DE112016000212T5

DE112016000212T5 - Verbindungsteil und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112016000212T5
Application number: DE112016000212.2T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Ono; Tetsuya Aoyama; Takashi Iwama; Yusuke Miyamoto; Takeshi Torii; Keisuke Nakashima
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-09-28
Also published as: JPWO2016148292A1; JP6354899B2; CN107405721A; WO2016148292A1; US20170370389A1; CN107405721B; US10393162B2

Abstract

Ein Verbindungsteil und ein dazugehöriges Herstellungsverfahren werden offenbart, die es ermöglichen, einen Kopplungsabschnitt zwischen einem ersten Strömungsweg und einem zweiten Strömungsweg zu schützen, eine Leckage eines Fluids von dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg zu verhindern und ferner die Verbindungsfestigkeit eines ersten Metallstücks und eines zweiten Metallstücks zu gewährleisten. In einem Verbindungsteil (1) sind ein erster Strömungsweg (3A) in einem äußeren Metallstück (2A) und ein zweiter Strömungsweg (3B) in einem inneren Metallstück (2B) bei einem spezifischen Abschnitt (P) einer Verbindungsfläche (4) miteinander verbunden. Ein Abschnitt (51) eines kleinen Schweißbereichs mit einer Verschmelzungstiefe, die einen Kopplungsabschnitt (30) nicht erreicht, ist in einem ersten Bereich (R1) der Verbindungsfläche (4), welche den spezifischen Abschnitt (P) umfasst, vorgesehen. Ein Abschnitt (52) eines großen Schweißbereichs mit einer Verschmelzungstiefe, die größer ist als die Verschmelzungstiefe des Abschnitts (51) eines kleinen Schweißbereichs, ist in einem zweiten Bereich (R2) vorgesehen, der den ersten Bereich (R1) nicht umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungsteil aus mehreren miteinander verschweißten Metallstücken und ein zugehöriges Herstellungsverfahren.
HINTERGRUND-STAND DER TECHNIK
Um ein Gehäuse, eine Abdeckung oder dergleichen für eine Vielzahl von mechanischen Teile auszubilden, werden gelegentlich mehrere Metallstücke (Grundmaterialien) angesichts einer zur Formgebung oder dergleichen gehörigen Rahmenbedingung miteinander unter Verwendung eines Hochenergiestrahls wie einem Elektronenstrahl oder einem Laserstrahl verschweißt.
Zum Beispiel weist das Verfahren zum Laserstumpfschweißen für Metallstücke gemäß Patentschrift 1 einen Schritt zum Durchführen eines vorübergehenden Verschweißens eines Stumpfabschnitts bei einer Verschmelzungstiefe, die kleiner ist als die Rohrdicke, und einen Schritt zum Durchführen eines Hauptschweißen des gesamten Umfangs des Stumpfabschnitts durch Verschmelzen der Rohre durch den gesamten Bereich in der Rohrdickenrichtung auf.
[Dokumente verwandter Technik]
[Patentdokumente]

[Patent Dokument 1] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 10-272586 ( JP 10-272586 A ).

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[Von der Erfindung zu lösendes Problem]
Jedoch ist ein Schweißverfahren, welches einen Hochenergiestrahl gemäß der verwandten Technik verwendet, so, wie es im Patentdokument 1 beschrieben wird, nicht für den Fall vorbereitet, bei dem ein Strömungsweg an einem Stumpfabschnitt der Grundmaterialien, an denen das Verschweißen durchgeführt werden soll, vorliegt. Wenn das Schweißverfahren nach Patentdokument 1 an eine Struktur angepasst wird, bei der ein Strömungsweg an einem Stumpfabschnitt, an denen das Verschweißen durchgeführt werden soll, vorliegt, kann ein Abschnitt des Stumpfabschnitts um den Strömungsweg schmelzen, da das Verschweißen über den gesamten Umfang des Stumpfabschnitts durchgeführt wird. Wenn der Abschnitt um den Strömungsweg schmilzt, kann der Strömungsweg verengt oder blockiert werden. Bei einer Struktur, bei der ein Strömungsweg an einem Stumpfabschnitt, an dem das Schweißen durchgeführt werden soll, vorliegt, ist es ferner notwendig, eine Leckage eines Fluids aus dem Strömungsweg über den Stumpfabschnitt zu verhindern.
Angesichts dieses Hintergrunds wurde die vorliegende Erfindung gemacht, und sie wurde durch einen Ansatz erhalten, ein Verbindungsteil, bei dem zwei Metallstücke, die einen Strömungsweg aufweisen, miteinander verbunden werden und das den Strömungsweg sicherstellt, die Leckage eines Fluids aus dem Strömungsweg verhindert und ferner die Verbindungsfestigkeit der Metallstück sicherstellt, und ein Herstellungsverfahren für das Verbindungsteil vorzusehen.
[Mittel zum Lösen des Problems]
Ein Aspekt der vorliegenden Findung sieht ein Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil vor, bei dem ein erstes Metallstück und ein zweites Metallstück miteinander verbunden werden, indem ein Verschweißen durch Einstrahlen eines Hochenergiestrahls auf eine Verbindungsfläche, an der sich das erste Metallstück und das zweite Metallstück gegenüberliegen, durchgeführt wird,
wobei das erste Metallstück einen ersten Strömungsweg zum Durchleiten eines Fluids aufweist, der bei einer spezifischen Tiefe von einer Oberfläche auf einer dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite vorgesehen ist, das zweite Metallstück einen zweiten Strömungsweg zum Durchleiten des Fluids aufweist, der bei einer spezifischen Tiefe von der Oberfläche auf der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite vorgesehen ist, und der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg miteinander an der Verbindungsfläche gekoppelt sind,
mit den folgenden Schritten:
einem ersten Schweißen, bei dem das Schweißen mit einer Verschmelzungstiefe durchgeführt wird, welche einen Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg in einem ersten Bereich der Verbindungsfläche nicht erreicht, wobei der erste Bereich einen spezifischen Abschnitt umfasst, der bei Betrachtung von der Oberflächenseite, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, mit dem Kopplungsabschnitt überlagert ist, und
einem zweiten Schweißen, bei dem das Schweißen mit einer Verschmelzungstiefe durchgeführt wird, die größer ist als die Verschmelzungstiefe des ersten Schweißens in einem zweiten Bereich der Verbindungsfläche, wobei der zweite Bereich den spezifischen Abschnitt ausschließt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Verbindungsteil vor, bei dem ein erstes Metallstück und ein zweites Metallstück miteinander an einer Verbindungsfläche, an der sich das erste Metallstück und das zweite Metallstück gegenüberliegen, verbunden sind,
wobei das erste Metallstück einen ersten Strömungsweg zum Durchleiten eines Fluids aufweist, der bei einer spezifischen Tiefe von einer spezifischen Oberfläche vorgesehen ist, das zweite Metallstück einen zweiten Strömungsweg zum Durchleiten des Fluids aufweist, der bei einer spezifischen Tiefe von der spezifischen Oberfläche vorgesehen ist, und der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg miteinander an der Verbindungsfläche gekoppelt sind,
ein Abschnitt eines kleinen Schweißbereichs mit einer Verbindungstiefe, die einen Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg nicht erreichen, in einem ersten Bereich der Verbindungsfläche vorgesehen ist, wobei der erste Bereich einen spezifischen Abschnitt aufweist, der bei Betrachtung von der Oberflächenseite mit dem Kopplungsabschnitt überlappt, und
ein Abschnitt eines großen Schweißbereichs mit einer Verbindungstiefe, die größer ist, als die Verbindungstiefe des Abschnitts eines kleinen Schweißbereichs, in einem zweiten Bereich der Verbindungsfläche vorgesehen ist, wobei der zweite Bereich den ersten spezifischen Abschnitt ausschließt.
