a turbocharger is configured by providing a plurality of blades around a central axis. Turbine wheels are usually manufactured by casting multiple blades with a Ni alloy integrally with the central shaft. From this, the blade is formed of a metal structure composed of equiaxed crystals of Ni alloy. When the metallographic structure of the blade is made of equiaxed crystals, the mechanical strength such as high temperature creep strength is lowered with respect to the centrifugal force direction of the blade, and the heat resistance of the turbine wheel may be lowered.

そこで本開示の目的は、耐熱性を向上させることが可能なタービンホイール及びその製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a turbine wheel capable of improving heat resistance and a method for manufacturing the same.

本開示に係るタービンホイールは、過給機用のタービンホイールであって、Ni合金で形成される軸体と、前記軸体の周りに設けられ、Ni合金の柱状晶または単結晶で形成されており、結晶成長方向と遠心力方向とが同じ方向である複数の翼体と、を備える。 The turbine wheel according to the present disclosure is a turbine wheel for a supercharger, and is provided with a shaft body formed of a Ni alloy and a shaft body provided around the shaft body, and is formed of a columnar crystal or a single crystal of the Ni alloy. It is provided with a plurality of blades in which the crystal growth direction and the centrifugal force direction are the same.

本開示に係るタービンホイールにおいて、前記軸体は、等軸晶で形成されていてもよい。 In the turbine wheel according to the present disclosure, the shaft body may be formed of equiaxed crystals.

本開示に係るタービンホイールの製造方法は、過給機用のタービンホイールの製造方法であって、軸体をNi合金で鋳造し、複数の翼体をNi合金で一方向凝固鋳造または単結晶鋳造する鋳造工程と、前記複数の翼体を、結晶成長方向と遠心力方向とが同じ方向となるようにして、前記軸体の周りに組み立てる組立工程と、を備える。 The method for manufacturing a turbine wheel according to the present disclosure is a method for manufacturing a turbine wheel for a supercharger, in which a shaft body is cast with a Ni alloy and a plurality of blade bodies are unidirectionally solidified cast or a single crystal cast with a Ni alloy. A casting step is provided, and an assembly step of assembling the plurality of blades around the shaft body so that the crystal growth direction and the centrifugal force direction are in the same direction is provided.

本開示に係るタービンホイールの製造方法において、前記鋳造工程は、前記複数の翼体を、翼体ごとに単翼で鋳造し、前記組立工程は、前記複数の翼体を、前記軸体の周りに接合してもよい。 In the method for manufacturing a turbine wheel according to the present disclosure, in the casting process, the plurality of blades are cast with a single blade for each blade, and in the assembly process, the plurality of blades are formed around the shaft. May be joined to.

本開示に係るタービンホイールの製造方法において、前記組立工程は、前記軸体の周りに軸方向に沿って前記翼体を嵌合可能な嵌合溝を形成し、前記翼体を前記嵌合溝に嵌合させて接合してもよい。 In the method for manufacturing a turbine wheel according to the present disclosure, in the assembly step, a fitting groove into which the blade body can be fitted is formed around the shaft body along the axial direction, and the blade body is fitted into the fitting groove. It may be fitted to and joined.

本開示に係るタービンホイールの製造方法において、前記鋳造工程は、前記複数の翼体の1つと、前記軸体を軸方向に分割した複数の分割軸体の1つと、を一体とした複数の単翼構造体をNi合金で鋳造すると共に、前記単翼構造体の翼体を一方向凝固鋳造または単結晶鋳造し、前記組立工程は、前記複数の単翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、前記複数の単翼構造体の分割軸体同士を一体で接合してもよい。 In the method for manufacturing a turbine wheel according to the present disclosure, in the casting step, a plurality of single units in which one of the plurality of blade bodies and one of a plurality of divided shaft bodies obtained by dividing the shaft body in the axial direction are integrated. The wing structure is cast with Ni alloy, and the wing body of the single wing structure is unidirectionally solidified or single crystal cast. After laminating, the divided shafts of the plurality of single-wing structures may be integrally joined to each other.

本開示に係るタービンホイールの製造方法において、前記組立工程は、前記単翼構造体の分割軸体に軸方向に貫通するピン穴を形成し、前記複数の単翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、前記ピン穴にNi合金で形成されるピンを挿通し、前記複数の単翼構造体の分割軸体同士を前記ピンと一体で接合してもよい。 In the method for manufacturing a turbine wheel according to the present disclosure, in the assembly step, a pin hole penetrating in the axial direction is formed in the split shaft body of the single blade structure, and the split shaft body of the plurality of single blade structures is used as an axis. After stacking in the direction, a pin formed of Ni alloy may be inserted into the pin hole to join the divided shafts of the plurality of single-blade structures integrally with the pin.

本開示に係るタービンホイールの製造方法において、前記鋳造工程は、前記複数の翼体における前記軸体に対して対向する2つの翼体と、前記軸体を軸方向に分割した複数の分割軸体の1つと、を一体とした複数の2枚翼構造体をNi合金で鋳造すると共に、前記2枚翼構造体の2つの翼体を一方向凝固鋳造または単結晶鋳造し、前記組立工程は、前記複数の2枚翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、前記複数の2枚翼構造体の分割軸体同士を一体で接合してもよい。 In the method for manufacturing a turbine wheel according to the present disclosure, in the casting step, two blade bodies facing the shaft body in the plurality of blade bodies and a plurality of divided shaft bodies obtained by dividing the shaft body in the axial direction are used. A plurality of two-blade structures in which one of the above is integrated is cast with a Ni alloy, and the two blades of the two-blade structure are unidirectionally solidified or single-crystal cast. After stacking the split shafts of the plurality of two-blade structures in the axial direction, the split shafts of the plurality of two-blade structures may be integrally joined to each other.

本開示に係るタービンホイールの製造方法において、前記組立工程において、前記2枚翼構造体の分割軸体に軸方向に貫通するピン穴を形成し、前記複数の2枚翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、前記ピン穴にNi合金で形成されるピンを挿通し、前記複数の2枚翼構造体の分割軸体同士を前記ピンと一体で接合してもよい。 In the method for manufacturing a turbine wheel according to the present disclosure, in the assembly step, a pin hole is formed in the split shaft of the two-blade structure so as to penetrate in the axial direction, and the split shaft of the plurality of two-blade structures is formed. A pin formed of a Ni alloy may be inserted into the pin hole after laminating the two blades in the axial direction, and the split shafts of the plurality of two-blade structures may be integrally joined to the pin.

上記構成のタービンホイール及びその製造方法によれば、タービンホイールの耐熱性を向上させることができる。 According to the turbine wheel having the above configuration and the manufacturing method thereof, the heat resistance of the turbine wheel can be improved.

