JPH07136862A - セラミックス部材と金属部材の結合体及びその結合方法 - Google Patents
セラミックス部材と金属部材の結合体及びその結合方法Info
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- JPH07136862A JPH07136862A JP28152993A JP28152993A JPH07136862A JP H07136862 A JPH07136862 A JP H07136862A JP 28152993 A JP28152993 A JP 28152993A JP 28152993 A JP28152993 A JP 28152993A JP H07136862 A JPH07136862 A JP H07136862A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、セラミックス製部材と金属製部材
を機械的手段により結合する際、ねじりや引き抜き等の
結合強度を向上させることを目的としている。 【構成】 セラミックス製部材に凸部を設けて該凸部を
金属製部材に設けられた凹部に嵌合により結合すると
き、該セラミックス製凸部及び該金属製凹部が２段構造
を有し、該セラミックス製部材凸部を該金属製部材凹部
に嵌合する前の室温寸法範囲について該セラミックス製
部材凸部外径Ｄc と金属製凹部内径Ｄmiの差の比（Ｄc
−Ｄmi）×１００／Ｄc と規定すると、大径側では０．
１５％以上０．５０％未満とし小径側では０．５０％以
上０．８５％以下の範囲内とする。 【効果】 ２段構造にすることによって、大径側を小径
側の挿入時の補助的な効果を生み出すとともに、小径側
では金属凹部の肉厚が大きく、より強い締め付け力が発
生する構造にできる。また、セラミックスや金属材料の
異なる組合せに対しても、２段階の締め付けによって汎
用性を高めることができた。
を機械的手段により結合する際、ねじりや引き抜き等の
結合強度を向上させることを目的としている。 【構成】 セラミックス製部材に凸部を設けて該凸部を
金属製部材に設けられた凹部に嵌合により結合すると
き、該セラミックス製凸部及び該金属製凹部が２段構造
を有し、該セラミックス製部材凸部を該金属製部材凹部
に嵌合する前の室温寸法範囲について該セラミックス製
部材凸部外径Ｄc と金属製凹部内径Ｄmiの差の比（Ｄc
−Ｄmi）×１００／Ｄc と規定すると、大径側では０．
１５％以上０．５０％未満とし小径側では０．５０％以
上０．８５％以下の範囲内とする。 【効果】 ２段構造にすることによって、大径側を小径
側の挿入時の補助的な効果を生み出すとともに、小径側
では金属凹部の肉厚が大きく、より強い締め付け力が発
生する構造にできる。また、セラミックスや金属材料の
異なる組合せに対しても、２段階の締め付けによって汎
用性を高めることができた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス製部材と金
属製部材を機械的手段により結合したセラミックス・金
属結合体とその結合方法に関する。特に、本発明はター
ボチャージャーロータ、ガスタービン、掘削ドリル等に
用いられるセラミックス製回転体と金属製シャフトとの
結合に好適な結合体とその結合方法に関する。
属製部材を機械的手段により結合したセラミックス・金
属結合体とその結合方法に関する。特に、本発明はター
ボチャージャーロータ、ガスタービン、掘削ドリル等に
用いられるセラミックス製回転体と金属製シャフトとの
結合に好適な結合体とその結合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】サイアロン、炭化珪素、アルミナ、ジル
コニア等のセラミックスは、耐摩耗性や高温強度などの
機械的強度、耐熱性、耐食性に優れているため、ガスタ
ービンエンジン部品、レシプロエンジン部品、発電用部
品等の高温構造材料あるいは耐摩耗材料として注目され
ている。しかし、セラミックスは一般に硬くて脆いため
金属材料に比較して成形加工性が劣る。また、靭性に乏
