JPS637873B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸車（ロータ）の円板または対向円
板に羽根をアーク溶接する新規な方法、ことに軸
車円板または対向円板と各羽根との溶着部に高度
の定質信頼性を与えるような方法に関する。

本発明の要旨である溶接方法を探究する前に、
回転機械の軸車の円板または対向円板に羽根を溶
接する従来の手順について詳述する。

第１図は、圧縮または推力流体に対する必須機
械構成部分であつて、基本的に３つのアセンブ
リ、すなわち同軸の軸から推進力を羽根に送る円
板１と、流体を軸車の入口４から出口５へ運ぶ羽
根２と、常に円板側にある羽根の縁部に対する補
強構成要素とする必ずしも採用されるものではな
い対向円板３とによつて構成される軸車を示して
いる。

これら３つのアセンブリ、すなわち円板、羽
根、および対向円板は鋳込み法または電食法によ
り１つのものとして軸車を作ることができる。ま
たは羽根が円板または対向円板を別々に仕上げる
ことによつて得られるようにして２つの部材で作
つたり、あるいは、鍜造および切削により得るよ
うにして３つの部材すなわち円板、羽根および対
向円板を別個に作ることができる。

２または３つの個別部材の場合、これらを組立
てる必要がある。これらの組立ての必要性は羽根
と円板または対向円板との永久結合の要求に他な
らない。

この結果操作は２つの基本的な手順、すなわち
リベツト止めおよび溶接付けによつて行なうこと
ができる。

周知のように、アーク溶接は、電気アークによ
つて発生した熱の作用により一体となるまで端と
端とを接して置いた２つの金属部材の端部を溶融
することにある。

２端のアーク溶接は何ら溶接材料を使うことな
くまたは溶接材料を使つて行なうことができる。
溶接材料を使わない場合（第２図）、アークは非
消耗型の円柱状タングステン電極６のチツプと溶
接しようとする端部７との間で点火され、この方
法は「自溶電気溶接」と呼ばれ、第２ａ図に示し
たような溶接シームが得られる。溶接材料を使う
場合（第３図）、２端部７の溶融は、溶接しよう
とする２部材の材料と同種または同等材料のワイ
ヤまたは棒の形の第３の構成要素８の溶融と同時
にすることができ、第３ａ図に示したような溶接
シームが得られる。

溶接材料を使う場合、タングステン電極無しで
すますことができ、電気アークは、第４図に示す
ように、溶接材料９の棒またはワイヤと溶接しよ
うとする端部７との間に直接点火され、相当する
シーム溶接は第４ａ図に示される。

空気による汚染から溶融金属をシールドして結
果的に生ずる重大な溶接による欠陥を避けるに
は、周知のように２つの方法に頼つている。

(a) 溶融槽に浮かぶスラグによつてシールドす
る。

(b) 溶融槽を吹くイナート（不活性）ガスによつ
てシールドする。

スラグは、アークに豊富に浴びせられるフラツ
クスと呼ばれる無機物の粉体１０（第５図）の溶
融から、または第６図に示されるような溶接材料
の棒１１（被覆電極）をおおう無機物の被覆１２
の溶融から生ずる。イナートガスはタングステン
電極１のまわりに置かれてそこから第７図に示さ
れるように同軸的に間隔が置かれたノズル１３を
介して供給される。

本発明による回転機械の軸車の円板または対向
円板へ羽根を固着する溶接方法は、溶接材料なし
のタングステン電極を用い、いわゆるテイグ
（T.I.G.すなわちタングステン・イナートガス）
と呼ばれるイナートガスシールド（第７図）を用
いたアーク溶接方法を採用している。

今では溶接による接合がリベツトによる接合を
すたれさせてしまつているのでリベツトによる接
合については何も述べず、本発明は溶接による接
合だけについて述べるものである。

従来技術（第８図および第９図）によれば、最
小値を越える高さ１５（円板と対向円板との間）
を有する軸車の羽根２は、フラツクス付ワイヤま
たは被覆電極１６を羽根間および円板と対向円板
との間のすき間に導びくことによつて円板１（ま
たは対向円板３）に溶接される。最高高さの限界
は羽根端部と円板または対向円板との間のすべて
の接触点に被覆電極のワイヤを容易に近づけうる
か否かによる。羽根の高さが上記最小値より低け
れば、軸車は他の溶接技術によつて作らなければ
ならない。

上述した一般的な内部溶接は、しかしながら、
２，３の欠点を有している。すなわち、 (イ) この方法は上記した最小高さ以下では適用で
きない。

(ロ) 手で行なう時、この方法はでこぼこした外形
を有する溶接シーム１７（第８図および第９
図）になりがちで、しかも非常に頻繁に金属ま
たは陶器の砥石車によつて表面仕上げをする必
要がある。

(ハ) 電流の強さ、被覆電極と溶接しようとする端
部との間の電圧、溶接速度、端部に対する被雰
電極端部の位置決めのようなこの方法に含まれ
る多くの変数のためにこの方法の手動による実
施は一定の製造および成績を保証すること、そ
れに欠点からの永久的回避を保証することには
ならない。

以下、添付図面の第１０，１１，１２および１
３図を参照して本発明による方法を説明する。上
記欠点を解消した本発明による円板（または対向
円板）に羽根をアーク溶接する方法は以下の特徴
を有している。

