JP2000246430A - Joining method for aluminum alloy member - Google Patents
Joining method for aluminum alloy memberInfo
- Publication number
- JP2000246430A JP2000246430A JP5216799A JP5216799A JP2000246430A JP 2000246430 A JP2000246430 A JP 2000246430A JP 5216799 A JP5216799 A JP 5216799A JP 5216799 A JP5216799 A JP 5216799A JP 2000246430 A JP2000246430 A JP 2000246430A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- solder
- diaphragm
- alloy member
- ultrasonic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Molten Solder (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
部材を超音波ハンダ付法により接合する方法に関する。The present invention relates to a method for joining aluminum alloy members by an ultrasonic soldering method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、アルミニウム合金同士をハンダ付
けする場合は、図12〜図16に示すような超音波ハン
ダ付法を採用している。これらの図は、断面が略コ字状
に形成されたアルミニウム合金部材101a,101b
の端面102a,102b同士を接合する手順を示して
いる。まず、図12に示すように、アルミニウム合金部
材101a,101bの端面102a,102bを機械
加工して平滑な面に形成する。次に、図13に示すよう
に、アルミニウム合金部材101aを、その端面102
aが振動板109に当接するようにその底面112に載
置する。この状態で、振動板109とアルミニウム合金
部材101aをハンダ浴110中に浸漬させる。振動板
109には超音波ホーン108が取り付けられており、
該超音波ホーン108を作動させることによって、振動
板109を介してアルミニウム合金部材101aに超音
波を印加して、図14に示すようなハンダ層115aを
形成する。アルミニウム合金部材101bについても、
同様の処理を行う。2. Description of the Related Art Conventionally, when soldering aluminum alloys to each other, an ultrasonic soldering method as shown in FIGS. These figures show aluminum alloy members 101a and 101b having a substantially U-shaped cross section.
2 shows a procedure for joining the end faces 102a and 102b to each other. First, as shown in FIG. 12, end surfaces 102a and 102b of aluminum alloy members 101a and 101b are machined to form smooth surfaces. Next, as shown in FIG. 13, the aluminum alloy member 101a is
a is placed on the bottom surface 112 such that the a contacts the diaphragm 109. In this state, diaphragm 109 and aluminum alloy member 101a are immersed in solder bath 110. An ultrasonic horn 108 is attached to the diaphragm 109,
By operating the ultrasonic horn 108, ultrasonic waves are applied to the aluminum alloy member 101a via the vibration plate 109 to form a solder layer 115a as shown in FIG. Also for the aluminum alloy member 101b,
The same processing is performed.
【0003】振動板109の底面112はハンダ浴面1
10aから下方に浸漬させるため、アルミニウム合金部
材101a,101bには、端面102a,102b以
外の部位、即ち側面103a,103bにもハンダ層1
15a,115bが付着してしまう。これらの端面10
2a,102b同士を当接させた状態でアルミニウム合
金部材101a,101bを各々上下に重ね合わせ、図
15に示すように、上部のアルミニウム合金部材101
aの上に超音波ホーン120を載置する。この状態で、
アルミニウム合金部材101a,101bの接合部近傍
121をバーナー等で加熱しながら、同時に超音波を印
加して、両部材101a,101bを接合したのち冷却
することによって、図16に示すような接合完了品12
3が得られる。[0003] The bottom surface 112 of the diaphragm 109 is the solder bath surface 1.
In order to be immersed downward from 10a, the solder layer 1 is also provided on the aluminum alloy members 101a and 101b on portions other than the end surfaces 102a and 102b, that is, on the side surfaces 103a and 103b.
15a and 115b adhere. These end faces 10
The aluminum alloy members 101a and 101b are vertically overlapped in a state where the aluminum alloy members 101a and 101b are in contact with each other, and as shown in FIG.
