JPH046676B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH046676B2 JPH046676B2 JP59197381A JP19738184A JPH046676B2 JP H046676 B2 JPH046676 B2 JP H046676B2 JP 59197381 A JP59197381 A JP 59197381A JP 19738184 A JP19738184 A JP 19738184A JP H046676 B2 JPH046676 B2 JP H046676B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- cylindrical body
- ceramics
- cylindrical
- shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 33
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NHWNVPNZGGXQQV-UHFFFAOYSA-J [Si+4].[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O Chemical compound [Si+4].[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O NHWNVPNZGGXQQV-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は内燃機関用排気ターボ過給機のタービ
ン翼車などに適用されるセラミツクスからなる回
転体と軸との接合方法に関するものである。
ン翼車などに適用されるセラミツクスからなる回
転体と軸との接合方法に関するものである。
［従来の技術］
高温の排気に晒されるタービン翼車にセラミツ
クス材料を用いることは、ターボ過給機の軽量化
と性能向上に役立つ。しかし、セラミツクス材料
は固くて脆いために、回転軸部の負荷トルクに対
する靭性が不足し、破損する恐れがある。
クス材料を用いることは、ターボ過給機の軽量化
と性能向上に役立つ。しかし、セラミツクス材料
は固くて脆いために、回転軸部の負荷トルクに対
する靭性が不足し、破損する恐れがある。
このため、例えば、特開昭57−93606号公報に
開示されるように、セラミツクスからなるタービ
ン翼車のボス部の外周面にくぼみを設ける一方、
金属軸の端部に形成した円筒部を前記ボス部に外
嵌し、前記円筒部の外周側から電子ビームまたは
レーザなどのエネルギ集中型溶接により円筒部の
肉部を前記ボス部のくぼみに溶着させたものが提
案されている。この従来技術は加工が簡単ではあ
るが、金属軸がボス部のくぼみと局部的に溶着さ
れるだけであり、金属とセラミツクスとの熱膨張
率の相違から弛みや熱応力による割れが生じる恐
れがあるばかりでなく、加工に際しても外部から
見ることのできないボス部のくぼみに向つてビー
ムを発射する位置にずれがあるとくぼみとの完全
な溶着が得られない恐れもある。
開示されるように、セラミツクスからなるタービ
ン翼車のボス部の外周面にくぼみを設ける一方、
金属軸の端部に形成した円筒部を前記ボス部に外
嵌し、前記円筒部の外周側から電子ビームまたは
レーザなどのエネルギ集中型溶接により円筒部の
肉部を前記ボス部のくぼみに溶着させたものが提
案されている。この従来技術は加工が簡単ではあ
るが、金属軸がボス部のくぼみと局部的に溶着さ
れるだけであり、金属とセラミツクスとの熱膨張
率の相違から弛みや熱応力による割れが生じる恐
れがあるばかりでなく、加工に際しても外部から
見ることのできないボス部のくぼみに向つてビー
ムを発射する位置にずれがあるとくぼみとの完全
な溶着が得られない恐れもある。
［発明が解決しようとする問題点］
したがつて、金属軸とセラミツクスからなるタ
ービン翼車との間の嵌合部に熱膨張率の相違によ
る弛みや破壊を回避することができ、しかも、嵌
合部の全周面において両者が均一に密着されるよ
うな構造が要求される。
ービン翼車との間の嵌合部に熱膨張率の相違によ
る弛みや破壊を回避することができ、しかも、嵌
合部の全周面において両者が均一に密着されるよ
うな構造が要求される。
そこで、タービン翼車の場合についていえば、
耐熱性を要求されるタービン翼車と耐摩耗性が要
求される回転軸部とを、それぞれの特性を備えた
セラミツクスをもつて形成すれば、セラミツクス
の熱膨張率はほぼ同一であるから、これとほぼ同
一の熱膨張率を有する合金により接合することが
可能であり、熱による嵌合部の弛みや破壊を回避
することができる。
耐熱性を要求されるタービン翼車と耐摩耗性が要
求される回転軸部とを、それぞれの特性を備えた
セラミツクスをもつて形成すれば、セラミツクス
の熱膨張率はほぼ同一であるから、これとほぼ同
一の熱膨張率を有する合金により接合することが
可能であり、熱による嵌合部の弛みや破壊を回避
することができる。
本発明の目的は上述の目的を満すために、ター
ビン翼車の円筒形ボス部と軸との間に熱膨張率が
セラミツクスとほぼ同一の合金円筒体を介して密
着されるようにした、加工設備が簡単で容易に実
施し得るセラミツクスからなる回転体と軸との接
合方法を提供することにある。
ビン翼車の円筒形ボス部と軸との間に熱膨張率が
セラミツクスとほぼ同一の合金円筒体を介して密
着されるようにした、加工設備が簡単で容易に実
施し得るセラミツクスからなる回転体と軸との接
合方法を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明の構成はそ
れぞれセラミツクスからなる回転体の円筒部と軸
との間に、熱膨張率がセラミクツスと同等の合金
円筒体を嵌合し、前記円筒部の外周側に配置した
高周波加熱コイルによつて前記合金円筒体を加熱
軟化させると同時に、前記合金円筒体を軸方向に
押圧して密着させたものである。
れぞれセラミツクスからなる回転体の円筒部と軸
との間に、熱膨張率がセラミクツスと同等の合金
円筒体を嵌合し、前記円筒部の外周側に配置した
高周波加熱コイルによつて前記合金円筒体を加熱
軟化させると同時に、前記合金円筒体を軸方向に
押圧して密着させたものである。
［作用］
タービン翼車６に形成した円筒部３の内部へ、
この円筒部３よりも小径のセラミツクスからなる
回転軸７を挿入するとともに、両者の隙間にセラ
ミツクスとほぼ同一の熱膨張率を有する合金円筒
体２を嵌合し、これを外部から加熱すると同時
に、軸方向に押付けて円筒部３の内周面と軸７の
外周面とに均一に密着させる。
この円筒部３よりも小径のセラミツクスからなる
回転軸７を挿入するとともに、両者の隙間にセラ
ミツクスとほぼ同一の熱膨張率を有する合金円筒
体２を嵌合し、これを外部から加熱すると同時
に、軸方向に押付けて円筒部３の内周面と軸７の
外周面とに均一に密着させる。
［発明の実施例］
本発明を実施例に基づいて説明する。第１図は
一般的なセラミツクスからなる構造物の円筒部３
ａと、これに接続されるセラミツクスからなる軸
ないし円筒体７ａとの接合方法を示す断面図であ
る。円筒部３ａと円筒体７ａにはそれぞれの特性
を備えたセラミツクスが選択される。そして、円
筒部３ａの内部に、これと同心に円筒体７ａの端
部が挿入され、両者の隙間にセラミツクスとほぼ
同等の熱膨張率を有する例えばコバール（ニツケ
ル・コバルト合金）などからなる合金円筒体２が
嵌合される。そして、円筒部３ａの外周に高周波
加熱コイル４を配置して、これにより合金円筒体
２を加熱すると同時に、この両端側にダイス５，
１５を押し当てて軸方向に圧縮すれば、加熱軟化
された合金円筒体２が円筒部３ａの内周面と円筒
体７ａの外周面に密着される。
一般的なセラミツクスからなる構造物の円筒部３
ａと、これに接続されるセラミツクスからなる軸
ないし円筒体７ａとの接合方法を示す断面図であ
る。円筒部３ａと円筒体７ａにはそれぞれの特性
を備えたセラミツクスが選択される。そして、円
筒部３ａの内部に、これと同心に円筒体７ａの端
部が挿入され、両者の隙間にセラミツクスとほぼ
同等の熱膨張率を有する例えばコバール（ニツケ
ル・コバルト合金）などからなる合金円筒体２が
嵌合される。そして、円筒部３ａの外周に高周波
加熱コイル４を配置して、これにより合金円筒体
２を加熱すると同時に、この両端側にダイス５，
１５を押し当てて軸方向に圧縮すれば、加熱軟化
された合金円筒体２が円筒部３ａの内周面と円筒
体７ａの外周面に密着される。
高周波加熱コイル４によれば、合金円筒体２だ
けが直接加熱され、セラミツクスからなる円筒部
３ａおよび円筒体７ａは合金円筒体２からの熱伝
導によつて加熱される。したがつて、熱損失が少
なく、加熱を要する合金円筒体２だけが効率的に
加熱されることになり、また合金円筒体２の温度
が降下する場合にも、円筒部３ａとの接合面およ
び円筒体７ａとの接合面の温度の平衡が保たれ、
安定した接合が得られる。合金円筒体２は600℃
まで加熱しても、セラミツクスからなる円筒部３
ａおよび円筒体７ａは安定した強度を保ち得るの
で、ダイス５，１５により合金円筒体２に加えら
れる荷重に対して十分耐えられる。
けが直接加熱され、セラミツクスからなる円筒部
３ａおよび円筒体７ａは合金円筒体２からの熱伝
導によつて加熱される。したがつて、熱損失が少
なく、加熱を要する合金円筒体２だけが効率的に
加熱されることになり、また合金円筒体２の温度
