JPH0447025B2 - - Google Patents
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- JPH0447025B2 JPH0447025B2 JP58084885A JP8488583A JPH0447025B2 JP H0447025 B2 JPH0447025 B2 JP H0447025B2 JP 58084885 A JP58084885 A JP 58084885A JP 8488583 A JP8488583 A JP 8488583A JP H0447025 B2 JPH0447025 B2 JP H0447025B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はプラズマスプレーガンを用いて基層上
に砥粒層を塗布するための方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for applying an abrasive layer onto a substrate using a plasma spray gun.
本発明はガスタービンエンジンの部品に砥粒層
を塗布する目的をもつてなされたものであるが他
の産業分野に於ける部品及び構造体に対しても広
く応用することができる。 Although the present invention was developed for the purpose of applying an abrasive layer to gas turbine engine parts, it can be widely applied to parts and structures in other industrial fields.
互いに摺接することがある二個の対向面のうち
の一方に他方を研削し得る能力を与えるために砥
粒物質がガスタービンエンジンの製造に際して用
いられている。このような面の一方が他方の面を
それらが互いに干渉することのなくなるまで研削
し尽してしまうようにして二個の接触面に於て破
壊的な干渉が発生するのが防止される。 Abrasive materials are used in the manufacture of gas turbine engines to provide one of two opposing surfaces that may be in sliding contact with each other the ability to abrade the other. Destructive interference between the two contacting surfaces is prevented by one such surface grinding away the other surface until they no longer interfere with each other.
このような手法は特にガスタービンエンジンの
中間段に於けるロータアセンブリとステータアセ
ンブリとの間のガス通路のシール部分に適用され
ている。この手法は内径シール及び外径シールに
等しく応用可能なものである。外径エアシールに
於てはロータブレードの先端に砥粒層を形成する
ことによりロータがそれを囲繞するステータより
も大きな直径を有する状態で運動した時にロータ
ブレードが対向するシユラウドを研削する。この
ようにしてシールの「慣し運転（run in）」がな
されると、ロータの最大運動範囲に於て最少また
は零の隙間が実現する。以後ロータの運動によつ
ては更に摩耗が起きることがない。このようなロ
ータブレードの先端に砥粒層を形成することに関
する公知の方法としては米国特許第3922207号及
び同第4169020号明細書に開示されているものが
ある。 Such techniques are particularly applied to sealing portions of gas passages between rotor and stator assemblies in intermediate stages of gas turbine engines. This approach is equally applicable to inner diameter seals and outer diameter seals. In the outer diameter air seal, an abrasive layer is formed at the tips of the rotor blades so that the rotor blades grind the opposing shroud as the rotor moves with a larger diameter than the surrounding stator. When the seal is "run in" in this manner, minimal or no clearance is achieved over the maximum range of motion of the rotor. Thereafter, no further wear occurs due to the movement of the rotor. Known methods for forming an abrasive layer at the tips of such rotor blades include those disclosed in US Pat. No. 3,922,207 and US Pat. No. 4,169,020.
同様に砥粒層はエンジン内部に用いられるラビ
リンスシール等の他のシールに関する応用にも用
いられている。例えば米国特許第4148494号明細
書に開示されているものはそのような構造の一つ
である。 Similarly, abrasive layers are used in other sealing applications such as labyrinth seals used inside engines. For example, one such structure is disclosed in US Pat. No. 4,148,494.
ガスタービンエンジンに於ける砥粒層の利用の
利益が認識されるにつれて技術者は更に改良され
た構造及び塗布技術、特に砥粒の稜部の尖鋭度を
制御し且砥粒が塗布されるべき表面に砥粒を良好
に接着する技術を求めるようになつてきた。 As the benefits of using abrasive grain layers in gas turbine engines are recognized, engineers have developed further improvements in construction and application techniques, particularly those that control the sharpness of the edges of the abrasive grains and the way in which the abrasive grains should be applied. There has been a growing demand for technology that can effectively bond abrasive grains to surfaces.