The ultrasonic horn 120 is placed on “a”. In this state,
While heating the vicinity 121 of the joint portion between the aluminum alloy members 101a and 101b with a burner or the like, simultaneously applying ultrasonic waves to join the two members 101a and 101b and then cooling them, a joined product as shown in FIG. 12
3 is obtained.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の接合方法においては、以下のような問題点があっ
た。 (1)アルミニウム合金部材101a,101bの端部
をハンダ浴110中に浸漬させるため、接合面102
a,102b以外の側面103a,103bにもハンダ
が付着してしまい、外観上好ましくなかった また、接合面102a,102b以外の部位にハンダを
付着させないためには、接合面102a,102b以外
の部位に塗型をした後に超音波ハンダ付を行う方法、及
び超音波ハンダ付をした後に付着ハンダを物理的に除去
する方法がある。しかし、これらはいずれもコストアッ
プにつながった。However, the above-mentioned conventional joining method has the following problems. (1) Since the ends of the aluminum alloy members 101a and 101b are immersed in the solder bath 110, the joining surfaces 102
Solder also adhered to the side surfaces 103a and 103b other than the side surfaces a and 102b, which was not preferable in appearance. There is a method of performing ultrasonic soldering after applying a mold, and a method of physically removing attached solder after performing ultrasonic soldering. However, all of these have led to increased costs.
【0005】(2)振動板109をハンダ浴110中に
浸漬させるため、超音波ホーン108から発振した超音
波振動は振動板109に伝達される際に弱められてしま
う。したがって、アルミニウム合金鋳物の鋳肌面のよう
に強固な酸化皮膜で覆われている部分には、健全なハン
ダ層115a,115bを形成することが困難であっ
た。この酸化皮膜を除去するには、上述したように、ア
ルミニウム合金鋳物の鋳肌面に機械加工等を施す方法が
あるが、この方法はコストがかかった。また、超音波出
力を上げて鋳肌面にハンダ層を形成する方法は、接合面
102a,102b以外の部分にもハンダが付着しやす
くなり、外観上好ましくなかった。(2) Since the vibration plate 109 is immersed in the solder bath 110, the ultrasonic vibration oscillated from the ultrasonic horn 108 is weakened when transmitted to the vibration plate 109. Therefore, it is difficult to form sound solder layers 115a and 115b in a portion covered with a strong oxide film, such as a casting surface of an aluminum alloy casting. As described above, there is a method of removing the oxide film by performing machining or the like on the casting surface of the aluminum alloy casting, but this method is costly. Further, the method of forming a solder layer on the casting surface by increasing the ultrasonic output is not preferable from the viewpoint of appearance because the solder easily adheres to portions other than the joining surfaces 102a and 102b.
【0006】本発明は、上記課題を解決し、接合面以外
にハンダ付着を極力抑えることができ、超音波振動を被
処理物に効率良く印加できるアルミニウム合金部材の接
合方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a method of joining aluminum alloy members, which can minimize solder adhesion to a portion other than a joining surface and can efficiently apply ultrasonic vibration to an object to be processed. And
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、超音波ホーンを取りつけた振動板をハンダ
浴中に浸漬したのち、該振動板をハンダ浴から引き上げ
て振動板に溶融ハンダを残存させ、この溶融ハンダが残
存した振動板にアルミニウム合金部材を載置し、次い
で、上記超音波ホーンを作動させて超音波を発生させ、
振動板を介して上記アルミニウム合金部材に超音波を印
加することによって、該アルミニウム合金部材の接合面
にハンダ層を形成し、その後、この接合面同士を突き合
わせて超音波印加及び加圧により接合する方法である。
超音波をアルミニウム合金部材に印加する際に、上記振
動板がハンダ浴中に浸漬していないため、効率的に振動
板上の溶融ハンダを振動させることができ、振動板の振
動力が強大になる。これによって、上記アルミニウム合
金部材の接合面が、加工面でなく鋳肌面であっても互い
に接合することが可能となる。ハンダ浴から引き上げた
振動板上の溶融ハンダの厚さは、0.5〜3mm程度が
好ましい。According to the present invention, in order to achieve the above object, a diaphragm having an ultrasonic horn attached thereto is immersed in a solder bath, and then the diaphragm is pulled up from the solder bath and melted into the diaphragm. The solder is left, the aluminum alloy member is placed on the diaphragm where the molten solder remains, and then the ultrasonic horn is operated to generate ultrasonic waves,
By applying ultrasonic waves to the aluminum alloy member through a diaphragm, a solder layer is formed on the joint surface of the aluminum alloy member, and then the joined surfaces are joined to each other by applying ultrasonic waves and applying pressure. Is the way.
