KR890000266B1

KR890000266B1 - 원심시험중 소성유동에 의해 발생하는 터어보 기계부품의 허브 보어의 확대 방지 방법

Info

Publication number: KR890000266B1
Application number: KR1019830000543A
Authority: KR
Inventors: 슈뢰더 귄데르
Original assignee: 비비시 브라운, 보베리 앤드 컴페니 리미티드; 게르트 뤼크, 칼 피도욱스
Priority date: 1982-02-11
Filing date: 1983-02-10
Publication date: 1989-03-13
Also published as: JPS58150098A; KR840003441A; EP0086505B1; EP0086505A1; DE3360681D1

Abstract

내용 없음.

Description

원심시험중 소성유동에 의해 발생하는 터어보 기계부품의 허브 보어의 확대 방지 방법

제1도는 맨드렐에 의한 압축기 로우터의 허브 보어(hub bore)의 변형 방법 설명도.

제2도는 로울러에 의한 압축기 로우터의 허브 보어의 변형 방법 설명도.

본 발명은 원심시험(centrifugal testing)중 소성유동(Plastic flow)에 의해 발생하는 터어보 기계부품의 허브보어의 확대 방지 방법에 관한 것이다.

터어보 기계부품의 제조에 있어서, 공칭 회전속도의 130%까지로 수행된 원심시험은 임계상태를 나타낸다. 원심시험중 항복 응력은 부품의 가장 내측의 섬유, 즉 최고의 접선 응력(후우프 응력)이 작용되며 0.2내지 2%의 소성 유동이 발생되는 허브 보어의 내측면상에서 초과된다. 이 비가역 변형의 발생에 기인하여, 허브 보어를 가공할 필요가 발생되어 부품을 더욱 비싸지게 한다. 추가하여, 소성 유동은 허브 보어의 주변에 조절할 수 없는 조립응력(built-in stress)을 유발하여 기계부품의 작동상에 불리한 효과를 부여한다.

보어내의 피로강도가 사전에 압축응력을 가함으로써 증가될 수 있는 방법들이 문헌(H. 헤르텔, 구조물의 피로강도, 베르린, H, N-Y, 스프링거, 1969, 223 내지 233페이지)에 공지되어 있다. 또한 공작물, 특히 회전체의 표면을 압연, 평활압연, 치수압연 및 미분화된 작업 압연(work rolling)함으로써 공작물의 표면을, 변경하기 위한 방법도 공지되어 있다(VDI 가이드라인, 정밀 표면 압연, VDI 3177, 1963. 3월).

본 발명의 목적은 고부하 회전 터어보 기계부품의 원심시험 중 허브 보어에서 발생하는 비가역 소성 확대 및 그와 연관된 조절할 수 없는 잔류 응력의 발생을 피하도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 보어의 연부에서의 피로강도를 증가시키며 허브 보어의 추가적인 기계가공을 생략할 수 있게 하기 위한 것이다.

이와 같은 목적은 본 발명의 특징에 의해 해결된다.

본 발명은 기본적 사상을 원심 시험중 허브 보어에서 보통 발생하는 조립응력 및 치수에 관한 조절할 수 없는 변경을 미리 제거하거나 그것을 의도적으로 조절된 변형 및 응력조건으로 대체하거나 하는 것이다. 이를 위해서, 반경 및 접선 방향의 압축 응력의 발생은 그것이 원심력에 기인한 그후의 작동에서 발생하는 이 2개의 주된 방향에서의 인장 응력을 감소시키므로 바람직하다. 이것은 이 고부하 구역에서 피로강도를 정확하게 증가시키는 효과를 갖는다. 냉간 작업에 의해 유발된 재료 강도의 증가도 이 방향으로 작용한다. 추가해서, 표면 품질이 본 발명에 따른 허브보어 내면에의 작업에 의해 개량되며 노치 효과의 위험성이 감소한다.

본 발명이 이후 첨부 도면을 참고로 한 하기 실시예에 의해 서술된다.

