JPH0362491B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0362491B2 JPH0362491B2 JP6089184A JP6089184A JPH0362491B2 JP H0362491 B2 JPH0362491 B2 JP H0362491B2 JP 6089184 A JP6089184 A JP 6089184A JP 6089184 A JP6089184 A JP 6089184A JP H0362491 B2 JPH0362491 B2 JP H0362491B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- metal
- ceramic
- metal sleeve
- metal cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/025—Fixing blade carrying members on shafts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
- C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
- C04B37/021—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles in a direct manner, e.g. direct copper bonding [DCB]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関用排気ターボ過給機の翼車な
どに適用されるセラミツクスからなる回転体の軸
部に対する金属軸部の接合方法に関するものであ
る。
どに適用されるセラミツクスからなる回転体の軸
部に対する金属軸部の接合方法に関するものであ
る。
高温の排気に晒される翼車にセラミツクス材料
を用いればターボ過給機の軽量化と性能向上に役
立つ。しかし、セラミツクス材料は固くて脆いた
めに回転軸部の負荷トルクに対する靭性が不足し
破損する恐れがある。このため、例えば特開昭58
−48701号公報に示すように、セラミツクス製翼
車に対して金属軸を挿通支持し、かつこの金属軸
と翼車のボス部の双方に金属環を焼き嵌めするも
のなどが提案されている。しかし、金属環を焼き
嵌めすることは非常に手数が掛るので、量産化が
難しくコストがかみ、また金属環が高温ガスに晒
される翼車からの熱によつて弛む恐れもある。
を用いればターボ過給機の軽量化と性能向上に役
立つ。しかし、セラミツクス材料は固くて脆いた
めに回転軸部の負荷トルクに対する靭性が不足し
破損する恐れがある。このため、例えば特開昭58
−48701号公報に示すように、セラミツクス製翼
車に対して金属軸を挿通支持し、かつこの金属軸
と翼車のボス部の双方に金属環を焼き嵌めするも
のなどが提案されている。しかし、金属環を焼き
嵌めすることは非常に手数が掛るので、量産化が
難しくコストがかみ、また金属環が高温ガスに晒
される翼車からの熱によつて弛む恐れもある。
また、セラミツクスを金属との間に微小な隙間
を設け、この隙間に銀ろうなどを封入するメタラ
イズ方法や金属嵌合穴にセラミツクス材料を圧入
するなどの方法も知られている。しかし、メタラ
イズ法では十分な接合強度が得られず、特に高温
での強度低下が著しい。また、セラミツクス材料
圧入方法では金属とセラミツクスの熱膨張率が異
なるために圧入部が弛むことがある。
を設け、この隙間に銀ろうなどを封入するメタラ
イズ方法や金属嵌合穴にセラミツクス材料を圧入
するなどの方法も知られている。しかし、メタラ
イズ法では十分な接合強度が得られず、特に高温
での強度低下が著しい。また、セラミツクス材料
圧入方法では金属とセラミツクスの熱膨張率が異
なるために圧入部が弛むことがある。
本発明の目的は簡単な設備で容易に実用化で
き、低コストで量産が可能なセラミツクスからな
る回転体の軸部に対する金属軸部の接合方法を提
供することにある。
き、低コストで量産が可能なセラミツクスからな
る回転体の軸部に対する金属軸部の接合方法を提
供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の構成にセ
ラミツクス製回転体の軸部に軸部よりも僅かに長
くセラミツクスと同等の熱膨張率をもつ金属筒体
を外挿し、金属筒体を加熱軟化させ、軸部と金属
筒体を円筒形の下型の内部へ挿入し、上型を金属
筒体の端縁に押し当てて変形させ、金属筒体を軸
部に密着させるものである。
ラミツクス製回転体の軸部に軸部よりも僅かに長
くセラミツクスと同等の熱膨張率をもつ金属筒体
を外挿し、金属筒体を加熱軟化させ、軸部と金属
筒体を円筒形の下型の内部へ挿入し、上型を金属
筒体の端縁に押し当てて変形させ、金属筒体を軸
部に密着させるものである。
本発明は窒化珪素または炭化珪素などのセラミ
ツクスからなる翼車に軸部を設け、この軸部にセ
