JPH0585721B2 - - Google Patents

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JPH0585721B2
JPH0585721B2 JP59057336A JP5733684A JPH0585721B2 JP H0585721 B2 JPH0585721 B2 JP H0585721B2 JP 59057336 A JP59057336 A JP 59057336A JP 5733684 A JP5733684 A JP 5733684A JP H0585721 B2 JPH0585721 B2 JP H0585721B2
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JP
Japan
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shaft
molded
ceramic
holes
rotor
Prior art date
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JP59057336A
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English (en)
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JPS60201003A (ja
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Shigenori Murate
Katsuyoshi Watanabe
Masaya Ito
Mitsuyoshi Kawamura
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP5733684A priority Critical patent/JPS60201003A/ja
Publication of JPS60201003A publication Critical patent/JPS60201003A/ja
Publication of JPH0585721B2 publication Critical patent/JPH0585721B2/ja
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/025Fixing blade carrying members on shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は量産性及び品質に優れたセラミツクロ
ーターに関するものである。 近年セラミツクの耐熱性に着目し、エンジン周
辺部品就中ターボ過給機等に使用されるタービン
ローターのセラミツク化が望まれている。一般に
高速回転体は動バランスの良い事が要求され、タ
ービンローターにおいても毎分十数万回転の速度
で回転することから相当良好な動バランス性が要
求される。ところがセラミツク成形体は焼成収縮
により変形と寸法のバラツキを生じるため、上記
の要求を満足するには焼成後必ず長時間の研摩加
工を行なわなければならない。従来のローター製
造方法では、ローターとすべき焼成体の両端面に
エポキシ樹脂系接着剤を用いて金属体等の別体を
接着し、焼成体を回転させてバランスを観察しな
がら該別体の略軸中心線上の位置に孔を穿設し、
改めてこの孔を結ぶ線を中心に焼成体を回転させ
ながら、ダイヤモンド砥石によつて研摩されてい
た。また予め別体の軸中心に孔を穿設し、該別体
を焼成体の両端面に接着して焼成体を研摩する場
合もあつた。しかしながらいずれの場合も、研摩
後に焼成体から別体を分離し、焼成体の両端面に
付着している接着剤等不要部分を削り落とさなけ
ればならないので面倒であること、ダイヤモンド
砥石を使用しなければならないので加工賃が高く
つくこと等の難点があつた。加えて後者の場合は
別体に穿設されている孔を焼成体の軸中心線上に
一致させることが困難であつた。 本発明は上記の難点を克服するものであつて、
翼車部及び軸よりなるセラミツク成形体に、1000
Kg/cm2以上の静水圧力を加えた後、軸中心線上の
両端面に孔を穿設し、これら二つの孔で軸中心を
固定し、前記翼車部及び軸を回転させながら研摩
加工し、焼成することを特徴とするセラミツクロ
ーターの製造方法を提供するものである。 以下図面にもとづいて本発明を説明する。 第1図は本発明製造方法の初期段階の一例を示
すセラミツク成形体の断面図で、1は該セラミツ
ク成形体を示し、翼車部11と軸12とが一体成
形されてなる。第2図は本発明製造方法の初期段
階の他の例を示すセラミツク成形体の断面図で、
2は該セラミツク成形体を示し、翼車部21と軸
22とを別途成形後、該翼車部21のハブ穴に軸
22の一端を嵌合固定してなる。 上記各成形体は射出成形法、泥漿鋳込み成形
法、粉体加圧成形法等周知の成形法に従いまたこ
れら成形法を組み合わせて成形されて良いが、こ
の段階では成形個所によつてセラミツク粒子の充
填状態の異なる不均質な成形体である。例えば射