本開示の第一実施形態において、タービンホイールの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the turbine wheel in the 1st Embodiment of this disclosure. 本開示の第一実施形態において、タービンホイールの構成を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the structure of the turbine wheel in 1st Embodiment of this disclosure. 本開示の第一実施形態において、タービンホイールの製造方法の構成を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the structure of the manufacturing method of the turbine wheel in the 1st Embodiment of this disclosure. 本開示の第一実施形態において、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the turbine wheel in the 1st Embodiment of this disclosure. 本開示の第一実施形態において、過給機の構成を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows the structure of the supercharger in 1st Embodiment of this disclosure. 本開示の第二実施形態において、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the turbine wheel in the 2nd Embodiment of this disclosure. 本開示の第三実施形態において、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the turbine wheel in the 3rd Embodiment of this disclosure. 本開示の第三実施形態において、単翼構造体を鋳造する鋳型の構成を示す断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a mold for casting a single-blade structure in the third embodiment of the present disclosure. 本開示の第四実施形態において、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the turbine wheel in the 4th Embodiment of this disclosure. 本開示の第五実施形態において、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the turbine wheel in the 5th Embodiment of this disclosure. 本開示の第五実施形態において、2枚翼構造体を鋳造する鋳型の構成を示す断面模式図である。In the fifth embodiment of the present disclosure, it is sectional drawing which shows the structure of the mold which casts a two-blade structure. 本開示の第六実施形態において、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the turbine wheel in the 6th Embodiment of this disclosure.

[第一実施形態]
以下に本開示の第一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、タービンホイール10の構成を示す模式図である。図2は、タービンホイール10の構成を示す断面模式図である。タービンホイール10は、車両用や船舶用等の過給機に用いられる。タービンホイール10は、軸体12と、軸体12の周りに設けられる複数の翼体14と、を備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the turbine wheel 10. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the turbine wheel 10. The turbine wheel 10 is used for a supercharger for vehicles, ships, and the like. The turbine wheel 10 includes a shaft body 12 and a plurality of blade bodies 14 provided around the shaft body 12.

軸体12は、タービンホイール10の中心に設けられており、中心軸としての機能を有している。軸体12は、Ni合金の鋳造品で形成されている。軸体12は、Ni合金の柱状晶、単結晶または等軸晶で形成することができる。軸体12は、等軸晶で形成されているとよい。軸体12を等軸晶で形成することにより、疲労強度等を高めることができる。 The shaft body 12 is provided at the center of the turbine wheel 10 and has a function as a central shaft. The shaft body 12 is made of a cast product of Ni alloy. The shaft body 12 can be formed of a columnar crystal, a single crystal, or an equiaxed crystal of a Ni alloy. The shaft body 12 is preferably formed of equiaxed crystals. Fatigue strength and the like can be increased by forming the shaft body 12 with equiaxed crystals.

複数の翼体14は、軸体12の周りに設けられている。翼体14は、Ni合金の鋳造品で形成されている。翼体14は、軸体12の周りに偶数個設けられていてもよいし、奇数個設けられていてもよい。翼体14が軸体12の周りに奇数個設けられている場合には、タービンホイール10の共振等を抑制することができる。翼体14は、軸体12の周りに等間隔で設けられているとよい。図1では、翼体14の枚数は8枚であるが、翼体14の枚数は、2枚以上であれば特に限定されない。 The plurality of blade bodies 14 are provided around the shaft body 12. The blade body 14 is made of a cast product of Ni alloy. An even number of blades 14 may be provided around the shaft body 12, or an odd number of blades 14 may be provided. When an odd number of blades 14 are provided around the shaft body 12, resonance of the turbine wheel 10 and the like can be suppressed. The blade bodies 14 may be provided around the shaft body 12 at equal intervals. In FIG. 1, the number of blades 14 is eight, but the number of blades 14 is not particularly limited as long as it is two or more.

翼体14は、Ni合金の柱状晶または単結晶で形成されており、結晶成長方向と遠心力方向とが同じ方向で形成されている。これによりタービンホイール10が回転したときに、翼体14に負荷される遠心力方向が結晶成長方向と同じ方向となるのでクリープ強度等を高めることができる。図2には、翼体における結晶成長方向を矢印で示している。柱状晶または単結晶は、結晶成長方向が一方向で形成されている。柱状晶または単結晶は、結晶成長方向が最も高い機械的強度を発現する。このことから結晶成長方向と遠心力方向とを同じ方向とすることにより、翼体14の機械的強度を高めることができる。Ni合金の結晶成長方向は、ミラー指数の[001]方向である。 The wing body 14 is formed of columnar crystals or single crystals of Ni alloy, and the crystal growth direction and the centrifugal force direction are formed in the same direction. As a result, when the turbine wheel 10 rotates, the direction of the centrifugal force applied to the blade 14 is the same as the crystal growth direction, so that the creep strength and the like can be increased. In FIG. 2, the crystal growth direction in the blade body is indicated by an arrow. Columnar crystals or single crystals are formed in a unidirectional crystal growth direction. Columnar crystals or single crystals exhibit the highest mechanical strength in the crystal growth direction. Therefore, by setting the crystal growth direction and the centrifugal force direction to the same direction, the mechanical strength of the blade body 14 can be increased. The crystal growth direction of the Ni alloy is the [001] direction of the Miller index.

軸体12及び翼体14を鋳造するNi合金は、特に限定されないが、耐熱性を有するNi合金を用いるとよい。Ni合金には、MarM247、Rene’N4、CMSX−2等を適用可能である。軸体12と翼体14とは、同じNi合金で形成されていてもよいし、異なるNi合金で形成されていてもよいが、同じNi合金で形成されているとよい。 The Ni alloy for casting the shaft body 12 and the blade body 14 is not particularly limited, but it is preferable to use a Ni alloy having heat resistance. MarM247, Rene'N4, CMSX-2 and the like can be applied to the Ni alloy. The shaft body 12 and the blade body 14 may be formed of the same Ni alloy or different Ni alloys, but may be formed of the same Ni alloy.

次に、タービンホイール10の製造方法について説明する。図3は、タービンホイール10の製造方法の構成を示すフローチャートである。タービンホイール10の製造方法は、鋳造工程(S10)と、組立工程(S12)と、を備えている。図4は、タービンホイール10の製造方法を説明するための模式図である。 Next, a method of manufacturing the turbine wheel 10 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the configuration of a manufacturing method of the turbine wheel 10. The method for manufacturing the turbine wheel 10 includes a casting step (S10) and an assembly step (S12). FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing the turbine wheel 10.

鋳造工程(S10)は、軸体12をNi合金で鋳造し、複数の翼体14をNi合金で一方向凝固鋳造または単結晶鋳造する工程である。 The casting step (S10) is a step of casting the shaft body 12 with a Ni alloy and unidirectional solidifying casting or single crystal casting of a plurality of blade bodies 14 with a Ni alloy.

