涡轮转子制造技术

本发明专利技术其目的在于，实现以低成本的装置抑制焊接后的转子轴的歪斜，提高成品率，并且可大量生产的涡轮转子，使涡轮叶轮(12)和转子轴(14)在与凹凸部(12a、14a)嵌合的状态下旋转，从激光束发生装置(30)沿周向在接合面(16)照射激光束L，焊接接合部(16)。接着，使激光束L偏光，利用激光束L对包含焊接部的转子轴侧区域X进行回火处理。对于焊接时发生的局部角度分布的残留应力R1，通过进行回火，遍及整周产生残留应力R2。由此，抑制冷却后的转子轴(14)的歪斜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术其目的在于，实现以低成本的装置抑制焊接后的转子轴的歪斜，提高成品率，并且可大量生产的涡轮转子，使涡轮叶轮(12)和转子轴(14)在与凹凸部(12a、14a)嵌合的状态下旋转，从激光束发生装置(30)沿周向在接合面(16)照射激光束L，焊接接合部(16)。接着，使激光束L偏光，利用激光束L对包含焊接部的转子轴侧区域X进行回火处理。对于焊接时发生的局部角度分布的残留应力R1，通过进行回火，遍及整周产生残留应力R2。由此，抑制冷却后的转子轴(14)的歪斜。【专利说明】涡轮转子
本专利技术涉及例如用于机动车用涡轮增压机，去除制造时的残留应力，可防止工作中转子轴的轴心歪斜的涡轮转子。
技术介绍
构成机动车用涡轮增压机的涡轮转子因涡轮叶轮需要耐热性，所以使用不同的材料分别制作由耐热材料制作的涡轮叶轮、和没有必要特别使用耐热材料的转子轴，通过电子束焊接等将两者结合。即，如图5所示，现有的涡轮转子100使电子束E与轴向呈直角方向接触涡轮叶轮102和转子轴104的接合面106的同时使两者旋转，遍及整周焊接接合部106。 该情况下，因对两者进行圆周焊接，所以在焊接部产生偏向周向的残留应力。因此，在转子轴104上产生双点划线所示的倾斜(歪斜)104:'，在涡轮叶轮的外周产生轴心歪斜Λ σ (参照图5)。焊接后，虽然通过机械加工修正歪斜，但残留应力没有去除。因此，在涡轮增压机工作时，因涡轮转子被加热，所以焊接时的残留应力释放，在涡轮转子100产生再歪斜。如果歪斜发生，则存在在工作时，在涡轮转子上产生不平衡力，产生噪音及振动这类问题。 专利文献I及2中公开有使用电子束焊接涡轮叶轮和转子轴的方法。专利文献I中公开的焊接方法将由耐热金属形成的涡轮叶轮和转子轴连接，其中，将涡轮叶轮和转子轴一边接合一边使其旋转，在其接合部照射电子束进行焊接。之后，一边从接合部在转子轴侧进行规定的幅宽扫描一边照射电子束，对因焊接时的热影响而固化的接合部附近的转子轴进行回火。 另一方面，专利文献2中公开的焊接方法中，在涡轮叶轮和转子轴的接合部的周围，在周向上隔开等角度的多个点设置电子束照射装置，进行来自多点的等角度同时焊接。由此，抑制因伴随焊接时的溶融金属的凝固而产生的收缩应力而转子轴产生歪斜。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:(日本)特开平7 - 286528号公报 专利文献2:(日本)特开2001 — 254627号公报 专利技术所要解决的课题 如上述，专利文献I中，以在接合部照射电子束进行焊接后，在因热影响而变硬的接合部的轴侧附近一边扫描一边照射电子束进行回火，由此，可连续地进行焊接处理的所谓生产技术的解决为目的，不以消除转子轴的歪斜为目的。 而且，如专利文献1，只进行转子轴侧区域的回火，不能消除转子轴的歪斜。因此，如果在焊接后转子轴产生歪斜，则涡轮转子的成品率降低。另外，如果通过机械加工修正轴心歪斜，则需要焊接工序和机械加工工序这二个工序，使涡轮转子的生产性大幅降低。 另一方面，专利文献2的焊接方法中，认为对在周向偏向的残留应力抑制有效，但需要多台电子束装置，具有高成本这类问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于该现有的技术问题而创立的，其目的在于，实现以低成本的装置，抑制焊接后的转子轴的歪斜提高成品率，并且提高涡轮转子的生产性而可大量生产的涡轮转子。 