JPS61219534A - セラミツクスと金属との複合体 - Google Patents
セラミツクスと金属との複合体Info
- Publication number
- JPS61219534A JPS61219534A JP5885585A JP5885585A JPS61219534A JP S61219534 A JPS61219534 A JP S61219534A JP 5885585 A JP5885585 A JP 5885585A JP 5885585 A JP5885585 A JP 5885585A JP S61219534 A JPS61219534 A JP S61219534A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- ceramic
- base material
- shrink
- composite
- 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
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P11/00—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for
- B23P11/02—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
- B23P11/025—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (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】
〔発明の利用分野〕
この発明は、セラミックス製部品を金属製母材に焼きば
めしてなるセラミックスと金属との複合体の改良に関す
るものであり、水中ポンプなどの扁 ３ メカニカルシール、二股の軸受や回転軸、エンジン部品
、その他の機械部品などの製作に利用できる○
゛ 〔従来の技術〕 水中ポンプ等のメカニカルシール、一般の軸受け、回転
軸、エンジン部品などは耐摩耗性を要求されることから
、近年では次第にセラミックス化が行われつつある。し
かしながら、セラミックスは一般に高価であること及び
耐衝撃性に劣ること等から、その使用量は極力減少させ
ねば彦らない。
めしてなるセラミックスと金属との複合体の改良に関す
るものであり、水中ポンプなどの扁 ３ メカニカルシール、二股の軸受や回転軸、エンジン部品
、その他の機械部品などの製作に利用できる○
゛ 〔従来の技術〕 水中ポンプ等のメカニカルシール、一般の軸受け、回転
軸、エンジン部品などは耐摩耗性を要求されることから
、近年では次第にセラミックス化が行われつつある。し
かしながら、セラミックスは一般に高価であること及び
耐衝撃性に劣ること等から、その使用量は極力減少させ
ねば彦らない。
このためメカニカルシールを例にとると従来は、第１図
の様に金属製台金１にセラミックス製シールリング２を
焼きばめして摺動部のみをセラミックス化することが行
われていた。
の様に金属製台金１にセラミックス製シールリング２を
焼きばめして摺動部のみをセラミックス化することが行
われていた。
しかし々から、セラミックス（例えば炭化ケイ素；５ｉ
ｃ）とステンレス５ｕ３０４Ｌの熱膨張係数の差は犬で
ある。このためメカニカルシールの使用限界温度（リン
グの離脱温度）を高めようとすれば、セラミックスリン
グの締めじろを大きくせねばならなくなり、両者の焼ば
め後、セラミックスリングに過大の圧縮力が作用してセ
ラミックスが破壊するという問題が生じていた。このた
め、金属製台金には、低膨張係数の金属が使用されてい
る。そして、低膨張係数の金属としては、チタンおよび
その合金、超硬合金、鉄・ニッケル・コバルト合金があ
るが、超硬合金は極度に機械加工困難であり、鉄・ニッ
ケル・コバルト合金は耐食性に劣ることから、水中ポン
プ等のメカニカルシールのように耐食性が要求されるこ
ともあり、チタンおよびその合金が使用されることが多
い。
ｃ）とステンレス５ｕ３０４Ｌの熱膨張係数の差は犬で
ある。このためメカニカルシールの使用限界温度（リン
グの離脱温度）を高めようとすれば、セラミックスリン
グの締めじろを大きくせねばならなくなり、両者の焼ば
め後、セラミックスリングに過大の圧縮力が作用してセ
ラミックスが破壊するという問題が生じていた。このた
め、金属製台金には、低膨張係数の金属が使用されてい
る。そして、低膨張係数の金属としては、チタンおよび
その合金、超硬合金、鉄・ニッケル・コバルト合金があ
るが、超硬合金は極度に機械加工困難であり、鉄・ニッ
ケル・コバルト合金は耐食性に劣ることから、水中ポン
プ等のメカニカルシールのように耐食性が要求されるこ
ともあり、チタンおよびその合金が使用されることが多
い。
ところで低膨張係数の金属は一般に高価であり、殊にチ
タンおよびその合金はステンレス等の金属と比較して非
常に高価でありかつ、旋盤、フライス、孔あけ、ねじ切
りなどの機械加工は困難で手間を要すことから、セラミ
ックスを低膨張係数の金属に焼きばめしてなる複合体と
してのメカニカルシール、軸受、回転軸などは非常に高
価なものになっていた。そこでこのような複合体が安価
に得られることが望まれていた。
タンおよびその合金はステンレス等の金属と比較して非
常に高価でありかつ、旋盤、フライス、孔あけ、ねじ切
りなどの機械加工は困難で手間を要すことから、セラミ
ックスを低膨張係数の金属に焼きばめしてなる複合体と
してのメカニカルシール、軸受、回転軸などは非常に高