[Effekte der Erfindung]
In dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil werden Erfindungen umgesetzt, wenn ein Schweißvorgang durch Einstrahlen eines Hochenergiestrahls durchgeführt wird, im Fall, dass der Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg an der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück angeordnet ist.
Im Speziellen wird ein Schweißen bei einer Verschmelzungstiefe durchgeführt, die den Kopplungsabschnitt in einem ersten Bereich der Verbindungsfläche nicht erreicht. Der erste Bereich der Verbindungsfläche wird als ein Bereich definiert, der den spezifischen Abschnitt, der bei Betrachtung von der Oberflächenseite aus, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, mit dem Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg überlappt, umfasst.
Durch das erste Schweißen, bei dem die Verschmelzungstiefe des Schweißens klein ist, ist es möglich, zu verhindern, dass Abschnitte des ersten Metallstücks und des zweiten Metallstücks, die um den Kopplungsabschnitt positioniert sind, schmelzen. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg enger oder blockiert werden, und den Kopplungsabschnitt vor Schmelzen aufgrund des Schweißens zu schützen. Zusätzlich kann mit dem ersten Schweißen das Schweißen in einer kurzen Zeit durchgeführt werden, und das Ausmaß der thermischen Deformierung des ersten Metallstücks und des zweiten Metallstücks aufgrund von thermischen Störungen (Wärmeverzug) durch das Schweißen kann unterdrückt werden, sodass es klein bleibt.
Zusätzlich wird ein zweites Schweißen in einem zweiten Bereich der Verbindungsfläche bei einer Verschmelzungstiefe durchgeführt, die größer als die Verschmelzungstiefe des ersten Schweißens ist. Der zweite Bereich der Verbindungsfläche wird als ein Bereich definiert, der den spezifischen Abschnitt nicht umfasst. Mit dem zweiten Schweißen, bei dem die Verschmelzungstiefe des Schweißens groß ist, ist es möglich, die Verbindungsfestigkeit zwischen dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück angemessen zu gewährleisten.
Durch das Kombinieren des ersten Schweißens und des zweiten Schweißens wird zusätzlich entweder das erste Schweißen oder das zweite Schweißen über den gesamten Bereich der Verbindungsfläche, bei Betrachtung von der Oberflächenseite aus, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, durchgeführt. Dadurch wird die Luftdichtheit des Verbindungsabschnitts zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg auf der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Oberfläche sichergestellt. Es ist möglich, eine Leckage des Fluids von dem Kopplungsabschnitt zu der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Oberfläche zu verhindern. Dadurch kann die Struktur, welche den Kopplungsabschnitt vor Schmelzen aufgrund des Schweißens schützt und welche die Luftdichtheit des Kopplungsabschnitts sicherstellt, vereinfacht werden.
Daher ist es durch das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil möglich, ein Verbindungsteil herzustellen, welches es möglich macht, den Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg zu schützen, eine Leckage des Fluids aus dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg zu verhindern, und ferner die Verbindungsfestigkeit des ersten Metallstücks und des zweiten Metallstücks sicherzustellen.
Das zuvor beschriebene Verbindungsteil hat den Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg an der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück. Der Ausbildungszustand der Schweißbereiche (welding beads) in dem Verbindungsteil ist zwischen dem ersten Bereich der Verbindungsfläche und dem zweiten Bereich der Verbindungsfläche unterschiedlich.
Im Speziellen wird ein Abschnitt eines kleinen Schweißbereichs mit einer Verschmelzungstiefe, die den Kopplungsabschnitt nicht erreicht, in dem ersten Bereich der Verbindungsfläche bereitgestellt. Durch die Ausbildung des Abschnitts eines kleinen Schweißbereichs ist es möglich, den Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg vor Schmelzen aufgrund des Schweißens zu schützen. Andererseits wird ein Abschnitt eines großen Schweißbereichs (large beads) bei einer Verschmelzungstiefe, die größer ist als die Verschmelzungstiefe des Abschnitts eines kleinen Schweißbereichs, in dem zweiten Bereich der Verbindungsfläche vorgesehen. Durch die Ausbildung des Abschnitts eines großen Schweißbereichs ist es möglich, die Verbindungsfestigkeit zwischen dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück sicherzustellen. Mit der Kombination des Abschnitts eines kleinen Schweißbereichs und des Abschnitts eines großen Schweißbereichs wird zusätzlich entweder der Abschnitt eines kleinen Schweißbereichs oder der Abschnitt eines großen Schweißbereichs über den gesamten Bereich der Verbindungsfläche bei Betrachtung von der Oberflächenseite aus, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, vorgesehen. Daher ist es möglich, eine Leckage des Fluids aus dem Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg zu der spezifischen Oberfläche zu verhindern.
Die „spezifische Oberfläche“ bezieht sich auf eine Oberfläche auf der Seite, auf der Schweißbereiche des Abschnitts eines kleinen Schweißbereichs und des Abschnitts eines großen Schweißbereichs ausgebildet werden. Die „spezifische Oberfläche“ ist auch eine Oberfläche auf der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite.
Daher ist es mit dem zuvor beschriebenen Verbindungsteil möglich, den Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg zu schützen, eine Leckage des Fluids von dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg zu verhindern und ferner die Verbindungsfestigkeit des ersten Metallstücks und des zweiten Metallstücks sicherzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Verbindungsteil gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Draufsicht.
2 zeigt das Verbindungsteil gemäß der ersten Ausführungsform in einer Schnittansicht.
3 zeigt einen Abschnitt um einen Abschnitt eines kleinen Schweißbereichs, der in einem ersten Bereich einer Verbindungsfläche des Verbindungsteils vorgesehen ist, gemäß der ersten Ausführungsform in einer Schnittansicht.
4 zeigt einen Abschnitt um einen Abschnitt eines großen Schweißbereichs, der in einem zweiten Bereich der Verbindungsfläche des Verbindungsteils vorgesehen ist, gemäß der ersten Ausführungsform in einer Schnittansicht.
5 zeigt das Verbindungsteil gemäß der ersten Ausführungsform, bei der der Abschnitt eines kleinen Schweißbereichs ausgebildet wird, in einer Draufsicht.
6 zeigt einen Zustand gemäß der ersten Ausführungsform, bei der ein zweites Schweißen durch Hin- und Herbewegen zwischen benachbarten spezifischen Abschnitten durchgeführt wird.
ARTEN DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Bevorzugte Ausführungsformen des Verbindungsteils und des diesbezüglichen Herstellungsverfahrens, wie sie diskutiert wurden, werden beschrieben.
Im Verbindungsteil und dem diesbezüglichen Herstellungsverfahren kann die spezifische Tiefe, bei der der erste Strömungsweg im ersten Metallstück vorgesehen ist, und die spezifische Tiefe, bei der der zweite Strömungsweg im zweiten Metallstück vorgesehen ist, in der Nähe der Oberfläche auf der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite sein. Die spezifische Tiefe kann kleiner sein als die Verschmelzungstiefe des zweiten Schweißens. Genauer kann die spezifische Tiefe eine Tiefe von 2 bis 10 mm von der Oberfläche auf der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite sein.
In dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil kann das zweite Schweißen durchgeführt werden, nachdem das erste Schweißen durchgeführt wurde.
In diesem Fall kann eine vorübergehende Fixierung zwischen dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück durch das erste Schweißen, bei dem die Verschmelzungstiefe des Schweißens klein ist, durchgeführt werden und danach kann ein Verschweißen zwischen dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück durch das zweite Schweißen, bei dem die Verschmelzungstiefe des Schweißens groß ist, durchgeführt werden. Dadurch kann eine Deformation des ersten Metallstücks und des zweiten Metallstücks aufgrund einer thermischen Störung durch das Schweißen verhindert werden, wenn das erste Metallstück und das zweite Metallstück temporär aneinander befestigt wurden, wenn das zweite Schweißen durchgeführt wird.
Das zweite Schweißen kann beginnen, während das erste Schweißen durchgeführt wird.
Das erste Schweißen kann durchgeführt werden, nachdem das zweite Schweißen durchgeführt wurde.
In diesem Fall wird das zweite Schweißen, bei dem die Verschmelzungstiefe des Schweißens größer ist, vor dem ersten Schweißen, bei dem die Verschmelzungstiefe des Schweißens kleiner ist, durchgeführt. Das erste Schweißen wird durchgeführt, nachdem ein Verschmelzen nicht nur nahe der Oberflächen des ersten Metallstücks und des zweiten Metallstücks, sondern auch bis in die Tiefen des ersten Metallstücks und des zweiten Metallstücks in dem zweiten Schweißen durchgeführt wurde. Daher ist es unwahrscheinlich, dass ein Spalt in den Tiefen der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück ausgebildet wird, und es ist möglich, effektiv die Luftdichtigkeit des Kopplungsabschnitts zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg sicherzustellen.
Das erste Schweißen kann beginnen, während das zweite Schweißen durchgeführt wird. In diesem Fall kann das erste Schweißen in einem Abschnitt beginnen, in dem das zweite Schweißen schon durchführt worden ist.
Der erste Bereich kann ein gesamter Bereich der Verbindungsfläche sein, wie er von der Oberfläche aus gesehen wird, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt wird.
In diesem Fall kann das erste Schweißen kontinuierlich über den gesamten Bereich der Verbindungsfläche durchgeführt werden und die Steuerung zum Starten und zum Beenden des ersten Schweißen kann vereinfacht werden.
Bei dem zuvor beschriebenen Verbindungsteil und dem zugehörigen Herstellungsverfahren kann das erste Metallstück ein äußeres Metallstück sein, das ein Durchgangsloch aufweist, das zweite Metallstück kann ein inneres Metallstück sein, das in das Durchgangsloch eingepasst wurde, und die Verbindungsfläche kann von einer inneren Randfläche des Durchgangslochs und einer äußeren Randfläche des inneren Metallstücks gebildet werden.
In diesem Fall ist es möglich, den Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg zu schützen, eine Leckage des Fluids vom ersten Strömungsweg und vom zweiten Strömungsweg zu verhindern und ferner die Verbindungsfestigkeit des ersten Metallstücks und des zweiten Metallstücks sicherzustellen, indem das erste Schweißen und das zweite Schweißen auf der Verbindungsfläche, welche ringartig ist, durchgeführt wird.
In dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil kann der spezifische Abschnitt an mehreren Stellen auf der Verbindungsfläche, wie bei Betrachtung von der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Oberflächenseite aus, ausgebildet werden, und das zweite Schweißen kann durch kontinuierliches Hin- und Herbewegen einer Bestrahlungsposition des Hochenergiestrahls zwischen zwei benachbarten spezifischen Abschnitten abwechselnd in einer ersten Richtung von einem der spezifischen Abschnitte zu dem anderen spezifischen Abschnitt entlang der Verbindungsfläche und einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, durchgeführt werden.
Wenn das Schweißen bei konstanter Geschwindigkeit in einer Richtung auf der Verbindungsfläche zwischen dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück durchgeführt wird, ist die Menge an zugeführter Wärme gering und die Verschmelzungstiefe des Schweißens ist an dem Schweißstartabschnitt (Anfangsabschnitt) und dem Schweißendabschnitt (Zielabschnitt) gering. In dem Fall, bei dem der spezifische Abschnitt an mehreren Stellen auf der Verbindungsfläche ausgebildet wird, wird insbesondere das zweite Schweißen auf unterbrochene Weise in einer Mehrzahl von zweiten Bereichen der Verbindungsfläche durchgeführt, und so wird eine große Anzahl von Schweißstartabschnitten und Schweißendabschnitten des zweiten Schweißens ausgebildet.
So wird das zweite Schweißen durch kontinuierliches Bewegen der Bestrahlungsposition des Hochenergiestrahls alternierend in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung zwischen zwei benachbarten spezifischen Abschnitten durchgeführt. Folglich wird das Verschweißen am Schweißstartabschnitt und am Schweißendabschnitt wiederholt durchgeführt. Daher ist es möglich, die Menge an dem Schweißstartabschnitt und dem Schweißendabschnitt zugeführter Wärme sicherzustellen und die Verschmelzungstiefe über den gesamten zweiten Bereich der Verbindungsfläche gleichmäßiger zu machen.
In dem zuvor beschriebenen Verbindungsteil kann das Verbindungsteil, welches aus dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück besteht, eine Kupplungstrommel sein, wobei die Kupplungstrommel eine Ölkammer zum Eingreifen einer Kupplung zusammen mit einem sich in der Kupplungstrommel befindenden Kolben definieren kann, und der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg können als Ölwege ausgebildet werden, welche die Kammer mit einem Betriebsöl versorgen.
Das Verbindungsteil und das diesbezügliche Herstellungsverfahren, die zuvor geschrieben wurden, können zur Herstellung einer Kupplungstrommel angepasst werden. Das Verbindungsteil und das Herstellungsverfahren dafür, wie sie zuvor beschrieben wurden, können auch dazu angepasst werden, eine Vielzahl von anderen Teilen als die Kupplungstrommel herzustellen.
Bei dem Verbindungsteil und dem diesbezüglichen Herstellungsverfahren, wie sie zuvor beschrieben wurden, kann der Hochenergiestrahl ein Elektronenstrahl, ein Laserstrahl, ein Ionenstrahl oder dergleichen sein. Elektronenstrahlschweißen, das den Elektronenstrahl verwendet, setzt die Kollision eines Elektrons, welches von einem Filament abgegeben wurde, ein. Laserstrahlschweißen, welches den Laserstrahl verwendet, setzt Wärme, welche von dem Laserstrahl erzeugt wird, ein. Ionenstrahlschweißen, welches den Ionenstrahl verwendet, setzt einen Strahl ein, der durch Beschleunigen von Ionen in dem elektrischen Feld erzeugt wurde.
[Ausführungsformen]
Ein Verbindungsteil und ein diesbezügliches Herstellungsverfahren gemäß der Ausführungsformen wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Wie in den 1 und 2 gezeigt wird, besteht ein Verbindungsteil 1 gemäß einer Ausführungsform aus zwei Metallstücken 2A und 2B, die miteinander verschweißt sind. Das äußere Metallstück 2A, welches als ein erstes Metallstück dient, und das innere Metallstück 2B, welches als ein zweites Metallstück dient, werden miteinander durch Durchführen eines Schweißvorgangs durch Emittieren eines Hochenergiestrahls auf eine Verbindungsfläche 4, auf der das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B zueinander ausgerichtet sind, verbunden. Das äußere Metallstück 2A weist einen ersten Strömungsweg 3A zum Durchleiten eines Fluids auf, welcher bei einer spezifischen Tiefe von einer Oberfläche 23 auf der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite vorgesehen ist. Das innere Metallstück 2B weist einen zweiten Strömungsweg 3A zum Durchleiten des Fluids auf, welcher bei der spezifischen Tiefe von der Oberfläche 23 auf der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite vorgesehen ist. Der zweite Strömungswege 3B und der erste Strömungsweg 3A sind an der Verbindungsfläche 4 miteinander gekoppelt.
