DE112015006407T5

DE112015006407T5 - Verbundenes Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils

Info

Publication number: DE112015006407T5
Application number: DE112015006407.9T
Authority: DE
Inventors: Masato Uozumi; Yosuke Kimura
Original assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-12-21
Also published as: US10788069B2; JP2016190242A; US20180073535A1; JP6703727B2; WO2016157612A1; CN107427945A

Abstract

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbundenes Bauteil bereitzustellen, in welchem das Überlaufen von Lot-Zusatzwerkstoff von der äußeren peripheren Linie der Anlagegrenzfläche zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element unterbunden wird, und ein Verfahren zur Herstellung des verbundenen Bauteils. Ein verbundenes Bauteil wird durch miteinander Verbinden eines ersten Elements und eines zweiten Elements mit Lot-Zusatzwerkstoff an einer Anlagegrenzfläche, wo das erste Element und das zweite Element miteinander in Kontakt sind, erhalten, das verbundene Bauteil hat einen berührungslosen Bereich, der bezüglich einer äußeren peripheren Linie der Anlagegrenzfläche auf einer Innenseite bereitgestellt ist und in welchem das erste Element und das zweite Element nicht in Kontakt miteinander sind. Im verbundenen Bauteil hat das erste Element eine Aufbewahrungs-Aussparung, wo der Lot-Zusatzwerkstoff aufbewahrt wird, der geschmolzen wird, wenn das erste Element und das zweite Element miteinander verbunden werden, die Aufbewahrungs-Aussparung stellt den berührungslosen Bereich bereit. Der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff, der einen festgewordenen Teil umfasst, bildet ein Reservoir des Lot-Zusatzwerkstoffs in der Aufbewahrungs-Aussparung aus.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbundenes Bauteil, erhalten durch Verbinden eines ersten Elements und eines zweiten Elements miteinander mit Lot-Zusatzwerkstoff und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Stand der Technik
Ein verbundenes Bauteil, erhalten durch Verbinden eines ersten Elements und eines zweiten Elements, die separat hergestellt wurden, mit Lot-Zusatzwerkstoff wird als eines der Elemente eines für unterschiedliche Bereiche vorgesehenen Apparates, wie eine Pumpe und ein Kompressor genutzt. Zum Beispiel umfasst ein in PTL 1 offenbartes verbundenes Bauteil ein erstes Element mit einem Ring und säulenartigen Abschnitten, die an einer Seite des Rings vorgesehen sind und ein ringförmiges zweites Element, das an einen Brückenabschnitt des ersten Elements angelötet ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils ist auch in PTL 1 offenbart, in welcher ein erstes Element und ein zweites Element miteinander verbunden sind. Konkret wird Lot-Zusatzwerkstoff in einem berührungslosen Bereich angeordnet, der auf der Innenseite der äußeren peripheren Linie einer Anlagegrenzfläche bereitgestellt ist und in welchem das erste Element und das zweite Element nicht miteinander in Kontakt sind. Dann wird der Lot-Zusatzwerkstoff durch Wärmebehandlung geschmolzen, wodurch der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff im berührungslosen Bereich über die Anlagegrenzfläche verteilt wird. Somit sind das erste Element und das zweite Element miteinander verbunden. In PTL 1, sind Nuten, die jeweils eine Tiefe von etwa 0.05 mm aufweisen, so bereitgestellt, dass diese sich radial vom berührungslosen Bereich erstrecken, wodurch das Eindringen des Lot-Zusatzwerkstoffs vom berührungslosen Bereich in die Anlagegrenzfläche ermöglicht wird.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2008-302415 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
In PTL 1 besteht jedoch ein Problem darin, dass der Lot-Zusatzwerkstoff dazu tendiert, von der Position entlang der äußeren peripheren Linie der Anlagegrenzfläche wo das erste Element und das zweite Element miteinander in Kontakt sind überzulaufen.
Gemäß PTL 1 erstrecken sich die Nuten jeweils nicht bis hin zur äußeren peripheren Linie der Anlagegrenzfläche, um obiges Überlaufen des Lot-Zusatzwerkstoffs zu unterbinden. Dennoch wird gemäß PTL 1 der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff unter seinem eigenen Gewicht in die Nuten gedrückt. Deshalb dringt eine überschüssige Menge von Lot-Zusatzwerkstoff in die Anlagegrenzfläche ein, was zu einem möglichen Überlaufen des Lot-Zusatzwerkstoffs führt. Wenn der Lot-Zusatzwerkstoff überläuft verschlechtert etwas des Lot-Zusatzwerkstoffs, der an der äußeren peripheren Oberfläche des ersten Elementes angehaftet ist, nicht nur das Erscheinungsbild des verbundenen Bauteils, sondern kann auch den Prozess des Kombinierens des verbundenen Bauteils mit anderen mechanischen Komponenten behindern.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände erdacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbundenes Bauteil, in welchem das Überlaufen des Lot-Zusatzwerkstoffs von der äußeren peripheren Linie einer Anlagegrenzfläche zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element unterbunden wird und ein Verfahren zur Herstellung des verbundenen Bauteils bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe
Ein verbundenes Bauteil gemäß eines ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung wird durch das miteinander Verbinden eines ersten Elements und eines zweiten Elements mit Lot-Zusatzwerkstoff an einer Anlagegrenzfläche, wo das erste Element und das zweite Element in Kontakt sind, erhalten, das verbundene Bauteil hat einen berührungslosen Bereich, der bezüglich einer äußeren peripheren Linie der Anlagegrenzfläche auf einer Innenseite bereitgestellt ist und in welchem das erste Element und das zweite Element nicht in Kontakt miteinander sind. Das erste Element hat eine Aufbewahrungs-Aussparung, wo der Lot-Zusatzwerkstoff aufbewahrt wird, der geschmolzen wird, wenn das erste Element und das zweite Element miteinander verbunden werden, die Aufbewahrungs-Aussparung stellt den berührungslosen Bereich bereit. Der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff, umfassend einen festgewordenen Teil, bildet ein Reservoir des Lot-Zusatzwerkstoffs in der Aufbewahrungs-Aussparung aus.
Ein Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils gemäß eines anderen Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils, erhalten durch gegenseitiges Verbinden einer ersten Anlagefläche auf einer Seite eines ersten Elements und einer zweiten Anlagefläche auf einer Seite eines zweiten Elements mit Lot-Zusatzwerkstoff. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte α bis γ:

• einen Schritt α des Vorbereitens des ersten Elements, welches eine Aufbewahrungs-Aussparung in der ersten Anlagefläche hat;
• einen Schritt β des Platzierens des Lot-Zusatzwerkstoffs auf dem ersten Element in einem Bereich auf einer Innenseite bezüglich einer äußeren peripheren Linie der Aufbewahrungs-Aussparung und das in Kontakt Bringen der zweiten Anlagefläche des zweiten Elements mit der ersten Anlagefläche des ersten Elements; und
• einen Schritt γ des Schmelzen des Lot-Zusatzwerkstoffs durch das Durchführen von Wärmebehandlung.

Geschmolzener Lot-Zusatzwerkstoff, der temporär im Schritt γ in der Aufbewahrungs-Aussparung aufbewahrt wird, tritt in einen Spalt zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche ein, und der Lot-Zusatzwerkstoff verbindet die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche miteinander.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Das obige verbundene Bauteil ist ein verbundenes Bauteil, in welchem das Überlaufen des Lot-Zusatzwerkstoffs von der äußeren peripheren Linie einer Anlagegrenzfläche zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element unterbunden wird.
Durch das obige Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils kann das Überlaufen des Lot-Zusatzwerkstoffs von der äußeren peripheren Linie einer Anlagegrenzfläche zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element unterbunden werden, wenn das erste Element und das zweite Element miteinander verbunden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Explosionszeichnung eines verbundenen Bauteils gemäß einer ersten Ausgestaltung.
2 beinhaltet Prinzipdarstellungen, die verschiedene Zustände der Verbindung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element darstellen, die im verbundenen Bauteil gemäß der ersten Ausgestaltung enthalten sind.
3 beinhaltet Darstellungen, die ein Verfahren zur Herstellung des verbundenen Bauteils gemäß der ersten Ausgestaltung darstellen.
4 beinhaltet Prinzipdarstellungen, die verschiedene Zustände der Verbindung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element darstellen, die im verbundenen Bauteil gemäß einer zweiten Ausgestaltung enthalten sind.
5 beinhaltet Prinzipdarstellungen, die verschiedene Zustände der Verbindung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element darstellen, die im verbundenen Bauteil gemäß einer dritten Ausgestaltung enthalten sind.
6 beinhaltet Prinzipdarstellungen, die verschiedene Zustände der Verbindung zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element darstellen, die im verbundenen Bauteil gemäß einer vierten Ausgestaltung enthalten sind.
Beschreibung der Ausgestaltungen
Beschreibung der Ausgestaltungen der Erfindung
Als erstes werden Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung aufgeführt und beschrieben.

<1> Ein verbundenes Bauteil gemäß einer Ausgestaltung wird erhalten durch miteinander Verbinden eines ersten Elements und eines zweiten Elements mit Lot-Zusatzwerkstoff an einer Anlagegrenzfläche, wo das erste Element und das zweite Element miteinander in Kontakt sind, das verbundene Bauteil hat einen berührungslosen Bereich, der bezüglich einer äußeren peripheren Linie der Anlagegrenzfläche auf einer Innenseite bereitgestellt ist und in welchem das erste Element und das zweite Element nicht in Kontakt miteinander sind. Das erste Element hat eine Aufbewahrungs-Aussparung, wo der Lot-Zusatzwerkstoff aufbewahrt wird, der geschmolzen wird, wenn das erste Element und das zweite Element miteinander verbunden werden, die Aufbewahrungs-Aussparung stellt den berührungslosen Bereich bereit. Der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff, der einen festgewordenen Teil umfasst, bildet ein Reservoir des Lot-Zusatzwerkstoffs in der Aufbewahrungs-Aussparung aus.

Im obigen verbundenen Bauteil gibt es kein Abtropfen des Lot-Zusatzwerkstoffs, der von der äußeren peripheren Linie des ersten Elements übergelaufen ist oder keine Spur des Entfernens eines solchen Abtropfens des Lot-Zusatzwerkstoffs an irgendeiner Position entlang der äußeren peripheren Linie. Dies beruht darauf, dass das erste Element die Aufbewahrungs-Aussparung aufweist. Es wird, Bezug nehmend auf die detaillierte Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung eines verbundenen Bauteils, die untenstehend gegeben wird, wenn das erste Element die Aufbewahrungs-Aussparung aufweist, geschmolzener Lot-Zusatzwerkstoff zuerst in der Aufbewahrungs-Aussparung aufbewahrt und fließt dann in die Anlagegrenzfläche, wenn die beiden Elemente miteinander verbunden werden. Folglich kann das Hineintreiben des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs in die Anlagegrenzfläche unterbunden werden. Entsprechend kann das Eindringen einer übermäßigen Menge von Lot-Zusatzwerkstoff in die Anlagegrenzfläche zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element unterbunden werden. Folglich kann obiges Abtropfen des Lot-Zusatzwerkstoffs unterdrückt werden.

<2> Eine Modifikation des verbundenen Bauteils gemäß einer Ausgestaltung kann bereitgestellt sein, in welcher eine Oberfläche des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs einen Teilbereich umfasst, der an oder unter der Anlagegrenzfläche positioniert ist.

Der Zustand, in welchem die Oberfläche des Reservoirs an Lot-Zusatzwerkstoff einen Abschnitt umfasst der an oder unter der Anlagegrenzfläche ist, wird als einer von expliziten Beweisen für die Tatsache angesehen, dass kein Eindringen einer übermäßigen Menge an Lot-Zusatzwerkstoff von der Aufbewahrungs-Aussparung in die Anlagegrenzfläche auftritt, wie in der Ausgestaltung beschrieben werden wird.

<3> Eine andere Modifikation des verbundenen Bauteils gemäß einer Ausgestaltung kann bereitgestellt sein, in welcher die Aufbewahrungs-Aussparung eine Tiefe von 0,3 mm oder größer aufweist.

Wenn die Aufbewahrungs-Aussparung eine Tiefe von (maximal) 0,3 mm oder größer aufweist, kann eine ausreichende Menge von geschmolzenem Lot-Zusatzwerkstoff in der Aufbewahrungs-Aussparung aufbewahrt werden, wenn das erste Element und das zweite Element miteinander verbunden werden. Folglich kann das Eindringen einer übermäßigen Menge von Lot-Zusatzwerkstoff von der Aufbewahrungs-Aussparung in die Anlagegrenzfläche unterbunden werden.

<4> Eine andere Modifikation des verbundenen Bauteils gemäß einer Ausgestaltung kann bereitgestellt sein, in welcher das zweite Element eine entsprechende Aussparung oder ein entsprechendes Loch aufweist, das an einer Position bereitgestellt ist, die der Aufbewahrungs-Aussparung entspricht.

Wenn das zweite Element eine entsprechende Aussparung oder ein entsprechendes Loch aufweist, kann ein Raum mit ausreichender Kapazität zum Aufnehmen des Lot-Zusatzwerkstoffs über der Aufbewahrungs-Aussparung bereitgestellt werden, wenn das verbundene Bauteil hergestellt wird. Deshalb kann eine ausreichende Menge von Lot-Zusatzwerkstoff an der Position bereitgestellt werden, die der Aufbewahrungs-Aussparung entspricht, wenn das verbundene Bauteil hergestellt wird.

<5> Eine andere Modifikation des verbundenen Bauteils gemäß einer Ausgestaltung kann bereitgestellt sein, in welcher eine Oberfläche der Seitenwand der Aufbewahrungs-Aussparung, die zusammenhängend mit der Anlagegrenzfläche ist, eine geneigte Oberfläche ausbildet.

Wenn die Oberfläche der Seitenwand der Aufbewahrungs-Aussparung eine geneigte Oberfläche ausbildet kann die Bewegung des Lot-Zusatzwerkstoffs von der Aufbewahrungs-Aussparung zur Anlagegrenzfläche vereinfacht werden, wenn das erste Element und das zweite Element miteinander verbunden werden.

<6> Eine andere Modifikation des verbundenen Bauteils gemäß einer Ausgestaltung kann bereitgestellt sein, in welcher das erste Element und das zweite Element jeweils gesinterte Körper sind.

Das verbundene Bauteil, umfassend das erste Element und das zweite Element, die jeweils gesinterte Körper sind, ist in verschiedenen Bereichen anwendbar. Dies rührt daher, dass ein gesinterter Körper eine exzellente Hitzebeständigkeit und Festigkeit hat. Ferner weist ein gesinterter Körper eine Anzahl von Hohlräumen auf. Der Lot-Zusatzwerkstoff tritt in diese Hohlräume ein, wodurch ein verbundenes Bauteil bereitgestellt wird, in welchem das erste Element und das zweite Element sehr fest miteinander verbunden sind.

