(57)【要約】【課題】この発明は、内部冷却構造を有する鋳造品の流量試験に係る検査効率を向上可能な鋳造部品の製造方法及び鋳造部品を製造するための中子を提供する。【解決手段】中子１０と鋳型２０との間に溶融金属２１を供給した後、中子１０を除去して該中子１０に対応する中空部を有する鋳造部品を製造する方法であって、一端に延長部１２を有する中子１０と鋳型２０との間に溶融金属２１を供給して、該延長部１２に対応した接続部を有する中間鋳造部品を製造する工程と、該中間鋳造部品の接続部流量検査用の流体供給管を接続して、中空部に流体を供給する工程と、前記流体を供給した後、中間鋳造部品の接続部を除去する工程と、を有し、延長部１２は、中空部に接続される流体供給管の端部に対応した中空状の接続部を形成する形状である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中子と鋳型との間に溶融金属を供給した後、前記中子を除去することによって前記中子に対応する中空部を有する鋳造部品を製造する方法であって、
一端に延長部を有する中子と鋳型との間に溶融金属を供給して、該延長部に対応した接続部を有する中間鋳造部品を製造する工程と、
該中間鋳造部品の前記接続部に流量検査用の流体供給管を接続して、前記中空部に流体を供給する工程と、
前記流体を供給した後、前記中間鋳造部品の接続部を除去する工程と、を有し、
前記延長部は、前記中空部に接続される流体供給管の端部に対応した中空状の前記接続部を形成する形状である、ことを特徴とする鋳造部品の製造方法。
【請求項２】
前記中子の延長部の一端は、前記中間鋳造部品の中空部の端部に対応する形状をなし、他端は、前記流量検査用の流体供給管に対応する形状をなすことを特徴とする請求項１記載の鋳造部品の製造方法。
【請求項３】
前記中子の延長部は、前記中空部側の端部の横断面形状と、前記流体供給管側の端部の横断面形状との間で漸次外径が変化することを特徴とする請求項２記載の鋳造部品の製造方法。
【請求項４】
前記鋳造部品はタービン翼であり、その内部に形成された中空部は、該タービン翼の内部冷却流体の通路である請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳造部品の製造方法。
【請求項５】
鋳型内に設置した後、該鋳型との間に供給した溶融金属により鋳造部品を製造するための中子であって、
鋳造部品の流体流通路となる中空部を形成する中子本体と、該中子本体に連結されて、一端が中間鋳造部品の中空部の端部に対応する形状をなし、他端が前記流量検査用の流体供給管に対応する形状をなす延長部と、を具備することを特徴とする中子。
【請求項６】
前記中子本体と前記延長部とは一体に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の中子。
【請求項７】
前記中子本体と前記延長部とは別体に形成されかつ互いが接着されていることを特徴とする請求項５に記載の中子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部冷却構造を有するタービン翼、エンジンブロックなどの鋳造部品の製造方法、及び該鋳造部品を製造するための中子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の鋳造部品を製造するための技術として、以下の特許文献１及び２に示されるガスタービン動翼の製造方法が知られている。
これら特許文献１及び２に示されるガスタービン動翼は、内部に中空状の冷却媒体流通路を有し、かつ鋳造によって製造される鋳造部品であって、その内部に冷却媒体流通路を形成するに際し、該冷却媒体流通路と同形状をした中子を配置し、鋳造後その中子を取り除くようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２８７５１号公報
【特許文献２】特許第３４７２５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように構成されたガスタービン翼では、中空状に形成された冷却媒体流通路内に冷却空気を流すことで全体を冷却する構造になっている。このため、鋳造部品内に中空部を形成するには、中子を使って鋳造し、鋳造後に中子をアルカリ溶剤で溶融及び除去している。
【０００５】
図６には、鋳造部品により形成された、中空状の冷却媒体流通路１を内部に有してなるガスタービン翼２の一例が示されている。この図に示されるガスタービン翼２では、中空状の冷却媒体流通路１に空気を流すことによる冷却を確実にするため、設計通りに規定の流量が流れるか否かが、鋳造後に、冷却媒体流通路１の基端部３に設置された試験用空気供給装置４により試験される。
【０００６】