When applying ultrasonic waves to the aluminum alloy member, the above-mentioned diaphragm is not immersed in the solder bath, so that the molten solder on the diaphragm can be vibrated efficiently, and the vibration force of the diaphragm is strong. Become. This makes it possible to join the aluminum alloy members to each other even if the joining surface is not a machined surface but a casting surface. The thickness of the molten solder on the diaphragm lifted from the solder bath is preferably about 0.5 to 3 mm.
【0008】また、本発明の一態様では、超音波ホーン
を取りつけた振動板をハンダ浴中に浸漬したのち、該振
動板をハンダ浴の浴面近傍に保持して振動板上に溶融ハ
ンダを残存させ、この溶融ハンダが残存した振動板上に
アルミニウム合金部材を載置し、次いで、上記超音波ホ
ーンを作動させて超音波を発生させ、振動板を介して上
記アルミニウム合金部材に超音波を印加することによっ
て、該アルミニウム合金部材の接合面にハンダ層を形成
し、その後、この接合面同士を突き合わせて超音波印加
及び加圧により接合する。上記振動板をハンダ浴の浴面
近傍に保持することによって、振動板が冷却しないた
め、該振動板上の溶融ハンダも凝固しにくくなる。した
がって、アルミニウム合金部材の接合面にハンダ層が形
成し易くなる。また、本発明によって、クローズドデッ
キ式シリンダーブロックのようなアンダーカット部を有
するアルミニウム合金鋳物を分割した状態でダイカスト
をした後、接合することも可能となる。[0008] In one embodiment of the present invention, after the vibrating plate to which the ultrasonic horn is attached is immersed in a solder bath, the vibrating plate is held near the bath surface of the solder bath and molten solder is placed on the vibrating plate. The aluminum alloy member is placed on the diaphragm where the molten solder remains, and then the ultrasonic horn is operated to generate ultrasonic waves, and ultrasonic waves are applied to the aluminum alloy member via the vibration plate. By applying the solder, a solder layer is formed on the joining surface of the aluminum alloy member, and then the joining surfaces are butted together and joined by applying ultrasonic waves and applying pressure. By holding the vibrating plate near the bath surface of the solder bath, the vibrating plate is not cooled, so that the molten solder on the vibrating plate hardly solidifies. Therefore, a solder layer is easily formed on the joint surface of the aluminum alloy member. Further, according to the present invention, it is possible to perform joining after die-casting an aluminum alloy casting having an undercut portion such as a closed deck cylinder block in a divided state.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るアルミニウ
ム合金部材の接合方法を図示の実施の形態に基づいて詳
細に説明する。本実施の形態に係るアルミニウム合金部
材の接合方法は、ハンダ浴に浸漬していた振動板をハン
ダコーティング直前に引き上げ、このとき、振動板の上
に薄く残っている溶融ハンダを利用することによって、
アルミニウム合金部材の接合部以外へハンダが付着する
ことを防止すると共に、接合面が加工面でなく鋳肌面で
も、確実にハンダ層を形成することを狙っている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for joining aluminum alloy members according to the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment. The bonding method of the aluminum alloy member according to the present embodiment is to raise the diaphragm immersed in the solder bath immediately before solder coating, and at this time, by utilizing the molten solder thinly left on the diaphragm,
The aim is to prevent solder from adhering to portions other than the joint portion of the aluminum alloy member, and to form a solder layer reliably even when the joint surface is not a machined surface but a casting surface.