が降下する場合にも、円筒部３ａとの接合面およ
び円筒体７ａとの接合面の温度の平衡が保たれ、
安定した接合が得られる。合金円筒体２は600℃
まで加熱しても、セラミツクスからなる円筒部３
ａおよび円筒体７ａは安定した強度を保ち得るの
で、ダイス５，１５により合金円筒体２に加えら
れる荷重に対して十分耐えられる。
第２図はセラミツクスとして耐熱性に優れたチ
ツ化ケイ素からなるタービン翼車に６にボスとし
て円筒部３が一体に形成され、この内部へセラミ
ツクスからなる回転軸７の端部が挿入され、両者
の間にセラミツクスと同等の熱膨張率を有する合
金からなる合金円筒体２が嵌合される。そして、
高周波加熱コイル４に通電して合金円筒体２を加
熱軟化させ、同時に円筒形のダイス５を合金円筒
体２の外端側から押圧する。これによつて軟化し
た合金円筒体２が押し流されて円筒部３の内周面
と回転軸７の外周面に密着される。回転軸７は内
側が切削され、接合面が円筒形で弾性を有するた
め、合金円筒体２の押圧力に変形し、圧縮された
状態で接合される。
ツ化ケイ素からなるタービン翼車に６にボスとし
て円筒部３が一体に形成され、この内部へセラミ
ツクスからなる回転軸７の端部が挿入され、両者
の間にセラミツクスと同等の熱膨張率を有する合
金からなる合金円筒体２が嵌合される。そして、
高周波加熱コイル４に通電して合金円筒体２を加
熱軟化させ、同時に円筒形のダイス５を合金円筒
体２の外端側から押圧する。これによつて軟化し
た合金円筒体２が押し流されて円筒部３の内周面
と回転軸７の外周面に密着される。回転軸７は内
側が切削され、接合面が円筒形で弾性を有するた
め、合金円筒体２の押圧力に変形し、圧縮された
状態で接合される。
高周波加熱コイル４は、例えば200kHz程度の
周波数の電流で加熱すれば、数秒で合金円筒体２
が600℃以上になつて軟化し、700℃以上ではその
硬度はHv60以下になる。したがつて、この合金
円筒体２の熱軟化状態でダイス５により押圧すれ
ば、タービン翼車６の円筒部３の内周と回転軸７
の粗面部に軟化合金が密着流動するので、この状
態で高周波加熱コイル４への通電を停止し、引き
続きダイス５により押圧すれば、合金円筒体２が
次第に冷却され、タービン翼車６と軸２との安定
した接合が達せられる。
周波数の電流で加熱すれば、数秒で合金円筒体２
が600℃以上になつて軟化し、700℃以上ではその
硬度はHv60以下になる。したがつて、この合金
円筒体２の熱軟化状態でダイス５により押圧すれ
ば、タービン翼車６の円筒部３の内周と回転軸７
の粗面部に軟化合金が密着流動するので、この状
態で高周波加熱コイル４への通電を停止し、引き
続きダイス５により押圧すれば、合金円筒体２が
次第に冷却され、タービン翼車６と軸２との安定
した接合が達せられる。
［発明の効果］
本発明によれば上述のように、タービン翼車な
どの構造物と軸とがセラミツクスから構成され、
構造物の円筒部に軸部を挿通し、両者の隙間にセ
ラミツクスと同等の熱膨張率を有する接合部材と
しての合金円筒体２を嵌合し、これを加熱軟化さ
せつつ軸方向に押圧するものであるから、簡単な
設備で容易に加工することが可能であり、しかも
接合部材としての合金円筒体２が加熱軟化され、
かつ押圧されて円筒部の内周面と軸の外周面とに
均一に密着され、接合面積が広いので、高い接合
強度が得られ、熱に対して安定であり、接合部に
弛みが生じたり、あるいは破壊する恐れがない。
どの構造物と軸とがセラミツクスから構成され、
構造物の円筒部に軸部を挿通し、両者の隙間にセ
ラミツクスと同等の熱膨張率を有する接合部材と
しての合金円筒体２を嵌合し、これを加熱軟化さ
せつつ軸方向に押圧するものであるから、簡単な
設備で容易に加工することが可能であり、しかも
接合部材としての合金円筒体２が加熱軟化され、
かつ押圧されて円筒部の内周面と軸の外周面とに
均一に密着され、接合面積が広いので、高い接合
強度が得られ、熱に対して安定であり、接合部に
弛みが生じたり、あるいは破壊する恐れがない。
第１図は本発明に係る一般的なセラミツクス構
造物に適用される回転体と軸との接合方法を説明
する正面断面図、第２図は構造物としてタービン
翼車におけるセラミツクスからなる回転体と軸と
の接合方法を説明する正面断面図である。 ２：合金円筒体、３：円筒部、４：高周波加熱
コイル、５：ダイス、６：セラミツクスタービン
翼車、７，７ａ：セラミツクス回転軸。
造物に適用される回転体と軸との接合方法を説明
する正面断面図、第２図は構造物としてタービン
翼車におけるセラミツクスからなる回転体と軸と
の接合方法を説明する正面断面図である。 ２：合金円筒体、３：円筒部、４：高周波加熱
コイル、５：ダイス、６：セラミツクスタービン
翼車、７，７ａ：セラミツクス回転軸。
