JPS61286501A - タ−ビンロ−タ−およびその製造法 - Google Patents

タ−ビンロ−タ−およびその製造法

Info

Publication number
JPS61286501A
JPS61286501A JP60126293A JP12629385A JPS61286501A JP S61286501 A JPS61286501 A JP S61286501A JP 60126293 A JP60126293 A JP 60126293A JP 12629385 A JP12629385 A JP 12629385A JP S61286501 A JPS61286501 A JP S61286501A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaft
ceramic
turbine rotor
metal
hardness
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.)
Granted
Application number
JP60126293A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0411721B2 (ja
Inventor
Isao Oda
功 小田
Nobuo Tsuno
伸夫 津野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP60126293A priority Critical patent/JPS61286501A/ja
Priority to US06/867,538 priority patent/US4761117A/en
Priority to DE19863619063 priority patent/DE3619063A1/de
Publication of JPS61286501A publication Critical patent/JPS61286501A/ja
Priority to US07/192,366 priority patent/US4854025A/en
Publication of JPH0411721B2 publication Critical patent/JPH0411721B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • 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]
    • 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
    • C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/28—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for plain shafts
    • 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
    • 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
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B4/00—Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts at different temperature; Force fits; Non-releasable friction-grip fastenings
    • 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
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C04B2235/6582—Hydrogen containing atmosphere
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/12—Metallic interlayers
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/368—Silicon nitride
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/405—Iron metal group, e.g. Co or Ni
    • C04B2237/406—Iron, e.g. steel
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/76—Forming laminates or joined articles comprising at least one member in the form other than a sheet or disc, e.g. two tubes or a tube and a sheet or disc
    • 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
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/84—Joining of a first substrate with a second substrate at least partially inside the first substrate, where the bonding area is at the inside of the first substrate, e.g. one tube inside another tube
    • 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
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00—Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/85—Ceramic-to-metal-connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49863—Assembling or joining with prestressing of part
    • Y10T29/49865—Assembling or joining with prestressing of part by temperature differential [e.g., shrink fit]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4998—Combined manufacture including applying or shaping of fluent material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属とセラミックスの結合体、特にタービンロ
ーターおよびその製造法に関するものである。
（従来の技術） ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素等のセラミックスは機
械的強度、耐熱性、耐摩耗性にすぐれているため、ガス
タービンエンジン部品、エンジン部品等の高温構造材料
あるいは耐摩耗材料として注目されている。しかし、セ
ラミックスは一般に硬くて、脆いため金属材料に比較し
て成形加工性が劣る。また、靭性に乏しいため衝撃力に
対する抵抗が弱い、このため、セラミックス材料のみで
エンジン部品のような機械部品を形成することは難かし
く、一般には金属製部材とセラミック製部材とを結合し
た複合構造体としての形で用いられる。
従来、この種の金属・セラミックス結合体の一種として
タービンローターが知られている。第６図はタービンロ
ーターの一実施例を示す部分断面図である。第６図にお
いて、セラミック製のタービン翼車５１とこれと一体に
形成したセラミック軸５２は、そのセラミック軸５２を
金属製部材５３の凹部５４に嵌合させることにより一体
に形成される。嵌合方法としては、圧入、焼ばめ、冷し
ばめが通常使われる。金属製部材５３のタービン翼車側
と反対側には、図示しないコンプレッサーホイールを装
着するための取付は軸５５が設けられている。
（発明が解決しようとする問題点） 従来上述したタービンローターにおいては、金属製部材
５３の硬度は全体が同一の高硬度であるか、あるいは凹
部５４の外周上の軸受と当接する部分のみをさらに硬化
させて使用していた。そのため、コンプレッサーホイー
ル取付は軸５５も高硬度のものであった。
実際の使用に際し、第７図に示すようにコンプレッサー
ホイール取付は軸５５にスラストベアリング５８と締付
ナツト５６によりコンプレッサーホイール５７を取付け
て高速回転した場合、コンプレッサーホイール５７は回
転遠心力によって図中矢印方向すなわち外周方向に伸び
るため、コンプレッサーホイール５７の図中りの距離が
縮むことになる。従って、距離りの縮み分だけコンプレ
ッサーホイール５７の組立時に取付は軸５５を締付ナツ
ト５６によって弾性的に伸ばす必要があった。しかしな
がら、従来のようにコンプレッサーホイール取付は軸５
５の硬度が高いと取付は軸５５が必要な量の弾性変形を
することができないため、この縮み分を吸収することが
できず、使用中にコンプレッサーホイール５７が緩む欠
点があった。
本発明の目的は上述した不具合を解消して、高速度で回
転してもコンプレッサーホイールとその取付は軸との間
に緩みが生ぜず常に安定した性能を得ることができるタ
ービンローターを提供しようとするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明のタービンローターは、セラミック製タービン翼
車、該翼車と一体的に形成されているセラミック軸およ
び該セラミック軸に結合されている金属軸からなる構造
のタービンローターにして、該金属軸のうちコンプレッ
サーホイール取付は軸部の一部あるいは全部の硬さが、
該コンプレッサーホイール取付は軸部よりタービン翼車
側に位置する部分の硬さより小さいことを特徴とするも
のである。
また、本発明のタービンローターの製造法は、セラミッ
ク製タービン翼車、該翼車と一体的に形成されているセ
ラミック軸および該セラミック軸に結合されている金属
軸からなる構造のタービンローターを製造する方法に於
いて、該金属軸のセラミック軸とを結合する前または結
合したのちに、コンプレッサーホイール取付は軸部より
タービン翼車側に位置する金属軸の部分に、高周波焼入
れ。
焼もどしあるいはイオン窒化による硬化処理を施して、
回部の硬さがコンプレッサーホイール取付は軸部の硬さ
より大となるようにすることを特徴とするものである。
さらに本発明のタービンローターの製造法は、セラミッ
ク製タービン翼車、該翼車と一体的に形成されているセ
ラミック軸および該セラミック軸に結合されている金属
軸からなる構造のタービンローターを製造する方法に於
いて、上記金属軸の一部あるいは全部を析出硬化型合金
で構成するとともに、該金属軸と上記セラミック軸とを
結合した後に該金属軸の析出硬化型合金からなる部分を
析出硬化処理により硬化させ、しかるのち該金属軸のコ
ンプレッサーホイール取付は軸部の一部あるいは全部を
溶体化処理温度に再加熱して軟化させ、コンプレッサー
ホイール取付は軸部の一部あるいは全部の硬さが、核部
よりタービン翼車側に位置する部分の硬さより小さくな
るようにすることを特徴とするものである。
（作　用） 本発明は、金属軸のうちコンプレッサーホイール取付は
軸の一部あるいは全部の硬度をタービン翼車側に位置す
る部分よりも低硬度にすることにより、コンプレッサー
ホイールを取付ける際に高速回転時のコンプレッサーホ
イールの縮み分だけ締付ナフトにより取付は軸を弾性変
形して伸ばすことができる。
このように構成するために、本発明においては、金属製
部材の硬さを所定の硬さに調整したのち、セラミック製
部材と金属製部材を結合する前または結合した後に金属
製部材のタービン翼車側の１部分を高周波焼入れ等の手
段で硬化させるか、一旦全体を時効硬化させた後コンプ
レッサーホイール取付は軸の一部または全部を溶体化処
理して軟化させている。
なお、このコンプレッサーホイール取付は軸の硬さとし
てはビッカース硬度Ｈｖが２５０〜４００の範囲が適当
であり、２５０より小さいと取付は軸の強度が得られな
いと共に４００以上だと本発明で必要な弾性変形を得ら
れない。
（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。
去崖五−上 第１図は本発明のタービンローターの一実施例を示す部
分断面図である。まず、翼車１ａの直径が６０ｍｍ、軸
部１ｂの直径が１０−でその先端に凸部１ｃを有するセ
ラミック製部材１を常圧焼結法で作製した窒化珪素で作
製した。また、全体を８５０℃に１時間保持したのち油
焼入れし、さらに６３５℃で１時間保持後水焼入れして
焼戻し処理を経たクロムモリブデン鋼（ＪＩＳ　ＳＣＭ
　４３５）丸棒を準備した。
その後この丸棒を加工して、一端に外径１０＋＊−の凹
部２を有し他端にその外径が凹部外径より小さいネジ部
３を有するコンプレッサーホイール取付は軸４を得た。
このコンプレッサーホイール取付は軸４の凹部２にセラ
ミック製部材１の凸部１ｃを３５０℃で圧入し、第１図
に示すタービンローターを得た。このときの取付は軸４
の硬度はＨｖ　２９５であった。
次に取付は軸４の凹部２の外周に対してイオン窒化によ
る表面硬化処理を行なった。この窒化処理は、Ｈｚ　　
：Ｎｔ　−３：　７（７）混合ガス中テ５３０　”Ｃに
１０時間保持することによって行なった。窒化処理後の
凹部２の硬度は第２図に示すように表面がＨｖ８００で
それから内側へ入るにつれて硬度が低下していた。この
後最終的な仕上げ加工を行なって最終形状の第１図に示
すタービンローターを得た。
このタービンローターにコンプレッサーホイールを縮み
分を考慮して装着した後、ホットスピンテスターにより
燃焼ガス中１５０＋ＯＯＯｒｐｍの回転速度で１００時
間の回転試験を行なったが、コンプレッサーホイールに
はまったく緩みが生じなかった。
大豆１ｕ 第３図は本発明のタービンローターの他の実施例を示す
部分断面図である。まず、翼車１１ａの直径が６Ｏｎ＋
＠で凹部１１ｂの直径が８１ＩＩ１１のセラミック製部
材１１を常圧焼結法で得た窒化珪素で作製した。
また、全体を９００℃に１時間保持後水焼入れして焼戻
し処理を経た直径１０−ｍの窒化鋼（ＪＩＳ　ＳＡＣＭ
　６４５）丸棒を準備した。この窒化鋼の硬度はＨｖ２
９３であった。
次に、該丸棒の外周のみを、第３図に示す形状の金属軸
にほぼ等しい形状に加工後ベアリング１５゜１６が当接
する部分１７．１８に対してイオン窒化による表面硬化
処理を行なった。この窒化処理は、該ベアリング当接部
分１７．１８以外の部分を軟鋼製カバーで覆ったのちＨ
ｚ　　：Ｎｚ　−１：　１の混合ガス中で５５０℃に２
０時間保持することによって行なった。窒化処理後の硬
化部分１７．１８の硬度は第４図に示すように表面がＨ
ｖ１２００でそれから内側へ入るにつれて硬度が低下し
ていた。
その後この窒化処理後の丸棒の窒化処理済の端部に上述
した硬化部分１７．１８を有する凹部１２と、他端にそ
の外径が凹部外径より小さいネジ部１３を有するコンプ
