JPS5913679A - セラミツクと金属との接合構造 - Google Patents
セラミツクと金属との接合構造Info
- Publication number
- JPS5913679A JPS5913679A JP12125082A JP12125082A JPS5913679A JP S5913679 A JPS5913679 A JP S5913679A JP 12125082 A JP12125082 A JP 12125082A JP 12125082 A JP12125082 A JP 12125082A JP S5913679 A JPS5913679 A JP S5913679A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- ceramic
- shaft
- joining
- welding
- 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.)
- Pending
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- Supercharger (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Ceramic Products (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
【発明の詳細な説明】
本発明はセラミックと金属との接合構造、例えば、セラ
ミック製ターボヂャージャやガスタービンロータのセラ
ミック軸と金属軸との接合ＭＩＩＭに関する。
ミック製ターボヂャージャやガスタービンロータのセラ
ミック軸と金属軸との接合ＭＩＩＭに関する。
従来のセラミック軸ど金属軸との接合構造としては、例
えば第１図に示すようなものかあ”る（例えば特開昭第
５ｔｔ−ψ、２！；、２０号参照）。ここで、／はセラ
ミック製タービンロータでアリ、ロータ／のセラミック
軸−と接合する金属軸３には金属スリーブ部ｌが形成さ
れていて、このスリーブ部ｔにセラミック軸−が嵌め合
わされている。嵌め合いにはスリーブ部ｌを事前に加熱
する焼はめ、セラミック軸−を事前に冷却する冷しばめ
、加Ｊ−Ｅによる圧入、または、ろう拐などで接着する
等の方法が用いられる。ｊは金に５１軸３のスリーブ部
グと反対側の小径軸部３Ａのｙｌ、１部に股りたねじ部
であり、小径軸部３Ａに嵌め合わされた圧縮機インペラ
６はワッシャ７およびナラ）Ｊによって固定される。９
はインペラ側軸受、／θはロータ側軸受であり（いづれ
もフローティングタイプ）、１ｉｌｌ受ＩＯはセラミッ
ク軸λに対する耐摩耗性の点でセラミック製フローティ
ングブツシュなどが用いられる。なお、金属スリーブ部
グの開口端部／／の外周間にはＡＭに向って外径がｒｌ
ｌｉ減するようなテーパ面が形成されでおり、焼はめ等
による接触圧でセラミック軸−に過大な応力が生じ破損
することを防い゛（′いる。
えば第１図に示すようなものかあ”る（例えば特開昭第
５ｔｔ−ψ、２！；、２０号参照）。ここで、／はセラ
ミック製タービンロータでアリ、ロータ／のセラミック
軸−と接合する金属軸３には金属スリーブ部ｌが形成さ
れていて、このスリーブ部ｔにセラミック軸−が嵌め合
わされている。嵌め合いにはスリーブ部ｌを事前に加熱
する焼はめ、セラミック軸−を事前に冷却する冷しばめ
、加Ｊ−Ｅによる圧入、または、ろう拐などで接着する
等の方法が用いられる。ｊは金に５１軸３のスリーブ部
グと反対側の小径軸部３Ａのｙｌ、１部に股りたねじ部
であり、小径軸部３Ａに嵌め合わされた圧縮機インペラ
６はワッシャ７およびナラ）Ｊによって固定される。９
はインペラ側軸受、／θはロータ側軸受であり（いづれ
もフローティングタイプ）、１ｉｌｌ受ＩＯはセラミッ
ク軸λに対する耐摩耗性の点でセラミック製フローティ
ングブツシュなどが用いられる。なお、金属スリーブ部
グの開口端部／／の外周間にはＡＭに向って外径がｒｌ
ｌｉ減するようなテーパ面が形成されでおり、焼はめ等
による接触圧でセラミック軸−に過大な応力が生じ破損
することを防い゛（′いる。
しかしながら、このような従来のセラミック軸と金ス・
＋５１１１１１との接合構造にあっては、セラミック軸
、２を金（・１ｇ軸３のスリーブ部りに焼ば、め、冷し
ばめ、圧入、］５たｉｌｌ Ｉ’Ｎ ’ｉｉ’を端によ
り接合する（１ｑ造となっているｑ〕で、セラミックお
よび金属の熱膨張差による両Ｍ （１） ＝Ｊ法副調整
必要となる。すなわち、運転中の七ラミックと金属の熱
膨張差によるゆるみ防雨、焼ばめｊ［；力による金属の
破壊防止から適正なしめ１（力冒↓ビ求され、そのしめ
代を管Ｊ３．ｌｉするため±３１曲以１・の加工精度が
セラミック軸と金属スＩＪ ＋ブ（’＋１１＜にｊｊｋ
められる。このために、両者の加エフストが篩くなる。
＋５１１１１１との接合構造にあっては、セラミック軸
、２を金（・１ｇ軸３のスリーブ部りに焼ば、め、冷し
ばめ、圧入、］５たｉｌｌ Ｉ’Ｎ ’ｉｉ’を端によ
り接合する（１ｑ造となっているｑ〕で、セラミックお
よび金属の熱膨張差による両Ｍ （１） ＝Ｊ法副調整
必要となる。すなわち、運転中の七ラミックと金属の熱
膨張差によるゆるみ防雨、焼ばめｊ［；力による金属の
破壊防止から適正なしめ１（力冒↓ビ求され、そのしめ
代を管Ｊ３．ｌｉするため±３１曲以１・の加工精度が
セラミック軸と金属スＩＪ ＋ブ（’＋１１＜にｊｊｋ
められる。このために、両者の加エフストが篩くなる。
また、要求される適正なしめ代が大きい場合は、金属軸
に高強度の、従って、高価なＡ″イオ゛１を選はわばな
らないと云う間居点があった。
に高強度の、従って、高価なＡ″イオ゛１を選はわばな
らないと云う間居点があった。
本発明の目的は、これらの問題を解消し、セラミックＩ
（Ｉｔおよび金属軸に対して余り高度の加工精度を必要
とせず、金属軸を特別に高強度の高ｆ１１１１な材料と
する必要のないセラミック軸と金ｉｔｓ 紬との接合構
造を提供することにある。
（Ｉｔおよび金属軸に対して余り高度の加工精度を必要
とせず、金属軸を特別に高強度の高ｆ１１１１な材料と
する必要のないセラミック軸と金ｉｔｓ 紬との接合構
造を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、セラミック
軸と金ＪｆＪ４輪との間に双方と圧接、溶接、接着、ま
たは機械的接台し易く、かつ、これらのセラミック軸お
よび金属軸の４′Ａイ′１と異なる第三の材料の接続層
を介在させて播きするように１９・７成する。
軸と金ＪｆＪ４輪との間に双方と圧接、溶接、接着、ま
たは機械的接台し易く、かつ、これらのセラミック軸お
よび金属軸の４′Ａイ′１と異なる第三の材料の接続層
を介在させて播きするように１９・７成する。
以下、図面を参照して本発明を１１ｒ−細に１；Ｉ６明
１ｚ）。
１ｚ）。
第２図は本発明の一実施例を示し、ここで、／２は第三
の材料による接続層であり、／３は、例えはニッケルク
ロムモリブデ＞ １ｆｉｌｉ製の金属ｉｉｉ＋Ｉ＋であ
る。
の材料による接続層であり、／３は、例えはニッケルク
ロムモリブデ＞ １ｆｉｌｉ製の金属ｉｉｉ＋Ｉ＋であ
る。
第三の相別としては、例えば、セラミック１ｌＧｉ＋か
超高硬度のセラミックからなり、その成分が炭化硅素、
窒化硅素、窒化アルミニウム等である場合は、これらと
相性の良い、すなわち、接合し易い純アルミニウム、ア
ルミニウム合金等とすることか好適である。セラミック
軸２と接続ｊ９ν／ノとは、例えば、ｆ＠擦圧接、レー
ザビーム溶ＪＮ：、？ｂ：子ビーム溶接、または、高周
波溶接などによって接合する。
超高硬度のセラミックからなり、その成分が炭化硅素、
窒化硅素、窒化アルミニウム等である場合は、これらと
相性の良い、すなわち、接合し易い純アルミニウム、ア
ルミニウム合金等とすることか好適である。セラミック
軸２と接続ｊ９ν／ノとは、例えば、ｆ＠擦圧接、レー
ザビーム溶ＪＮ：、？ｂ：子ビーム溶接、または、高周
波溶接などによって接合する。
更にまた、金１・］６軸１３と接続層／２とを、上述し
た溶接、倶械的接４）、または接着などによって接合し
た？（、Ｉｉ：！終（１ニーを一寸法に仕上げるように
する。
た溶接、倶械的接４）、または接着などによって接合し
た？（、Ｉｉ：！終（１ニーを一寸法に仕上げるように
する。
ここで、接続１ｆシフ、２には、セラミック軸と接合し
易い純アルミニウム が、金１・ｊＳ軸／３に番」フローティングメタル軸受
に対する耐几’： ｌ：Ｑ性、１ｌｑ１＋受損失低減を
配慮して、従来と同様に、表面硬１（ｌの高いニッケル
クロムモリブデンｉｄｌ’ｌのｔ、１’Ａ入れを？ｊつ
だ金属軸またはニッケルクロムモリブデン１１・（の成
形品を使用する。なお、第２図では省１’ｌｉｉさねて
いるが、金属軸／３にはスラスト１１ｆｆｌ＋受用のカ
ラーブｊとがけめあわされるので、この観点からも、金
属ｔｉｌｔ ／３は硬い方が良い。一方、セラミック１
１；リタービンロータなどでその軸長が長くなると、セ
ラミック軸！の成形が困難になるので、１メ？ ｔｎ：
８・フ／２を１ｌｌｔ受９よりロータ／側にすること
が望ましい。
易い純アルミニウム が、金１・ｊＳ軸／３に番」フローティングメタル軸受
に対する耐几’： ｌ：Ｑ性、１ｌｑ１＋受損失低減を
配慮して、従来と同様に、表面硬１（ｌの高いニッケル
クロムモリブデンｉｄｌ’ｌのｔ、１’Ａ入れを？ｊつ
だ金属軸またはニッケルクロムモリブデン１１・（の成
形品を使用する。なお、第２図では省１’ｌｉｉさねて
いるが、金属軸／３にはスラスト１１ｆｆｌ＋受用のカ
ラーブｊとがけめあわされるので、この観点からも、金
属ｔｉｌｔ ／３は硬い方が良い。一方、セラミック１
１；リタービンロータなどでその軸長が長くなると、セ
ラミック軸！の成形が困難になるので、１メ？ ｔｎ：
８・フ／２を１ｌｌｔ受９よりロータ／側にすること
が望ましい。
セラミック軸−と純アルミニウムまたはアルミニウム合
金の接ｔｉ層１２とを接続する摩擦圧接は、摩擦熱を利
用して金属を溶融または半溶融状態にして両者を接合さ
せるものであり、一方、または、双方の軸を同心上で相
対回転させ接触面に摩擦熱を発生させるので、少くとも
一方が内回転できることが必要条件となるが、本実施例
では双方がその必要条件を満している。他の接合法とし
てレー純アルミニウムまたはアルミニウム合金の接続層
／λと金属軸／３との接合法としＣは、上述した溶接の
他に、機械的結合、接着などが考えられるが何れの方法
であるにせよ、金属同志であるので、一方がセラミック
である場合程困難ではない。
金の接ｔｉ層１２とを接続する摩擦圧接は、摩擦熱を利
用して金属を溶融または半溶融状態にして両者を接合さ
せるものであり、一方、または、双方の軸を同心上で相
対回転させ接触面に摩擦熱を発生させるので、少くとも
一方が内回転できることが必要条件となるが、本実施例
では双方がその必要条件を満している。他の接合法とし
てレー純アルミニウムまたはアルミニウム合金の接続層
／λと金属軸／３との接合法としＣは、上述した溶接の
他に、機械的結合、接着などが考えられるが何れの方法
であるにせよ、金属同志であるので、一方がセラミック
である場合程困難ではない。
なお、以上の説明は円筒形の軸の接合について説明した
が、本発明の適用はこのような円筒軸に限られるもので
はなく、四角柱や板物の接合についても適用することが
できる。更にまた、金属軸についても耐摩耗性の良い金
属に限ったものではない。
が、本発明の適用はこのような円筒軸に限られるもので
はなく、四角柱や板物の接合についても適用することが
できる。更にまた、金属軸についても耐摩耗性の良い金
属に限ったものではない。
以上から明らかなように、本発明によれば、セラミック
と金属との間に両者と圧接、溶接、接着また８」機械的
１）ｒ合し７易い第三の材料を介在させて１ｂ′合する
ようにｌ、だので、セラミックと直接溶接しにくい金属
との接合が可能になり、従来のよう６１゛−１七ラミツ
クを金属と嵌め合わせて結合するために一要［７だ！１
Ｉ１１度の品い寸法管理や高価な金属材料を必要どゼ１
、コストを低減できる。
と金属との間に両者と圧接、溶接、接着また８」機械的
１）ｒ合し７易い第三の材料を介在させて１ｂ′合する
ようにｌ、だので、セラミックと直接溶接しにくい金属
との接合が可能になり、従来のよう６１゛−１七ラミツ
クを金属と嵌め合わせて結合するために一要［７だ！１
Ｉ１１度の品い寸法管理や高価な金属材料を必要どゼ１
、コストを低減できる。
４［ジＩ面のｔハ１中スｒ説明
第１図？、ｌ］従来のセラミック軸と金属軸との接合幅
′’、’、ｌ「の−・例を示す縦断面図、第、２図は本
発明セラミック軸と金ν１１、軸との接合構造の一例を
示す縦断面図である。
′’、’、ｌ「の−・例を示す縦断面図、第、２図は本
発明セラミック軸と金ν１１、軸との接合構造の一例を
示す縦断面図である。
／・・・セラミック製タービンロータ、ノ・セラミック
軸、 ３・・・金属軸、３Ａ・・金１１（輔小径軸部
、グ・・・金属スリーブ部、夕・・わしＦｊ（） 、
乙・・・圧縮機インペラ、７・・ワッシャ
、 ！・・・ナツト、９・・・インペラ１ｌｆ
ｌｌ ＋Ｉｌ（受、 ／θ・・・ロータ側軸受、／／・
・金１・１スリ一ブ開口端、 ／２・・・接続層、 ／３・・・ニッケルクロムモリブア′ン鋼製の金属軸。
軸、 ３・・・金属軸、３Ａ・・金１１（輔小径軸部
、グ・・・金属スリーブ部、夕・・わしＦｊ（） 、
乙・・・圧縮機インペラ、７・・ワッシャ
、 ！・・・ナツト、９・・・インペラ１ｌｆ
ｌｌ ＋Ｉｌ（受、 ／θ・・・ロータ側軸受、／／・
・金１・１スリ一ブ開口端、 ／２・・・接続層、 ／３・・・ニッケルクロムモリブア′ン鋼製の金属軸。
特許出願人 日産自動車株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ／）セラミックと金属との接合構造にオイテ、前記七ラ
ミックと前記金属との間に、それぞれと圧接、溶接、接
着、または機械的接合し易い相和を介在さゼたことを特
徴とするセラミックと金属との接合構造。 り偶ｎ’Ｆ ｒｌ￥求の範囲第１項記載の接合構造にお
いて、前記利ｒ１が金属であることを特徴とする七ラミ
ックと金属との接合構造。 ３）特許８１１」求の範囲ｆ￥′４／項記載の接合構造
においで、前記月利が純アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金であることをｑ″？ｆ徴とするセラミックと金０
＜どの接合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12125082A JPS5913679A (ja) | 1982-07-14 | 1982-07-14 | セラミツクと金属との接合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12125082A JPS5913679A (ja) | 1982-07-14 | 1982-07-14 | セラミツクと金属との接合構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5913679A true JPS5913679A (ja) | 1984-01-24 |
Family
ID=14806607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12125082A Pending JPS5913679A (ja) | 1982-07-14 | 1982-07-14 | セラミツクと金属との接合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913679A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4557704A (en) * | 1983-11-08 | 1985-12-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Junction structure of turbine shaft |
| JPS6241902A (ja) * | 1985-08-15 | 1987-02-23 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン用動翼構造 |
| JPS63117935A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-05-21 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 第１要素と第２要素との相互連結方法 |
| JPH01286971A (ja) * | 1988-10-21 | 1989-11-17 | Agency Of Ind Science & Technol | セラミックスとセラミックスまたは金属の摩擦圧接方法 |
| JPH0379709U (ja) * | 1989-12-08 | 1991-08-14 |
-
1982
- 1982-07-14 JP JP12125082A patent/JPS5913679A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4557704A (en) * | 1983-11-08 | 1985-12-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Junction structure of turbine shaft |
| JPS6241902A (ja) * | 1985-08-15 | 1987-02-23 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン用動翼構造 |
| JPS63117935A (ja) * | 1986-08-18 | 1988-05-21 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 第１要素と第２要素との相互連結方法 |
| JPH01286971A (ja) * | 1988-10-21 | 1989-11-17 | Agency Of Ind Science & Technol | セラミックスとセラミックスまたは金属の摩擦圧接方法 |
| JPH0379709U (ja) * | 1989-12-08 | 1991-08-14 |
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