JPS59155501A - ラジアル型セラミツクタ−ビンロ−タ−およびその製造法 - Google Patents

ラジアル型セラミツクタ−ビンロ−タ−およびその製造法

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JPS59155501A
JPS59155501A JP58028632A JP2863283A JPS59155501A JP S59155501 A JPS59155501 A JP S59155501A JP 58028632 A JP58028632 A JP 58028632A JP 2863283 A JP2863283 A JP 2863283A JP S59155501 A JPS59155501 A JP S59155501A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 一゛パ。
本発明は翼部とハフ′部との接合部の気体出口側２け軟
部にクランクのない機械的！！ｌｉ度の強いラジアル型
セラミックタービンローターおよびそ、メｉ＃造法に閑
するものである。
屋化珪素、炭化珪素、サイアロン等のシリコンセラミッ
クスは耐熱性および耐熱衝撃性に優れており、又ｈｍで
あるためガスタービンエンジン、デイゼルエンジン等の
構造材料として注目されており、とりわけこれらのセラ
ミック材料から成る、ラジア／ｌ’ｆｆタービンロータ
ーは、金属製タービンロータに比べ軽量でしかも高温で
使用でき、さらに極めて熱効率に優れているため、自動
車エンジン用ターボチャージャーローターあるいはカス
タービンローター等として注目されている。そしてこの
ラジアル型タービンローターは形状が複雑であるため、
通裕、射出成形法等により成形されている。しかし乍ら
、セラミックス原料を射出成形に用いるには可塑剤とし
て多量の樹脂、ワックス等を加えなければならないため
、セラミック原料よりなる射出成形後のラジアル型ター
ビンローターより樹脂、ワックス等を加熱あるいは焼成
各こより除去する除、その悄遣上翼都と／Ｓブ部とσ）
接合部の気体出口側つけ根部の厚みが急叡に変イしする
ため脱樹脂、脱ワツクスが不均一におこり、そのため成
形体の密度が不均質となり焼成時Ｇこ屍所的な収縮差が
生じて引張応力により、翼部と７１１部との接合部の気
体、出口側つけ根部にクラックが生じ易い欠点があった
。
本発明は従来のこのような欠点を解決するため、になさ
れた翼部とハブ部との接合部の気体出口側つけ根部にク
ラックの発生のないラジアル型セラミックタービンロー
ターおよびその製造法（こ関するものであり、軸部と、
該細部に一体的に連結したハブ部と、該ハブ部と一体的
に形成された翼部とから成り、前記）Ａブ部の気体出ロ
側端血力≦ＶＩＩ言己翼部の気体出口側つけ根部より突
出し□、た形状のラジアル型タービンローターにおいて
、前記翼部とハブ部との接合部の前記気体出口側つけ根
部のすみ回部が３Ｒｇ１１１以上の曲面に形成されてし
′する冒アル型セラミックタービンローターおよび焼成
後の翼部とノ・プ部との接各部の前記気体出口側つ番す
根部のすみ開部が８Ｒ酩π番以上の曲面となるタービン
ローターをセラミック原料を用いて射出、成型により一
体的に成形し、後脱脂した後輩圧下で焼成するラジアル
型セラミックタービンローターの製造法である。
本発明の史に訃しい構゛成を製造法につｌ／）で述べれ
ば、窒化珪素、炭化珪素、サイアロンあるし）は焼成に
よりこれらを生成する物質から遠はれる少、くとも一種
好ましくはそのいずれか一棟より成る原料に可塑剤とし
て樹脂およびワックス等を添加しさらに好ましくは窒化
珪素の場合、Ｙ、０８゜ＭｇＡｌ２Ｏ４ｚ　％Ｏｌ　ａ
ｅｏ２ｔ　ＳｒＯ等の焼結助剤、又炭化珪素の場合、Ｂ
ｅ　、　ｌ　、　Ｂ　、　Ｏ等の焼結助斉０を加えて混
合混練し、射出成形用のセラミック原料を調製する。そ
して第１−に示すよう番こ、焼成後の翼部１とハブ部２
ムの接合部の気体出口側つけ根部のすみ内部８が３ＲＭ
以上好ましく４ま１　ｇ　Ｒａｍ以下、より好ましくは
４Ｒｒｎｍ〜６Ｒｇｍの曲面全形成するように調整され
た射出用金型を用し１て前ゴ己セラミック原料を射出成
形する。
次いで射出成形によって得られた成ル体中（こ含まｎる
樹脂およびワックス等の可ＴＪｉ剤を加熱（こより除去
して脱脂を行う。
この加熱条件は、樹脂およびワックス等の種類、含有量
によっても興なるがほぼ８００〜６００°Ｃの温度まで
１００７Ｃ／ｈｒ以下、好ましくは１０°Ｃ／ｈｒ以下
のＪｊ４．温逐度で昇温し、加熱を行って脱脂を行う。
そして脱脂後必要に応じて静水加圧お、よび仮焼を行う
。静水加圧は脱脂後の成形体を弾性体の袋で覆い５００
〜５０００ψνの圧力で行ない成形体を緻密化する。又
、仮焼は成形体の取扱いを容易にし、機械加工に必要な
強度を付与するため８００〜１２００℃の温度で行う。
その後成形体は原料材質の種類に応じてそれぞれの材質
が完全に焼結する温度例えは１６００〜２２００°Ｃで
１０〜２００分間程度焼成を行う。尚、セラミックスの
原料として焼成することにより窒化珪素、炭化珪素、サ
イアロン等を生成する原料を用いるときは、焼成温度は
勿論のこと雰囲気も極めでぶ要であり、例えは窒化珪素
ゐ場合は窒素雰囲気、炭化珪素の場合はアルゴンＦａＦ
