发明名称 旋转体之涂覆方法,旋转体,曲折密封构造,及旋转体之制造方法
摘要 将轮叶等的旋转体,及包含cBN(cubic Boron Nitride,立方氮化硼)等硬质材之放电电极,于电气绝缘性的加工液或是加工气体中,于旋转体的前端部及放电电极之间,藉由产生脉冲状的放电,使放电电极溶融,并将放电电极的一部分附着于旋转体的前端部,而形成包含cBN等硬质材之研磨性覆膜。
申请公布号 TWI272993 申请公布日期 2007.02.11
申请号 TW092128048 申请日期 2003.10.09
申请人 石川岛播磨重工业股份有限公司;三菱电机股份有限公司 发明人 落合宏行;渡边光敏;荒井干也;佐分茂;山川刚;津组昭悟;酒井淳;手塚津奈生;后藤昭弘;秋吉雅夫
分类号 B23K9/04(2006.01);B23P9/00(2006.01) 主分类号 B23K9/04(2006.01)
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路35号9楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路35号9楼
主权项 1.一种旋转体之涂覆方法,其特征为:于以预定形状 成形的旋转体,及包含硬质材或是可藉由放电而成 为硬质材的材料之压粉体或是固形矽的放电电极 之间,于电气绝缘性的加工液或是加工气体中,藉 由产生脉冲状的放电,于每次放电脉冲中,将电极 材料或是电极材料产生变化而生成之硬质材料,往 旋转体侧移动而形成硬质的凹凸,并藉由重复该放 电脉冲,而于旋转体的一部分上,形成由该凹凸所 构成且用以将与上述旋转体互相摩擦之对方元件 予以磨削之研磨性覆膜。 2.如申请专利范围第1项之旋转体之涂覆方法,其中 ,具备,于消耗上述放电电极的第1放电条件中,于上 述旋转体及上述放电电极之间进行放电,使电极形 状为仿照覆膜形成部位的形状之制程;以及 之后在第2放电条件中,于该放电电极及上述旋转 体之间形成覆膜之制程。 3.如申请专利范围第1项之旋转体之涂覆方法,其中 ,于上述放电条件中,消耗放电电极的第1放电条件 为,将放电电极设定为负极性、脉冲幅为1s以下 、电流値为10A以下; 而形成覆膜之第2放电条件为,将放电电极设定为 负极性、脉冲幅为2至10s电流値为5至20A。 4.如申请专利范围第1项之旋转体之涂覆方法,其中 ,于上述覆膜中,将经过涂覆后的面内的涂覆面积 的比例之覆盖率,设定于95%以下。 5.如申请专利范围第1项之旋转体之涂覆方法,其中 ,于上述覆膜中,采用包含体积比例为5%以上之放电 电极,来形成难以制作出碳化物的金属的覆膜。 6.如申请专利范围第1项之旋转体之涂覆方法,其中 ,于上述覆膜形成之际,于底层形成多孔性的覆膜, 之后,于多孔性的覆膜上形成包含硬质材之覆膜。 7.如申请专利范围第1项之旋转体之涂覆方法,其中 ,采用cBN(cubic Boron Nitride,立方氮化硼)、TiC(Titanium Carbide,碳化钛)、TiN(Titanium Nitride,氮化钛)、TiAlN( Titanium Aluminum Nitride,氮化铝钛)、TiB2(Titanium Diboride ,硼化钛)、WC(Tungsten Carbide,碳化钨)、Cr3C2(Chromium Carbide,碳化铬)、SiC(Silicon Carbide,碳化矽)、ZrC( Zirconium Carbide,碳化锆)、VC(Vanadium Carbide,碳化钒)、 B4C(Boron Carbide,碳化硼)、Si3N4(Silicon Nitrride,氮化矽) 、ZrO2(Zirconium Oxide,二氧化锆)、Al2O3(Aluminum Oxide,氧 化铝)中之一或是包含这些的混合物之压粉体之放 电电极来形成覆膜。 8.如申请专利范围第1项至第7项中之任一项之旋转 体之涂覆方法,其中,于上述覆膜施加挤压隆起处 理。 9.一种旋转体,其特征为:于旋转体及包含硬质材或 是可藉由放电而成为硬质材的材料之压粉体的放 电电极之间,于电气绝缘性的加工液或是加工气体 中,产生脉冲状的放电,藉由该放电能量,上述放电 电极的构成材料或是此构成材料的反应物质,于该 旋转体的一部分上形成包含硬质材之研磨性覆膜 。 10.如申请专利范围第9项之旋转体,其中,于上述覆 膜中,形成涂覆之覆盖率为95%以下之覆膜。 11.如申请专利范围第9项之旋转体,其中,于上述覆 膜中,采用包含硬质材或是可藉由放电而成为硬质 材的材料、及难以制作出碳化物的金属之压粉体 的放电电极,并以包含体积比例为5%以上之难以制 作出碳化物的金属之放电电极,来形成覆膜。 12.如申请专利范围第9项之旋转体,其中,于上述覆 膜中,于旋转体及难以制作出碳化物的金属主体之 压粉体的放电电极之间,于电气绝缘性的加工液或 是加工气体中,产生脉冲状的放电,藉由该放电能 量,于旋转体的一部分上,形成由上述放电电极的 构成材料或是此构成材料的反应物质所构成之多 孔性的第1层; 而于第1层及包含硬质材或是可藉由放电而成为硬 质材的材料之压粉体的放电电极之间,于电气绝缘 性的加工液或是加工气体中,产生脉冲状的放电, 藉由该放电能量,硬质材的电极的构成材料或是此 构成材料的反应物质,于上述多孔性的第1层上形 成包含硬质材之第2层。 13.如申请专利范围第9项之旋转体,其中,于上述覆 膜中,于覆膜成形后藉由施加挤压隆起处理,而具 备隆起层。 14.如申请专利范围第9项之旋转体,其中,上述放电 电极为金属粉末、或是金属化合物的粉末、或是 陶瓷粉末、或是压缩这些混合的粉末而成形之压 粉体、或是对该压粉体进行加热处理后的压粉体 、或是固体矽的电极; 而上述陶瓷为,cBN、Cr3C2、TiC、TiN、TiAlN、TiB2、ZrO2 -Y(Yttrium,钇)、ZrC、VC、B4C、WC、SiC、Si3N4、Al2O3中 之一或是包含这些的混合物。 15.如申请专利范围第9项至第14项中之任一项之旋 转体,其中,上述覆膜形成于,往与旋转体对向的元 件之对向部或是接触部。 16.如申请专利范围第9项至第14项中之任一项之旋 转体,其中,上述覆膜形成于,往与旋转体对向的元 件之对向部或是接触部的一部分。 17.如申请专利范围第9项至第14项中之任一项之旋 转体,其中,在由旋转体及包覆旋转体之静止的外 罩元件所构成之旋转体中,于旋转体上之每次放电 脉冲中,将电极材料或是电极材料可产生变化而生 成之硬质材料,往旋转体侧移动而形成硬质的凹凸 ,并藉由重复该放电脉冲,形成由该凹凸所构成之 硬质覆膜,而该外罩元件是由硬度较该硬质覆膜材 料还低的材料所构成。 18.如申请专利范围第9项至第14项中之任一项之旋 转体,其中,上述旋转体系将轮叶及放电电极浸于 电气绝缘性的加工液或是加工气体中,于轮叶前端 的旋转进行方向的角部的旁边、及/或轮叶前端的 旋转进行方向的面的旁边、及/或轮叶前端面的旁 边上,设置放电电极,藉由在这些之间进行放电,而 形成于轮叶前端的旋转进行方向的角部上、或是 轮叶前端的旋转进行方向的面上、或是轮叶前端 面上、或是轮叶前端面与轮叶前端的旋转进行方 向的面上,施加了包含硬质材的涂覆之轮叶。 19.如申请专利范围第9项至第14项中之任一项之旋 转体,其中,并非于转子或是叶片转子(Blisk)的全部 轮叶,而是于一部分的轮叶上,形成包含硬质材的 研磨性覆膜。 20.如申请专利范围第9项至第14项中之任一项之旋 转体,其中,上述旋转体系于静止元件及旋转元件 之间,用于抑制气体或是液体的泄漏之曲折密封构 造的构造要素之一之旋转侧曲折密封元件,并具备 ,环状的密封元件本体,及一体形成于上述密封元 件本体的外周面上之环状的密封垂直安定翼; 于上述密封垂直安定翼的前端边缘上,具备包含硬 质材之涂覆; 而包含该硬质材的涂覆,采用具有消耗性的涂覆用 电极,并且为包含下列硬质材之研磨性覆膜,亦即, 于具有电气绝缘性的液体或是气体中,于上述涂履 用电极及上述密封垂直安定翼的前端边缘之间,产 生脉冲状的放电,经由该放电能量而形成于上述密 封垂直安定翼的前端边缘之上述涂覆用电极的构 成材料或是此构成材料的反应物质所构成的硬质 材。 21.如申请专利范围第20项之旋转体,其中,上述包含 硬质材的涂覆为,局部形成于上述密封垂直安定翼 的前端边缘中之圆周方向的多数的被处理部上之 多数的局部性覆膜。 22.一种曲折密封构造,乃于静止元件及旋转元件之 间,用于抑制气体或是液体的泄漏,其特征为:具备, 一体设置于上述静止元件上之静止侧密封元件,及 配置于上述静止侧密封元件的内侧,并以可与上述 旋转元件一同旋转的方式,一体设置于上述旋转元 件之环状密封元件本体,及一体形成于上述密封元 件本体的外周面上之环状的密封垂直安定翼; 于上述密封垂直安定翼的前端边缘上,具备包含涂 覆后的硬质材之涂覆; 而包含该硬质材的涂覆,采用具有消耗性的涂覆用 电极,并且为包含下列硬质材之覆膜,亦即,于该涂 覆用电极及上述密封垂直安定翼的前端边缘之间, 产生脉冲状的放电,经由该放电能量,于上述密封 垂直安定翼的前端边缘上,形成上述涂覆用电极的 构成材料或是此构成材料的反应物质所构成的硬 质材。 23.如申请专利范围第22项之曲折密封构造,其中,上 述包含硬质材的涂覆为,局部形成于上述密封垂直 安定翼的前端边缘中之圆周方向的多数的被处理 部上之多数的局部性覆膜。 