用于解决课题的技术方案 本专利技术提供一种涡轮转子，通过对接焊，将由耐热金属构成的涡轮叶轮和由碳素钢构成的转子轴连接而成，其特征在于， 所述涡轮叶轮和转子轴为从热释放波束发生装置向其接合部照射热释放波束进行焊接而形成的结构， 一边对所述接合部的包含对接焊位置的转子轴侧进行规定的幅宽扫描，一边从所述能量发生装置照射以一定量调节的电磁能或热能，并进行回火以遍及整周产生在焊接时产生的转子轴的局部角度分布的残留应力，在涡轮转子运转时，将在所述涡轮叶轮外周发生的轴心歪斜抑制在0.2mm以下。 优选的是，用于回火的所述能量发生装置为高频感应加热装置或激光束发生装置，更优选的是，用于回火的所述能量发生装置是高频感应加热装置或激光束发生装置，用于焊接的热释放波束发生装置为激光束或电子束发生装置。 在本专利技术的涡轮转子中，相对于由耐热金属构成的涡轮叶轮，转子轴的材质为热传导性相对好且热容量大的碳素钢。由此，与涡轮叶轮相比相对增大焊接后回火带来的转子轴的热膨胀量或热收缩量。因此，在后述的回火中，可以在焊接部产生遍及整周的残留应力。另外，涡轮叶轮和转子轴具有向其接合部照射激光束或电子束(以下，称为热释放波束)进行焊接而形成的结构。 另外，对接合部的包含对接焊位置的转子轴侧一边进行规定幅宽扫描一边从能量发生装置照射由以一定量调节的电磁能或热能构成的热释放波束(例如高频感应加热装置或激光束)，进行回火以遍及整周产生在焊接时产生的转子轴的局部角度分布的残留应力，而进行制造。 这样回火的涡轮转子处于残留应力在周向平衡的状态，冷却后也保持其均衡状态。因此，不产生转子轴的歪斜，且即使在运转中被加热，也不会产生歪斜。即，在涡轮转子运转时，可以将在涡轮叶轮外周产生的轴心歪斜Λ σ抑制在0.2mm以下。通过将轴心歪斜Δ σ抑制在0.2_以下，可以将运转时的实质的噪音及轴振动的发生抑制在容许范围内。另外，只要电磁能或热能的扫描宽度与需要回火的区域一致，则就可以通过一次扫描完成回火，可以在短时间进行回火作业。因此，适于涡轮转子的大量生产。 本【专利技术者】等根据各种实验可知，在将接合面沿周向进行焊接时，在焊接的完成侧角度区域残留局部应力。认为其理由是因为，由于转子轴比涡轮叶轮的热膨胀率大，所以在焊接时，因焊接部附近的转子轴的热膨胀而在焊接部作用拉伸力，在焊接的完成侧角度区域，在焊接热中曝露最长时间，所以作用最大的拉伸力。 因此，涡轮转子回火时，优选在除该完成侧角度区域(约O?90°的区域)之外的区域实施多次的回火处理。例如，进行接合面转I周(360° )或转2周(720° )的焊接后，在使其转约半周(180° )期间慢慢减少输出，对包含焊接部的转子轴侧区域进行转I周或转2周的回火的情况下，可以在270?360°范围省略回火的完成侧角度区域。由此，在除该完成侧区域之外的区域，因转子轴膨胀，所以在被冷却的焊接部产生残留应力，因此，可以在转子轴遍及整周均等地产生残留应力。 回火可以使用高频加热装置或激光束发生装置。高频加热装置可以小型轻量化，且可进行高效发电，因此，省电，可以低成本化。另外，由于可进行急速高温加热，所以适于大量生产。另外，激光束发生装置可得到高功率密度，热输入少，对周边部的热影响少，能够正确地控制射线的照射位置。另外，像电子束那样的加热，不需要将焊接部的周围保持在真空。因此，可以低成本化，适于大量生产。 专利技术效果 本专利技术的涡轮转子在进行了涡轮叶轮和转子轴的焊接后，对包含焊接部的焊接部附近的转子轴侧区域进行回火，遍及整周产生在焊接时发生的转子轴的局部角度分布的残留应力，因此，可抑制冷却后及之后的运转时的转子轴的歪斜。因此，能够以低成本制作不产生转子轴的歪斜的涡轮转子。另外，不需要焊接后的机械加工下的修正作业，可以提高成品率，并且可以缩短制作时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮转子，通过对接焊，将由耐热金属构成的涡轮叶轮和由碳素钢构成的转子轴连接而成，其特征在于，所述涡轮叶轮和转子轴为从热释放波束发生装置向其接合部照射热释放波束进行焊接而形成的结构，一边对所述接合部的包含对接焊位置的转子轴侧进行规定的幅宽扫描，一边从所述能量发生装置照射以一定量调节的电磁能或热能，并进行回火以遍及整周产生在焊接时产生的转子轴的局部角度分布的残留应力，在涡轮转子运转时，将在所述涡轮叶轮外周发生的轴心歪斜抑制在0.2mm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大坪瞳，新井贵，惠比寿干，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP