CN107000111A - 接合构件的制造方法及接合构件 - Google Patents
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Abstract
接合构件具备第1被接合部件(1)、及具有接纳该被接合部件的孔部(2A)的第2被接合部件(2)，在上述孔部(2A)接纳了第1被接合部件(1)的状态下，在第1被接合部件(1)与第2被接合部件(2)之间施加加压力，在施加了加压力的状态下，在第1被接合部件(1)与第2被接合部件(2)之间的被接合部流通接合电流，第1被接合部件(1)和第2被接合部件(2)由融点不同的金属材料构成，第1被接合部件(1)和上述第2被接合部件(2)中的一方的被接合部件而且是融点低一方的被接合部件，在被接合部的附近、具有使上述一方的被接合部件的热容量增大的热容量增大部(1C)，上述一方的被接合部件在被接合部具有锥形面(1A)、热容量增大部(1C)具有从锥形面(1A)延伸的面，施加加压力的步骤中，在第1被接合部件(1)和第2被接合部件(2)中的另一方的被接合部件配置为与热容量增大部(1C)不接触的方式下进行，从而制造接合长度长且接合强度高的接合构件。
Description
技术领域
本发明涉及通过将一方的被接合部件的一部分压入另一方的被接合部件的孔部，将各个被接合部彼此固相接合的接合构件的制造方法及接合构件。
背景技术
作为以大的接合强度将第1被接合部件与第2被接合部件电接合的一个方法，已知有例如滚缝焊接(注册商标；ring mash welding)(参照专利文献1、2)。该滚缝焊接方法为，使第1被接合部件的被接合部的外径比第2被接合部件的孔部的被接合部的内径稍微大并作为叠合带，将第1被接合部件的被接合部以与第2被接合部件的孔部的被接合部稍微重叠的方式对位，在该状态下对第1被接合部件与第2被接合部件一边加压一边通电，从而使这些被接合部塑性流动，将第1被接合部件向第2被接合部件的孔部压入而进行固相接合。
该滚缝焊接的特征在于，在加压力和接合电流的作用下，第1被接合部件的被接合部与第2被接合部件的被接合部塑性流动，同时这些被接合部的接合面积增加，最终第1被接合部件的被接合部的外周面附近与第2被接合部件的被接合部的内周面附近以某一接合宽度被固相接合，所以不易受到这些被接合部的表面的污垢、面粗糙度等的影响，可获得大的接合强度。基于该滚缝焊接的接合强度依赖于接合面积，接合面积与接合直径×接合的深度成正比例。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－017048号公报
专利文献2：日本特开2011－245512号公报
发明内容
发明要解决的课题
通过这种滚缝焊接方法所电接合的接合构件由熔点、电阻不同的2个不同种金属材料构成的情况下，尤其是在由一方与另一方相比熔点低并且电阻高的金属材料构成的情况下，伴随这些不同种金属材料的塑性流动的压入变深，伴随该情况未接合(以下，称为咬边(under cut)。)的部分可能变大。其原因在于，因为尤其是一方的金属材料与另一方的金属材料相比熔点低，所以熔点低的一方的被接合部件容易塑性流动，因此熔点高的另一方的金属材料的被接合部的塑性流动还不充分时，一方的金属材料的被接合部会塑性流动。
因此，尤其在以熔点低并且电阻大的铸铁、和与铸铁相比熔点高并且电阻小的合金钢这样的不同种金属材料的组合进行滚缝焊接的情况下，以往难以获得3mm程度以上的有效接合长度。例如，在一方的被接合部件为铸铁A、另一方的被接合部件为合金钢B的情况下，铸铁A与合金钢B相比熔点低并且电阻高，所以铸铁A与合金钢B相比，容易塑性流动，并且发热量大。因此，在滚缝焊接时的初期，铸铁A的被接合部与合金钢B的被接合部相比更早开始塑性流动，此时合金钢B的被接合部还未塑性流动。随着接合进展，铸铁A的被接合部的塑性流动急速进展，但合金钢B的被接合部的塑性流动落后。
在滚缝焊接时的铸铁A向合金钢B被压入的过程、即滚缝焊接的进展过程中，在滚缝焊接的后半，铸铁A的被接合部与合金钢B的被接合部相比过度地塑性流动，合金钢B的被接合部的塑性流动落后因此铸铁A的已塑性流动的被接合部的一部分不与合金钢B的被接合部固相接合而是流动。尤其是，在滚缝焊接的后半，与铸铁A相比合金钢B的被接合部成为不充分的塑性流动状态，所以会产生成为固相接合的妨碍的氧化膜未被去除的部分，作为结果未进行期望的固相接合，而对固相接合实质上没有帮助的大的咬边变大。因此，即使增加将铸铁A向合金钢B压入的压入深度也无法增大有效接合长度。即使在这种情况下，也存在想获得高的接合强度的问题。该问题在合金钢B被压入铸铁A的孔部的情况下也同样地发生。