<7> Ein Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils gemäß einer anderen Ausgestaltung ist ein Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils, erhalten durch miteinander Verbinden einer ersten Anlagefläche auf einer Seite eines ersten Elements und einer zweiten Anlagefläche auf einer Seite eines zweiten Elements mit Lot-Zusatzwerkstoff.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte α bis γ:
einen Schritt α des Vorbereitens des ersten Elements, welches eine Aufbewahrungs-Aussparung in der ersten Anlagefläche hat;
einen Schritt β des Platzierens des Lot-Zusatzwerkstoffs auf dem ersten Element in einem Bereich auf einer Innenseite bezüglich einer äußeren peripheren Linie der Aufbewahrungs-Aussparung und das in Kontakt Bringen der zweiten Anlagefläche des zweiten Elements mit der ersten Anlagefläche des ersten Elements; und
einen Schritt γ des Schmelzens des Lot-Zusatzwerkstoffs durch das Durchführen von Wärmebehandlung.
Geschmolzener Lot-Zusatzwerkstoff, der temporär im Schritt γ in der Aufbewahrungs-Aussparung aufbewahrt wird, tritt in einen Spalt zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche ein, und der Lot-Zusatzwerkstoff verbindet die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche miteinander.
Im obigen Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils kann das Eindringen einer übermäßigen Menge von Lot-Zusatzwerkstoff in den Spalt (die Anlagegrenzfläche) zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche unterbunden werden. Dies liegt an den folgenden Gründen. Im obigen Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils wird der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff während der Wärmebehandlung temporär in der Aufbewahrungs-Aussparung aufbewahrt, und der geschmolzener Lot-Zusatzwerkstoff wird daraufhin von der Aufbewahrungs-Aussparung zur Anlagegrenzfläche hin bereitgestellt. Da das Eindringen einer übermäßigen Menge von Lot-Zusatzwerkstoff in die Anlagegrenzfläche unterbunden wird, kann das Überlaufen von Lot-Zusatzwerkstoff von der äußeren peripheren Linie der Anlagegrenzfläche effektiv unterbunden werden. Entsprechend kann ein verbundenes Bauteil ohne Abtropfen von Lot-Zusatzwerkstoff an irgendeiner Position entlang der äußeren peripheren Linie hergestellt werden.

<8> Eine Modifikation des Verfahrens zur Herstellung eines verbundenen Bauteils gemäß einer Ausgestaltung kann bereitgestellt sein, in welcher die folgende Bedingung erfüllt ist: 1,5 ≤ W/(V × D) ≤ 5, wo D eine Reindichte des Lot-Zusatzwerkstoffs bezeichnet, W bezeichnet eine Masse des Lot-Zusatzwerkstoffs, der im Schritt β auf dem ersten Element platziert wird und V bezeichnet eine Kapazität der Aufbewahrungs-Aussparung. Zu beachten ist, dass D in g/cm³, W in g, und V in mm³ angegeben ist.

Wenn die auf dem ersten Element zu platzierende Menge von Lot-Zusatzwerkstoff derart angepasst wird, dass die obige Ungleichung erfüllt ist, kann der Lot-Zusatzwerkstoff auf der ganzen Anlagegrenzfläche verteilt werden.

<9> Eine weitere Modifikation des Verfahrens zur Herstellung eines verbundenen Bauteils gemäß einer Ausgestaltung kann bereitgestellt sein, in welcher die Aufbewahrungs-Aussparung eine Tiefe von 0,3 mm oder größer aufweist.

