JP2001064761A - Peeling preventive structure for thermal barrier coating material, and thermal barrier coating method - Google Patents
Peeling preventive structure for thermal barrier coating material, and thermal barrier coating methodInfo
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンエン
ジンのケーシング等に被覆される遮熱コーティング材の
剥離防止構造および遮熱コーティング方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure for preventing a thermal barrier coating material from being peeled off on a casing of a gas turbine engine or the like and a thermal barrier coating method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は、航空機に使用されるガスタービ
ンエンジン（ターボファンエンジン）の構造例を示すも
のである。図中、符号１は空気取入口、２はファン・低
圧圧縮機、３はファン空気排出ダクト、４は高圧圧縮
機、５は燃焼室、６は高圧タービン、６ａはタービン
軸、７は低圧タービン、８は排気ダクト、９はディス
ク、１０は動翼、１１はケーシングである。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a structural example of a gas turbine engine (turbofan engine) used for an aircraft. In the drawing, reference numeral 1 denotes an air intake, 2 denotes a fan / low-pressure compressor, 3 denotes a fan air discharge duct, 4 denotes a high-pressure compressor, 5 denotes a combustion chamber, 6 denotes a high-pressure turbine, 6a denotes a turbine shaft, and 7 denotes a low-pressure turbine. , 8 is an exhaust duct, 9 is a disk, 10 is a rotor blade, and 11 is a casing.
【０００３】このようなガスタービンエンジンにおける
ファン・低圧圧縮機２および高圧圧縮機４等の軸流圧縮
機の部分では、ディスク９によって動翼１０が回転させ
られることにより、空気を圧縮して後方に送り出すよう
にしている。[0003] In such a gas turbine engine, in a portion of the axial flow compressor such as the fan / low pressure compressor 2 and the high pressure compressor 4, the rotating blades 10 are rotated by the disk 9 to compress the air, thereby causing the rearward rotation. To be sent out.
【０００４】かかるエンジンの内部は運転中に高温にな
るため、ケーシング類や動静翼には貫通冷却孔を開けて
冷却を行う等の冷却機構が設けられている。ところが、
この方式では、冷却孔の配置設計に時間がかかったり、
冷却のための空気流量が多く、ガスタービンエンジンと
しての性能が低下するという問題があった。[0004] Since the temperature of the inside of the engine becomes high during operation, the casings and the moving and stationary blades are provided with a cooling mechanism for cooling by opening through cooling holes. However,
In this method, it takes time to design the arrangement of cooling holes,
There has been a problem that the air flow rate for cooling is large and the performance as a gas turbine engine is reduced.
【０００５】そこで、例えば、ケーシングのベースメタ
ルに遮熱用のコーティングを施す方式が開発され実用に
供されている。この遮熱コーティングは、ジルコニアや
アルミナ系の素材を遮熱コーティング材としてベースメ
タルの内周面にコーティングすることで形成されてい
る。[0005] Therefore, for example, a method of applying a heat shielding coating to a base metal of a casing has been developed and put to practical use. This thermal barrier coating is formed by coating a zirconia or alumina-based material on the inner peripheral surface of the base metal as a thermal barrier coating material.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の遮熱コーティング材の剥離防止構造およ
び遮熱コーティング方法には、以下のような問題が存在
する。溶射されたコーティング材は、エンジンの使用条
件の温度で加熱され焼結が進行する。このとき、コーテ
ィング材は収縮するため、ベースメタルの端部における
自由端で収縮力で剥離し易いという不都合があった。However, the following problems exist in the conventional thermal barrier coating material peeling prevention structure and thermal barrier coating method as described above. The sprayed coating material is heated at the temperature of the operating conditions of the engine and sintering proceeds. At this time, since the coating material shrinks, there is an inconvenience that the coating material is easily peeled off by the shrinking force at the free end at the end of the base metal.
【０００７】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、高温で焼結した際にも遮熱コーティン材が
剥離してしまうことを防止する剥離防止構造および遮熱
コーティング方法を提供することを目的とするものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has a peeling prevention structure and a thermal barrier coating method for preventing the thermal barrier coating material from peeling off even when sintered at a high temperature. The purpose is to provide.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、以下の構成を採用している。請求項１記
載の遮熱コーティング材の剥離防止構造は、ベースメタ
ルの表面に被覆された遮熱コーティング材の剥離を防止
する剥離防止構造であって、前記遮熱コーティング材の
表面には、端縁に沿って溝が設けられていることを特徴
とするものである。In order to achieve the above object, the present invention employs the following constitution. The structure for preventing peeling of a thermal barrier coating material according to claim 1, wherein the thermal barrier coating material is provided on the surface of the base metal. A groove is provided along the edge.