Wie in der 3 gezeigt wird, wird ein Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs mit einer Verschmelzungstiefe D1, die einen Kopplungsabschnitt 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B nicht erreicht, in einem ersten Bereich R1 der Verbindungsfläche 4 vorgesehen, welche einen spezifischen Abschnitt P aufweist, der den Kopplungsabschnitt 30, wie er von der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Oberflächenseite 23 gesehen wird, überlappt. Wie in der 4 gezeigt wird, wird ein Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs mit einer Verschmelzungstiefe D2, die größer ist als die Verschmelzungstiefe D1 des Abschnitts 51 eines kleinen Schweißbereichs, in einem zweiten, anderen Bereich R2 als der erste Bereich R1 der Verbindungsfläche 4 vorgesehen.
Zuerst wird das Verbindungsteil 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben. Wie in den 1 und 2 gezeigt wird, ist das Verbindungsteil 1 eine Kupplungstrommel zur Verwendung in einem Automatikgetriebe und besteht aus einem Aluminiummaterial. Die beiden Metallstücke 2A und 2B, die das Verbindungsteil 1 darstellen, sind das äußere Metallstück 2A, welches ein Durchgangsloch 21 aufweist, und das innere Metallstücke 2B, welches in das Durchgangsloch 21 eingepasst ist. Das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B sind miteinander integriert durch Verschweißen, um eine Kupplungstrommel zu bilden. Die Verbindungsfläche 4, an der die beiden Metallstücke 2A und 2B verbunden werden, wird in einer kreisförmigen Form durch eine innere Randfläche 211 des Durchgangslochs 21 des äußeren Metallstücks 2A und eine äußeren Randfläche 22 des inneren Metallstücks 2B gebildet.
Die beiden Metallstücke 2A und 2B werden in einer zylindrischen Form ausgebildet, die einen partiellen Bodenabschnitt hat. Eine Mehrzahl von (in dieser Ausführungsform acht) ersten Strömungswegen 3A und zweiten Strömungswegen 3B sind derart ausgebildet, dass sie sich radial um einen Zentrumsabschnitt 24 des inneren Metallstücks 2B erstrecken.
Das Schweißen wird mit einem Hochenergiestrahl gemäß der Ausführungsform in einer Umfangsrichtung C des äußeren Metallstücks 2A und des inneren Metallstücks 2B durchgeführt. Die Umfangsrichtung C, in der das Schweißen mit einem Hochenergiestrahl durchgeführt wird, kann auch als eine Bestrahlungsrichtung C der Bestrahlungsposition des Hochenergiestrahls auf die Verbindungsfläche 4 ausgedrückt werden. Der spezifische Abschnitt P ist ein Abschnitt auf der kreisförmigen Verbindungsfläche 4 zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B, der mit einem Kopplungsabschnitt 30 zwischen dem ersten Strömungswege 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B vorgesehen ist. Der spezifische Abschnitt P wird an einer Mehrzahl von (in dieser Ausführungsform acht) Stellen in der Umfangsrichtung C der kreisförmigen Verbindungsfläche 4 ausgebildet. Der Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs und der Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs wird an einer Mehrzahl von Stellen in der Umfangsrichtung C ausgebildet.
Ferner ist, wie in 1 gezeigt, der erste Bereich R1, der den spezifischen Abschnitt P umfasst, ein Bereich mit einer Breite, die größer ist als die Breite des Kopplungsabschnitts 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B in der Umfangsrichtung C. Der erste Bereich R1 kann ein Bereich mit einer Breite sein, die der zweifachen oder dreifachen Breite des Kopplungsabschnitts 30 in der Umfangsrichtung C entspricht, und der Kopplungsabschnitt 30 kann als Zentrum des ersten Bereichs R1 in der Umfangsrichtung C eingestellt werden.
Wie in 2 gezeigt wird, definiert die Kupplungstrommel als das Verbindungsteil 1 eine Ölkammer 62 zum Eingreifen einer Kupplung zusammen mit einem Kolben 61, der in der Kupplungstrommel vorgesehen ist. Der Kolben 61 zur Aktivierung der Kupplung ist verschiebbar innerhalb des äußeren Metallstücks 2A angeordnet. Die Ölkammer 62, die mit Betriebsöl zum Verschieben des Kolbens 61 versorgt wird, ist zwischen dem Kolben 61 und dem äußeren Metallstück 2A ausgebildet. Der erste Strömungsweg 3A und der zweite Strömungsweg 3B werden als Ölwege ausgebildet, die Betriebsöl für die Ölkammer bereitstellen.
Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, hat das äußere Metallstück 2A einen Bodenflächenabschnitt 25, einen äußeren peripheren Zylinderabschnitt 26, der derart vorgesehen ist, dass er sich aufrecht von einem äußeren peripheren Endabschnitt des Bodenflächenabschnitts 25 erstreckt, und einen inneren peripheren Zylinderabschnitt 27, der derart vorgesehen ist, dass er sich aufrecht von einem inneren peripheren Endabschnitt des Bodenflächenabschnitts 25 erstreckt. Der erste Strömungsweg 3A steht mit der Ölkammer 62, die von dem Bodenflächenabschnitt 25, dem äußeren peripheren Zylinderabschnitts 26, dem inneren peripheren Zylinderabschnitt 27 und dem Kolben 61 umgeben ist, in Verbindung.
Der Kolben 61 ist dazu ausgebildet, verschoben zu werden, wenn der Druck des Betriebsöls, welches der Ölkammer 62 zugeführt wird, erhöht wird, um eine Mehrzahl von Trennplatten (nicht gezeigt) mit Druck zu beaufschlagen, die mit einem zahnförmigen Abschnitt 261 ausgestattet sind, welcher auf der inneren peripheren Fläche des äußeren peripheren Zylinderabschnitts 26 des äußeren Metallstücks 2A ausgebildet ist. Reibungsplatten, die mit einem anderen Teil (“hub”) (nicht gezeigt) ausgestattet sind, sind zwischen der Mehrzahl von Trennplatten angeordnet. Die Kupplungstrommel, die aus dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B besteht, und das andere Teil (“hub”) (nicht gezeigt) greifen ineinander ein, um miteinander drehbar zu sein. Zusätzlich ist der Kolben 61 dazu ausgebildet, von einer Feder 63 in eine Originalstellung bewegt zu werden, wenn der Druck des Betriebsöls, welches der Ölkammer 62 zugeführt wird, gesenkt wird.
Wie in 2 gezeigt ist, stehen der erste Strömungsweg 3A im äußeren Metallstück 2A und der zweite Strömungsweg 3B im inneren Metallstück 2B miteinander auf der Verbindungsfläche 4 in einer Vielzahl von Formen in Verbindung. Wie in einem ersten Abschnitt S1 der 2 angedeutet wird, können der erste Strömungsweg 3A und der zweite Strömungsweg 3B im äußeren Metallstück 2A und im inneren Metallstück 2B jeweils als Löcher vorgesehen werden, die sich in radialer Richtung erstrecken. Wie in einem zweiten Abschnitt S2 der 2 angedeutet wird, kann der erste Strömungsweg 3A in Form einer Rille nahe der Verbindungsfläche 4 im äußeren Metallstück 2A vorgesehen werden, und der zweite Strömungsweg 3B kann in Form eines Lochs vorgesehen werden, dass sich in radialer Richtung in dem inneren Metallstück 2B erstreckt. Zusätzlich kann, wie in dem ersten Abschnitt S1 und dem zweiten Abschnitt S2 angedeutet, ein Rillenabschnitt 31 in dem Kopplungsabschnitt 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B ausgebildet werden.