レッサーホイール取付は軸１４を得た。
上記凹部の内径は、前記硬化部にはさまれる部分（Ａ）
の内径を７．９　ｍ＋ｓ、その他の部分の内径を８．１
１とした。このコンプレッサーホイール取付は軸１４の
凹部１２にセラミック製部材１１の凸部１１ｂを３５０
℃で圧入し、第３図に示すタービンローターを得た。こ
のとき、窒化処理した硬化部分１７．１８以外の部分は
すべてＨｖ　２９３の硬度であった。その後最終的な仕
上げ加工を行なって最終形状のタービンローターを得た
。
このタービンローターにコンプレッサーホイールを縮み
分を考慮して装着した後、ホットスピンテスターにより
燃焼ガス中１５０．０００　ｒｐａ＋の回転速度で１０
０時間の回転試験を行なったが、コンプレッサーホイー
ルにはまったく緩みが生じなかった。
叉旌奥−１ 第５図は本発明のタービンローターのさらに他の実施例
を示す部分断面図である。まず、翼車２１ａの直径が６
０１１Ｉ＋で凸部２１ｂの直径が７．８ａ＋ｍのセラミ
ック製部材２１を常圧焼結法で得た窒化珪素で作製した
。次に、溶体化処理済のマルエージング鋼の丸棒を加工
して、一端に外径９．５＋ｍｓ　、開放端から深さ３０
ｓ＋ｗまでの内径が８．０　ｍｓ、深さ３０ＩｌｌＩＩ
＋から４５ｍ＋ｉまでの内径が７．７２ｍｍの凹部２２
を有し他端にその外径が凹部外径より小さいネジ部２３
を有するコンプレッサーホイール取付は軸２４を得た。
その後、このコンプレッサーホイール取付は軸２４の凹
部２２にセラミック製部材２１の凸部２１ｂを３５０℃
で圧入し第５図に示すタービンローターを得た。このと
きの取付は軸２４及び凹部２２の硬度はロンフラニル硬
度でＨｚｃ５２（Ｈｖ　５５０）であった。
次に、タービンローター全体に対して５５０℃で３時間
保持して時効硬化処理を行なった後、コンプレッサー取
付は軸２４だけを８３０℃で１５分間局部加熱して溶体
化処理を行なった。溶体化処理後の取付は軸１４の硬度
はＨ＊ｃ３２（Ｈｖ　３２０）であった。
その後最終的な仕上げ加工を行なって最終形状の第５図
に示すタービンローターを得た。
このタービンローターにコンプレッサーホイールを縮み
分を考慮して装着した後、ホットスピンテスターにより
燃焼ガス中１５０．００Ｏｒｐｍの回転速度で１００時
間の回転試験を行なったが、コンプレッサーホイールに
はまったく緩みが生じなかった。
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形、変更が可能である０例えば、上述した実
施例ではセラミック製部材として窒化珪素を使用したが
、使用目的に応じて炭化珪素、サイアロン等を使用して
も良いと共に、金属材料としても窒化鋼、クロム・モリ
ブデン鋼、マルエージング鋼の他に、ニッケル・クロム
・モリブデン鋼、析出硬化型ステンレス鋼、析出硬化型
超合金等も使用することができる。また上述した実施例
ではセラミック製部材とコンプレッサーホイール取付は
軸の結合を圧入で行なったが、接合等の他の方法で行な
っても良い。
（発明の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
のタービンローター及びその製造法によれば、金属軸の
うちコンプレッサーホイール取付は軸の一部あるいは全
部の硬度をタービン翼車側に位置する部分よりも低硬度
にしているため、コンプレッサーホイールを取付ける際
に高速回転時のコンプレッサーホイールの縮み分だけ締
付ナフトにより取付は軸を弾性変形して伸ばすことがで
き、高速度で回転してもコンプレッサーホイールとその
取付は軸との間に緩みが生ぜず常に安定した性能を発揮
できるタービンローターを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のタービンローターの一実施例を示す部
分断面図、 第２図は第１図に示す実施例の径方向の硬さの分布を示
す図、 第３図は本発明の他の実施例を示す部分断面図、第４図
は第３図に示す実施例の径方向の硬さの分布を示す図、 第５図は本発明のさらに他の実施例を示す部分断面図、 第６図は従来のタービンローターを示す部分断面図、 第７図はコンプレッサーホイールを取付は軸に取付けた
状態を示す線図である。 １．１１．２１・・・セラミック製部材１ａ、１１ａ＋
２１ａ・・・翼車　　１ｂ　・・・軸部１ｃ、１１ｂ、
２１ｂ・・・凸部　　　２．１２．２２・・・凹部３．
１３．２３・・・ネジ部 ４．１４．２４・・・コンプレッサーホイール取付は軸
１５、１６・・・ベアリング　１７．１８・・・硬化部
第１図 第２図 内側への距１１４１（常習） 第３図 第４図 ０、　ｆ　　　　　　　Ｏ，５ 内項りへの距騰（常習） 第５図 第６図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック製タービン翼車、該翼車と一体的に形成
    されているセラミック軸および該セラミック軸に結合さ
    れている金属軸からなる構造のタービンローターにして
    、該金属軸のうちコンプレッサーホィール取付け軸部の
    一部あるいは全部の硬さが、該コンプレッサーホィール
    取付け軸部よりタービン翼車側に位置する部分の硬さよ
    り小さいことを特徴とするタービンローター。 ２、上記硬さが、金属軸外表面の硬さである特許請求の
    範囲第１項記載のタービンローター。 ３、前記硬さが、金属軸内部の硬さである特許請求の範
    囲第１項記載のタービンローター。 ４、コンプレッサーホィール取付け軸部の一部あるいは
    全部の硬さが、ＩＩｖ２５０〜ＩＩｖ４００に相当する
    硬さである特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
    かに記載のタービンロータ５、硬さの高い部分が、金属
    軸の軸受当接部である特許請求の範囲第１項ないし第４
    項のいずれかに記載のタービンローター。 ６、セラミックスからなる部分が、窒化珪素、炭化珪素
    およびサイアロンよりなる群から選ばれた少なくとも一
    種のセラミック材料で構成されている特許請求の範囲第
    １項ないし第５項のいずれかに記載のタービンローター
    。 ７、金属軸が、マルエージング鋼、ニッケル・クロム・
    モリブデン鋼、クロム・モリブデン鋼、析出硬化型ステ
    ンレス鋼、析出硬化型超合金および窒化鋼よりなる群か
    ら選ばれた少なくとも一種の金属材料で構成されている
    特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の
    タービンローター。 ８、金属軸とセラミック軸との結合が、金属軸に設けた
    凹部とセラミック軸に設けた凸部との結合である特許請
    求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載のタービ
    ンローター。 ９、金属軸とセラミック軸との結合が、かん合である特
    許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載のタ
    ービンローター。 １０、金属軸とセラミック軸との結合が、接合である特
    許請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載のタ
    ービンローター。 １１、セラミック製タービン翼車、該翼車と一体的に形
    成されているセラミック軸および該セラミック軸に結合
    されている金属軸からなる構造のタービンローターを製
    造する方法に於いて、上記金属軸のうち、コンプレッサ
    ーホィール取付け軸部よりタービン翼車側に位置する部
    分の一部あるいは全部に、高周波焼入れ、焼もどしある
    いはイオン窒化による硬化処理を施して、同部の硬さが
    コンプレッサーホィール取付け軸部の硬さより大となる
    ようにしたのち、上記セラミック軸と該金属軸とを結合
    することを特徴とするタービンローターの製造法。 １２、セラミック製タービン翼車、該翼車と一体的に形
    成されているセラミック軸および該セラミック軸に結合
    されている金属軸からなる構造のタービンローターを製
    造する方法に於いて、該金属軸とセラミック軸とを結合
    したのち、コンプレッサーホィール取付け軸部よりター
    ビン翼車側に位置する金属軸の部分に、高周波焼入れ、
    焼もどしあるいはイオン窒化による硬化処理を施して、
    同部の硬さがコンプレッサーホィール取付け軸部の硬さ
    より大となるようにすることを特徴とするタービンロー
    ターの製造法。 １３、セラミック製タービン翼車、該翼車と一体的に形
    成されているセラミック軸および該セラミック軸に結合
    されている金属軸からなる構造のタービンローターを製
    造する方法に於いて、上記金属軸の一部あるいは全部を
    析出硬化型合金で構成するとともに、該金属軸と上記セ
    ラミック軸とを結合した後に該金属軸の析出硬化型合金
    からなる部分を析出硬化処理により硬化させ、しかるの
    ち該金属軸のコンプレッサーホィール取付け軸部の一部
    あるいは全部を溶体化処理温度に再加熱して軟化させ、
    コンプレッサーホィール取付け軸部の一部あるいは全部
    の硬さが、該部よりタービン翼車側に位置する部分の硬
    さより小さくなるようにすることを特徴とするタービン
    ローターの製造法。 １４、金属軸の軸受当接部のみに硬化処理を施す特許請
    求の範囲第１１項記載のタービンローターの製造法。 １５、セラミックスからなる部分を、窒化珪素、炭化珪
    素およびサイアロンよりなる群から選ばれた少なくとも
    一種のセラミック材料で構成する特許請求の範囲第１１
    項ないし第１４項のいずれかに記載のタービンローター
    の製造法。 １６、金属軸を、マルエージング鋼、ニッケル・クロム
    ・モリブデン鋼、クロム・モリブデン鋼、析出硬化型ス
    テンレス鋼、析出硬化型超合金および窒化鋼よりなる群
    から選ばれた少なくとも一種の金属材料で構成する特許
    請求の範囲第１１項ないし第１５項のいずれかに記載の
    タービンローターの製造法。 １７、金属軸とセラミック軸との結合を、金属軸に設け
    た凹部とセラミック軸に設けた凸部との結合で行う特許