Wenn die Aufbewahrungs-Aussparung eine Tiefe von (maximal) 0,3 mm oder größer aufweist, kann eine ausreichende Menge an geschmolzenem Lot-Zusatzwerkstoff in der Aufbewahrungs-Aussparung aufbewahrt werden. Daher kann das ganz plötzliche Eindringen von geschmolzenem Lot-Zusatzwerkstoff in die Anlagegrenzfläche unterbunden werden. Folglich kann das Eindringen einer übermäßigen Menge von Lot-Zusatzwerkstoff von der Aufbewahrungs-Aussparung in die Anlagegrenzfläche unterbunden werden.
Detaillierte Beschreibung von Ausgestaltungen der Erfindung
Details der Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Zu beachten ist, dass die vorliegende Erfindung nicht auf solche exemplarische Ausgestaltungen beschränkt ist und durch die beiliegenden Ansprüche definiert wird. Es wird beabsichtigt, alle Änderungen, die im Rahmen der Ansprüche durchgeführt wurden und Äquivalente davon zu umfassen.
<Erste Ausgestaltung>
<<Verbundenes Bauteil>>
Ein in 1 dargestelltes verbundenes Bauteil 1α wird durch miteinander Verbinden eines ersten Elements 1 und eines zweiten Elements 2 mit Lot-Zusatzwerkstoff (1 stellt die zwei Elemente 1 und 2 dar, die voneinander separiert sind) erhalten. Es gibt zwei wesentliche Unterschiede zwischen dem verbundenen Bauteil 1α und dem bekannten verbundenen Bauteil: [1] Das erste Element 1 hat Aufbewahrungs-Aussparungen 10; und [2] Es gibt kein Abtropfen des Lot-Zusatzwerkstoffs oder keine Spur des Entfernens eines solchen Abtropfens an irgendeiner Position entlang der äußeren peripheren Linie einer Anlagegrenzfläche zwischen dem ersten Element 1 und dem zweiten Element 2. Jetzt werden Elemente, die im verbundenen Bauteil 1α enthalten sind im Detail beschrieben.
[Erstes Element]
Das in 1 dargestellte erste Element 1 weist eine Konfiguration auf, in welcher drei säulenähnliche Abschnitte auf einer Seite eines Rings bereitgestellt sind. Natürlich ist die Form des ersten Elements 1 nicht auf die in 1 dargestellte Form beschränkt. In diesem Fall bilden die Endflächen der säulenähnlichen Abschnitte des ersten Elements 1 jeweils eine mit dem zweiten Element 2, welches eine Ringform hat und unten beschrieben werden wird, zu verbindende erste Anlagefläche 1S aus. D. h., dass die erste Anlagefläche 1S eine Fügefläche ist (eine Fläche, die berührungslose Bereiche R1, die unten stehend mit Bezug zu 2 beschrieben werden, ausschließt), die mit dem zweiten Element 2 zu verbinden ist. Die erste Anlagefläche 1S hat die Aufbewahrungs-Aussparung 10 in ihrem Zentrum. Die Aufbewahrungs-Aussparung 10 ist ein konkaver Abschnitt, dessen Boden niedriger ist als der niedrigste Teil der ersten Anlagefläche 1S, als die Fügefläche. Zum Beispiel kann die erste Anlagefläche 1S die in PTL 1 offenbarten Nuten aufweisen. In diesem Fall ist die Aufbewahrungs-Aussparung 10 tiefer als die Nuten.
Die Anzahl und die Positionen der Aufbewahrungs-Aussparungen 10, die im ersten Element 1 bereitgestellt sind, und die Draufsichtsform der Kontur jeder Aufbewahrungs-Aussparung 10 sind nicht gezielt beschränkt. Die Draufsichtsform der Kontur der Aufbewahrungs-Aussparung 10 kann zum Beispiel eine ovale Form, einschließend eine kreisrunde Form wie in 1 dargestellt, eine mehreckige Form, einschließend eine rechteckige Form oder jedweder anderer Form wie eine sternenähnliche Form sein. Darüber hinaus kann, wie im Folgenden in dritten und vierten Ausgestaltungen (5 und 6) zu beschreiben sein wird, die Aufbewahrungs-Aussparung 10 in Draufsicht eine Ringform aufweisen.
Die Länge von einer Verlängerung der Anlagegrenzfläche zum tiefsten Punkt der Aufbewahrungs-Aussparung 10 beträgt bevorzugt 0,3 mm oder größer. Wenn die Aufbewahrungs-Aussparung 10 seicht ist, könnte eine solche Aufbewahrungs-Aussparung 10 nicht in der Lage sein, eine ausreichende Menge Lot-Zusatzwerkstoff aufzubewahren, wenn das erste Element 1 und das zweite Element 2 miteinander verbunden werden.
Die Aufbewahrungs-Aussparung 10 kann eine Form haben, die von der Mündung davon zum Boden davon gleichbleibend ist oder kann eine schüsselartige Form aufweisen. Die Aufbewahrungs-Aussparung 10 gemäß der ersten Ausgestaltung hat eine schüsselartige Form, wie in 2 dargestellt, auf die später Bezug genommen wird. In einem solchen Fall ist die Neigung der Oberfläche der Seitenwand der Aufbewahrungs-Aussparung 10, die zusammenhängend mit der Anlagegrenzfläche ist, d. h., der Winkel (der Neigungswinkel) zwischen der Verlängerung der Anlagegrenzfläche und der Oberfläche der Seitenwand, bevorzugt ungefähr 30° oder größer und 85° oder kleiner. Weiter bevorzugt beträgt der Neigungswinkel 40° oder größer und 80° oder kleiner. Noch weiter bevorzugt beträgt der Neigungswinkel 50° oder größer und 75° oder kleiner.
Das erste Element 1 kann entweder ein gesinterter Körper sein, der durch Sintern eines Pulverpresslings erhalten wurde, oder ein Gusskörper. Der gesinterte Körper kann beispielsweise ein Fe-Cu-C gesinterter Körper sein.
[Zweites Element]
Das zweite Element 2, dargestellt in 1, ist ein ringförmiges Element. Das zweite Element 2 hat Vertiefungen, in welche jeweils Enden von Stegabschnitten des ersten Elements 1 eingepasst sind. Die Bodenfläche jeder der Vertiefungen bildet eine zweite Anlagefläche 2S aus, um in Kontakt mit dem ersten Element 1 gebracht zu werden. Die zweite Anlagefläche 2S hat ein Durchgangsloch (entsprechendes Loch) 20 an einer Position, die der Aufbewahrungs-Aussparung 10 des ersten Elements 1 entspricht. Das Durchgangsloch 20 durchdringt das zweite Element 2 in der Dickenrichtung des Rings.
Wie das erste Element 1, kann das zweite Element 2 entweder ein gesinterter Körper sein, der durch Sintern eines Pulverpresslings erhalten wurde, oder ein Gusskörper. Der gesinterte Körper kann beispielsweise ein Fe-Cu-C gesinterter Körper sein.
[Lot-Zusatzwerkstoff]
Der Lot-Zusatzwerkstoff, welcher die erste Anlagefläche 1S des ersten Elements 1 und die zweite Anlagefläche 2S des zweiten Elements 2 miteinander verbindet ist nicht konkret limitiert, sofern der Lot-Zusatzwerkstoff in einem geschmolzenen Zustand hydrophil zu den zwei Elementen 1 und 2 ist. Wenn der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff hydrophil zu den zwei Elementen 1 und 2 ist, bildet die Oberfläche des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs einen konkaven Meniskus aus, dessen zentraler Teil bei einer geringeren Höhe positioniert ist und dessen äußerer Teil bei einer größeren Höhe positioniert ist. Beispiele eines solchen Lot-Zusatzwerkstoffs umfassen Ni-Cu-Mn-Fe Lot-Zusatzwerkstoff und Ni-Cu-Mn-Si-B Lot-Zusatzwerkstoff.
Insbesondere kann der Lot-Zusatzwerkstoff aus 40 Masse-% Ni, 40 Masse-% Cu, 15 Masse-% Mn, 1,7 Masse-% Si, und 1,5 Masse-% B bestehen, mit einer Reindichte von 8,4 g/cm³. Die Viskosität des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs, der zu einem großen Prozentsatz Cu enthält, ist ungefähr gleich oder geringer als jene von Wasser.
[Zustand der Verbindung]
Der Zustand der Verbindung zwischen dem ersten Element 1 und dem zweiten Element 2 wird mit Bezug zu 2 beschrieben. 2 umfasst Prinzipdarstellungen des in 1 dargestellten ersten Elements 1 und des zweiten Elements 2, die miteinander verbunden sind, die Darstellungen illustrieren jeweils einen Schnitt entlang der Linie II-II. Aus praktischen Gründen ist 2 dargestellt, als wenn ein Spalt an der Verbindung zwischen dem ersten Element 1 und dem zweiten Element 2 vorgesehen ist. Tatsächlich sind die Anlageflächen 1S und 2S der zwei Elemente 1 und 2 allerdings in Kontakt miteinander. 2 stellt drei Zustände mit unterschiedlicher Menge an Lot-Zusatzwerkstoff 3 dar, der das erste Element 1 und das zweite Element 2 miteinander verbindet.
Wie in der obersten der Darstellungen in 2 gezeigt, umfasst das verbundene Bauteil 1α, erhalten durch miteinander Verbinden des ersten Elements 1 und des zweiten Elements 2 berührungslose Bereiche R1, wo das erste Element 1 und das zweite Element 2 nicht miteinander in Kontakt sind. Die berührungslosen Bereiche R1 sind an Positionen bereitgestellt, die den jeweiligen Aufbewahrungs-Aussparungen 10 entsprechen. Der Lot-Zusatzwerkstoff 3 kann aufgespalten sein in ein Reservoir des Lot-Zusatzwerkstoffs 30, das in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 angesammelt ist, und in einen Verbindungsabschnitt des Lot-Zusatzwerkstoffs 31, der an der Anlagegrenzfläche zwischen der ersten Anlagefläche 1S und der zweiten Anlagefläche 2S vorhanden ist. Die Oberfläche des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 wird abgesenkt, während er im Wesentlichen der Form der Bodenfläche der Aufbewahrungs-Aussparung 10 entspricht, und der hinuntergedrückt Teil ist in einer Höhe unter der Anlagegrenzfläche. Währenddessen verteilt sich der Verbindungsabschnitt des Lot-Zusatzwerkstoffs 31 überall auf der Anlagegrenzfläche und verbindet das erste Element 1 und das zweite Element 2 an jeder Position der Anlagegrenzfläche fest miteinander.
Es gibt kein Abtropfen des Lot-Zusatzwerkstoffs oder keine Spur des Entfernens eines solchen Abtropfens des Lot-Zusatzwerkstoffs an irgendeiner Position entlang der äußeren peripheren Linie des ersten Elements 1 (siehe die weißen Pfeile). Dies rührt daher, dass das erste Element 1 die Aufbewahrungs-Aussparung 10 aufweist, die unten stehend bezüglich eines Verfahrens zur Herstellung des verbundenen Bauteils 1α beschrieben wird. Folglich wird das Eindringen einer übermäßigen Menge von Lot-Zusatzwerkstoff 3 in die Anlagegrenzfläche zwischen dem ersten Element 1 und dem zweiten Element 2 vermieden.
In dem verbundenen Bauteil 1α, dargestellt in der mittleren der Darstellungen in 2, ist die Oberfläche des in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 angesammelten Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 im Wesentlichen bündig mit der Anlagegrenzfläche. Die Oberfläche des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 im Durchgangsloch 20 ist an derem Rand angehoben. Dies ist auf die Oberflächenspannung des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 zurückzuführen, die auftritt wenn das erste Element 1 und das zweite Element 2 miteinander verbunden werden. Der Teil exklusive des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 ist derselbe wie in der obersten Darstellung von 2.
Im verbundenen Bauteil 1α, dargestellt in der untersten der Darstellungen in 2, ist die Oberfläche des in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 angesammelten Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in einer Höhe angeordnet, die um ungefähr 0,5 mm höher als die Anlagegrenzfläche ist. Wenn die Höhe des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 viel höher als die Anlagegrenzfläche wird (zum Beispiel um ca. 1 mm oder größer) steigt die Wahrscheinlichkeit des Abtropfens des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 an irgendeiner Position entlang der äußeren peripheren Linie (siehe die weißen Pfeile). Auch im in der untersten Darstellung gezeigten Beispiel ist die Oberfläche des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 im Durchgangsloch 20 an dessen Kante angehoben. Der Teil exklusive des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 ist derselbe wie in der obersten Darstellung von 2.
<<Verfahren zur Herstellung des Verbundenen Bauteils>>
Das obige verbundene Bauteil 1α kann durch ein Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils hergestellt werden, welches die folgenden Schritte α bis γ umfasst. Jetzt wird ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des in der obersten Darstellung von 2 gezeigten verbundenen Bauteils beschrieben.
Die Beschreibung wird mit Bezug zu 3 gegeben.
[Schritt α]
Wie in der obersten der Darstellungen in 3 gezeigt, wird im Schritt α ein erstes Element 1 vorbereitet, welches eine Aufbewahrungs-Aussparung 10 in einer ersten Anlagefläche 1S von diesem aufweist. Das erste Element 1 kann entweder ein gesinterter Körper oder ein Gusskörper sein. Darüber hinaus kann das erste Element 1 entweder ein Pulverpressling sein, der noch zu sintern ist. Die Tiefe der Aufbewahrungs-Aussparung 10 des ersten Elements 1 ist bevorzugt auf 0,3 mm oder größer festgelegt.
[Schritt β]
Im Schritt β wird ein Teil des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 auf dem ersten Element 1 in einem Bereich auf der Innenseite der äußeren peripheren Linie der Aufbewahrungs-Aussparung 10 platziert, und eine zweite Anlagefläche 2S eines zweiten Elements 2 wird mit der ersten Anlagefläche 1S des ersten Elements 1 in Kontakt gebracht (3 ist dargestellt, als wenn ein Spalt zwischen den zwei Elementen 1 und 2 besteht). In der vorliegenden Ausgestaltung hat das zweite Element 2 an einer Position, die der Aufbewahrungs-Aussparung 10 des ersten Elements 1 entspricht, ein Durchgangsloch (entsprechendes Loch) 20, welches sich durch das zweite Element 2 in der Dickenrichtung erstreckt. Deswegen kann das Teil des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 durch das Durchgangsloch 20 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 platziert werden, nachdem das zweite Element 2 in Kontakt mit dem ersten Element 1 gebracht wurde. Selbstverständlich kann das zweite Element 2 in Kontakt mit dem ersten Element 1 gebracht werden, nachdem das Teil des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 des ersten Elements 1 platziert wurde. Mit dem Vorhandensein des Durchgangslochs 20 kann ein Teil des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 mit einer Dicke größer als die Tiefe der Aufbewahrungs-Aussparung 10 einfach in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 platziert werden.
Das zweite Element 2 kann entweder ein gesinterter Körper, ein Pulverpressling, der noch zu sintern ist oder ein Gusskörper sein. Im Hinblick darauf, einen zufriedenstellenden Verbindungsbereich zwischen den zwei Elementen 1 und 2 bereitzustellen, ist die Größe des im zweiten Element 2 bereitgestellten Durchgangslochs 20 bevorzugt gleich oder kleiner als die Größe der Mündung der im ersten Element 1 bereitgestellten Aufbewahrungs-Aussparung 10.