【0010】まず、本発明の実施の形態に係る接合方法
に用いる材料及び装置等について説明する。 [被処理材]本実施の形態の接合方法で用いる被処理材
としては、アルミニウム合金部材、特にJISに規定さ
れたアルミニウム及びその合金等である展伸材や鋳物材
などが適しており、例えば、ADC12材、A606
1、A5052、AC4C等が挙げられる。また、その
形状は特にこだわらないが、例えば、図1に示すような
断面略コ字状部材1a,1bの端面2a,2b同士を接
合する場合にも適用できる。 [ハンダ]本実施の形態の接合方法で用いるハンダとし
ては、JISに規定されているアルミニウム材用ハンダ
AH−Z95A(Zn−5wt%Al)や純Znの他、
Zn−Sn系、Zn−Cd系、Sn−Pb系などが挙げ
られるが、強度・融点・耐食性の点からZn−Al系の
亜鉛ハンダが望ましい。First, a description will be given of a material, an apparatus, and the like used in a bonding method according to an embodiment of the present invention. [Material to be Treated] As the material to be treated used in the joining method of the present embodiment, an aluminum alloy member, particularly, a wrought material or a cast material which is aluminum and its alloys specified in JIS, etc., is suitable. , ADC12 material, A606
1, A5052, AC4C and the like. Although the shape is not particularly limited, the present invention can be applied to, for example, a case where end surfaces 2a and 2b of members 1a and 1b having a substantially U-shaped cross section as shown in FIG. [Solder] In addition to solder AH-Z95A (Zn-5 wt% Al) and pure Zn for aluminum material specified in JIS, the solder used in the bonding method of the present embodiment is
Zn-Sn-based, Zn-Cd-based, Sn-Pb-based and the like can be mentioned, and Zn-Al-based zinc solder is desirable from the viewpoint of strength, melting point and corrosion resistance.
【0011】[超音波ハンダ付装置]本実施の形態の接
合方法で用いる超音波ハンダ付装置6は、図2〜図4に
示すように、超音波を発生させる超音波振動子7と、該
超音波振動子7で発生した超音波を増幅させる超音波ホ
ーン8と、該超音波ホーン8に取りつけられ、断面略ハ
ット状の形状を有する振動板9と、ハンダ浴10を収納
したタンク11とを備えている。また、上記振動板9
は、1枚の平滑な平板の中央部を下方に凹ませて底面1
2を形成すると共に、その端部13を超音波ホーン8に
取りつけている。次に、上記超音波ハンダ付装置による
作用について説明する。まず、振動子を作動させて発生
させた超音波振動が超音波ホーンによって振幅が増大し
て振動板に伝達される。次いで、被処理物である部材
は、該振動板の上に載置されているため、部材に上記増
幅された超音波振動が伝達される。このとき、振動板が
ハンダ浴中に浸漬しておらず、空気中に配置されている
ため、振動板が自由に振動し、従来の場合よりも振動力
が強大になる。このため、部材表面に酸化膜等の障害物
があっても、該部材表面にハンダ層を形成することがで
きる。[Ultrasonic Soldering Apparatus] As shown in FIGS. 2 to 4, an ultrasonic soldering apparatus 6 used in the bonding method of the present embodiment includes an ultrasonic vibrator 7 for generating ultrasonic waves, An ultrasonic horn 8 for amplifying the ultrasonic waves generated by the ultrasonic vibrator 7, a diaphragm 9 attached to the ultrasonic horn 8 and having a substantially hat-shaped cross section, and a tank 11 containing a solder bath 10. It has. Further, the diaphragm 9
Is to make the central part of one smooth flat
2 and the end 13 is attached to the ultrasonic horn 8. Next, the operation of the ultrasonic soldering device will be described. First, the ultrasonic vibration generated by operating the vibrator is transmitted to the diaphragm with the amplitude increased by the ultrasonic horn. Next, since the member to be processed is placed on the diaphragm, the amplified ultrasonic vibration is transmitted to the member. At this time, since the diaphragm is not immersed in the solder bath and is arranged in the air, the diaphragm vibrates freely, and the vibration force becomes stronger than in the conventional case. For this reason, even if there is an obstacle such as an oxide film on the member surface, a solder layer can be formed on the member surface.