제1도는 맨드렐에 의해 압축기 로우터(배기 가스 터어보-충전기의 부품으로서의 원심 압축기)의 허브 보어를 변형하는 방법을 도시한다. (1)은 터어보-충전기 압축기 로우터이고, (2)는 확대전(원상태)의 허브 보어이며, (3)은 확대후(최종 상태)의 허브 보어를 나타낸다. (4)는 드로오 맨드렐(draw mandrel) 이고, (5)는 프레스 맨드렐이다. 화살표는 각 경우에 사용된 공구의 운동 방향을 나타낸다.

제2도는 로울러에 의한 압축기 로우터의 허브 보어의 변형 방법을 도시한다. 참고번호(1) 내지 (3)은 제1도의 그것과 상응하며, (6)은 구형, 원추형 또는 타원형 표면으로 형성된 표면을 갖는 로울러다. 또한, 화살표는 회전 및 피이드 운동 방향을 나타낸다.

[실시예]

터어보-충전기 압축기 로우터(원심 송풍기)가 기준 2618로 경화 고온 알루미늄 합금으로 부터 제조된다. 알루미늄 합금은 하기와 같은 성분비를 갖는다.

Si : 0.1-0.25 중량%

Fe : 0.9-1.3 중량%

Cu : 1.9-2.7 중량%

Mg : 1.3-1.8 중량%

Ni : 0.9-1.2 중량%

Zn : 0.1 중량%

Ti : 0.04-0.1 중량%

Al : 잔여

(1)과 유사하지만 보어가 없는 압축기로우터는 먼저 열간 가공된 바아로 부터 형단조에 의해 제조된다. 이어서 직경을 5mm까지 별도의 금속으로 사전 보오링함으로써 허브 보어가 제조된다. 그후 530℃에서 4시간 동안 용액처리하고 70℃의 물에 담금질(Quenching)하는 열처리가 행해진다. 그후, 로우터는 200℃로 16시간 동안 숙성(aging)시킨다. 그러면, 허브보어(2)는 직경이 59.1mm(공칭 필요치수 60.0mm)가 되고 드로오 맨드렐(4)를 통한 당김에 의해 허브보어(3)의 소성 변형이 일어나 공칭 직경이 60.0mm 가 된다. 결과적으로 소성 확대는 1.5%다. 드로오 맨드렐(4)의 맨드렐 직경은 재료가 임의의 한도까지 탄성적으로 복원되므로 허브보어(3)의 공칭 직경보다 커야 한다.

앞의 통상적인 방법으로, 허브 보어는 원심력을 받기 전에 직경이 59.0mm(1.0mm 별도 금속)가 되어야한다.

공칭 회전속도의 120%로 원심력을 받은 후 그것은 59.3mm가 된다. 즉, 보어는 0.5%확대된다. 그후 잔여금속은 최종적으로 치수를 60.0mm로 만듬으로써 제거되어야 한다.

본 발명은 서술한 실시예에 국한되지는 않는다. 원심력을 받기 전에 허브 보어(2)는 프레스 맨드렐(8)또는 로울러(6) (제2도)를 사용하여 유사하게 소성 변형될 수 있다. 보어 직경에 관한 확대는 재료, 치수 및 설계에 따라 유리하게 2%까지 될 수 있다. 보통 공칭 회전 속도의 130%까지 상승되기도 하는 원심력부여 속도도 고려되어야 한다.

특히, 본 방법은 여러가지 재료, 즉 알루미늄 합금, 티타늄 합금, 강, 고온강 및 고온 합금(예를 들어 니켈 베이스 초합금 등)등의 허브 보어를 갖는 회전체에도 적용될 수 있다.

Claims

원심시험 전에 허브 보어의 내면이 2% 까지 반경방향으로 소성적으로 변형되는, 공칭 회전속도의 130%까지로 수행된 원심 시험중 소성 유동에 의해 발생하는 터어보 기계부품의 허브 보어의 확대 방지 방법.
제1항에 있어서, 터오보 기계부품이 터어보 충전기 압축기 로오터(1)이며 허브보어(2,3)의 소성 변형이 허브보어(2,3)를 통해 드로오 맨드렐(4)을 잡아 당기거나 프레스 맨드렐(5)을 밀어 넣어서 발생되는 방법.
제1항에 있어서, 터어보 기계부품이 터어보 충전기 압축기 로우터(1)이며 허브 보어(2,3)의 소성 변형이 로울러(6)에 의한 치수 압연과 작업 압연에 의해 발생되는 방법.