CN86105715A - 陶瓷构造体轴部与金属构造体毂部之结合方法 - Google Patents

陶瓷构造体轴部与金属构造体毂部之结合方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及排气涡轮增压器等机器上的陶瓷结构体的轴部与金属结构体的轮毂部的连接方法，其特征为在陶瓷结构体的轴部的外周面上沿轴向不同位置上设置了金属包覆部和凹凸部，将金属结构体的轮毂部嵌装于上述的轴部上，然后从外周面上加热加压使之连接。

Description

本发明涉及排气涡轮增压器等机器上的陶瓷结构体的轴部与金属结构体的轮毂部之间进行连接的方法。
本申请人曾在日本专利申请昭和59-60892号中，对陶瓷结构体的轴部与金属结构相连接的方法提出过申请。该项技术是在陶瓷结构体轴部的外周面上，沿轴的方向设置数条沟槽，再在这上面外嵌软质金属结构体的轴孔，然后从外周面加压，使金属结构体的内壁嵌入上述的沟中。采用这种方法，从其外表上看虽然能够获得陶瓷结构体轴部与金属结构体之间的旋转结合，但是，在加工要求有机械强度和流体密封性的部件时，恐怕在两者的嵌合部位要留有微小的空隙，就流体密封性而言，很难说是让人满意的。
为此，本发明的目的在于提高陶瓷结构体轴部和金属结构体轮毂部的结合的机械强度，使两者之间不留缝隙地进行密封，对热循环等的负荷提供一种稳定的陶瓷结构轴部和金属结构轮毂部相连接的方法。
为了达到上述目的，本发明的构成如下：在陶瓷结构体轴部的外周面上沿着轴的方向，在不同位置上设置金属包覆部和凹凸部，再将金属结构体的轮毂部嵌装在上述陶瓷结构体的轴部上，然后从外周面进行加热加压使其连接。
下面参照附图加以详细说明，其中：
图1是说明有关发明的陶瓷结构体的轴部和金属结构体的轮毂部之间的连接方法的侧面图。图2是该连接方法的正面图。图3是本发明的另一实施例的侧面剖面图，说明陶瓷结构体轴部和金属结构体轮毂部之间的连接方法。
在陶瓷结构体轴部1的外周面上，沿轴向在不同位置设置金属包覆部2和凹凸部10，然后再在这上面装上金属结构体的轮毂部6，从外部进行加热软化。此后，用加压工具5从外周面向轴部1的中心压轮毂部6，让轮毂部6嵌入轴部1的凹凸部10内。与此同时，通过使用包覆金属2，以求达到在轴部1和轮毂部6的嵌合部不留缝隙地熔敷的目的。由此，轴部1和轮毂部6通过设置凹凸部10，可以获得机械强度较高的旋转连接。同时，轮毂部6和轴部1的嵌合部，通过设置包覆金属2也可以达到密封的目的。
下面用一个实施例：来对本发明进行具体地说明。如图1所示，和排气涡轮增压器的涡轮叶片组成一体的陶瓷结构体的轴部1，在与金属结构体轮毂部6-该金属结构体轮毂6具有同陶瓷几乎相同的热膨胀率，并由Ni（镍）-Co（钴）系合金构成一相嵌合的位置上，在它的外周面沿轴的不同位置上设置了凹凸部10和金属包覆部2。具体地说，凹凸部10就是沿着轴部1的轴向方向，把细长的数个沟4，顺圆周平行排列而构成的。金属包覆部2，系由玻璃质层，氧化金属层及银焊料层这三层构成。该包覆金属已为众所周知，这里不再细说。
另一方面，轮毂部6的轴孔6a制作得很光滑，而且比轴部1的外径略大一些。将轴部1插入轴孔6a，通过设置在轮毂部6外周面上的高频加热线圈3，加热到约600℃，使其软化。然后，如图2所示，把在端面上设有圆弧状凹部5a的加压工具5，由三个方面向轴部1的中心加压于轮毂部6。此时，加压工具5的压力在金属包覆部2的外周面较弱，在沟4的外周面较强。
