JPS62199417A

JPS62199417A - ロ−タの製造方法

Info

Publication number: JPS62199417A
Application number: JP4186786A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Maeda; 前田　勝啓
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1987-09-03

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、ターボチャージャやタービンに用いられる
セラミックスあるいは焼結金属からなるロータを射出成
形により製造するロータの製造方法に関する。

（従来の技術）ターボチャージャまたはタービンに用いられるセラミッ
クス製ロータの製造方法として、特開昭５６−４６７０
９号公報には、軸部をラバープレスまたは通常のプレス
で成形し、この軸部を金型に装着して、射出成形により
この軸部に羽根部を取付ける方法が示されている。

また、特開昭６０−１３２００１号公報には、タービン
の羽根部と軸部とを別々に成形し、これら成形体あるい
はその脱脂体、あるいはこれら成形体または脱脂体を仮
焼結する段階でセラミックスペーストで接合し、最終的
に焼結して一体化することが示されている。

さらに、特開昭６０−２０１００３号公報には１羽根部
と軸部とを別々に成形し、これら成形体に５００ｋｇ／
−以上の静水圧をかけて一体化したのち、脱脂、焼結し
て製造する方法が示されている。

しかし、これら各公報に示された製造方法は、羽根部と
軸部とを別々に成形する方法であり、ＩＥた。それらを
一体化する工程が必要であり、製造に工数がかかる。

これに対し、特開昭６０−１８３１０３号公報には、第
５図に示す金型のキャビティ■に、セラミックス粉体と
成形用バインダを混練した成形材料を射出充填したのち
、成形材料が凝固する以前にエジェクタピン■を前進さ
せて、羽根部と軸部とを一体に成形する方法が示されて
いる。

この方法は、射出成形によって軸部と羽根部とを同時に
一体に成形する方法であるため、前記各製造方法にくら
べて、ロータの製造の工数を減らすことができる。しか
し、この方法では、エジェクタピン■を単に機械的に前
進させるだけであるため、このエジェクタピン■の前進
により発生する型内圧が外乱の影響を受けやすく、成形
が不安定となる。また、エジェクタピン■は、軸成形部
の一端部側からキャビティ■に充填された成形材料を加
圧するが、図面に示されているように軸成形部に段差■
のある形状では、成形材料が均一に充填、加圧されに＜
＜、気泡やフローマークを発生し、また脱脂、焼結後に
フラッグを発生しやすい。

（発明が解決しようとする問題点）前記特開昭６０−１８３１０３号公報のように、セラミ
ックス製ロータを射出圧縮成形法で一体成形する方法は
、他の方法にくらべて工数が少なく有利である。しかし
、セラミック粉体と成形用バインダからなる成形材料は
、流動特性が通常の樹脂成形材料とかなり異なるため、
充填しやすい形状の流路を特徴とする特に軸成形部に段
差■なとの急激な形状変化をつけた場合は、均一な充填
、加圧が不可能になり、各種不良を発生する。また、充
填された成形材料をエジェクタピン■の機械的な単純な
前進で加圧すると、外乱の影響により成形が不安定にな
るなどの問題がある。

この発明は、かかる問題点を解決して、射出圧縮成形法
により、安定に羽根部と軸部とを同時に一体に成形する
ロータの製造方法を得ることを目的とする。

（発明の構成〕（問題点を解決するための手段）成形金型のキャビティをロータの軸部および羽根部に対
応してテーパ状の軸成形部および羽根成形部で構成し、
このキャビティにセラミックスまたは焼結金属の粉体と
成形用バインダを混練した成形材料を射出充填し、射出
圧を保圧に切換えたのちに、上記軸成形部の一端部に同
軸に配設されたエジェクタピンで上記キャビティに充填
された成形材料を所定の圧力・時間制御パターンで加圧
して成形することにより、ロータを製造するようにした
。

（作用）キャビティの軸成形部をテーパ状に成形することにより
、成形材料を充填しやすくするとともに、キャビティに
充填された成形材料を所愈の圧力・時間制御パターンで
加圧することにより、均一な充填および加圧が容易とな
る。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

第１図にターボチャージャのロータを成形する成形金型
を、また第２図に成形されるロータの形状を示す。この
成形されるロータは、軸部（１ｏ）と、この軸部（１０
）の中央部まわりに一体に成形された羽根部（１１）と
からなる。この羽根部（１１）は、軸部（１０）のまわ
りに等間隔に配置された複数枚の羽根（１２）を有する
。また、軸部（１０）は、中央部を径大部として両端部
が径小のテーパ部（１３）　、　（１４）を有し、その
一端部側のテーパ部（１３）の先端には、その先端と同
径のストレート部（１５）が同軸に形成されている。な
お、他端部側テーパ部（１４）の先端のテーパ部分は、
ロータと一体に成形されたスプルー　（１６）である。