    請求の範囲第１１項ないし第１６項のいずれかに記載の
    タービンローターの製造法。 １８、金属軸とセラミック軸との結合を、直径が凹部内
    径より０．１％〜１０％大である凸部の該凹部に対する
    かん合で行う特許請求の範囲第１１項ないし第１７項の
    いずれかに記載のタービンローターの製造法。 １９、上記かん合を、該かん合部の使用温度以上の温度
    に於ける圧入で行う特許請求の範囲第１８項に記載のタ
    ービンローターの製造法。 ２０、金属軸とセラミック軸との結合を、接合で行う特
    許請求の範囲第１１項ないし第１７項のいずれかに記載
    のタービンローターの製造法。
JP60126293A 1985-06-12 1985-06-12 タ−ビンロ−タ−およびその製造法 Granted JPS61286501A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60126293A JPS61286501A (ja) 1985-06-12 1985-06-12 タ−ビンロ−タ−およびその製造法
US06/867,538 US4761117A (en) 1985-06-12 1986-05-28 Turbine rotor and a method of producing the same
DE19863619063 DE3619063A1 (de) 1985-06-12 1986-06-06 Turbinenrotor und verfahren zur herstellung desselben
US07/192,366 US4854025A (en) 1985-06-12 1988-05-10 Method of producing a turbine rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60126293A JPS61286501A (ja) 1985-06-12 1985-06-12 タ−ビンロ−タ−およびその製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61286501A true JPS61286501A (ja) 1986-12-17
JPH0411721B2 JPH0411721B2 (ja) 1992-03-02

Family

ID=14931618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60126293A Granted JPS61286501A (ja) 1985-06-12 1985-06-12 タ−ビンロ−タ−およびその製造法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US4761117A (ja)
JP (1) JPS61286501A (ja)
DE (1) DE3619063A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63280901A (ja) * 1987-03-05 1988-11-17 カミンス　エンジン　カンパニー　インコーポレイテッド ピボツト棒及びその製造方法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2574783B1 (fr) * 1984-12-19 1991-07-26 Honda Motor Co Ltd Dispositif d'assemblage d'un element ceramique a un element metallique, notamment pour turbo-surcompresseurs de moteurs a combustion interne
JPS63139075A (ja) * 1986-12-02 1988-06-10 日本碍子株式会社 セラミックス・金属結合体およびその製造方法
JPS63251127A (ja) * 1987-04-06 1988-10-18 Ngk Insulators Ltd セラミック製部材と金属製部材の結合方法
US4942999A (en) * 1987-08-31 1990-07-24 Ngk Insulators, Inc. Metal-ceramic joined composite bodies and joining process therefor
US5365661A (en) * 1988-02-25 1994-11-22 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic-metal composite joint body
US5102305A (en) * 1988-12-13 1992-04-07 Allied-Signal Inc. Turbomachine having a unitary ceramic rotating assembly
DE68906667T2 (de) * 1988-12-16 1993-08-26 Ngk Spark Plug Co Keramischer turbokompressorrotor.