しいため衝撃力に対する抵抗が弱い。さらに伝熱性が金
属材料より著しく悪いことが欠点である。
コニア等のセラミックスは、耐摩耗性や高温強度などの
機械的強度、耐熱性、耐食性に優れているため、ガスタ
ービンエンジン部品、レシプロエンジン部品、発電用部
品等の高温構造材料あるいは耐摩耗材料として注目され
ている。しかし、セラミックスは一般に硬くて脆いため
金属材料に比較して成形加工性が劣る。また、靭性に乏
しいため衝撃力に対する抵抗が弱い。さらに伝熱性が金
属材料より著しく悪いことが欠点である。
【０００３】従来までは、ターボチャージャーロータ、
ガスタービン、掘削ドリル等に用いられる回転体は高温
高速回転、摩耗回転といった苛酷な使用条件に曝される
ため、Ｎｉ基耐熱合金や工具鋼などが使用されてきた。
最近、サイアロン、炭化珪素等の高強度のセラミックス
が開発され、耐熱性、耐摩耗性等の向上による高性能化
や長寿命化を狙って、上記回転体に使用する動きが活発
になってきた。ところが、セラミックス材料のみでエン
ジン部品のような機械部品を形成することは難しく、一
般には金属製部材とセラミックス製部材とを結合した複
合構造体として用いられている。その結果、セラミック
ス製の回転体と金属製のシャフトを強固に結合する必要
が生じてきた。
ガスタービン、掘削ドリル等に用いられる回転体は高温
高速回転、摩耗回転といった苛酷な使用条件に曝される
ため、Ｎｉ基耐熱合金や工具鋼などが使用されてきた。
最近、サイアロン、炭化珪素等の高強度のセラミックス
が開発され、耐熱性、耐摩耗性等の向上による高性能化
や長寿命化を狙って、上記回転体に使用する動きが活発
になってきた。ところが、セラミックス材料のみでエン
ジン部品のような機械部品を形成することは難しく、一
般には金属製部材とセラミックス製部材とを結合した複
合構造体として用いられている。その結果、セラミック
ス製の回転体と金属製のシャフトを強固に結合する必要
が生じてきた。
【０００４】従来、セラミックスと金属を結合させる方
法としては、セラミックス凸部と金属凹部を嵌合すなわ
ち圧入、焼き嵌め、冷やし嵌め等の手段により結合体を
作製する方法が知られている。これらの嵌合時の温度、
形状等の最適範囲については各種の報告がある。例え
ば、特開昭６２−４５２８号公報において、引き抜き後
の寸法範囲としてセラミックス製部材に設けた凸部の直
径を金属製部材に設けた凹部の内径より０．２〜０．８
％大きくなるように嵌合すると記載されている。
法としては、セラミックス凸部と金属凹部を嵌合すなわ
ち圧入、焼き嵌め、冷やし嵌め等の手段により結合体を
作製する方法が知られている。これらの嵌合時の温度、
形状等の最適範囲については各種の報告がある。例え
ば、特開昭６２−４５２８号公報において、引き抜き後
の寸法範囲としてセラミックス製部材に設けた凸部の直
径を金属製部材に設けた凹部の内径より０．２〜０．８
％大きくなるように嵌合すると記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術はすべて凸部外径、凹部内径や嵌合時の温度
等を限定したものであり、例えば嵌合締めしろが同じで
あっても目的物の形状や大きさ、暴露される雰囲気、温
度等の使用環境に加え、芯出しや鉛直方向からのズレに
代表される位置決め精度や接触面の微小なキズ、金属部
の高温時の変形等によって、結合力が不十分となった
り、応力が過大のため室温まで冷却時に塑性変形を伴っ
たりして、信頼性の高いセラミックス・金属結合体が得
られない欠点があった。
の従来技術はすべて凸部外径、凹部内径や嵌合時の温度
等を限定したものであり、例えば嵌合締めしろが同じで
あっても目的物の形状や大きさ、暴露される雰囲気、温
度等の使用環境に加え、芯出しや鉛直方向からのズレに
代表される位置決め精度や接触面の微小なキズ、金属部
の高温時の変形等によって、結合力が不十分となった
り、応力が過大のため室温まで冷却時に塑性変形を伴っ
たりして、信頼性の高いセラミックス・金属結合体が得
られない欠点があった。
【０００６】一般的にセラミックス材料はヤング率が高
く脆性材料であるため変形しにくいが、金属材料は変形
