JPH02235516A - セラミックスと金属とからなる複合管の製造方法 - Google Patents
セラミックスと金属とからなる複合管の製造方法Info
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- JPH02235516A JPH02235516A JP5676989A JP5676989A JPH02235516A JP H02235516 A JPH02235516 A JP H02235516A JP 5676989 A JP5676989 A JP 5676989A JP 5676989 A JP5676989 A JP 5676989A JP H02235516 A JPH02235516 A JP H02235516A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、セラミックスと金属とからなる複合管の製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
［従来の技術］
一般に、セラミックスは、耐熱性、耐摩耗性及びｍ腐食
性等が優れているか衝撃に弱いため、金属との複合体と
して利用されることか多い。このようなセラミックスと
金属とからなる複合管の製造方法として、従来、焼ばめ
、接着、鋳ぐるみ等による方法、剛体円錐ダイスによる
引抜加工の利用、″＠．磁力の利用、遠心テルミット法
等が提案されているう しかし、焼ばめによる方法では熱衝撃に強い材料しか扱
うことかできず、接着や鋳ぐるみによる方法は工程か複
雑である。また、円錐ダイスによる方法は大きな加工カ
を必要とし、’＃ｃ磁力を利用する方法ではしわの発生
か問題となり、そのＬ両方法とも、内外層のパイプ同士
のかしめ力か小さいという欠点がある。更に、遠心テル
ミット法は、内層のセラミックスと外層の金属とが反応
層を形成するので接合状態となるか、内層のセラミック
スがボーラスなために耐腐食性か悪いという欠点を有し
ている． ［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、熱を
加えることなく、工程も簡単で，小さい加工カで大きな
結合力を得ることかでき，しかもパイプの表面を美しく
仕上げることのできるセラミックスと金属とからなる複
合管の製造方法を提供することにある． ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため，本発明の製造方法は、アウタ
ーレースで軌道を決められた複数のボールを内蔵する遊
星ボールダイスを回転させ、このダイス中を、外周面に
円周溝を有するセラミックパイプを入れた金属パイプを
通過させることにより、この金属パイプを各ボールて加
えられる局部的加圧の累積によって縮管させるとともに
、金属パイプの一部をセラミックパイプの円周溝に圧入
させることを特徴とするものである。
性等が優れているか衝撃に弱いため、金属との複合体と
して利用されることか多い。このようなセラミックスと
金属とからなる複合管の製造方法として、従来、焼ばめ
、接着、鋳ぐるみ等による方法、剛体円錐ダイスによる
引抜加工の利用、″＠．磁力の利用、遠心テルミット法
等が提案されているう しかし、焼ばめによる方法では熱衝撃に強い材料しか扱
うことかできず、接着や鋳ぐるみによる方法は工程か複
雑である。また、円錐ダイスによる方法は大きな加工カ
を必要とし、’＃ｃ磁力を利用する方法ではしわの発生
か問題となり、そのＬ両方法とも、内外層のパイプ同士
のかしめ力か小さいという欠点がある。更に、遠心テル
ミット法は、内層のセラミックスと外層の金属とが反応
層を形成するので接合状態となるか、内層のセラミック
スがボーラスなために耐腐食性か悪いという欠点を有し
ている． ［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、熱を
加えることなく、工程も簡単で，小さい加工カで大きな
結合力を得ることかでき，しかもパイプの表面を美しく
仕上げることのできるセラミックスと金属とからなる複
合管の製造方法を提供することにある． ［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため，本発明の製造方法は、アウタ
ーレースで軌道を決められた複数のボールを内蔵する遊
星ボールダイスを回転させ、このダイス中を、外周面に
円周溝を有するセラミックパイプを入れた金属パイプを
通過させることにより、この金属パイプを各ボールて加
えられる局部的加圧の累積によって縮管させるとともに
、金属パイプの一部をセラミックパイプの円周溝に圧入
させることを特徴とするものである。
［作 用］
本発明の方法においては、アウターレースで軌道を決め
られた複数のボールによって金属パイプをかしめ、その
一部をセラミックパイプの外周面の円周溝に圧入するよ
うにしているから、その圧入によって両パイプを非常に
強固に結合することがてき、しかも、加工時に熱を加え
る必要がないばかりでなく、小さな加工力で加工するこ
とかできるから、その加工工程も簡単である。
られた複数のボールによって金属パイプをかしめ、その
一部をセラミックパイプの外周面の円周溝に圧入するよ
うにしているから、その圧入によって両パイプを非常に
強固に結合することがてき、しかも、加工時に熱を加え
る必要がないばかりでなく、小さな加工力で加工するこ
とかできるから、その加工工程も簡単である。
また、ボールによる加圧時に、ボールとパイプとの接触
部近傍ではヘルッの理論でも示されているように圧力か
大きくなるが、それ以外の非接触部分は圧力非作用域と
なるため、マッシソサポート（質最保持）の効果によっ
て、脆性材料であるセラミックパイプの破壊の危険性か
軽減され、その破壊を生じることなく加工を行うことか
できる． ［実施例］ 以下に本発明の方法の具体例を図面を参照しながら詳述
する． 第１図は，本発明に係るセラミウクスと金属とからなる
複合管の製造方法について例示している．図中、ｌは遊
星ボールダイスに内蔵されたボールであって、この遊星
ボールダイス中に挿通された金属バイブ２の回りを囲む
ように複数個配設されており，ダイスを例えば旋盤のチ
ャックでつかんで回転させると、各ボールｌが金属バイ
プ２の回りを公転する．従って、金属パイプ２を心合わ
せ治具４を介してバイブ固定具５に固定し、このパイプ
固定具５を例えば旋盤の工具台に固定して送りをかけれ
ば、金属バイプ２は、その回りを公転する各ボールｌに
よクて局部的な加工を受け、その加工の累積にヨラて縮
管される．そこで，上記金属バイブ２の内部にセラミウ
クパイプ３をそれよりも細い支持棒６を介して入れてお
〈と、この金属パイブ２がセラミックパイプ３に対して
縮管によるかしめ加工を施されることになるから、セラ
ミックパイプ３の外周面にｖｊｚ図に示すような円周溝
７を形成しておくことにより、金属パイプＺ上を各ボー
ルＩが通過して縮管される度に、この金属パイプ２の一
部か円周溝７内に少しずつ圧入されていき、これによワ
て両パイプ２，３は強固に結合，一体化される。
部近傍ではヘルッの理論でも示されているように圧力か
大きくなるが、それ以外の非接触部分は圧力非作用域と
なるため、マッシソサポート（質最保持）の効果によっ
て、脆性材料であるセラミックパイプの破壊の危険性か
軽減され、その破壊を生じることなく加工を行うことか
できる． ［実施例］ 以下に本発明の方法の具体例を図面を参照しながら詳述
する． 第１図は，本発明に係るセラミウクスと金属とからなる
複合管の製造方法について例示している．図中、ｌは遊
星ボールダイスに内蔵されたボールであって、この遊星
ボールダイス中に挿通された金属バイブ２の回りを囲む
ように複数個配設されており，ダイスを例えば旋盤のチ
ャックでつかんで回転させると、各ボールｌが金属バイ
プ２の回りを公転する．従って、金属パイプ２を心合わ
せ治具４を介してバイブ固定具５に固定し、このパイプ
固定具５を例えば旋盤の工具台に固定して送りをかけれ
ば、金属バイプ２は、その回りを公転する各ボールｌに
よクて局部的な加工を受け、その加工の累積にヨラて縮
管される．そこで，上記金属バイブ２の内部にセラミウ
クパイプ３をそれよりも細い支持棒６を介して入れてお
〈と、この金属パイブ２がセラミックパイプ３に対して
縮管によるかしめ加工を施されることになるから、セラ
ミックパイプ３の外周面にｖｊｚ図に示すような円周溝
７を形成しておくことにより、金属パイプＺ上を各ボー
ルＩが通過して縮管される度に、この金属パイプ２の一
部か円周溝７内に少しずつ圧入されていき、これによワ
て両パイプ２，３は強固に結合，一体化される。
ここで，上記ボールｌと金属バイプ２の接触部近傍では
，ヘルツの理論でも示されるように加圧力は高い値とな
る。しかし、この接触領域は僅かであり、他の大部分は
圧力が作用しない圧力非作用領域となるため、マッシブ
サポート（質量保持）の効果によって、脆性材料である
セラミックパイプコの破壊の危険が軽減される．そこで
，上述したように、セラミックパイプ３として、強度は
低いかかしめ力の増大効果か著しい円周溝７を外周面に
備えたパイプを用いることか呵能となるのである。
，ヘルツの理論でも示されるように加圧力は高い値とな
る。しかし、この接触領域は僅かであり、他の大部分は
圧力が作用しない圧力非作用領域となるため、マッシブ
サポート（質量保持）の効果によって、脆性材料である
セラミックパイプコの破壊の危険が軽減される．そこで
，上述したように、セラミックパイプ３として、強度は
低いかかしめ力の増大効果か著しい円周溝７を外周面に
備えたパイプを用いることか呵能となるのである。
上記加工か糾ると、金属パイブ２はスプリングハックに
よって径か僅かに大きくなるか、セラミックパイブ３の
外周面の円周溝７の深さをスプリンタバウク凌よりも大
きくしておくことにより、結合力の低下を抑制すること
かできる。
よって径か僅かに大きくなるか、セラミックパイブ３の
外周面の円周溝７の深さをスプリンタバウク凌よりも大
きくしておくことにより、結合力の低下を抑制すること
かできる。
而して、一般に、このようなセラミックスと金属とから
なる複合管は高温状態で使用され、且つセラミックスよ
りも金属の方か熱膨張係数が大きいため、セラミックパ
イプ３に溝加工か施されていない場合には、温度の−ヒ
昇とともに接触面圧か低｝′シて行き、触絆的には２つ
のパイプは分解してしまう、ところか、セラミックパイ
プ３の外周面に溝加工か施されている場合には、その円
周溝７内へ金属バイプ２の一部か圧入されて結合してい
るので、高温状態においても両パイプの結合強度は維持
される。この場合に必要な円周溝７の深さは、セラミッ
クパイプ３の直径をｄ，金属バイプ２のスプリンタハツ
ク量をｒ．、使用温度をＴ、セラミックス及び金属の熱
膨張係数を各々α．及ひα．とすると、 て求められる。
なる複合管は高温状態で使用され、且つセラミックスよ
りも金属の方か熱膨張係数が大きいため、セラミックパ
イプ３に溝加工か施されていない場合には、温度の−ヒ
昇とともに接触面圧か低｝′シて行き、触絆的には２つ
のパイプは分解してしまう、ところか、セラミックパイ
プ３の外周面に溝加工か施されている場合には、その円
周溝７内へ金属バイプ２の一部か圧入されて結合してい
るので、高温状態においても両パイプの結合強度は維持
される。この場合に必要な円周溝７の深さは、セラミッ
クパイプ３の直径をｄ，金属バイプ２のスプリンタハツ
ク量をｒ．、使用温度をＴ、セラミックス及び金属の熱
膨張係数を各々α．及ひα．とすると、 て求められる。
なお，オーブンボアの無いセラミックパイプを用いるこ
とにより、ｌｆ１腐食性の問題を解決することかてきる
． 次に，セラミックパイプとしてアルミナ，金属パイプと
してステンレス（ ＳＵＳ３０４）を使用し、それらの
結合力の大きさを求めた実験結果について第３１：Ａに
示す。この実験では、外周面に＠２ １１１１１、最大
深さ１ｍｍの円弧状断面の円周溝をタイヤセント工具で
加工したセラミックパイプと、円周溝を加工しないセラ
ミックパイプとについて、結合力の比較を行った。また
、この￥験ての結合力は、金届バイブからセラミックパ
イプを押し抜くために必要な力として求めた。
とにより、ｌｆ１腐食性の問題を解決することかてきる
． 次に，セラミックパイプとしてアルミナ，金属パイプと
してステンレス（ ＳＵＳ３０４）を使用し、それらの
結合力の大きさを求めた実験結果について第３１：Ａに
示す。この実験では、外周面に＠２ １１１１１、最大
深さ１ｍｍの円弧状断面の円周溝をタイヤセント工具で
加工したセラミックパイプと、円周溝を加工しないセラ
ミックパイプとについて、結合力の比較を行った。また
、この￥験ての結合力は、金届バイブからセラミックパ
イプを押し抜くために必要な力として求めた。
なお、この実験にお番プるセラミックパイプの形状は第
２図に示すｄりてあり、その外周面の表面粗さＲｍａｘ
はｌＯｇｍである。一万、ステンレス製金属バイブは、
外経かφ２２ｍｍ、内径かΦ１８■である。
２図に示すｄりてあり、その外周面の表面粗さＲｍａｘ
はｌＯｇｍである。一万、ステンレス製金属バイブは、
外経かφ２２ｍｍ、内径かΦ１８■である。
第３図から明らかなように、溝加工されてないセラミッ
クパイプを使用した場合には、その表面粗さＲ ｗａｘ
かＩＯｐｍと比較的大きいため室温では約５ＫＮの結合
力かあるか、温度の上昇とともに結合力は急減する．こ
れに対して、溝加工されているセラミックパイプを使用
した場合には、結合力か、室温で約４０ＫＮ、３００℃
においても３０ＫＮ以上を維持しており、溝加工の効果
が明瞭に現われていることか分かる． なお、この実験例は円周溝か１本の場合であるか、この
円周溝の数を増すことによって結合力をさらに増大させ
ることかできる。
クパイプを使用した場合には、その表面粗さＲ ｗａｘ
かＩＯｐｍと比較的大きいため室温では約５ＫＮの結合
力かあるか、温度の上昇とともに結合力は急減する．こ
れに対して、溝加工されているセラミックパイプを使用
した場合には、結合力か、室温で約４０ＫＮ、３００℃
においても３０ＫＮ以上を維持しており、溝加工の効果
が明瞭に現われていることか分かる． なお、この実験例は円周溝か１本の場合であるか、この
円周溝の数を増すことによって結合力をさらに増大させ
ることかできる。
また、上記結合力の測定において、セラミックパイプを
金属パイプから押し抜くと、金属パイプの円周溝へ嵌大
した部分かリンク状に剪断されることから、円周溝か１
木増えることによる結合力の増大ΔＦは次の式で見積も
られる。
金属パイプから押し抜くと、金属パイプの円周溝へ嵌大
した部分かリンク状に剪断されることから、円周溝か１
木増えることによる結合力の増大ΔＦは次の式で見積も
られる。
ΔＦ＝πｄ見て
ここで、ｄはセラミックパイブ３の外径、文は溝の幅，
τは金屈バイブ２の鉤断強度である。
τは金屈バイブ２の鉤断強度である。
ざらに、ダイスの回転速度を２００ ｒｐａ＋．ダイス
１回転あたりのパイプの押し込み着を０． ５ｍｍ／
ｒｅｖとして加工を行ったところ、ステンレス製金属パ
イプの加工後の表面粗さはＲ ＩＩＩＩＩＸ ＝Ｉ Ｑ
Ｌ ｍと美しく、また、そのとき必要な軸力は約６ＫＮ
て、円錐ダイスを使用した場合の約局の値であった。
１回転あたりのパイプの押し込み着を０． ５ｍｍ／
ｒｅｖとして加工を行ったところ、ステンレス製金属パ
イプの加工後の表面粗さはＲ ＩＩＩＩＩＸ ＝Ｉ Ｑ
Ｌ ｍと美しく、また、そのとき必要な軸力は約６ＫＮ
て、円錐ダイスを使用した場合の約局の値であった。
［発明の効果］
以上詳述したように、本発明によれは、外周面に円周溝
を備えたセラミックパイプを金属パイプの内部に挿入し
、この金属パイプをかしめてその一部をセラミックパイ
プの円周溝に圧入させることにより両パイプを結合する
ようにしたので、高温に３いても大きな結合力を維持す
るセラミックスと金属との複合管を簡単に得ることかで
きる。
を備えたセラミックパイプを金属パイプの内部に挿入し
、この金属パイプをかしめてその一部をセラミックパイ
プの円周溝に圧入させることにより両パイプを結合する
ようにしたので、高温に３いても大きな結合力を維持す
るセラミックスと金属との複合管を簡単に得ることかで
きる。
また、複数のホールかパイプの回りを公転しながら局所
的な加工を累積していく方法であるため、必要な加工カ
か小さいばかってなく、旋盤等を使用して簡単に加工を
行うことかでき，表面粗さＲ ｗａａｗ ＝ ｌ ｇ
ｍという美しい外表面を得ることもてきる。しかも，そ
の加工時には、ボールと金属パイプとの接触部近傍では
加圧力は高いか、その他の大部分の領域は圧力非作用領
域となるため、マッシフサポートの効果により、脆性材
料てあるうえに強度を低下させる円周溝を備えたセラミ
ックパイプを用い、その破壊を生しることなく加工する
ことかできる。
的な加工を累積していく方法であるため、必要な加工カ
か小さいばかってなく、旋盤等を使用して簡単に加工を
行うことかでき，表面粗さＲ ｗａａｗ ＝ ｌ ｇ
ｍという美しい外表面を得ることもてきる。しかも，そ
の加工時には、ボールと金属パイプとの接触部近傍では
加圧力は高いか、その他の大部分の領域は圧力非作用領
域となるため、マッシフサポートの効果により、脆性材
料てあるうえに強度を低下させる円周溝を備えたセラミ
ックパイプを用い、その破壊を生しることなく加工する
ことかできる。
さらに、熱を加える必要かないため材料の選定か楽であ
るとともに，工程も簡単である．
るとともに，工程も簡単である．
第１図は本発明の方法について示す断面図、第２図はセ
ラミックパイプの一例を示す断面図、第３図は本発明の
効果の一例を示す結合力の実験値についての線図てある
。 ｌ ・・ボール、 ２ ・金属パイプ、 ３ ・・セラミックパイプ、 ７ ・・円周溝。 指定代理人 工業技術院名古屋工業技術試験所技 磯 谷 三 男 第１図 第３図 第２図 温／ｔ 下（’Ｃ）
ラミックパイプの一例を示す断面図、第３図は本発明の
効果の一例を示す結合力の実験値についての線図てある
。 ｌ ・・ボール、 ２ ・金属パイプ、 ３ ・・セラミックパイプ、 ７ ・・円周溝。 指定代理人 工業技術院名古屋工業技術試験所技 磯 谷 三 男 第１図 第３図 第２図 温／ｔ 下（’Ｃ）