US6020025A (en) * 1990-11-20 2000-02-01 Daidousanso Co., Ltd. Method of manufacturing a crank shaft
US5210945A (en) * 1991-05-22 1993-05-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Method of assembly of a rotary shaft in a ball-bearing type turbocharger
US6261056B1 (en) 1999-09-23 2001-07-17 Alliedsignal Inc. Ceramic turbine nozzle including a radially splined mounting surface
DE10160301A1 (de) * 2001-12-07 2003-06-18 Bosch Gmbh Robert Abdichtungvorrichtung und Verfahren zur Abdichtung
US7033156B2 (en) * 2002-04-11 2006-04-25 Luka Gakovic Ceramic center pin for compaction tooling and method for making same
US8312612B2 (en) * 2002-04-11 2012-11-20 Blue Sky Vision Partners, Llc Refurbished punch tip and method for manufacture and refurbishing
US6866478B2 (en) * 2002-05-14 2005-03-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Miniature gas turbine engine with unitary rotor shaft for power generation
JP4007062B2 (ja) * 2002-05-22 2007-11-14 株式会社日立製作所 ガスタービン及びガスタービン発電装置
FR2869258B1 (fr) * 2004-04-27 2006-07-21 Hurel Hispano Sa Procede de fabrication d'elements, tels que des ailettes pour cascades d'inverseur de poussee, par moulage d'un materiau composite
DE102004053289A1 (de) * 2004-11-04 2006-05-11 Leybold Vacuum Gmbh Vakuumpumpen-Laufrad
US20090173301A1 (en) * 2008-01-09 2009-07-09 Roller Bearing Company Of America, Inc Surface treated rocker arm shaft
CN102741522A (zh) * 2010-02-19 2012-10-17 博格华纳公司 涡轮机叶轮以及用于生产其的方法
GB201014059D0 (en) * 2010-08-24 2010-10-06 Element Six Production Pty Ltd Wear part
DE102015116019A1 (de) * 2015-09-22 2017-03-23 Mp-Engineering Gmbh Turbine mit Keramik-Turbinenrotor
CN106141599B (zh) * 2016-08-18 2017-12-08 重庆江增船舶重工有限公司 Qjb系列汽轮机主轴的加工制造方法
EP4117145A1 (en) 2021-07-07 2023-01-11 Celeroton AG Rotor for a high-speed electrical machine
EP4117146A1 (en) 2021-07-07 2023-01-11 Celeroton AG Rotor for a high-speed electrical machine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58178803A (ja) * 1982-04-13 1983-10-19 Nissan Motor Co Ltd タ−ビン軸
JPS599102U (ja) * 1982-07-08 1984-01-20 日産自動車株式会社 タ−ボチヤ−ジヤの回転軸

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3108913A (en) * 1961-03-16 1963-10-29 Ohio Crankshaft Co Crankshafts and method of hardening same
US3604819A (en) * 1969-10-14 1971-09-14 United States Steel Corp Impeller shaft assembly
US3801226A (en) * 1970-08-28 1974-04-02 Goulds Pumps Pump impeller
DE2554353A1 (de) * 1975-12-03 1977-06-16 Motoren Turbinen Union Gasturbinentriebwerk
JPS5924242B2 (ja) * 1976-03-31 1984-06-08 株式会社東芝 タ−ビンロ−タ−構体
DE2728823C2 (de) * 1977-06-27 1982-09-09 Aktiengesellschaft Kühnle, Kopp & Kausch, 6710 Frankenthal Gasturbine
DE2734747A1 (de) * 1977-08-02 1979-02-15 Daimler Benz Ag Verbindung eines keramischen turbinenrades mit einer metallischen welle