し易い。したがって、セラミックス凸部を金属凹部に圧
入、焼き嵌めなどの締まり嵌め嵌合したとき、セラミッ
クス凸部は変形することがほとんどなく、金属凹部が押
し広げられ、そのとき発生する応力がセラミックス凸部
の締め付け力となる。この応力を均一にかつ金属部に変
形や亀裂が生じない範囲で発生させ、セラミックス部を
強固に締め付けることが必要である。
く脆性材料であるため変形しにくいが、金属材料は変形
し易い。したがって、セラミックス凸部を金属凹部に圧
入、焼き嵌めなどの締まり嵌め嵌合したとき、セラミッ
クス凸部は変形することがほとんどなく、金属凹部が押
し広げられ、そのとき発生する応力がセラミックス凸部
の締め付け力となる。この応力を均一にかつ金属部に変
形や亀裂が生じない範囲で発生させ、セラミックス部を
強固に締め付けることが必要である。
【０００７】換言すれば、セラミックス凸部外径と金属
凹部内径の差を大きくしても、金属材料が異なると締め
付け力も異なり、特に降伏応力の低い金属材料では凹部
が変形してしまい、必要とする締め付け力をもった結合
体を得ることが出来ない。また、凸部外径と凹部内径の
差を大きくし過ぎるとセラミックス凸部や金属凹部が破
損するなどの問題があった。すなわち、上述した従来技
術ではあらゆるセラミックス・金属結合体に対して信頼
性が高く安定した締め付け力を保有する結合体を得るこ
とができるものではなかった。
凹部内径の差を大きくしても、金属材料が異なると締め
付け力も異なり、特に降伏応力の低い金属材料では凹部
が変形してしまい、必要とする締め付け力をもった結合
体を得ることが出来ない。また、凸部外径と凹部内径の
差を大きくし過ぎるとセラミックス凸部や金属凹部が破
損するなどの問題があった。すなわち、上述した従来技
術ではあらゆるセラミックス・金属結合体に対して信頼
性が高く安定した締め付け力を保有する結合体を得るこ
とができるものではなかった。
【０００８】本発明の目的は、上述した不具合を解消す
るとともに、嵌合時の加熱炉内の位置決め治具を簡略化
することが出来るセラミックス部材と金属部材の結合体
及びその結合方法を提供しようとするものである。
るとともに、嵌合時の加熱炉内の位置決め治具を簡略化
することが出来るセラミックス部材と金属部材の結合体
及びその結合方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックス・
金属結合体は、セラミックス製部材に凸部を設けて該凸
部を金属製部材に設けられた凹部に嵌合により結合した
セラミックス・金属結合体において、該セラミックス製
凸部及び該金属製凹部が２段構造を有し、該セラミック
ス製部材凸部を該金属製部材凹部に嵌合する前の室温で
の寸法範囲として、該セラミックス製部材凸部外径Ｄc
と金属製凹部内径Ｄmiの差の比（Ｄc −Ｄmi）×１００
／Ｄc と規定すると、大径側では０．１５％以上０．５
０％未満とし小径側では０．５０％以上０．８５％以下
の範囲内とすることを特徴とするものである。
金属結合体は、セラミックス製部材に凸部を設けて該凸
部を金属製部材に設けられた凹部に嵌合により結合した
セラミックス・金属結合体において、該セラミックス製
凸部及び該金属製凹部が２段構造を有し、該セラミック
ス製部材凸部を該金属製部材凹部に嵌合する前の室温で
の寸法範囲として、該セラミックス製部材凸部外径Ｄc
と金属製凹部内径Ｄmiの差の比（Ｄc −Ｄmi）×１００
／Ｄc と規定すると、大径側では０．１５％以上０．５
０％未満とし小径側では０．５０％以上０．８５％以下
の範囲内とすることを特徴とするものである。
【００１０】また、本発明の結合方法は、セラミックス
製部材の凸部を金属製部材の凹部に嵌合により結合する
セラミックス・金属結合方法において、該セラミックス
製凸部及び該金属製凹部を２段構造に形成すると共に、
該セラミックス製部材凸部を該金属製部材凹部に嵌合す
る前の室温での寸法範囲として、該セラミックス製部材
凸部外径Ｄc と金属製凹部内径Ｄmiの差の比（Ｄc −Ｄ
mi）×１００／Ｄc と規定すると、大径側では０．１５
％以上０．５０％未満とし小径側では０．５０％以上
０．８５％以下の範囲内となるように加工し、両部材の
凸部と凹部を嵌合することを特徴とする。
製部材の凸部を金属製部材の凹部に嵌合により結合する
セラミックス・金属結合方法において、該セラミックス
製凸部及び該金属製凹部を２段構造に形成すると共に、
該セラミックス製部材凸部を該金属製部材凹部に嵌合す
る前の室温での寸法範囲として、該セラミックス製部材
凸部外径Ｄc と金属製凹部内径Ｄmiの差の比（Ｄc −Ｄ
mi）×１００／Ｄc と規定すると、大径側では０．１５
％以上０．５０％未満とし小径側では０．５０％以上
０．８５％以下の範囲内となるように加工し、両部材の
凸部と凹部を嵌合することを特徴とする。
【００１１】
【作用】本発明は、従来行われていた嵌合前の形状、大
きさ、嵌合時の温度等の使用条件の限定に関し２段階の
限定を行うことによって、各種セラミックス及び金属材
料への汎用性を高め、接触面のキズや挿入時の鉛直方向
からのズレの影響を多段化により低減する効果を有する
とともに、嵌合時の位置決め治具の簡略化を可能にする
ものである。
きさ、嵌合時の温度等の使用条件の限定に関し２段階の
限定を行うことによって、各種セラミックス及び金属材
料への汎用性を高め、接触面のキズや挿入時の鉛直方向
からのズレの影響を多段化により低減する効果を有する
とともに、嵌合時の位置決め治具の簡略化を可能にする
ものである。
【００１２】実際に本発明を実施するときは、２段階の
セラミックス製部材凸部外径Ｄc と金属製凹部内径Ｄmi
の差の比（Ｄc −Ｄmi）×１００／Ｄc に関する室温で
の寸法範囲が設定することが可能である。ここで重要な
ことは、あらゆる形状や使用条件のセラミックス・金属
結合体において、本発明の範囲に入るような結合体を作
製すれば、信頼性の高いセラミックス・金属結合体を得
ることが出来、挿入時に金属凹部内面に万一大径小径い
ずれかの段にキズが生じても多段化により全体への影響
を低減し、鉛直方向からのズレも補正しあうことが可能
である。
セラミックス製部材凸部外径Ｄc と金属製凹部内径Ｄmi
の差の比（Ｄc −Ｄmi）×１００／Ｄc に関する室温で
の寸法範囲が設定することが可能である。ここで重要な
ことは、あらゆる形状や使用条件のセラミックス・金属
結合体において、本発明の範囲に入るような結合体を作
製すれば、信頼性の高いセラミックス・金属結合体を得
ることが出来、挿入時に金属凹部内面に万一大径小径い
ずれかの段にキズが生じても多段化により全体への影響
を低減し、鉛直方向からのズレも補正しあうことが可能
である。
【００１３】本発明において、セラミックス製部材の凸
部外径Ｄc と金属製部材の凹部内径Ｄmiの差の比（Ｄc
−Ｄmi）×１００／Ｄc が０．１５％以上０．８５％以
下と限定した理由は、この値が０．１５％未満の場合
は、セラミックス製部材と金属製部材との嵌め合い面圧
すなわち締め付け力が不足して使用中緩んだり極端な場
合は抜けてしまうことがあるためであり、０．８５％を
超えるとセラミックスを仮に室温としても金属を１００
０℃以上に昇温する必要があり、金属部材が塑性変形す
る可能性が大きく締め付ける力が低下してしまうため不
適である。
部外径Ｄc と金属製部材の凹部内径Ｄmiの差の比（Ｄc
−Ｄmi）×１００／Ｄc が０．１５％以上０．８５％以
下と限定した理由は、この値が０．１５％未満の場合
は、セラミックス製部材と金属製部材との嵌め合い面圧
すなわち締め付け力が不足して使用中緩んだり極端な場
合は抜けてしまうことがあるためであり、０．８５％を
超えるとセラミックスを仮に室温としても金属を１００
０℃以上に昇温する必要があり、金属部材が塑性変形す
る可能性が大きく締め付ける力が低下してしまうため不
適である。
【００１４】また、本発明において、セラミックス製部
材凸部外径を２段階に設定したのは、以下の理由によ
る。図２のセラミックス側（大径側）より金属側（小径
側）の挿入時に高精度が要求されるが、このときセラミ
ックス側（大径側）が挿入時の芯出しを行う際に補助的
な役割を果たすことが期待出来る。したがって、実際に