(a) 羽根２の溶接はこの目的のため機械加工によ
り、正確には切削により得た溝１８を有する円
板または対向円板（第１２図）を介して軸車の
外側から行なう。

(b) 円板または対向円板に羽根を固着する第１の
パス（溶接操作）において、被覆溶接材料を使
わずイナートガス２０被包（テイグ法）のもと
でタングステン電極１９が使われ、すみシーム
を形成するには、円板または対向円板を完全に
貫通せずに形成された溝１８の底壁（溶加材の
代りをする円板の母材）から溶融させ、このよ
うにして円板の外側からすみに溶接シーム２１
を形成させることができる（第１０図および第
１１図）。

(c) 次の溝１８の空間を埋めていく充填パスにお
いて、前と同じテイグ法が使われるが第３図に
示したような溶加材が使われる。

(d) 最初のパスそして次のめくらスロツト充填パ
スにおいて使用されたテイグ法は電流、電圧、
溶接速度およびタングステン電極のチツプの位
置がスロツト全長に沿つて一定に維持されるよ
う自動化される。

第１３図は第１２図に平面図で示した切削溝１
８の線Ａ−Ａに沿う断面を示し、第１０図および
第１１図は２つのパスの一方が行なわれる方法お
よびこの２つの完全なパスによる溶接領域の概要
を示している。

回転機械の軸車羽根を溶接するこの新規な方法
によつてもたらされる利点を要約すると次のとお
りである。

常に容易に近づきうる円板または対向円板の外
側からの溶接動作の実行は上記した頭上スペース
の制限（第８図における高さ１５）をなくし、鋳
込み法および電食法のような他の技術的処置が独
占していた頭上スペースの分野においてもこの溶
接動作を実施可能にするものである。

鋳込み法は、同じ鋳型で多数の軸車を作ること
によつて各別にできる加工片に関する高価な鋳型
の負担を軽減する場合のみ初期のコストを軽減す
ることができる。

しかし、設計により軸車は種類および寸法に関
して大きく変化するものであるため、多くの鋳型
の手持ちが必要となつてくるし、各別の製品当り
のコストの負担が、製品が高率で得られなけれ
ば、大きくなつてしまう。

上記のような製造コストに加えて、鋳込み製品
が今日の軸車について言われている高い性能基準
のもとで溶接されたものよりも満足的でないた
め、製品の品質について考慮しなければならな
い。

一方、電食法は、溶接法による同じようなコス
トのものと比較したとしても各製品当りの一次コ
ストがかなり高くなり、しかも製品の品質レベル
は本発明による方法によつて実施されたレベルよ
り確実に高くはない。

ここの溶接法は、作動流体の流れにさらされる
面を後で手によつて砥石をかける必要のないほど
に、形が整つており、ひび割れがなく、表面がな
めらかな均一溶接シームが可能である。

性能が変らないことは使用される溶接パラメー
タが不変であることによつて保証され、このよう
な不変さは回転位置決め装置、電流発生器および
高信頼性を有する命令および制御自動化装置のよ
うな作動機械を組込むことによつて保証される。

最後に、研究および予備実験により軸車の種
類、寸法、およびその材料に適合させて実際の運
用で最良となるような大きさに溶接パラメータを
選定することによつて、欠陥のない溶接部を得る
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施しようとする部分の
断面図、第２図および第２ａ図はアーク溶接を示
す断面図、第３図および第３ａ図は溶加材使用の
アーク溶接を示す断面図、第４図および第４ａ図
は消耗電極を用いたアーク溶接を示す断面図、第
５図は消耗電極を用いたフラツクス付アーク溶接
を示す断面図、第６図は被覆消耗電極を用いたア
ーク溶接を示す断面図、第７図はテイグ溶接を示
す断面図、第８図および第９図は従来の溶接法を
示す図、第１０図および第１１図は本発明による
溶接法を示す図、第１２図は円板の一部を示す
図、および第１３図は第１２図のＡ−Ａ断面図で
ある。 １……円板、２……羽根、３……対向円板、４
……入口、５……出口、６……タングステン電
極、７……端部、８……第３の構成要素（溶加
材）、９……溶接材料、１０……無機物粉体（フ
ラツクス）、１１……溶接材料の棒、１２……無
機物の被覆、１３……ノズル、１４……イナート
ガス、１５……高さ、１６……被覆電極、１７…
…溶接シーム、１８……溝、１９……タングステ
ン電極、２０……イナートガス、２１……溶接シ
ーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円板または対向円板の、羽根を溶接しようと
   する側と反対の側に、羽根を溶接しようとする位
   置と背中合せの位置にあつて底壁を有し深さが前
   記円板または対向円板の厚さ以下とした溝を与
   え、 前記溝のある側と反対の側であつてその溝と背
   中合せの位置に羽根を前記円板または対向円板と
   当接関係をもつて位置させ、 溶加材なしでテイグ溶接法を使用し、イナート
   ガスの被包下でタングステン電極の熱を前記溝に
   一般には長手方向に受けさせることにより前記底
   壁を貫通させることなく外側から内側への溶接を
   行つて実質的に前記底壁の材料ですみを固着する
   シームを形成して、前記円板または対向円板の前
   記溝の底壁に前記羽根を固着し、 溶加材を使つたテイグ溶接法を使用してタング
   ステン電極を長手方向に移動させることで前記溝
   を充填する ことから成り、電流、電圧、溶接速度および電極
   位置は、前記羽根の前記円板または対向円板への
   溶加材なしによる固着の間および前記溝の溶加材
   による充填の間、溝の長さに沿つて一定に保たれ
   ていることを特徴とする回転機械の円板に羽根を
   アーク溶接する方法。