Claims (1)
- １、アウターレースで軌道を決められた複数のボールを
内蔵する遊星ボールダイスを回転させ、このダイス中を
、外周面に円周溝を有するセラミックパイプを入れた金
属パイプを通過させることにより、この金属パイプを各
ボールで加えられる局部的加圧の累積によって縮管させ
るとともに、金属パイプの一部をセラミックパイプの円
周溝に圧入させることを特徴とするセラミックスと金属
とからなる複合管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1056769A JPH0673701B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | セラミックスと金属とからなる複合管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1056769A JPH0673701B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | セラミックスと金属とからなる複合管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02235516A true JPH02235516A (ja) | 1990-09-18 |
| JPH0673701B2 JPH0673701B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=13036691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1056769A Expired - Lifetime JPH0673701B2 (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | セラミックスと金属とからなる複合管の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0673701B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120839065A (zh) * | 2025-05-30 | 2025-10-28 | 北京航为高科连接技术有限公司 | 陶瓷金属复合材料的制备装置及制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57199514A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-07 | Nisshin Steel Co Ltd | Manufacture of multilayered tube |
| JPS58212879A (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツク−金属複合管状体及びその製造法 |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP1056769A patent/JPH0673701B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57199514A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-07 | Nisshin Steel Co Ltd | Manufacture of multilayered tube |
| JPS58212879A (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-10 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミツク−金属複合管状体及びその製造法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120839065A (zh) * | 2025-05-30 | 2025-10-28 | 北京航为高科连接技术有限公司 | 陶瓷金属复合材料的制备装置及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0673701B2 (ja) | 1994-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |