JP2002089201A - セラミックタービンホイールと金属部品の接合構造 - Google Patents
セラミックタービンホイールと金属部品の接合構造Info
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- JP2002089201A JP2002089201A JP2000280247A JP2000280247A JP2002089201A JP 2002089201 A JP2002089201 A JP 2002089201A JP 2000280247 A JP2000280247 A JP 2000280247A JP 2000280247 A JP2000280247 A JP 2000280247A JP 2002089201 A JP2002089201 A JP 2002089201A
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Abstract
のトルクおよびスラストを伝達でき、高温かつ高回転に
おける接合強度の低下が少ないセラミックタービンホイ
ールと金属部品の接合構造を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 セラミックタービンホイールと金属部品
の接合構造において、セラミックタービンホイールのボ
ス部の外径に略等しい内径を有しボス部の外周に接合さ
れる環状の中間金属部品と、中間金属部品に取り付けら
れボス部の外周に設けられた凹部に差し込まれるピンを
備え、中間金属部品はピンを凹部に差し込みボス部との
間に流し込まれたろう材を介してボス部に接合し、金属
部品はその環状部の内周に設けためねじ部を中間金属部
品の外周に設けたおねじ部に螺合させ且つ環状部の先端
を中間金属部品にかしめて中間金属部品に接合してなる
ことを特徴とするセラミックタービンホイールと金属部
品の接合構造。
Description
ンホイールと金属部品との接合構造に関する。
ンホイールと金属部品との接合構造を説明する。図3は
ガスタービンのセラミックタービンホイールと接合され
た金属部品の縦断面図である。
ール01は圧縮機側と直接接続構造を取り難いため、セ
ラミックタービンホイール01のボス部01aに予め環
状内面02aを有する金属部品02を接合し、その金属
部品02を介して圧縮機側と接続させている。
環状内面02bの径がボス部01aの外径に略等しく、
ボス部01aに隙間がほぼ0で嵌まるように加工されて
いる。
ル01のボス部01aを嵌合させて嵌合部にろう材3を
置いた状態で加熱すると、金属部品02の膨張によって
生じた隙間にろう材が侵入し、その後冷却すると、金属
部品02とセラミックタービンホイール01のボス部0
1aは間にろう材を挟んで焼きばめされ、両者は接合さ
れる。
焼きばめによる締め付け力が支配的な接合であるため、
高温かつ高回転における接合強度の低下が大きいという
問題があった。
ク部分の割れや、金属部分の熱処理の関係から、接合強
度の増加は困難であり限界があった。
のセラミックタービンホイールと金属部品の接合構造の
問題点を解消し、セラミックタービンホイールから、よ
り強度のトルクおよびスラストを伝達でき、高温かつ高
回転における接合強度の低下が少ないセラミックタービ
ンホイールと金属部品の接合構造を提供することを課題
とするものである。
題を解決するためになされたものであり、その第1の手
段として、セラミックタービンホイールと金属部品の接
合構造において、同セラミックタービンホイールのボス
部の外径に略等しい内径を有し同ボス部の外周に接合さ
れる環状の中間金属部品と、同中間金属部品に取り付け
られ前記ボス部の外周に設けられた凹部に差し込まれる
ピンを備え、前記中間金属部品は前記ピンを前記凹部に
差し込み前記ボス部との間に流し込まれたろう材を介し
て同ボス部に接合し、前記金属部品はその環状部の内周
に設けためねじ部を前記中間金属部品の外周に設けたお
ねじ部に螺合させ且つ同環状部の先端を同中間金属部品
にかしめて同中間金属部品に接合してなることを特徴と
するセラミックタービンホイールと金属部品の接合構造
を提供するものである。
よりトルクおよびスラストを構造的に伝達でき、中間金
属部品の外周に金属部品が螺合され且つかしめられるの
で、金属部品が中間金属部品に強固に接合されるのみな
らず、ピンが抜けることが防止される。
ろう材が均一に侵入し全周にわたる接合がなされ、トル
クおよびスラストの伝達において応力集中が避けられ、
また緩衝効果も有する。
段のセラミックタービンホイールと金属部品の接合構造
において、前記ろう材は、前記セラミックタービンホイ
ールのボス部と前記中間金属部品とを接合位置に保って
同セラミックタービンホイールの使用温度条件より高温
に加熱した接合部内に流し込まれたものあることを特徴
とするセラミックタービンホイールと金属部品の接合構
造を提供するものである。
特徴に加え、セラミックタービンの使用温度条件よりも
高温で加熱してろう材を侵入させた後、中間金属部品が
冷却されるので焼きばめの効果が得られる。
段または第2の手段のセラミックタービンホイールと金
属部品の接合構造において、前記中間金属部品は一体の
環状部品であることを特徴とするセラミックタービンホ
イールと金属部品の接合構造を提供するものである。
たは第2の手段の特徴に加え、中間金属部品とセラミッ
クタービンホイールのボス部との焼きばめ効果をより強
固に発揮させることができる。
段または第2の手段のセラミックタービンホイールと金
属部品の接合構造において、前記中間金属部品は一か所
切り離し部を有するか、複数に分割される構造の環状部
品であることを特徴とするセラミックタービンホイール
と金属部品の接合構造を提供するものである。
たは第2の手段の特徴に加え、中間金属部品へのピンの
取り付け工程がより容易となる。
の実施の一形態に係るセラミックタービンホイールと金
属部品の接合構造を説明する。図1はガスタービンのセ
ラミックタービンホイールと接合された金属部品の縦断
面図であり、図2は図1中A部の拡大図である。
イール1のボス部1aにはその外周にその外径に略等し
い内径を有する環状の低膨張合金の中間金属部品4が、
中間金属部品4に取り付けられてその内周面4c側に突
出するピン4aをセラミックタービンホイール1のボス
部1の外周に設けられた凹部1bに差し込んだ状態で、
ろう材3を挟んで接合されている。
が設けられ、おねじ部4bに螺合するめねじ部2bを設
けた環状部2aを有する低膨張合金の金属部品2が螺合
により取り付けられ、環状部2aの先端は中間金属部品
4に対してかしめられている。なお、おねじ部4bとめ
ねじ部2bは、セラミックタービンホイール1から受け
るトルク負荷によって互いに締まる方向のねじとする。
を説明すると、中間金属部品4が予め一体の環状部品と
してある場合は、中間金属部品4にボス部1aの凹部1
bの位置に合わせてピン取付け孔を備えておき、ボス部
1aに中間金属部材4を嵌合した接合位置で、ピン4a
を凹部1bに差し込むようにして中間金属部材4に取り
付ける。
か、複数に分割される構造の場合は予めピン4aを取り
付けた中間金属部品4を、ピン4aを凹部1bに差し込
むようにしてボス部1bに装着する。この場合、ピン4
aの取り付け工程が容易となるが、上記の一体の中間金
属部品4の場合のように、中間金属部品4をボス部1b
に接合位置に装着後、ピン4aを凹部1bに差し込むよ
うに取り付けてもよい。
ボス部1と中間金属部品4とを接合位置に保ち、その接
合部にろう材3を置いた状態でセラミックタービンホイ
ール1の使用温度条件よりも高温で加熱すると、ろう材
3が接合部内に均一に流れ込みピン4aと凹部1bとの
間にも侵入し、冷却後は中間金属部品4の冷却収縮によ
り中間金属部品4とセラミックタービンホイール1のボ
ス部1aは間にろう材を挟んで焼きばめされたように接
合される。特に中間金属部品4が一体の環状部品として
ある場合は、焼きばめ効果をより強固に発揮させること
ができる。
は、金属部品2の環状部2a内周に設けられためねじ部
2bを螺合させて金属部品2を取り付け、さらにねじが
抜けないよう環状部2aの先端を中間金属部品4に対し
てかしめることにより、セラミックタービンホイール1
は金属部品2と強固に接合される。
ービンホイール1と金属部品2の接合構造においては、
ピン4aを設けたことにより凹部1bとの間でトルクお
よびスラストを構造的に伝達でき、前述の従来例のよう
に加熱によって接合強度に不安定を生じることがない。
周は金属部品2が覆うように螺合され且つかしめられる
ので、金属部品2が中間金属部品4に強固に接合される
のみならず、ピン4aが抜けることが防止され、上記ト
ルクおよびスラストの構造的な伝達が確実なものとな
る。
接合部の隙間に均一に侵入しているので全周にわたり接
合がなされトルクおよびスラストの伝達において応力集
中が避けられ、また緩衝効果も有する。
用温度条件よりも高温で加熱された接合部にろう材3が
侵入した後、中間金属部品が冷却されるので焼きばめの
効果も得られるものとなる。
ては、より強度のトルクおよびスラストを伝達でき、高
温且つ高回転において接合強度の低下が少なく、さら
に、トルクおよびスラスト荷重の負荷に対して、ピン4
aに発生する剪断応力が使用材料の剪断強度以下かつセ
ラミック部品に発生する最大応力割れの発生しないよう
にピン4aの形状、数量を設定することで対処できるの
で、トルクおよびスラスト荷重の増加に対して容易に対
応できるものとなる。
が、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明
の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよい
ことは言うまでもない。
は、セラミックタービンホイールと金属部品の接合構造
において、同セラミックタービンホイールのボス部の外
径に略等しい内径を有し同ボス部の外周に接合される環
状の中間金属部品と、同中間金属部品に取り付けられ前
記ボス部の外周に設けられた凹部に差し込まれるピンを
備え、前記中間金属部品は前記ピンを前記凹部に差し込
み前記ボス部との間に流し込まれたろう材を介して同ボ
ス部に接合し、前記金属部品はその環状部の内周に設け
ためねじ部を前記中間金属部品の外周に設けたおねじ部
に螺合させ且つ同環状部の先端を同中間金属部品にかし
めて同中間金属部品に接合してなるように構成したの
で、加熱によるセラミックタービンホイールと中間金属
部品の接合強度の不安定がなく、中間金属部品の外周に
金属部品が螺合され且つかしめられるため、金属部品が
中間金属部品に強固に接合されるのみならず、ピンが抜
けることが防止され、トルクおよびスラストの構造的な
伝達が確実なものとなる。
接合部内に均一に侵入し全周にわたる接合がなされてい
るので、トルクおよびスラストの伝達において応力集中
が避けられ、また緩衝効果も有するものとなる。
ストを伝達でき、高温且つ高回転において接合強度の低
下が少なく、さらに、トルクおよびスラスト荷重の負荷
の増大に対してはピンの形状、数量を設定することで容
易に対応できるセラミックタービンホイールと金属部品
の接合構造が得られる。
に記載のセラミックタービンホイールと金属部品の接合
構造において、前記ろう材は、前記セラミックタービン
ホイールのボス部と前記中間金属部品とを接合位置に保
って同セラミックタービンホイールの使用温度条件より
高温に加熱した接合部内に流し込まれたものであるよう
に構成したので、請求項1の発明の効果に加え、セラミ
ックタービンホイールの使用温度条件よりも高温で加熱
してろう材を侵入させた後、中間金属部品が冷却される
ので焼きばめの効果が得られるものとなる。
または請求項2に記載のセラミックタービンホイールと
金属部品の接合構造において、前記中間金属部品は一体
の環状部品であるように構成したので、請求項1または
請求項2の発明の効果に加え、中間金属部品とセラミッ
クタービンホイールのボス部との焼きばめ効果をより強
固に発揮させることができるものとなる。
または請求項2に記載のセラミックタービンホイールと
金属部品の接合構造において、前記中間金属部品は一か
所切り離し部を有するか、複数に分割される構造の環状
部品であるように構成したので、請求項1または請求項
2の発明の効果に加え、中間金属部品へのピンの取り付
け工程をより容易とすることができる。
ンホイールと金属部品の接合構造の説明図であり、ガス
タービンのセラミックタービンホイールと接合された金
属部品等の縦断面図である。
との接合構造の説明図であり、ガスタービンのセラミッ
クタービンホイールと接合された金属部品等の縦断面図
である。
Claims (4)
- 【請求項1】 セラミックタービンホイールと金属部品
の接合構造において、同セラミックタービンホイールの
ボス部の外径に略等しい内径を有し同ボス部の外周に接
合される環状の中間金属部品と、同中間金属部品に取り
付けられ前記ボス部の外周に設けられた凹部に差し込ま
れるピンを備え、前記中間金属部品は前記ピンを前記凹
部に差し込み前記ボス部との間に流し込まれたろう材を
介して同ボス部に接合し、前記金属部品はその環状部の
内周に設けためねじ部を前記中間金属部品の外周に設け
たおねじ部に螺合させ且つ同環状部の先端を同中間金属
部品にかしめて同中間金属部品に接合してなることを特
徴とするセラミックタービンホイールと金属部品の接合
構造。 - 【請求項2】 請求項1に記載のセラミックタービンホ
イールと金属部品の接合構造において、前記ろう材は、
前記セラミックタービンホイールのボス部と前記中間金
属部品とを接合位置に保って同セラミックタービンホイ
ールの使用温度条件より高温に加熱した接合部内に流し
込まれたものあることを特徴とするセラミックタービン
ホイールと金属部品の接合構造。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のセラミ
ックタービンホイールと金属部品の接合構造において、
前記中間金属部品は一体の環状部品であることを特徴と
するセラミックタービンホイールと金属部品の接合構
造。 - 【請求項4】 請求項1または請求項2に記載のセラミ
ックタービンホイールと金属部品の接合構造において、
前記中間金属部品は一か所切り離し部を有するか、複数
に分割される構造の環状部品であることを特徴とするセ
ラミックタービンホイールと金属部品の接合構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000280247A JP3806296B2 (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | セラミックタービンホイールと金属部品の接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000280247A JP3806296B2 (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | セラミックタービンホイールと金属部品の接合構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002089201A true JP2002089201A (ja) | 2002-03-27 |
JP3806296B2 JP3806296B2 (ja) | 2006-08-09 |
Family
ID=18765125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000280247A Expired - Lifetime JP3806296B2 (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | セラミックタービンホイールと金属部品の接合構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3806296B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010112342A1 (de) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | Alstom Technology Ltd. | Doppellotelement umfassend wenigstens eine erste schicht aus einem ni-basierten lot sowie wenigstens eine zweite schicht mit aktivem element, verfahren zu dessen herstellung und verwendungen desselben |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS618409A (ja) * | 1984-06-25 | 1986-01-16 | Toyota Motor Corp | セラミツクタ−ビンホイ−ルの締結構造 |
JPS6110902U (ja) * | 1984-06-26 | 1986-01-22 | トヨタ自動車株式会社 | セラミツクタ−ビンホイ−ルの抜け防止装置 |
JPH061701U (ja) * | 1992-06-11 | 1994-01-14 | 川崎重工業株式会社 | 金属製回転軸とセラミック製回転体との接合構造 |
JP2000046159A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-18 | Daihatsu Motor Co Ltd | 遊星歯車装置 |
-
2000
- 2000-09-14 JP JP2000280247A patent/JP3806296B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010112342A1 (de) * | 2009-03-31 | 2010-10-07 | Alstom Technology Ltd. | Doppellotelement umfassend wenigstens eine erste schicht aus einem ni-basierten lot sowie wenigstens eine zweite schicht mit aktivem element, verfahren zu dessen herstellung und verwendungen desselben |
CH700774A1 (de) * | 2009-03-31 | 2010-10-15 | Alstom Technology Ltd | Doppellotelement, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendungen desselben. |
US8563142B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-10-22 | Alstom Technology Ltd | Dual brazing alloy element, process for producing it and uses thereof |
EP2414125B1 (de) | 2009-03-31 | 2015-07-08 | Alstom Technology Ltd | Doppellotelement umfassend eine erste schicht aus einem ni-basierten lot sowie eine zweite schicht mit aktivem element, verfahren zu dessen herstellung und verwendungen desselben ; gasturbinenkomponente |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3806296B2 (ja) | 2006-08-09 |
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