【0012】次いで、本実施の形態に係る接合方法をそ
の手順ごとに説明する。(1)素材の製造工程 まず、図1に示すような、断面略コ字状に形成した2個
のアルミニウム合金部材1a,1bを作製し、それらの
端面2a,2bを接合面とする。この接合面2a,2b
は機械加工によって平滑な面に形成しても良く、そのま
まの鋳肌面のままでも良い。(2)振動板の予熱工程 図2に示すように、振動板9の底面12をタンク11に
収容されたハンダ浴10中に浸漬し、十分に予熱する。
この予熱温度は、アルミニウム合金部材1a,1bやハ
ンダの種類によって若干異なるが、一般に、ハンダの融
点+20℃以上が好ましい。また、ハンダ浴10の温度
は、ハンダの融点+20℃〜70℃程度が好ましい。Next, a joining method according to the present embodiment will be described for each procedure. (1) Manufacturing Step of Material First, as shown in FIG. 1, two aluminum alloy members 1a and 1b each having a substantially U-shaped cross section are prepared, and their end surfaces 2a and 2b are used as joining surfaces. These joining surfaces 2a, 2b
May be formed on a smooth surface by machining or may be left as it is on the casting surface. (2) Vibrating Plate Preheating Step As shown in FIG. 2, the bottom surface 12 of the vibrating plate 9 is immersed in a solder bath 10 accommodated in a tank 11, and is sufficiently preheated.
The preheating temperature is slightly different depending on the type of the aluminum alloy members 1a and 1b and the solder, but it is generally preferable that the preheating temperature is equal to or higher than the melting point of the solder + 20 ° C. The temperature of the solder bath 10 is preferably about the melting point of the solder plus about 20 ° C to 70 ° C.
【0013】(3)振動板の引上げ工程 図3に示すように、浸漬させていた振動板9をハンダ浴
10から引き上げ、該振動板10の底面12の上に薄く
溶融ハンダ14を残す。この溶融ハンダ14の厚さは、
0.5mm〜3mmが好ましい。(4)ハンダ層形成工程 振動板9の底面12に残存した溶融ハンダ14が凝固す
る前に、図4に示すように、アルミニウム合金部材1a
を該底面12上に載置し、超音波ホーン8を作動させ、
振動板9を介してアルミニウム合金部材1a,1bに超
音波を印加することにより、図5に示すように、アルミ
ニウム合金部材1aの接合面2aにハンダ層15aを形
成する。この超音波は、例えば、発振周波数は20kH
z前後、発振器出力は150〜1000W、超音波印加
時間は3〜10秒間が好ましい。アルミニウム合金部材
1bについても、同様の手順で、その接合面2bにハン
ダ層15bを形成する。 (3) Step of Pulling Up Vibrating Plate As shown in FIG. 3, the vibrating plate 9 that has been immersed is pulled up from the solder bath 10, and a thin molten solder 14 is left on the bottom surface 12 of the vibrating plate 10. The thickness of the molten solder 14 is
0.5 mm to 3 mm is preferred. (4) Solder Layer Forming Step Before the molten solder 14 remaining on the bottom surface 12 of the diaphragm 9 solidifies, as shown in FIG.
Is placed on the bottom surface 12 and the ultrasonic horn 8 is operated,
By applying ultrasonic waves to the aluminum alloy members 1a and 1b via the diaphragm 9, a solder layer 15a is formed on the joint surface 2a of the aluminum alloy member 1a as shown in FIG. This ultrasonic wave has an oscillation frequency of 20 kHz, for example.
Before and after z, the oscillator output is preferably 150 to 1000 W, and the ultrasonic wave application time is preferably 3 to 10 seconds. The solder layer 15b is formed on the joint surface 2b of the aluminum alloy member 1b in the same procedure.