本発明によれば、砥粒及び砥粒を基層上に接着
するための金属マトリツクス材料が、マトリツク
ス材料と砥粒とが同時に基層面上に入射するよう
な塗布方法をもつて基層上に塗布される。本発明
の或る特徴によれば、プラズマ流がプラズマスプ
レーガンにより発生され、金属製のマトリツクス
材料粒子がプラズマ流中に注入され、次いでプラ
ズマ流が基層面に入射する点にて砥粒がプラズマ
流中に注入され、プラズマスプレーガンが基層に
沿つて移動されるようになつている。 According to the present invention, the abrasive grains and the metal matrix material for adhering the abrasive grains onto the base layer are applied onto the base layer using a coating method such that the matrix material and the abrasive grains are simultaneously incident on the surface of the base layer. Ru. According to one feature of the invention, a plasma stream is generated by a plasma spray gun, particles of metallic matrix material are injected into the plasma stream, and then the abrasive grains are injected into the plasma stream at the point where the plasma stream impinges on the substrate surface. The plasma spray gun is moved along the substrate.
本発明の主な特徴は砥粒が塗布されるべき基層
面上に於てプラズマ流により運ばれる加熱された
マトリツクス材料と同時に砥粒が基層面上に入射
されることである。 The main feature of the invention is that the abrasive particles are incident on the substrate surface at the same time as the heated matrix material is carried by the plasma stream onto the substrate surface to which the abrasive particles are to be applied.
金属製マトリツクス材料の粉末が基層から或る
距離をおいたプラズマ流中に注入され砥粒がマト
リツクス材料に注入される位置よりも基層に近い
位置でプラズマ流中に注入される。プラズマ流中
に注入された砥粒は基層面上で金属製のマトリツ
クス材料と接触する。本発明を実施するのに好適
な装置に於ては砥粒を注入する装置とマトリツク
ス材料を注入する装置とがプラズマ流の外周に
180゜の間隔をおいて配設されている。 A powder of metallic matrix material is injected into the plasma stream at a distance from the base layer and at a location closer to the base layer than where the abrasive grains are injected into the matrix material. Abrasive grains injected into the plasma stream contact the metallic matrix material on the base layer surface. In an apparatus suitable for carrying out the present invention, an apparatus for injecting abrasive grains and an apparatus for injecting matrix material are arranged at the outer periphery of the plasma stream.
They are placed at 180° intervals.
本発明の主な利点は砥粒を良好な接着性と尖鋭
度とを伴つて経済的に塗布し得ることにある
良好な接着性は溶融金属からなるマトリツクス
材料が基層面上で固化するに伴い砥粒を捕捉する
ことにより達成される。砥粒の良好な尖鋭度は砥
粒を長時間プラズマ流の高温部分と接触させない
ことにより実現する。本発明に基く塗布方法は
様々な寸法の砥粒を塗布することができ且様々な
特性を有するマトリツクス材料を用い得る点に於
て極めて汎用性が高い。本発明に基く方法に於て
は砥粒層の研削性能が損われることがない。本発
明によれば砥粒は砥粒層の全体に亙つて分布する
ようにすることもできまた砥粒の注入を初期の塗
布過程に於て省略することにより砥粒層の表面に
のみ集中して分布させるようにすることもでき
る。本発明に基く方法には既に使用された砥粒層
を再生するためにも用いることができる。更に本
発明に基く方法によれば極めて複雑な幾何学的形
状を有する面に対しても砥粒層を塗布することが
できる。 The main advantage of the present invention is that the abrasive particles can be applied economically with good adhesion and sharpness.Good adhesion occurs as the matrix material consisting of molten metal solidifies on the substrate surface. This is achieved by trapping the abrasive grains. Good sharpness of the abrasive grains is achieved by not allowing the abrasive grains to contact the hot portion of the plasma stream for an extended period of time. The coating method according to the present invention is extremely versatile in that abrasive grains of various sizes can be coated and matrix materials with various properties can be used. In the method according to the invention, the grinding performance of the abrasive grain layer is not impaired. According to the present invention, the abrasive grains can be distributed throughout the abrasive grain layer, and by omitting the abrasive injection in the initial application process, the abrasive grains can be concentrated only on the surface of the abrasive grain layer. It is also possible to have the distribution distributed. The method according to the invention can also be used to regenerate already used abrasive grain layers. Furthermore, the method according to the invention makes it possible to apply a layer of abrasive grains even to surfaces with extremely complex geometries.
以下本発明の好適実施例の添付の図面について
詳しく説明する。 Reference will now be made in detail to the accompanying drawings of preferred embodiments of the invention.