Die Menge des Teils des Lot-Zusatzwerkstoffs 3, der im Schritt β in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 zu platzieren ist kann in Übereinstimmung mit der Fläche der Anlagegrenzfläche festgelegt werden. Die Menge des Teils des Lot-Zusatzwerkstoffs 3, der zu platzieren ist muss lediglich eine solche Menge sein, dass sich der Lot-Zusatzwerkstoff 3 im geschmolzenen Zustand, der untenstehend beschrieben ist, über die gesamte Anlagegrenzfläche verteilen kann (die Menge wird im Folgenden als die benötigte Menge bezeichnet). Im Hinblick darauf, einen zufriedenstellenden Verbindungsbereich bereitzustellen, beträgt die Menge des Teils des Lot-Zusatzwerkstoffs 3, der zu platzieren ist bevorzugt 1,1 bis 2 mal die obige benötigte Menge. Darüber hinaus kann die Menge des zu platzierenden Teils des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 derart festgelegt werden, dass die Ungleichung 1,5 ≤ W/(V × D) ≤ 5 erfüllt ist, oder kann gleich oder größer als die Kapazität der Aufbewahrungs-Aussparung 10 sein. Zu beachten ist, dass ”D” die Reindichte (g/cm³) des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 bezeichnet, ”W” bezeichnet die Masse (g) des Lot-Zusatzwerkstoffs 3, und V bezeichnet die Kapazität (mm³) der Aufbewahrungs-Aussparung 10.
[Schritt γ]
Wie in der mittleren Darstellung in 3 gezeigt, wird im Schritt γ, das Teil des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 durch Wärmebehandlung geschmolzen. Bei der Wärmebehandlung wird geschmolzener Lot-Zusatzwerkstoff 3 temporär in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 aufbewahrt. D. h., dass geschmolzener Lot-Zusatzwerkstoff 3 nicht direkt in die Anlagegrenzfläche eingeleitet wird, sondern zuerst temporär in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 gespeichert wird. Der periphere Rand des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs 3, der in Kontakt mit der Oberfläche der Seitenwand des ersten Elements ist, wird aufgrund des Benetzungseffektes (die Oberfläche des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 bildet einen konkaven Meniskus aus) höher angehoben als der zentrale Teil des Lot-Zusatzwerkstoffs 3. In der vorliegenden Ausgestaltung ist die Oberfläche des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs 3 (exklusive des nicht geschmolzenen Anteils) exklusive des peripheren Randes während eines Prozesses vom Schmelzen des Teils des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 bis zur Verfestigung des in die Anlagegrenzfläche eingeleiteten Lot-Zusatzwerkstoffs 3 unter der Anlagegrenzfläche positioniert. Wenn der periphere Rand des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs 3 die Anlagegrenzfläche zwischen dem ersten Element 1 und dem zweiten Element 2 erreicht, wird der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff 3 durch den Kapilareffekt in die Anlagegrenzfläche hinein aufgenommen. Solange der periphere Rand die Anlagegrenzfläche erreicht wird der Lot-Zusatzwerkstoff 3 durch den Kapilareffekt in die Anlagegrenzfläche hinein eingeleitet, selbst wenn die Oberfläche des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs 3, exklusive des peripheren Randes, unter der Anlagegrenzfläche positioniert ist. D. h., dass der Oberflächenspiegel des in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 befindlichen Lot-Zusatzwerkstoffs 3 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 angehoben wird und mittels der Oberflächenspannung die Anlagegrenzfläche erreicht, wodurch der Lot-Zusatzwerkstoff 3 in die Anlagegrenzfläche hinein eingeleitet wird. Wichtig ist dieser Prozess, in welchem der Oberflächenspiegel des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs 3 von einer Position unter der Anlagegrenzfläche angehoben wird und dann die Anlagegrenzfläche erreicht, und dieser Prozess unterscheidet sich vom Prozess des Einleitens des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs 3 in die Anlagegrenzfläche hinein in einem Zustand, wo der Oberflächenspiegel des geschmolzenen Lot-Zusatzwerkstoffs 3 vom Beginn des Schmelzschrittes an bündig mit oder über der Anlagegrenzfläche positioniert ist. Im Gegensatz zur vorliegenden Ausgestaltung wird der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff 3 unter dem Flüssigkeitsdruck desselben in die Anlagegrenzfläche hineingedrückt, wenn der Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 viel höher als die Anlagegrenzfläche positioniert ist, und der Lot-Zusatzwerkstoff 3 kann von irgendeiner Position entlang der äußeren peripheren Linie des ersten Elements 1 abtropfen (siehe die weißen Pfeile).
Die obige Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur höher als die Schmelztemperatur des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 durchgeführt. Beispielsweise ist die in der Wärmebehandlung eingestellte Temperatur bevorzugt 10°C oder mehr höher als die Schmelztemperatur. Wenn das erste Element 1 und das zweite Element 2 jeweils ein Pulverpressling sind, wird die Temperatur für die Wärmebehandlung auf eine Temperatur eingestellt, bei welcher das erste Element 1 und das zweite Element 2 gesintert werden. Beispielsweise wird im Fall eines Fe-Cu-C Pulverpresslings die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von einschließlich 1100°C bis 1200°C und für eine Zeitdauer von einschließlich 10 Minuten bis 30 Minuten durchgeführt. Für die Sintertemperatur kann angenommen werden, dass diese höher ist als der Schmelzpunkt des Lot-Zusatzwerkstoffs 3. Folglich kann die Temperatur für die Wärmebehandlung mit Bezug auf die Sintertemperatur festgelegt werden.
Wie oben beschrieben kann das Eindringen einer übermäßigen Menge von Lot-Zusatzwerkstoff 3 in die Anlagegrenzfläche, wie in der untersten Darstellung in 3 gezeigt, vermieden werden, wenn der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff 3 während der Behandlung temporär in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 aufbewahrt wird und dann von der Aufbewahrungs-Aussparung 10 in die Anlagegrenzfläche hinein eingespeist wird, wie in der mittleren Darstellung in 3 gezeigt. Demzufolge kann ein verbundenes Bauteil 1α hergestellt werden, welches kein Abtropfen von Lot-Zusatzwerkstoff an irgendeiner Position entlang der äußeren peripheren Linie des ersten Elements 1 (siehe die weißen Pfeile) aufweist. Darüberhinaus gibt es keine Spur des Entfernens eines solchen Abtropfens des Lot-Zusatzwerkstoffs, da es kein Abtropfen von Lot-Zusatzwerkstoff 3 im verbundenen Bauteil 1α gibt.
<zweite Ausgestaltung>
Eine zweite Ausgestaltung, in welcher das zweite Element 2 eine entsprechende Aussparung 21 aufweist, die an einer Position, die der Aufbewahrungs-Aussparung 10 des ersten Elements 1 entspricht, bereitgestellt ist, wird nun mit Bezug zu 4 beschrieben. Die oberste Darstellung, die mittlere Darstellung, und die unterste Darstellung in 4 zeigen ein verbundenes Bauteil 1β, in welchem der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 unter der Anlagegrenzfläche liegt, ein verbundenes Bauteil 1β, in welchem der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 im Wesentlichen bündig mit der Anlagegrenzfläche ist, und ein verbundenes Bauteil 1β, in welchem der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 leicht über der Anlagegrenzfläche liegt. Die anderen Details des verbundenen Bauteils 1β, ausgenommen der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 sind gleich.
Da das zweite Element 2 die entsprechende Aussparung 21 aufweist, kann der Lot-Zusatzwerkstoff 3 von außerhalb unsichtbar gemacht werden. Die Tiefe der entsprechenden Aussparung 21 kann angemessen bestimmt werden. Wenn die Tiefe der entsprechenden Aussparung 21 erhöht wird, kann ein größeres Teil von Lot-Zusatzwerkstoff 3 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 des ersten Elements 1 platziert werden, wenn das erste Element 1 und das zweite Element 2 miteinander verbunden werden.
Um eines der in 4 dargestellten verbundenen Bauteile 1β herzustellen, wird zuerst ein Teil von Lot-Zusatzwerkstoff 3 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 des ersten Elements 1 platziert, und die zweite Anlagefläche 2S des zweiten Elements 2 wird dann in Kontakt mit der ersten Anlagefläche 1S des ersten Elements 1 gebracht. Darauffolgend wird Wärmebehandlung am resultierenden Körper angewandt, wodurch das erste Element 1 und das zweite Element 2 mit dem Lot-Zusatzwerkstoff 3 (der Verbindungsabschnitt des Lot-Zusatzwerkstoffs 31) miteinander verbunden werden.
<dritte Ausgestaltung>
Eine dritte Ausgestaltung, in welcher die im ersten Element 1 bereitgestellte Aufbewahrungs-Aussparung 10 eine Ringform aufweist, wird nun mit Bezug zu 5 beschrieben. Die oberste Darstellung, die mittlere Darstellung, und die unterste Darstellung in 5 zeigen ein verbundenes Bauteil 1γ, in welchem der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 unter der Anlagegrenzfläche liegt, ein verbundenes Bauteil 1γ, in welchem der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 im Wesentlichen bündig mit der Anlagegrenzfläche ist, und ein verbundenes Bauteil 1γ, in welchem der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 leicht über der Anlagegrenzfläche liegt. Die anderen Details des verbundenen Bauteils 1γ, ausgenommen der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 sind gleich.
Da die Aufbewahrungs-Aussparung 10 eine Ringform aufweist kann die Menge an Reservoir des Lot-Zusatzwerkstoffs 30, dass in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 verbleibt, reduziert werden. Das heißt, dass die Menge an Lot-Zusatzwerkstoff 3, die irrelevant für das Verbinden des ersten Elements 1 und des zweiten Elements 2 ist, reduziert werden kann.
Die innere Wandfläche der ringförmigen Aufbewahrungs-Aussparung 10, die sich auf der äußeren peripheren Seite befindet, bildet bevorzugt eine geneigte Oberfläche wie in der ersten und zweiten Ausgestaltung aus. Ferner kann die innere Wandfläche der ringförmigen Aufbewahrungs-Aussparung 10, die sich auf der inneren peripheren Seite befindet, auch eine geneigte Oberfläche ausbilden.
Um eines der in 5 dargestellten verbundenen Bauteile 1γ herzustellen, wird ein Teil von Lot-Zusatzwerkstoff 3 bevorzugt auf einem Landabschnitt des ersten Elements 1, der von der Aufbewahrungs-Aussparung 10 umgeben ist, platziert. Indem das Teil von Lot-Zusatzwerkstoff 3 auf dem Landabschnitt platziert wird, fließt geschmolzener Lot-Zusatzwerkstoff 3 derart in die ringförmige Aufbewahrungs-Aussparung 10, dass es über die Gesamtheit der Aufbewahrungs-Aussparung 10 verteilt wird. Folglich wird das Auftreten einer Situation vermieden, in der die Menge an of Lot-Zusatzwerkstoff 3 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 an einigen Positionen beträchtlich wird. Somit wird der Lot-Zusatzwerkstoff 3 in die Anlagegrenzfläche eingeleitet, nachdem eine ausreichende Menge an geschmolzenem Lot-Zusatzwerkstoff 3 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 aufbewahrt wird. In diesem Fall kann der Lot-Zusatzwerkstoff 3 vom Landabschnitt im Wesentlichen gleichmäßig über die Gesamtheit der Aufbewahrungs-Aussparung 10 verteilt werden, wenn die innere Wandfläche der ringförmigen Aufbewahrungs-Aussparung 10, die sich auf der inneren peripheren Seite befindet, einen geneigte Oberfläche ausbildet. Während die vorliegende Ausgestaltung einen Fall betrifft, wo das obere Ende des Landabschnitts auf der gleichen Höhe wie die Anlagegrenzfläche positioniert ist, kann das obere Ende des Landabschnitts entweder über oder unter der Anlagegrenzfläche positioniert werden.
<vierte Ausgestaltung>
Wie in 6 dargestellt, können das in der dritten Ausgestaltung (siehe 5) angewandte erste Element 1, welches die ringförmige Aufbewahrungs-Aussparung 10 aufweist, und das in der zweiten Ausgestaltung angewandte zweite Element 2, welches die entsprechende Aussparung 21 aufweist, miteinander zu einem verbundenen Bauteil 1δ kombiniert werden. Die oberste Darstellung, die mittlere Darstellung, und die unterste Darstellung in 6 zeigen ein verbundenes Bauteil 1δ, in welchem der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 unter der Anlagegrenzfläche liegt, ein verbundenes Bauteil 16, in welchem der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 im Wesentlichen bündig mit der Anlagegrenzfläche ist, und ein verbundenes Bauteil 16, in welchem der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in der Aufbewahrungs-Aussparung 10 leicht über der Anlagegrenzfläche liegt. Die anderen Details des verbundenen Bauteils 1δ, ausgenommen der Oberflächenspiegel des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 sind gleich.
In der vorliegenden Ausgestaltung können beide, die in der zweiten Ausgestaltung erzeugte vorteilhafte Wirkung und die in der dritten Ausgestaltung erzeugte vorteilhafte Wirkung erhalten werden.
<experimentelles Beispiel>
In einem experimentellen Beispiel wurde das in 2 dargestellte verbundene Bauteil 1α, erhalten durch miteinander Verbinden des ersten Elements 1 und des zweiten Elements 2 mit Lot-Zusatzwerkstoff tatsächlich hergestellt. Im Besonderen wurde eine Vielzahl verbundener Bauteile 1α (Proben Nr. 2 bis 6), jeweils erhalten durch miteinander Verbinden des ersten Elements 1 und des zweiten Elements 2, derart hergestellt, dass deren Aufbewahrungs-Aussparungen 10 verschiedene Tiefen aufweisen. Ferner wurde als Vergleichsexemplar ein verbundenes Bauteil (Probe Nr. 1) hergestellt, erhalten durch miteinander Verbinden eines ersten Elements 1 ohne Aufbewahrungs-Aussparungen und des zweiten Elements. Diese verbundenen Bauteile wurden im Hinblick auf den Zustand des Eindringens des Lot-Zusatzwerkstoffs in die Anlagegrenzfläche, auf das Überlaufen des Lot-Zusatzwerkstoffs von einem offenen Ende der Anlagegrenzfläche (d. h. die äußere periphere Linie, in 1 durch die weißen Pfeile gekennzeichnet), und auf den Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs untersucht.

