JPH0516192Y2 - - Google Patents
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- JPH0516192Y2 JPH0516192Y2 JP1987044313U JP4431387U JPH0516192Y2 JP H0516192 Y2 JPH0516192 Y2 JP H0516192Y2 JP 1987044313 U JP1987044313 U JP 1987044313U JP 4431387 U JP4431387 U JP 4431387U JP H0516192 Y2 JPH0516192 Y2 JP H0516192Y2
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- Laminated Bodies (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本考案はセラミツクスと金属との結合体に関す
るものである。 （従来の技術） 従来のセラミツクスと金属の結合体は、第３図
にその一例を示すように、セラミツク製部材２１
に凸部２２を設けてこの凸部２２を金属製部材２
３に設けた凹部２４に圧入、焼きばめ、冷やしば
め等のかん合により固定して構成されていた。 このとき、セラミツク製部材２１の凸部２２の
形状は、第３図に示したようにかん合されている
基部の直径をD1、中間部の直径をD2、先端部の
直径をD3としたとき、D1＝D2＝D3すなわちほと
んど直線のストレート形状が一般的であつた。 （考案が解決しようとする問題点） しかしながら従来の構造のセラミツクス・金属
結合体においては、かん合力により凸部２２のか
ん合端２５に著しい応力集中が発生し、その結果
曲げやねじりに対して弱く結合体の破壊につなが
ることもあり、信頼性の高いセラミツクス・金属
結合体を得ることができない欠点があつた。 本考案の目的は上述した不具合を解消して、信
頼性の高いセラミツクスと金属との結合体を容易
に実現することができるセラミツクス・金属結合
体を提供しようとするものである。 （問題点を解決するための手段） 本考案のセラミツクス・金属結合体は、セラミ
ツク製部材に凸部を設け、該凸部に金属製部材に
設けられた凹部または貫通孔にかん合により結合
したセラミツクス・金属結合体において、前記セ
ラミツク製部材の凸部の基部の直径をD1、中間
部の直径をD2、先端部の直径をD3としたとき、 X1＝（D2−D1）／2D2 X2＝（D2−D3）／2D2 の式より求めたX1，X2において、 1.6×10-4≦X1≦8.3×10-4 1.2×10-4≦X2≦10×10-4 であることを特徴とするものである。 （作用） 上述した構造において、セラミツク製部材の凸
部の中間部の直径を大きくして金属製部材に設け
られた凹部または貫通孔にかん合することによ
り、かん合力をセラミツク製部材凸部の若干太径
の中間部分でも吸収できるようになるため、従来
に比べてかん合端に生じる応力集中を解消するこ
とが可能となり、信頼性の高いセラミツクスと金
属との結合体を得ることができる。 このとき、セラミツク製部材凸部のかん合され
ている基部直径をD1、中間部直径D2、先端部直
径をD3として X1＝D2−D1／2D2 X2＝D2−D3／2D2 とX1，X2を定義したとき、X1が1.6×10-4未満で
あると十分な折損強度が得られないとともにX1
が8.3×10-4を超えると十分なねじり強度を得ら
れないため1.6×10-4≦X1≦8.3×10-4の範囲であ
る必要がある。また、X2が1.2×10-4未満である
とかん合時にセラミツク製部材にクラツクが生じ
やすく、X2が10×10-4を超えるとねじり強度が
低下するため、1.2×10-4≦X2≦10×10-4の範囲
である必要がある。 （実施例） 第１図は本考案のセラミツクス・金属結合体の
一実施例を示す線図である。本実施例では、セラ
ミツク製部材１の一端に凸部２を設け、この凸部
２を金属製部材３の凹部４にかん合した例を示し
ている。かん合の方法としては、従来から公知の
圧入、焼ばめ、冷やしばめあるいはこれらの組合
せを好適に使用することができる。このとき、凸
部２の形状は第１図に誇張して示してあるように
中凸形状、すなわち基部直径をD1、中間部直径
をD2、先端部直径をD3とした場合D1，D3＜D2と
なつている。第１図の実施例では、D3＜D2であ
つて先端部に応力集中することを防止している
が、先端部の外周部に面取りを施した場合には
D3＝D2であつてもよい。なお、セラミツクスお
よび金属の材質は特定されないが、その中でもセ
ラミツクスの材料としては窒化珪素、炭化珪素、
