JPH0454196Y2 - - Google Patents
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- JPH0454196Y2 JPH0454196Y2 JP1987043159U JP4315987U JPH0454196Y2 JP H0454196 Y2 JPH0454196 Y2 JP H0454196Y2 JP 1987043159 U JP1987043159 U JP 1987043159U JP 4315987 U JP4315987 U JP 4315987U JP H0454196 Y2 JPH0454196 Y2 JP H0454196Y2
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Landscapes
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- Supercharger (AREA)
- Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本考案はセラミツク部材と金属部材の接合構造
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荷重かつ
高温雰囲気下で使用される機構部品には、耐熱
性、耐食性・耐摩耗性に優れ、高強度でかつ軽量
なセラミツク部材、とりわけジルコニア、炭化珪
素、サイアロン、窒化珪素等の焼結体で形成した
ものが多用されるようになつてきた。 しかし乍ら、上記焼結体は加工性に難点があ
り、セラミツク部材のみで機構部品として使用す
ることが難しい。そこで例えばターボチヤージヤ
やガスタービンエンジン等の内燃機関には、出力
や熱効率の向上、更には回転応答性を改善するた
めに、高温が作用する回転体を耐熱性、耐食性、
耐摩耗性に優れ比重の小さい前記セラミツク部材
で構成し、高荷重が作用する回転軸を高強度で加
工性の優れた金属部材で構成する等、セラミツク
部材と金属部材を組み合わせた複合構造体が注目
されており、種々のセラミツク部材と金属部材の
接合構造が研究され提案されてきた。 従来、セラミツク部材と金属部材を接合する場
合、第６図および第７図に示すようにセラミツク
部材１１の接合部を研摩加工して凸部１２を形成
し、金属部材１４端部に形成されたセラミツク部
材の熱膨張係数に近い鉄−ニツケル系合金や低熱
膨張係数を有するインコロイ等の耐熱合金等より
なる金属スリーブ部１５に該凸部１２の外周およ
び端縁を密着させて嵌挿し、拡散接合法またはロ
ウ付け、焼嵌め等の手段により接合することが行
われるている。 〔考案が解決しようとする問題点〕 しかし乍ら、前記金属スリーブ部１５をセラミ
ツク部材１１に形成された凸部１２の端縁まで密
着せしめて接合した場合、接合時に該凸部１２の
外周に生じる圧縮応力が該端縁に集中し、該端縁
より凸部１２に微小な割れを生じると考えられ、
高速回転に該セラミツク部材１１の凸部１２先端
が破断し、セラミツク部材１１の金属スリーブ１
５よりの脱落という重大な事故を起こすという問
題があつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本考案は前記問題点を解決するためになしたも
ので、セラミツク部材の凸部端面より0.25乃至
1.00mmの位置を始点とし該凸部端面側の外径を連
続的に減少させ、該凸部を金属部材端部に形成し
た金属スリーブ部に嵌挿して接合する際、該凸部
端縁と金属スリーブ部との間に内部空間を有し、
かつ金属スリーブ部の開口起点がセラミツク部材
の凸部端面から4.5乃至10mmに位置するようにセ
ラミツク部材の凸部を金属スリーブ内に嵌挿せし
めたことから、該端縁への圧縮応力の集中を緩和
し、セラミツク部材と金属部材との接合強度を損
なうことがない様にしたものである。 〔実施例〕 以下、本考案を実施例により具体的に詳述す
る。 第１図は本考案の接合構造をセラミツク製回転
体と金属製回転軸との接合に適用した場合を示す
セラミツクターボロータの一部破断面図であり、
第２図は第１図の要部を拡大した一部破断面図で
ある。 第１図および第２図において、１は翼部最大外
径が52mm及び110mmの常圧焼結法により製作され
た窒化珪素質焼結体から成るセラミツク部材をな