価なものになっていた。そこでこのような複合体が安価
に得られることが望まれていた。
扁 ５
〔問題点を解決するための手段〕
金属母材にセラミックス母材を焼きはめするに飾り、安
価で機械加工容易な金属母材のセラミックス部材締付部
に低膨張係数の金属を介在させて、セラミックス母材を
焼きばめする。
価で機械加工容易な金属母材のセラミックス部材締付部
に低膨張係数の金属を介在させて、セラミックス母材を
焼きばめする。
金属母材の、焼きはめ時の締付部分だけが、機械加工困
難な低膨張係数の金属となり、他は安価で機械加工容易
な金属となるので素材価格及び加工の容易さの両面から
みて安価な複合体が得られる０ （実施例１） ステンレス製台金（ＳｕＳ８０４、外径９０胴、内径５
６謔、厚さ１２關）に純チタンリング（５１８２種、外
径８０調、内径５６朔、厚さ６箇）を約２２０℃で焼ば
めした（第２図（イ））、この後、このチタン部分を第
２図（Ｉ３）の様に切削加工した、これにセラミックス
製シールリング（Ｓ ｊＣ，外径７４祁、内径６０朔、
厚さ５祁）を約２２０℃で焼ばめした（第２図（Ｃ）
）。このときのセラミツクスの締めじろは約０．０４＋
ｍｎであり室温に冷却してもセラミックスの破壊はおこ
らず良好な複合体が得られた。
難な低膨張係数の金属となり、他は安価で機械加工容易
な金属となるので素材価格及び加工の容易さの両面から
みて安価な複合体が得られる０ （実施例１） ステンレス製台金（ＳｕＳ８０４、外径９０胴、内径５
６謔、厚さ１２關）に純チタンリング（５１８２種、外
径８０調、内径５６朔、厚さ６箇）を約２２０℃で焼ば
めした（第２図（イ））、この後、このチタン部分を第
２図（Ｉ３）の様に切削加工した、これにセラミックス
製シールリング（Ｓ ｊＣ，外径７４祁、内径６０朔、
厚さ５祁）を約２２０℃で焼ばめした（第２図（Ｃ）
）。このときのセラミツクスの締めじろは約０．０４＋
ｍｎであり室温に冷却してもセラミックスの破壊はおこ
らず良好な複合体が得られた。
又、全体を、１８０℃に加熱しても、これらの離脱は々
かった。
かった。
（実施例２）
実施例１と同様のステンレス製台金（５ｕＳ８０４、外
径９０箪、内径５６ｍｍ、厚さ１２門）に、セラミック
ス′製シールリング（ＳｊＣ１外径７４調、内径６０間
、厚さ５間）を約２２０℃で焼はめした（第１図）。こ
のときのセラミックスの締めじろは約０．０４ ｗｎで
あυ室温に冷却してもセラミックスの破壊はおこらなか
ったが、これを１８０℃に加熱したらステンレス台金よ
りセラミレフスリングの離脱がおこった、１５０〜１６
０℃では離脱はおこらなかった。即ち、この場合の使用
限界温度は１５０〜１６０℃であり、実施例１よりは約
２０〜３０℃低いものとなる。
径９０箪、内径５６ｍｍ、厚さ１２門）に、セラミック
ス′製シールリング（ＳｊＣ１外径７４調、内径６０間
、厚さ５間）を約２２０℃で焼はめした（第１図）。こ
のときのセラミックスの締めじろは約０．０４ ｗｎで
あυ室温に冷却してもセラミックスの破壊はおこらなか
ったが、これを１８０℃に加熱したらステンレス台金よ
りセラミレフスリングの離脱がおこった、１５０〜１６
０℃では離脱はおこらなかった。即ち、この場合の使用
限界温度は１５０〜１６０℃であり、実施例１よりは約
２０〜３０℃低いものとなる。
（参考例）
実施例２と同様の構成で限界温度を上昇させるＡ７
ため、締めじろを０．０６〜０．０７ｍｍとして焼ばめ
をおこ々い、室温迄冷却したところ、セラミックスリン
グは著しい破壊を生じた。即ち両者の熱膨張係数差が大
なるため、室温冷却時、セラミックスに過大の圧縮力が
作用したためである。
をおこ々い、室温迄冷却したところ、セラミックスリン
グは著しい破壊を生じた。即ち両者の熱膨張係数差が大
なるため、室温冷却時、セラミックスに過大の圧縮力が
作用したためである。
（他の実施例）
この発明に用いる低膨張係数金属としては、耐食性が要
求される場合チタン及びその合金が望しいが、耐食性が
要求されないならばニッケル及びその合金及び鉄、ニッ
ケル、コバルト等の合金とすることができる。また、一
種以上の低膨張係数鉄、等の一般鋼材が用いられる。
求される場合チタン及びその合金が望しいが、耐食性が
要求されないならばニッケル及びその合金及び鉄、ニッ
ケル、コバルト等の合金とすることができる。また、一
種以上の低膨張係数鉄、等の一般鋼材が用いられる。
セラミックスとしては、シリコンカーバイトのほかシリ
コンナイトライド、サイアロン、アルミナ、ジルコニア
等の一般的セラミックスが用いられる。
コンナイトライド、サイアロン、アルミナ、ジルコニア
等の一般的セラミックスが用いられる。
更にまた、低熱膨張係数金属をセラミックスに焼ばめあ
るいは他の方法で接合した後、合金金属に焼ばめするこ
ともできる。また、第３図のように、セラミックス、低
膨張係数金属、金属台金を同時に焼きばめすることもで
きる。
るいは他の方法で接合した後、合金金属に焼ばめするこ
ともできる。また、第３図のように、セラミックス、低
膨張係数金属、金属台金を同時に焼きばめすることもで
きる。
以上の通りであるから、この発明によれば、チタン及び
チタン合金のような高価な材料である低膨張係数の金属
の使用量を最小限にし、大部分の金属を安価で加工容易
な金属とすることができるので素材価格面で安価に々る
ばかりでなく、合金全体をチタン製とした場合のような
著しい切削加工、孔あけ加工、ねじ切り加工等の機械加
工が省略できて加工面からも安価になる、従って非常に
安価な複合体が得られる。
チタン合金のような高価な材料である低膨張係数の金属
の使用量を最小限にし、大部分の金属を安価で加工容易