サイアロンが、また金属材料としてはインコロイ
（商品名）等の析出硬化型合金、耐熱合金等が好
適である。 以下、実際の例について説明する。 実施例 １ 第１図にその部分断面を示す形状のSi3N4より
なる中凸状の凸部２と、SNCM439よりなる金属
製部材３の一端に摩擦圧接により接合したFe−
Ni合金よりなる凹部４とが結合したセラミツク
ス・金属結合体を作製した。結合するにあたり、
セラミツク製部材凸部２の中凸量を変化させて折
損試験、ねじり試験、圧入試験を行なつた。 中凸量は、第１図に示したように、セラミツク
製部材凸部２のかん合されている基部直径をD1、
中間部直径をD2、先端部直径をD3としたときに、 X1＝D2−D1／2D2 X2＝D2−D3／2D2 とX1，X2を定義してこれらの値により評価した。 折損試験における折損荷重は、凹部４の外周部
を治具で保持した状態で、セラミツク製部材１の
先端に荷重を負荷してセラミツク製部材１の凸部
が折損した荷重を折損荷重Ｆとして求めた。 ねじり試験におけるねじり強さは、500℃の温
度でねじり力を負荷して結合部のセラミツクスと
金属とがすべりを起こしたトルクＴとして求め
た。 圧入試験は圧入後金属製部材３の凹部４を切り
開きセラミツク製部材１に異状がないかを確認す
ることにより実施した。 第１表に折損試験の結果を、第２表及び第３表
にねじり試験の結果を、第４表に圧入試験の結果
をそれぞれ示す。
るものである。 （従来の技術） 従来のセラミツクスと金属の結合体は、第３図
にその一例を示すように、セラミツク製部材２１
に凸部２２を設けてこの凸部２２を金属製部材２
３に設けた凹部２４に圧入、焼きばめ、冷やしば
め等のかん合により固定して構成されていた。 このとき、セラミツク製部材２１の凸部２２の
形状は、第３図に示したようにかん合されている
基部の直径をD1、中間部の直径をD2、先端部の
直径をD3としたとき、D1＝D2＝D3すなわちほと
んど直線のストレート形状が一般的であつた。 （考案が解決しようとする問題点） しかしながら従来の構造のセラミツクス・金属
結合体においては、かん合力により凸部２２のか
ん合端２５に著しい応力集中が発生し、その結果
曲げやねじりに対して弱く結合体の破壊につなが
ることもあり、信頼性の高いセラミツクス・金属
結合体を得ることができない欠点があつた。 本考案の目的は上述した不具合を解消して、信
頼性の高いセラミツクスと金属との結合体を容易
に実現することができるセラミツクス・金属結合
体を提供しようとするものである。 （問題点を解決するための手段） 本考案のセラミツクス・金属結合体は、セラミ
ツク製部材に凸部を設け、該凸部に金属製部材に
設けられた凹部または貫通孔にかん合により結合
したセラミツクス・金属結合体において、前記セ
ラミツク製部材の凸部の基部の直径をD1、中間
部の直径をD2、先端部の直径をD3としたとき、 X1＝（D2−D1）／2D2 X2＝（D2−D3）／2D2 の式より求めたX1，X2において、 1.6×10-4≦X1≦8.3×10-4 1.2×10-4≦X2≦10×10-4 であることを特徴とするものである。 （作用） 上述した構造において、セラミツク製部材の凸
部の中間部の直径を大きくして金属製部材に設け
られた凹部または貫通孔にかん合することによ
り、かん合力をセラミツク製部材凸部の若干太径
の中間部分でも吸収できるようになるため、従来
に比べてかん合端に生じる応力集中を解消するこ
とが可能となり、信頼性の高いセラミツクスと金
属との結合体を得ることができる。 このとき、セラミツク製部材凸部のかん合され
ている基部直径をD1、中間部直径D2、先端部直
径をD3として X1＝D2−D1／2D2 X2＝D2−D3／2D2 とX1，X2を定義したとき、X1が1.6×10-4未満で
あると十分な折損強度が得られないとともにX1
が8.3×10-4を超えると十分なねじり強度を得ら
れないため1.6×10-4≦X1≦8.3×10-4の範囲であ
る必要がある。また、X2が1.2×10-4未満である
とかん合時にセラミツク製部材にクラツクが生じ
やすく、X2が10×10-4を超えるとねじり強度が
低下するため、1.2×10-4≦X2≦10×10-4の範囲
である必要がある。 （実施例） 第１図は本考案のセラミツクス・金属結合体の
一実施例を示す線図である。本実施例では、セラ
ミツク製部材１の一端に凸部２を設け、この凸部
２を金属製部材３の凹部４にかん合した例を示し
ている。かん合の方法としては、従来から公知の
圧入、焼ばめ、冷やしばめあるいはこれらの組合
せを好適に使用することができる。このとき、凸
部２の形状は第１図に誇張して示してあるように
中凸形状、すなわち基部直径をD1、中間部直径
をD2、先端部直径をD3とした場合D1，D3＜D2と