しかしながら、このような技術では、複数ある冷却媒体流通路１毎に、流量検査時に冷却空気を供給する試験用空気供給装置４に接続するための接続用治具（符号５で示す）を介在させ、かつその都度、シール部での漏れのないように接続用治具５の設置状況を確認する必要がある。
すなわち、接続用治具５を介して試験用空気供給装置４に接続する形態のガスタービン翼２では、（１）冷却媒体流通路１の供給口形状の合わせた接続用治具５を、流量検査毎に作成する必要がある、（２）冷却媒体流通路１の供給口は、鋳造後表面が滑らかでないため、シールが困難で冷却空気が漏れる場合があり、これら（１）（２）により流量検査に要する時間、費用が多大なものとなり、検査効率が悪いという問題がある。
【０００７】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、内部冷却構造を有する鋳造品の流量試験に係る検査効率を向上させることが可能な、鋳造部品の製造方法及び鋳造部品を製造するための中子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、中子と鋳型との間に溶融金属を供給した後、前記中子を除去することによって前記中子に対応する中空部を有する鋳造部品を製造する方法であって、一端に延長部を有する中子と鋳型との間に溶融金属を供給して、該延長部に対応した接続部を有する中間鋳造部品を製造する工程と、該中間鋳造部品の前記接続部に流量検査用の流体供給管を接続して、前記中空部に流体を供給する工程と、前記流体を供給した後、前記中間鋳造部品の接続部を除去する工程と、を有し、前記延長部は、前記中空部に接続される流体供給管の端部に対応した中空状の前記接続部を形成する形状である、ことを特徴とする。
【０００９】
そして、上記一態様によれば、一端に延長部を有する中子と鋳型との間に溶融金属を供給して、該延長部に対応した接続部を有する中間鋳造部品を製造する。その後、該中間鋳造部品の接続部に、流量検査用の流体供給管を接続して、中空部内に流体を供給し、これにより流体供給管に設計用の流量が流れるか否かを検査する。検査後に、該中間鋳造部品の接続部を除去することにより、鋳造部品が製造される。
ここで、中子の延長部は、中間鋳造部品の中空部に接続される流体供給管の端部に対応した中空状の接続部を形成する形状であるので、中間鋳造部品を製造した後の流量検査の際に、中間鋳造部品の接続部に形成された中空部形状に、流量検査用の流体供給管を合致させることができる。その結果、これまでのように流量検査毎に、鋳造部品の中空部に接続するための接続用治具を作成する必要がなく、また、シールの不具合による空気漏れも無くなり、効率の良い流量試験を実施することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一態様の鋳造部品の製造方法において、前記中子の延長部の一端は、前記中間鋳造部品の中空部の端部に対応する形状をなし、他端は、前記流量検査用の流体供給管に対応する形状としてもよい。
【００１１】
そして、上記構成によれば、中子の延長部の一端が、中間鋳造部品の中空部の端部に対応する形状をなし、該中子の延長部の他端が、流量検査用の流体供給管に対応する形状をなすように、該中子の延長部が形成される。これにより鋳造後の中間鋳造部品をその接続部を介して、特別な接続用治具を用いることなく、流量検査用の流体供給管に支障なく合致しかつ連結することができる。
【００１２】
また、本発明の一態様鋳造部品の製造方法において、前記中子の延長部は、前記中空部側の端部の横断面形状と、前記流体供給管側の端部の横断面形状との間で漸次外径が変化しても良い。
【００１３】
そして、上記構成によれば、中子の延長部が、該中空部側の端部の横断面形状と、前記流体供給管側の端部の横断面形状との間で漸次外径が変化する。例えば、流体供給管側の端部の横断面形状が、中間鋳造部品の中空部側における端部の横断面形状に向けて漸次外径が拡大するように、中子の延長部を形成することにより、鋳造後の中間鋳造部品の接続部も同形状に形成することができる。その結果、鋳造後の中間鋳造部品において、当該接続部を経由して流量検査用の流体供給管からの検査用流体を中空部内に円滑に導くことができる。
【００１４】
また、本発明の一態様の鋳造部品の製造方法において、前記鋳造部品はタービン翼であり、その内部に形成された中空部は、該タービン翼の内部冷却流体の通路としても良い。
【００１５】
そして、上記構成によれば、鋳造部品はタービン翼であり、その内部に形成された中空部が、該タービン翼の内部冷却流体の通路を形成することにより、設計通りの内部冷却流路を有するタービン翼を製造することができる。
【００１６】