焼き嵌め結合を行う加熱炉に関しても、挿入時位置決め
精度が大幅に軽減されることになる。これにより、結合
を行う際の設備費や操業に関する費用の低減がもたらさ
れるためである。このとき、２段構造について、大径側
を０．１５％以上０．５０％未満とし小径側を０．５０
％以上０．８５％以下の範囲内とする理由は、上記の挿
入芯出し時の補助的な役割を果たすことが容易な範囲か
ら求められたものである。また、大径側を比較的弱い締
め付け小径側を強い締め付けに設定した理由として、小
径側では金属部材の肉厚が大きいため変形が生じ難く、
またキズ等による締め付け力低下を緩和出来るためであ
る。
材凸部外径を２段階に設定したのは、以下の理由によ
る。図２のセラミックス側（大径側）より金属側（小径
側）の挿入時に高精度が要求されるが、このときセラミ
ックス側（大径側）が挿入時の芯出しを行う際に補助的
な役割を果たすことが期待出来る。したがって、実際に
焼き嵌め結合を行う加熱炉に関しても、挿入時位置決め
精度が大幅に軽減されることになる。これにより、結合
を行う際の設備費や操業に関する費用の低減がもたらさ
れるためである。このとき、２段構造について、大径側
を０．１５％以上０．５０％未満とし小径側を０．５０
％以上０．８５％以下の範囲内とする理由は、上記の挿
入芯出し時の補助的な役割を果たすことが容易な範囲か
ら求められたものである。また、大径側を比較的弱い締
め付け小径側を強い締め付けに設定した理由として、小
径側では金属部材の肉厚が大きいため変形が生じ難く、
またキズ等による締め付け力低下を緩和出来るためであ
る。
【００１５】
【実施例】表１に、本発明及び比較例に関するセラミッ
クス及び金属の結合前形状例を示す。本発明では、２段
の凸形状を用いた（図１、２参照）。
クス及び金属の結合前形状例を示す。本発明では、２段
の凸形状を用いた（図１、２参照）。
【００１６】
【表１】
【００１７】セラミックスの組成は、Ｙ2 Ｏ3 を５重量
％、Ａｌ2 Ｏ3 を３重量％、ＡｌＮを２重量％、残部Ｓ
ｉ3 Ｎ4 からなるサイアロンであり、金属材料として
は、ＪＩＳ規格によるＳＮＣＭ４３９鋼を用いた（表２
に記載）。寸法形状は、セラミックス凸部外径が１０．
０００mmになるようにそろえ、これに合わせて金属凹部
内径を表１記載の寸法範囲におさまるように加工した。
また、金属凹部外径は１５．０mmにそろえて、本発明で
は大径側に限るが、金属肉厚による締め付け力の差違が
生じる影響を消去して検証を行った。
％、Ａｌ2 Ｏ3 を３重量％、ＡｌＮを２重量％、残部Ｓ
ｉ3 Ｎ4 からなるサイアロンであり、金属材料として
は、ＪＩＳ規格によるＳＮＣＭ４３９鋼を用いた（表２
に記載）。寸法形状は、セラミックス凸部外径が１０．
０００mmになるようにそろえ、これに合わせて金属凹部
内径を表１記載の寸法範囲におさまるように加工した。
また、金属凹部外径は１５．０mmにそろえて、本発明で
は大径側に限るが、金属肉厚による締め付け力の差違が
生じる影響を消去して検証を行った。
【００１８】温度条件について、実際にはセラミックス
部を加熱せず行うことは難しく、結合時に相手材である
金属凹部からの温度上昇や治具からの伝熱等によって室
温に保持することは出来ないと考えられる。したがっ
て、本実施例でもセラミックス部を予め２００℃に金属
部を９００℃に保持し、温度差ΔＴ＝７００（Ｋ）の条
件で行った。このとき、それぞれの熱膨張率から計算さ
れる寸法変化は、表２のようになる。
部を加熱せず行うことは難しく、結合時に相手材である
金属凹部からの温度上昇や治具からの伝熱等によって室
温に保持することは出来ないと考えられる。したがっ
て、本実施例でもセラミックス部を予め２００℃に金属
部を９００℃に保持し、温度差ΔＴ＝７００（Ｋ）の条
件で行った。このとき、それぞれの熱膨張率から計算さ
れる寸法変化は、表２のようになる。
【００１９】
【表２】
【００２０】例えば、表１に示したセラミックス側（大
径側）の室温でのセラミックス凸部及び金属凹部の実寸
法は各々１０．０００mm、９．９８５mmである。これを
表２に当てはめて、加熱後は各々１０．００６mm、１