このロータを成形する成形金型は、固定側取付板（１８
）に取付けられた固定側型板（１９）および可動側取付
板（２０）にスペーサブロック（２１）を介して取付け
られた可動側型板（２２）を有し、これら型板（１９）
　、　（２２）には、上記ロータ成形品の軸部（ｉｏ）
および羽根部（１１）に対応する形状の軸成形部（２３
）および羽根成形部（２４）からなるキャビティ（２５
）が形成されている。そして、このキャビティ（２５）
の一端部側には、テーパ状をなす軸成形部（２３）の先
端部と同径のストレート孔（２６）が軸成形部（２３）
と同軸に可動側型板（２２）を貫通して形成されている
。

この孔（２６）は、上記可動側型板（２２）側に配設さ
れたエジェクタピン（２７）のガイド孔であって、エジ
ェクタピン（２７）は、このストレート孔（２６）に摺
動自在に嵌合し、上記可動側型板（２２）の駆動と独立
して図示しない駆動装置の駆動により孔（２６）内を進
退できるようになっている。また、キャビティ（２５）
の他端部側には、軸成形部（２３）と同軸に成形材料を
射出成形機のシリングからキャビティ（２５）に導くス
プル一部（２８）が設けられている。なお、軸成形部（
２３）と羽根成形部（２４）、ストレート孔（２６）お
よびスプル一部（２８）との境界部は、それぞれ適当な
アール（Ｒ）形状に形成されている。

成形は、まず、セラミックス粉体と成形用バインダを混
練し所定温度に加熱された成形材料を、射出成形機のシ
リンダからスプル一部（２８）を介してキャビティ（２
５）に射出する。そして射出を完了したときに射出圧を
保圧に切換える。しがるのち、エジェクタピン（２７）
を駆動して、上記キャビティ（２５）に充填された成形
材料を所定の圧力・時間制御パターンで加圧する。この
圧力・時間制御パターンは、上記保圧に等しい圧力・時
間制御パターンでよく、また、一定の圧力増分を付加し
た圧力・時間制御パターンであってよい。また、このエ
ジェクタピン（２７）による加圧は、第１図に示したよ
うに、エジェクタピン（２７）が軸成形部（２３）の先
端部上に一定長さＱのストレート部分を残して停止する
ように調整される。このストレート部分は、成形終了後
、金型から成形品をエジェクトするための部分である。

成形を終了し金型から取出された成形品は、その後、脱
脂工程、焼結工程を経て所要のロータに形成されるが、
その間に、第３図に段付き形状（２９）で示したように
、テーパ状に成形された軸部（１０）を所定の寸法形状
に研削加工する。この加工は、焼結後におこなうことが
できるが、脱脂仮焼き後に、焼結収縮分を見込んで加工
してもよく、また、成形温度に近い温度で一旦熱処理し
たのちに、焼結収縮分を見込んだ寸法に加工し、さらに
脱脂、焼結後に所定寸法形状に仕上げ加工してもよい。

ところで、セラミックス粉体と成形用バインダとからな
る成形材料は、通常の樹脂成形材料とがなり異なる流動
特性をもつため、成形に際しては、キャビティに成形材
料を充填しゃすい流路形状にすることが必要であり、従
来のように精成形部に急激な変化が形成された場合には
、各部に均一に充填し加圧することができず、そのため
に、脱脂、焼結後にクラックを発生しやすかった。しか
し、上記実施例に示した成形法では、精成形部（２３）
を所定寸法形状の軸部（２９）がとれる範囲内でテーパ
状に形成し、均一に充填加圧が容易な形状としたので、
従来の欠点を解消することができるようになった。

しかも、この成形法では、保圧時にエジェクタビン（２
７）を駆動して、キャビティ（２５）に充填された成形
材料を所定の制御された圧力・時間制御パターンで加圧
するようにしたので、上記流路形状の改良と相俟って、
成形材料の充填、加圧を一段と均一化し、ロータを歩留
よく製造することができる。

