(57)【要約】【課題】疲労強度が高く、精度の高い翼植込み部を、低コストかつ短期間に加工できる植込み部の仕上加工方法を提供する。【解決手段】翼植込み部をワイヤカットで加工し、その後、グラスビードピーニングまたはショットピーニングで加工面に残留圧縮応力を付加する。グラスビードピーニングまたはショットピーニングは、加工面の残留圧縮応力が少なくとも加重方向で３０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以下になるように行う【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼植込み部をワイヤカットで加工し、その後、グラスビードピーニングまたはショットピーニングで加工面に残留圧縮応力を付加する、ことを特徴とする翼植込み部の仕上加工方法。
【請求項２】
前記グラスビードピーニングまたはショットピーニングは、加工面の残留圧縮応力が少なくとも加重方向で３０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以下になるように行う、ことを特徴とする請求項１に記載の翼植込み部の仕上加工方法。
【請求項３】
前記グラスビードピーニングをグラスサイズＭ−６でピーニング強度３〜５Ｎで行う、ことを特徴とする請求項１に記載の翼植込み部の仕上加工方法。
【請求項４】
前記ショットピーニングをショットサイズＳ−１１０で、ショット強度６〜８Ａで行う、ことを特徴とする請求項１に記載の翼植込み部の仕上加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービンのディスクおよびブレードの植込み部仕上加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンのディスクおよびブレードの翼植込み部は、高速回転時にブレードに作用する遠心力をディスクに伝達する部分である。そのため、この翼植込み部の加工形状は、複雑かつ高精度のダブテール形状、あるいはクリスマスツリー形状に精密加工する必要がある。
従来、かかる翼植込み部の加工は、切削（ブローチ加工や転削）または研削加工で仕上げ加工を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、翼植込み部は加工精度が数１０ミクロンオーダーの高精度が要求される複雑な形状（ダブテール形状、あるいはクリスマスツリー形状）であるため、汎用のＮＣ加工や研削加工では、加工が困難であり、仮に加工できても加工コストが非常に高くなる問題点がある。
【０００４】
そのため、従来は主としてブローチ加工で製作していたが、ブローチ加工には特殊な工具（ブローチ）と専用の大型機械を必要とする。そのため、工具費用が高いばかりでなく、ブローチ製作に数カ月オーダーの期間を必要とし、工具の入手・調達などのため、新設計の翼植込み部を加工する場合には費用と期間がかかりすぎる問題点があった。
【０００５】
また、精密加工に適した放電加工の一種であるワイヤカットが、翼植込み部以外の部品加工に適用されているが、ワイヤカットは、加工された表面に熱影響が残り、加工部分の不健全性、疲労強度不足の理由で、寿命の短い試験や応力が小さく安全係数の大きい場合にしか適用できなかった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、疲労強度が高く、精度の高い翼植込み部を、低コストかつ短期間に加工できる植込み部の仕上加工方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、翼植込み部をワイヤカットで加工し、その後、グラスビードピーニングまたはショットピーニングで加工面に残留圧縮応力を付加する、ことを特徴とする翼植込み部の仕上加工方法が提供される。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記グラスビードピーニングまたはショットピーニングは、加工面の残留圧縮応力が少なくとも加重方向で３０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以下になるように行う。
また、前記グラスビードピーニングをグラスサイズＭ−６でピーニング強度３〜５Ｎで行うのがよい。
或いは、前記ショットピーニングをショットサイズＳ−１１０で、ショット強度６〜８Ａで行うのがよい。
【０００９】
上記本発明の方法によれば、翼植込み部の仕上加工を放電加工の一種であるワイヤカットで行うので、精度の高い翼植込み部を、低コストかつ短期間に加工できる。
また、ワイヤカット後、グラスビードピーニング、またはショットピーニングで加工面に残留圧縮応力を付加するので、ワイヤカットで表面に発生した残留引張応力（これは、製品の寿命に影響する）を、製品寿命を高める残留圧縮応力に変換することにより、疲労寿命を従来の切削（ブローチ加工等）による加工と同等以上にすることができる。
従って、本発明の方法によれば、極めて信頼性の要求される翼植込み部の仕上加工をワイヤカットで加工できるようになり、工具費の削減、工具の調達などにかかる工期の短縮を実現できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の翼植込み部仕上加工方法のフロー図である。この図に示すように、本発明の仕上加工方法は、粗ワイヤカット工程（Ａ）の後の仕上ワイヤカット工程（Ｂ）とピーニング工程（Ｃ）からなる。
【００１１】
素材１、例えばガスタービンのディスクおよびブレードは、粗ワイヤカット工程（Ａ）により、仕上げ加工直前の所定の形状に加工される。
【００１２】