出成形法の場合は成形用素地の注入口近傍とそれ
以外の部分では生密度に差があることが多い。こ
の不均質状態に何等矯正処理を施さずして焼成す
れば収縮率の差により著しい変形が生じる。本発
明の第一の要点はこのような不均質成形体に1000
Kg/cm2以上の静水圧力を加えることにある。すな
わちあらゆる方向から均一に加圧すると成形体内
部で粒子が密な部分から疎な部分へと移動して粒
子の充填状態の不均質さが解消されることから、
焼成変形を極小に抑制し得る処にある。この効果
は該静水圧力1000Kg/cm2に満たないと現われな
い。また成形体中に結合剤等の有機成分が含まれ
ている場合は、脱脂後に静水圧力が加えられるの
が望ましい。本発明の第二の要点は上記静水圧力
を加えた後、セラミツク成形体1,2の軸中心線
上の両端面に孔を穿設することにある。すなわち
上記静水圧加圧により成形体の生密度及び生強度
が向上するので、両端面の二つの孔をもつて軸中
心を固定すれば成形体を回転させて容易に研削、
研摩加工することができ、さらに研摩された成形
体は前述の通り焼成されてもほとんど焼成変形を
生じないことから焼成後の加工が不要となる処に
ある。この点でも静水圧力は1000Kg/cm2以上を必
要とし、またこれにより孔の穿設を容易ならしめ
ることができる。而して従来使われていた金属体
等の別体の接着、分離に付随する煩わしさを避け
ることができるうえ、工具としてもダイヤモンド
砥石であることを要せずGC砥石で十分であるの
で加工賃を低減できるのである。かかる孔は上記
の如く軸中心を固定する機能のみ有する最小限の
大きさに形成されても良いが、ローター軸のオイ
ルギヤラリー側端面に金属軸を接合する場合は、
第3図に示すように二つの孔3,4のうちオイル
ギヤラリー側端面の孔4を軸中心の固定を目的と
する小径部4aとこの小径部4aに連なりこの小
径部よりも浅い大径部4bとで構成すれば、該大
径部は金属軸との接合後に翼車側より伝わる熱を
断熱する機能を有する。このように金属軸との接
合部に断熱用空孔を設けてなる構成または図示し
ないが翼車部と軸とを別途成形して両者を接合す
るものにおいて接合部に空胴を設けてなる構成は
本願出願人がそれぞれ特願昭58−208344号(特開
昭60−101201号)「タービン軸の接合構造」又は
特願昭58−237856号(特開昭60−132001号)「タ
ービン軸」において提案したものだが、本願発明
は該断熱用空孔を形成する大径部4bと前記小径
部4aとを同時に穿設加工できる利点がある。か
くして研摩加工後の成形体は焼成されてそのまま
動バランスの良いセラミツクローターとなる。第
4図は第1図のセラミツク成形体1を本発明製造
方法に従つて加工、焼成して得られたセラミツク
ローターの断面図で、5は該セラミツクローター
を示し、軸中心線上の両端面に孔51,52を有
している。 以下実施例を示す。 実施例 1 重量基準で、平均粒径0.6μmのα−Si3N4粉末
89%、Y2O35.5%及びAl2O35.5%をアルミナ質ト
ロンミルでエタノール中50時間混合し、乾燥後全
無機粉末100部に対しアタクチツクポリプロピレ
ン13部、パラフイン5部及びヂエチルフタレート
3部を添加し、温度80℃で加熱混練し、ペレタイ
ザーでペレツト化した。このペレツトを射出成形
機に注入し、第1図に示すように翼車部11と軸
12とを一体成形し、昇温速度1.5℃/hrで500℃
まで加熱して脱脂し、第1表に示す静水圧力を加
えた後、成形体を回転させて軸12の偏芯と翼車
部11のハブ部背面軸12に対する垂直度とを観
察しながら成形体の両端面の略軸中心線上と推測
する位置にドリルで孔を穿設した。静水圧力の異
なるごとに10個の成形体を作り、孔の穿設加工成
功率を調べた結果を第1表に示す。
【表】 第1表から本発明範囲内の成形体は加工を容易
ならしめるに十分な生強度を備えていることがわ
かる。次に今度は両端面に穿設された二つの孔で
軸中心を固定して成形体を回転させ、軸方向より
観察しながら該成形体が軸対称となるようにGC
砥石で研摩加工した後、窒素雰囲気中温度1600℃
で焼成することによつて第4図に示すセラミツク
ローター5を製造した。セラミツクローター5の
両端面の二つの孔51,52で軸中心を固定し、
該セラミツクローター5を回転させたときの前記
ハブ部背面の円周5aの最大振れ幅を測定した結
果の平均値を第1表に併記する。比較のために静
水圧加圧処理及び孔の穿設加工のいずれも施さず
して成形体を焼成し、焼成体の両端面にエポキシ
系接着剤で金属の別体を接着し、該別体の略軸中
心線上の位置に孔を穿設し、これら二つの孔を結
ぶ線を中心に焼成体を回転させながらダイヤモン
ド砥石で焼成体が軸対称となるように翼車部及び
軸の外周を研摩加工することによつて孔51,5
2を備えていない以外は上記セラミツクローター
5と同一形状のセラミツクローターを製造し、該
別体を接着したままこのセラミツクローターのハ
ブ部の背面の円周の最大振れ幅を測定した結果の
平均値をも第1表に併記する。尚、ハブ部背面の
直径はすべて45mmとした。第1表からわかるよう
に本発明の範囲内である1000Kg/cm2以上の静水圧
力を加えたものは振れ幅が比較例と同程度に小さ
くて動バランスの良いものであつたが、静水圧力
が1000Kg/cm2未満のものは振れ幅が大きくて動バ
ランスの悪いものであつた。 実施例 2 重量基準で、平均粒径0.2μmのβ−SiC粉末96
部、炭化硼素2部、炭素2部およびアルギン酸ソ
ーダ0.5部を湿式混合し泥漿とし、鋳型に流し込
んで鋳込成形した後、第2表に示す静水圧力を加
えて実施例1の成形体と同一形状の成形体を作
り、実施例1と同様に該成形体の両端面の略軸中
心線上と推測する位置に孔を穿設した。静水圧力
の異なるごとに10個の成形体について孔の穿設加
工成功率を調べた結果を第2表に示す。
【表】
【表】 第2表から本発明範囲内の成形体は加工を容易
ならしめるに十分な生強度を備えていることがわ
かる。 次に今度は両端面に穿設された二つの孔で軸中
心を固定し、成形体を回転させ、実施例1と同様
に研摩加工した後、真空中温度2100℃で焼成する
ことによつて第2図に示すセラミツクローター3
を製造した。実施例1と同様にハブ部背面の円周
5aの最大振れ幅を測定した結果の平均値を第2
表に併記する。 第2表からわかるように本発明範囲内である
1000Kg/cm2以上の静水圧力を加えたものは振れ幅
が実施例1で示した比較例と同程度に小さくて動
バランスの良いものであつたが、静水圧力が1000
Kg/cm2未満のものは振れ幅が大きく動バランスの
悪いものであつた。 実施例 3 実施例1と同一組成のペレツトを射出成形機に
注入し、翼車部と軸とをそれぞれ別途に成形する
ことと、両者を脱脂後、第2図に示すように翼車
部21のハブ穴に軸22の一端を嵌合固定し、第
3表に示す静水圧力を加えること以外は実施例1
と同一条件で成形体を作り、静水圧力の異なるご
とに10個の成形体について孔の穿設加工成功率を
調べた結果を第3表に示す。また孔を穿設加工さ
れた成形体を実施例1と同様に研摩加工し、実施
例1と同一条件で焼成することによつて図示しな
いが外観的には実施例1で示したセラミツクロー
ター5と同一形状のセラミツクローターを製造し
た。実施例1と同一要領で最大振れ幅を測定し、
その平均値を第3表に併記する。
【表】 第3表から翼車部と軸とを別途成形した場合で
も本発明範囲内の成形体は加工を容易ならしめる
に十分な生強度を備えていることがわかる。また
本発明セラミツクローターは実施例1で示した比
較例と同程度に動バランスの良いものであること
がわかる。 本発明の製造方法によれば、孔穿設が容易で、
その加工成功率が高く、かつ動バランスの良いロ
ーターの製造ができるので、加工費を低減できる
とともに品質の良いローターを製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明製造方法の初期段階の一例を示
すセラミツク成形体の断面図、第2図、第3図は
同じく他の例を示すセラミツク成形体の断面図、
第4図は第1図のセラミツク成形体を本発明製造
方法に従つて加工、焼成して得られたセラミツク
ローターの断面図である。 1,2…セラミツク成形体、11,21…翼車
部、12,22…軸、3,4,51,52…孔、
4a…小径部、4b…大径部、5…セラミツクロ
ーター。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 翼車部及び軸よりなるセラミツク成形体に、
    1000Kg/cm2以上の静水圧力を加えた後、軸中心線
    上の両端面に孔を穿設し、これらの二つの孔で軸
    中心を固定し、前記翼車部及び軸を回転させなが
    ら研磨加工し、焼成することを特徴とするセラミ
    ツクローターの製造方法。
JP5733684A 1984-03-27 1984-03-27 セラミツクロ−タ−及びその製造方法 Granted JPS60201003A (ja)

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JP5733684A JPS60201003A (ja) 1984-03-27 1984-03-27 セラミツクロ−タ−及びその製造方法

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JPS60201003A JPS60201003A (ja) 1985-10-11
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS595550B2 (ja) * 1980-11-20 1984-02-06 日本碍子株式会社 セラミツクロ−タ−及びその製造法
JPS58124003A (ja) * 1982-01-20 1983-07-23 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミツクタ−ビンロ−タの製造法
JPS58162201U (ja) * 1982-02-10 1983-10-28 本田技研工業株式会社 ラジアル型タ−ビンホイ−ル
JPS58122702U (ja) * 1982-02-16 1983-08-20 本田技研工業株式会社 タ−ビンホイ−ル

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