軸体12は、Ni合金を一方向凝固鋳造または単結晶鋳造して形成してもよいし、Ni合金を普通鋳造して形成してもよい。軸体12を一方向凝固鋳造した場合には、軸体12の金属組織が柱状晶で形成される。軸体12を単結晶鋳造した場合には、軸体12の金属組織が単結晶で形成される。軸体12を普通鋳造した場合には、軸体12の金属組織が等軸晶で形成される。なお、軸体12は、複数の翼体14と別体で鋳造する。 The shaft body 12 may be formed by unidirectional solidification casting or single crystal casting of a Ni alloy, or may be formed by ordinary casting of a Ni alloy. When the shaft body 12 is solidified and cast in one direction, the metal structure of the shaft body 12 is formed of columnar crystals. When the shaft body 12 is cast as a single crystal, the metal structure of the shaft body 12 is formed of a single crystal. When the shaft body 12 is normally cast, the metal structure of the shaft body 12 is formed by equiaxed crystals. The shaft body 12 is cast separately from the plurality of blade bodies 14.

複数の翼体14は、Ni合金を一方向凝固鋳造または単結晶鋳造して形成される。複数の翼体14は、翼体ごとに単翼で鋳造される。翼体14を一方向凝固鋳造した場合には、翼体14の金属組織が柱状晶で形成される。翼体14を単結晶鋳造した場合には、翼体14の金属組織が単結晶で形成される。なお、図4には、翼体14における結晶成長方向を矢印で示している。 The plurality of blades 14 are formed by unidirectional solidification casting or single crystal casting of a Ni alloy. The plurality of blade bodies 14 are cast as a single blade for each blade body. When the blade body 14 is solidified and cast in one direction, the metal structure of the blade body 14 is formed by columnar crystals. When the blade body 14 is cast as a single crystal, the metal structure of the blade body 14 is formed of a single crystal. In FIG. 4, the crystal growth direction in the blade body 14 is indicated by an arrow.

軸体12及び翼体14の鋳造方法には、一般的なNi合金の一方向凝固鋳造法、単結晶鋳造法または普通鋳造法を用いることができる。軸体12及び翼体14の鋳造方法には、精密鋳造法等を用いるとよい。 As a method for casting the shaft body 12 and the blade body 14, a general one-way solidification casting method, a single crystal casting method, or an ordinary casting method of Ni alloy can be used. A precision casting method or the like may be used as the casting method for the shaft body 12 and the blade body 14.

組立工程(S12)は、複数の翼体14を、結晶成長方向と遠心力方向とが同じ方向となるように軸体12の周りに組み立てる工程である。複数の翼体14は、結晶成長方向が遠心力方向と同じ方向となるように軸体12の周りに接合して組み立てられる。複数の翼体14は、翼体同士が干渉しないようにして接合される。接合方法は、特に限定されないが、一般的なNi合金の接合方法を適用可能である。接合方法は、例えば、溶接、拡散接合、摩擦圧接等とすることができる。また、複数の翼体14を軸体12の周りに接合する際には、位置決め等のためにインロー等を設けるようにしてもよい。このようにしてタービンホイール10を製造することができる。 The assembly step (S12) is a step of assembling the plurality of blades 14 around the shaft body 12 so that the crystal growth direction and the centrifugal force direction are in the same direction. The plurality of blades 14 are assembled by joining around the shaft body 12 so that the crystal growth direction is the same as the centrifugal force direction. The plurality of blades 14 are joined so that the blades do not interfere with each other. The joining method is not particularly limited, but a general Ni alloy joining method can be applied. The joining method can be, for example, welding, diffusion welding, friction welding or the like. Further, when joining the plurality of blades 14 around the shaft body 12, an inlay or the like may be provided for positioning or the like. In this way, the turbine wheel 10 can be manufactured.

タービンホイール10は、車両用や船舶用等の過給機に用いることができる。図5は、過給機20の構成を示す断面模式図である。過給機20は、タービンホイール10と、コンプレッサインペラ22と、を備えている。タービンホイール10と、コンプレッサインペラ22とは、ロータ軸24で連結されている。タービンホイール10の翼体14は、結晶成長方向と遠心力方向とが同じ方向であるので、クリープ強度等が高められている。これによりタービンホイール10の耐熱性が向上するので、回転数を上げたり、燃焼温度をより高温にして過給機20の性能を高めることができる。 The turbine wheel 10 can be used for a supercharger for a vehicle, a ship, or the like. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the turbocharger 20. The turbocharger 20 includes a turbine wheel 10 and a compressor impeller 22. The turbine wheel 10 and the compressor impeller 22 are connected by a rotor shaft 24. Since the blade body 14 of the turbine wheel 10 has the same direction as the crystal growth direction and the centrifugal force direction, the creep strength and the like are enhanced. As a result, the heat resistance of the turbine wheel 10 is improved, so that the rotation speed can be increased or the combustion temperature can be made higher to improve the performance of the turbocharger 20.

以上、上記構成によれば、翼体の結晶成長方向が遠心力方向と同じ方向となるので、翼体のクリープ強度等を高めることができる。これにより、タービンホイールの耐熱性を向上させることが可能となる。 As described above, according to the above configuration, the crystal growth direction of the wing body is the same as the centrifugal force direction, so that the creep strength of the wing body and the like can be increased. This makes it possible to improve the heat resistance of the turbine wheel.

[第二実施形態]
以下に本開示の第二実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上記の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第二実施形態は、第一実施形態とタービンホイールの製造方法が相違している。
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. The same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The second embodiment is different from the first embodiment in the method of manufacturing the turbine wheel.

第二実施形態では、組立工程は、軸体の周りに軸方向に沿って翼体を嵌合可能な嵌合溝を形成し、翼体を嵌合溝に嵌合させて接合する。なお、第二実施形態の鋳造工程は、第一実施形態の鋳造工程と同様であるので詳細な説明を省略する。 In the second embodiment, in the assembly process, a fitting groove into which the blade body can be fitted is formed around the shaft body along the axial direction, and the blade body is fitted into the fitting groove and joined. Since the casting process of the second embodiment is the same as the casting process of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

次に、第二実施形態におけるタービンホイールの製造方法についてより詳細に説明する。図6は、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。図6の矢印は、翼体14における結晶成長方向を示している。軸体30は、翼体14を嵌合可能な嵌合溝32を有している。嵌合溝32は、翼体14の側縁を嵌合可能に形成されている。嵌合溝32は、軸体30の外周面に軸方向に沿って形成されている。軸体30は、第一実施形態の軸体12を鋳造した後に、嵌合溝32を機械加工等して形成すればよい。なお、複数の翼体14は、第一実施形態と同様の鋳造法で鋳造される。 Next, the method for manufacturing the turbine wheel in the second embodiment will be described in more detail. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a turbine wheel. The arrow in FIG. 6 indicates the crystal growth direction in the blade body 14. The shaft body 30 has a fitting groove 32 into which the blade body 14 can be fitted. The fitting groove 32 is formed so that the side edge of the blade body 14 can be fitted. The fitting groove 32 is formed on the outer peripheral surface of the shaft body 30 along the axial direction. The shaft body 30 may be formed by casting the shaft body 12 of the first embodiment and then machining the fitting groove 32 or the like. The plurality of blades 14 are cast by the same casting method as in the first embodiment.