Im Verbindungsteil 1, der aus dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B besteht, ist die Verbindungsstabilität durch den Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs sichergestellt, und die Luftdichtigkeit des Kopplungsabschnitts 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B wird durch den Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs sichergestellt. Der Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs gemäß der Ausführungsform dichtet einen Spalt ab, der in dem Kopplungsabschnitt 30 ausgebildet ist, welcher an der Verbindungsfläche 4 positioniert ist, von der Fläche 23, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist (die Oberfläche 23 auf der Seite, an der durch das Schweißen ein Verschmelzen beginnt).
Auch wenn Betriebsöl in den Strömungswegen 3A und 3B entlang der Verbindungsfläche 4 eindringt, wird durch einen Abschnitt der Verbindungsfläche 4 auf der Oberflächenseite 23, welche durch den Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs und den Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs abgedichtet ist, verhindert, dass das Betriebsöls aus der Oberfläche 23 leckt. Die Abdichtungsstruktur für den Kopplungsabschnitt 30 kann dadurch vereinfacht werden, dass der Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs mit einer Funktion zum Gewährleisten der Luftdichtigkeit des Kopplungsabschnitts 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B versehen wird. Ferner ist die Form der Strömungswege 3A und 3B vor Schmelzen aufgrund des Schweißens durch den Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs, die an einem Abschnitt der Verbindungsfläche 40, bei dem der Kopplungsabschnitt 30 ausgebildet ist, geschützt.
Der Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs fungiert auch als vorübergehendes Verschweißen des äußeren Metallstücks 2A und des inneren Metallstücks 2B. Wie in 1 gezeigt ist, wird der Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs ausgebildet, nachdem der Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs in dem Verbindungsteil 1 ausgebildet wird, und ein Endabschnitt des Abschnitts 52 eines großen Schweißbereichs überlappt mit einem ausgesetzten Endabschnitt 511 (einem Endabschnitt, der an der Grenze zu dem Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs positioniert ist) des Abschnitts 51 eines kleinen Schweißbereichs von oben.
Wie in den 3 und 4 gezeigt wird, ist die Verschmelzungstiefe D1 des Abschnitts 51 eines kleinen Schweißbereichs eine Minimalverschmelzungstiefe, die ein Schweißen mit einem Hochenergiestrahl wie Elektronenstrahl-Schweißen oder Laserstrahl-Schweißen ermöglicht. Die Verschmelzungstiefe D1 des Abschnitts 51 eines kleinen Schweißbereichs kann zum Beispiel 0,5 bis 2 mm sein. Ferner ist die Verschmelzungstiefe D2 des Abschnitts 52 eines großen Schweißbereichs eine Verschmelzungstiefe, die eine ausreichende Verbindungsstabilität zwischen den beiden Metallstücken 2A und 2B bereitstellt. Die Verschmelzungstiefe D2 des Abschnitts 52 eines großen Schweißbereichs kann zum Beispiel 4 bis 10 mm sein.
Als nächstes wird ein Herstellungsverfahren für das Verbindungsteil 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben.
In dem Herstellungsverfahren für das Verbindungsteil 1 nach der Ausführungsform wird ein Schweißen entlang der Umfangsrichtung C des kreisförmig der Verbindungsfläche 4, an der das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B einander gegenüber liegen, durchgeführt, um das Verbindungsteil 1 zu erhalten, bei dem das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B miteinander verbunden sind. In dem Herstellungsverfahren nach der Ausführungsform werden das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B so miteinander verbunden, dass der erste Strömungsweg 3A und der zweite Strömungsweg 3B miteinander durch die Verbindungsfläche 4 verbunden sind. In dem Herstellungsverfahren nach der Ausführungsform werden, in zwei Schritten unter Verwendung einer einzigen Schweißvorrichtung, das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B miteinander durch Ausführen von Elektronenstrahlschweißen verbunden, welches ein Schmelzschweißen ist, bei dem Basismaterialien verschmolzen werden, um miteinander verbunden zu werden.
Zuerst wird in einem Vorbereitungsschritt, wie in 2 gezeigt, das innere Metallstück 2B in das Durchgangsloch 21 des äußeren Metallstücks 2A eingepasst, um das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B zusammenzusetzen. Bei diesem Schritt ist der Innendurchmesser des Durchgangslochs 21 des äußeren Metallstücks 2A etwas kleiner als der Außendurchmesser des inneren Metallstücks 2B und das innere Metallstück 2B wird in das äußere Metallstück 2A durch Einpressen eingepasst. Folglich kann der gesamte Umfang des inneren Metallstücks 2B in engem Kontakt mit dem gesamten Umfang des äußeren Metallstücks 2A sein, sodass kein Spalt über den gesamten Umfang der Verbindungsfläche 4 zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B ausgebildet wird.
Dann wird in einem ersten Schweißvorgang, wie in den 3 und 5 gezeigt, ein Elektronenstrahl auf den gesamten Abschnitt in der Umfangsrichtung C der kreisförmigen Verbindungsfläche 4, welche von der inneren peripheren Oberfläche 211 des Durchgangslochs 21 des äußeren Metallstücks 2A und der äußeren peripheren Oberfläche 22 des inneren Metallstücks 2B gebildet wird, eingestrahlt (der gesamte Abschnitt der Verbindungsfläche 4 wie von der Seite der Oberflächen 23, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, gesehen), um ein erstes Schweißen bei der Verschmelzungstiefe D1, die den ersten Strömungsweg 3A und den zweiten Strömungsweg 3B nicht erreicht, durchzuführen. Es ist nur notwendig, dass der Spalt zwischen der inneren peripheren Oberfläche 211 des Durchgangslochs 21 des äußeren Metallstücks 2A und der äußeren peripheren Oberfläche 22 des inneren Metallstücks 2B von der Seite der Oberflächen 23 des äußeren Metallstücks 2A und dem inneren Metallstück 2B bei dem ersten Schweißen blockiert werden soll, und das erste Schweißen mit der Strahlungsintensität des Elektronenstrahl von der Schweißvorrichtung durchgeführt wird, die so niedrig wie möglich eingestellt ist.
Durch Durchführen des ersten Schweißens wird der Spalt bei dem Kopplungsabschnitt 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B, der an der Verbindungsfläche 4 positioniert ist, von der Seite der Oberfläche 23 aus, die dem Elektronenstrahl ausgesetzt ist, abgedichtet. Ein Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs mit einer Verschmelzungstiefe D1 von 0,5 bis 2 mm wird über den gesamten Bereich der Verbindungsfläche 4 in der Umfangsrichtung C ausgebildet.
Dann wird als ein zweiter Schweißvorgang, wie in den 1 und 4 gezeigt, ein zweites Schweißen bei der Verschmelzungstiefe D2, die größer ist als die Verschmelzungstiefe D1 des ersten Schweißens, in dem zweiten Bereich R2, der den spezifischen Abschnitt P ausschließt, der Verbindungsfläche 4 in der Umfangsrichtung C unter Verwendung der gleichen Schweißvorrichtung wie der Schweißvorrichtung, die das erste Schweißen durchgeführt hat, durchgeführt. Das zweite Schweißen wird mit einer Strahlungsintensität des Elektronenstrahl von der Schweißvorrichtung durchgeführt, die intensiver eingestellt ist als die während des ersten Schweißens, zum Zwecke des Verbindens des äußeren Metallstücks 2A und des inneren Metallstücks 2B.