【０００９】従って、本発明の遮熱コーティング材の剥
離防止構造では、焼結した際に遮熱コーティング材が収
縮しても溝で収縮力が分断されるので、端縁における遮
熱コーティング材にかかる力を弱めることができ、遮熱
コーティング材の剥離を防止できる。Therefore, in the structure for preventing the thermal barrier coating material from peeling off according to the present invention, even if the thermal barrier coating material shrinks during sintering, the contraction force is divided by the groove. Such a force can be reduced, and peeling of the thermal barrier coating material can be prevented.
【００１０】請求項２記載の遮熱コーティング材の剥離
防止構造は、請求項１記載の遮熱コーティング材の剥離
防止構造において、前記遮熱コーティング材は、前記ベ
ースメタルにコーティング材を溶射したものであること
を特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a structure for preventing the thermal barrier coating material from peeling, wherein the thermal barrier coating material is formed by spraying a coating material on the base metal. It is characterized by being.
【００１１】従って、本発明の遮熱コーティング材の剥
離防止構造では、ベースメタルに溶射したコーティング
材を焼結した際にコーティング材が収縮しても溝で収縮
力が分断されるので、ベースメタルの端縁におけるコー
ティング材にかかる力を弱めることができ、コーティン
グ材の剥離を防止できる。Therefore, in the structure for preventing the thermal barrier coating material from peeling off according to the present invention, the contraction force is divided by the grooves even if the coating material shrinks when the coating material sprayed onto the base metal is sintered. The force applied to the coating material at the edge can be reduced, and peeling of the coating material can be prevented.
【００１２】請求項３記載の遮熱コーティング方法は、
ベースメタルの表面に遮熱コーティング材を被覆した後
に、該遮熱コーティング材に焼結が発生する遮熱コーテ
ィング方法において、前記遮熱コーティング材の表面に
端縁に沿って溝を設けた後に該遮熱コーティング材を焼
結することを特徴とするものである。The thermal barrier coating method according to claim 3 is
After coating the surface of the base metal with the thermal barrier coating material, in the thermal barrier coating method in which sintering occurs in the thermal barrier coating material, the method comprises forming a groove along the edge on the surface of the thermal barrier coating material. It is characterized by sintering a thermal barrier coating material.
【００１３】従って、本発明の遮熱コーティング方法で
は、焼結した際に遮熱コーティング材が収縮しても溝で
収縮力が分断されるので、ベースメタルの端縁における
遮熱コーティング材にかかる力を弱めることができ、遮
熱コーティング材の剥離を防止できる。また、遮熱コー
ティング材を焼結する前の硬度が低いときに溝を設けて
いるので、溝を形成する際の作業を容易にすることがで
きる。Therefore, according to the thermal barrier coating method of the present invention, even if the thermal barrier coating material shrinks during sintering, the contraction force is divided by the groove, so that the thermal barrier coating material is applied to the edge of the base metal. The force can be reduced, and peeling of the thermal barrier coating material can be prevented. Further, since the grooves are provided when the hardness before sintering the thermal barrier coating material is low, the operation for forming the grooves can be facilitated.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の遮熱コーティング
材の剥離防止構造および遮熱コーティング方法の実施の
形態を、図１および図２を参照して説明する。ここで
は、例えば、分割されたケーシングに遮熱コーティング
を施す場合の例を用いて説明する。これらの図におい
て、従来例として示した図３と同一の構成要素には同一
符号を付し、その説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a structure for preventing peeling of a thermal barrier coating material and a thermal barrier coating method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, for example, description will be made using an example in which a heat shielding coating is applied to the divided casing. In these figures, the same components as those in FIG. 3 shown as a conventional example are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００１５】図１に示すように、ケーシング１１の内周
面（表面）には、遮熱コーティング材１５が溶射されて
コーティング（被覆）されている。コーティング材１５
には、両端縁近傍に位置して断面Ｖ字状の溝１６、１６
が設けられている。図２に示すように、各溝１６は、端
縁に沿って平行に、且つコーティング材１５の厚さの１
／４程度の深さでそれぞれ設けられている。また、溝１
６は、平面視矩形のベースメタル１３に対して、短辺方
向が端縁毎に一ヶ所ずつ、長辺方向が端縁毎に二ヶ所ず
つ、それぞれ端縁の長さに対応させた数設けられてい
る。As shown in FIG. 1, a thermal barrier coating material 15 is thermally sprayed and coated (coated) on the inner peripheral surface (surface) of the casing 11. Coating material 15
Have grooves V, 16 located in the vicinity of both ends and having a V-shaped cross section.
Is provided. As shown in FIG. 2, each groove 16 is parallel to the edge and has a thickness of 1% of the coating material 15.
Each of them is provided at a depth of about / 4. Groove 1
6 are provided on the base metal 13 having a rectangular shape in a plan view, one for each edge in the short side direction and two for the long side direction, each corresponding to the length of the edge. Have been.
【００１６】続いて、ベースメタル１３にコーティング
材１５をコーティングする方法について説明する。ま
ず、ベースメタル１３の内周面にコーティング材１５を
溶射により被覆形成する。そして、カッターやレーザカ
ッター等により、コーティング材１５の表面に、図２に
示すように端縁に沿って平行に溝１６を形成する。この
後、コーティング材１５をベースメタル１３とともに、
エンジンの使用条件で加熱して焼結する。これにより、
ベースメタル１３の内周面にコーティング材１５のコー
ティングが施される。Next, a method of coating the base metal 13 with the coating material 15 will be described. First, a coating material 15 is formed on the inner peripheral surface of the base metal 13 by thermal spraying. Then, a groove 16 is formed on the surface of the coating material 15 in parallel with the edge as shown in FIG. 2 by a cutter, a laser cutter, or the like. After that, the coating material 15 is put together with the base metal 13,
Heat and sinter under the operating conditions of the engine. This allows
The inner peripheral surface of the base metal 13 is coated with a coating material 15.
【００１７】本実施の形態の遮熱コーティング材の剥離
防止構造および遮熱コーティング方法では、コーティン
グ材１５の表面が溝１６によって連続性を分断されてい
るので、コーティング材１５を焼結した際にコーティン
グ材１５が収縮しても、溝１６よりも端縁側に位置する
コーティング材１５にかかる収縮力を溝１６で分断し
て、低減できる。そのため、自由端においてコーティン
グ材１５が剥離して脱落することを防止できる。また、
溝１６を設ける工程を、コーティング材１５を焼結する
前の硬度が低いときに行っているので、溝１６を形成す
る際の作業を容易にすることができる。なお、この溝１
６の深さは、コーティング材１５の厚さの１／４程度で
あるため、遮熱に支障を来すことはない。In the structure for preventing the thermal barrier coating material from peeling off and the thermal barrier coating method according to the present embodiment, the continuity of the surface of the coating material 15 is divided by the grooves 16, so that the coating material 15 is Even if the coating material 15 contracts, the contraction force applied to the coating material 15 located on the edge side from the groove 16 can be divided by the groove 16 and reduced. Therefore, it is possible to prevent the coating material 15 from peeling and falling off at the free end. Also,
Since the step of providing the groove 16 is performed when the hardness before the sintering of the coating material 15 is low, the operation for forming the groove 16 can be facilitated. In addition, this groove 1
Since the depth of 6 is about 1/4 of the thickness of the coating material 15, it does not hinder the heat shielding.
【００１８】なお、上記実施の形態における遮熱コーテ
ィング材としては、例えばジルコニアやアルミナ系の素
材を用いることができる。また、上記実施の形態では、
ケーシング１１の例を用いて説明したが、これに限定さ
れるものではなく、ケーシング１１以外にもノズル、バ
ケット、ステータ等にも適用可能である。As the thermal barrier coating material in the above embodiment, for example, a zirconia or alumina material can be used. In the above embodiment,
Although the description has been made using the example of the casing 11, the present invention is not limited to this, and is applicable to a nozzle, a bucket, a stator, and the like in addition to the casing 11.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る遮
熱コーティング材の剥離防止構造は、遮熱コーティング
の表面に、端縁に沿って溝が設けられる構成となってい
る。これにより、この遮熱コーティング材の剥離防止構
造では、溝よりも端縁側に位置する遮熱コーティング材
にかかる収縮力を分断して低減できるため、自由端にお
いて遮熱コーティング材が剥離することを防止できると
いう効果が得られる。As described above, the structure for preventing the thermal barrier coating material from peeling according to the first aspect has a configuration in which a groove is provided along the edge on the surface of the thermal barrier coating. Thus, in the structure for preventing the thermal barrier coating material from peeling, the contraction force applied to the thermal barrier coating material located closer to the edge than the groove can be divided and reduced, so that the thermal barrier coating material peels off at the free end. The effect that it can be prevented is obtained.