Für jede der Proben Nr. 2 bis 6 wurde die Grundrissfläche der Aufbewahrungs-Aussparung 10 auf 40 mm² festgelegt, und die Fläche der Anlagegrenzfläche wurde auf 2,77 cm² festgelegt. Die Fläche der Anlagegrenzfläche für Probe Nr. 1 ohne Aufbewahrungs-Aussparungen wurde auch auf 2,77 cm² festgelegt. Der Lot-Zusatzwerkstoff 3 war aus Ni, Cu, Mn, und Fe zusammengesetzt und hatte eine Reindichte von ungefähr 8,4 g/cm³. Herstellungsbedingungen für jede der Proben sind in Tabelle 1 zusammengefasst. [Tabelle 1]

Probe Nr.	Aufbewahrungs-Aussparung		Lot-Zusatzwerkstoff
	Tiefe H	Kapazität V	Menge entsprechend der Kapazität der Aufbewahrungs-Aussparung V·D	Zugeführte Menge W	Benötigte Menge Wth	Verhältnis Ausdruck W/(V·D)
	[mm]	[mm³]	[g]	[g]	[g]	Verhältnis Ausdruck W/(V·D)
1	0	0	0,00	0,50	0,30	-
2	0,3	12	0,10	0,50	0,30	5,0
3	0,5	20	0,17	0,50	0,30	3,0
4	0,8	32	0,27	0,50	0,30	1,9
5	1,0	40	0,33	0,50	0,30	1,5
6	1,2	48	0,40	0,50	0,30	1,3

Die in Tabelle 1 gelisteten Elemente haben die folgenden Bedeutungen.

• Die Tiefe H (mm) bezieht sich auf den kürzesten Abstand von der Ebene der Anlagegrenzfläche, die über den berührungslosen Bereich R1 erweitert wurde, zum tiefsten Punkt der Aufbewahrungs-Aussparung 10.
• Die Kapazität V (mm³) bezieht sich auf das Volumen eines Anteils, welches durch die obige Ebene und die Aufbewahrungs-Aussparung 10 definiert ist, d. h. die Kapazität der Aufbewahrungs-Aussparung 10.
• Die Menge entsprechend der Kapazität der Aufbewahrungs-Aussparung V × D (g) bezieht sich auf die Masse des Lot-Zusatzwerkstoffs 3, die der Kapazität der Aufbewahrungs-Aussparung 10 entspricht.
• Die zugeführte Menge W (g) bezieht sich auf die Masse des Lot-Zusatzwerkstoffs 3, die im Prozess der Herstellung des verbundenen Bauteils auf dem ersten Element 1 zu platzieren ist und betrug 0,50 g in diesem Experiment.
• Die benötigte Menge Wth (g) bezieht sich auf die Masse des Lot-Zusatzwerkstoffs die notwendig ist, um das erste Element 1 und das zweite Element 2 über die Gesamtheit der Anlagegrenzfläche (mit einer Fläche von 2,77 cm²) fest zu verbinden und betrug 0,30 g in diesem Experiment.
• Der Verhältnisausdruck stellte eine Kennziffer zur Verfügung, um eine bevorzugte Menge von Lot-Zusatzwerkstoff 3 zu bestimmen, die zuzuführen ist und gab die zugeführte Menge W (g) geteilt durch die Menge V × D (g) wieder.

Jede der Proben wurde in Übereinstimmung mit dem in der ersten Ausgestaltung beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils hergestellt. Das erste Element 1 und das zweite Element 2, die noch miteinander zu verbinden waren, waren jeweils ein Pulverpressling. Die Wärmebehandlung für den Lot-Zusatzwerkstoff 3 wurde im Prozess des Sinterns des ersten Elements 1 und des zweiten Elements 2 durchgeführt. Die Wärmebehandlung wurde bei einer Temperatur (einer Sintertemperatur) von 1100 bis 1200°C und über eine Zeitdauer von 15 Minuten durchgeführt.

Die somit erhaltenen Proben wurden jeweils entlang einer Linie geschnitten, um einen Querschnitt senkrecht zur Anlagegrenzfläche zu haben, und es wurde untersucht, ob sich der Lot-Zusatzwerkstoff überall auf der Anlagegrenzfläche verteilt hat. Wenn es im Querschnitt der Probe irgendwelche Bereiche ohne Lot-Zusatzwerkstoff an der Anlagegrenzfläche gab, so wurde entschieden, dass der Zustand der Verbindung schlecht war. Wenn der Lot-Zusatzwerkstoff im Querschnitt der Probe überall auf der Anlagegrenzfläche vorhanden war, so wurde entschieden, dass der Zustand der Verbindung zufriedenstellend war. Ferner wurde das offene Ende der Anlagegrenzfläche jeder Probe visuell untersucht, und es wurde untersucht, ob es irgendein Überlaufen des Lot-Zusatzwerkstoffs vom offenen Ende gibt oder nicht. Ferner wurde durch Betrachten des Querschnitts jeder der Proben der Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs 3 im zentralen Teil des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs 30 in Bezug zur Anlagegrenzfläche bestimmt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind in Tabelle 2 zusammengefasst. [Tabelle 2]

Probe Nr.	Verteilung des Lot-Zusatzwerkstoffs über Anlagegrenzfläche	Überlaufen des Lot-Zusatzwerkstoffs vom offenen Ende	Beziehung zwischen Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs und Anlagegrenzfläche
1	Gut	Ja	Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs war höher
2	Gut	Nein	Im Wesentlichen bündig miteinander
3	Gut	Nein	Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs war niedriger
4	Gut	Nein	Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs war niedriger
5	Gut	Nein	Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs war niedriger
6	Schlecht	Nein	Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs war niedriger

