JPH04248013A - セラミック製ボールジョイントおよびその製造方法 - Google Patents
セラミック製ボールジョイントおよびその製造方法Info
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- JPH04248013A JPH04248013A JP3021529A JP2152991A JPH04248013A JP H04248013 A JPH04248013 A JP H04248013A JP 3021529 A JP3021529 A JP 3021529A JP 2152991 A JP2152991 A JP 2152991A JP H04248013 A JPH04248013 A JP H04248013A
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- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
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- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック製ボールジ
ョイントおよびその製造方法に関するものである。
ョイントおよびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術およびその課題】例えばガスタービン等の
高温となる部位に耐熱性に優れたセラミックが用いられ
るが、セラミック部品間に生じる熱膨張差や不均一な熱
歪み等に対応して、高温下でセラミック部品間の相対変
位を許容する連結構造として、スプリング等の引張り力
を角変位可能に支持するセラミック製ボールジョイント
が必要とされる。
高温となる部位に耐熱性に優れたセラミックが用いられ
るが、セラミック部品間に生じる熱膨張差や不均一な熱
歪み等に対応して、高温下でセラミック部品間の相対変
位を許容する連結構造として、スプリング等の引張り力
を角変位可能に支持するセラミック製ボールジョイント
が必要とされる。
【0003】従来のセラミック製ボールジョイントとし
て、例えば実開昭62−162416号公報にあるよう
に、雄ロッドの一端に球面状に突出する球部をセラミッ
クにより形成する一方、この球部を摺動可能に内包する
嵌合穴を有する雌ロッドを金属により形成する構造が知
られている。
て、例えば実開昭62−162416号公報にあるよう
に、雄ロッドの一端に球面状に突出する球部をセラミッ
クにより形成する一方、この球部を摺動可能に内包する
嵌合穴を有する雌ロッドを金属により形成する構造が知
られている。
【0004】しかしながら、上記雌ロッドをセラミック
により形成しようとする場合、セラミックは金属材料の
ように塑性加工等ができないため、引張り力を受ける嵌
合穴の絞り面の部分は複数のセラミック部品を組み合わ
せて形成しなければならず、構造の複雑化を招いた。
により形成しようとする場合、セラミックは金属材料の
ように塑性加工等ができないため、引張り力を受ける嵌
合穴の絞り面の部分は複数のセラミック部品を組み合わ
せて形成しなければならず、構造の複雑化を招いた。
【0005】本発明は上記問題点に着目してなされたも
ので、引張り力を支持できるセラミック製ボールジョイ
ントの構造を簡素化することを目的とする。
ので、引張り力を支持できるセラミック製ボールジョイ
ントの構造を簡素化することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、雄ロッドの一
端に球面状に突出する球部をセラミックにより一体形成
する一方、セラミックにより一体形成した雌ロッドの一
端の嵌合穴にこの球部を摺動可能に内包し、雌ロッドの
焼結前の嵌合穴の開口径を焼結済みの球部の外径より大
きく、かつ焼結後はこれよりも小さくなるように形成し
た。
端に球面状に突出する球部をセラミックにより一体形成
する一方、セラミックにより一体形成した雌ロッドの一
端の嵌合穴にこの球部を摺動可能に内包し、雌ロッドの
焼結前の嵌合穴の開口径を焼結済みの球部の外径より大
きく、かつ焼結後はこれよりも小さくなるように形成し
た。
【0007】第二の発明は、セラミック製ボールジョイ
ントの製造方法として、雌ロッドをその嵌合穴の開口径
が焼結済みの球部の外径より大きく、かつ焼結後にはこ
れよりも小さくなるように成形して、雌ロッドの焼結を
その嵌合穴の内側に焼結済みの球部を嵌め合わせた状態
で行う。
ントの製造方法として、雌ロッドをその嵌合穴の開口径
が焼結済みの球部の外径より大きく、かつ焼結後にはこ
れよりも小さくなるように成形して、雌ロッドの焼結を
その嵌合穴の内側に焼結済みの球部を嵌め合わせた状態
で行う。
【0008】
【作用】嵌合穴の開口径を球部の外径より小さく絞って
形成したことにより、球部が嵌合穴から抜けることがな
く、雄ロッドと雌ロッドはこの間に懸かる引張り力を角
変位可能に支持するセラミック製ボールジョイントを構
成する。
形成したことにより、球部が嵌合穴から抜けることがな
く、雄ロッドと雌ロッドはこの間に懸かる引張り力を角
変位可能に支持するセラミック製ボールジョイントを構
成する。
【0009】その製造方法として、雌ロッドの焼結をそ
の嵌合穴に焼結済みの球部を嵌め合わせた状態で行うた
め、焼結時に生じるセラミック材の収縮作用により、嵌
合穴の開口径を球部の外径より小さく絞ることができる
。
の嵌合穴に焼結済みの球部を嵌め合わせた状態で行うた
め、焼結時に生じるセラミック材の収縮作用により、嵌
合穴の開口径を球部の外径より小さく絞ることができる
。
【0010】これに対して、雄ロッドと雌ロッドをそれ
ぞれ分離した状態で焼結する方法では、焼結後の嵌合穴
内に球部に嵌め合わすことができないため、雌ロッドに
嵌合穴の絞り部分を別体で形成しなければならず、構造
の複雑化を招くのである。
ぞれ分離した状態で焼結する方法では、焼結後の嵌合穴
内に球部に嵌め合わすことができないため、雌ロッドに
嵌合穴の絞り部分を別体で形成しなければならず、構造
の複雑化を招くのである。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例を示しており、このボ
ールジョイント1は互いに角変位可能に結合するセラミ
ック製雄ロッド2と同じくセラミック製雌ロッド12か
らなり、ガスタービンのセラミック部品間を連結する支
持構造に用いられる。
ールジョイント1は互いに角変位可能に結合するセラミ
ック製雄ロッド2と同じくセラミック製雌ロッド12か
らなり、ガスタービンのセラミック部品間を連結する支
持構造に用いられる。
【0012】雄ロッド2はその一端から球部3が球面状
に突出し、その他端にガスタービンのケーシング(被支
持部材)に固着されるフランジ部4を有し、これら各部
位がセラミックにより一体形成される。
に突出し、その他端にガスタービンのケーシング(被支
持部材)に固着されるフランジ部4を有し、これら各部
位がセラミックにより一体形成される。
【0013】雌ロッド12はその一端に雄ロッド2の球
部3を内包する嵌合穴13が開口し、この嵌合穴13の
開口径dを球部3の外径cより小さく絞られ、これら各
部位がセラミックにより一体形成される。これにより、
嵌合穴13の内壁面は球部3の背面3a側に摺接する絞
り面13aを有し、この絞り面13aを形成する部位も
後述する本発明の製造方法によりセラミックで一体形成
される。なお、このセラミック材としては例えば窒化ケ
イ素、炭化ケイ素等が用いられる。
部3を内包する嵌合穴13が開口し、この嵌合穴13の
開口径dを球部3の外径cより小さく絞られ、これら各
部位がセラミックにより一体形成される。これにより、
嵌合穴13の内壁面は球部3の背面3a側に摺接する絞
り面13aを有し、この絞り面13aを形成する部位も
後述する本発明の製造方法によりセラミックで一体形成
される。なお、このセラミック材としては例えば窒化ケ
イ素、炭化ケイ素等が用いられる。
【0014】雌ロッド12の途中には溝14が形成され
、この溝14にワッシャが嵌められるとともに、このワ
ッシャに着座するコイルスプリングがガスタービンのシ
ュラウド(被支持部材)の間に介装される。このコイル
スプリングの弾性復元力によりシュラウドがボールジョ
イント1を介して上記ケーシングに押付けられて連結さ
れるようになっている。
、この溝14にワッシャが嵌められるとともに、このワ
ッシャに着座するコイルスプリングがガスタービンのシ
ュラウド(被支持部材)の間に介装される。このコイル
スプリングの弾性復元力によりシュラウドがボールジョ
イント1を介して上記ケーシングに押付けられて連結さ
れるようになっている。
【0015】次に、このセラミック製ボールジョイント
1の製造方法について説明する。
1の製造方法について説明する。
【0016】図2、図3にそれぞれ示すように、焼結を
行う前に雌ロッド12の嵌合穴13の開口径Dを、焼結
済みの球部3の外径cより大きく形成して、嵌合穴13
に球部3を挿入することを可能にする。
行う前に雌ロッド12の嵌合穴13の開口径Dを、焼結
済みの球部3の外径cより大きく形成して、嵌合穴13
に球部3を挿入することを可能にする。
【0017】雌ロッド12の焼結は、図4に示すように
、嵌合穴13に焼結済の球部3を嵌め合わせた状態で行
う。この焼結時にセラミック材が所定の比率で収縮する
ことにより、焼結後の嵌合穴13の開口径dを球部3の
外径cより小さくする。すなわち、d<c<Dの寸法関
係になっている。
、嵌合穴13に焼結済の球部3を嵌め合わせた状態で行
う。この焼結時にセラミック材が所定の比率で収縮する
ことにより、焼結後の嵌合穴13の開口径dを球部3の
外径cより小さくする。すなわち、d<c<Dの寸法関
係になっている。
【0018】焼結前の嵌合穴13の内径Bは、焼結済み
の球部3の外径cより所定の比率で大きく形成される。 焼結後の球部3と嵌合穴13の間のクリアランスをα、
セラミック材の焼結時の収縮比率をγとすると、嵌合穴
13の内径Bは次式で求められる。 B=(c+α)/γ なお、収縮比率γは窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミ
ック材料により、あるいは焼結助剤、焼結温度等により
異なるが、概ね0.7<γ<0.8の範囲となる。クリ
アランスαはc・1/1000<α<c・3/1000
の範囲で設定され、嵌合穴13に対する球部3の摺動が
自在となるようにする。
の球部3の外径cより所定の比率で大きく形成される。 焼結後の球部3と嵌合穴13の間のクリアランスをα、
セラミック材の焼結時の収縮比率をγとすると、嵌合穴
13の内径Bは次式で求められる。 B=(c+α)/γ なお、収縮比率γは窒化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミ
ック材料により、あるいは焼結助剤、焼結温度等により
異なるが、概ね0.7<γ<0.8の範囲となる。クリ
アランスαはc・1/1000<α<c・3/1000
の範囲で設定され、嵌合穴13に対する球部3の摺動が
自在となるようにする。
【0019】このように、雌ロッド12の焼結をその嵌
合穴13に焼結済みの球部3を嵌め合わせた状態で行う
ことにより、焼結後の嵌合穴13の開口径dを球部3の
外径cより小さく収縮させて、雌ロッド12に球部3を
内包する嵌合穴13の絞り面13aをセラミックにより
一体形成することが可能となる。
合穴13に焼結済みの球部3を嵌め合わせた状態で行う
ことにより、焼結後の嵌合穴13の開口径dを球部3の
外径cより小さく収縮させて、雌ロッド12に球部3を
内包する嵌合穴13の絞り面13aをセラミックにより
一体形成することが可能となる。
【0020】これに対して、雄ロッドと雌ロッドをそれ
ぞれ分離した状態で焼結する方法では、焼結後の嵌合穴
に球部に嵌め合わせることが不可能となり、前記実施例
における嵌合穴13の絞り面13aを形成する部位を雌
ロッド12に対して別体で形成しなければならず、構造
の複雑化を招くのである。
ぞれ分離した状態で焼結する方法では、焼結後の嵌合穴
に球部に嵌め合わせることが不可能となり、前記実施例
における嵌合穴13の絞り面13aを形成する部位を雌
ロッド12に対して別体で形成しなければならず、構造
の複雑化を招くのである。
【0021】ボールジョイント1は嵌合穴13の絞り面
13aを介して球部3の抜け止めが行われ、雌ロッド1
2と雄ロッド2間に働く引張り力を角変位可能に支持す
る。したがって、ガスタービンの運転により、ケーシン
グとシュラウドの間に生じる熱膨張差や不均一な熱歪み
は、上記コイルスプリングを圧縮しつつ、雄ロッド2と
雌ロッド12が互いに曲折することにより吸収され、ガ
スタービンの各被支持部材と雄ロッド2および雌ロッド
12の各セラミック材に局所的な応力が生じることを防
止できる。もちろん、雄ロッド2と雌ロッド12はセラ
ミックで形成されることにより、十分な耐熱性が確保さ
れる。
13aを介して球部3の抜け止めが行われ、雌ロッド1
2と雄ロッド2間に働く引張り力を角変位可能に支持す
る。したがって、ガスタービンの運転により、ケーシン
グとシュラウドの間に生じる熱膨張差や不均一な熱歪み
は、上記コイルスプリングを圧縮しつつ、雄ロッド2と
雌ロッド12が互いに曲折することにより吸収され、ガ
スタービンの各被支持部材と雄ロッド2および雌ロッド
12の各セラミック材に局所的な応力が生じることを防
止できる。もちろん、雄ロッド2と雌ロッド12はセラ
ミックで形成されることにより、十分な耐熱性が確保さ
れる。
【0022】次に、図5に示す他の実施例は、第一雄ロ
ッド21と第二雄ロッド41の間に1本の雌ロッド31
を2つのセラミック製ボールジョイント20,30が設
けられ、図6に示すように雄ロッド31を角変位させな
がら第一雄ロッド21と第二雄ロッド41が互いに平行
移動することを可能とするものである。
ッド21と第二雄ロッド41の間に1本の雌ロッド31
を2つのセラミック製ボールジョイント20,30が設
けられ、図6に示すように雄ロッド31を角変位させな
がら第一雄ロッド21と第二雄ロッド41が互いに平行
移動することを可能とするものである。
【0023】雌ロッド31はその一端に第一雄ロッド2
1の球部22を内包する嵌合穴32を有し、その他端に
第二雄ロッド41の球部42を内包する嵌合穴33を有