Das zweite Schweißen wird durch Einstrahlen des Elektronenstrahls auf den zweiten Bereich R2 der Verbindungsfläche 4 in der Umfangsrichtung C von oberhalb des Abschnitts 51 eines kleinen Schweißbereichs, welcher eine Schweißnaht darstellt, die in dem ersten Schweißvorgang ausgebildet wurde, durchgeführt. Zusätzlich wird das zweite Schweißen in dem zweiten Bereich R2 durch Hin- und Herbewegen, alternierend in eine Richtung und die andere, in der Umfangsrichtung C der Verbindungsfläche 4 durchgeführt. Mit anderen Worten wird das zweite Schweißen durch kontinuierliches Hin- und Herbewegen der Bestrahlungsposition des Hochenergiestrahls zwischen zwei benachbarten spezifischen Abschnitten P alternierend in einer ersten Richtung C1 von einem der spezifischen Abschnitte P in Richtung zum anderen spezifischen Abschnitt P entlang der Verbindungsfläche 4, und einer zweiten Richtung C2, die der ersten Richtung C1 entgegengesetzt ist, durchgeführt.
Wie in 6 gezeigt wird, wird das zweite Schweißen gemäß der Ausführungsform in eine Richtung entlang der Umfangsrichtung C der Verbindungsfläche 4 (in der ersten Richtung C1) von einem ersten Endabschnitt 501 zu einem zweiten Endabschnitt 502 des zweiten Bereichs R2 in einem ersten Durchgang L1, dann in der anderen Richtung entlang der Umfangsrichtung C der Verbindungsfläche 4 (in der zweiten Richtung C2) von dem zweiten Endabschnitt 502 zu dem ersten Endabschnitt 501 in einem zweiten Durchgang L2, und danach in der einen Richtung entlang der Umfangsrichtung C der Verbindungsfläche 4 (in der ersten Richtung C1) von dem ersten Endabschnitt 501 zu dem zweiten Endabschnitt 502 in einem dritten Durchgang L3 durchgeführt. In der Darstellung wird der Elektronenstrahl durch das Symbol X angedeutet.
Die Verschmelzungstiefe des Schweißens wird jedes Mal größer, wenn der Elektronenstrahl eingestrahlt wird. Der Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs mit einer Verschmelzungstiefe D2 von 4 bis 10 mm wird in dem zweiten Bereich R2, der anders ist als der erste Bereich R1, der Verbindungsfläche 4 in der Umfangsrichtung C ausgebildet.
Das zweite Schweißen kann von oberhalb eines Abschnitts, bei dem das erste Schweißen schon durchgeführt wurde, beginnen, bevor das erste Schweißen über den gesamten Umfang der Verbindungsfläche 4 in der Umfangsrichtung C durchgeführt wurde.
Als nächstes wird die Funktion und der Effekt des ersten Verbindungsteils 1 und der diesbezüglichen Herstellungsmethode gemäß der Ausführungsform beschrieben.
Der Zustand der Ausbildung der Schweißbereiche 51 und 52 im Verbindungsteil 1 nach der Ausführungsform unterscheidet sich zwischen der Nähe des Kopplungsabschnitts 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B und den anderen Abschnitten. Der Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs mit der Verschmelzungstiefe D1, die den Strömungsweg 3 nicht erreicht, wird in dem ersten Bereich R1 vorgesehen, der den spezifischen Abschnitt P aufweist, welcher mit dem Kopplungsabschnitt 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B überlappt, bei Betrachtung von der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Oberfläche 23 aus, in der Umfangsrichtung C der Verbindungsfläche 4 zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B. Durch die Ausbildung des Abschnitts 51 eines kleinen Schweißbereichs ist es möglich, den Kopplungsabschnitt 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B vom Schmelzen aufgrund des Verschweißens zu schützen.
Zugleich wird der Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs mit der Verschmelzungstiefe D2, die größer ist als die Verschmelzungstiefe D1 des Abschnitts 51 eines kleinen Schweißbereichs, in dem zweiten Bereich R2, der nicht der erste Bereich R1 ist, vorgesehen. Durch die Ausbildung des Abschnitts 52 eines großen Schweißbereichs wird es möglich, die Verbindungsfestigkeit zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B angemessen zu gewährleisten.
Durch die Kombination des Abschnitts 51 eines kleinen Schweißbereichs und des Abschnitts 52 eines großen Schweißbereichs wird zusätzlich entweder der Abschnitt 51 eines kleinen Schweißbereichs oder der Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs über den gesamten Bereich der Verbindungslinie 4 vorgesehen, bei Betrachtung von der Seite der Oberfläche 23 aus, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist. Daher ist es möglich, eine Leckage von Betriebsöl von dem Kopplungsabschnitt 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B zu der Oberfläche 23, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, zu verhindern.
Dadurch ist es bei einem Verbindungsteil 1 nach der Ausführungsform möglich, den Kopplungsabschnitt 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B zu schützen, eine Leckage eines Fluids von dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B zu verhindern und ferner die Verbindungsfestigkeit zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B zu gewährleisten.
Zusätzlich wird in dem Herstellungsverfahren für das Verbindungsteil 1 das erste Schweißen in dem ersten Schweißvorgang als ein vorübergehendes Schweißen durchgeführt, welches durchgeführt wird, bevor das Hauptschweißen, welches zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B durchgeführt wird, durchgeführt wird. Dadurch, dass das erste Schweißen ein vorübergehendes Schweißen ist, bei dem die Verschmelzungstiefe D1 des Schweißens klein ist, ist es möglich, zu verhindern, dass Abschnitte des äußeren Metallstücks 2A und des inneren Metallstücks 2B, die um den Kopplungsabschnitt 30 angeordnet sind, verschmelzen. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass der erste Strömungswege 3A und der zweite Strömungsweg 3B verengt oder blockiert werden, und den Verbindungsabschnitt 4 vom Schmelzen aufgrund des Schweißen zu schützen. Bei dem ersten Schweißen kann zusätzlich das Schweißen in einer kurzen Zeit durchgeführt werden, und die Menge an thermischer Verformung des äußeren Metallstücks 2A und des inneren Metallstücks 2B aufgrund von thermischer Störung durch das Schweißen kann klein gehalten werden.
Bei dem Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs, der durch das zweite Schweißen in dem zweiten Schweißprozess ausgebildet wird, bei welchem die Verschmelzungstiefe D2 des Schweißens groß ist, ist es möglich, die Verbindungsstärke zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B zu gewährleisten.
Ferner wird bei der Kombination des ersten Schweißens und des zweiten Schweißens entweder das erste Schweißen oder das erste Schweißen über den gesamten Bereich der Verbindungsfläche 4, wie sie von der Seite der Oberfläche 23 aus, welche dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, gesehen wird, durchgeführt. Dadurch wird auch die Luftdichtigkeit des Kopplungsabschnitts 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B auf der Oberfläche 23, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, sichergestellt. Daher ist die Luftdichtigkeit des Kopplungsabschnitts 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B an der Oberfläche 23, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, gewährleistet. Es ist möglich, die Leckage von Betriebsöls von dem Kopplungsabschnitt 30 zur Oberfläche 23, welche dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, zu verhindern. Dadurch kann die Struktur, die den Kopplungsabschnitt 30 vor dem Verschmelzen aufgrund des Schweißens schützt und die die Luftdichtigkeit des Kopplungsabschnitts 30 gewährleistet, vereinfacht werden.