０．０４６mmとなる。したがって、両端に２０μｍずつ
の空隙を付与して挿入可能状態にしていることになる。
同様に表１の金属側（小径側）では、室温でのセラミッ
クス凸部及び金属凹部の実寸法は各々５．０００mm、
４．９６０mmに加工されているが、加熱後は各々５．０
０３mm、５．０１６mmとなり、両端に約６．５μｍずつ
の空隙で挿入されることになる。比較例の２では、室温
でのセラミックス凸部及び金属凹部の実寸法は各々１
０．０００mm、９．９１０mmである。これを表２に当て
はめて、加熱後は各々１０．００６mm、１０．０２２mm
となり、両端に約８μｍずつの空隙で挿入されることに
なる。しかしながら、金属凹部の外径が１５．０mmのた
め、セラミックス凸部を挿入するときに変形もしくは芯
ズレが生じたため、室温のねじりトルクは本発明の値よ
り低くなった。表３では、各結合体の室温でのねじりト
ルク値を示す。この結果より、本発明による結合体が最
も良好であった。
径側）の室温でのセラミックス凸部及び金属凹部の実寸
法は各々１０．０００mm、９．９８５mmである。これを
表２に当てはめて、加熱後は各々１０．００６mm、１
０．０４６mmとなる。したがって、両端に２０μｍずつ
の空隙を付与して挿入可能状態にしていることになる。
同様に表１の金属側（小径側）では、室温でのセラミッ
クス凸部及び金属凹部の実寸法は各々５．０００mm、
４．９６０mmに加工されているが、加熱後は各々５．０
０３mm、５．０１６mmとなり、両端に約６．５μｍずつ
の空隙で挿入されることになる。比較例の２では、室温
でのセラミックス凸部及び金属凹部の実寸法は各々１
０．０００mm、９．９１０mmである。これを表２に当て
はめて、加熱後は各々１０．００６mm、１０．０２２mm
となり、両端に約８μｍずつの空隙で挿入されることに
なる。しかしながら、金属凹部の外径が１５．０mmのた
め、セラミックス凸部を挿入するときに変形もしくは芯
ズレが生じたため、室温のねじりトルクは本発明の値よ
り低くなった。表３では、各結合体の室温でのねじりト
ルク値を示す。この結果より、本発明による結合体が最
も良好であった。
【００２１】
【表３】
【００２２】本発明の焼き嵌め法を用いた自動車用ター
ボチャージャーロータについて、３５００r.p.m.（室
温）の回転試験ではあるが破損しないことを確認してい
る。
ボチャージャーロータについて、３５００r.p.m.（室
温）の回転試験ではあるが破損しないことを確認してい
る。
【００２３】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、すなわち締め嵌め構造であるセラミック
ス・金属結合体に対し幾多の変形、変更が可能である。
例えば上述した実施例ではセラミックス製部材としてサ
イアロンを用いたが、他のセラミックスとして炭化珪
素、窒化珪素、ジルコニア、ムライト、アルミナ、ベリ
リア等を用いることが出来るとともに、金属製部材とし
てコバールやＩｎｃｏｌｏｙ等の低熱膨張鋼等を用いる
ことが出来る。さらに嵌合する方法としては、圧入の
他、焼き嵌め、冷やし嵌め、あるいはこれらの組合せを
用いることも出来る。
ものではなく、すなわち締め嵌め構造であるセラミック
ス・金属結合体に対し幾多の変形、変更が可能である。
例えば上述した実施例ではセラミックス製部材としてサ
イアロンを用いたが、他のセラミックスとして炭化珪
素、窒化珪素、ジルコニア、ムライト、アルミナ、ベリ
リア等を用いることが出来るとともに、金属製部材とし
てコバールやＩｎｃｏｌｏｙ等の低熱膨張鋼等を用いる
ことが出来る。さらに嵌合する方法としては、圧入の
他、焼き嵌め、冷やし嵌め、あるいはこれらの組合せを
用いることも出来る。
【００２４】
【発明の効果】本発明のセラミックス部材と金属部材の
結合によれば、複数の締め付け力の設定効果により各種
のセラミックス及び金属材料に汎用性が有し、かつ、多
段化の結果により金属凹部内面キズや芯ズレによる位置
決め精度の悪化を低減する効果を有することが出来る。
本発明は、ターボチャージャーロータ、ガスタービンロ
ータ、掘削ドリル等のセラミックス製回転体と金属製シ