【００２０】請求項２に係る遮熱コーティング材の剥離
防止構造は、遮熱コーティング材がベースメタルにコー
ティング材を溶射した構成となっている。これにより、
この遮熱コーティング材の剥離防止構造では、溝よりも
端縁側に位置するコーティング材にかかる収縮力を分断
して低減できるため、自由端においてコーティング材が
剥離し易いことを防止できるという効果が得られる。The structure for preventing the thermal barrier coating material from peeling according to the second aspect has a configuration in which the thermal barrier coating material is formed by spraying a coating material onto a base metal. This allows
In the structure for preventing the thermal barrier coating material from peeling, the contraction force applied to the coating material located on the edge side of the groove can be divided and reduced, so that the effect of preventing the coating material from easily peeling at the free end can be obtained. Can be
【００２１】請求項３に係る遮熱コーティング方法は、
遮熱コーティング材の表面に、端縁に沿って溝を設けた
後にこの遮熱コーティング材を焼結する手順となってい
る。これにより、この遮熱コーティング方法では、溝よ
りも端縁側に位置する遮熱コーティング材にかかる収縮
力を分断して低減できるため、自由端において遮熱コー
ティング材が剥離して脱落することを防止できるととも
に、溝を設ける工程を、遮熱コーティング材を焼結する
前の硬度が低いときに行っているので、溝を形成する際
の作業を容易にできるという効果が得られる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a thermal barrier coating method comprising:
The procedure involves sintering the thermal barrier coating material after providing a groove along the edge on the surface of the thermal barrier coating material. As a result, in this thermal barrier coating method, since the shrinkage force applied to the thermal barrier coating material located on the edge side of the groove can be divided and reduced, the thermal barrier coating material is prevented from peeling and falling off at the free end. In addition, since the step of providing the groove is performed when the hardness before sintering the thermal barrier coating material is low, the effect of facilitating the operation of forming the groove can be obtained.
【図１】 本発明の実施の形態を示す図であって、分割
ケーシングを構成するベースメタルの側面図である。FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, and is a side view of a base metal constituting a split casing.
【図２】 同ベースメタルに被覆され、端縁に沿って溝
が設けられたコーティング材の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a coating material covered with the base metal and provided with a groove along an edge.
【図３】 従来のガスタービンエンジンの構造例を示す
断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structural example of a conventional gas turbine engine.
１３ ベースメタル １５ 遮熱コーティング材 １６ 溝 13 Base metal 15 Thermal barrier coating material 16 Groove
Claims (3)
ーティング材の剥離を防止する剥離防止構造であって、 前記遮熱コーティング材の表面には、端縁に沿って溝が
設けられていることを特徴とする遮熱コーティング材の
剥離防止構造。1. A peel prevention structure for preventing peeling of a thermal barrier coating material coated on a surface of a base metal, wherein a groove is provided along an edge on the surface of the thermal barrier coating material. A structure for preventing peeling of a thermal barrier coating material.
離防止構造において、 前記遮熱コーティング材は、前記ベースメタルにコーテ
ィング材を溶射したものであることを特徴とする遮熱コ
ーティング材の剥離防止構造。2. The thermal barrier coating material according to claim 1, wherein the thermal barrier coating material is obtained by spraying a coating material on the base metal. Prevention structure.
材を被覆した後に、該遮熱コーティング材に焼結が発生
する遮熱コーティング方法において、 前記遮熱コーティング材の表面に端縁に沿って溝を設け
た後に、該遮熱コーティング材を焼結することを特徴と
する遮熱コーティング方法。3. A thermal barrier coating method in which after a surface of a base metal is coated with a thermal barrier coating material, sintering occurs in the thermal barrier coating material, wherein a groove is formed along an edge on the surface of the thermal barrier coating material. And then sintering the thermal barrier coating material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23762699A JP2001064761A (en) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Peeling preventive structure for thermal barrier coating material, and thermal barrier coating method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23762699A JP2001064761A (en) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Peeling preventive structure for thermal barrier coating material, and thermal barrier coating method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001064761A true JP2001064761A (en) | 2001-03-13 |
Family
ID=17018119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23762699A Pending JP2001064761A (en) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Peeling preventive structure for thermal barrier coating material, and thermal barrier coating method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001064761A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014083630A1 (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-05 | 株式会社日立製作所 | Thermal barrier coating member |
| JP2015536406A (en) * | 2012-11-16 | 2015-12-21 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | Modified surface around the hole |
-
1999
- 1999-08-24 JP JP23762699A patent/JP2001064761A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015536406A (en) * | 2012-11-16 | 2015-12-21 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | Modified surface around the hole |
| WO2014083630A1 (en) * | 2012-11-28 | 2014-06-05 | 株式会社日立製作所 | Thermal barrier coating member |
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