为了解决上述的问题点，本发明的特征在于，具备使一方的被接合部件的被接合部的附近的热容量增大的热容量增大部，以使得在一方的被接合部件与另一方的被接合部件相比由熔点低的金属材料构成的情况下，尤其在由熔点低并且电阻高的金属材料构成的情况下，一方的被接合部件的塑性流动与另一方的被接合部件相比不会过早，而且不会过度地塑性流动。该热容量增大部，在以往因为使部件小型·轻量化的方面而作为不需要，并被设置在什么都没设置的位置。
用于解决课题的手段
第1形态的接合构件的制造方法，如例如图6及图1(A)所示那样，具备：步骤S2，提供第1被接合部件1；步骤S3，提供为了与上述第1被接合部件接合的第2被接合部件2，该第2被接合部件具有能够接纳上述第1被接合部件1的一部分的孔部2A；步骤S4，在上述孔部2A接纳了上述第1被接合部件1的一部分的状态下，对上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2之间施加加压力；以及步骤S5，在施加了上述加压力的状态下，在上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2之间的被接合部流通接合电流；上述第1被接合部件1和上述第2被接合部件2由熔点不同的金属材料构成(S3)；上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2中一方的被接合部件而且是熔点低一方的被接合部件1，在上述被接合部的附近具有使上述一方的被接合部件1的热容量增大的热容量增大部1C(S3)；上述一方的被接合部件1在上述被接合部具有锥形面1A(S3)，上述热容量增大部1C具有从上述锥形面1A延伸的面(S3)；施加上述加压力的步骤S4，在上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2中的另一方的被接合部件2配置为与上述热容量增大部不接触的方式下进行。在例如图5(A)、图5(B)的情况下，上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2中一方的被接合部件而且是熔点低一方的被接合部件2，在上述被接合部的附近具有使上述一方的被接合部件2的热容量增大的容量增大部2C；上述一方的被接合部件2在上述被接合部具有锥形面2B，上述热容量增大部2C具有从上述锥形面2B延伸的面；施加上述加压力的步骤为，在上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2中的另一方的被接合部件1配置为与上述热容量增大部不接触的方式下进行。
第2形态的接合构件的制造方法，是基于第1形态的接合构件的制造方法，如例如图1(A)所示那样，上述一方的被接合部件1的电阻比上述另一方的被接合部件2的电阻大。
第3形态的接合构件的制造方法，如例如图1(A)所示那样，是基于第1或者第2形态的接合构件的制造方法，具有从上述锥形面1A连续延伸的倾斜面1B。
第4形态的接合构件的制造方法，如例如图4(A)、图4(B)所示那样，是基于第1至第3形态的任一形态的接合构件的制造方法，上述热容量增大部1C具有如下挡块功能，即，将在接合时上述第1被接合部件1在上述第2被接合部件2的上述孔部2A中的移位停止在一定位置的挡块功能。
第5形态的接合构件的制造方法，是基于第1至第4形态的任一形态的接合构件的制造方法，上述热容量增大部1C，通过与上述一方的被接合部件1不同的导热良好的金属材料形成。
第6形态的接合构件，如例如图1(A)所示那样，具备：第2被接合部件2，具有能够接纳第1被接合部件1的一部分的孔部2A；以及第1接合部件1，在上述孔部2A接纳了上述第1被接合部件1的一部分的状态下，与第2被接合部件2接合；上述第1被接合部件1和上述第2被接合部件2由熔点不同的金属材料构成；上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2中一方的被接合部件1而且是熔点低一方的被接合部件，在上述被接合部1的附近，具有使上述一方的被接合部件1的热容量增大的热容量增大部1C；上述一方的被接合部件1在上述被接合部具有锥形面1A，上述热容量增大部1C具有从上述锥形面1A延伸的面1B；上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2被配置为，使得上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2中的另一方的被接合部件2与上述热容量增大部1C不接触。具有热容量增大部，所以能够容易地进行抑制了在制造时可能发生的溅散等的发生的接合构件的制造，而且与以往的同样的构件相比较，有效接合长度长，接合强度高。