【0014】(5)超音波接合工程 ハンダ層15a,15bを形成したのち、素早く時間を
かけずに、アルミニウム合金部材1a,1bの接合面2
a,2b同士を当接させる。この状態で、図6に示すよ
うに、上方に配設されたアルミニウム合金部材1aの上
部に超音波ホーン20を載置し,両部材1a,1bに圧
力を加えながら超音波を印加することによって、両部材
1a,1bを接合する。この超音波を印加する条件につ
いては、周波数は20kHz前後、出力は150〜10
00W、印加時間は0.5秒間〜10秒間が好ましい。
なお、アルミニウム合金部材1a,1bの接合面2a,
2bに形成されたハンダ層15a,15bが凝固した場
合は、図7に示すように、両部材1a,1bの接合部近
傍21をガスバーナーや高周波誘導加熱等の慣用の加熱
手段22を用いて加熱しながら、両部材1a,1bを加
圧して超音波を印加することによって、両部材1a,1
bを接合することができる。この加熱温度は、ハンダの
融点+20℃〜70℃が好ましく、加熱時間は、ハンダ
溶融後に超音波を印加したら直ちに終了する時間が好ま
しい。(6)冷却工程 最後に、接合した両部材1a,1bを冷却して、図8に
示すような接合品23が完了する。 (5) Ultrasonic bonding step After the formation of the solder layers 15a, 15b, the bonding surface 2 of the aluminum alloy members 1a, 1b
a and 2b are brought into contact with each other. In this state, as shown in FIG. 6, the ultrasonic horn 20 is placed on the upper part of the aluminum alloy member 1a disposed above, and ultrasonic waves are applied while applying pressure to both members 1a and 1b. The two members 1a and 1b are joined. Regarding the conditions for applying the ultrasonic wave, the frequency is about 20 kHz and the output is 150 to 10
00W and the application time are preferably 0.5 seconds to 10 seconds.
In addition, the joining surfaces 2a of the aluminum alloy members 1a, 1b,
When the solder layers 15a and 15b formed on the 2b are solidified, as shown in FIG. 7, the vicinity 21 of the joint between the two members 1a and 1b is formed by using a conventional heating means 22 such as a gas burner or high-frequency induction heating. While heating, both members 1a, 1b are pressurized and ultrasonic waves are applied, so that both members 1a, 1b are heated.
b can be joined. The heating temperature is preferably + 20 ° C. to 70 ° C. of the melting point of the solder, and the heating time is preferably a time immediately after the application of ultrasonic waves after the melting of the solder. (6) Cooling step Finally, the joined members 1a and 1b are cooled to complete the joined product 23 as shown in FIG.
【0015】次に、本発明を具体的な実施例に基づき説
明する。Next, the present invention will be described based on specific embodiments.
【実施例】[実施例1]まず、図1に示すように、断面
が略コ字状に形成された、材質がAC4Bのアルミニウ
ム合金部材1a,1bを準備し、これらの部材1a,1
bの端面である接合面2a,2bを機械加工によって平
滑な面に形成した。一方、図2に示すように、超音波ハ
ンダ付装置6を構成する振動板9の底面12を浴温が4
20℃のハンダ浴10中に30分間浸漬した。このハン
ダは、組成成分がZn−5wt%Alであり、その融点
は382℃であった。また、上記アルミニウム合金部材
1a,1bを380℃で30分間予熱した。次に、図3
に示すように、上記振動板9を上方に引き上げ、振動板
9の底面12に薄く溶融ハンダ14を残存させた。この
溶融ハンダ14の厚さは、測定の結果、2mmであっ
た。[Embodiment 1] First, as shown in FIG. 1, aluminum alloy members 1a and 1b made of AC4B and having a substantially U-shaped section are prepared.
The joining surfaces 2a and 2b, which are the end surfaces of b, were formed into smooth surfaces by machining. On the other hand, as shown in FIG. 2, a bath temperature of 4 is applied to the bottom surface 12 of the diaphragm 9 constituting the ultrasonic soldering device 6.
It was immersed in a solder bath 10 at 20 ° C. for 30 minutes. The composition of this solder was Zn-5 wt% Al, and its melting point was 382 ° C. The aluminum alloy members 1a and 1b were preheated at 380 ° C. for 30 minutes. Next, FIG.