すセラミツク製回転体で、該セラミツク製回転体
１の凸部２の先端には該凸部２の端面２ａから第
１表に示す非接合部長だけ離れた位置を始点３
として、該凸部２の先端側の外径を漸減せしめて
先細状と成すが如く曲面６を形成し、該凸部２を
金属部材をなす金属製回転軸４の端部に形成され
た外径19mm及び31mmのインコロイ等の耐熱合金製
の金属スリーブ部５の開口起点８まで第１表に示
す接合部長１′となるように嵌挿し、BAg８規格
の銀ロウ付けにより接合し内部空間７を形成せし
めた。 上記の如く製作したセラミツクターボロータの
接合部をＸ線透過撮影および超音波探傷等の非破
壊検査を行い、該非破壊検査で接合部に異常が発
見されなかつたセラミツクターボロータを動つり
合い試験機を用いて残留不つり合い量が0.02g・
cm未満となる様に修正し、排気ガス温度を950℃
とした高温高速回転試験を行い第１表の結果を得
た。 なお、凸部端面から金属スリーブ部の開口起点
８間を接合部長′とした。
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荷重かつ
高温雰囲気下で使用される機構部品には、耐熱
性、耐食性・耐摩耗性に優れ、高強度でかつ軽量
なセラミツク部材、とりわけジルコニア、炭化珪
素、サイアロン、窒化珪素等の焼結体で形成した
ものが多用されるようになつてきた。 しかし乍ら、上記焼結体は加工性に難点があ
り、セラミツク部材のみで機構部品として使用す
ることが難しい。そこで例えばターボチヤージヤ
やガスタービンエンジン等の内燃機関には、出力
や熱効率の向上、更には回転応答性を改善するた
めに、高温が作用する回転体を耐熱性、耐食性、
耐摩耗性に優れ比重の小さい前記セラミツク部材
で構成し、高荷重が作用する回転軸を高強度で加
工性の優れた金属部材で構成する等、セラミツク
部材と金属部材を組み合わせた複合構造体が注目
されており、種々のセラミツク部材と金属部材の
接合構造が研究され提案されてきた。 従来、セラミツク部材と金属部材を接合する場
合、第６図および第７図に示すようにセラミツク
部材１１の接合部を研摩加工して凸部１２を形成
し、金属部材１４端部に形成されたセラミツク部
材の熱膨張係数に近い鉄−ニツケル系合金や低熱
膨張係数を有するインコロイ等の耐熱合金等より
なる金属スリーブ部１５に該凸部１２の外周およ
び端縁を密着させて嵌挿し、拡散接合法またはロ
ウ付け、焼嵌め等の手段により接合することが行
われるている。 〔考案が解決しようとする問題点〕 しかし乍ら、前記金属スリーブ部１５をセラミ
ツク部材１１に形成された凸部１２の端縁まで密
着せしめて接合した場合、接合時に該凸部１２の
外周に生じる圧縮応力が該端縁に集中し、該端縁
より凸部１２に微小な割れを生じると考えられ、
高速回転に該セラミツク部材１１の凸部１２先端
が破断し、セラミツク部材１１の金属スリーブ１
５よりの脱落という重大な事故を起こすという問
題があつた。 〔問題点を解決するための手段〕 本考案は前記問題点を解決するためになしたも
ので、セラミツク部材の凸部端面より0.25乃至
1.00mmの位置を始点とし該凸部端面側の外径を連
続的に減少させ、該凸部を金属部材端部に形成し
た金属スリーブ部に嵌挿して接合する際、該凸部
端縁と金属スリーブ部との間に内部空間を有し、
かつ金属スリーブ部の開口起点がセラミツク部材
の凸部端面から4.5乃至10mmに位置するようにセ
ラミツク部材の凸部を金属スリーブ内に嵌挿せし
めたことから、該端縁への圧縮応力の集中を緩和
し、セラミツク部材と金属部材との接合強度を損
なうことがない様にしたものである。 〔実施例〕 以下、本考案を実施例により具体的に詳述す
る。 第１図は本考案の接合構造をセラミツク製回転
体と金属製回転軸との接合に適用した場合を示す
セラミツクターボロータの一部破断面図であり、
第２図は第１図の要部を拡大した一部破断面図で
ある。 第１図および第２図において、１は翼部最大外
径が52mm及び110mmの常圧焼結法により製作され
た窒化珪素質焼結体から成るセラミツク部材をな
すセラミツク製回転体で、該セラミツク製回転体
１の凸部２の先端には該凸部２の端面２ａから第
１表に示す非接合部長だけ離れた位置を始点３
として、該凸部２の先端側の外径を漸減せしめて
先細状と成すが如く曲面６を形成し、該凸部２を