次に、複数の翼体14が、軸体30の嵌合溝32に嵌合させて取り付けられる。翼体14を軸体30の嵌合溝32に嵌合させて取付ければよいので、翼体14の位置決め精度が向上する。また、翼体14を軸体30の嵌合溝32に嵌合させて取付ければよいので、翼体14と軸体30との接合が容易になる。接合方法は、例えば、溶接、拡散接合、摩擦圧接等とすることができる。 Next, the plurality of blades 14 are fitted and attached to the fitting grooves 32 of the shaft body 30. Since the blade body 14 may be fitted and mounted in the fitting groove 32 of the shaft body 30, the positioning accuracy of the blade body 14 is improved. Further, since the blade body 14 may be fitted and attached to the fitting groove 32 of the shaft body 30, the joining between the blade body 14 and the shaft body 30 becomes easy. The joining method can be, for example, welding, diffusion welding, friction welding or the like.

上記構成によれば、第一実施形態の効果を奏すると共に、軸体の周りに軸方向に沿って翼体を嵌合可能な嵌合溝を形成し、翼体を嵌合溝に嵌合させて接合するので、翼体の位置決め精度が向上し、翼体と軸体との接合が容易になる。これにより、タービンホイールの生産性を向上させることができる。 According to the above configuration, the effect of the first embodiment is obtained, and a fitting groove into which the blade body can be fitted is formed around the shaft body along the axial direction, and the blade body is fitted into the fitting groove. Since the blades are joined together, the positioning accuracy of the blades is improved, and the joints between the blades and the shafts are facilitated. This can improve the productivity of the turbine wheel.

[第三実施形態]
以下に本開示の第三実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上記の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第三実施形態は、第一実施形態とタービンホイールの製造方法が相違している。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the third embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The third embodiment is different from the first embodiment in the method of manufacturing the turbine wheel.

鋳造工程では、複数の翼体の1つと、軸体を軸方向に分割した複数の分割軸体の1つと、を一体とした複数の単翼構造体をNi合金で鋳造すると共に、単翼構造体の翼体を一方向凝固鋳造または単結晶鋳造する。組立工程では、複数の単翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、複数の単翼構造体の分割軸体同士を一体で接合して組み立てる。 In the casting process, a plurality of single-blade structures in which one of the plurality of blades and one of the plurality of split shafts obtained by dividing the shaft in the axial direction are integrally cast with Ni alloy, and the single-blade structure is formed. One-way solidification casting or single crystal casting of the wing body of the body. In the assembling step, after laminating the divided shafts of a plurality of single-wing structures in the axial direction, the divided shafts of the plurality of single-wing structures are integrally joined and assembled.

次に、第三実施形態におけるタービンホイールの製造方法についてより詳細に説明する。図7は、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。図7の矢印は、翼体14の結晶成長方向を示している。図7では、タービンホイールは、例えば8つの単翼構造体42、46、48〜58を組み立てて形成されている。軸体は、軸方向に8つの分割軸体に分割されている。単翼構造体42は、翼体14と分割軸体44とが一体で鋳造されている。分割軸体44は、翼体14の上端側に設けられている。単翼構造体46は、翼体14と分割軸体47とが一体で鋳造されている。分割軸体47は、翼体14の下端側に設けられている。単翼構造体48〜58についても、単翼構造体42、46と同様に鋳造されている。単翼構造体48〜58では、単翼構造体48〜58に対応する各々の分割軸体が、翼体14における上端側と下端側との中間に各々設けられている。 Next, the method for manufacturing the turbine wheel according to the third embodiment will be described in more detail. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a turbine wheel. The arrow in FIG. 7 indicates the crystal growth direction of the blade body 14. In FIG. 7, the turbine wheel is formed by assembling, for example, eight single-blade structures 42, 46, 48-58. The shaft body is divided into eight divided shaft bodies in the axial direction. In the single blade structure 42, the blade body 14 and the split shaft body 44 are integrally cast. The split shaft body 44 is provided on the upper end side of the blade body 14. In the single blade structure 46, the blade body 14 and the split shaft body 47 are integrally cast. The split shaft body 47 is provided on the lower end side of the blade body 14. The single-wing structures 48 to 58 are also cast in the same manner as the single-wing structures 42 and 46. In the single wing structures 48 to 58, each split shaft corresponding to the single wing structures 48 to 58 is provided between the upper end side and the lower end side of the wing body 14, respectively.

次に、単翼構造体42、46、48〜58の鋳造方法について説明する。例として単翼構造体42の鋳造方法について説明するが、他の単翼構造体46、48〜58についても同様にして鋳造可能である。図8は、単翼構造体42を鋳造する鋳型60の構成を示す断面模式図である。図8の矢印は、鋳型60の引抜方向を示している。鋳型60は、セラミックス等で形成されている。鋳型60は、単翼構造体42の翼体14を形成するためのキャビティ62と、単翼構造体42の分割軸体44を形成するためのキャビティ64とを備えている。鋳型60には、結晶を成長させるための成長パス(図示せず)を設けるようにしてもよい。 Next, a casting method of the single-blade structures 42, 46, 48 to 58 will be described. As an example, the casting method of the single-blade structure 42 will be described, but other single-blade structures 46, 48 to 58 can be cast in the same manner. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the mold 60 for casting the single-blade structure 42. The arrow in FIG. 8 indicates the drawing direction of the mold 60. The mold 60 is made of ceramics or the like. The mold 60 includes a cavity 62 for forming the blade body 14 of the single blade structure 42, and a cavity 64 for forming the split shaft body 44 of the single blade structure 42. The mold 60 may be provided with a growth path (not shown) for growing crystals.

単翼構造体42の翼体14と分割軸体44とを柱状晶または単結晶で形成する場合には、鋳型60のキャビティ62とキャビティ64とを同じ引抜速度で引き抜いて、一方向凝固鋳造または単結晶鋳造すればよい。例えば、Ni合金溶湯を注湯した鋳型60を、固液界面に温度勾配を設けて引抜速度100mm/時間以上400mm/時間以下で引き抜いて凝固させればよい。これにより鋳型60の引抜方向と同じ方向にNi合金が結晶成長することにより、鋳型60の引抜方向が結晶成長方向となる。翼体14を柱状晶または単結晶で形成し、分割軸体44を等軸晶で形成する場合には、キャビティ64の引抜速度を、キャビティ62の引抜速度よりも速くすればよい。例えば、キャビティ62の引抜速度を100mm/時間以上400mm/時間以下とし、キャビティ64の引抜速度を1000mm/分以上とするとよい。また、鋳型60におけるキャビティ64に対応する箇所に結晶粒微細化剤を適用することにより、等軸晶をより微細化することができる。結晶粒微細化剤には、アルミン酸コバルトや酸化コバルト等コバルト化合物を適用可能である。 When the blade 14 of the single blade structure 42 and the split shaft 44 are formed of columnar crystals or single crystals, the cavity 62 and the cavity 64 of the mold 60 are pulled out at the same drawing speed and unidirectional solidification casting or Single crystal casting may be performed. For example, the mold 60 into which the molten Ni alloy is poured may be drawn out at a drawing speed of 100 mm / hour or more and 400 mm / hour or less by providing a temperature gradient at the solid-liquid interface and solidified. As a result, the Ni alloy grows in the same direction as the drawing direction of the mold 60, so that the drawing direction of the mold 60 becomes the crystal growth direction. When the blade body 14 is formed of columnar crystals or single crystals and the split shaft body 44 is formed of equiaxed crystals, the extraction speed of the cavity 64 may be faster than the extraction speed of the cavity 62. For example, the extraction speed of the cavity 62 may be 100 mm / hour or more and 400 mm / hour or less, and the extraction speed of the cavity 64 may be 1000 mm / min or more. Further, by applying the grain refiner to the portion corresponding to the cavity 64 in the mold 60, the equiaxed crystal can be further refined. A cobalt compound such as cobalt aluminate or cobalt oxide can be applied as the grain refiner.

組立工程では、図7に示すように、複数の単翼構造体42、46、48〜58の分割軸体を軸方向に積層する。複数の単翼構造体42、46、48〜58は、お互いの翼体14が干渉しないようにして積層される。複数の単翼構造体42、46、48〜58には、位置決めのためのインロー等を用いてもよい。そして、複数の単翼構造体42、46、48〜58の分割軸体同士を一体で接合する。接合方法は、例えば、溶接、拡散接合、摩擦圧接等とすることができる。これによりタービンホイールを製造することができる。 In the assembly step, as shown in FIG. 7, a plurality of single-wing structures 42, 46, 48 to 58 are laminated in the axial direction. The plurality of single blade structures 42, 46, 48 to 58 are laminated so that the blade bodies 14 do not interfere with each other. A spigot or the like for positioning may be used for the plurality of single-wing structures 42, 46, 48 to 58. Then, the divided shafts of the plurality of single-wing structures 42, 46, 48 to 58 are integrally joined to each other. The joining method can be, for example, welding, diffusion welding, friction welding or the like. This makes it possible to manufacture turbine wheels.

以上、上記構成によれば、翼体の結晶成長方向が遠心力方向と同じ方向となるので、翼体のクリープ強度等を高めることができる。これにより、タービンホイールの耐熱性を向上させることが可能となる。また、上記構成によれば、翼体と分割軸体とを一体とした単翼構造体を鋳造してタービンホイールを製造するので、翼体と軸体との間の機械的強度を高めることができる。 As described above, according to the above configuration, the crystal growth direction of the wing body is the same as the centrifugal force direction, so that the creep strength of the wing body and the like can be increased. This makes it possible to improve the heat resistance of the turbine wheel. Further, according to the above configuration, since the turbine wheel is manufactured by casting a single blade structure in which the blade body and the split shaft body are integrated, it is possible to increase the mechanical strength between the blade body and the shaft body. can.

[第四実施形態]
以下に本開示の第四実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上記の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第四実施形態は、第三実施形態とタービンホイールの製造方法が相違している。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, the fourth embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The fourth embodiment is different from the third embodiment in the method of manufacturing the turbine wheel.

第四実施形態では、組立工程は、単翼構造体の分割軸体に軸方向に貫通するピン穴を形成し、複数の単翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、ピン穴にNi合金で形成されるピンを挿通し、複数の単翼構造体の分割軸体同士をピンと一体で接合する。なお、第四実施形態の鋳造工程は、第三実施形態の鋳造工程と同様であるので詳細な説明を省略する。 In the fourth embodiment, in the assembly step, a pin hole is formed in the split shaft of the single-wing structure so as to penetrate in the axial direction, and after the split shafts of the plurality of single-wing structures are laminated in the axial direction, the pin hole is formed. A pin made of Ni alloy is inserted into the split shaft, and the split shafts of a plurality of single-blade structures are joined together with the pin. Since the casting process of the fourth embodiment is the same as the casting process of the third embodiment, detailed description thereof will be omitted.

次に、第四実施形態におけるタービンホイールの製造方法についてより詳細に説明する。図9は、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。図9の矢印は、翼体14の結晶成長方向を示している。図9では、タービンホイールは、例えば8つの単翼構造体70、74、78〜88を組み立てて形成されている。単翼構造体70は、分割軸体44の軸方向にピン穴72を有している。単翼構造体70は、第三実施形態の単翼構造体42を鋳造した後に、ピン穴72を機械加工等して形成すればよい。また、単翼構造体74は、分割軸体47の軸方向にピン穴76を有している。単翼構造体74は、第三実施形態の単翼構造体46を鋳造した後に、ピン穴76を機械加工等して形成すればよい。単翼構造体78〜88についても、単翼構造体70、74と同様に形成する。 Next, the method for manufacturing the turbine wheel according to the fourth embodiment will be described in more detail. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a turbine wheel. The arrow in FIG. 9 indicates the crystal growth direction of the blade body 14. In FIG. 9, the turbine wheel is formed by assembling, for example, eight single-blade structures 70, 74, 78-88. The single wing structure 70 has a pin hole 72 in the axial direction of the split shaft body 44. The single-wing structure 70 may be formed by casting a pin hole 72 after casting the single-wing structure 42 of the third embodiment. Further, the single wing structure 74 has a pin hole 76 in the axial direction of the split shaft body 47. The single-wing structure 74 may be formed by casting a pin hole 76 or the like after casting the single-wing structure 46 of the third embodiment. The single-wing structures 78 to 88 are also formed in the same manner as the single-wing structures 70 and 74.

次に、単翼構造体70、74、78〜88を軸体の軸方向に沿って積層し、積層した単翼構造体70、74、78〜88のピン穴にNi合金で形成されるピン(図示せず)を挿通して一体で接合する。これにより単翼構造体70、74、78〜88の位置決め精度が向上すると共に、接合作業が容易になる。また、ピンを挿通することにより、軸体の機械的強度を高めることができる。ピンは、単翼構造体70、74、78〜88と同じNi合金で形成されているとよい。接合方法は、例えば、溶接、拡散接合、摩擦圧接等とすることができる。これによりタービンホイールを製造することができる。 Next, the single wing structures 70, 74, 78 to 88 are laminated along the axial direction of the shaft body, and the pins formed of Ni alloy in the pin holes of the laminated single wing structures 70, 74, 78 to 88. (Not shown) is inserted and joined together. This improves the positioning accuracy of the single-blade structures 70, 74, 78 to 88 and facilitates the joining work. Further, by inserting the pin, the mechanical strength of the shaft body can be increased. The pins may be made of the same Ni alloy as the single blade structures 70, 74, 78-88. The joining method can be, for example, welding, diffusion welding, friction welding or the like. This makes it possible to manufacture turbine wheels.

上記構成によれば、第三実施形態の効果を奏すると共に、単翼構造体のピン穴にピンを挿通して一体で接合するので、単翼構造体の接合が容易になる。これによりタービンホイールの生産性を向上させることができる。 According to the above configuration, the effect of the third embodiment is obtained, and the pin is inserted into the pin hole of the single-wing structure to be integrally joined, so that the single-wing structure can be easily joined. This can improve the productivity of the turbine wheel.

[第五実施形態]
以下に本開示の第五実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上記の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第五実施形態は、第一実施形態とタービンホイールの製造方法が相違している。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, the fifth embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The fifth embodiment is different from the first embodiment in the method of manufacturing the turbine wheel.

鋳造工程は、複数の翼体における軸体に対して対向する2つの翼体と、軸体を軸方向に分割した複数の分割軸体の1つと、を一体とした複数の2枚翼構造体をNi合金で鋳造すると共に、2枚翼構造体の2つの翼体を一方向凝固鋳造または単結晶鋳造する。組立工程は、複数の2枚翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、複数の2枚翼構造体の分割軸体同士を一体で接合する。 In the casting process, a plurality of two-blade structures in which two blades facing each other in a plurality of blades and one of a plurality of split shafts obtained by dividing the shaft in the axial direction are integrated are integrated. Is cast with a Ni alloy, and the two blades of the two-blade structure are unidirectionally solidified or single crystal cast. In the assembly step, after laminating the split shafts of the plurality of two-blade structures in the axial direction, the split shafts of the plurality of two-blade structures are integrally joined to each other.

次に、第五実施形態におけるタービンホイールの製造方法についてより詳細に説明する。図10は、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。図10の矢印は、翼体14の結晶成長方向を示している。図10では、タービンホイールは、例えば4つの2枚翼構造体90、94〜98を組み立てて形成されている。軸体は、軸方向に4つの分割軸体に分割されている。2枚翼構造体90は、軸体に対して対向する2つの翼体14と、分割軸体92とが一体で鋳造されている。分割軸体92は、2つの翼体14の上端側に設けられている。2枚翼構造体94〜98についても、2枚翼構造体90と同様に鋳造されている。2枚翼構造体98では、分割軸体は2つの翼体14の下端側に設けられている。2枚翼構造体94、96では、2枚翼構造体94、96に対応する各分割軸体が、2つの翼体14の上端側と下端側との中間に設けられている。 Next, the method for manufacturing the turbine wheel according to the fifth embodiment will be described in more detail. FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a turbine wheel. The arrow in FIG. 10 indicates the crystal growth direction of the blade body 14. In FIG. 10, the turbine wheel is formed by assembling, for example, four two-blade structures 90, 94 to 98. The shaft body is divided into four divided shaft bodies in the axial direction. In the two-blade structure 90, two blade bodies 14 facing each other with respect to the shaft body and a split shaft body 92 are integrally cast. The split shaft body 92 is provided on the upper end side of the two blade bodies 14. The two-blade structures 94 to 98 are also cast in the same manner as the two-blade structure 90. In the two-blade structure 98, the split shaft is provided on the lower end side of the two blades 14. In the two-blade structures 94 and 96, each split shaft corresponding to the two-blade structures 94 and 96 is provided between the upper end side and the lower end side of the two blade bodies 14.

次に、2枚翼構造体90、94〜98の鋳造方法について説明する。例として2枚翼構造体90の鋳造方法について説明するが、他の2枚翼構造体94〜98についても同様にして鋳造可能である。図11は、2枚翼構造体90を鋳造する鋳型100の構成を示す断面模式図である。図11の矢印は、鋳型100の引抜方向を示している。鋳型100は、セラミックス等で形成されている。鋳型100は、2枚翼構造体90の一方の翼体14を形成するためのキャビティ102と、他方の翼体14を形成するためのキャビティ104と、2枚翼構造体90の分割軸体92を形成するためのキャビティ106とを備えている。鋳型100には、結晶を成長させるための成長パス(図示せず)を設けるようにしてもよい。 Next, a casting method of the two-blade structure 90, 94 to 98 will be described. As an example, the method of casting the two-blade structure 90 will be described, but other two-blade structures 94 to 98 can be cast in the same manner. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a mold 100 for casting a two-blade structure 90. The arrow in FIG. 11 indicates the drawing direction of the mold 100. The mold 100 is made of ceramics or the like. The mold 100 includes a cavity 102 for forming one blade body 14 of the two-blade structure 90, a cavity 104 for forming the other blade body 14, and a split shaft body 92 of the two-blade structure 90. It is provided with a cavity 106 for forming the above. The mold 100 may be provided with a growth path (not shown) for growing crystals.

2枚翼構造体90における2つの翼体14と分割軸体92とを柱状晶または単結晶で形成する場合には、鋳型100のキャビティ102、キャビティ104及びキャビティ106を同じ引抜速度で引き抜いて、一方向凝固鋳造または単結晶鋳造すればよい。例えば、Ni合金溶湯を注湯した鋳型100を、固液界面に温度勾配を設けて引抜速度100mm/時間以上400mm/時間以下で引き抜いて凝固させればよい。これにより鋳型100の引抜方向と同じ方向にNi合金が結晶成長することにより、鋳型100の引抜方向が結晶成長方向となる。2つの翼体14を柱状晶または単結晶で形成し、分割軸体92を等軸晶で形成する場合には、キャビティ106の引抜速度を、キャビティ102及びキャビティ104の引抜速度よりも速くすればよい。例えば、キャビティ102及びキャビティ104の引抜速度を100mm/時間以上400mm/時間以下とし、キャビティ106の引抜速度を1000mm/分以上とするとよい。また、鋳型100におけるキャビティ106に対応する箇所に結晶粒微細化剤を適用することにより、等軸晶をより微細化することができる。結晶粒微細化剤には、アルミン酸コバルトや酸化コバルト等コバルト化合物を適用可能である。 When the two blades 14 and the split shaft 92 in the two-blade structure 90 are formed of columnar crystals or single crystals, the cavities 102, 104 and 106 of the mold 100 are pulled out at the same drawing speed. One-way solidification casting or single crystal casting may be performed. For example, the mold 100 into which the molten Ni alloy is poured may be drawn out at a drawing speed of 100 mm / hour or more and 400 mm / hour or less with a temperature gradient provided at the solid-liquid interface to solidify. As a result, the Ni alloy grows in the same direction as the drawing direction of the mold 100, so that the drawing direction of the mold 100 becomes the crystal growth direction. When the two blades 14 are formed of columnar crystals or single crystals and the split shaft body 92 is formed of equiaxed crystals, the extraction speed of the cavity 106 should be faster than the extraction speed of the cavity 102 and the cavity 104. good. For example, the extraction speed of the cavity 102 and the cavity 104 may be 100 mm / hour or more and 400 mm / hour or less, and the extraction speed of the cavity 106 may be 1000 mm / min or more. Further, by applying the grain refiner to the portion corresponding to the cavity 106 in the mold 100, the equiaxed crystal can be further refined. A cobalt compound such as cobalt aluminate or cobalt oxide can be applied as the grain refiner.

組立工程では、図10に示すように、2枚翼構造体90、94〜98の分割軸体を軸方向に積層する。2枚翼構造体90、94〜98は、お互いの翼体14が干渉しないようにして積層される。2枚翼構造体90、94〜98には、位置決めのためのインロー等を用いてもよい。そして、2枚翼構造体90、94〜98の分割軸体同士を一体で接合する。接合方法は、例えば、溶接、拡散接合、摩擦圧接等とすることができる。これによりタービンホイールを製造することができる。 In the assembly step, as shown in FIG. 10, the split shafts of the two-blade structure 90, 94 to 98 are laminated in the axial direction. The two blade structures 90, 94 to 98 are laminated so that the blades 14 do not interfere with each other. A spigot or the like for positioning may be used for the two-blade structure 90, 94 to 98. Then, the split shafts of the two-blade structures 90 and 94 to 98 are integrally joined to each other. The joining method can be, for example, welding, diffusion welding, friction welding or the like. This makes it possible to manufacture turbine wheels.

以上、上記構成によれば、翼体の結晶成長方向が遠心力方向と同じ方向となるので、翼体のクリープ強度等を高めることができる。これにより、タービンホイールの耐熱性を向上させることが可能となる。また、上記構成によれば、2つの翼体と分割軸体とを一体とした2枚翼構造体を鋳造してタービンホイールを製造するので、翼体と軸体との間の機械的強度を高めることができる。 As described above, according to the above configuration, the crystal growth direction of the wing body is the same as the centrifugal force direction, so that the creep strength of the wing body and the like can be increased. This makes it possible to improve the heat resistance of the turbine wheel. Further, according to the above configuration, since the turbine wheel is manufactured by casting a two-blade structure in which two blade bodies and a split shaft body are integrated, the mechanical strength between the blade body and the shaft body is increased. Can be enhanced.

[第六実施形態]
以下に本開示の第六実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、上記の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第六実施形態は、第五実施形態とタービンホイールの製造方法が相違している。
[Sixth Embodiment]
The sixth embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. The same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The sixth embodiment is different from the fifth embodiment in the method of manufacturing the turbine wheel.

組立工程において、2枚翼構造体の分割軸体に軸方向に貫通するピン穴を形成し、複数の2枚翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、ピン穴にNi合金で形成されるピンを挿通し、複数の2枚翼構造体の分割軸体同士をピンと一体で接合する。なお、第六実施形態の鋳造工程は、第五実施形態の鋳造工程と同様であるので詳細な説明を省略する。 In the assembly process, a pin hole that penetrates in the axial direction is formed in the split shaft of the two-blade structure, and after laminating the split shafts of a plurality of two-blade structures in the axial direction, a Ni alloy is used in the pin hole. The formed pin is inserted, and the split shafts of the plurality of two-blade structures are integrally joined with the pin. Since the casting process of the sixth embodiment is the same as the casting process of the fifth embodiment, detailed description thereof will be omitted.

次に、第六実施形態におけるタービンホイールの製造方法についてより詳細に説明する。図12は、タービンホイールの製造方法を説明するための模式図である。図12の矢印は、翼体14の結晶成長方向を示している。図12では、タービンホイールは、例えば4つの2枚翼構造体110、114〜118を組み立てて形成されている。2枚翼構造体110は、分割軸体92の軸方向にピン穴112を有している。2枚翼構造体110は、第五実施形態の2枚翼構造体90を鋳造した後に、ピン穴112を機械加工等して形成すればよい。2枚翼構造体114〜118についても、2枚翼構造体110と同様に形成する。 Next, the method for manufacturing the turbine wheel according to the sixth embodiment will be described in more detail. FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a method for manufacturing a turbine wheel. The arrow in FIG. 12 indicates the crystal growth direction of the blade body 14. In FIG. 12, the turbine wheel is formed by assembling, for example, four two-blade structures 110, 114 to 118. The two-blade structure 110 has a pin hole 112 in the axial direction of the split shaft body 92. The two-blade structure 110 may be formed by casting a pin hole 112 or the like after casting the two-blade structure 90 of the fifth embodiment. The two-blade structures 114 to 118 are also formed in the same manner as the two-blade structure 110.

次に、2枚翼構造体110、114〜118を軸体の軸方向に沿って積層し、積層した2枚翼構造体110、114〜118の分割軸体のピン穴にNi合金で形成されるピン(図示せず)を挿通して一体で接合する。これにより2枚翼構造体110、114〜118の位置決め精度が向上すると共に、接合作業が容易になる。また、ピンを挿通することにより、軸体の機械的強度を高めることができる。ピンは、2枚翼構造体110、114〜118と同じNi合金で形成されているとよい。接合方法は、例えば、溶接、拡散接合、摩擦圧接等とすることができる。これによりタービンホイールを製造することができる。 Next, the two-blade structures 110, 114 to 118 are laminated along the axial direction of the shaft body, and the laminated two-blade structures 110, 114 to 118 are formed of Ni alloy in the pin holes of the divided shaft bodies. Pins (not shown) are inserted and joined together. This improves the positioning accuracy of the two-blade structures 110 and 114 to 118, and facilitates the joining work. Further, by inserting the pin, the mechanical strength of the shaft body can be increased. The pins may be made of the same Ni alloy as the two-blade structures 110, 114-118. The joining method can be, for example, welding, diffusion welding, friction welding or the like. This makes it possible to manufacture turbine wheels.

上記構成によれば、第五実施形態の効果を奏すると共に、2枚翼構造体のピン穴にピンを挿通して一体で接合するので、2枚翼構造体の接合が容易になる。これによりタービンホイールの生産性を向上させることができる。 According to the above configuration, the effect of the fifth embodiment is obtained, and the pin is inserted into the pin hole of the two-blade structure to be integrally joined, so that the two-blade structure can be easily joined. This can improve the productivity of the turbine wheel.

[第七実施形態]
次に、本開示の第七実施形態について詳細に説明する。なお、上記の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第七実施形態は、第五実施形態または第六実施形態と、第一実施形態とを組み合わせて構成されている。第五実施形態と第一実施形態とを組み合わせる場合には、2枚翼構造体90、94〜98の分割軸体同士を一体で接合して軸体を形成した後に、軸体に1つの翼体14を接合して取り付ける。第六実施形態と第一実施形態とを組み合わせる場合には、2枚翼構造体110、114〜118の分割軸体のピン穴にNi合金で形成されるピンを挿通して一体で接合して軸体を形成した後に、軸体に1つの翼体14を接合して取り付ける。これによりタービンホイールの翼体14の枚数を奇数枚にすることができる。
[Seventh Embodiment]
Next, the seventh embodiment of the present disclosure will be described in detail. The same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The seventh embodiment is configured by combining the fifth embodiment or the sixth embodiment and the first embodiment. When the fifth embodiment and the first embodiment are combined, one blade is formed on the shaft body after the split shaft bodies of the two blade structures 90 and 94 to 98 are integrally joined to form a shaft body. The body 14 is joined and attached. When the sixth embodiment and the first embodiment are combined, a pin formed of a Ni alloy is inserted into a pin hole of a split shaft body of the two-blade structure 110, 114 to 118 and joined integrally. After forming the shaft body, one blade body 14 is joined and attached to the shaft body. As a result, the number of blades 14 of the turbine wheel can be made odd.

