KR102536162B1 - Method for manufacturing shroud block of gas turbine using 3D printing - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a gas turbine shroud block, and more particularly, to a method for manufacturing a gas turbine shroud block by 3D printing.
가스터빈은 고온·고압의 연소가스로 터빈을 가동시키는 회전형 열기관이다. 기본적인 요소로서는 압축기, 연소기, 터빈으로 이루어져 있다.(NAVER 사전)A gas turbine is a rotary heat engine that operates a turbine with high-temperature and high-pressure combustion gas. As a basic element, it consists of a compressor, a combustor, and a turbine. (NAVER Dictionary)
도 1은 일반적인 가스터빈의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 2는 일반적인 가스터빈 구성중 터빈의 단면 개요도이다.1 is a perspective view showing the configuration of a general gas turbine, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a typical gas turbine configuration.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 가스터빈(1)은 크게 압축기(10)와 연소기(20)와 터빈(30)으로 구성되는 것으로, 압축기(10)는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the
그리고 연소기(20)는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소가스가 생성되며, 터빈(30)은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되고. 압축기(10)와 연소기(20)와 터빈(30) 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있는 구성을 지닌다.And the
더욱 상세하게는 터빈(30)은 연소기에서 나온 고온·고압의 가스의 열에너지를 기계적인 에너지로 변환시켜 주는 부분으로서, 샤프트(Shaft)에 붙어 회전하는 버킷(Bucket), 케이싱(Casing)에 붙어 정지하고 있는 노즐(Nozzle)(200)과 슈라우드 블록(Shroud Block)(100), 다이아프레임 세그먼트(Diaphragm Segment)(400) 등으로 구성된다.More specifically, the
특히, 상기 열거한 구성품 중 슈라우드 블록(Shroud Block)(100)은 노즐(200)과 인접한 부분의 부품으로서 1000∼1600℃의 고온에 노출되기 때문에 IN738LC 등 고온피로 물성이 우수한 초내열합금으로 제작되어 케이싱에 레고처럼 끼워서 장착하며, 케이싱의 내부에 슈라우드 블록(100)을 고정시키는 핀을 박아 고정하는 것으로, 버킷팁 사이에서 고온가스의 통로인 동시에 가스누설을 방지하는 역할을 한다.
In particular, among the components listed above, the
상기와 같은 종래의 슈라우드 블록은 일반적으로 주조에 의해 블록형태로 제작한 후, 가공툴로 깍아만드는 과정에서 소재의 낭비가 심하여 생산원가가 높아지는 단점이 있었으며, 또한 제작기간이 매우 길어진다는 등의 생산성이 좋지 못하다는 단점이 있었다.The conventional shroud block as described above generally has the disadvantage of high production cost due to excessive waste of material in the process of being cut with a processing tool after being produced in the form of a block by casting, and productivity such that the production period is very long The downside was that it wasn't good.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 슈라우드 블록의 단순화된 형상으로 이루어진 부분은 주조로 제조하고, 복잡한 형상으로 이루어진 부분은 3D프린팅으로 제조함으로써 소재와 가공비를 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and the parts made of a simplified shape of the shroud block are manufactured by casting, and the parts made of complex shapes are manufactured by 3D printing, thereby reducing material and processing costs to improve productivity. The purpose is to provide a gas turbine shroud block manufacturing method by 3D printing that can be used.