な金属とすることができるので素材価格面で安価に々る
ばかりでなく、合金全体をチタン製とした場合のような
著しい切削加工、孔あけ加工、ねじ切り加工等の機械加
工が省略できて加工面からも安価になる、従って非常に
安価な複合体が得られる。
図面はこの発明の従来技術および実施例を示す゛もので
あり、第１図〜第３図は断面図である。 図面において、１は５ＵＳ３０４Ｌ製台金（金属母材）
、１ａは低膨張係数金属製台金（金属母材）、３は純チ
タンリング（低膨張係数の金属体）、２はＳｉＣ製シー
ルリング（セラミックス母屋 ９ 材）である。
あり、第１図〜第３図は断面図である。 図面において、１は５ＵＳ３０４Ｌ製台金（金属母材）
、１ａは低膨張係数金属製台金（金属母材）、３は純チ
タンリング（低膨張係数の金属体）、２はＳｉＣ製シー
ルリング（セラミックス母屋 ９ 材）である。
Claims (7)
- （１）金属母材にセラミックス母材を焼きばめしてなる
セラミックスと金属との複合体において、前記セラミッ
クス母材と前記金属母材の締付部との間に、前記セラミ
ックスと前記金属母材との中間の熱膨張係数を有する他
の金属体を介在せしめて焼きばめしてなるセラミックス
と金属との複合体。 - （２）前記複合体は、前記金属母材を台金とし、前記セ
ラミックス母材をシールリングとするメカニカルシール
である特許請求の範囲第１項記載のセラミックスと金属
との複合体。 - （３）前記複合体は、前記金属母材を台金とし、前記セ
ラミックス母材をリングとする軸受けである特許請求の
範囲第１項記載のセラミックスと金属との複合体。 - （４）前記複合体は、前記金属母材を回転軸とし、前記
セラミックス母材を摺動回転軸とする特許請求の範囲第
１項記載のセラミックスと金属との複合体。 - （５）前記セラミックスと前記金属との中間の熱膨張係
数を有する金属は、チタンまたはその合金である特許請
求の範囲第１項ないし第４項記載のセラミックスと金属
との複合体。 - （６）前記セラミックスと前記金属との中間の熱膨張係
数を有する金属は、鉄・ニッケル・コバルト合金である
特許請求の範囲第１項ないし第４項記載のセラミックス
と金属との複合体。 - （７）前記セラミックスと前記金属との中間の熱膨張係
数を有する金属は、鉄・ニッケル合金である特許請求の
範囲第１項ないし第４項記載のセラミックスと金属との
複合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5885585A JPS61219534A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | セラミツクスと金属との複合体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5885585A JPS61219534A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | セラミツクスと金属との複合体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61219534A true JPS61219534A (ja) | 1986-09-29 |
Family
ID=13096303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5885585A Pending JPS61219534A (ja) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | セラミツクスと金属との複合体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61219534A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63185536A (ja) * | 1987-01-28 | 1988-08-01 | Kuroki Kogyosho:Kk | 二重管の製造方法 |
| WO2001019558A1 (de) * | 1999-09-16 | 2001-03-22 | Rego-Fix Ag | Vorrichtung zum thermischen einschrumpfen von werkzeugen |
-
1985
- 1985-03-22 JP JP5885585A patent/JPS61219534A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63185536A (ja) * | 1987-01-28 | 1988-08-01 | Kuroki Kogyosho:Kk | 二重管の製造方法 |
| WO2001019558A1 (de) * | 1999-09-16 | 2001-03-22 | Rego-Fix Ag | Vorrichtung zum thermischen einschrumpfen von werkzeugen |
| US6887019B1 (en) | 1999-09-16 | 2005-05-03 | Rego-Fix Ag | Device for thermally shrinking tools |
| US7066696B2 (en) | 1999-09-16 | 2006-06-27 | Rego-Fix Ag | Device for thermally shrinking tools |
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