这里，上述第6形态的接合构件可以如以下那样构成。如例如图1(A)所示那样，具备：第2被接合部件2，具有能够接纳第1被接合部件1的一部分的孔部2A；以及第1接合部件1，在上述孔部2A接纳了上述第1被接合部件1的一部分的状态下，在上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2之间施加加压力，在施加了上述加压力的状态下，在上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2之间的被接合部流通接合电流，并与第2被接合部件2接合；上述第1被接合部件1和上述第2被接合部件2由熔点不同的金属材料构成；上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2中一方的被接合部件1而且是熔点低一方的被接合部件，在上述被接合部1的附近，具有使上述一方的被接合部件1的热容量增大的热容量增大部1C；上述一方的被接合部件1在上述被接合部具有锥形面1A，上述热容量增大部1C具有从上述锥形面1A延伸的面1B；上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2被配置为，使得上述第1被接合部件1与上述第2被接合部件2中的另一方的被接合部件2与上述热容量增大部1C不接触。具有热容量增大部，所以能够制造抑制了基于溶融的溅散的发生的接合构件。而且能够获得延长了接合长度的接合构件。例如，可通过铸铁与合金钢的组合获得3mm以上的接合长度。
第7形态的接合构件，如例如图1(A)所示那样，是基于第6形态的接合构件，上述热容量增大部1C，具有从上述锥形面1A连续延伸的倾斜面1B。
发明的效果
根据本发明，在通过加压力和接合电流使熔点、电阻不同的不同种金属材料接合时，能够增加接合构件的有效接合长度，能够增大接合强度。
附图说明
图1(A)和图1(B)是用于说明被接合部件的剖视图，图1(A)表示本发明的实施方式1的被接合部件，图1(B)表示以往的被接合部件。
图2是用于说明本发明的实施方式1的滚缝焊接方法的接合构件的制造方法的图。
图3表示滚缝焊接方法的压入长度与有效接合长度的关系。
图4(A)和图4(B)是表示本发明的实施方式2的被接合部件的截面的图，图4(A)表示接合前，图4(B)表示接合后。
图5(A)和图5(B)是表示本发明的实施方式3的被接合部件的截面的图，图5(A)、图5(B)表示不同的截面构造。
图6是说明本发明的实施方式的接合构件的制造方法的流程图。
具体实施方式
本申请基于在日本于2014年12月9日提出申请的专利申请2014‐248916号，其内容作为本申请的内容而形成本申请的一部分。本发明通过以下的详细的说明能够进一步完全理解。本发明的进一步的应用范围通过以下的详细的说明而变得明确。但是，详细的说明及特定的实例是本发明的优选的实施方式，是仅为说明的目的而记载的。因为根据该详细的说明，在本发明的精神和范围内进行各种变更、改变对于本领域技术人员而言是显而易见的。申请人没有将所记载的实施方式都奉献给公众的意图，改变、代替案中的、也许文字上没有被权利要求书所包含的技术方案也是等同论意义下的发明的一部分。
本发明的第1形态的接合方法为，第2被接合部件具有能够接纳第1被接合部件的一部分的孔部，在上述孔部接纳了上述第1被接合部件的一部分的状态下，在上述第1被接合部件与上述第2被接合部件之间施加加压力，并且流通接合电流，来将上述第1被接合部件与上述第2被接合部件固相接合的滚缝焊接方法，上述第1被接合部件和上述第2被接合部件由熔点不同的金属材料构成，上述第1被接合部件与上述第2被接合部件相比熔点较低时，上述第1被接合部件具有被上述第2被接合部件的上述孔部接纳的锥形面并且具备具有从该锥形面延伸的面的热容量增大部，该热容量增大部具有比上述孔部的内径小的外径，在使该热容量增大部以与上述第2被接合部件实质上不接触的方式位于上述第2被接合部件的上述孔部内而进行上述固相接合、或者上述第2被接合部件与上述第1被接合部件相比熔点较低时，上述第2被接合部件在上述孔部的入口部分具有锥形面，并且具备具有从该锥形面延伸的面的环状的热容量增大部，该热容量增大部具有比上述第1被接合部件的直径大的内径，以上述第1被接合部件与上述热容量增大部实质上不接触的方式，使上述第1被接合部件位于上述第2被接合部件的上述锥形面而进行上述固相接合。根据本形态，能够将熔点不同的第1被接合部件与第2被接合部件以高的接合强度进行滚缝焊接。本发明的第2形态的接合方法为，在第1形态中，上述第1被接合部件与上述第2被接合部件相比熔点较低时，上述第1被接合部件的电阻比上述第2被接合部件的电阻大，上述第2被接合部件与上述第1被接合部件相比熔点较低时，上述第2被接合部件的电阻比上述第1被接合部件的电阻大。根据第2形态，能够提高接合困难的熔点和电阻不同的不同种金属彼此的接合强度。本发明的第3形态的接合方法为，在上述第1形态或者上述第2形态中，上述热容量增大部具有从熔点低的上述第1被接合部件或者熔点低的上述第2被接合部件的上述锥形面连续延伸的倾斜面。根据第3形态，能够以更高的接合强度将不同种金属彼此滚缝焊接。本发明的第4形态的接合方法为，在上述第1形态～上述第3形态中的任一形态中，上述热容量增大部具有如下挡块功能，即，使在接合时上述第1被接合部件在上述第2被接合部件的上述孔部的移位停止在一定位置的挡块功能。根据第4形态，能够使接合构件的接合强度均匀化，抑制由接合部件的发热引起的硬度并且降低溅散的发生。本发明的第5形态的接合方法为，在上述第1形态～上述第3形态中的任一形态中，上述热容量增大部，由与熔点低一侧的上述第1被接合部件或者上述第2被接合部件不同的导热良好的金属材料形成。根据第5形态的接合方法，不改变熔点低一侧的上述第1被接合部件或者上述第2被接合部件的形状、大小，就能够提高接合强度。本发明的第6形态的接合构件为，第2被接合部件具有能够接纳第1被接合部件的一部分的孔部，在上述孔部接纳了上述第1被接合部件的一部分的状态下，在上述第1被接合部件与上述第2被接合部件之间施加加压力，并且流通接合电流而将上述第1被接合部件与上述第2被接合部件滚缝焊接而成的接合构件，上述第1被接合部件和上述第2被接合部件由熔点不同的金属材料构成，上述第1被接合部件与上述第2被接合部件相比熔点较低时，上述第1被接合部件具有被上述第2被接合部件的上述孔部接纳的锥形面，并且具备具有从该锥形面延伸的面的热容量增大部，该热容量增大部具有比上述孔部的内径小的外径、或者上述第2被接合部件与上述第1被接合部件相比熔点较低时，上述第2被接合部件在上述孔部的入口部分具有锥形面，并且具备具有从该锥形面延伸的面的环状的热容量增大部，该热容量增大部具有比上述第1被接合部件的直径大的内径。根据第6形态，能够获得接合强度高的接合构件。本发明的第7形态的接合构件为，在上述第6形态中，上述热容量增大部具有从熔点低的上述第1被接合部件或者熔点低的上述第2被接合部件的上述锥形面连续延伸的倾斜面。根据第7形态，能够获得更高的接合强度的接合构件。以下进一步具体地对本发明的实施方式进行说明。
[实施方式1]
图1(A)表示构成本发明的实施方式1的接合构件的接合前的第1被接合部件1和第2被接合部件2的中心轴线X－Y的仅单侧的截面构造。图1(B)表示构成以往的接合构件的接合前的第1被接合部件1和第2被接合部件2的中心轴线X－Y的单侧的截面构造。在第1被接合部件1与第2被接合部件2相比是熔点低并且电阻大的金属材料的情况下，本发明发挥的效果尤其大。但是，在滚缝焊接中，被接合部件会由于双方的被接合部件的接触面的接触电阻引起的发热而塑性流动，所以如果第1被接合部件1是与第2被接合部件2相比熔点低的金属材料，则能够获得本发明的效果。另外，第1被接合部件1及第2被接合部件2并不限定于下述的实施方式的金属材料。
首先，通过图1～图3对本发明的实施方式1的滚缝焊接进行说明。第1被接合部件1是由碳的含有量较多的铁―碳合金即铸铁构成的圆柱状的部件。铸铁的熔点与纯铁相比低300℃左右。此外，第2被接合部件2是由对碳钢添加了某一量以上的铬等合金元素的合金钢构成的圆筒状的部件，其熔点与纯铁接近，所以比第1被接合部件1高300℃左右。并且，铸铁与合金钢相比，电阻(体积电阻率)也与温度有关但大几倍～5倍左右。因此，第1被接合部件1的熔点小于第2被接合部件2的熔点，并且第1被接合部件1的发热量大于第2被接合部件2的发热量，所以在使第1被接合部件1与第2被接合部件2接触并流通接合电流时，第1被接合部件1当然会比第2被接合部件2更容易塑性流动。
如图1(A)、图1(B)所示那样，在滚缝焊接中，第2被接合部件2具有直径比第1被接合部件1的直径稍微小的接合孔2A。它们的直径的差是叠合带(在称为叠合带时，是半径的差)，至少为形成被接合部的金属部分。为了对图1(A)和图1(B)所示的被接合部件的接合结果进行比较，使第1被接合部件1的锥形面1A的倾斜度彼此相等，使第1被接合部件1的直径也相等。此外，在第2被接合部件2的孔部2A的入口所形成的锥形面2B的倾斜度、长度彼此相等。
图1(A)、图1(B)中不同的地方在于，图1(A)所示的本发明的实施方式1的第1被接合部件1的与锥形面1A连续的倾斜面1B相比于图1(B)的以往的该部件延伸到更下侧，当在接合前对第1被接合部件1和第2被接合部件2进行了对位时不会与第2被接合部件2的孔部2A的锥形面2B接触而延伸到下方。这里，将其延伸到下方的倾斜面1B的部分称为热容量增大部1C。倾斜面1B的倾斜度与锥形面1A可以不是必须相同，热容量增大部1C从锥形面1A的下端以任意的倾斜度扩展即可。即，本发明的第1被接合部件1与以往的第1被接合部件1的不同点在于，本发明的第1被接合部件1，在图1(B)的以往的第1被接合部件1的下端面1D上具备从锥形面1A的下端以任意的倾斜度扩展的热容量增大部1C，该热容量增大部1C的外径比第2被接合部件2的孔部2A的内径大。另外，在图1(A)中，下端面1D也是与热容量增大部1C的上面相当的面。
另外，在各图中，将第1被接合部件1的锥形面1A、第2被接合部件2的锥形面2B放大描绘，这些锥形面彼此的接触长度(幅度)比形成在滚缝焊接的开始时使之塑性流动所需要的电流密度的接合电流所流过的初始面积的大小更小。通常，也可以是被称为C面的面。第1被接合部件1的锥形面1A和第2被接合部件2的锥形面2B的长度当然也可以不同。
第1被接合部件1的热容量增大部1C，受到在滚缝焊接时流过第1被接合部件1和第2被接合部件2的接合电流的大小、第1被接合部件1与第2被接合部件2的熔点的差异、体积电阻率的差异等影响，所以容积的大小不能笼统地决定，但如后所述那样，具有减少咬边并改善有效接合长度的容积以上的大小。
热容量增大部1C的倾斜面1B为锥形面2B的长度以上，典型地可以为1.5倍以上，优选可以为2倍以上，更优选可以为3倍以上。换言之，在将被接合部件1置于被接合部件2的上方时，形成在与锥形面1A对应的、第2被接合部件2的锥形面2B的下方即可，但优选中心轴线X－Y方向长度设为与锥形面2B同等以上。典型地设为1.5倍以上，优选设为2倍以上，更优选设为3倍以上。上限只要决定为使得热容量增大部1C为能够收纳在完成的状态的接合构件的孔部2A中的范围的大小即可。其中，典型地，设为5倍以下。也可以设为5倍以上，但热容量增大部1C的效果不会显著变大。这里，也可以根据热容量增大部1C的热容量的大小的观点来决定。在此情况下，在以倾斜面1B形成的热容量增大部1C(在从中途起变得没有倾斜的情况下也包括以未倾斜的面形成的部分)的热容量，为与被接合部件2的锥形面2B对应的虚拟圆锥台、即以与锥形面2B对应的被接合部件1的锥形面1A形成的虚拟圆锥台的热容量以上，典型地为1.5倍以上，优选为2倍以上，更优选为3倍以上。如上所述，上限可以设为上述虚拟圆锥台的热容量的5倍以上，但作为热容量增大部1C的效果显著的范围，为5倍以下。关于虚拟圆锥台，换言之为将锥形面2B与锥形面2B所成的小圆侧的圆形面即热容量增大部1C的下端面1D作为上面(图1中在下侧以虚线示出)，并将锥形面2B所成的大圆侧的圆形面作为底面(图1中在上侧示出)的圆锥台。底面的直径，实质上与被接合部件1的外径一致。此外，锥形面1A与倾斜面1B，连续地连接。连续的意思是，倾斜角度可以(典型地为相同角度)不同，但在两者间未形成成为如妨碍热传递那样的槽等裂缝的部件。不仅是锥形面1A与倾斜面1B的交界，在交界附近的倾斜面1B也不形成裂缝。这是为了将热容量增大部1C的热容量最大限地利用。
接下来，利用图2对于在前面叙述过的构造的第1被接合部件1与第2被接合部件2的滚缝焊接方法进行说明。该接合装置也可以是一般的装置，所以详细情况并不进行说明，但除了第1接合电极3、第2接合电极4以外，还具备：由如商用交流电源或者交流发电机那样的交流电源5、将交流变换为直流的直流电源电路6、由多个并联连接的电容器构成的能量蓄积用电容器7、如将能量蓄积用电容器7所蓄积的电能作为一个以上的大的电流脉冲并放电的放电开关或者变换器电路那样的开关电路8、及由具备具有1或者2匝的匝数的2次绕组和与之相比匝数大幅多的1次绕组的接合变压器9构成的接合用电源10。第1接合电极3、第2接合电极4与接合变压器9的2次绕组连接。另外，关于将第1接合电极3与第2接合电极4的间隔缩窄或扩宽的驱动机构、加压机构等，省略图示。