As shown in (1), the diaphragm 9 was lifted upward, and a thin molten solder 14 was left on the bottom surface 12 of the diaphragm 9. The thickness of the molten solder 14 was 2 mm as a result of the measurement.
【0016】こののち、図4に示すように、上記アルミ
ニウム合金部材1a,1bを振動板9の底面12上に載
置し、この状態で両部材1a,1bに同時に超音波を印
加した。この印加によって、図5に示すように、ハンダ
層15a,15bをアルミニウム合金部材1a,1bの
接合面2a,2bに50μmの厚さで形成させた。上記
超音波は、発振周波数が19kHz、発振器出力が35
0W、印加時間が5秒間であった。その後、図6に示す
ように、ハンダ層15を形成した直後で、未だハンダが
凝固する前のアルミニウム合金部材1a,1bの接合面
2a,2b同士を重ね合わせて略ロ字状にした。この状
態において、図7に示すように、アルミニウム合金部材
1a,1bを加熱せずに、上部に配設したアルミニウム
合金部材1a,1bの上に超音波ホーン20を載置し、
圧力を加えながら超音波を印加して接合した。この超音
波の印加条件は、発振周波数を19kHz、発振器出力
を350W、超音波印加時間を5秒間とした。この結
果、図8に示すように、アルミニウム合金部材1a,1
bの接合面2a,2b以外には、ハンダの付着はほとん
どなかった。Thereafter, as shown in FIG. 4, the aluminum alloy members 1a and 1b were placed on the bottom surface 12 of the diaphragm 9, and in this state, ultrasonic waves were simultaneously applied to both members 1a and 1b. By this application, as shown in FIG. 5, the solder layers 15a and 15b were formed with a thickness of 50 μm on the joining surfaces 2a and 2b of the aluminum alloy members 1a and 1b. The ultrasonic wave has an oscillation frequency of 19 kHz and an oscillator output of 35 kHz.
0 W and application time was 5 seconds. Then, as shown in FIG. 6, immediately after the formation of the solder layer 15, the joining surfaces 2a and 2b of the aluminum alloy members 1a and 1b before the solidification of the solder were superimposed to form a substantially rectangular shape. In this state, as shown in FIG. 7, without heating the aluminum alloy members 1a and 1b, the ultrasonic horn 20 is placed on the aluminum alloy members 1a and 1b disposed on the upper side.
Ultrasonic waves were applied while applying pressure for bonding. The ultrasonic wave was applied at an oscillation frequency of 19 kHz, an oscillator output of 350 W, and an ultrasonic wave application time of 5 seconds. As a result, as shown in FIG. 8, the aluminum alloy members 1a, 1
Except for the joining surfaces 2a and 2b of b, there was almost no adhesion of solder.
【0017】[実施例2]アルミニウム合金部材1a,
1bの材質をADC12としたことと、接合面2a,2
bを加工面でなく鋳肌面としたこと以外は上記実施例1
と同一条件、同一手順でアルミニウム合金部材1a,1
bを接合する実施例2を行った。[Embodiment 2] Aluminum alloy members 1a,
1b is made of ADC12, and bonding surfaces 2a, 2
Example 1 except that b was not a machined surface but a casting surface
Aluminum alloy members 1a, 1
Example 2 in which b was joined was performed.
【0018】[比較例]さらに、上記実施例1及び実施
例2に対して、従来の方法でアルミニウム合金部材を接
合した比較例について説明する。図12に示すように、
材質がADC12で、接合面が鋳肌面のアルミニウム合
金部材101a,101bを作製し、該アルミニウム合
金部材101a,101bを380℃において30分間
予熱した。一方、図13に示すように、溶融温度が38
2℃のZn−5wt%Alを浴温420℃のハンダ浴1
10とし、このハンダ浴110中に振動板109及びア
ルミニウム合金部材101a,101bを浸漬した。こ
の状態において、発振周波数を19kHz、発振器出力
を350W、超音波印加時間を5秒間として、超音波を
アルミニウム合金部材101a,101b双方に同時に
印加した。このハンダ付けによって、図14に示すよう
に、アルミニウム合金部材101a,101bの接合面
102a,102b以外の側面103a,103bにも
ハンダ層115a,115bが形成した。このハンダ層
115a,115bを形成した直後、図15に示すよう
に、アルミニウム合金部材101a,101bの接合面
102a,102b同士を上下に重ね合わせ、圧力を加
えながら、発振周波数が19kHz、発振器出力が35
0W、超音波印加時間が5秒間の超音波を印加し、図1
6に示す接合完了品123を得た。なお、このとき加熱
はしなかった。Comparative Example A comparative example in which an aluminum alloy member was joined by a conventional method to Examples 1 and 2 described above will be described. As shown in FIG.