している。
1の球部22を内包する嵌合穴32を有し、その他端に
第二雄ロッド41の球部42を内包する嵌合穴33を有
している。
【0024】第一雄ロッド21はその他端にフランジ部
23を有して、このフランジ部23が図示しないガスタ
ービンのケーシングに固着される。一方、第二雄ロッド
41は棒状に形成され、その途中に溝43が形成される
。この溝43にワッシャが嵌められるとともに、このワ
ッシャに着座するコイルスプリングがガスタービンのシ
ュラウドの間に介装され、このコイルスプリングの弾性
復元力によりシュラウドを上記ケーシングに押付けるよ
うになっている。
23を有して、このフランジ部23が図示しないガスタ
ービンのケーシングに固着される。一方、第二雄ロッド
41は棒状に形成され、その途中に溝43が形成される
。この溝43にワッシャが嵌められるとともに、このワ
ッシャに着座するコイルスプリングがガスタービンのシ
ュラウドの間に介装され、このコイルスプリングの弾性
復元力によりシュラウドを上記ケーシングに押付けるよ
うになっている。
【0025】ガスタービンの運転により、ケーシングと
シュラウドの間に生じる熱膨張差や不均一な熱歪みは上
記コイルスプリングを圧縮しつつ、図6に示すように、
第一雄ロッド21と第二雄ロッド41に対して雌ロッド
31が曲折することにより、第一雄ロッド21と第二雄
ロッド41は互いに偏心量Lだけ平行移動することを可
能となり、各ロッド21,31,41に曲げ応力が生じ
ること防止できる。もちろん、各ロッド21,31,4
1はセラミックを材質として形成されることにより、十
分な耐熱性が確保される。
シュラウドの間に生じる熱膨張差や不均一な熱歪みは上
記コイルスプリングを圧縮しつつ、図6に示すように、
第一雄ロッド21と第二雄ロッド41に対して雌ロッド
31が曲折することにより、第一雄ロッド21と第二雄
ロッド41は互いに偏心量Lだけ平行移動することを可
能となり、各ロッド21,31,41に曲げ応力が生じ
ること防止できる。もちろん、各ロッド21,31,4
1はセラミックを材質として形成されることにより、十
分な耐熱性が確保される。
【0026】図7は雌ロッド31の焼結時の状態を示し
ており、所定の形状に焼結仕上げ加工した第一雄ロッド
21の球部22と第二雄ロッド41の球部42とを、焼
結後の収縮割合を見込んで成形された各嵌合穴32,3
3に嵌め合わせて行われる。この焼結時の収縮により各
嵌合穴32,33は所定のクリアランスをもって第一雄
ロッド21の球部22と第二雄ロッド41の球部42を
内包し、各嵌合穴13,33の開口径を各球部22,4
2の外径より小さくする。
ており、所定の形状に焼結仕上げ加工した第一雄ロッド
21の球部22と第二雄ロッド41の球部42とを、焼
結後の収縮割合を見込んで成形された各嵌合穴32,3
3に嵌め合わせて行われる。この焼結時の収縮により各
嵌合穴32,33は所定のクリアランスをもって第一雄
ロッド21の球部22と第二雄ロッド41の球部42を
内包し、各嵌合穴13,33の開口径を各球部22,4
2の外径より小さくする。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、雄ロッド
の一端に球面状に突出する球部をセラミックにより一体
形成する一方、セラミックにより一体形成した雌ロッド
の一端の嵌合穴にこの球部を摺動可能に内包し、雌ロッ
ドの焼結前の嵌合穴の開口径を焼結済みの球部の外径よ
り大きく、かつ焼結後はこれよりも小さくなるように形
成したため、雄ロッドと雌ロッドの間に懸かる引張り力
を角変位可能に支持するセラミック製ボールジョイント
を提供することができる。
の一端に球面状に突出する球部をセラミックにより一体
形成する一方、セラミックにより一体形成した雌ロッド
の一端の嵌合穴にこの球部を摺動可能に内包し、雌ロッ
ドの焼結前の嵌合穴の開口径を焼結済みの球部の外径よ
り大きく、かつ焼結後はこれよりも小さくなるように形
成したため、雄ロッドと雌ロッドの間に懸かる引張り力
を角変位可能に支持するセラミック製ボールジョイント
を提供することができる。
【0028】第二の発明は、セラミック製ボールジョイ
ントの製造方法として、雌ロッドをその嵌合穴の開口径
が焼結済みの球部の外径より大きくなるように成形して
、雌ロッドの焼結を嵌合穴の内側に焼結済みの球部を嵌
め合わせた状態で行うため、焼結時に生じるセラミック
材の収縮作用により、嵌合穴の開口部を球部の外径より
小さく絞ることができる。これにより、雌ロッドの一体
化が可能となり、部品点数を削減して構造の簡素化がは
かれる。
ントの製造方法として、雌ロッドをその嵌合穴の開口径
が焼結済みの球部の外径より大きくなるように成形して
、雌ロッドの焼結を嵌合穴の内側に焼結済みの球部を嵌
め合わせた状態で行うため、焼結時に生じるセラミック
材の収縮作用により、嵌合穴の開口部を球部の外径より
小さく絞ることができる。これにより、雌ロッドの一体
化が可能となり、部品点数を削減して構造の簡素化がは
かれる。
【図1】本発明の実施例を示すボールジョイントの断面
図である。
図である。
【図2】同じく焼結前の雌ロッドの断面図である。
【図3】同じく焼結前の雄ロッドの断面図である。
【図4】同じく焼結前のボールジョイントの断面図であ
る。
る。
【図5】他の実施例を示すボールジョイント断面図であ
る。
る。
【図6】同じくボールジョイントの動きを示す断面図で
ある。
ある。
【図7】同じく焼結前のボールジョイントの断面図であ
る。
る。
1 ボールジョイント
2 雄ロッド
3 球部
12 雌ロッド
13 嵌合穴
13a 絞り面
Claims (2)
- 【請求項1】 雄ロッドの一端に球面状に突出する球
部をセラミックにより一体形成する一方、セラミックに
より一体形成した雌ロッドの一端の嵌合穴にこの球部を
摺動可能に内包し、雌ロッドの焼結前の嵌合穴の開口径
を焼結済みの球部の外径より大きく、かつ焼結後はこれ
よりも小さくなるように形成したことを特徴とするセラ
ミック製ボールジョイント。 - 【請求項2】 雌ロッドをその嵌合穴の開口径が焼結
済みの球部の外径より大きく、かつ焼結後にはこれより
も小さくなるように成形して、雌ロッドの焼結をその嵌
合穴の内側に焼結済みの球部を嵌め合わせた状態で行う
ことを特徴とするセラミック製ボールジョイントの製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3021529A JP2737413B2 (ja) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | セラミック製ボールジョイントおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3021529A JP2737413B2 (ja) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | セラミック製ボールジョイントおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04248013A true JPH04248013A (ja) | 1992-09-03 |
JP2737413B2 JP2737413B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=12057487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3021529A Expired - Lifetime JP2737413B2 (ja) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | セラミック製ボールジョイントおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2737413B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007092438A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Ps Mitsubishi Construction Co Ltd | 床版据付方法 |
JP2010514652A (ja) * | 2006-12-27 | 2010-05-06 | デグデント・ゲーエムベーハー | 複数の部品から成る集合体とその製造方法 |
JP2010266059A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Sekai Saisoku Shisaku Center:Kk | ボールジョイント装置及びその製造方法 |
JP2011173137A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Kyocera Corp | 溶湯金属攪拌用回転体およびこれを備えた溶湯金属の脱ガス処理装置 |
JP2020015253A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス複合体及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-01-22 JP JP3021529A patent/JP2737413B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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