轮毂部6被高频加热线圈3加热时，金属包覆部2的玻璃质层将熔融固着于陶瓷的颗粒部，银焊料也将和轮毂部6的金属一起扩散连接，形成稳定的密封结构。
另一方面，在被高频加热线圈3加热的轮毂部6中，与轴部1的沟4相对应的部分被加压工具5强力加压变形，轴孔6a的内壁向轴部1沟4的内部流动进而咬合，使其连接能够达到很高的机械强度。
如果改用别的方法而不在轴部1上设置包覆金属2，可预先在轴部1上涂上白金、银等浸湿性较强的材料，加上与凹凸部10相同的加压负荷;并且把轮毂部6保持在高温状态下;由于银和白金等材料浸入到陶瓷组织的内部并牢固地粘合在一起，这样轮毂部6和轴部1的嵌合部也能够被完全地密封起来。
再则，由于轮毂部6的内壁流向沟4并牢固地咬合在一起，所以也可以达到高强度的机械连接。
各加压工具5通过油压可以分别均匀地进行加压，根据需要，还可以通过使轮毂部6进行旋转来保持该轮毂部6外周面的圆形。另外，替代在轮毂部6的外周面设置高频加热线圈3的方法还有，在轮毂部6的一端配置高频加热线圈3A，从一端加热轮毂部6的话，可在加热的同时，使用加压工具5，把轮毂部6向轴部1压去，进而可望获得更加有效的机械性连接。
在上述实施例中，整个轮毂部6都是由Ni（镍）-Co（钴）系合金构成。实际上，只要把轮毂部6中与由陶瓷构成的轴部1上的金属包覆部2相连接的那一部分，用Ni-Co系合金构成就可以了。因此，如图3所示，把轮毂6分割为由Ni-Co系合金制成的部分6b和由一般钢材制成的部分6c，然后再把它们放在对接部8上，通过压焊使其焊接，构成轮毂部6。这样一来，价格昂贵的Ni-Co系合金的使用量就可以减少一半。
一般来说，陶瓷和金属的连接非常困难，就氧化铝和碳化硅而言，和金属的连接虽有可能，但连接的强度非常脆弱，氮化硅、氧化锆等与金属的连接极不稳定。尤其是在陶瓷材料的连接部位设置凹凸部，让外嵌的软质金属向凹凸部流动使其连接。采用这种方法，由于很难让金属在凹凸部完全没有缝隙地流动，所以，该嵌合部的密封性也不能说是完全的。
而本发明是在陶瓷结构体的轴部，沿着轴的方向不同位置上形成了金属包覆部和凹凸部，这种金属包覆部能简单地形成，而且凹凸部能够在轴部成形的同时构成。因为是把金属结构体的轮毂部嵌合在陶瓷结构体的轴部上，通过一面加热，一面用加压工具使轮毂部变形，所以可以达到轴部和轮毂机械连接的目的。与此同时，由于嵌合部被金属包覆部密封，对热循环等的负荷还可获得稳定的机械连接强度和密封性。
这样一来，用简单的机械设备就可以进行陶瓷结构体和金属结构体在轴部的连接，若批量生产，降低成本是很容易的。由于嵌合部是用包覆金属密封的，所以排气涡轮增压器的涡轮叶片的轴部和增压器叶片的轮毂部，在连接时采用这种轴部的话，则可以完全防止流向涡轮的高温瓦斯向增压器方面泄露等不良现象。

Claims (1)

  1. 一种陶瓷结构体的轴部与金属结构体的轮毂部之间的连接方法，其特征为：在陶瓷结构体的轴部的外周面上，沿轴向的不同位置设置了金属包覆部和凹凸部，将金属结构体的轮毂部嵌装于上述轴部上，然后从外周面进行加热加压使之连接。
CN86105715A 1985-07-26 1986-07-24 陶瓷构造体轴部与金属构造体毂部之结合方法 Expired CN1008364B (zh)

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