본 발명 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법은 가스터빈의 슈라우드 블록 제조방법에 있어서, 상기 슈라우드 블록은 슈라우드 블록의 단순화된 형상으로 이루어진 부분은 주조로 제조하고, 복잡한 형상으로 이루어진 부분은 3D프린팅으로 제조하는 것이 특징이다.The gas turbine shroud block manufacturing method by 3D printing of the present invention is a method for manufacturing a shroud block of a gas turbine, wherein the shroud block is manufactured by casting the simplified shape of the shroud block and 3D printing the complicated shape part It is characterized by the production of
상술한 바와 같이 본 발명 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법은 슈라우드 블록의 단순화된 형상으로 이루어진 부분은 주조로 제조하고, 복잡한 형상으로 이루어진 부분은 3D프린팅으로 제조함으로써 소재와 가공비를 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 또한 슈라우드 블록을 3D프린팅으로 제작하기에 사용환경에 따라 슈라우드 블록의 형상을 다양하게 제작할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.As described above, in the gas turbine shroud block manufacturing method by 3D printing of the present invention, parts made of a simplified shape of the shroud block are manufactured by casting, and parts made of complex shapes are manufactured by 3D printing, thereby reducing material and processing costs to increase productivity In addition, since the shroud block is manufactured by 3D printing, there is a remarkable effect such that the shape of the shroud block can be manufactured in various ways according to the usage environment.
도 1은 일반적인 가스터빈의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 일반적인 가스터빈 구성중 터빈의 단면 개요도.
도 3은 가스터빈의 구성중 슈라우드 블록 사시도.
도 4는 가스터빈의 구성중 슈라우드 블록의 또 다른 측면에서의 사시도.
도 5는 본 발명 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법 중 유동경로섹션에 래비린스 투스가 형성되어 있는 경우의 제조공정도.1 is a perspective view showing the configuration of a general gas turbine;
Figure 2 is a cross-sectional schematic view of a turbine of a typical gas turbine configuration.
3 is a perspective view of a shroud block during construction of a gas turbine;
4 is a perspective view from another side of a shroud block during construction of a gas turbine;
5 is a manufacturing process diagram in the case where a labyrinth tooth is formed in the flow path section of the gas turbine shroud block manufacturing method by 3D printing of the present invention.
본 발명 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법은 가스터빈의 슈라우드 블록 제조방법에 있어서, 상기 슈라우드 블록(100)은 슈라우드 블록(100)의 단순화된 형상으로 이루어진 부분은 주조로 제조하고, 복잡한 형상으로 이루어진 부분은 3D프린팅으로 제조하는 것이 특징이다.In the method for manufacturing a gas turbine shroud block by 3D printing of the present invention, in the method for manufacturing a shroud block of a gas turbine, the
상기 슈라우드 블록(100)은 판재형상의 유동경로 섹션(101)의 좌우측 양단에 돌출형성되는 전방레일(102) 및 후방레일(103)이 형성됨으로써 전체적인 형상이 U자 형상이 되며, 상기 전방레일(102)과 후방레일(103)의 상단에는 각각 최전방측 삽입부(104)와 최후방측 삽입부(105)가 연장형성되어 있되, 상기 최전방측 삽입부(104)와 최후방측 삽입부(105)에는 각각 서로 마주보는 방향으로 최전방측 플랜지(106)와 최후방측 플랜지(107)가 돌출형성되며, 상기 최후방측 삽입부(105)와 근접한 하부측 후방레일(103)의 내측에는 케이싱후크가 수납되는 공간인 케이싱후크홈(108)이 후방레일(103)의 길이를 따라 길게 형성되고, 상기 후방레일(103)의 외측 하부에는 플랜지를 수납하기 위한 공간인 플랜지홈(109)이 후방레일(103)의 길이를 따라 길게 형성되어 있는 것으로, 상기 유동경로 섹션(101)은 주조로 제조되고, 나머지 부분은 3D프린팅으로 제조되는 것이 특징이다.The