また、本発明の中子は、鋳型内に設置した後、該鋳型との間に供給した溶融金属により鋳造部品を製造に使用され、鋳造部品の流体流通路となる中空部を形成する中子本体と、該中子本体に連結されて、一端が中間鋳造部品の中空部の端部に対応する形状をなし、他端が前記流量検査用の流体供給管に対応する形状をなす延長部と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
そして、上記発明の一態様の中子によれば、一端に延長部を有する中子と鋳型との間に溶融金属を供給することにより、該延長部に対応した接続部を有する中間鋳造部品が製造される。その後、該中間鋳造部品の接続部に、流量検査用の流体供給管を接続して、中空部内に流体を供給することより、流体供給管に設計用の流量が流れるか否かが検査される。そして、検査後に、該中間鋳造部品の接続部が除去される。
このとき、中子の延長部は、中間鋳造部品の中空部に接続される流体供給管の端部に対応した中空状の接続部を形成する形状であるので、中間鋳造部品を製造した後の流量検査の際に、中間鋳造部品の接続部に形成された中空部の形状に、流量検査用の流体供給管を合致させることができる。その結果、これまでのような流量検査毎に接続用治具を作成する必要がなく、また、シールの不具合による空気漏れも無くなり、効率の良い流量試験を実施することが可能となる。
【００１８】
また、上記発明の一態様の中子は、前記中子本体と前記延長部とは一体に形成され、又は前記中子本体と前記延長部とは別体に形成されかつ互いが接着されても良い。
【００１９】
そして、上記構成の中子によれば、中子本体とその端部に位置する延長部とが一体に形成される、又は中子本体とその端部に位置する延長部とが別体に形成されかつ互いが接着される構成である。そして、これら中子構造を適宜選択することにより、効率良く中子を製作することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、一端に延長部を有する中子と鋳型との間に溶融金属を供給して、該延長部に対応した接続部を有する中間鋳造部品を製造する。その後、該中間鋳造部品の接続部に、流量検査用の流体供給管を接続して、中空部内に流体を供給し、これにより流体供給管に設計用の流量が流れるか否かを検査する。検査後に、該中間鋳造部品の接続部を除去することにより、鋳造部品が製造される。
ここで、中子の延長部は、中間鋳造部品の中空部に接続される流体供給管の端部に対応した中空状の接続部を形成する形状であるので、中間鋳造部品を製造した後の流量検査の際に、中間鋳造部品の接続部に形成された中空部形状に、流量検査用の流体供給管を合致させることができる。その結果、これまでのように流量検査毎に、鋳造部品の中空部に接続するための接続用治具を作成する必要がなく、また、シールの不具合による空気漏れも無くなり、効率の良い流量試験を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るセラミック中子の準備工程を示す正面図である。
【図２】セラミック中子を鋳型にセットする工程を示す図であって、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図３】鋳型内に溶融金属を流し込む工程を示す図であって、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）はその断面図である。
【図４】セラミック中子を溶解及び鋳型を除去した後の鋳造部品の図であって、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）はその断面図である。
【図５】鋳造部品の流量試験を示す図であって、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）はその断面図である。
【図６】従来の鋳造部品を示す図であって、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は（Ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。
まず、図１に符号１０で示すものは本発明に係るセラミック中子であって、鋳型２０内に設置した後、該鋳型２０との間に供給した溶融金属２１により、中間鋳造部品Ｄ´及びその最終製品である鋳造部品Ｄを製造するために使用される（後述する）。
また、セラミック中子１０は、図１中上側に位置して鋳造部品Ｄ内に流体流通路となる中空部Ｃを形成するための中子本体１１と、該中子本体１１の下側の基端箇所に形成された延長部１２とを有する。この延長部１２は、鋳造部品Ｄの中空部Ｃに接続される流体供給管３０の端部に対応した中空状の接続端部４０を、該鋳造部品Ｄの基端部に形成するために形状が設定されている（後述する）。
