JPH0345938Y2 - - Google Patents
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- JPH0345938Y2 JPH0345938Y2 JP1985063628U JP6362885U JPH0345938Y2 JP H0345938 Y2 JPH0345938 Y2 JP H0345938Y2 JP 1985063628 U JP1985063628 U JP 1985063628U JP 6362885 U JP6362885 U JP 6362885U JP H0345938 Y2 JPH0345938 Y2 JP H0345938Y2
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- ceramic member
- metal
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本案はターボチヤージヤ、ガスタービンエンジ
ンなどの回転部を成す機構部品に適した金属部材
とセラミツク部材の結合体に関するものである。 〔従来の技術〕 近年、各種の産業機械装置における高温雰囲気
下で駆動力を伝達する機械部品には、機械的強
度、耐熱性、耐摩耗性に優れ、比重に小さいセラ
ミツク体、とりわけジルコニア、窒化珪素、サイ
アロン、炭化珪素等の焼結体が適しているが、加
工性に難点があり、上記セラミツク体のみで機構
部品として使用することが難かしく、高荷重が作
用する回転軸には高強度で加工性の優れた金属材
料で構成するとともに、上記セラミツク体とを組
み合せた複合構造体とすることが注目され、従来
よりロウ付による金属部材をセラミツク部材の結
合体が研究され提案されてきた。 従来の金属製回転軸を成す金属部材をセラミツ
ク製回転体を成すセラミツク部材のロウ付け結合
体としては、例えば第４図および第５図に示すよ
うに、金属部材１２の軸心方向に空孔１４を形成
したスリーブ部１３にセラミツク部材１１を嵌入
するとともに、スリーブ部１３とセラミツク部材
１１とが相対した当接面のみがロウ付け嵌着され
ていた。 〔考案が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このような従来の金属製回転軸
を成す金属部材をセラミツク製回転体を成すセラ
ミツク部材のロウ付け結合体にあつては、ロウ付
けにより発生する不釣合量を極力小さくするため
と、ロウ材の流れ不良により発生する巣などの内
部欠陥を生じない様、上記当接面全体にロウ材を
均一かつ所定位置に流れるようにするため、ロウ
材１６が介在する範囲を第４図に示す外拡がり起
点１５または第５図に示すスリーブ先端部材１３
ｂまでに制限していた。 そのため、嵌着に際し、金属部１２として炭素
鋼の熱膨張率〔×106／℃〕が11.3〜14.0であるの
に対し、ジルコニアが約9.2、窒化珪素が約3.2、
サイアロンが約3.0、炭化珪素が約4.2と熱膨張差
が大きいため、スリーブ部１３とセラミツク部材
１１との熱収縮の差により発生する応力が、第４
図に示すスリーブ部１３の外拡がり起点１５また
は第５図に示すスリーブ先端部１３ｂに集中し、
上記外拡がり起点１５及びスリーブ先端部１３ｂ
近傍のセラミツク部材１１に締め付け応力の急激
な変化を生じ、高速回転中に発生する曲げ荷重等
が加わると、上記セラミツク部材１１にその限界
強度以上の応力がかかり、セラミツク部材１１が
破損する恐れがあつた。 〔考案の目的〕 本案は、上記実情に鑑みて、外拡がり起点及び
スリーブ先端部近傍において、セラミツク部材の
過度の応力集中は応力の急激な変化に基づく強度
劣化を解消し、大きな結合強度を持つたセラミツ
ク部材と金属部材の結合体を提供せんとするもの
である。 〔実施例〕 以下、本案を実施例によつて具体的に詳述す
る。 実施例 １ 第１図において、１はセラミツク部材で丸棒状
の窒化珪素焼結体から成り、２は金属部材で炭素
鋼から成り、該金属部材２には軸心方向にセラミ
ツク部材１とほゞ同直径の空孔４を形成したスリ
ーブ部３の空孔の内壁面を空孔先端３ａに向つて
外拡がり状となし、メタライズ層を被着した上記
セラミツク部材１を該スリーブ部３の空孔４中に
嵌入し、当接面を非酸化性雰囲気下で銀ロウ付
し、金属部材とセラミツク部材の結合体を作製し
た。但し、空孔底部より外拡がり起点５までの軸
心方向の距離は18.0mm、同じく空孔先端までの距
離は20.0mmとした。なお、メタライズ層の軸心方
向の長さは外拡がり起点５及び空孔先端３ａを基
準に６種の長さの試料を各々10本づつ作製した。 上記試料の金属部材端側を固定し、500℃の高
温雰囲気下でセラミツク部材端を押圧して片持ち
抗折強度を測定し、第１表の平均値を得た。
ンなどの回転部を成す機構部品に適した金属部材
とセラミツク部材の結合体に関するものである。 〔従来の技術〕 近年、各種の産業機械装置における高温雰囲気
下で駆動力を伝達する機械部品には、機械的強
度、耐熱性、耐摩耗性に優れ、比重に小さいセラ
ミツク体、とりわけジルコニア、窒化珪素、サイ
アロン、炭化珪素等の焼結体が適しているが、加
工性に難点があり、上記セラミツク体のみで機構
部品として使用することが難かしく、高荷重が作
用する回転軸には高強度で加工性の優れた金属材
料で構成するとともに、上記セラミツク体とを組
み合せた複合構造体とすることが注目され、従来
よりロウ付による金属部材をセラミツク部材の結
合体が研究され提案されてきた。 従来の金属製回転軸を成す金属部材をセラミツ
ク製回転体を成すセラミツク部材のロウ付け結合
体としては、例えば第４図および第５図に示すよ
うに、金属部材１２の軸心方向に空孔１４を形成
したスリーブ部１３にセラミツク部材１１を嵌入
するとともに、スリーブ部１３とセラミツク部材
１１とが相対した当接面のみがロウ付け嵌着され
ていた。 〔考案が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このような従来の金属製回転軸
を成す金属部材をセラミツク製回転体を成すセラ
ミツク部材のロウ付け結合体にあつては、ロウ付
けにより発生する不釣合量を極力小さくするため
と、ロウ材の流れ不良により発生する巣などの内
部欠陥を生じない様、上記当接面全体にロウ材を
均一かつ所定位置に流れるようにするため、ロウ
材１６が介在する範囲を第４図に示す外拡がり起
点１５または第５図に示すスリーブ先端部材１３
ｂまでに制限していた。 そのため、嵌着に際し、金属部１２として炭素
鋼の熱膨張率〔×106／℃〕が11.3〜14.0であるの
に対し、ジルコニアが約9.2、窒化珪素が約3.2、
サイアロンが約3.0、炭化珪素が約4.2と熱膨張差
が大きいため、スリーブ部１３とセラミツク部材
１１との熱収縮の差により発生する応力が、第４
図に示すスリーブ部１３の外拡がり起点１５また
は第５図に示すスリーブ先端部１３ｂに集中し、
上記外拡がり起点１５及びスリーブ先端部１３ｂ
近傍のセラミツク部材１１に締め付け応力の急激
な変化を生じ、高速回転中に発生する曲げ荷重等
が加わると、上記セラミツク部材１１にその限界
強度以上の応力がかかり、セラミツク部材１１が
破損する恐れがあつた。 〔考案の目的〕 本案は、上記実情に鑑みて、外拡がり起点及び
スリーブ先端部近傍において、セラミツク部材の
過度の応力集中は応力の急激な変化に基づく強度
劣化を解消し、大きな結合強度を持つたセラミツ
ク部材と金属部材の結合体を提供せんとするもの
である。 〔実施例〕 以下、本案を実施例によつて具体的に詳述す
る。 実施例 １ 第１図において、１はセラミツク部材で丸棒状
の窒化珪素焼結体から成り、２は金属部材で炭素
鋼から成り、該金属部材２には軸心方向にセラミ
ツク部材１とほゞ同直径の空孔４を形成したスリ
ーブ部３の空孔の内壁面を空孔先端３ａに向つて
外拡がり状となし、メタライズ層を被着した上記
セラミツク部材１を該スリーブ部３の空孔４中に
嵌入し、当接面を非酸化性雰囲気下で銀ロウ付
し、金属部材とセラミツク部材の結合体を作製し
た。但し、空孔底部より外拡がり起点５までの軸
心方向の距離は18.0mm、同じく空孔先端までの距
離は20.0mmとした。なお、メタライズ層の軸心方
向の長さは外拡がり起点５及び空孔先端３ａを基
準に６種の長さの試料を各々10本づつ作製した。 上記試料の金属部材端側を固定し、500℃の高
温雰囲気下でセラミツク部材端を押圧して片持ち
抗折強度を測定し、第１表の平均値を得た。
【表】
実施例 ２
第２図において、７は窒化珪素より成るセラミ
ツク製回転体を成し、セラミツク製回転体７の小
径部７ａを金属部材２にスリーブ部３の空孔４中
に嵌入し、実施例１と同様にして、５種類のセラ
ミツクターボロータを各々３本づつ作製した。但
し、空孔底部より外拡がり起点５までの軸心方向
の距離は18.0mm、同じく空孔先端３ａまでの距離
は20.0mmとした。 上記試料の不釣合を修正した後、高速回転耐久
テストを行ない、第２表の平均値を得た。
ツク製回転体を成し、セラミツク製回転体７の小
径部７ａを金属部材２にスリーブ部３の空孔４中
に嵌入し、実施例１と同様にして、５種類のセラ
ミツクターボロータを各々３本づつ作製した。但
し、空孔底部より外拡がり起点５までの軸心方向
の距離は18.0mm、同じく空孔先端３ａまでの距離
は20.0mmとした。 上記試料の不釣合を修正した後、高速回転耐久
テストを行ない、第２表の平均値を得た。
【表】
以上のように本案結合体は、ロウ付したロウ材
先端を軸心方向に上記空孔の外拡がり起点を超え
スリーブ部の外拡がり状の空孔先端を超えない位
置までの間に存在せしめた構造であることから、
大きな結合強度を持つた金属部材とセラミツク部
材の結合体となすことができ、その結果、高回転
を行なう各種産業機械装置の性能及び信頼性を飛
躍的に向上せしめるに極めて有効である。
先端を軸心方向に上記空孔の外拡がり起点を超え
スリーブ部の外拡がり状の空孔先端を超えない位
置までの間に存在せしめた構造であることから、
大きな結合強度を持つた金属部材とセラミツク部
材の結合体となすことができ、その結果、高回転
を行なう各種産業機械装置の性能及び信頼性を飛
躍的に向上せしめるに極めて有効である。
第１図及び第２図は本考案実施例による金属部
材とセラミツク部材の結合体を示す一部破断面
図、第３図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ本案実施例によ
る要部拡大断面図、第４図、第５図は各々従来の
金属部材とセラミツク部材の結合体例を示す一部
破断面図である。 １：セラミツク部材、２：金属部材、３：スリ
ーブ部、４：空孔、５：外拡がり起点、６：ロウ
材、７：セラミツク製回転体。
材とセラミツク部材の結合体を示す一部破断面
図、第３図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ本案実施例によ
る要部拡大断面図、第４図、第５図は各々従来の
金属部材とセラミツク部材の結合体例を示す一部
破断面図である。 １：セラミツク部材、２：金属部材、３：スリ
ーブ部、４：空孔、５：外拡がり起点、６：ロウ
材、７：セラミツク製回転体。
Claims (1)
- 金属製回転軸を成す金属部材にセラミツク製回
転体を成すセラミツク部材を嵌着して成る結合体
において、前記金属部材のスリーブ部に、軸心方
向の外拡がり状の空孔を設け、外空孔中に空孔の
内径との差が５〜150μｍの間隙を有する前記セ
ラミツク部材を嵌挿してロウ付し、ロウ付したロ
ウ材先端を軸心方向に上記空孔の外拡がり起点を
超えスリーブ部の外拡がり状の空孔先端を超えな
い位置までの間に存在せしめたことを特徴とする
金属部材とセラミツク部材の結合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985063628U JPH0345938Y2 (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985063628U JPH0345938Y2 (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61180137U JPS61180137U (ja) | 1986-11-10 |
| JPH0345938Y2 true JPH0345938Y2 (ja) | 1991-09-27 |
Family
ID=30593957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985063628U Expired JPH0345938Y2 (ja) | 1985-04-27 | 1985-04-27 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0345938Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2572800B2 (ja) * | 1988-02-29 | 1997-01-16 | 日本碍子株式会社 | 金属・セラミックス接合体 |
| JP2542044B2 (ja) * | 1988-05-13 | 1996-10-09 | 日本碍子株式会社 | 金属・セラミックス接合体 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61169164A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Asahi Glass Co Ltd | 回転軸の接合構造 |
| JPS6272578A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-04-03 | ザ ギヤレツト コ−ポレ−シヨン | セラミツクのスタブシヤフトと金属のシヤフトとの連結方法およびこの連結方法により作成するロ−タ・シヤフト装置 |
-
1985
- 1985-04-27 JP JP1985063628U patent/JPH0345938Y2/ja not_active Expired
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61169164A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Asahi Glass Co Ltd | 回転軸の接合構造 |
| JPS6272578A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-04-03 | ザ ギヤレツト コ−ポレ−シヨン | セラミツクのスタブシヤフトと金属のシヤフトとの連結方法およびこの連結方法により作成するロ−タ・シヤフト装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61180137U (ja) | 1986-11-10 |
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