首先，如图2所示那样、在第2接合电极4上载置第2被接合部件2，并如图1(A)中也示出那样将本发明的第1被接合部件1载置于第2被接合部件2。此时，以第1被接合部件1与第2被接合部件2的中心轴线X－Y一致的方式，使第1被接合部件1的锥形面1A与在第2被接合部件2的孔部2A的入口所设置的锥形面2B对位。在该状态下，热容量增大部1C位于第2被接合部件2的孔部2A内，与孔部2A的内面不接触。然后，第1接合电极3下降或者第2接合电极4上升，对第1被接合部件1的锥形面1A和第2被接合部件2的孔部2A的锥形面2B施加加压力，在该加压力上升的阶段，开关电路8导通。通常，在开关电路8导通前，能量蓄积用电容器7通过交流电源5及直流电源电路6被充电到设定值后待机。通过开关电路8的导通，蓄积于能量蓄积用电容器7的电荷对接合变压器9放电，单一的波形的接合电流在第1被接合部件1的锥形面1A与第2被接合部件2的锥形面2B的接触面流通。上述接合电流是例如10毫秒弱到数十毫秒程度的脉冲宽度。
该接合电流流过锥形面1A与锥形面2B的接触电阻而发热，第1被接合部件1的锥形面1A的附近发生塑性流动，伴随于此第2被接合部件2的锥形面2B附近发生塑性流动。随着双方的塑性流动进展，第1被接合部件1被向第2被接合部件2的孔部2A压入，固相接合进展。此时所产生的第1被接合部件1的锥形面1A的下端附近的热，立刻也热传递到与锥形面1A的下端相连的热容量增大部1C，尤其是第1被接合部件1的锥形面1A的附近的热容量变大，所以相应于该量，第1被接合部件1的锥形面1A附近的温度上升在时间上延迟并且被抑制。这样，热容量增大部1C的影响作用在与热容量增大部1C接近的锥形面1A的附近部分，其结果，与同样地进行了滚缝焊接的图1(B)所示的以往构造的情况相比，接合有效长度实质上变长，咬边变小。
关于该情况，使用图3进行说明。图3表示本发明、以往、理想的第1被接合部件1向第2被接合部件2的孔部2A的压入长度与有效接合长度的关系，曲线A表示本发明的情况，曲线B表示以往的情况，直线C表示理想状态的情况。这里，进行了滚缝焊接的图1(A)、图1(B)的第1被接合部件1与第2被接合部件2的叠合带是0.5mm，图1(A)的第1被接合部件1的锥形面1A的长度是1.5mm以上，图1(B)的第1被接合部件1的锥形面1A的长度是0.5mm。图1(A)、图1(B)所示的第2被接合部件2的孔部2A所形成的锥形面2B的长度，双方都为0.5mm。在该情况下，图1(A)的第1被接合部件1的热容量增大部1C的倾斜面1B的长度为1mm以上。这里，锥形面1A与倾斜面1B的倾斜度相等。
在该滚缝焊接中，控制接合电流和加压力的大小，改变第1被接合部件1向第2被接合部件2的孔部2A的压入长度。对于各个接合构件的接合面的截面拍摄显微镜照片，根据第1被接合部件1的锥形面1A的角度求出有效接合长度。其结果，根据本发明的实施方式1，能够使有效接合长度增大到在以往成为困难的3mm以上，伴随于此能够提高接合强度。另外，接合电流是单一波形且为数十毫秒程度的脉冲宽度。这里，在接合电流是短到数十毫秒程度以下的脉冲宽度的情况下，滚缝焊接时间短，即热传递时间短，所以热容量增大部1C即使是数毫程度以下的宽度也发挥大的效果。另外，在本发明中将增大有效接合长度作为目的，所以对于有效接合长度为3mm以下的压入长度，未特意重新进行实验。此外，即使是同一接合条件，接合状态的结果也不同，所以获得压入长度是困难的，因此，不必须以同一压入长度进行比较。
[实施方式2]
接下来，使用图4(A)和图4(B)对本发明的实施方式2的第1被接合部件1的构造进行说明。第2被接合部件2与实施方式1是同样的，所以不特别进行说明。该第1被接合部件1的热容量增大部1C的特征在于，也进行挡块的动作。该热容量增大部1C具有从以与第1被接合部件1的锥形面1A相同的倾斜度延伸的倾斜面1B的中途沿着与中心轴线X－Y大致相同的方向延伸的面。热容量增大部1C与实施方式1同样地，在接合时使第1被接合部件1的锥形面1A附近、尤其是其下端附近的温度上升在时间上延迟并且进行抑制的动作自不待言，还使第1被接合部件1向第2被接合部件2的孔部2A的压入长度均匀化。关于热容量增大部1C使第1被接合部件1的锥形面1A的下端部附近的热容量增大的动作，与实施方式1是同样的，所以将说明省略。
图4(A)表示接合前的状态，第2被接合部件2被载置于第2接合电极4的规定位置，第1被接合部件1载置于第2被接合部件2。在该状态下，第1被接合部件1的锥形面1A与在第2被接合部件2的孔部2A的入口所形成的锥形面2B抵接，第1接合电极3还未对第1被接合部件1施加加压力。在该状态下，与第1被接合部件1的锥形面1A的部分的以点划线所示的下端1D(上述虚拟圆锥台的小圆侧的圆形面)相邻并一体设置的热容量增大部1C的下端面1C1与第2接合电极4不接触，相距第2接合电极4的上面为距离H。图4(B)表示滚缝焊接后的状态，热容量增大部1C的下端面1C1与第2接合电极4的上面抵接。因此，第1被接合部件1向第2被接合部件2的孔部2A的压入长度为距离H，压入长度一定，因此有效接合长度一定，所以接合强度也几乎一定。另外，热容量增大部1C的下端面1C1与第2接合电极4的上面抵接，同时在接合后在接合部流动的多余的接合电流的一部分侧流，所以抑制溅散的发生等。
虽未图示，但在第2被接合部件2是凹形状的部件而且具有底部的情况下，第1被接合部件1也可以是其内侧的底面与热容量增大部1C的下端面1C1之间相距距离H的构造。此外，虽未图示，但根据第2被接合部件2的长度，形成从第2被接合部件2的内面的恰当的位置向放射内方向延伸的突起部，热容量增大部1C的下端面1C1的一部分与该突起部抵接，由此也能够发挥挡块功能。
[实施方式3]
在本发明的实施方式3中，第1被接合部件1由如上述合金钢那样的熔点高的金属材料构成，第2被接合部件2由如铸铁那样的熔点低的金属材料构成。该情况下，第2被接合部件2与第1被接合部件1相比当然容易塑性流动。因此，在实施方式3中，为了使第2被接合部件2的以点划线所示的上端2D侧的热容量增大，如图5(A)、图5(B)所示那样，第2被接合部件2具备具有从第2被接合部件2的锥形面2B延伸的倾斜面2C1的热容量增大部2C。另外，关于滚缝焊接法，与上述实施方式1、2是同样的，所以将说明省略。该实施方式的热容量增大部2C，只要在将被接合部件1置于被接合部件2的上方时，形成在比与锥形面1A对应的、第2被接合部件2的锥形面2B更靠上方即可，但优选设为中心轴线X－Y方向长度为与锥形面2B同等以上。更典型地为1.5倍以上，优选为2倍以上，更优选为3倍以上。只要作为完成的构件没有障碍，并没有上限，但典型地为5倍以下。也可以设为5倍以上，但热容量增大部1C的效果不会显著变大。
如图5(A)、图5(B)可知，如果不存在热容量增大部2C，则与第2被接合部件2的锥形面2B的下端侧相比，上端侧即第2被接合部件2的以点划线表示的上端2D侧，明显热容量小。因此与第2被接合部件2的锥形面2B的下端侧相比，上端2D侧附近容易塑性流动，咬边变大。但是，如图5(B)所示那样，通过在第2被接合部件2的以点划线表示的上端2D一体地形成环状的热容量增大部2C，第2被接合部件2的以点划线表示的上端2D侧的热容量增大，所以由在接合时产生的热引起的上端2D侧的温度上升得以抑制。尤其是，第2被接合部件2的锥形面2B的上端部附近的热立刻向环状的热容量增大部2C蔓延并热传递，所以能够抑制第2被接合部件2的锥形面2B附近的过剩的塑性流动，能够减少咬边。因此，能够提高接合有效长度，能够增大接合面积，所以能够增大接合强度。
在图5(A)中，第2被接合部件2的从锥形面2B延伸的倾斜面2C1是与锥形面2B相同的倾斜度。其中，在倾斜面2C1与锥形面2B的倾斜度相等的情况下，在制作上是容易的，但从热容量增大部2C的作用方面，不需要必须相同，优选倾斜面2C1的倾斜度比锥形面2B的倾斜度大。在图5(B)中，由第2被接合部件2的从锥形面2B延伸的倾斜面2C1、及从该倾斜面2C1的中途向与中心轴线X－Y相同的方向立起的面构成。无论是何种形状的热容量增大部2C，只要是具有能够减少咬边的容积的部件即可。
在实施方式1中，举出了将铸铁与合金钢滚缝焊接的例子，但本发明对于将其他的金属、例如数百度以上熔点不同的不同种金属彼此滚缝焊接是有效的。此外，在以上的实施方式中，对于与熔点低的被接合部件一体地形成热容量增大部的例子进行了叙述，但在存在无法变更熔点低的被接合部件的形状、大小这一制约等的情况下，即使用导热良好的铜等金属材料制作单体的热容量增大部，并在使该热容量增大部与熔点低的被接合部件抵接的状态下进行滚缝焊接，也可获得本发明的效果。在该情况下，被接合部件与单体的热容量增大部的抵接面是氧化膜、污垢等已被去除的洁净的面为优选。
对于本说明书中引用的包括出版物、专利申请及专利在内的全部的文献，以与将各文献逐个具体地表示、参照并援引、及这里叙述其全部内容相同的限度，在这里进行参照及援引。
与本发明的说明关联地(尤其与以下的权利要求书关联地)使用的名词及同样的指示语的使用，只要在本说明书中未特别指出或不是明显与上下文矛盾，可解释为单数及复数这两方。“具备”、“具有”、“包括”及“包含”的表述，只要未特别否定，解释为开放性术语(即“包括但不限于～”的意思)。本说明书中的数值范围的具体陈述，只要在本说明书中未特别指出，意图仅仅是发挥作为用于逐个提及符合该范围内的各值的简记法的作用，各值如本说明书中逐个列举那样援引于说明书。本说明书中说明的全部的方法，只要在本说明书中未特别指出或不是明显与上下文矛盾，能够以所有恰当的顺序执行。本说明书中使用的全部的例子或者例示性的表达(例如“等”)，只要未特别主张，意图仅仅是更好地说明本发明，并不是对本发明的范围设定限制。说明书中的任何表达都并不将未记载于权利要求书的要素解释为作为在本发明的实施中不可缺少的要素而表示的要素。