ここで、セラミック中子１０の延長部１２は、鋳造部品Ｄの中空部Ｃ側の端部の横断面形状と、流体供給管３０側の端部の横断面形状との間で漸次外径が変化するように形成されている。例えば、流体供給管３０側の端部の横断面形状が、鋳造部品Ｄの中空部Ｃ側における端部の横断面形状に向けて漸次外径が拡大するように、セラミック中子１０の延長部１２が形成されている（後述する）。
【００２３】
また、セラミック中子１０は、セラミック紛体と蝋との混合物を金型に注入して焼成する精密鋳造法（ロストワックス法）により製造される。
なお、セラミック中子１０にて、精密鋳造法により中子本体１１と延長部１２とを一体に形成しても良いし、中子本体１１と延長部１２とを別体に形成しかつこれらを互いに接着して一体化しても良い。
【００２４】
次に、セラミック中子１０を使用した鋳造部品Ｄの製造方法について、図１〜図５を参照して説明する。
（中子準備工程）
まず、精密鋳造法により、図１で述べたような、中子本体１１と延長部１２とを有するセラミック中子１０を作成する。
【００２５】
（鋳型に中子を設置する工程）
次に、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、図１に示すセラミック中子１０を鋳造部品Ｄの型枠となる鋳型２０内に設置する。このとき、セラミック中子１０と鋳型２０との間の間隙１３にはワックス（図示略）が充填されて、セラミック中子１０を鋳型２０内の所定位置に保持する。
【００２６】
（溶融金属の流し込み工程）
次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、セラミック中子１０と鋳型２０との間の間隙１３内に溶融金属２１を流し込み、これによって間隙１３内のワックス（図示略）を溶解させ、該溶融金属２１に置き換える。
【００２７】
（中間鋳造部品の形成工程）
次に、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、溶融金属２１を冷却した後、セラミック中子１０をアルカリ溶解及び外側の鋳型２０を除去し、これによって流量検査用の流体供給管３０に接続可能な接続端部４０を備えた中間鋳造部品Ｄ´を形成する。
なお、この中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０内の中空形状は、前述したように、流量検査用の流体供給管３０との連結部形状に対応したセラミック中子１０の延長部１２により形成される。
【００２８】
（流量検査工程）
次に、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０に流量検査用の流体供給管３０を接続して、中空部Ｃに検査用流体を供給する。これにより、中間鋳造部品Ｄ´の中空部Ｃに設計通りの流量の流体が流れるか否かを試験する。
また、中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０と流量検査用の流体供給管３０との連結に際して、中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０内の中空形状は、セラミック中子１０の延長部１２を介して、流量検査用の流体供給管３０との連結部形状に対応したものとなっている。このため、中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０に形成された中空形状を、流量検査用の流体供給管３０の連結部形状に合致させることができ、その結果、シールの不具合による流体漏れを防止することができる。
なお、図５（Ａ）において、符号３１、３２で示されるものは、流量検査時に中間鋳造部品Ｄ´及びその接続端部４０を支持する支持部であり、その中で、支持部３２は、中間鋳造部品Ｄ´における中空部Ｃの蓋部も兼ねている。
【００２９】
（接続端部の除去工程）
検査用流体を供給した後、図５（Ａ）の切断線ａに示すように、中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０を除去し、鋳造部品Ｄを完成する。
【００３０】
以上詳細に説明したように本実施形態に係る鋳造部品の製造方法では、一端に延長部１２を有するセラミック中子１０と鋳型２０との間に溶融金属２１を供給して、該延長部１２に対応した接続端部４０を有する中間鋳造部品Ｄ´を製造する。その後、該中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０に、流量検査用の流体供給管３０を接続して、中空部Ｃ内に検査用流体を供給し、これにより流体供給管３０に設計用の流量が流れるか否かを検査する。検査後に、該中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０を除去することにより、鋳造部品Ｄが製造される。