金属部材をなす金属製回転軸４の端部に形成され
た外径19mm及び31mmのインコロイ等の耐熱合金製
の金属スリーブ部５の開口起点８まで第１表に示
す接合部長１′となるように嵌挿し、BAg８規格
の銀ロウ付けにより接合し内部空間７を形成せし
めた。 上記の如く製作したセラミツクターボロータの
接合部をＸ線透過撮影および超音波探傷等の非破
壊検査を行い、該非破壊検査で接合部に異常が発
見されなかつたセラミツクターボロータを動つり
合い試験機を用いて残留不つり合い量が0.02g・
cm未満となる様に修正し、排気ガス温度を950℃
とした高温高速回転試験を行い第１表の結果を得
た。 なお、凸部端面から金属スリーブ部の開口起点
８間を接合部長′とした。
【表】
第１表から明らかな様に、従来例の試料番号１
および９はいずれも低速回転域で前述の非破壊検
査では検出することができなかつた微小な割れが
進展したものと考えられるセラミツク製回転体の
凸部先端からの破断を生じ、セラミツク製回転体
が金属スリーブ部より完全に脱落している。ま
た、接合部長′が4.5乃至10mmの範囲内であつて
も非接合部長が0.25mm未満の試料番号２および
10は上記従来例と同様の結果となつた。同じく非
接合部長が1.00mmを超える試料番号８および16
は凸部端縁に生じる圧縮応力を有効に緩和するも
のの接合強度の不足を来し、低速回転域でセラミ
ツク製回転体が金属スリーブ部より脱落した。 これに対し、本考案の接合構造を有する試料番
号３乃至７、11乃至15はセラミツク製回転体が破
断しても凸部は金属スリーブ内に残留しており、
とりわけ非接合部長を0.50mmに設定した試料番
号５，６，12，13は高速回転域までセラミツク製
回転体の破断がなく最も望ましいことがわかる。 なお、本考案は上述の実施例のみに限定される
ものではなく、第３図乃至第５図に示す様に凸部
端縁を先細状のテーパ面としたり、該凸部自体を
先細状とし、なおかつ該端縁を曲面またはテーパ
面としたセラミツク部材と金属部材の接合構造で
あつても同様の効果が得られることを確認してい
る。 〔考案の効果〕 叙上の如く、本考案に係るセラミツク部材と金
属部材の接合構造はセラミツク部材の凸部端縁の
外径を漸減せしめて先細状と成し、該凸部端縁と
嵌接される金属部材端部の金属スリーブ部との間
に内部空間をもち、かつ嵌挿するセラミツク部材
の凸部が金属スリーブ部の開口起点までの接合部
長さを有する接合構造としたため、該凸部端縁に
生じる圧縮応力が有効に緩和され、セラミツク部
材への損傷が皆無となり、かつセラミツク部材と
金属部材の接合強度を高く保持できるため、セラ
ミツク部材の脱落の恐れもなく、セラミツク部材
と金属部材の複合構造体の耐久性および信頼性の
向上に極めて顕著な効果を奏するものである。
および９はいずれも低速回転域で前述の非破壊検
査では検出することができなかつた微小な割れが
進展したものと考えられるセラミツク製回転体の
凸部先端からの破断を生じ、セラミツク製回転体
が金属スリーブ部より完全に脱落している。ま
た、接合部長′が4.5乃至10mmの範囲内であつて
も非接合部長が0.25mm未満の試料番号２および
10は上記従来例と同様の結果となつた。同じく非
接合部長が1.00mmを超える試料番号８および16
は凸部端縁に生じる圧縮応力を有効に緩和するも
のの接合強度の不足を来し、低速回転域でセラミ
ツク製回転体が金属スリーブ部より脱落した。 これに対し、本考案の接合構造を有する試料番
号３乃至７、11乃至15はセラミツク製回転体が破
断しても凸部は金属スリーブ内に残留しており、
とりわけ非接合部長を0.50mmに設定した試料番
号５，６，12，13は高速回転域までセラミツク製
回転体の破断がなく最も望ましいことがわかる。 なお、本考案は上述の実施例のみに限定される
ものではなく、第３図乃至第５図に示す様に凸部
端縁を先細状のテーパ面としたり、該凸部自体を
先細状とし、なおかつ該端縁を曲面またはテーパ
面としたセラミツク部材と金属部材の接合構造で
あつても同様の効果が得られることを確認してい
る。 〔考案の効果〕 叙上の如く、本考案に係るセラミツク部材と金
属部材の接合構造はセラミツク部材の凸部端縁の
外径を漸減せしめて先細状と成し、該凸部端縁と
嵌接される金属部材端部の金属スリーブ部との間
に内部空間をもち、かつ嵌挿するセラミツク部材
の凸部が金属スリーブ部の開口起点までの接合部
長さを有する接合構造としたため、該凸部端縁に
生じる圧縮応力が有効に緩和され、セラミツク部
材への損傷が皆無となり、かつセラミツク部材と
金属部材の接合強度を高く保持できるため、セラ
ミツク部材の脱落の恐れもなく、セラミツク部材
と金属部材の複合構造体の耐久性および信頼性の
向上に極めて顕著な効果を奏するものである。
第１図は本考案のセラミツク部材と金属部材の
接合構造をセラミツクターボロータに適用した実
施例を示す一部破断面図、第２図は第１図の要部
を拡大した一部破断面図、第３図、第４図および
第５図は本考案の他の実施例を示す一部破断面
図、第６図および第７図は従来の接合構造を示す
一部破断面図である。 １……セラミツク部材、２……凸部、２ａ……
端面、７……内部空間、８……開口起点。
接合構造をセラミツクターボロータに適用した実
施例を示す一部破断面図、第２図は第１図の要部
を拡大した一部破断面図、第３図、第４図および
第５図は本考案の他の実施例を示す一部破断面
図、第６図および第７図は従来の接合構造を示す
一部破断面図である。 １……セラミツク部材、２……凸部、２ａ……
端面、７……内部空間、８……開口起点。
Claims (1)
- 回転体を成すセラミツク部材の凸部端面から
0.25乃至1.00mmの範囲で前記凸部外径を漸減せし
めて先細状と成し、回転軸を成す金属部材端部に
形成した金属スリーブとの間に内部空間を形成
し、かつ前記金属スリーブ部の開口起点がセラミ
ツク部材の凸部端面から4.5乃至10mmの範囲に位
置するように前記セラミツク部材の凸部を金属ス
リーブ部内に嵌挿して接合したことを特徴とする
セラミツク部材と金属部材の接合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987043159U JPH0454196Y2 (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987043159U JPH0454196Y2 (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63149937U JPS63149937U (ja) | 1988-10-03 |
| JPH0454196Y2 true JPH0454196Y2 (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=30859755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987043159U Expired JPH0454196Y2 (ja) | 1987-03-24 | 1987-03-24 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0454196Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2516355B2 (ja) * | 1987-02-27 | 1996-07-24 | クラリオン株式会社 | 同調用制御電圧発生回路 |
| JPH0744722Y2 (ja) * | 1987-03-30 | 1995-10-11 | 日本碍子株式会社 | セラミックタービンロータと金属軸との結合軸構造 |
| JP2003097213A (ja) * | 2001-09-25 | 2003-04-03 | Kyocera Corp | セラミック製タービンローター |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194429U (ja) * | 1984-06-05 | 1985-12-25 | 日産自動車株式会社 | セラミツク軸と金属部材との焼ばめ構造 |
-
1987
- 1987-03-24 JP JP1987043159U patent/JPH0454196Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63149937U (ja) | 1988-10-03 |
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