DE68928555T2 - Keramik-Metallverbindung - Google Patents

Keramik-Metallverbindung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Keramik-Metall-Verbundkörper.
  • Die JP-A-58-223.675 offenbart die Merkmale des ersten Teils des erfindungsgemäßen Anspruchs 1.
  • Wie in der JP-A-58-223.675 und der JP-A-61-226.501 geoffenbart, werden herkömmliche Keramik-Metall-Verbundkörper jeweils gebildet, indem ein Vorsprung auf einem Keramikelement vorgesehen und der Vorsprung an einer im Metallelement gebildeten Ausnehmung durch Passung, wie Preßpassung, Schrumpfpassung oder Dehnpassung, oder durch Hartlöten, befestigt wird.
  • Bei vielen davon ist eine Ecke eines Bodens der Ausnehmung des Metallelements im wesentlichen rechtwinkelig oder verjüngt ausgebildet (siehe EP-A-139406). Weiters ist dessen Gestalt, auch wenn die untere Ecke abgerundet ist, wie in der JP-A-58-223.675, nicht genau angegeben.
  • Da jedoch im Fall der herkömmlichen Keramik-Metall-Verbundkörper an der unteren Ecke der Ausnehmung des Metallelements durch Paßkräfte eine beträchtliche Spannungskonzentration auftritt, treten aufgrund von Biegungsermüdung unter Rotation an der Ecke des Ausnehmungsbodens Risse auf, was manchmal zum Brechen der Verbundkörper führt. So konnte bei den herkömmlichen Verbundkörpern keine hohe Zuverlässigkeit erzielt werden.
  • Die EP-A-161.081 ist ein Beispiel, bei dem ein hohler Keramikvorsprung mit verjüngter Außengestalt in eine Ausnehmung einer Metallwelle eingepaßt ist. Der Boden der Ausnehmung ist gelocht.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die obengenannten Probleme zu lösen und Keramik-Metali-Verbundkörper mit hoher Zuverlässigkeit bereitzustellen, die leicht herzustellen sind.
  • Die vorliegende Erfindung ist in Anspruch 1 dargelegt.
  • Erfindungsgemäß ist mit der Begrenzung des Verhältnisses R/D gemeint, daß sowohl der Axialschnitt der Ecke des Bodens des Metallelements einen Bogen mit einem bestimmten Krümmungsradius aufweist, als auch, daß darin alle Gestalten enthalten sind, die keinen vollständigen Bogen aufweisen, sondern im wesentlichen einem solchen nahekommen.
  • Bei der Konstruktion der Erfindung ist die Spannungskonzentration, die an der Ecke des Bodens der Ausnehmung des Metallelements auftritt, dadurch verringert, daß die Abrundungsabmessung R der unteren Ecke der Ausnehmung auf nicht weniger als das 0,04fache des Außendurchmessers D des Vorsprungs des Keramikelements eingestellt ist. Als Folge kann die Dauerbiegefestigkeit des Verbundkörpers unter Rotation erhöht werden, sodaß das Brechen des Verbundkörpers wirksam verhindert wird. Da nur eine geringe Wirkung erzielt werden kann, wenn R der unteren Ecke der Ausnehmung in den Bereich R/D< 0,04 fällt, darf R/D nicht kleiner als 0,04 sein.
  • Für ein besseres Verstehen der Erfindung wird auf in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Ausführungsformen Bezug genommen, worin:
  • die Fig. 1 und 2 Teilschnittansichten von Keramik-Metall-Verbundkörpern sind.
  • Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform des Keramik-Metall- Verbundkörpers gemäß vorliegender Erfindung veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform ist ein Vorsprung 2 auf einem Keramikelement 1 vorgesehen, und der Vorsprung 2 ist in eine Ausnehmung 4 eines Metallelements 3 eingepaßt. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Ausnehmung 4 in einem Zwischenelement ausgebildet sein, das an das Ende des Metallelements 3 angefügt ist. Der Vorsprung weist einen kegelstumpfförmigen Endabschnitt auf. Als Einpaßverfahren können vorteil hafterweise die herkömmlich bekannte Preßpassung, Schrumpfpassung, Dehnungspassung oder eine Kombination davon eingesetzt werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Gestalt der Ecke 5 des Bodens der Ausnehmung 4 abgerundet, wobei der Krümmungsradius R nicht weniger als das 0,04fache des Außendurchmessers D des Vorsprungs ausmacht. Es kann zwar jedes Keramikmaterial und jedes Metallmaterial verwendet werden, aber Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Sialon werden als Keramikmaterialien vorgezogen, und ausscheidungshärtbare Legierungen, wie Incoloy (Markenname), hitzebeständige Legierungen usw. werden als Metallmaterialien vorgesehen.