ここで、セラミック中子１０の延長部１２は、中間鋳造部品Ｄ´の中空部Ｃに接続される流体供給管３０の端部に対応した中空状の接続端部４０を形成する形状であるので、中間鋳造部品Ｄ´を製造した後の流量検査の際に、中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０に形成された中空部Ｃ形状に、流量検査用の流体供給管３０を合致させることができる。その結果、これまでのように流量検査毎に、鋳造部品の中空部に接続するための接続用治具を作成する必要がなく、また、シールの不具合による流体漏れも無くなり、効率の良い流量試験を実施することが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態に係る鋳造部品の製造方法では、セラミック中子１０の延長部１２の一端が、中間鋳造部品Ｄ´の中空部Ｃの端部に対応する形状をなし、該セラミック中子１０の延長部１２の他端が、流量検査用の流体供給管３０に対応する形状をなすように、該セラミック中子１０の延長部１２が形成される。これにより鋳造後の中間鋳造部品Ｄ´をその接続端部４０を介して、特別な接続用治具を用いることなく、流量検査用の流体供給管３０に支障なく合致しかつ連結することができる。
【００３２】
また、本実施形態に係る鋳造部品の製造方法では、セラミック中子１０の延長部１２が、該中空部Ｃ側の端部の横断面形状と、流体供給管３０側の端部の横断面形状との間で漸次外径が変化する。例えば、流体供給管３０側の端部の横断面形状が、中間鋳造部品Ｄ´の中空部Ｃ側における端部の横断面形状に向けて漸次外径が拡大するように、セラミック中子１０の延長部１２を形成することにより、鋳造後の中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０も同形状に形成することができる。その結果、鋳造後の中間鋳造部品Ｄ´において、当該接続端部４０を経由して流量検査用の流体供給管３０からの検査用流体を中空部Ｃ内に円滑に導くことができる。
【００３３】
また、本実施形態に係る鋳造部品の製造方法では、鋳造部品Ｄでタービン翼を形成し、その内部に形成された中空部Ｃが、該タービン翼の内部冷却流体の通路を形成することにより、設計通りの内部冷却流路を有するタービン翼を製造することが可能となる。
【００３４】
一方、本実施形態に係るセラミック中子１０によれば、下側端部に位置する延長部１２は、中間鋳造部品Ｄ´の中空部Ｃに接続される流体供給管３０の端部に対応した中空状の接続端部４０を形成する形状であるので、中間鋳造部品Ｄ´を製造した後の流量検査の際に、中間鋳造部品Ｄ´の接続端部４０に形成された中空部Ｃの形状に、流量検査用の流体供給管３０を合致させることができる。その結果、これまでのように流量検査毎に、鋳造部品の中空部に接続するための接続用治具を作成する必要がなく、また、シールの不具合による流体漏れも無くなり、効率の良い流量試験を実施することが可能となる。
また、セラミック中子１０によれば、中子本体１１とその端部に位置する延長部１２とが一体に形成される、又は中子本体１１とその端部に位置する延長部１２とが別体に形成されかつ互いが接着される構成である。そして、これら中子構造を適宜選択することにより、効率良くセラミック中子１０を製作することができる。
【００３５】
なお、上記本実施形態に係る鋳造部品の製造方法では、中空状の内部冷却流体の通路を有するタービン翼を形成しても良いし、これに限定されず、エンジンブロックなどの鋳造部品を製造しても良く、鋳造部品の種類については特に限定されない。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、内部冷却構造を有するタービン翼、エンジンブロックなどの鋳造部品の製造方法、及び該鋳造部品を製造するための中子に関する。
【符号の説明】
【００３８】
１０  セラミック中子
１１  中子本体
１２  延長部
２０  鋳型
２１  溶融金属
３０  流体供給管
４０  接続端部（接続部）
Ｄ  鋳造部品
Ｄ´  中間鋳造部品
Ｃ  中空部
【図１】
2015123497.tif 000003
【図２】
2015123497.tif 000004
【図３】
2015123497.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015123497.tif 000007
【図６】
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