在本说明书中，对于包含本发明的发明人为了实施本发明而知晓的最佳的方式在内的、本发明的优选的实施方式进行了说明。对于本领域技术人员而言，如果阅读上述说明，能够进行这些优选的实施方式的变形是显而易见的。本发明的发明人期待熟练者适当应用这样的变形，并且预定以本说明书中具体地说明的以外的方法来实施本发明。因此，本发明如管辖法允许那样，将本说明书中所附的权利要求中记载的内容的修改及等同物全部包括在内。并且，只要在本说明书中未特别指出或者不是明显与上下文矛盾，本发明中也包含全部变形中的上述要素的任一组合。
符号说明
1···第1被接合部件
1A···锥形面
1B···热容量增大部1C的倾斜面
1C···在第1被接合部件1的下端形成的热容量增大部
1C1···热容量增大部1C的下端面
1D···第1被接合部件的下端面(热容量增大部1C的上面)
2···第2被接合部件
2A···孔部
2B···锥形面
2C···热容量增大部
2C1···热容量增大部2C的倾斜面
2D···第2被接合部件2的上端面
3···第1接合用电极
4···第2接合用电极
5···交流电源
6···直流电源电路
7···能量蓄积电容器
8···开关电路
9···接合变压器
10···接合用电源
Claims (7)
1.一种接合构件的制造方法，包括：
提供第1被接合部件的步骤；
提供为了与上述第1被接合部件接合的第2被接合部件的步骤，该第2被接合部件具有能够接纳上述第1被接合部件的一部分的孔部；
在上述孔部接纳了上述第1被接合部件的一部分的状态下，在上述第1被接合部件与上述第2被接合部件之间施加加压力的步骤；以及
在施加了上述加压力的状态下，在上述第1被接合部件与上述第2被接合部件之间的被接合部流通接合电流的步骤；
上述第1被接合部件和上述第2被接合部件由熔点不同的金属材料构成；
上述第1被接合部件与上述第2被接合部件中的一方的被接合部件而且是熔点低一方的被接合部件，在上述被接合部的附近具有使上述一方的被接合部件的热容量增大的热容量增大部；
上述一方的被接合部件在上述被接合部具有锥形面，上述热容量增大部具有从上述锥形面延伸的面；
施加上述加压力的步骤，在上述第1被接合部件与上述第2被接合部件中的另一方的被接合部件配置为与上述热容量增大部不接触的方式下进行。
2.根据权利要求1所述的接合构件的制造方法，
上述一方的被接合部件的电阻比上述另一方的被接合部件的电阻大。
3.根据权利要求1或2所述的接合构件的制造方法，
具有从上述锥形面连续延伸的倾斜面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的接合构件的制造方法，
上述热容量增大部具有如下挡块功能，即，使在接合时上述第1被接合部件在上述第2被接合部件的上述孔部的移位停止在一定位置的挡块功能。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的接合构件的制造方法，
上述热容量增大部，由与上述一方的被接合部件不同的导热良好的金属材料形成。
6.一种接合构件，具备：
第2被接合部件，具有能够接纳第1被接合部件的一部分的孔部；以及
第1接合部件，在上述孔部接纳了上述第1被接合部件的一部分的状态下，与第2被接合部件接合；
上述第1被接合部件和上述第2被接合部件由熔点不同的金属材料构成；
上述第1被接合部件与上述第2被接合部件中的一方的被接合部件而且是熔点低一方的被接合部件，在上述被接合部的附近具有使上述一方的被接合部件的热容量增大的热容量增大部；
上述一方的被接合部件在上述被接合部具有锥形面，上述热容量增大部具有从上述锥形面延伸的面；
上述第1被接合部件与上述第2被接合部件被配置为，上述第1被接合部件与上述第2被接合部件中的另一方的被接合部件与上述热容量增大部不接触。
7.根据权利要求6所述的接合构件，
上述热容量增大部具有从上述锥形面连续延伸的倾斜面。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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