24.一种旋转体的制造方法,其特征为:具备,藉由对 锻造品或是铸造品进行机械加工,来形成轮叶或是 曲折密封元件的旋转体为预定形状之第1制程;以 及 针对此旋转体,于包含硬质材或是可藉由放电而成 为硬质材的材料之压粉体或是固形矽的放电电极 之间,于电气绝缘性的加工液或是加工气体中,藉 由产生脉冲状的放电,于每次放电脉冲中,将由于 电极材料或是电极材料产生变化而生成之硬质材 料,往旋转体侧移动而形成硬质的凹凸,并藉由重 复该放电脉冲,于旋转体上,形成由该凹凸所构成 之硬质覆膜之第2制程。 25.如申请专利范围第24项之旋转体的制造方法,其 中,于第2制程中,于旋转体的一部分上,形成与上述 旋转体互相摩擦来切削对方元件之研磨性覆膜。 26.如申请专利范围第25项之旋转体的制造方法,其 中,于第2制程中,于仿照旋转体的预定部位的形状 来制作放电电极的形状之第1放电条件中,于上述 旋转体及上述放电电极之间进行放电,之后,在第2 放电条件中,于该放电电极及上述旋转体之间形成 覆膜。 27.如申请专利范围第26项之旋转体的制造方法,其 中,消耗电极的第1放电条件为,将放电电极设定为 负极性、脉冲幅为1s以下、电流値为10A以下; 而形成覆膜之第2放电条件为,将放电电极设定为 负极性、脉冲幅为2至10s、电流値为5至20A。 28.如申请专利范围第27项之旋转体的制造方法,其 中,于第2制程中形成覆膜之际,藉由控制放电条件, 设定对形成覆膜的预定部位之包含硬质材的覆膜 所形成的面积的比例之覆盖率为95%以下。 29.如申请专利范围第28项之旋转体的制造方法,其 中,关于覆盖率的比例之控制,乃藉由将处理时间, 设定于覆盖率为100%之际的处理时间的76%以下来进 行。 30.如申请专利范围第27项之旋转体的制造方法,其 中,于第2制程中形成覆膜之际,采用包含体积比例 为5%以上的容易制作出碳化物的金属之压粉体电 极,来进行放电。 31.如申请专利范围第27项之旋转体的制造方法,其 中,于第2制程中形成覆膜之际,于旋转体的预定部 位上形成多孔性的覆膜之后,于该多孔性的覆膜上 形成包含硬质材之覆膜。 32.如申请专利范围第28项之旋转体的制造方法,其 中,于第2制程所采用的压粉体的放电电极,乃压缩 cBN(cubic Boron Nitride,立方氮化硼)、TiC(Titanium Carbide, 碳化钛)、TiN(Titanium Nitride,氮化钛)、TiAlN(Titanium Aluminum Nitride,氮化铝钛)、TiB2(Titanium Diboride,硼化 钛)、WC(Tungsten Carbide,碳化钨)、Cr3C2(Chromium Carbide, 碳化铬)、SiC Silicon Carbide,碳化矽)、ZrC(Zirconium Carbide,碳化锆)、VC(Vanadium Carbide,碳化钒)、B4C(Boron Carbide,碳化硼)、Si3N4(Silicon Nitride,氮化矽)、ZrO2( Zirconium Oxide,二氧化锆)、Al2O3(Aluminum Oxide,氧化铝) 中之一或是包含这些的混合物而形成之压粉体放 电电极。 33.如申请专利范围第24项至第32项中之任一项之旋 转体的制造方法,其中,于第2制程所形成的覆膜上, 进行施加挤压隆起处理之第3制程。 图式简单说明: 第1图A系显示一般的涡轮轮叶的斜视图,第1图B系 显示附有叶尖覆板之涡轮轮叶的斜视图,第1图C系 显示压缩机轮叶的图式。 第2图系显示,以往的曲折密封的前端之一例的斜 视图。 第3图系显示,本发明的旋转体及涂覆方法的第1实 施例之图式。 第4图系显示,本发明的旋转体及涂覆方法的第2实 施例之图式。 第5图系显示,本发明的旋转体及涂覆方法的第3实 施例之图式。 第6图系显示,本发明的旋转体及涂覆方法的第4实 施例之图式。 第7图A、B、C系显示,本发明的旋转体的第5实施例 之一般的涡轮轮叶的斜视图。 第8图A、B、C系显示,本发明的旋转体的第6实施例 之附有叶尖覆板之涡轮轮叶的斜视图。 第9图A、B系显示,本发明的旋转体的第7实施例之 压缩机轮叶的斜视图。 第10图系显示,依据本发明之涂覆方法的第5实施例 之图式。 第11图系显示,本发明的旋转体的第8实施例之曲折 密封构造的斜视图。 第12图系显示,第11图的曲折密封的正面图。 第13图系显示,依据本发明之涂覆方法的第8实施例 之放电加工机的模式图。
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