KR900005514B1 - 세라믹 구조체의 축부와 금속 구조체의 보스부와의 접합 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

세라믹 구조체의 축부와 금속 구조체의 보스부와의 접합 방법

제1도는 본 발명에 관한 세라믹 구조체의 축부와 금속 구조체의 보스부와의 접합 방법을 설명하는 측면 단면도.

제2도는 상기 정면도.

제3도는 본 발명의 일부 변경 실시예에 관한 세라믹 구조체의 축부와 금속 구조체의 보스부와의 접합 방법을 설명하는 측면 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 세라믹 구조체의 축부 2 : 메타라이즈부

5 : 압압치구 6 : 금속 구조체의 보스부

10 : 요철부

본 발명은 배기터보과급기 등의 세라믹 구조체의 축부와 금속 구조체의 보스부와의 접합 방법에 관한 것이다.

본 출원인은 일본 특원소 59-60892호로, 세라믹 구조체의 축부에 대한 금속 구조체의 접합 방법에 대하여 출원하고 있다. 이 기술에서는, 세라믹 구조체의 축부의 외주면에 축방향으로 신장하는 다수의 홈을 형성하고, 이에 연질의 금속 구조체의 축구멍을 외감하고 그리고 외주측으로 부터 압압하여 전기홈에 금속 구조체의 내부를 감합시키고 있다. 그러나 감합부에 있어, 금속을 가열변형시켜서 접합함은, 외견상은 세라믹 구조체의 축부와 금속 구조체와의 회전 결합이 얻어져도, 기계적 강도와 유체의 밀폐성을 겸한 부재에서는, 미크로적으로는 양자의 감합부에 극간이 존재하여, 유체 밀폐성에 대하여 완전한 것으로 볼 수 없다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 세라믹 구조체의 축부와 금속 구조체와의 접합부의 기계적 강도가 높고, 양자의 사이에 극간이 없이 밀폐되어 있고, 열 사이클 등의 부하에 대하여 안정한 세라믹 구조체의 축부와 금속 구조체의 보스부와의 접합 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 구성은 세라믹 구조체의 축부의 외주면에 메타라이즈부와 요철부를 축방향으로 부위를 달리하여 형성하고, 전기 축부에 금속 구조체의 보스부를 외감하고, 외주측으로부터 가열가압하여 접합하는 것이다.

세라믹 구조체의 축부(1)의 외주면에 축방향으로 부위를 달리하여 메타라이즈부(2)와 요철부(10)를 형성하고, 이에 금속 구조체의 보스부(6)를 외감하고, 외부로부터 가열 연화시킨 뒤, 압압치구(5)에 의하여 외주면으로부터 축부(1)의 중심으로 향하여 보스부(6)를 압압하여 보스부(6)를 축부(1)의 요철부(10)에 유동시킴과 동시에, 메타라이즈부(2)에서 축부(1)와 보스부(6)의 감합부에 극간이 없는 응착을 가한다. 이로써 축부(1)와 보스부(6)가 요철부(10)에 의하여 기계적 강도가 높은 회전 결합이 얻어짐과 동시에, 보스부(6)와 축부(1)의 감합부에 메타라이즈부(2)에 의하여 밀봉된다.

본 발명을 실시예에 의하여 설명한다. 제1도에 나타낸 바와같이, 예를 들면 배기터보과급기의 터빈익차와 일체로 형성되는 세라믹 구조체의 축부(1)는, 세라믹과 거의 동일한 열팽창율을 갖는, Ni-Co계 합금으로써된 금속 구조체의 보스부(6)와 감합되는 부분에 있어, 외주면에 요철부(10)와 메타라이즈부(2)가 축방향으로 부위를 달리하여 구성된다. 상세하게는 요철부(10)는 축부(1)의 축방향으로 가늘고 긴 복수개의 홈(4)을 주방향으로 병열하여 구성된다. 메타라이즈부(2)는 유리질층, 산화금속층 및 은납층의 3층으로 구성된다. 이와 같은 메타라이즈부에 대해서는 공지이므로 설명을 생략한다.

한편, 보스부(6)의 축구멍(6a)은 평활하게 사상되며, 그리고 축부(1)의 외경보다는 약간 크게 된다. 그리하여 축구멍(6a)에 축부(1)를 삽통하고, 그리고 보스부(6)의 외주측에 배치한 고주파 가열코일(3)에 의하여 약 600℃까지 가열하여 연화시킨 후, 제2도에 나타낸 바와같이, 단면에 원호상의 홈(5a)을 갖는 압압치구(5)을 3방향으로부터 축부(1)의 중심으로 향하여 보스부(6)에 압압한다. 이때 압압치구(5)의 압압력은 메타라이즈부(2)의 외주측에서는 약하고 홈(4)의 외주측에서는 강하게 한다.