In dem Fall, bei dem das zweite Schweißen, welches in dem zweiten Bereich R2, der nicht den ersten Bereich R1 umfasst, durchgeführt wird, mit einer konstanten Geschwindigkeit in einer Richtung in der Umfangsrichtung C der Verbindungsfläche 4 zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B durchgeführt wird, ist die Menge an zugeführter Wärme gering und die Verschmelzungstiefe des Schweißens ist gering beim Schweißstartabschnitt (Beginnabschnitt) und beim Schweißendabschnitt (Zielabschnitt). Das zweite Schweißen wird zwischendurch in mehreren zweiten Bereichen R2 durchgeführt, und dadurch wird eine große Anzahl von Schweißstartabschnitten und Schweißendabschnitten des zweiten Schweißens ausgebildet.
So wird das zweite Schweißen, welches in dem zweiten Bereich R2 gemäß der Ausführungsform durchgeführt wird, unter kontinuierlichem Bewegen der Bestrahlungsposition des Hochenergiestrahls alternierend in der ersten Richtung C1 und der zweiten Richtung C2 zwischen zwei benachbarten spezifischen Abschnitten P durchgeführt. Dabei wird das Schweißen wiederholt beim ersten Endabschnitt 501 als dem Schweißstartabschnitt und beim zweiten Endabschnitt 502 als dem Schweißendabschnitt durchgeführt. Daher ist es möglich, die Menge an Wärme, welche dem Schweißstartabschnitt und dem Schweißendabschnitt zugeführt wird, zu gewährleisten und die Verschmelzungstiefe über den gesamten zweiten Bereich R2 gleichmäßiger zu machen.
Zusätzlich kann ein vorübergehendes Fixieren zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B durch das erste Schweißen durchgeführt werden, bei dem die Verschmelzungstiefe D1 des Schweißens klein ist, und danach kann das Hauptschweißen zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B durch das zweite Schweißen durchgeführt werden, bei dem die Verschmelzungstiefe D2 des Schweißens klein ist. Dadurch kann die Verformung des äußeren Metallstücks 2A und des inneren Metallstücks 2B aufgrund thermischer Störung durch das Schweißen behindert werden, wenn das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B vorübergehend miteinander während des ersten Schweißens fixiert worden sind, wenn das zweite Schweißen durchgeführt wird. Ferner kann durch das Durchführen des ersten Schweißens und des zweiten Schweißens unter Verwendung der gleichen Schweißvorrichtung der Herstellungsvorgang des Verbindungsteils 1, bei dem die beiden Arten von Schweißen für die Herstellung durchgeführt werden, vereinfacht werden, um die Herstellungskosten zu reduzieren.
(Zweite Ausführungsform)
Die Ausführungsform beschreibt ein Herstellungsverfahren für das Verbindungsteil 1, bei dem das zweite Schweißen in dem zweiten Bereich R2 bei der Verschmelzungstiefe D2, die den ersten Strömungsweg 3A und den zweiten Strömungsweg 3B erreichen kann, durchgeführt wird und danach das erste Schweißen in dem ersten Bereich R1 bei der Verschmelzungstiefe D1, die den ersten Strömungsweg 3A und den zweiten Strömungsweg 3B nicht erreicht, durchgeführt wird.
In der Ausführungsform wird der erste Schweißvorgang, der bei der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, durchgeführt, nachdem der zweite Schweißvorgang, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, durchgeführt wurde.
In dem Fall, bei dem der zweite Schweißvorgang durchgeführt wird, nachdem der erste Schweißvorgang, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, durchgeführt wird, kann der folgende Aspekt auftreten.
Wenn das erste Schweißen in der Umfangsrichtung C der Verbindungsfläche 4 zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B durchgeführt wird, wird das Metallmaterial nahe der Oberfläche 23 auf der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite geschmolzen und es wird wieder fest. In diesem Fall ist das Metallmaterial einem Schrumpfen durch Verfestigen in Bereichen des äußeren Metallstücks 2A und des inneren Metallstücks 2B bei der Verschmelzungstiefe D1 des Abschnitts 51 eines kleinen Schweißbereichs, der durch das erste Schweißen ausgebildet wird, ausgesetzt und das Metallmaterial ist einem Schrumpfen durch Verfestigen in Abschnitten bei Tiefen, die größer sind als die Verschmelzungstiefe D1, nicht ausgesetzt. Im Ergebnis kann ein Spalt zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B in Abschnitten der Verbindungsfläche 4 bei Tiefen, die größer sind als die Verschmelzungstiefe D1, ausgebildet werden, insbesondere in Abschnitten bei Tiefen, die größer sind als die Tiefe, bei der der erste Strömungsweg 3A und der zweite Strömungsweg 3B ausgebildet sind.
Wenn das zweite Schweißen in der Umfangsrichtung C der Verbindungsfläche 4 zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B im Fall, dass ein solcher Spalt ausgebildet wird, durchgeführt wird, kann das Metallmaterial an der Verbindungsfläche 4 in Abschnitten, bei denen das zweite Schweißen durchgeführt wird, aufgrund des Spaltes nicht vollkommen verschmelzen. Die Verbindungsfestigkeit zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B kann nicht vollständig sichergestellt werden, wenn der Abschnitt 52 eines großen Schweißbereichs durch das zweite Schweißen ausgebildet wird. In dem Fall, bei dem der Spalte groß ist, kann es zusätzlich schwer sein, die Luftdichtigkeit des Kopplungsabschnitts 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B zu gewährleisten.
In der Ausführungsform wird der erste Schweißvorgang auf der gesamten Verbindungsfläche 4 in der Umfangsrichtung C oder dem ersten Abschnitt R1 der Verbindungsfläche 4 durchgeführt, nachdem das zweite Schweißen in dem zweiten Abschnitt R2 durchgeführt wurde.
Wenn das zweite Schweißen durchgeführt wird, kann das Metallmaterial auf der Verbindungsfläche 4 zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B nicht nur bei niedrigen Abschnitten, sondern auch bei tiefen Abschnitten verschmolzen werden. Folglich kann das Metallmaterial in einem großen Bereich von niedrigen Abschnitten zu tiefen Abschnitten in dem zweiten Bereich R2 der Verbindungsfläche 4 verschmelzen und einem Schrumpfen durch Verfestigen ausgesetzt sein, was es möglich macht, eine ausreichende Verbindungsfestigkeit zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B sicherzustellen. Wenn das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B fest miteinander verbunden sind, wird keine derartige Verformung, die einen Spalt in tiefen Abschnitten in dem ersten Bereich R1 ausbildet, in dem das erste Schweißen durchgeführt wird, verursacht, wenn das erste Schweißen durchgeführt wird, nachdem das zweite Schweißen durchgeführt wurde. Folglich ist es möglich, die Verbindungsfestigkeit zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B zu gewährleisten und effektiv die Luftdichtigkeit des Kopplungsabschnitts 30 zwischen dem ersten Strömungsweg 3A und dem zweiten Strömungsweg 3B zu gewährleisten.