なつている。第１図の実施例では、D3＜D2であ
つて先端部に応力集中することを防止している
が、先端部の外周部に面取りを施した場合には
D3＝D2であつてもよい。なお、セラミツクスお
よび金属の材質は特定されないが、その中でもセ
ラミツクスの材料としては窒化珪素、炭化珪素、
サイアロンが、また金属材料としてはインコロイ
（商品名）等の析出硬化型合金、耐熱合金等が好
適である。 以下、実際の例について説明する。 実施例 １ 第１図にその部分断面を示す形状のSi3N4より
なる中凸状の凸部２と、SNCM439よりなる金属
製部材３の一端に摩擦圧接により接合したFe−
Ni合金よりなる凹部４とが結合したセラミツク
ス・金属結合体を作製した。結合するにあたり、
セラミツク製部材凸部２の中凸量を変化させて折
損試験、ねじり試験、圧入試験を行なつた。 中凸量は、第１図に示したように、セラミツク
製部材凸部２のかん合されている基部直径をD1、
中間部直径をD2、先端部直径をD3としたときに、 X1＝D2−D1／2D2 X2＝D2−D3／2D2 とX1，X2を定義してこれらの値により評価した。 折損試験における折損荷重は、凹部４の外周部
を治具で保持した状態で、セラミツク製部材１の
先端に荷重を負荷してセラミツク製部材１の凸部
が折損した荷重を折損荷重Ｆとして求めた。 ねじり試験におけるねじり強さは、500℃の温
度でねじり力を負荷して結合部のセラミツクスと
金属とがすべりを起こしたトルクＴとして求め
た。 圧入試験は圧入後金属製部材３の凹部４を切り
開きセラミツク製部材１に異状がないかを確認す
ることにより実施した。 第１表に折損試験の結果を、第２表及び第３表
にねじり試験の結果を、第４表に圧入試験の結果
をそれぞれ示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
第１表〜第４表の結果から、X1が1.6×10-4未
満であると十分な折損強度が得られないととも
に、8.3×10-4を超えると十分なねじり強度が得
られないことがわかる。また、X2が1.2×10-4未
満であるとかん合時にセラミツク製部材にクラツ
クが生じ、10×10-4を超えると十分なねじり強度
が得られない事がわかる。 実施例 ２ 第２図に部分断面を示す形状の、Si3N4よりな
るセラミツクロータ１１の凸部１２とSNCM439
よりなる金属軸１３の一端に摩擦圧接により接合
したFe−Ni合金よりなる凹形状の中間部材１４
とが結合したセラミツクターボチヤージヤロータ
を作製した。本実施例では、セラミツクロータ１
１の凸部１２を、中間部材１４に圧入によりかん
合するとともに、中凸量はX1＝２×10-4、X2＝
３×10-4とした。 得られたセラミツクターボチヤージヤロータを
高温回転試験装置に組み込んで、900℃の燃焼ガ
スにより周速500ｍ／sec.の回転速度で100時間回
転試験を行なつたがなんら異状は認められなかつ
た。 本考案は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形、変更が可能である。例え
ば、上述した実施例ではセラミツク製部材の凸部
および金属製部材の凹部が一段の直線部のみより
なる例を示したが、例えば太径部および細径部を
それぞれ設け二段で締める例においても好適に応
用できる。また、上述した実施例ではセラミツク
ターボチヤージヤロータの例しか示さなかつた
が、他の例えばガスタービンロータ等の回転体に
も好適に使用できることはいうまでもない。 （考案の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本考案のセラミツクス・金属結合体によれ
ば、セラミツク製部材の凸部の中間部の直径を大
きくして金属製部材に設けられた凹部または貫通
孔にかん合しているため、かん合端に生じる応力
集中を解消することが可能となり、信頼性の高い
セラミツクスと金属との結合体を得ることができ
る。
満であると十分な折損強度が得られないととも
に、8.3×10-4を超えると十分なねじり強度が得
られないことがわかる。また、X2が1.2×10-4未
満であるとかん合時にセラミツク製部材にクラツ
クが生じ、10×10-4を超えると十分なねじり強度
が得られない事がわかる。 実施例 ２ 第２図に部分断面を示す形状の、Si3N4よりな
るセラミツクロータ１１の凸部１２とSNCM439
よりなる金属軸１３の一端に摩擦圧接により接合
したFe−Ni合金よりなる凹形状の中間部材１４
とが結合したセラミツクターボチヤージヤロータ
を作製した。本実施例では、セラミツクロータ１
１の凸部１２を、中間部材１４に圧入によりかん
合するとともに、中凸量はX1＝２×10-4、X2＝
