JPH0431772B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0431772B2 JPH0431772B2 JP58200467A JP20046783A JPH0431772B2 JP H0431772 B2 JPH0431772 B2 JP H0431772B2 JP 58200467 A JP58200467 A JP 58200467A JP 20046783 A JP20046783 A JP 20046783A JP H0431772 B2 JPH0431772 B2 JP H0431772B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- alloy
- ceramic
- ceramics
- metal
- 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 - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
- B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
- F16D1/02—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for connecting two abutting shafts or the like
- F16D1/027—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for connecting two abutting shafts or the like non-disconnectable, e.g. involving gluing, welding or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は例えば排気ターボ過給機におけるセラ
ミツクスからなるタービンロータの軸部と普通の
金属軸との結合などに適用される、セラミツクス
軸と金属軸との結合構造に関するものである。
ミツクスからなるタービンロータの軸部と普通の
金属軸との結合などに適用される、セラミツクス
軸と金属軸との結合構造に関するものである。
［従来の技術］
高温の排気に晒されるタービンロータにセラミ
ツクスを用いると、耐熱性と耐久性が向上し、ま
た軽量化によるタービンの加速応答性が向上され
る。ブレードを有するタービンロータとロータ軸
を一体的に成形することはその形状から歪が生じ
やすく、歪を機械加工により取り除くことは非常
に困難であるために、タービンロータとロータ軸
とを別個にセラミツクスにより成形し、両者をろ
う付けなどにより結合することが、例えば特開昭
55−134701号公報や実開昭57−89801号公報など
で提案されている。
ツクスを用いると、耐熱性と耐久性が向上し、ま
た軽量化によるタービンの加速応答性が向上され
る。ブレードを有するタービンロータとロータ軸
を一体的に成形することはその形状から歪が生じ
やすく、歪を機械加工により取り除くことは非常
に困難であるために、タービンロータとロータ軸
とを別個にセラミツクスにより成形し、両者をろ
う付けなどにより結合することが、例えば特開昭
55−134701号公報や実開昭57−89801号公報など
で提案されている。
しかし、ロータ軸にセラミツクスを用いること
はトルク変動に対する靱性など強度の点で十分な
ものとはいい難い。また、ろう材は融点が低いの
で結合部の耐熱強度が劣り、製品の品質にもバラ
ツキが生じやすいなどの欠点がある。
はトルク変動に対する靱性など強度の点で十分な
ものとはいい難い。また、ろう材は融点が低いの
で結合部の耐熱強度が劣り、製品の品質にもバラ
ツキが生じやすいなどの欠点がある。
そこで、タービンロータをセラミツクスで、ロ
ータ軸を鋼などの金属材料でそれぞれ形成し、両
者を結合することが好ましいが、金属はセラミツ
クスに比べて熱膨張率が大きいので、タービンロ
ータの軸穴に対するロータ軸の嵌合部に熱応力が
生じ、タービンロータに割れが生じるなどの恐れ
がある。
ータ軸を鋼などの金属材料でそれぞれ形成し、両
者を結合することが好ましいが、金属はセラミツ
クスに比べて熱膨張率が大きいので、タービンロ
ータの軸穴に対するロータ軸の嵌合部に熱応力が
生じ、タービンロータに割れが生じるなどの恐れ
がある。
［発明が解決しようとする問題点］
本発明の目的は上述の問題に鑑み、セラミツク
スとほぼ等しい低熱膨張率合金の軸部を介して普
通の金属軸とセラミツクス軸とを接合し、機械的
強度と耐熱強度に優れ、製造が容易な、セラミツ
クス軸と金属軸との結合構造を提供することにあ
る。
スとほぼ等しい低熱膨張率合金の軸部を介して普
通の金属軸とセラミツクス軸とを接合し、機械的
強度と耐熱強度に優れ、製造が容易な、セラミツ
クス軸と金属軸との結合構造を提供することにあ
る。
［問題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明の構成は金
属軸の端部にセラミツクスと同等の熱膨張率を有
する合金軸部を結合し、合金軸部に設けた軸方向
の軸孔に、端部周面に凹凸を設けたセラミツクス
軸を嵌挿し、合金軸部の端面を加圧して軸孔の壁
部をセラミツクス軸の凹凸へ食い込ませたもので
ある。
属軸の端部にセラミツクスと同等の熱膨張率を有
する合金軸部を結合し、合金軸部に設けた軸方向
の軸孔に、端部周面に凹凸を設けたセラミツクス
軸を嵌挿し、合金軸部の端面を加圧して軸孔の壁
部をセラミツクス軸の凹凸へ食い込ませたもので
ある。
［作用］
鋼などの機械的強度の高い普通の金属軸の端部
に、セラミツクスと同等の熱膨張率を有する合金
軸部を、例えば摩擦溶接などにより結合すること
により、高温に曝されるセラミツクス軸から伝熱
を受けても、結合部は弛みを生じない。セラミツ
クス軸は耐熱性を有するが、靱性に難点であるの
で、セラミツクス軸を合金軸の軸孔へ嵌挿し、合
金軸の端面に軸方向荷重を与えて軸孔の壁部の肉
をセラミツクス軸の凹凸へ食い込ませる。
に、セラミツクスと同等の熱膨張率を有する合金
軸部を、例えば摩擦溶接などにより結合すること
により、高温に曝されるセラミツクス軸から伝熱
を受けても、結合部は弛みを生じない。セラミツ
クス軸は耐熱性を有するが、靱性に難点であるの
で、セラミツクス軸を合金軸の軸孔へ嵌挿し、合
金軸の端面に軸方向荷重を与えて軸孔の壁部の肉
をセラミツクス軸の凹凸へ食い込ませる。
セラミツクス軸は結合工程で無理な力を受ける
ことはなく、合金軸により補強され、セラミツク
ス軸と合金軸との一体的な結合が得られ、排気タ
ービンのロータ軸としての耐熱性と機械的強度を
備えられる。
ことはなく、合金軸により補強され、セラミツク
ス軸と合金軸との一体的な結合が得られ、排気タ
ービンのロータ軸としての耐熱性と機械的強度を
備えられる。
［発明の実施例］
第１図に示すように、普通に用いられる炭素鋼
などの金属軸４の端部に、例えばコバール合金
（Fe−Ni−Co合金）などのセラミツクスとほぼ
同等の熱膨張率の合金からなる合金軸部３が摩擦
圧接により接合され、合金軸部３に設けた軸孔５
にセラミツクス軸２を嵌挿して結合される。セラ
ミツクス軸２はタービンの場合であればタービン
ロータと一体的に短い軸部として構成される。合
金軸部３は内周面が平滑な軸孔５を設けられる。
などの金属軸４の端部に、例えばコバール合金
（Fe−Ni−Co合金）などのセラミツクスとほぼ
同等の熱膨張率の合金からなる合金軸部３が摩擦
圧接により接合され、合金軸部３に設けた軸孔５
にセラミツクス軸２を嵌挿して結合される。セラ
ミツクス軸２はタービンの場合であればタービン
ロータと一体的に短い軸部として構成される。合
金軸部３は内周面が平滑な軸孔５を設けられる。
一方、窒化珪素、炭化珪素などからなるセラミ
ツクス軸２の端部周面に凹凸が、具体的には複数
の環状の溝６が予め成形される。セラミツクス軸
２を軸孔５の内部へ嵌挿したうえ、合金軸部３を
円筒状の型の内部へ挿入し、かつ合金軸部３の端
面１３のセラミツクス軸２と接近する部分の全周
面または一部をダイスにより加圧して、くぼみ７
ができるように塑性変形させる。これにより、軸
孔５とセラミツクス軸２との嵌挿部において、合
金軸部３の壁部が変形されて環状の溝６へ食い込
み、合金軸部３とセラミツクス軸２との強固な結
合が達せられる。
ツクス軸２の端部周面に凹凸が、具体的には複数
の環状の溝６が予め成形される。セラミツクス軸
２を軸孔５の内部へ嵌挿したうえ、合金軸部３を
円筒状の型の内部へ挿入し、かつ合金軸部３の端
面１３のセラミツクス軸２と接近する部分の全周
面または一部をダイスにより加圧して、くぼみ７
ができるように塑性変形させる。これにより、軸
孔５とセラミツクス軸２との嵌挿部において、合
金軸部３の壁部が変形されて環状の溝６へ食い込
み、合金軸部３とセラミツクス軸２との強固な結
合が達せられる。
炭素鋼の熱膨張率は10〜13×10-6／℃であるの
に比べて、窒化珪素などのセラミツクスの熱膨張
率は3.2×10-6／℃と小さい。
に比べて、窒化珪素などのセラミツクスの熱膨張
率は3.2×10-6／℃と小さい。
本発明では、熱膨張率が４〜５×10-6／℃とほ
ぼセラミツクスに近いコバール合金を摩擦圧接に
より金属軸４の端部８に結合し、合金軸部３の軸
孔５にセラミツクス軸２を嵌挿したうえ、セラミ
ツクス軸２を囲む合金軸部３の端面１３を強く加
圧してくぼませると、軸孔５の壁部に流動が生
じ、セラミツクス軸２の環状の溝６へ食い込み、
緊密な接合が得られる。セラミツクス軸２と合金
軸部３との熱膨張率はほぼ等しいので、熱変化に
対して弛むことがない。
ぼセラミツクスに近いコバール合金を摩擦圧接に
より金属軸４の端部８に結合し、合金軸部３の軸
孔５にセラミツクス軸２を嵌挿したうえ、セラミ
ツクス軸２を囲む合金軸部３の端面１３を強く加
圧してくぼませると、軸孔５の壁部に流動が生
じ、セラミツクス軸２の環状の溝６へ食い込み、
緊密な接合が得られる。セラミツクス軸２と合金
軸部３との熱膨張率はほぼ等しいので、熱変化に
対して弛むことがない。
なお、上述の実施例で、セラミツクス軸２に設
けられる凹凸は、環状の溝６に限定されるもので
はなく、円周方向に寸断された溝としても同様の
効果が得られる。
けられる凹凸は、環状の溝６に限定されるもので
はなく、円周方向に寸断された溝としても同様の
効果が得られる。
［発明の効果］
本発明は上述のように、金属軸の端部にセラミ
ツクスと同等の熱膨張率を有する合金軸部を結合
し、合金軸部に設けた軸方向の軸孔に、端部周面
に凹凸を設けたセラミツクス軸を嵌挿し、合金軸
部の端面を加圧して軸孔の壁部をセラミツクス軸
の凹凸へ食い込ませたものであるから、加工が容
易で低コストで得られ、排気タービンのロータ軸
としての耐耐熱強度と機械的強度に優れた緊密な
結合が得られる。
ツクスと同等の熱膨張率を有する合金軸部を結合
し、合金軸部に設けた軸方向の軸孔に、端部周面
に凹凸を設けたセラミツクス軸を嵌挿し、合金軸
部の端面を加圧して軸孔の壁部をセラミツクス軸
の凹凸へ食い込ませたものであるから、加工が容
易で低コストで得られ、排気タービンのロータ軸
としての耐耐熱強度と機械的強度に優れた緊密な
結合が得られる。
鋼などの機械的強度の高い普通の金属軸の端部
に、セラミツクスと同等の熱膨張率を有する合金
軸部を、例えば摩擦溶接などにより結合すること
により、高温に曝されるセラミツクス軸から伝熱
を受けても、結合部は弛みを生じない。
に、セラミツクスと同等の熱膨張率を有する合金
軸部を、例えば摩擦溶接などにより結合すること
により、高温に曝されるセラミツクス軸から伝熱
を受けても、結合部は弛みを生じない。
セラミツクス軸は耐熱性を有するが、靱性に難
点であるので、セラミツクス軸を合金軸の軸孔へ
嵌挿し、合金軸の端面に軸方向荷重を与えて軸孔
の壁部の肉をセラミツクス軸の凹凸へ食い込ませ
ることにより、セラミツクス軸は結合工程で無理
な力を受けることなく、合金軸により補強され、
セラミツクス軸と合金軸の一体的な結合が得られ
る。
点であるので、セラミツクス軸を合金軸の軸孔へ
嵌挿し、合金軸の端面に軸方向荷重を与えて軸孔
の壁部の肉をセラミツクス軸の凹凸へ食い込ませ
ることにより、セラミツクス軸は結合工程で無理
な力を受けることなく、合金軸により補強され、
セラミツクス軸と合金軸の一体的な結合が得られ
る。
第１図は本発明に係るセラミツクス軸と金属軸
との結合構造についての側面断面図である。 ２……セラミツクス軸、３……合金軸部、４…
…金属軸、５……軸孔、６……溝。
との結合構造についての側面断面図である。 ２……セラミツクス軸、３……合金軸部、４…
…金属軸、５……軸孔、６……溝。
Claims (1)
- １ 金属軸の端部にセラミツクスと同等の熱膨張
率を有する合金軸部を結合し、合金軸部に設けた
軸方向の軸孔に、端部周面に凹凸を設けたセラミ
ツクス軸を嵌挿し、合金軸部の端面を加圧して軸
孔の壁部をセラミツクス軸の凹凸へ食い込ませた
ことを特徴とする、セラミツクス軸と金属軸との
結合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200467A JPS6092025A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | セラミクス軸と金属軸との結合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58200467A JPS6092025A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | セラミクス軸と金属軸との結合構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6092025A JPS6092025A (ja) | 1985-05-23 |
| JPH0431772B2 true JPH0431772B2 (ja) | 1992-05-27 |
Family
ID=16424797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58200467A Granted JPS6092025A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | セラミクス軸と金属軸との結合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6092025A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2521317Y2 (ja) * | 1993-10-15 | 1996-12-25 | 井上工業株式会社 | ゲートボール用ヘッド |
| JP7261968B2 (ja) * | 2018-12-20 | 2023-04-21 | 愛三工業株式会社 | 弁体及びそれを備えた流量制御弁並びにその弁体の製造方法 |
| JP7245105B2 (ja) * | 2019-04-09 | 2023-03-23 | 日東精工株式会社 | 異種金属部材の接合方法および接合構造 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5221254A (en) * | 1975-08-12 | 1977-02-17 | Fuji Electric Co Ltd | Apparatus for bending pipe |
| JPS5530536A (en) * | 1978-08-25 | 1980-03-04 | Hitachi Ltd | Rotary shaft of plural metal shaft substances and preparation |
| JPS5645264A (en) * | 1979-09-19 | 1981-04-24 | Toshiba Corp | Soft soldering method of slender object |
-
1983
- 1983-10-26 JP JP58200467A patent/JPS6092025A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6092025A (ja) | 1985-05-23 |
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