그리고 상기 유동경로섹션(101)의 상면에 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분은 3D프린팅으로 적층하여 제조하거나, 주조로 제조되는 유동경로섹션(101)과 3D프린팅으로 제조되는 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분을 각각 별도로 제조하여 브레이징에 의해 접합하는 방법 중 택일하여 슈라우드 블록(100)을 제조할 수 있는 것이 특징이다.And the remaining parts including the
또한, 상기 유동경로섹션(101)의 상면에 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분은 3D프린팅으로 적층하여 제조하거나, 주조로 제조되는 유동경로섹션(101)과 3D프린팅으로 제조되는 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분을 각각 별도로 제조하여 브레이징에 의해 접합하는 방법 중 택일하여 슈라우드 블록(100)을 제조시 초음파 진동을 가할 수 있는 것이 특징이다.In addition, the remaining parts including the
또한, 상기 유동경로섹션(101)의 상면에 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분은 3D프린팅으로 적층하여 제조하거나, 주조로 제조되는 유동경로섹션(101)과 3D프린팅으로 제조되는 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분을 각각 별도로 제조하여 브레이징에 의해 접합하는 방법 중 택일하여 슈라우드 블록(100)을 제조시 적층분말에 원적외선을 가할 수 있는 것이 특징이다.In addition, the remaining parts including the
또한, 상기 슈라우드 블록(100)은 유동경로섹션(101)에 래비린스 투스가 형성되어 있는 경우 유동경로섹션(101)을 제작하는 1단계 공정; 상기 유동경로섹션(101)의 상면에 3D프린팅에 의한 전방레일(102)과 후방레일(103)을 제작하는 2단계 공정; 상기 2단계 공정에서 제작된 전방레일(102)과 후방레일(103)을 유동경로섹션(101)에 브레이징에 의해 접합하는 3단계 공정; 상기 유동경로섹션(101)에 래비린스 투스를 제작하는 4단계 공정;을 포함하여 제조되는 것이 특징이다.In addition, the
또한, 상기 2단계 공정에는 최전방측 삽입부(104), 최후방측 삽입부(105), 최전방측 플랜지(106), 최후방측 플랜지(107), 및 케이싱후크홈(108), 플랜지홈(109)을 형성하는 공정이 포함되는 것이 특징이다.In addition, in the two-step process, the
이하, 본 발명 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a gas turbine shroud block manufacturing method by 3D printing of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 가스터빈의 구성중 슈라우드 블록 사시도, 도 4는 가스터빈의 구성중 슈라우드 블록의 또 다른 측면에서의 사시도이다.3 is a perspective view of a shroud block during construction of a gas turbine, and FIG. 4 is a perspective view from another side of the shroud block during construction of a gas turbine.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 슈라우드 블록(100)은 일반적으로 하부에 형성되는 판재형상의 유동경로 섹션(101)의 좌우측 양단에 돌출형성되는 전방레일(102) 및 후방레일(103)이 형성됨으로써 전체적인 형상이 U자 형상이 되며, 상기 전방레일(102)과 후방레일(103)의 상단에는 각각 최전방측 삽입부(104)와 최후방측 삽입부(105)가 연장형성된다.As shown in FIGS. 3 and 4, the
상기 최전방측 삽입부(104)와 최후방측 삽입부(105)에는 각각 서로 마주보는 방향으로 최전방측 플랜지(106)와 최후방측 플랜지(107)가 돌출형성된다.A
그리고 상기 최후방측 삽입부(105)와 근접한 하부측 후방레일(103)의 내측에는 케이싱후크가 수납되는 공간인 케이싱후크홈(108)이 후방레일(103)의 길이를 따라 길게 형성되고, 상기 후방레일(103)의 외측 하부에는 플랜지를 수납하기 위한 공간인 플랜지홈(109)이 후방레일(103)의 길이를 따라 길게 형성되어 있다.In addition, a
상술한 슈라우드 블록(100)의 구성에 대해서는 본 발명의 선행기술문헌에 상세히 기술되어 있으며, 이를 참조하도록 한다.The configuration of the above-described
더욱 바람직하게는 본 발명에서 상기 슈라우드 블록(100)은 슈라우드 블록(100)의 단순화된 형상으로 이루어진 부분은 주조로 제조하고, 복잡한 형상으로 이루어진 부분은 3D프린팅으로 제조하도록 하는 것이다.More preferably, in the present invention, the
특히, 유동경로섹션(101)의 상면에 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분은 3D프린팅으로 적층하여 제조하거나, 주조로 제조되는 유동경로섹션(101)과 레이저 클래딩에 의한 3D프린팅으로 제조되는 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분을 각각 별도로 제조하여 브레이징에 의해 접합하는 방법 중 택일할 수 있다.In particular, the remaining parts including the
또한, 3D프린팅에 의한 적층 또는 브레이징에 의한 접합시 초음파 진동을 가할 수도 있다.In addition, ultrasonic vibration may be applied during lamination by 3D printing or bonding by brazing.
초음파 진동은 2KHz∼100MHz 사이로 하도록 한다.Ultrasonic vibration should be between 2KHz and 100MHz.
그리고 원적외선 파장은 10∼1000㎛ 사이에서 진행하여 모재인 유동경로섹션(101)의 온도를 25∼900℃ 내로 유지하면서 3D프린팅을 통한 적층을 수행하는 것이 특징이다.In addition, the far-infrared wavelength progresses between 10 and 1000 μm, and lamination through 3D printing is performed while maintaining the temperature of the base material, the
더욱 상세하게는, 최적의 초음파를 적층부에 전달하기 위해서 적층부로부터 0.5∼2000mm 이내 떨어진 곳에 진동자(도면 미도시)를 부착하여 모재인 유동경로섹션(101)에 진동을 주면서 3D프린팅을 통한 적층을 수행한다. More specifically, in order to transmit optimal ultrasonic waves to the laminated part, a vibrator (not shown) is attached to a place within 0.5 to 2000mm away from the laminated part, and the
즉, 진동자는 용접되는 지점으로부터는 0.5∼2000mm 이내 떨어진 유동경로섹션(101)의 표면에 접촉시키도록 한다.That is, the vibrator is brought into contact with the surface of the
상술한 바와 같이 초음파 진동과 동시에 3D프린팅을 통해 적층할 경우 장점은 적층부에 기공율을 0.01% 이하로 감소시킴과 동시에 결정립의 크기를 기존 레이저 클래딩 보다 50% 이하로 작게 하기 때문에 기계적 특성(경도, 강도, 마모, 피로)이 증가하는 장점이 있다.As described above, the advantage of laminating through ultrasonic vibration and simultaneous 3D printing is that it reduces the porosity of the laminated part to 0.01% or less and at the same time reduces the size of crystal grains to 50% or less compared to conventional laser cladding, so the mechanical properties (hardness, strength, wear and fatigue) .
용융 온도가 높은 인코넬 초내열 소재의 경우 응고속도를 조절하기 위해 원적외선 히터 파장은 10∼1000마이크론(㎛)을 사용하여 모재의 온도를 25∼900℃ 내로 유지하면서 3D프린팅을 통한 적층을 수행하도록 한다.In the case of Inconel super heat-resistant material with high melting temperature, to control the solidification rate, use a far-infrared heater wavelength of 10 to 1000 microns (㎛) to perform lamination through 3D printing while maintaining the temperature of the base material within 25 to 900 ° C. .
슈라이드 블록(100)의 제조시 사용되는 3D프린팅 방법은 레이저 클래딩을 통한 적층하는 방법과 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)공법을 통한 적층방법 중 택일하도록 한다.The 3D printing method used in manufacturing the
WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)공법은 와이어 형태의 재료를 아크 열원을 이용해 용접하고 적층가공하는 공법이다.The WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) method is a method of welding and additively manufacturing wire-type materials using an arc heat source.
또한, 주조로 제조되는 유동경로섹션(101)과 레이저 클래딩에 의한 3D프린팅으로 제조되는 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분을 각각 별도로 제조하여 브레이징에 의해 접합시 서로 접촉되는 단부면 중 어느 하나에는 돌출된 삽입돌기(도면 미도시)를 형성하고, 삽입돌기에 대응하는 타측의 단부면에는 삽입돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈을 형성하여 레고블록처럼 조립후 브레이징으로 접합하게 되면 더욱 견고한 결합관계를 유지할 수 있을 것이다.In addition, the remaining parts including the
한편, 슈라우드 블록(100)과 블레이드 사이의 간극에 있는 유동경로섹션(101)은 고온고압의 부하를 받고 있기 때문에 유체의 누설을 줄이기 위해 래비린스 실 형상이 형성될 수도 있으며, 에너지 효율 향상을 위해서 열차폐코팅을 하는 경우도 있다On the other hand, since the
이때, 판상의 유동경로섹션(101)에 래비린스 투스를 레이저 클래딩으로 적층 하거나 3D프린팅으로 제작된 투스부를 브레이징으로 접합할 수 있다.At this time, a labyrinth tooth may be laminated on the plate-shaped
상기 래비린스 실링에 대한 기술은 본 출원인 2014년 04월 08일자로 출원하여 제10-1442739호(등록일자 2014년 09월 15일)로 등록된 대한민국 등록특허공보를 참조하도록 한다.The technology for the labyrinth sealing is referred to the Republic of Korea Registered Patent Publication, filed on April 8, 2014 and registered as No. 10-1442739 (registration date September 15, 2014) by the present applicant.
판상의 유동경로섹션(101)에 래비린스 투스가 형성되어 있는 경우의 슈라우드 블록(100)의 제조방법에 대해서는 다음과 같다.The manufacturing method of the
도 5는 본 발명 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법 중 유동경로섹션에 래비린스 투스가 형성되어 있는 경우의 제조공정도이다.5 is a manufacturing process diagram in the case where a labyrinth tooth is formed in the flow path section in the gas turbine shroud block manufacturing method by 3D printing of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이 판상의 유동경로섹션(101)에 래비린스 투스가 형성되어 있는 경우 유동경로섹션(101)을 제작하는 1단계 공정; 상기 유동경로섹션(101)의 상면에 3D프린팅에 의한 전방레일(102)과 후방레일(103)을 제작하는 2단계 공정; 상기 2단계 공정에서 제작된 전방레일(102)과 후방레일(103)을 유동경로섹션(101)에 브레이징에 의해 접합하는 3단계 공정; 상기 유동경로섹션(101)에 래비린스 투스를 제작하는 4단계 공정;을 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 5, a one-step process of manufacturing the
판상의 유동경로섹션(101)에 래비린스 투스를 제조할 때에는 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)공법보다는 레이저 클래딩에 의해 적층하도록 하는 것이 바람직할 것이다.When manufacturing the labyrinth tooth on the plate-shaped
물론, 3D프린팅시 앞서 설명한 초음파 진동과 원적외선을 가열하도록 한다.Of course, during 3D printing, the ultrasonic vibration and far-infrared rays described above are heated.
또한, 상기 2단계 공정에는 최전방측 삽입부(104), 최후방측 삽입부(105), 최전방측 플랜지(106), 최후방측 플랜지(107), 및 케이싱후크홈(108), 플랜지홈(109)을 형성하는 공정이 포함되도록 한다.In addition, in the two-step process, the
상술한 바와 같이 본 발명 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법은 슈라우드 블록의 단순화된 형상으로 이루어진 부분은 주조로 제조하고, 복잡한 형상으로 이루어진 부분은 3D프린팅으로 제조함으로써 소재와 가공비를 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 또한 슈라우드 블록을 3D프린팅으로 제작하기에 사용환경에 따라 슈라우드 블록의 형상을 다양하게 제작할 수 있다는 등의 현저한 효과가 있다.As described above, in the gas turbine shroud block manufacturing method by 3D printing of the present invention, parts made of a simplified shape of the shroud block are manufactured by casting, and parts made of complex shapes are manufactured by 3D printing, thereby reducing material and processing costs to increase productivity In addition, since the shroud block is manufactured by 3D printing, there is a remarkable effect such that the shape of the shroud block can be manufactured in various ways according to the usage environment.
1. 가스 터빈
10. 압축기 20. 연소기 30. 터빈
100. 슈라우드 블록
101. 유동경로 섹션 102. 전방레일 103. 후방레일
104. 최전방측 삽입부 105. 최후방측 삽입부 106. 최전방측 플랜지
107. 최후방측 플랜지 108. 케이싱후크홈 109. 플랜지홈
200. 노즐
300. 블레이드
400. 다이아프레임 세그먼트1. Gas Turbine
10.
100. Shroud Block
101. Flow
104.
107.
200. Nozzle
300. Blade
400. Diaframe segment
Claims (7)
상기 슈라우드 블록(100)은 판재형상의 유동경로 섹션(101)의 좌우측 양단에 돌출형성되는 전방레일(102) 및 후방레일(103)이 형성됨으로써 전체적인 형상이 U자 형상이 되며, 상기 전방레일(102)과 후방레일(103)의 상단에는 각각 최전방측 삽입부(104)와 최후방측 삽입부(105)가 연장형성되어 있되, 상기 최전방측 삽입부(104)와 최후방측 삽입부(105)에는 각각 서로 마주보는 방향으로 최전방측 플랜지(106)와 최후방측 플랜지(107)가 돌출형성되며, 상기 최후방측 삽입부(105)와 근접한 하부측 후방레일(103)의 내측에는 케이싱후크가 수납되는 공간인 케이싱후크홈(108)이 후방레일(103)의 길이를 따라 길게 형성되고, 상기 후방레일(103)의 외측 하부에는 플랜지를 수납하기 위한 공간인 플랜지홈(109)이 후방레일(103)의 길이를 따라 길게 형성되어 있어
상기 유동경로 섹션(101)과 같이 단순화된 형상은 주조로 제조되고, 나머지 부분은 3D프린팅으로 제조하는 것으로,
상기 유동경로섹션(101)의 상면에 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분은 3D프린팅으로 적층하여 제조하거나, 주조로 제조되는 유동경로섹션(101)과 3D프린팅으로 제조되는 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분을 각각 별도로 제조하여 브레이징에 의해 접합하는 방법 중 택일하여 슈라우드 블록(100)을 제조하며,
상기 유동경로섹션(101)의 상면에 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분은 3D프린팅으로 적층하여 제조하거나, 주조로 제조되는 유동경로섹션(101)과 3D프린팅으로 제조되는 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분을 각각 별도로 제조하여 브레이징에 의해 접합하는 방법 중 택일하여 슈라우드 블록(100)을 제조시 2KHz∼100MHz의 초음파 진동을 가할 수 있으며,
상기 유동경로섹션(101)의 상면에 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분은 3D프린팅으로 적층하여 제조하거나, 주조로 제조되는 유동경로섹션(101)과 3D프린팅으로 제조되는 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분을 각각 별도로 제조하여 브레이징에 의해 접합하는 방법 중 택일하여 슈라우드 블록(100)을 제조시 적층분말에 원적외선을 가하되, 원적외선 파장은 10∼1000㎛ 사이에서 진행하여 모재인 유동경로섹션(101)의 온도를 25∼900℃ 내로 유지하면서 3D프린팅을 통한 적층을 수행하도록 하며,
주조로 제조되는 유동경로섹션(101)과 레이저 클래딩에 의한 3D프린팅으로 제조되는 전방레일(102)과 후방레일(103)이 포함된 나머지 부분을 각각 별도로 제조하여 브레이징에 의해 접합시 서로 접촉되는 단부면 중 어느 하나에는 돌출된 삽입돌기를 형성하고, 삽입돌기에 대응하는 타측의 단부면에는 삽입돌기가 삽입될 수 있는 삽입홈을 형성하여 레고블록처럼 조립후 브레이징으로 접합하게 되면 더욱 견고한 결합관계를 유지할 수 있도록 한 것이 특징인 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법.
In the method for manufacturing a shroud block of a gas turbine,
The shroud block 100 has a front rail 102 and a rear rail 103 protruding from both left and right ends of the plate-shaped flow path section 101, so that the overall shape is U-shaped, and the front rail ( 102) and the upper end of the rear rail 103, the frontmost insertion part 104 and the rearmost insertion part 105 are formed to extend, respectively, and the frontmost insertion part 104 and the rearmost insertion part 105 have The frontmost flange 106 and the rearmost flange 107 protrude in directions facing each other, respectively, and the inside of the lower rear rail 103 close to the rearmost insertion portion 105 is a space in which a casing hook is accommodated. An in-casing hook groove 108 is formed long along the length of the rear rail 103, and a flange groove 109, which is a space for accommodating a flange, is formed on the outer lower portion of the rear rail 103. It is formed along the length
The simplified shape, such as the flow path section 101, is manufactured by casting, and the remaining parts are manufactured by 3D printing,
The remaining parts including the front rail 102 and the rear rail 103 on the upper surface of the flow path section 101 are manufactured by 3D printing, or the flow path section 101 manufactured by casting and 3D printing The shroud block 100 is manufactured by one of the methods of separately manufacturing the remaining parts including the front rail 102 and the rear rail 103 to be joined by brazing,
The remaining parts including the front rail 102 and the rear rail 103 on the upper surface of the flow path section 101 are manufactured by 3D printing, or the flow path section 101 manufactured by casting and 3D printing When manufacturing the shroud block 100, the remaining parts including the front rail 102 and the rear rail 103 are separately manufactured and joined by brazing. Ultrasonic vibration of 2KHz to 100MHz can be applied,
The remaining parts including the front rail 102 and the rear rail 103 on the upper surface of the flow path section 101 are manufactured by 3D printing, or the flow path section 101 manufactured by casting and 3D printing The remaining parts including the front rail 102 and the rear rail 103 are separately manufactured and joined by brazing. When manufacturing the shroud block 100, far-infrared rays are applied to the laminated powder, but the far-infrared wavelength is It proceeds between 10 and 1000 μm to perform lamination through 3D printing while maintaining the temperature of the flow path section 101, which is the base material, within 25 to 900 ° C.
The remaining parts, including the flow path section 101 manufactured by casting and the front rail 102 and the rear rail 103 manufactured by 3D printing by laser cladding, are separately manufactured and contacted when joined by brazing. A protruding insertion protrusion is formed on one of the side surfaces, and an insertion groove into which the insertion protrusion can be inserted is formed on the other end surface corresponding to the insertion protrusion. A method of manufacturing a gas turbine shroud block by 3D printing, which is characterized by being able to be maintained.
상기 슈라우드 블록(100)은 유동경로섹션(101)에 래비린스 투스가 형성되어 있는 경우 유동경로섹션(101)을 제작하는 1단계 공정;
상기 유동경로섹션(101)의 상면에 3D프린팅에 의한 전방레일(102)과 후방레일(103)을 제작하는 2단계 공정;
상기 2단계 공정에서 제작된 전방레일(102)과 후방레일(103)을 유동경로섹션(101)에 브레이징에 의해 접합하는 3단계 공정;
상기 유동경로섹션(101)에 래비린스 투스를 제작하는 4단계 공정;
을 포함하여 제조되는 것이 특징인 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법.
According to claim 1,
The shroud block 100 includes a one-step process of manufacturing the flow path section 101 when a labyrinth tooth is formed on the flow path section 101;
A two-step process of manufacturing a front rail 102 and a rear rail 103 by 3D printing on the upper surface of the flow path section 101;
a 3-step process of joining the front rail 102 and the rear rail 103 manufactured in the 2-step process to the flow path section 101 by brazing;
a four-step process of manufacturing a labyrinth tooth in the flow path section 101;
A gas turbine shroud block manufacturing method by 3D printing, characterized in that it is manufactured by including.
상기 2단계 공정에는 최전방측 삽입부(104), 최후방측 삽입부(105), 최전방측 플랜지(106), 최후방측 플랜지(107), 및 케이싱후크홈(108), 플랜지홈(109)을 형성하는 공정이 포함되는 것이 특징인 3D프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법.
According to claim 6,
In the two-step process, the frontmost insertion part 104, the rearmost insertion part 105, the frontmost flange 106, the rearmost flange 107, the casing hook groove 108, and the flange groove 109 are formed. A method of manufacturing a gas turbine shroud block by 3D printing, characterized in that it includes a process of doing.
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