本発明に基く塗布方法はガスタービンエンジン
の製造に有用である。第１図はガスタービンエン
ジンの圧縮段の一部を示す断面図である。ロータ
アセンブリ１２がガスタービンエンジンの軸線方
向に沿つて延在し且ステータアセンブリ１４に収
容されている。作動媒体ガスのための流路１６が
ガスタービンエンジンの軸線方向に沿つて延在し
ている。複数のロータブレード１８がロータドラ
ム２０から流路１６内に向けて外向きに突出して
いる。同様に複数のステータベーン２２がエンジ
ンケース２４から片持ち式に流路１６内に向けて
突出している。外側エアシール２６が各列のロー
タブレード１８に外接している。またロータドラ
ム２０上に形成された内側エアシール２８が各列
のステータベーン２２に内接している。砥粒層は
例えばロータブレード１８の先端と外側エアシー
ル２６との間に或いはステータベーン２２の先端
と内側エアシール２８との間に形成すると良い。
ここで求められているのは過渡的な状態に於ける
ロータの運動に伴いこのような境界面に於ける破
壊的な干渉を回避することである。これらの対向
面の一方に砥粒層を形成することによりこれらの
何れの側の構造も破壊することなく一方の面が他
方の面をきれいに研削することとなる。 The coating method according to the invention is useful in the manufacture of gas turbine engines. FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of a compression stage of a gas turbine engine. A rotor assembly 12 extends axially of the gas turbine engine and is housed within a stator assembly 14 . A flow path 16 for working medium gas extends along the axial direction of the gas turbine engine. A plurality of rotor blades 18 project outwardly from rotor drum 20 into flow path 16 . Similarly, a plurality of stator vanes 22 protrude from the engine case 24 in a cantilevered manner into the flow path 16 . An outer air seal 26 circumscribes each row of rotor blades 18. Further, an inner air seal 28 formed on the rotor drum 20 is inscribed in each row of stator vanes 22. The abrasive grain layer may be formed, for example, between the tip of the rotor blade 18 and the outer air seal 26 or between the tip of the stator vane 22 and the inner air seal 28.
What is desired is to avoid destructive interference at such interfaces as the rotor moves during transient conditions. By forming an abrasive grain layer on one of these opposing surfaces, one surface can cleanly grind the other surface without destroying the structure on either side.
第１図に示されている圧縮機の構造に於てはロ
ータブレード１８の先端及びロータの内側エアシ
ール２８などに砥粒層が塗布されている。これら
の部品及びこれらに塗布された砥粒層の状態が第
２図及び第３図に示されている。本発明のその他
の応用としては第１図に示されているような広幅
の通路のためのシール３２に於ける固体のランド
３０或いは第４図に示されているようなラビリン
スタイプのシールに於けるナイフエツジなどが挙
げられる。 In the structure of the compressor shown in FIG. 1, an abrasive layer is applied to the tips of the rotor blades 18, the inner air seal 28 of the rotor, and the like. The condition of these parts and the abrasive layer applied to them are shown in FIGS. 2 and 3. Other applications of the invention include solid lands 30 in seals 32 for wide passageways as shown in FIG. 1 or in labyrinth type seals as shown in FIG. Examples include Knife Edge.
本発明に基くこのような砥粒層の好適な応用例
としてはチタン合金からなる部品に対する応用が
考えられる。このような合金の酸化に伴い大きな
反応熱が発生するためそのような材料からなる部
品はその摺接部分から火災を発生する虞れがあ
る。このように互いに摺接する部品の一方に砥粒
層を塗布し対向面を研削しておくことにより過大
な熱発生が防止される。 A preferred example of application of such an abrasive layer according to the present invention is application to parts made of titanium alloy. Since a large amount of reaction heat is generated with the oxidation of such alloys, parts made of such materials may cause a fire from the sliding contact portions. Excessive heat generation can be prevented by applying an abrasive layer to one side of the parts that are in sliding contact with each other and grinding the opposing surface.