Wie in Tabelle 2 zusammengefasst, ist im Fall von Probe Nr. 1 der Lot-Zusatzwerkstoff überall auf der Anlagegrenzfläche verteilt, ist aber vom offenen Ende übergelaufen, was einiges Abtropfen des Lot-Zusatzwerkstoffs bewirkt. Es wird festgestellt, dass geschmolzener Lot-Zusatzwerkstoff unter seinem eigenen Gewicht während der Wärmebehandlung in die Anlagegrenzfläche hineingetrieben wurde, da das erste Element keine Aufbewahrungs-Aussparungen hatte. Solch eine Situation wird durch die Tatsache bewiesen, dass im Fall von Probe Nr. 1 der Oberflächenspiegel des erstarrten Lot-Zusatzwerkstoffs höher war als die Anlagegrenzfläche. Der Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs im geschmolzenen Zustand ist höher als der Oberflächenspiegel des Lot-Zusatzwerkstoffs im erstarrten Zustand. Deshalb wird davon ausgegangen, dass eine übermäßige Menge von Lot-Zusatzwerkstoff in die Anlagegrenzfläche zugeführt wurde.
In jedem der Fälle von Proben Nr. 2 bis 5 verteilte sich der Lot-Zusatzwerkstoff überall auf der Anlagegrenzfläche ohne Abtropfen des Lot-Zusatzwerkstoffs vom offenen Ende. Die Werte des Ausdrucks W/(V × D) für die entsprechenden Proben bewegen sich zwischen 1,5 und 5, wie in Tabelle 1 zusammengefasst. Derweil wurde im Fall von Probe Nr. 6 kein Abtropfen von Lot-Zusatzwerkstoff vom offenen Ende beobachtet, obwohl einige Bereiche der Anlagegrenzfläche nicht mit Lot-Zusatzwerkstoff gefüllt waren. Der Wert des Ausdrucks W/(V × D) lag bei dieser Probe bei 1,3, wie in Tabelle 1 zusammengefasst. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Wert des Ausdrucks W/(V × D) bevorzugt 1,5 bis 5 beträgt.
Die obigen Proben wurden auch einem Lösetest für das erste Element und das zweite Element unterzogen. Im Besonderen einem Test, in welchem das erste Element und das zweite Element in entgegengesetzte Richtungen gezogen wurden, die senkrecht zur Anlagegrenzfläche und voneinander weg sind. Folglich war in den Fällen der Proben Nr. 1 bis Nr. 5 fast dieselbe Größenordnung der Kraft notwendig, um das zweite Element vom ersten Element zu lösen. Darüberhinaus waren das erste Element und das zweite Element so fest miteinander verbunden, dass Teile des ersten Elements und Teile des zweiten Elements in der Nähe der Anlagegrenzfläche brachen, als die zwei voneinander gelöst wurden. D. h., dass die Verbindungsstärke zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element höher war als die Festigkeit des Materials, welches das erste und zweite Element ausbildet. Derweil war es im Falle von Probe Nr. 6 möglich, das zweite Element vom ersten Element mit einer Kraft zu lösen, die ca. 90% der in den Fällen der Proben Nr. 1 bis Nr. 5 benötigten beträgt. Auch im Fall von Probe Nr. 6 waren das erste Element und das zweite Element so fest miteinander verbunden, dass Teile des ersten Elements und Teile des zweiten Elements in der Nähe der Anlagegrenzfläche brachen. D. h., dass auch im Fall von Probe Nr. 6 ein hoher Grad an Verbindungsstärke bereitgestellt wird. Deshalb kann in Betracht gezogen werden, dass Probe Nr. 6 Probe Nr. 1 hinsichtlich des Ausbleibens eines Austretens von Lot-Zusatzwerkstoff überlegen ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das verbundene Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung kann zweckmäßig als ein in einer komplizierten Vorrichtung, wie einer Pumpe oder einem Kompressor, enthaltenes Element eingesetzt werden. Ferner kann das Verfahren zur Herstellung eines Verbindungsbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung zweckmäßig als ein Verfahren zur Herstellung des obigen verbundenen Bauteils angewandt werden.
Bezugszeichenliste

1α, 1β, 1γ, 1δ: verbundenes Bauteil
R1: berührungslose Bereich
1: erstes Element
1S: erste Anlagefläche
10: Aufbewahrungs-Aussparung
2: zweites Element
2S: zweite Anlagefläche
20: Durchgangsloch (entsprechendes Loch)
21: entsprechende Aussparung
3: Lot-Zusatzwerkstoff
30: Reservoir des Lot-Zusatzwerkstoffs
31: Verbindungsabschnitt des Lot-Zusatzwerkstoffs

Claims

Ein verbundenes Bauteil erhalten durch miteinander Verbinden eines ersten Elements und eines zweiten Elements mit Lot-Zusatzwerkstoff an einer Anlagegrenzfläche, wo das erste Element und das zweite Element miteinander in Kontakt sind, das verbundene Bauteil hat einen berührungslosen Bereich, der bezüglich einer äußeren peripheren Linie der Anlagegrenzfläche auf einer Innenseite bereitgestellt ist und in welchem das erste Element und das zweite Element nicht in Kontakt miteinander sind, wobei das erste Element eine Aufbewahrungs-Aussparung aufweist, wo der Lot-Zusatzwerkstoff aufbewahrt wird, der geschmolzen wird, wenn das erste Element und das zweite Element miteinander verbunden werden, die Aufbewahrungs-Aussparung stellt den berührungslosen Bereich bereit, und wobei der geschmolzene Lot-Zusatzwerkstoff, der einen festgewordenen Teil umfasst, ein Reservoir des Lot-Zusatzwerkstoffs in der Aufbewahrungs-Aussparung ausbildet.
Das verbundene Bauteil gemäß Anspruch 1, wobei eine Oberfläche des Reservoirs des Lot-Zusatzwerkstoffs einen Abschnitt umfasst, der an oder unter der Anlagegrenzfläche positioniert ist.
Das verbundene Bauteil gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Aufbewahrungs-Aussparung eine Tiefe von 0,3 mm oder größer aufweist.
Das verbundene Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das zweite Element eine entsprechende Aussparung oder ein entsprechendes Loch aufweist, das an einer Position bereitgestellt ist, die der Aufbewahrungs-Aussparung entspricht.
Das verbundene Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Oberfläche der Seitenwand der Aufbewahrungs-Aussparung, die zusammenhängend mit der Anlagegrenzfläche ist, eine geneigte Oberfläche ausbildet.
Das verbundene Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Element und das zweite Element jeweils ein gesinterter Körper ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils, erhalten durch miteinander Verbinden einer ersten Anlagefläche auf einer Seite eines ersten Elements und einer zweiten Anlagefläche auf einer Seite eines zweiten Elements mit Lot-Zusatzwerkstoff, das Verfahren umfasst: einen Schritt α des Vorbereitens des ersten Elements, welches eine Aufbewahrungs-Aussparung in der ersten Anlagefläche aufweist; einen Schritt β des Platzierens des Lot-Zusatzwerkstoffs auf das erste Element in einem Bereich auf einer Innenseite bezüglich einer äußeren peripheren Linie der Aufbewahrungs-Aussparung und das in Kontakt Bringen der zweiten Anlagefläche des zweiten Elements mit der ersten Anlagefläche des ersten Elements; und einen Schritt γ des Schmelzens des Lot-Zusatzwerkstoffs durch das Durchführen von Wärmebehandlung, wobei geschmolzener Lot-Zusatzwerkstoff, der temporär im Schritt γ in der Aufbewahrungs-Aussparung aufbewahrt wird, in einen Spalt zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche eintritt, und wobei der Lot-Zusatzwerkstoff die erste Anlagefläche und die zweite Anlagefläche miteinander verbindet.
Das Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils gemäß Anspruch 7, wobei die folgende Bedingung erfüllt ist: 1,5 ≤ W/(V × D) ≤ 5, wo D eine Reindichte des Lot-Zusatzwerkstoffs bezeichnet, W bezeichnet eine Masse des Lot-Zusatzwerkstoffs, der im Schritt β auf dem ersten Element platziert wird und V bezeichnet eine Kapazität der Aufbewahrungs-Aussparung, und wobei D in g/cm³, W in g, und V in mm³ angegeben ist.
Das Verfahren zur Herstellung eines verbundenen Bauteils gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Aufbewahrungs-Aussparung eine Tiefe von 0,3 mm oder größer aufweist.