仕上ワイヤカット工程（Ｂ）では、ディスクおよびブレード２の翼植込み部をワイヤカットで所定の形状に仕上げる。ワイヤカットは放電加工の一種であり、直径０．０４〜０．３ｍｍ程度の細いワイヤを電極として放電加工する。このワイヤカットにより、加工面は放電により一旦溶融し、表面に微細な加工変質層ができる。この加工変質層とその直下の層の表面残留応力は引張りであり、そのままでは疲労強度が低下するおそれがある。
【００１３】
ピーニング工程（Ｃ）では、グラスビードピーニングまたはショットピーニングで加工面に残留圧縮応力を付加する。このグラスビードピーニングまたはショットピーニングは、加工面の残留圧縮応力が少なくとも加重方向で３０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以下になるように行うのがよい。
このピーニング工程（Ｃ）により翼植込み部を有するディスクまたはブレード２が完成する。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
供試材として高強度ニッケル基タービンディスク用材料を用い、直径１０ｍｍの丸棒を、（Ａ）旋削加工、（Ｂ）ワイヤカットのみ、（Ｃ）ワイヤカット＋グラスビードピーニングで製作し、試験温度７５０℃、５Ｈｚサイン波による引張疲労試験と、残留応力測定、及びミクロ観察を実施した。
【００１５】
図２は低サイクル疲労試験結果を示す図である。この図において、横軸は繰返し数、縦軸は応力（応力振幅）である。また、図中の各直線はそれぞれ旋削加工、ワイヤカットのみ、ワイヤカット＋グラスビードピーニングの結果を示している。
【００１６】
この図から、低サイクル疲労強度は、ワイヤカットのみ、旋削加工、ワイヤカット＋グラスビードピーニングの順で高く、グラスビードピーニングにより低サイクル疲労強度が大幅に向上することがわかる。
【００１７】
表１は、各加工方法による表面の残留応力の差を示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
残留応力は、旋削加工品は長手方向、周方向とも圧縮応力であるのに対し、ワイヤカットのみでは長手方向、周方向とも引張応力であった。ワイヤカットのみの疲労強度が低い原因はこの表面応力の違いに起因するものと思われる。ワイヤカット＋グラスビードピーニングの残留応力は長手方向、周方向とも圧縮応力であった。グラスビードピーニングにより圧縮残留応力が付与されたことにより低サイクル疲労強度が大幅に向上したものと判断できる。
【００２０】
ミクロ組織の走査顕微鏡観察から、ワイヤカット加工された材料の再溶融層はブローチ加工と同等の厚さ（６〜８μｍ）であり、ワイヤカット＋グラスビードピーニングの再溶融層の厚さは２〜４μｍであった。また、ワイヤカット＋グラスビードピーニングの再溶融層および母材にクラックは認められなかった。
【００２１】
従って、ミクロ組織観察から、ワイヤカット後にグラスビードピーニングを施すことにより、再溶融層を若干除去する効果があることがわかる。また、再溶融層および母材にクラックがないことより、ワイヤカット＋グラスビードピーニングをブローチ加工と同等に扱えることがわかった。
【００２２】
（実施例２）
供試材としてＩＮ７１８を用い、引張試験用平板試験片を、（Ａ）研磨加工、（Ｂ）ワイヤカットのみ、（Ｃ）ワイヤカット＋グラスビードピーニングで製作し、試験温度室温、繰返し速度２０００ｒｐｍのサイン波による引張疲労試験とミクロ観察を実施した。
なおグラスビードピーニングは、グラスサイズＭ−６でピーニング強度を３〜５Ｎとした。
【００２３】
図３は高サイクル疲労試験結果を示す図である。この図において、横軸は繰返し数、縦軸は応力（応力振幅）である。また、図中の各直線はそれぞれ研磨加工、ワイヤカットのみ、ワイヤカット＋グラスビードピーニングを示している。
【００２４】
この図から、高サイクル疲労強度は、ワイヤカットのみ、研磨加工、ワイヤカット＋グラスビードピーニングの順で高く、１０７サイクル強度は、（Ａ）ワイヤカットのみが約３２０ＭＰａ、（Ｂ）研磨加工が約４５０ＭＰａ、（Ｃ）ワイヤカット＋グラスビードピーニングが５８０ＭＰａであった。
【００２５】
断面のミクロ観察から、表面の不規則性及び再溶融層厚さは、（Ａ）研磨加工では０、（Ｂ）ワイヤカットのみでは約４μｍ、（Ｃ）ワイヤカット＋グラスビードピーニングでは約２μｍであった。また、再溶融層内クラック及び母材クラックは、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）とも認められなかった。
【００２６】
従ってワイヤカットによる再溶融層が小さいならば、ワイヤカット後にグラスビードピーニング、またはショットピーニングを実施すると、ブローチ加工後にグラスビードピーニング、またはショットピーニングをしたものと同じ程度の疲労強度があることを確認した。
【００２７】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明の植込み部の仕上加工方法は、疲労強度が高く、精度の高い翼植込み部を、低コストかつ短期間に加工できる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の翼植込み部仕上加工方法のフロー図である。
【図２】低サイクル疲労試験の結果を示す図である。
【図３】高サイクル疲労試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
１　素材、２　ディスクおよびブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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