以上、上記構成によれば、翼体の結晶成長方向が遠心力方向と同じ方向となるので、翼体のクリープ強度等を高めることができる。これにより、タービンホイールの耐熱性を向上させることが可能となる。また、上記構成によれば、2枚翼構造体を用いてタービンホイールを製造する場合でも、タービンホイールの翼体の枚数を奇数枚にすることができる。 As described above, according to the above configuration, the crystal growth direction of the wing body is the same as the centrifugal force direction, so that the creep strength of the wing body and the like can be increased. This makes it possible to improve the heat resistance of the turbine wheel. Further, according to the above configuration, even when the turbine wheel is manufactured using the two-blade structure, the number of blades of the turbine wheel can be an odd number.

本開示は、タービンホイールの耐熱性を向上させることができることから、車両用や船舶用等の過給機用のタービンホイールに適用可能である。 Since the present disclosure can improve the heat resistance of the turbine wheel, it can be applied to a turbine wheel for a supercharger such as a vehicle or a ship.

Claims (9)

過給機用のタービンホイールであって、
Ni合金で形成される軸体と、
前記軸体の周りに設けられ、Ni合金の柱状晶または単結晶で形成されており、結晶成長方向と遠心力方向とが同じ方向である複数の翼体と、
を備える、タービンホイール。
Turbine wheel for turbocharger
A shaft body made of Ni alloy and
A plurality of blades provided around the shaft body and formed of columnar crystals or single crystals of Ni alloy in which the crystal growth direction and the centrifugal force direction are the same direction.
Equipped with a turbine wheel.
請求項1に記載のタービンホイールであって、
前記軸体は、等軸晶で形成されている、タービンホイール。
The turbine wheel according to claim 1.
The shaft body is a turbine wheel formed of equiaxed crystals.
過給機用のタービンホイールの製造方法であって、
軸体をNi合金で鋳造し、複数の翼体をNi合金で一方向凝固鋳造または単結晶鋳造する鋳造工程と、
前記複数の翼体を、結晶成長方向と遠心力方向とが同じ方向となるようにして、前記軸体の周りに組み立てる組立工程と、
を備える、タービンホイールの製造方法。
It is a method of manufacturing turbine wheels for turbochargers.
A casting process in which the shaft body is cast with Ni alloy and multiple blades are unidirectionally solidified or single crystal cast with Ni alloy.
An assembly step of assembling the plurality of blades around the shaft body so that the crystal growth direction and the centrifugal force direction are in the same direction.
A method of manufacturing a turbine wheel.
請求項3に記載のタービンホイールの製造方法であって、
前記鋳造工程は、前記複数の翼体を、翼体ごとに単翼で鋳造し、
前記組立工程は、前記複数の翼体を、前記軸体の周りに接合する、タービンホイールの製造方法。
The method for manufacturing a turbine wheel according to claim 3.
In the casting process, the plurality of blades are cast with a single blade for each blade.
The assembly step is a method for manufacturing a turbine wheel in which the plurality of blade bodies are joined around the shaft body.
請求項4に記載のタービンホイールの製造方法であって、
前記組立工程は、前記軸体の周りに軸方向に沿って前記翼体を嵌合可能な嵌合溝を形成し、前記翼体を前記嵌合溝に嵌合させて接合する、タービンホイールの製造方法。
The method for manufacturing a turbine wheel according to claim 4.
In the assembly step, a fitting groove into which the blade body can be fitted is formed around the shaft body along the axial direction, and the blade body is fitted into the fitting groove and joined. Production method.
請求項3に記載のタービンホイールの製造方法であって、
前記鋳造工程は、前記複数の翼体の1つと、前記軸体を軸方向に分割した複数の分割軸体の1つと、を一体とした複数の単翼構造体をNi合金で鋳造すると共に、前記単翼構造体の翼体を一方向凝固鋳造または単結晶鋳造し、
前記組立工程は、前記複数の単翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、前記複数の単翼構造体の分割軸体同士を一体で接合する、タービンホイールの製造方法。
The method for manufacturing a turbine wheel according to claim 3.
In the casting step, a plurality of single-blade structures in which one of the plurality of blades and one of the plurality of split shafts obtained by dividing the shaft in the axial direction are integrally cast with a Ni alloy, and the casting is performed. The wing body of the single wing structure is unidirectionally solidified or single crystal cast.
The assembly step is a method for manufacturing a turbine wheel, in which the divided shafts of the plurality of single-wing structures are laminated in the axial direction, and then the divided shafts of the plurality of single-wing structures are integrally joined to each other.
請求項6に記載のタービンホイールの製造方法であって、
前記組立工程は、前記単翼構造体の分割軸体に軸方向に貫通するピン穴を形成し、前記複数の単翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、前記ピン穴にNi合金で形成されるピンを挿通し、前記複数の単翼構造体の分割軸体同士を前記ピンと一体で接合する、タービンホイールの製造方法。
The method for manufacturing a turbine wheel according to claim 6.
In the assembly step, a pin hole penetrating in the axial direction is formed in the split shaft body of the single wing structure, and after laminating the split shaft bodies of the plurality of single wing structures in the axial direction, Ni is formed in the pin hole. A method for manufacturing a turbine wheel, in which a pin formed of an alloy is inserted and the split shaft bodies of the plurality of single-blade structures are integrally joined to the pin.
請求項3に記載のタービンホイールの製造方法であって、
前記鋳造工程は、前記複数の翼体における前記軸体に対して対向する2つの翼体と、前記軸体を軸方向に分割した複数の分割軸体の1つと、を一体とした複数の2枚翼構造体をNi合金で鋳造すると共に、前記2枚翼構造体の2つの翼体を一方向凝固鋳造または単結晶鋳造し、
前記組立工程は、前記複数の2枚翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、前記複数の2枚翼構造体の分割軸体同士を一体で接合する、タービンホイールの製造方法。
The method for manufacturing a turbine wheel according to claim 3.
In the casting step, a plurality of 2 blades in which the two blades facing the shaft in the plurality of blades and one of the plurality of divided shafts obtained by dividing the shaft in the axial direction are integrated. The single-blade structure is cast with Ni alloy, and the two blades of the double-blade structure are unidirectionally solidified or single-crystal cast.
The assembly step is a method for manufacturing a turbine wheel, in which the split shafts of the plurality of two-blade structures are laminated in the axial direction, and then the split shafts of the plurality of two-blade structures are integrally joined to each other.
請求項8に記載のタービンホイールの製造方法であって、
前記組立工程において、前記2枚翼構造体の分割軸体に軸方向に貫通するピン穴を形成し、前記複数の2枚翼構造体の分割軸体を軸方向に積層した後に、前記ピン穴にNi合金で形成されるピンを挿通し、前記複数の2枚翼構造体の分割軸体同士を前記ピンと一体で接合する、タービンホイールの製造方法。
The method for manufacturing a turbine wheel according to claim 8.
In the assembly step, a pin hole penetrating in the axial direction is formed in the split shaft body of the two-blade structure, and after laminating the split shaft bodies of the plurality of two-blade structures in the axial direction, the pin hole is formed. A method for manufacturing a turbine wheel, in which a pin formed of a Ni alloy is inserted into the pin, and the split shafts of the plurality of two-blade structures are integrally joined to the pin.
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