３×10-4とした。 得られたセラミツクターボチヤージヤロータを
高温回転試験装置に組み込んで、900℃の燃焼ガ
スにより周速500ｍ／sec.の回転速度で100時間回
転試験を行なつたがなんら異状は認められなかつ
た。 本考案は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形、変更が可能である。例え
ば、上述した実施例ではセラミツク製部材の凸部
および金属製部材の凹部が一段の直線部のみより
なる例を示したが、例えば太径部および細径部を
それぞれ設け二段で締める例においても好適に応
用できる。また、上述した実施例ではセラミツク
ターボチヤージヤロータの例しか示さなかつた
が、他の例えばガスタービンロータ等の回転体に
も好適に使用できることはいうまでもない。 （考案の効果） 以上詳細に説明したところから明らかなよう
に、本考案のセラミツクス・金属結合体によれ
ば、セラミツク製部材の凸部の中間部の直径を大
きくして金属製部材に設けられた凹部または貫通
孔にかん合しているため、かん合端に生じる応力
集中を解消することが可能となり、信頼性の高い
セラミツクスと金属との結合体を得ることができ
る。
第１図および第２図はそれぞれ本考案のセラミ
ツクス・金属結合体の一実施例を示す部分断面
図、第３図は従来のセラミツクス・金属結合体の
一実施例を示す部分断面図である。 １……セラミツク製部材、２……凸部、３……
金属製部材、４……凹部、１１……セラミツクロ
ータ、１２……凸部、１３……金属軸、１４……
中間部材。
ツクス・金属結合体の一実施例を示す部分断面
図、第３図は従来のセラミツクス・金属結合体の
一実施例を示す部分断面図である。 １……セラミツク製部材、２……凸部、３……
金属製部材、４……凹部、１１……セラミツクロ
ータ、１２……凸部、１３……金属軸、１４……
中間部材。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 １ セラミツク製部材に凸部を設け、該凸部を金
属製部材に設けられた凹部または貫通孔にかん
合により結合したセラミツクス・金属結合体に
おいて、前記セラミツク製部材の凸部の基部の
直径をD1、中間部の直径をD2、先端部の直径
をD3としたとき、 X1＝（D2−D1）／2D2 X2＝（D2−D3）／2D2 の式より求めたX1，X2において、 1.6×10-4≦X1≦8.3×10-4 1.2×10-4≦X2≦10×10-4 であることを特徴とするセラミツクス・金属結
合体。 ２ 前記かん合が、圧入、焼きばめ、冷やしばめ
あるいはこれらの組み合わせである実用新案登
録請求の範囲第１項記載のセラミツクス。金属
結合体。 ３ 前記セラミツクス・金属結合体がターボチヤ
ージヤロータもしくはガスタービンロータの回
転軸である実用新案登録請求の範囲第１項また
は第２項記載のセラミツクス・金属結合体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987044313U JPH0516192Y2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987044313U JPH0516192Y2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63154641U JPS63154641U (ja) | 1988-10-11 |
| JPH0516192Y2 true JPH0516192Y2 (ja) | 1993-04-28 |
Family
ID=30862005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987044313U Expired - Lifetime JPH0516192Y2 (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0516192Y2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60194429U (ja) * | 1984-06-05 | 1985-12-25 | 日産自動車株式会社 | セラミツク軸と金属部材との焼ばめ構造 |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP1987044313U patent/JPH0516192Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63154641U (ja) | 1988-10-11 |
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