Das erste Schweißen gemäß der Ausführungsform kann über die gesamte Verbindungsfläche 4 zwischen dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B in der Umfangsrichtung C durchgeführt werden. Zusätzlich kann das erste Schweißen gemäß der Ausführungsform nur in dem ersten Bereich R1 der Verbindungsfläche 4 in der Umfangsrichtung C durchgeführt werden. Das erste Schweißen nach der Ausführungsform wird vorzugsweise nur in dem ersten Bereich R1 durchgeführt, speziell in dem Fall, bei dem das äußere Metallstück 2A und das innere Metallstück 2B, die leicht durch Wärmezufuhr verformt werden, miteinander verschweißt werden.
Der Vorteil des Falls, bei dem das erste Schweißen durchgeführt wird, nachdem das zweite Schweißen durchgeführt wurde, wurde in Bezug zu der Ausführungsform beschrieben. In Abhängigkeit des Typs des äußeren Metallstücks 2A und des inneren Metallstücks 2B als miteinander zu verschweißende Werkstücke oder dergleichen kann festgelegt werden, ob das erste Schweißen oder das zweite Schweißen zuerst durchgeführt wird. In Speziellen kann festgelegt werden, ob das erste Schweißen oder das zweite Schweißen angesichts der Unterschiede im Material (thermische Leitfähigkeit), in der Form, im Ausmaß an Schrumpfen aufgrund Verfestigung während Erwärmen und Abkühlen, im Ausmaß an Wärme, die aufgrund der Bedingungen der Einstrahlung eines Hochenergiestrahls während des Schweißens zugeführt wird, etc. der zu verschweißen Werkstücke zuerst durchgeführt wird.
Zusätzlich kann festgelegt werden, ob das erste Schweißen oder das zweite Schweißen angesichts der Verformung, die in dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B bei dem ersten Schweißen verursacht wird und der Verformung, die in dem äußeren Metallstück 2A und dem inneren Metallstück 2B durch das zweite Schweißen verursacht wird, zuerst durchgeführt wird.
Andere Komponenten und Bestandteile, die in den Zeichnungen gemäß der Ausführungsform durch die Symbole angezeigt werden, sind ähnlich zu denen gemäß der ersten Ausführungsform, und Funktionsweisen und Effekte, die ähnlich zu denen der ersten Ausführungsform sind, können erhalten werden. Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine der zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und weitere unterschiedliche Ausführungsformen können, ohne vom Umfang und vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen, gebildet werden.

Claims

Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil, bei dem ein erstes Metallstück und ein zweites Metallstück miteinander verbunden werden, indem ein Verschweißen durch Einstrahlen eines Hochenergiestrahls auf eine Verbindungsfläche, an der sich das erste Metallstück und das zweite Metallstück gegenüberliegen, durchgeführt wird, wobei das erste Metallstück einen ersten Strömungsweg zum Durchleiten eines Fluids aufweist, der bei einer spezifischen Tiefe von einer Oberfläche auf einer dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite vorgesehen ist, das zweite Metallstück einen zweiten Strömungsweg zum Durchleiten des Fluids aufweist, der bei einer spezifischen Tiefe von der Oberfläche auf der dem Hochenergiestrahl ausgesetzten Seite vorgesehen ist, und der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg miteinander an der Verbindungsfläche gekoppelt sind, mit: einem ersten Schweißen, bei dem das Schweißen bei einer Verschmelzungstiefe durchgeführt wird, welche einen Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg in einem ersten Bereich der Verbindungsfläche nicht erreicht, wobei der erste Bereich einen spezifischen Abschnitt umfasst, der bei Betrachtung von der Oberflächenseite aus, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, mit dem Kopplungsabschnitt überlagert, und einem zweiten Schweißen, bei dem das Schweißen bei einer Verschmelzungstiefe durchgeführt wird, die größer ist als die Verschmelzungstiefe des ersten Schweißens in einem zweiten Bereich der Verbindungsfläche, wobei der zweite Bereich den spezifischen Abschnitt nicht umfasst.
Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil nach Anspruch 1, wobei das zweite Schweißen durchgeführt wird, nachdem das erste Schweißen durchgeführt wurde.
Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil nach Anspruch 1, wobei das erste Schweißen durchgeführt wird, nachdem das zweite Schweißen durchgeführt wurde.
Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil nach Anspruch 2 oder 3, wobei der erste Bereich bei Betrachtung von der Oberflächenseite, die dem Hochenergiestahl ausgesetzt ist, ein Gesamtbereich der Verbindungsfläche ist.
Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Metallstück ein äußeres Metallstück ist, dass ein Durchgangsloch aufweist, und das zweite Metallstück ein inneres Metallstück ist, welches in das Durchgangsloch eingepasst ist, und die Verbindungsfläche von einer inneren Randfläche des Durchgangslochs und einer äußeren Randfläche des inneren Metallstücks gebildet wird.
Herstellungsverfahren für ein Verbindungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der spezifische Abschnitt bei Betrachtung von der Oberflächenseite aus, die dem Hochenergiestrahl ausgesetzt ist, an mehreren Stellen auf der Verbindungsfläche ausgebildet ist, und das zweite Schweißen durch kontinuierliches Hin- und Herbewegen einer Bestrahlungsposition des Hochenergiestrahls zwischen zwei benachbarten spezifischen Abschnitten abwechselnd in einer ersten Richtung von einem der spezifischen Abschnitte zu dem anderen spezifischen Abschnitt entlang der Verbindungsfläche, und einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, durchgeführt wird.
Verbindungsteil, bei dem ein erstes Metallstück und ein zweites Metallstück miteinander an einer Verbindungsfläche, bei der sich das erste Metallstück und das zweite Metallstück gegenüberstehen, verbunden sind, wobei das erste Metallstück einen ersten Strömungsweg zum Durchleiten eines Fluids aufweist, der bei einer spezifischen Tiefe von einer spezifischen Oberfläche vorgesehen ist, das zweite Metallstück einen zweiten Strömungsweg zum Durchleiten des Fluids aufweist, der bei einer spezifischen Tiefe von der spezifischen Oberfläche vorgesehen ist, und der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg miteinander an der Verbindungsfläche gekoppelt sind, ein Abschnitt eines kleinen Schweißbereichs mit einer Verschmelzungstiefe, die einen Kopplungsabschnitt zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg nicht erreicht, in einem ersten Bereich der Verbindungsfläche vorgesehen ist, wobei der erste Bereich einen spezifischen Abschnitt aufweist, der bei Betrachtung von der spezifischen Oberflächenseite aus mit dem Kopplungsabschnitt überlappt, und ein Abschnitt eines großen Schweißbereichs mit einer Verschmelzungstiefe, die größer ist, als die Verschmelzungstiefe des Abschnitts eines kleinen Schweißbereichs, in einem zweiten Bereich der Verbindungsfläche vorgesehen ist, wobei der zweite Bereich den ersten spezifischen Abschnitt nicht umfasst.
Verbindungsteil nach Anspruch 7, wobei das erste Metallstück ein äußeres Metallstück ist, das ein Durchgangsloch aufweist, und das zweite Metallstück ein inneres Metallstück ist, das in das Durchgangsloch eingepasst ist, und die Verbindungsfläche von einer inneren Randfläche des Durchgangslochs und einer äußeren Randfläche des inneren Metallstücks gebildet wird.
Verbindungsteil nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Verbindungsteil, welches aus dem ersten Metallstück und dem zweiten Metallstück besteht, eine Kupplungstrommel ist, die Kupplungstrommel eine Ölkammer zum Eingreifen einer Kupplung zusammen mit einem in der Kupplungstrommel angeordneten Kolben definiert und der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg als Ölpfade ausgebildet sind, die die Ölkammer mit Betriebsöls versorgen.