ャフトとの複合構造体に応用可能である。
結合によれば、複数の締め付け力の設定効果により各種
のセラミックス及び金属材料に汎用性が有し、かつ、多
段化の結果により金属凹部内面キズや芯ズレによる位置
決め精度の悪化を低減する効果を有することが出来る。
本発明は、ターボチャージャーロータ、ガスタービンロ
ータ、掘削ドリル等のセラミックス製回転体と金属製シ
ャフトとの複合構造体に応用可能である。
【図１】従来の１段型の焼き嵌め結合例。
【図２】本発明で使用する２段の凸型形状の断面図。
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックス製部材に凸部を設けて該凸
部を金属製部材に設けられた凹部に嵌合により結合した
セラミックス・金属結合体において、該セラミックス製
凸部及び該金属製凹部が２段構造を有し、該セラミック
ス製部材凸部を該金属製部材凹部に嵌合する前の室温で
の寸法範囲として、該セラミックス製部材凸部外径Ｄc
と金属製凹部内径Ｄmiの差の比（Ｄc −Ｄmi）×１００
／Ｄcと規定すると、大径側では０．１５％以上０．５
０％未満とし小径側では０．５０％以上０．８５％以下
の範囲内とすることを特徴とするセラミックス製部材と
金属製部材の結合体。 - 【請求項２】 セラミックス製部材の凸部を金属製部材
の凹部に嵌合により結合するセラミックス・金属結合方
法において、該セラミックス製凸部及び該金属製凹部を
２段構造に形成すると共に、該セラミックス製部材凸部
を該金属製部材凹部に嵌合する前の室温での寸法範囲と
して、該セラミックス製部材凸部外径Ｄc と金属製凹部
内径Ｄmiの差の比（Ｄc −Ｄmi）×１００／Ｄc と規定
すると、大径側では０．１５％以上０．５０％未満とし
小径側では０．５０％以上０．８５％以下の範囲内とな
るように加工し、両部材の凸部と凹部を嵌合することを
特徴とするセラミックス製部材と金属製部材の結合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05281529A JP3119981B2 (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | セラミックス部材と金属部材の結合体及びその結合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05281529A JP3119981B2 (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | セラミックス部材と金属部材の結合体及びその結合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07136862A true JPH07136862A (ja) | 1995-05-30 |
| JP3119981B2 JP3119981B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=17640450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05281529A Expired - Fee Related JP3119981B2 (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | セラミックス部材と金属部材の結合体及びその結合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119981B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-10 JP JP05281529A patent/JP3119981B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3119981B2 (ja) | 2000-12-25 |
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