本発明に基く砥粒層を塗布するための方法が第
５図に示されている。プラズマ流３４がプラズマ
スプレーガン３６で形成され、基層３８の表面に
向けて噴射される。マトリツクス材料粒子４０は
基層から距離をおいてプラズマ流内に注入されこ
のプラズマ流内に於て可塑化または溶融化され
る。砥粒４２は基層の面に対してより近い位置か
らプラズマ流３４内に注入される。砥粒４２及び
マトリツクス材料粒子４０は何れも基層３８の面
に沿つて移動するプラズマスプレーガン３６の運
動方向に平行な向きに注入されると良い。塗布さ
れるべき砥粒に対するマトリツクス材料の重量比
は広い範囲に亙つて調節することができる。一般
に１対１から100対１までの比が用いられる。少
くとも或る実施例に於ては砥粒及びマトリツクス
材料粒子がプラズマ流の外周に沿つて180゜の角度
をもつてプラズマ流中に注入されている。また或
る実施例に於ては砥粒及びマトリツクス材料粒子
がプラズマ流の軸線Ａに対して概ね直交する向き
にプラズマ流中に注入される。 A method for applying an abrasive layer according to the present invention is illustrated in FIG. A plasma stream 34 is formed by a plasma spray gun 36 and directed toward the surface of the base layer 38 . Matrix material particles 40 are injected into the plasma stream at a distance from the substrate and are plasticized or melted within the plasma stream. Abrasive grains 42 are injected into plasma stream 34 from a position closer to the surface of the base layer. Both the abrasive grains 42 and the matrix material particles 40 are preferably injected in a direction parallel to the direction of movement of the plasma spray gun 36 moving along the surface of the base layer 38. The weight ratio of matrix material to abrasive particles to be applied can be adjusted over a wide range. Ratios from 1:1 to 100:1 are commonly used. In at least one embodiment, abrasive grains and matrix material particles are injected into the plasma stream at a 180 degree angle along the circumference of the plasma stream. In some embodiments, abrasive grains and matrix material particles are injected into the plasma stream in a direction generally perpendicular to axis A of the plasma stream.
プラズマにより塗布された層はプラズマスプレ
ーガン３６の両側に設けられたノズル４６から噴
射される冷却ジエツト４４により基層３８上で冷
却される。ジエツト４４は図示されているように
基層の面の上方の点Ｐに於て互いに交差するよう
に噴射方向が定められている。 The plasma applied layer is cooled on the base layer 38 by cooling jets 44 injected from nozzles 46 on both sides of the plasma spray gun 36. The jets 44 are oriented such that they intersect with each other at a point P above the plane of the base layer as shown.
基層の表面に対するマトリツクス材料粒子を注
入する点及び砥粒を注入する点の間隔は砥粒層を
好適に塗布する上で重要なフアクターである。原
理的にはマトリツクス材料粒子を注入する点がプ
ラズマ流中に注入された粒子が軟化または溶融し
得るように基層の面から十分な距離を隔てていな
ければならない。また砥粒を注入するべき点は砥
粒の鋭利なエツジが溶融することなく基層の面上
でマトリツクス材料中に捕捉されるべく基層の面
に対して十分近くなければならない。更に砥粒を
注入するべき点を基層の面の近傍とすることによ
り砥粒がプラズマ流により加速される度合を小さ
く保ち砥粒がマトリツクス材料中に捕捉される前
に基層面から反発する傾向を減少させることがで
きる。基層面に対する砥粒及びマトリツクス材料
を注入するべき点の実際の間隔は選ばれた材料の
組成及び粒子の大きさに依存する。 The spacing of the matrix material particle injection points and the abrasive particle injection points relative to the surface of the base layer is an important factor in properly applying the abrasive layer. In principle, the point at which the matrix material particles are injected must be at a sufficient distance from the plane of the substrate so that the injected particles can soften or melt into the plasma stream. Also, the point at which the abrasive grains are to be injected must be close enough to the surface of the base layer so that the sharp edges of the abrasive grains are captured in the matrix material on the surface of the base layer without melting. Furthermore, by injecting the abrasive grains near the surface of the base layer, the degree to which the abrasive grains are accelerated by the plasma flow is kept small, and the tendency for the abrasive grains to repel from the base layer surface before being captured in the matrix material is minimized. can be reduced. The actual spacing of the points at which the abrasive grains and matrix material are to be implanted relative to the substrate surface will depend on the composition of the materials chosen and the particle size.