ラミツクスとほぼ同等の熱膨張率を有する金属ス
リーブを外挿し、金属スリーブをプレス下型に嵌
装し、高周波加熱コイルによつて加熱軟化させ
る。プレス上型によつて加圧変形させて金属スリ
ーブを翼車の軸部に圧接する。金属スリーブは加
熱軟化されているために、セラミツクス軸部の溝
にセラミツクスの接合表面の組織破壊を起すこと
なく、円滑に食い込んで密接される。金属スリー
ブの温度が200℃程度まで降下するまで上型によ
る加圧状態を維持する。このようにして、セラミ
ツクス軸部に接合された金属軸部としての金属ス
リーブの端面に金属軸を螻付けまたは摩擦圧着に
よつて接合する。
ツクスからなる翼車に軸部を設け、この軸部にセ
ラミツクスとほぼ同等の熱膨張率を有する金属ス
リーブを外挿し、金属スリーブをプレス下型に嵌
装し、高周波加熱コイルによつて加熱軟化させ
る。プレス上型によつて加圧変形させて金属スリ
ーブを翼車の軸部に圧接する。金属スリーブは加
熱軟化されているために、セラミツクス軸部の溝
にセラミツクスの接合表面の組織破壊を起すこと
なく、円滑に食い込んで密接される。金属スリー
ブの温度が200℃程度まで降下するまで上型によ
る加圧状態を維持する。このようにして、セラミ
ツクス軸部に接合された金属軸部としての金属ス
リーブの端面に金属軸を螻付けまたは摩擦圧着に
よつて接合する。
本発明を実施例に基づいて説明すると、第１図
に示すように、セラミツクスからなる翼車６には
短い軸部４が一体に形成され、基台１３の上に載
置される。そして、この軸部４に20〜100μ程の
隙間を存してセラミツクスと同等の熱膨張率を有
する金属、例えばコバールと称されるニツケル・
クロム鋼からなる金属スリーブ５を挿通し、第２
図に示すように、高周波電源２から金属スリーブ
５を囲む加熱コイル３に通電して所定の温度約
600℃まで加熱して金属スリーブ５を軟化させる。
に示すように、セラミツクスからなる翼車６には
短い軸部４が一体に形成され、基台１３の上に載
置される。そして、この軸部４に20〜100μ程の
隙間を存してセラミツクスと同等の熱膨張率を有
する金属、例えばコバールと称されるニツケル・
クロム鋼からなる金属スリーブ５を挿通し、第２
図に示すように、高周波電源２から金属スリーブ
５を囲む加熱コイル３に通電して所定の温度約
600℃まで加熱して金属スリーブ５を軟化させる。
次いで、第２図に示すように、翼車６の上に金
属スリーブ５を囲む円筒形の下型８を載置し、上
型７によつて金属スリーブ５に軸方向荷重を加え
る。これによつて、金属スリーブ５が軸部４と下
型８との間に押し漬され、軸部４に固く嵌合され
ることとなる。この場合、金属スリーブ５は軸部
４よりも僅かに長いものが用いられ、また第３図
に示すように、上型７には軸部４が当らないよう
に円筒部９を設けておく。
属スリーブ５を囲む円筒形の下型８を載置し、上
型７によつて金属スリーブ５に軸方向荷重を加え
る。これによつて、金属スリーブ５が軸部４と下
型８との間に押し漬され、軸部４に固く嵌合され
ることとなる。この場合、金属スリーブ５は軸部
４よりも僅かに長いものが用いられ、また第３図
に示すように、上型７には軸部４が当らないよう
に円筒部９を設けておく。
さらに、軸部４と金属スリーブ５との緊密な嵌
合が得られるように、第４図に示すように、軸部
４には予め軸方向に延びる複数個の浅い溝１０を
円周方向に間隔を存して設けておく。軸部４の溝
１０については金属スリーブ５の滑り力によつて
セラミツクス組織が破壊されないような形状とす
ることが重要であり、具体的には溝１０の深さを
0.3〜0.5mm、溝の側壁の傾斜角度を15〜30゜とする
ことが好ましい。金属スリーブ５の加熱軟化によ
りプレス成型時金属の流動が生じ、金属表面の破
壊が防止され、十分な接合強度が得られる。
合が得られるように、第４図に示すように、軸部
４には予め軸方向に延びる複数個の浅い溝１０を
円周方向に間隔を存して設けておく。軸部４の溝
１０については金属スリーブ５の滑り力によつて
セラミツクス組織が破壊されないような形状とす
ることが重要であり、具体的には溝１０の深さを
0.3〜0.5mm、溝の側壁の傾斜角度を15〜30゜とする
ことが好ましい。金属スリーブ５の加熱軟化によ
りプレス成型時金属の流動が生じ、金属表面の破
壊が防止され、十分な接合強度が得られる。
本発明によれば、上述のように加熱軟化された
金属スリーブ５が押し漬され、軸部４の溝１０に
まで密接されるから、翼車６の軸部４に対して金
属スリーブ５からなる軸部が一体的に接合され
る。この方法によれば、翼車６の軸部４には圧縮
荷重が作用するだけであるから割れる恐れもなく
緊密な嵌合が得られ、温度変化に対してもセラミ
ツクスとほぼ同等の熱膨張率をもつニツケル・ク
ロム鋼を用いているので、翼車６の回転トルクに
対して十分な強度を得ることができる。そして、
この金属スリーブ５の端面に摩擦溶接などにより
金属軸を接合すればタービン翼車とブロアの翼車
とを結合し、排気ターボ過給機を構成することが
できる。
金属スリーブ５が押し漬され、軸部４の溝１０に
まで密接されるから、翼車６の軸部４に対して金
属スリーブ５からなる軸部が一体的に接合され
る。この方法によれば、翼車６の軸部４には圧縮
荷重が作用するだけであるから割れる恐れもなく
緊密な嵌合が得られ、温度変化に対してもセラミ
ツクスとほぼ同等の熱膨張率をもつニツケル・ク
ロム鋼を用いているので、翼車６の回転トルクに
対して十分な強度を得ることができる。そして、
この金属スリーブ５の端面に摩擦溶接などにより
金属軸を接合すればタービン翼車とブロアの翼車
とを結合し、排気ターボ過給機を構成することが
できる。
［発明の効果］
本発明は上述のように、セラミツクス製回転体
の軸部に軸部よりも僅かに長くセラミツクスと同
等の熱膨張率をもつ金属筒体を外挿し、金属筒体
を加熱軟化させ、軸部と金属筒体を円筒形の下型
の内部へ挿入し、上型を金属筒体の端縁に押し当
てて変形させ、金属筒体を軸部に密着させるもの
であるから、一般的な機械設備で能率よく、セラ
ミツクス製回転体の軸部と金属軸部との、緊密で
熱に対し安定した結合が得られ、量産化によるコ
ストの低減が容易である。
の軸部に軸部よりも僅かに長くセラミツクスと同
等の熱膨張率をもつ金属筒体を外挿し、金属筒体
を加熱軟化させ、軸部と金属筒体を円筒形の下型
の内部へ挿入し、上型を金属筒体の端縁に押し当
てて変形させ、金属筒体を軸部に密着させるもの
であるから、一般的な機械設備で能率よく、セラ
ミツクス製回転体の軸部と金属軸部との、緊密で
熱に対し安定した結合が得られ、量産化によるコ
ストの低減が容易である。
第１図、第２図および第３図は本発明に係るセ
ラミツクスからなる回転体の軸部に対する金属軸
部の接合方法を達成するための工程を示す側面断
面図、第４図はセラミツクス回転体の軸部につい
ての平面図である。 ３：加熱コイル、４：軸部、５：金属スリー
ブ、６：翼車、７：上型、８：下型。
ラミツクスからなる回転体の軸部に対する金属軸
部の接合方法を達成するための工程を示す側面断
面図、第４図はセラミツクス回転体の軸部につい
ての平面図である。 ３：加熱コイル、４：軸部、５：金属スリー
ブ、６：翼車、７：上型、８：下型。
Claims (1)
- １ セラミツクス製回転体の軸部に軸部よりも僅
かに長くセラミツクスと同等の熱膨張率をもつ金
属筒体を外挿し、金属筒体を加熱軟化させ、軸部
と金属筒体を円筒形の下型の内部へ挿入し、上型
を金属筒体の端縁に押し当てて変形させ、金属筒
体を軸部に密着させることを特徴とする、セラミ
ツクス製回転体の軸部に対する金属軸部の接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089184A JPS60206542A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | セラミックス製回転体の軸部に対する金属軸部の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089184A JPS60206542A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | セラミックス製回転体の軸部に対する金属軸部の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60206542A JPS60206542A (ja) | 1985-10-18 |
| JPH0362491B2 true JPH0362491B2 (ja) | 1991-09-26 |
Family
ID=13155431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6089184A Granted JPS60206542A (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | セラミックス製回転体の軸部に対する金属軸部の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60206542A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2506330B2 (ja) * | 1986-01-24 | 1996-06-12 | 日本発条株式会社 | 金属とセラミツク類からなる複合材の製造方法 |
| JP2002361356A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-17 | Dai Ichi High Frequency Co Ltd | ロールの補修方法及び補修ロール |
-
1984
- 1984-03-30 JP JP6089184A patent/JPS60206542A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60206542A (ja) | 1985-10-18 |
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