DE2845716C2 (de) * 1978-10-20 1985-08-01 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Thermisch hoch beanspruchbare Verbindung
US4256441A (en) * 1979-06-19 1981-03-17 Wallace-Murray Corporation Floating ring bearing structure and turbocharger employing same
US4479293A (en) * 1981-11-27 1984-10-30 United Technologies Corporation Process for fabricating integrally bladed bimetallic rotors
US4486147A (en) * 1982-04-20 1984-12-04 The Garrett Corporation Turbocharger and rotor shaft assembly
JPS5985302U (ja) * 1982-11-30 1984-06-09 日本特殊陶業株式会社 タ−ビン軸の接合部
JPS59103902A (ja) * 1982-12-06 1984-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd セラミツク翼車
US4479735A (en) * 1983-01-13 1984-10-30 Westinghouse Electric Corp. Shrink fit sleeve for rotating machinery
JPS60101201A (ja) * 1983-11-08 1985-06-05 Ngk Spark Plug Co Ltd タ−ビン軸の接合構造
JPS60103082A (ja) * 1983-11-09 1985-06-07 日本碍子株式会社 金属・セラミツクス結合体およびその製造法
JPS61111981A (ja) * 1984-11-05 1986-05-30 株式会社豊田中央研究所 セラミツク部品と金属部品との結合方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58178803A (ja) * 1982-04-13 1983-10-19 Nissan Motor Co Ltd タ−ビン軸
JPS599102U (ja) * 1982-07-08 1984-01-20 日産自動車株式会社 タ−ボチヤ−ジヤの回転軸

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63280901A (ja) * 1987-03-05 1988-11-17 カミンス　エンジン　カンパニー　インコーポレイテッド ピボツト棒及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE3619063A1 (de) 1986-12-18
US4854025A (en) 1989-08-08
DE3619063C2 (ja) 1990-04-12
JPH0411721B2 (ja) 1992-03-02
US4761117A (en) 1988-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS61286501A (ja) タ−ビンロ−タ−およびその製造法
US4784574A (en) Turbine rotor units and method of producing the same
US4614453A (en) Metal-ceramic composite body and a method of manufacturing the same
EP0139406B1 (en) Metal-ceramics composite article and a method of producing the same
EP0197694B1 (en) A metal-ceramic combination
US4719075A (en) Metal-ceramic composite article and a process for manufacturing the same
JPS624528A (ja) セラミツクス・金属結合体
US4886695A (en) Ceramic-metal composite bodies
US5089312A (en) Ceramic-metal joined composite bodies with a curved bottom metal recess
EP0238321B1 (en) Metal-ceramic composite bodies and a method for manufacturing the same
US5106434A (en) Method for producing a metal and ceramic heat-connected body
US4908256A (en) Ceramic-metal composite bodies
EP0157479B1 (en) A metal ceramics composite article and a process for manufacturing the same
JPS61286274A (ja) 金属・セラミツクス結合体およびその製造法
JPS6073114A (ja) 回転接合体
JPH0658044B2 (ja) タ−ビンロ−タ−およびその製造法
JPS58178803A (ja) タ−ビン軸
JPH0444630B2 (ja)
JPH0777004A (ja) 蒸気タービンの組立ロータ
JPH08254102A (ja) タービンロータ
JPH07269301A (ja) セラミックタービンロータの加工方法
JPH0489368A (ja) セラミックス・金属結合体の製造方法
JPH0449512B2 (ja)
JPH0440315B2 (ja)
JPH02252903A (ja) セラミックローターのバランス修正方法

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term