砥粒を注入するべき点の位置に関するもう一つ
の重要なフアクターは砥粒とマトリツクス材料粒
子とが交差する位置である。最も好適な交差位置
は基層の表面である。砥粒がマトリツクス材料粒
子及び基層の面と同時に接触するのが好ましい。
砥粒が基層面の上方でマトリツクス材料と交差す
るとマトリツクス材料が余りに早期に冷却されマ
トリツクス材料中に砥粒が捕捉される割合が下が
る。何故なら溶融または可塑化したマトリツクス
材料のみが基層面上に蓄積することとなるからで
ある。更に砥粒が高温のプラズマに余りに長い時
間接触すると砥粒の鋭利なエツジが失われてしま
うことがある。 Another important factor regarding the location of the point at which the abrasive grains are to be injected is the intersection of the abrasive grains and the matrix material particles. The most preferred intersection location is the surface of the base layer. Preferably, the abrasive grains contact the matrix material particles and the surface of the base layer simultaneously.
When the abrasive grains intersect the matrix material above the substrate plane, the matrix material cools too quickly and the rate of abrasive grain entrapment in the matrix material is reduced. This is because only molten or plasticized matrix material will accumulate on the substrate surface. Furthermore, if the abrasive grains are in contact with the hot plasma for too long, the sharp edges of the abrasive grains may be lost.
砥粒の良好な捕捉の確率を高める上で重要なも
う一つのフアクターはプラズマ流中への砥粒の注
入角である。砥粒が基層面の近傍に留まる時間を
最大化するために注入角が可能な限り90゜に近い
のが好ましい。下流方向に向けて砥粒を注入する
と基層によつて反射されてしまう傾向が増大し逆
にプラズマ流の上流方向に向けて砥粒が注入され
ると結局プラズマ流に砥粒が加速され同じく基層
面により反射される傾向が強まる。 Another important factor in increasing the probability of good abrasive capture is the angle of injection of the abrasive into the plasma stream. It is preferred that the injection angle be as close to 90° as possible to maximize the time that the abrasive grains remain near the substrate surface. When abrasive grains are injected in the downstream direction, there is an increased tendency for them to be reflected by the base layer, and conversely, when abrasive grains are injected in the upstream direction of the plasma flow, the abrasive grains are eventually accelerated by the plasma flow and are also reflected by the base layer. It is more likely to be reflected by surfaces.
様々な材料を用い様々な塗布条件下に於て多数
の塗布実験を行つてみた。以下に示す例はこのよ
うな塗布実験のうちで最も良い結果が得られたも
のである。 A number of coating experiments were conducted using various materials and under various coating conditions. The example shown below is one in which the best results were obtained among such coating experiments.
第１例
第２図に示されているような圧縮機のロータブ
レード１８の先端にその先端面に沿つてプラズマ
スプレーガンをを一回横切らせることにより約
0.25mmの厚さで砥粒層を形成した。プラズマをス
プレーするに当つて用いられた条件は次の通りで
あつた。First example: By passing a plasma spray gun across the tip of the rotor blade 18 of a compressor once along the tip surface of the rotor blade 18 of a compressor as shown in FIG.
An abrasive layer was formed with a thickness of 0.25 mm. The conditions used for spraying the plasma were as follows.
プラズマスプレーガン
タイプＧノズルを備えるMetco7Mガン
基層からのノズルの距離 60.32mm
基層に対するマトリツクス材料注入位置
58.74mm
基層に対する砥粒の注入位置 1.59mm
基層に対する冷却用ジエツトの交差位置の距離
9.525mm
プラズマスプレーガン電流 540A
プラズマスプレーガン電圧 70V
プラズマスプレーガンと基層との間の相対速度
0.92ｍ／秒
一次プラズマアークガス 窒素
3681.2dm3／ｈ
0.345MPa
二次プラズアークガス 水素
約283.17dm3／ｈ
0.345MPa
マトリツクス材料 Metco443
（アルミニウムを含むニツケルクロム合金）
粒子の直径
（−150／＋38μ）
（流量（25ｇ／分）
砥粒材料 シリコンカーバイド
粒子の直径
（140グリツト）
流量（100ｇ／分）
マトリツクス材料キヤリアガス 窒素
311.49dm3／ｈ
0.345MPa
砥粒キヤリアガス アルゴン
424.75dm3／ｈ
0.345MPa
マトリツクス注入ポート Metco＃２
パウダーポート
砥粒注入ポート 外径6.35mmのチユーブ
基層材料 チタン合金
基層表面処理
砥粒ブラスト／Metco443ポンドコーテイング
プラズマスプレー軸に対する基層の軸線のずれ
1.59mm
プラズマスプレー軸に対する砥粒注入位置の間
隔 22.225mm
砥粒の注入方向
プラズマのスプレー軸線に対して直角
マトリツクス材料注入装置と砥粒注入装置との
間の関係 180゜
第２例
第４図に示されているようなナイフエツジなど
のラビリンスタイプシールのナイフエツジに対し
てプラズマスプレーガンを基層に沿つて一回移動
させることにより約0.25mmの厚さで砥粒を塗布し
た。この時のプラズマスプレーに於ける条件は次
の通りであつた。 plasma spray gun
Metco 7M gun with type G nozzle Distance of nozzle from base layer 60.32mm Matrix material injection position relative to base layer
58.74mm Abrasive grain injection position relative to the base layer 1.59mm Distance of the cooling jet intersection position relative to the base layer
9.525mm Plasma spray gun current 540A Plasma spray gun voltage 70V Relative speed between plasma spray gun and substrate
0.92m/sec Primary plasma arc gas Nitrogen 3681.2dm 3 /h 0.345MPa Secondary plasma arc gas Hydrogen Approximately 283.17dm 3 /h 0.345MPa Matrix material Metco443 (nickel-chromium alloy containing aluminum) Particle diameter (-150/+38μ) (Flow rate (25g/min) Abrasive grain material Silicon carbide Particle diameter (140 grit) Flow rate (100g/min) Matrix material carrier gas Nitrogen 311.49dm 3 /h 0.345MPa Abrasive grain carrier gas Argon 424.75dm 3 /h 0.345MPa Matrix injection port Metco#2 Powder port Abrasive injection port 6.35mm outer diameter tube Base layer material Titanium alloy Base layer surface treatment Abrasive blast/Metco 443 pound coating Misalignment of base layer axis with respect to plasma spray axis
1.59mm Distance between abrasive grain injection position with respect to plasma spray axis 22.225mm Abrasive grain injection direction Perpendicular to plasma spray axis Relationship between matrix material injection device and abrasive grain injection device 180° 2nd example Figure 4 Abrasive grains were applied to the knife edge of a labyrinth type seal, such as the knife edge shown, to a thickness of about 0.25 mm by one pass of the plasma spray gun along the base layer. The conditions for plasma spraying at this time were as follows.
プラズマスプレーガン
タイプＧノズルを備えるMetco7Mガン
基層からのノズルの距離 57.15mm
基層に対するマトリツクス材料注入位置
55.76mm
基層に対する砥粒の注入位置 6.35mm
基層に対する冷却用ジエツトの交差位置の距離
Ｏ
プラズマスプレーガン電流 480A
プラズマスプレーガン電圧 65V
プラズマスプレーガンと基層との間の相対速度
1.524ｍ／秒
一次プラズマアークガス 窒素
2831.7dm3／ｈ
0.345MPa
二次プラズマアークガス 水素
283.17dm3／ｈ
0.345MPa
マトリツクス材料 Metco443
（アルミニウムを含むニツケルクロム合金）
粒子の直径
（−150／＋38μ）
流量（25ｇ／分）
砥粒材料 シリコンカーバイド
粒子の直径
（320グリツト）
マトリツクス材料 窒素
キヤリアガス 311.49dm3／ｈ
0.345MPa
砥粒キヤリアガス アルゴン
424.75dm3／ｈ
0.345MPa
マトリツクス注入ポート Metco＃２
パウダーポート
砥粒注入ポート 外径12.7mmのチユーブ
基層材料 チタン合金
基層表面処理
砥粒ブラスト／Metco443ボンドコーテイング
プラズマスプレー軸に対する基層の軸線のずれ
1.587mm
プラズマスプレー軸に対する砥粒注入位置の間
隔 22.225mm
砥粒の注入方向
プラズマのスプレー軸線に対して直角
マトリツクス材料注入装置と砥粒注入装置との
間の関係 180゜
第７図は第１例に基いて圧縮機のブレードの先
端に砥粒層を塗布する場合や第２例に基いてナイ
フエツジに砥粒層を塗布する場合などのように極
めて細幅の基層に対して砥粒を塗布する際の重要
な概念を示している。一般に圧縮機のブレードの
先端は僅かに約1.01mmの幅であり、またナイフエ
ツジの幅は先端に於て0.25mm程度の幅を有するよ
うにテーパーを付されている。第７図に示されて
いる細幅の基層３８は、その表面に直交するその
中心軸線がプラズマ流の中心軸線Ａに対して横方
向に距離Ｘだけずらされた状態にて砥粒を塗布さ
れる。これは、砥粒をスプレーする際にプラズマ
流の軸線Ａの極く近傍の領域に砥粒層の蓄積を制
限するような極めて浸蝕性の強い領域が形成され
ることが経験的に発見されたためである。従つ
て、第７図に示されている如く、基層への塗布を
このような浸蝕性の領域から外れた位置にて行う
ことにより基層上に補足される砥粒の蓄積の度合
が大幅に改善される。 plasma spray gun
Metco 7M gun with type G nozzle Distance of nozzle from base layer 57.15mm Matrix material injection position relative to base layer
55.76mm Abrasive grain injection position relative to the base layer 6.35mm Distance of cooling jet intersection position relative to the base layer
O Plasma spray gun current 480A Plasma spray gun voltage 65V Relative speed between plasma spray gun and substrate
1.524m/sec Primary plasma arc gas Nitrogen 2831.7dm 3 /h 0.345MPa Secondary plasma arc gas Hydrogen 283.17dm 3 /h 0.345MPa Matrix material Metco443 (nickel-chromium alloy containing aluminum) Particle diameter (-150/+38μ) Flow rate (25g/min) Abrasive grain material Silicon carbide Particle diameter (320 grit) Matrix material Nitrogen carrier gas 311.49dm 3 /h 0.345MPa Abrasive grain carrier gas Argon 424.75dm 3 /h 0.345MPa Matrix injection port Metco#2 Powder port Abrasive grain injection Port 12.7mm outer diameter tube Base layer material Titanium alloy Base layer surface treatment Abrasive blast/Metco443 bond coating Misalignment of base layer axis with respect to plasma spray axis
1.587mm Distance between abrasive grain injection positions with respect to the plasma spray axis 22.225mm Abrasive grain injection direction Perpendicular to the plasma spray axis Relationship between the matrix material injection device and the abrasive grain injection device 180° Figure 7 shows the first example When applying abrasive grains to an extremely narrow base layer, such as when applying an abrasive grain layer to the tip of a compressor blade based on the method, or when applying an abrasive grain layer to a knife edge based on the second example. illustrating important concepts in practice. Typically, compressor blade tips are only about 1.01 mm wide, and the knife edge width is tapered to a width of about 0.25 mm at the tip. The narrow base layer 38 shown in FIG. 7 is coated with abrasive grains with its central axis perpendicular to its surface offset by a distance X in the transverse direction with respect to the central axis A of the plasma flow. Ru. This is because it has been empirically discovered that when spraying abrasive grains, an extremely corrosive region that limits the accumulation of the abrasive grain layer is formed in the region very close to the axis A of the plasma flow. It is. Therefore, as shown in FIG. 7, by applying the coating to the base layer at a location away from such erosive areas, the degree of accumulation of abrasive particles trapped on the base layer is greatly improved. be done.
以上本発明の好適実施例を説明したが当業者で
あれば本発明の概念から逸脱することなく様々な
変形変更を加えて本発明を実施し得ることは明ら
かである。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be practiced with various modifications and changes without departing from the concept of the present invention.
第１図はガスタービンエンジンに於ける互いに
対向するステータ及びロータアセンブリの様子を
示すための縦断面図である。第２図は砥粒層が塗
布された先端を有するロータブレードを示す斜視
図である。第３図は砥粒層が塗布されたロータア
センブリドラムの一部を示す斜視図である。第４
図は砥粒層が形成されたラビリンスタイプのシー
ルのナイフエツジ部分を示す斜視図である。第５
図は砥粒層をスプレーし塗布するためのプラズマ
スプレーガン装置を示す模式的斜視図である。第
６図は砥粒とマトリツクス材料粒子とが同時に基
層上に衡当する様子を示す拡大正面図である。第
７図は第６図の−線について見た断面図であ
り、細幅の基層に塗布する場合のプラズマ流の軸
線と基層の中心軸線との水平方向の位置関係を示
す。第８図は第１例の条件下に於てロータブレー
ドの先端に塗布された砥粒層を100倍に拡大して
示す顕微鏡写真である。第９図は第２例の条件下
でラビリンスタイプのシールのナイフエツジに塗
布された砥粒層を200倍に拡大して示す顕微鏡写
真である。
１２…ロータアセンブリ、１４…ステータアセ
ンブリ、１６…流路、１８…ブレード、２０…ロ
ータドラム、２２…ベーン、２４…ケース、２６
…シール、２８…シール、３０…ランド、３２…
シール、３４…プラズマ流、３６…プラズマスプ
レーガン、３８…基層、４０…マトリツクス材料
粒子、４２…砥粒、４４…ジエツト、４６…ノズ
ル。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a stator and rotor assembly facing each other in a gas turbine engine. FIG. 2 is a perspective view of a rotor blade having a tip coated with an abrasive layer. FIG. 3 is a perspective view of a portion of the rotor assembly drum coated with an abrasive layer. Fourth
The figure is a perspective view showing a knife edge portion of a labyrinth type seal on which an abrasive grain layer is formed. Fifth
The figure is a schematic perspective view showing a plasma spray gun device for spraying and applying an abrasive grain layer. FIG. 6 is an enlarged front view showing how the abrasive grains and matrix material particles are simultaneously placed on the base layer. FIG. 7 is a sectional view taken along the line - in FIG. 6, and shows the horizontal positional relationship between the axis of the plasma flow and the central axis of the base layer when coating a narrow base layer. FIG. 8 is a micrograph showing a layer of abrasive applied to the tip of the rotor blade under the conditions of the first example, magnified 100 times. FIG. 9 is a 200 times enlarged micrograph showing the abrasive grain layer applied to the knife edge of the labyrinth type seal under the conditions of the second example. 12... Rotor assembly, 14... Stator assembly, 16... Channel, 18... Blade, 20... Rotor drum, 22... Vane, 24... Case, 26
... Seal, 28... Seal, 30... Land, 32...
Seal, 34... Plasma flow, 36... Plasma spray gun, 38... Base layer, 40... Matrix material particles, 42... Abrasive grains, 44... Jet, 46... Nozzle.
Claims (1)
層を塗布するための方法であつて、高温のプラズ
マ流を発生する過程と、前記プラズマ流中にマト
リツクス材料粒子を注入する過程と、前記マトリ
ツクス材料粒子を注入する位置よりも下流にて前
記プラズマ流中に砥粒を注入する過程と、前記プ
ラズマスプレーガンを塗布されるべき基層に沿つ
て横方向に移動させる過程とを含み、前記砥粒を
注入する過程に於て前記砥粒は前記砥粒と前記マ
トリツクス材料粒子と前記基層とが三者同時に接
触するような位置にて注入されることを特徴とす
る砥粒の塗布方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の砥粒の塗布方法
であつて、塗布される基層表面の幅が前記基層表
面に於けるプラズマ流の広がりより小さい場合
に、前記基層の中心軸線を前記プラズマ流の中心
軸線に対して横方向にずらした状態にて塗布を行
うことを特徴とする砥粒の塗布方法。[Scope of Claims] 1. A method for applying an abrasive layer on a base layer using a plasma spray gun, comprising the steps of generating a high-temperature plasma stream and injecting matrix material particles into the plasma stream. injecting abrasive particles into the plasma stream downstream of the point at which the matrix material particles are injected; and moving the plasma spray gun laterally along the substrate to be applied. and in the process of injecting the abrasive grains, the abrasive grains are injected at a position such that the abrasive grains, the matrix material particles, and the base layer are in contact with each other at the same time. Application method. 2. The method for applying abrasive grains according to claim 1, in which the width of the surface of the base layer to be coated is smaller than the spread of the plasma flow on the surface of the base layer, the central axis of the base layer is A method of applying abrasive grains characterized by applying the abrasive grains in a state shifted laterally with respect to the central axis of the flow.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58084885A JPS59209763A (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Method of applying grain |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58084885A JPS59209763A (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Method of applying grain |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59209763A JPS59209763A (en) | 1984-11-28 |
| JPH0447025B2 true JPH0447025B2 (en) | 1992-07-31 |
Family
ID=13843212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58084885A Granted JPS59209763A (en) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | Method of applying grain |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59209763A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5811261A (en) * | 1981-07-09 | 1983-01-22 | 藤本 照信 | Assembling type flat house |
-
1983
- 1983-05-13 JP JP58084885A patent/JPS59209763A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5811261A (en) * | 1981-07-09 | 1983-01-22 | 藤本 照信 | Assembling type flat house |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59209763A (en) | 1984-11-28 |
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