つぎに、他の実施例について述べる。

上記実施例では、キャビティに充填した成形材料を、保
圧に等しい圧力または一定の圧力増分を付加した圧力・
時間制御パターンで加圧したが、第４図に示すように、
エジェクタビン（２７）の先端部に圧力センサ（３１）
を埋設して、保圧およびエジェクタビン（２７）の加圧
により発生する型内圧を検出し、その検出信号を制御部
に格納された基準の型内圧・時間制御パターンと比較演
算し、その演算結果に基づいて、キャビティに充填され
た成形材料を所定の圧力・時間制御パターンで加圧する
ようにエジェクタビン（２７）の駆動を制御してもよい
。

このようにすると、加圧によって発生する型内圧をセラ
ミックス粉体と成形用バインダからなる成形材料の加圧
異方性により正確にとらえて加圧を制御することができ
るので、成形材料の均一充填および加圧を一段と正確に
おこなうことができる。

また、上記実施例では、精成形部の他端部側のテーパ部
に直接スプル一部を設けたが、このテーパ部とスプル一
部との間にストレート部を設けて形成するようにしても
よい。

なお、上記実施例では、セラミックス製ロータの製造に
ついて述べたが、この発明は、焼結金属からなるロータ
の製造にも適用できる。また、ターボチャージャのロー
タばかりでなく、タービンのロータの製造にも適用でき
る。

〔発明の効果〕

ロータの軸部に対応する成形金型のキャビティの精成形
部を、所定寸法形状の軸部がとれる範囲内で均一充填を
可能にするテーパ状に形成するとともに、精成形部の一
端部側に同軸にエジェクタビンを配設して、キャビティ
に充填された成形材料をこのエジェクタビンにより所定
の圧力・時間制御パターンで加圧するようにしたので、
セラミックスまたは焼結金属の粉体と成形用バインダか
らなる成形材料を均一に充填し加圧することができ、所
要のロータを容易に製造することができるようになった
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の詳細な説明図で、第１
図はターボチャージャのセラミックス製ロータを成形す
る成形金型の構成を示す断面図。第２図は成形されたロータの構造を示す正面図、第３図
は成形されたロータの研削加工説明図、第４図は成形金
型の他の構成を示す図、第５図は従来の成形金型の構成
を示す断面図である。（１０）・・・軸部　　　　　　（１１）・・・羽根部
（２３）・・・精成形部　　　　（２４）・・・羽根成
形部（２５）・・・キャビティ　　　（２７）・・・エ
ジェクタビン（３１）・・・圧力センサ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ロータの軸部および羽根部に対応してテーパ状の
軸成形部および羽根成形部の形成された成形金型のキャ
ビティにセラミックスまたは焼結金属の粉体と成形用バ
インダを混練した成形材料を射出充填し、この成形材料
を射出するときの射出圧を保圧に切換えたのちに上記軸
成形部の一端部側からエジェクタピンを軸成形部と同軸
に駆動して上記キャビティに充填された成形材料を所定
の圧力・時間制御パターンで加圧して成形することを特
徴とするロータの製造方法。
（２）エジェクタピンによりキャビティに充填された成
形材料を保圧に等しい圧力に設定された圧力・時間制御
パターンで加圧することを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のロータの製造方法。
（３）エジェクタピンによりキャビティに充填された成
形材料を一定の圧力増分を付加した圧力・時間制御パタ
ーンで加圧することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のロータの製造方法。
（４）キャビティに成形材料を充填したのちの保圧およ
びエジェクタピンの加圧により発生する型内圧を上記エ
ジェクタピンに取付けられた圧力センサで検出して上記
キャビティに充填された成形材料を所定の圧力・時間制
御パターンで加圧するように上記エジェクタピンを駆動
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロー
タの製造方法。
（５）軸成形部はエジェクタピン方向に径小のテーパ部
を有し、エジェクタピンはこの径小のテーパ部先端にこ
のテーパ部先端と同径のストレート部分を残してキャビ
ティに充填された成形材料を加圧することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のロータの製造方法。
（６）ロータの軸部および羽根部に対応するテーパ状の
軸成形部および羽根成形部の形成された成形金型のキャ
ビティにセラミックスまたは焼結金属の粉体と成形用バ
インダを混練した成形材料を射出充填し、この成形材料
を射出するときの射出圧を保圧に切換えたのちに上記軸
成形部の一端部側からエジェクタピンを軸成形部と同軸
に駆動して上記キャビティに充填された成形材料を加圧
して成形する工程と、成形された成形品を仮焼きまたは
焼結したのちにテーパ状に成形された軸部を機械加工に
より所定寸法形状に仕上げる工程とからなることを特徴
とするロータの製造方法。