ＢＡ気で行う。そして焼成により翼部１とハブｓ２との
接合部の気体出口側つけ根部のすみ内部８が３Ｒａｍ以
上の曲面を有するつけ根部のすみ内部にクラックのない
本発明のラジアル型セラミックタービンローターが得ら
れる。なお、焼成後の翼部とハブ部との接合部の気体出
口側つけ根部のすみ内部を８Ｒ關以上の曲面に限定する
理由は３　Ｒｍａ未満の曲面であると、翼、部とハブ部
との［４％ζ呪接合部の気体出口側つけ根部の厚みの変
化が急激になるため脱脂が不均一になり、密度の不均一
が生ずるため局部的な収縮差が発生し、引張応力により
クラックが発生するからである。またｌ０Ｒ−よりも大
さくなるとローターの空力特性が低下し易くなるため１
０　Ｒ’ｌ＋１１１１以下である方が好ましい。
次に本発明の効果を実施例に基づいて説明する。
平均粒径０．５μのＳｌ　ａ　Ｎ　４粉末１００重量部
に焼結助剤としてＭｇＯ８重Ｉｔ部、ＳｒＯ２重胤部、
ｃｅｏ。
２重量部および可塑剤としてポリプロピレン樹脂を１５
恵鼠部加えて混合混練し、射出成形用セラミック原料を
調製した。そして嵩の最大直径が６０酵で翼部とハブ部
との接合部の気体出口側のすみ内部が第１表に示した数
値の曲面を有するラジアル型タービンローターを得るた
め、前記セラミック原料を、前記所定寸法となるよう調
整された金型を用いて射出成形した。その後これらの成
形体を５”Ｃ／ｈｒの昇温速度で５００℃迄昇温し、５
００°Ｃで１０時間加熱して脱脂を行い、後、脱、脂し
た成形体をゴム袋中に入れて３０００に９／ＣＴｎ２の
圧力で静水加圧を行なって緻密化し、次いで窒素雰囲気
中で１７２０°Ｃで３０分焼成した。焼成後のローター
についてのクラックの発生状態を第１表に併記した。焼
成後翼部とハブ部との接合部の気体出口側のすみ内部が
３Ｒａｍ以上の曲面を有する本発明のローター（試料１
〜試料４）°は、クラックの発生が全く認められなかっ
たのに゛対しすみ内部が８Ｒｍｍより小さい曲面のロー
ター（試料５および試料６）は、翼部とハブ部との接合
部の気体出口側のすみ内部にいずれもそれぞれ３ｔｎｍ
、６ｍ５−゛。
の長さのクラックが発生していた。そしてこれらの試Ｐ
）を用いて回転試験を行うためにローターの勤王つりあ
いをいずれも０．０５９ｃｍに研削調整Ｌ；歿後、金属
製シャフトを取りつけ全体の勤王つりあいを０．００１
９ｃｍにさらにバランス調整し、回転試験機により徐々
に回転数を増やしながら試験を行った。その結果、本発
明のローター（試料１〜試料４）は、１５０．０００　
ＲＰＭの回転数でも破壊しなかったのに対し、本発明外
のローター（試料５および試料６）は７０．０００　Ｒ
ＰＭ以下の回転数で破壊した。
以上述べたように、本発明のラジアル型セラミックター
ビンローターおよびその製造法は、タービンローターの
翼部とハブ部との接合部の気体出口側つけ根部のｒみ内
部を３Ｒａｍ以上の曲面に一体に射出成形することによ
って、製造時に最もクランクが発生し易いつけ根部のす
み内部に全くクランク発生のない機械的強度の強い夕°
−ビンローターが得られるものであって、ディー゛ゼル
エンジンおよびガソリンエンジン用のターボチャージャ
ー用。−、−およ。；１ｘｐ−イアエシジレの。−ター
等のラジアル型セラミックタービンローター　−°゛　
　　　、 として利用でき、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のラジアル型タービンローターを具体的
に説明する説明図である。 ｌ・・・翼部、２・・・ノ゛・ブ部、２Ａ・・・ハブ部
先端部、２Ｂ＝、、ハブ部突出部、８・・・すみ内部、
４・・・軸部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　＠部と、該細部に一体的に連結したハブ部と、該ハ
    ブ部と一体的に形成された翼部とから成り、ησ記ハブ
    部の気体出口側端面が前記ａ部の気体出口側つけ根部よ
    り突出した形状のラジアル型タービンローターにおいて
    、前記翼部とハブ部との接合部の前記気体出０佃つけ根
    部のすみ内部が３Ｒｔｎｎｒ以上の曲面に形成されてい
    ることを特徴とするラジアル型セラミックタービンロー
    ター。 ２−１１１１部と、該軸部に一体的に連結したハブ部と
    該ハブ部と一体的にノシ成された翼部とから成り、前記
    ハブ部の気体出口側肩囲が、１ｌ−ＩＪ記翼部の気体出
    口側つけ根部より突出した形状のラジアル型タービンロ
    ーターの製造法において、焼成後の８部とハブ部とめ接
    合部の前記気体出口側つけ根部のすみ内部が３Ｒｒｔｕ
    ａ以上の曲面となるタービンローターをセラミック原料
    を用いて射出成形により一体的、に成形し、後脱脂した
    後常圧下で焼成することを特徴とするラジアル型セラミ
    ックタービンローターの製造法。 ８、　セラミックス原料が窒化珪素、炭化珪素、サイア
    ロンあるいは焼成により、・これらを生成する物質のい
    ずれか１権又は２柚以上より成る特許請求の範囲第２項
    記載のラジアル型セラミックタービンローターの製造法
    。
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