고주파 가열코일(3)에 의하여 보스부(6)가 가열되면, 메타라이즈부(2)의 유리질은 세라믹 입자부에 용융 고착하며, 은납은 보스부(6)의 금속과 확산 접합하여, 안정한 밀폐 구조를 형성한다.

한편, 고주파 가열코일(3)에 의하여 가열된 보스부(6)중, 축부(1)의 홈(4)에 대응하는 부분은, 압압치구(5)에 의하여 강하게 압압되어서 변형하며, 축구멍(6a)의 육부가 축부(1)의 홈(4)의 내부로 유동하여 감입하여, 기계 강도가 높은 결합이 달성된다.

메타라이즈부(2)를 축부(1)에 형성하는 대신에, 축부(1)에 플라티늄, 은 등의 도장성이 양호한 재료를 미리 코팅하여, 요철부(10)와 동일한 압압 하중을 걸고, 그리고 보스부(6)를 고온 상태로 유지하도록 하여도, 세라믹의 조직 내부에 은, 플라티늄 등의 재료가 침입하여 잘 밀착함과 동시에, 보스부(6)의 금속과 확산하여 접착하므로, 보스부(6)와 축부(1)와의 감합부가 완전히 밀폐된다. 또한 홈(4)에 대하여 보스부(6)의 육부가 유동하여 잘 감입하므로, 강도가 높은 기계적 결합이 달성된다.

각 압압치구(5)는 유압 등에 의하여 각각 균등하게 감압하는 것으로 하고, 필요에 의하여 보스부(6)를 회전시킴으로써 이 보스부(6)의 외주면을 정원형으로 유지할 수가 있다. 또 고주파 가열코일(3)을 보스부(6)의 외주측에 배치하는 대신에, 보스부(6)의 일단측에 고주파 가열코일(3A)을 배치하고, 일단측으로부터 보스부(6)를 가열하도록 하면, 가열과 동시에 압압치구(5)에 의하여 보스부(6)를 축부(1)에 압압할 수가 있으므로, 보다 효율적인 기계적 결합이 얻어진다.

이상의 실시예에서는, 보스부(6)의 전체가 Ni-Co계 합금으로 구성되지만, 보스부(6)는 세라믹으로써된 축부(1)의 메타라이즈부(2)와 접합되는 부분이 Ni-Co계 합금이면 충분하다. 따라서, 제3도에 나타낸 바와 같이, 보스부(6)를 Ni-Co계 합금으로써 된 부분(6b)과 일반적인 강재로써 된 부분(6c)로 분할하고, 이들을 돌합부(8)에 있어 압접에 의하여 용접하여 보스부(6)를 구성하도록 하면, 고가의 Ni-Co계 합금의 사용량을 반감할 수가 있다.

일반적으로, 세라믹과 금속의 접합은 대단히 어렵고, 알루미나 및 탄화규소에 대해서는 금속과의 접합이 가능하긴 하나 결합 강도가 약하며, 질화규소, 질코니어 등과 금속의 접합은 극히 불안정하다. 특히 세라믹 부재의 접합부에 요철부를 형성하고, 외감되는 연질 금속을 요철부에 유동시켜서 결합을 기함에 있어서는, 요철부에 완전히 극간없이 금속이 유동되기 어려우므로, 이 감합부의 밀폐성이 완전한 것으로 볼 수 없다.

본 발명은 상술한 바와 같이, 세라믹 구조체의 축부에 메타라이즈부와 요철부를 축방향으로 부위를 달리하여 형성한 것으로서, 이 메타라이즈부는 비교적 간단히 형성할 수가 있으며, 또 요철부는 축부의 성형과 동시에 구성할 수가 있다. 세라믹 구조체의 축부에 금속 구조체의 보스부를 감합하고, 가열하면서 압압치구에 의하여 보스부를 변형시켜서 축부의 요철부에 감입하도록 밀착시키는 것이므로, 축부와 보스부가 기계적 결합이 얻어짐과 동시에, 메타라이즈부에서 감합부가 밀봉되어, 열사이클 등의 부하에 대하여 안정한 기계적 결합 강도와 밀폐성이 얻어진다.

그리하여 간단한 기계설비로 세라믹 구조체와 금속 구조체의 축부의 결합이 얻어지며 양산화에 의한 원가절감이 용이하다. 감합부는 메타라이즈부에 의하여 밀봉되므로, 예를 들면 이와같은 축부를 배기터보과급기의 터빈 익차의 축부와 블로어 익차의 보스부와의 결합에 채용하면, 터빈으로 흐르는 고온 가스가 바닥쪽으로 새는 등의 결함을 완전히 방지할 수가 있다.

Claims (1)

1. 세라믹 구조체의 축부의 외주면에 메타라이즈부와 요철부를 축방향으로 부위를 달리하여 형성하고, 전기 축부에 금속 구조체의 보스부를 외감하고, 외주측으로부터 가열 가압하여 접합함을 특징으로 하는 세라믹 구조체의 축부와 금속 구조체의 보스부와의 접합 방법.

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