  • Im allgemeinen ist die spannungsmildernde Wirkung umso besser, je größer der R-Wert ist. Im Fall von R/D=0,5 ist die Wirkung am größten. Wenn sich R/D jedoch 0,5 annähert, ist die Rundung der unteren Ecke der Ausnehmung schwieriger herzustellen. Je nach dem Bearbeitungsverfahren ist das Bearbeiten umso einfacher, je kleiner R ist.
  • Die Werte für R und D werden im allgemeinen während des Bearbeitens eingestellt.
  • Beispielsweise wird die Ausnehmung im Metallelement wie folgt ausgebildet:
  • Zunächst wird in einem Metallelement durch einen Bohrer, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der beabsichtigten Ausnehmung entspricht, ein Loch mit einer bestimmten Tiefe ausgebildet. Die Gestalt des Bodens des so gebildeten Loches ist eine V-Form. Wenn das Metallelement hart ist oder der Innendurchmesser der Ausnehmung groß ist, sodaß es schwierig ist, ein fertiges Loch zu bohren, wird zuerst mit einem kiemen Bohrer, dessen Außendurchmesser um einige mm kleiner als der Innendurchmesser der Ausnehmung ist, ein kleines Loch ausgebildet, und das Loch dann mit einem Schneidwerkzeug bis zum beabsichtigten Innendurchmesser bearbeitet.
  • Als nächstes werden die innere Umfangsfläche und die Bodenfläche des Lochs unter Verwendung eines Schleifwerkzeugs Nr. 120 WA mit einem Kopf, dessen äußerer Umfangsabschnitt eine beabsichtigte R-Gestalt aufweist, geschliffen, um dadurch das R in der Ecke des Bodens auszubilden.
  • Wenn R/D 0,5 ist (wie in manchen Fällen in nachstehender Tabelle 1), erfolgt das Schleifen mit einem Kugelkopffräser. Die richtige Entscheidung, wie groß R/D sein soll, hängt von verschiedenen Faktoren bei Konstruktion und Wirtschaftlichkeit ab. Wenn der Außendurchmesser des Vorsprungs bis zu etwa 15 mm groß ist, beträgt R/D 0,04 bis 0,20. Wenn R/D zunimmt, wird die zum Bohren des Lochs in das Metallelement erforderliche Zeit im allgemeinen länger. Vorzugsweise gilt R/D &ge; 0 1.
  • Nachstehend werden praktische Beispiele der vorliegenden Erfindung erklärt.
    • Beispiel 1
  • Es wurde jeder der im Teilschnitt in Fig. 1 gezeigte Keramik-Metall-Verbundkörper hergestellt, worin ein Vorsprung 2 des Keramikelements 1 aus Si&sub3;N&sub4; in eine Ausnehmung 4 eines Zwischenelements aus einer Fe-Ni-Legierung übergeht. Das Zwischenelement wurde durch Reibung unter Druck an ein Ende eines Metallelements 3 aus SNCM 439 angeschweißt. Der Außendurchmesser der Vorsprünge und der Innendurchmesser der Ausnehmungen wurden variiert, wie in Tabelle 1 gezeigt. Bei den obigen Verbundkörpern wurde der Krümmungsradius R an der Ecke des Bodens 5 der Ausnehmung 4 variiert, während die Breite eines kegelstumpfförmigen Endabschnitts des Vorsprungs des Keramikelements "1" konstakt gehalten wurde. Biegeermüdungstests wurden mit 9.000 UPM durchgeführt, während auf einen Abschnitt A in Fig. 1 eine solche Belastung ausgeübt wurde, daß ein Moment von 0,8 kgm entstand. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
  • Aus den Ergebnissen in Tabelle 1 ist zu erkennen, daß hervorragende Ergebnisse erzielt werden können, wenn die Abrundung R der Ecke des Bodens der Ausnehmung des Metallelements in den Bereich R/D &ge; 0,04 fällt. Die zum Bohren des Lochs erforderliche Zeit betrug 6 min bei R/D 0,05 und 10 min bei R/D=0,5. Das heißt, mit zunehmendem R/D wird die Bohrzeit länger.