Claims (1)
- １ それぞれセラミツクスからなる回転体の円筒
部と軸との間に、熱膨張率がセラミクツスと同等
の合金円筒体を嵌合し、前記円筒部の外周側に配
置した高周波加熱コイルによつて前記合金円筒体
を加熱軟化させると同時に、前記合金円筒体を軸
方向に押圧して密着させることを特徴とするセラ
ミツクスからなる回転体と軸との接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59197381A JPS6177677A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | セラミツクスからなる回転体と軸との接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59197381A JPS6177677A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | セラミツクスからなる回転体と軸との接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6177677A JPS6177677A (ja) | 1986-04-21 |
| JPH046676B2 true JPH046676B2 (ja) | 1992-02-06 |
Family
ID=16373565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59197381A Granted JPS6177677A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | セラミツクスからなる回転体と軸との接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6177677A (ja) |
-
1984
- 1984-09-20 JP JP59197381A patent/JPS6177677A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6177677A (ja) | 1986-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4834222B2 (ja) | ガス・タービン用のブレードおよびロータ、ならびにブレード部品を接合する方法 | |
| JPS60243302A (ja) | ハイブリツドガスタービンロータ | |
| JPS61142301A (ja) | タービンロータおよびその製造方法 | |
| JPH03279277A (ja) | タービンロータの接合構造 | |
| JPH05155668A (ja) | セラミックスと金属との結合体 | |
| EP0323207A1 (en) | Joined metal-ceramic assembly method of preparing the same | |
| US4758112A (en) | Rotary shaft assembly | |
| JPH046676B2 (ja) | ||
| JPS6311242A (ja) | セラミツクスと金属の接合方法 | |
| JPH046678B2 (ja) | ||
| JPS60201002A (ja) | タ−ビンロ−タ− | |
| JPH046677B2 (ja) | ||
| JPH02127986A (ja) | セラミックス製回転体と金属軸の結合構造 | |
| JPH01249670A (ja) | セラミック部材と金属部材との接合方法 | |
| JP2650372B2 (ja) | セラミックス部材と金属部材の結合方法 | |
| JPS6092025A (ja) | セラミクス軸と金属軸との結合構造 | |
| JPS62119180A (ja) | 軸付きセラミツクス製タ−ビン翼車の製造方法 | |
| JPH0362491B2 (ja) | ||
| JPH0240031B2 (ja) | ||
| JPH01215769A (ja) | セラミックス・金属結合体の製造方法 | |
| JPH063171B2 (ja) | セラミックスー金属の摩擦圧接体およびそれから成るセラミックス鋳ぐるみピストン | |
| JPH069907B2 (ja) | 黒鉛と金属からなる複合材の製造方法 | |
| JPH0410198Y2 (ja) | ||
| JPS60204902A (ja) | セラミツクスからなる回転体の軸部に対する金属軸部の接合方法 | |
| JPS623834A (ja) | セラミツク部材と金属部材の接合体とその製造方法 |