    • Beispiel 2
  • Es wurde ein in Fig. 2 im Teilschnitt gezeigter Keramik-Turboladerrotor 11 hergestellt, bei dem ein Vorsprung 12 des Keramikrotors 11 aus Si&sub3;N&sub4; in eine Ausnehmung eingefügt wird, die in einem Zwischenelement 14 aus einer Fe-Ni-Legierung vorgesehen ist. Das Zwischenelement 14 wurde durch Reibung unter Druck an ein Ende einer Metallwelle 1 3 aus SNCM 439 angeschweißt. In Beispiel 2 wurde der Vorsprung 12 mit 10 mm Außendurchmesser des Keramikrotors 11 mit Preßpassung in die Ausnehmung des Zwischenelements 14 eingefügt. Der Innen- und der Außendurchmesser der Ausnehmung vor der Preßpassung betrug 9,93 bzw. 14,9 mm. R/D wurde auf 0,05 eingestellt. Nach der Preßpassung wurde der Verbundkörper wärmebehandelt
  • Der Keramik-Turboladerrotor wurde auf einem Hochtemperatur-Rotationstester montiert und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 500 m/s in Verbrennungsgasen bei 900ºC 100 h lang gedreht. Als Ergebnis wurde keine Anomalie beobachtet.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obengenannten Beispiele beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen, Variationen und Änderungen daran vorgenommen werden. Beispielsweise versteht es sich von selbst, daß, obwohl in den obigen Beispielen nur Keramik-Turboladerrotoren dargestellt wurden, die vorliegende Erfindung auch auf Rotationselemente wie Gasturbinenrotoren vorteilhaft anwendbar ist.
  • Wie aus der obigen Erklärung hervorgeht, kann gemäß vorliegender Erfindung die Dauerbiegefestigkeit des Keramik-Metall-Verbundkörpers unter Rotation erhöht werden, indem das R der Ecke des Bodens der Ausnehmung des Metallelements auf nicht weniger als im Bereich vom 0,04- bis zum 0,2fachen des Außendurchmessers D des Vorsprungs des Keramikelements eingestellt wird. Dadurch kann das Brechen des Verbundkörpers wirksam verhindert werden. So können die Keramik-Metall-Verbundkörper mit hoher Zuverlässigkeit erhalten werden.

Claims (6)

1. Keramik-Metall-Verbundkörper, umfassend ein Keramikelement (1) mit einem darauf ausgebildeten Vorsprung (2) und ein Metallelement (3) mit einer darin ausgebildeten Ausnehmung (4), wobei der Vorsprung (2) nach einem Einpaßverfahren in die Ausnehmung (4) eingepaßt ist, das in den Bereichen, in denen die Außenfläche des Vorsprungs (2) die Ausnehmung des Metallelements berührt, Spannungen erzeugt, wobei der Vorsprung (2) über seine Länge die Gestalt eines massiven Zylinders mit einem Durchmesser D aufweist, wobei seine außere Umfangsfläche die Seite der Ausnehmung des Metallelements berührt und die Ecke des Bodens der Ausnehmung des Metallelements abgerundet ist, wo der Boden der Ausnehmung in die Seite der Ausnehmung übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Ausnehmung ungelocht ist, der Durchmesser des Vorsprungs (2) nicht mehr als 15 mm beträgt und R/D im Bereich von 0,04 bis 0,20 liegt, worin R der Radius an der Ecke (5) des Bodens der Ausnehmung (4) ist, wo der Boden der Ausnehmung (4) in die Seite der Ausnehmung übergeht.
2. Körper nach Anspruch 1, worin der Vorsprung (2) mittels einer Passung ausgewählt aus Preßpassung, Schrumpfpassung und Dehnungspassung in die Ausnehmung (4) eingepaßt ist.
3. Körper nach Anspruch 1 oder 2, worin der Vorsprung (2) den Boden der Ausnehmung (4) berührt.
4. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Vorsprung (2) einen kegelstumpfförmigen Endabschnitt der Höhe I aufweist.
5. Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der eine Rotationswelle für einen Turboladerrotor oder einen Gasturbinenrotor umfaßt.
6. Rotor, umfassend einen Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008061167A1 (de) 2008-12-09 2010-06-10 Daimler Ag Verbundbauteil sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4018542A1 (de) * 1990-06-09 1991-12-12 Stihl Andreas Zusammengesetzte kurbelwelle fuer einen zweitaktmotor in handgefuehrten, tragbaren arbeitsgeraeten wie motorkettensaegen, trennschleifern o. dgl.
US5264295A (en) * 1990-08-03 1993-11-23 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Combined body of ceramics and metal
JP2747939B2 (ja) * 1990-08-22 1998-05-06 日本特殊陶業株式会社 過給機
ES2080206T3 (es) * 1990-10-10 1996-02-01 Mikrona Technologie Ag Pieza en bruto para la fabricacion de una pieza mecanizada de tecnica dental y dispositivo de sujecion para la misma.
JP3174979B2 (ja) * 1992-12-03 2001-06-11 日本特殊陶業株式会社 セラミックスと金属との回転体
US5456818A (en) * 1993-11-03 1995-10-10 Ingersoll-Rand Company Method for preventing fretting and galling in a polygon coupling
US6499969B1 (en) * 2000-05-10 2002-12-31 General Motors Corporation Conically jointed turbocharger rotor
JP2004051005A (ja) * 2002-07-22 2004-02-19 Advics:Kk ブレーキアクチュエータ用圧入部品
US6931709B2 (en) * 2003-07-22 2005-08-23 Scintrex Limited Method of joining non-metallic and metallic components
US20050022362A1 (en) * 2003-08-01 2005-02-03 San Shing Fastech Corp. Method for making a composite tool
AT500716B8 (de) * 2004-09-13 2007-02-15 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur ausgestaltung eines verbindungselementes und verbindungselement
DE102008008857B4 (de) 2008-02-13 2017-06-22 Daimler Ag Verbindung einer Welle mit einem Rotationsbauteil
DE102012215248B4 (de) * 2012-08-28 2014-12-24 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Turbinenläufer eines Abgasturboladers

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2602683A (en) * 1945-03-03 1952-07-08 Sulzer Ag Rotor for turbomachines
US2874932A (en) * 1952-02-25 1959-02-24 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Steel turbine rotors with ceramic blades
US3970158A (en) * 1975-04-28 1976-07-20 Hughes Tool Company Tooth loading for earth boring bits
DE2734747A1 (de) * 1977-08-02 1979-02-15 Daimler Benz Ag Verbindung eines keramischen turbinenrades mit einer metallischen welle
US4417854A (en) * 1980-03-21 1983-11-29 Rockwell International Corporation Compliant interface for ceramic turbine blades
JPS58223675A (ja) * 1982-06-21 1983-12-26 日産自動車株式会社 セラミツク軸と金属軸との接合構造
DE3233392A1 (de) * 1982-08-31 1984-03-01 Gebrüder Sulzer AG, 8401 Winterthur Tellerventil fuer ein gaswechselventil
DE3241926A1 (de) * 1982-11-12 1984-05-17 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Verbindung eines keramischen rotationsbauteils mit einem metallischen rotationsbauteil fuer stroemungsmaschinen, insbesondere gasturbinentriebwerke
JPS6050204A (ja) * 1983-08-31 1985-03-19 Ngk Insulators Ltd 金属・セラミツクス結合体およびその製造法
US4639194A (en) * 1984-05-02 1987-01-27 General Motors Corporation Hybrid gas turbine rotor
DE3441457A1 (de) * 1984-11-13 1986-05-15 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Einrichtung zur verdrehsicherung an auf wellen aufgeschrumpften radscheiben und verfahren zu ihrer herstellung
US4747722A (en) * 1984-12-19 1988-05-31 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Metal-ceramic fitting assembly
CH667832A5 (de) * 1985-04-10 1988-11-15 Metoxit Ag Verfahren zum kraftschluessigen verbinden eines zylindrrischen keramikteils mit einem aus eisenwerksstoff besstehenden flansch.
JPS6322225A (ja) * 1986-03-20 1988-01-29 Ngk Insulators Ltd 金属・セラミツクス結合体およびその製造法
JPS62180040U (de) * 1986-04-28 1987-11-16
JPH043129Y2 (de) * 1987-05-11 1992-01-31

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008061167A1 (de) 2008-12-09 2010-06-10 Daimler Ag Verbundbauteil sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
EP0365253B1 (de) 1998-01-21
US5089312A (en) 1992-02-18
EP0365253A1 (de) 1990-04-25
JP2531708Y2 (ja) 1997-04-09
JPH0256918U (de) 1990-04-24
DE68928555D1 (de) 1998-02-26

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