Aluminum alloy members 101a and 101b having a material of ADC12 and a casting surface having a joint surface were prepared, and the aluminum alloy members 101a and 101b were preheated at 380 ° C. for 30 minutes. On the other hand, as shown in FIG.
Solder bath 1 with Zn-5wt% Al at 2 ° C and bath temperature 420 ° C
The diaphragm 109 and the aluminum alloy members 101a and 101b were immersed in the solder bath 110. In this state, an ultrasonic wave was applied to both the aluminum alloy members 101a and 101b at an oscillation frequency of 19 kHz, an oscillator output of 350 W, and an ultrasonic wave application time of 5 seconds. By this soldering, as shown in FIG. 14, solder layers 115a and 115b were formed on the side surfaces 103a and 103b other than the joining surfaces 102a and 102b of the aluminum alloy members 101a and 101b. Immediately after the formation of the solder layers 115a and 115b, as shown in FIG. 15, the joining surfaces 102a and 102b of the aluminum alloy members 101a and 101b are superimposed on each other. 35
0 W, an ultrasonic wave for 5 seconds was applied,
6 was obtained. At this time, no heating was performed.
【0019】上述した実施例2と比較例とで得られた接
合品を引張試験した結果、比較例の接合品123は、そ
の接合部で破断したが、実施例2で得られた接合品23
は、母材で切断した。このことから、本発明に係る接合
方法による方が接合強度の大きいことが判明した。以
上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述
の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術
的思想に基づいて各種の変更が可能である。例えば、上
記部材1a,1bの材質は、アルミニウム以外でも、プ
レス、曲げ、鍛造及び溶接が可能な構造用鋼や構造用配
管、例えば、SS400やSPC等を用いることがで
き、例えば、アルミニウム合金と構造用鋼とを接合する
ことも可能である。ただし、この場合は、前処理として
構造用鋼の接合面に銅メッキを施しておく必要がある。As a result of a tensile test of the joined product obtained in Example 2 and the comparative example, the joined product 123 of the comparative example was broken at the joint, but the joined product 23 obtained in Example 2 was broken.
Was cut with a base material. From this, it was found that the bonding method according to the present invention had higher bonding strength. Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention. For example, as the material of the members 1a and 1b, in addition to aluminum, structural steel or structural piping that can be pressed, bent, forged, and welded, such as SS400 or SPC, can be used. It is also possible to join with structural steel. However, in this case, it is necessary to apply copper plating to the joint surface of the structural steel as pretreatment.
【0020】また、振動板9の底面12の形状は、図2
〜図4に示すような略平面でなくても良い。例えば、図
9に示すように、部材1a,1bの下部に凸部29が形
成されている場合は、この凸部の形状に合わせて振動板
9の底面12に下方に凹んだ段部30や穴を形成しても
良い。さらに、図10に示すように、振動板9をハンダ
浴10から完全に引き上げずに、振動板9の厚さ分はハ
ンダ浴10に浸漬させても良い。即ち、振動板9の底面
12の上面12aと、ハンダ浴10の浴面10aの高さ
が略一致するようにしても良く、上述したように、振動
板9の底面12を完全にハンダ浴10から引き上げる場
合よりも、振動板9上の溶融ハンダ14は凝固しにくく
なる。なお、ハンダの酸化を防止するため、図11に示
すように振動板9又はその付近に、Ar,N2,CO2な
どの非酸化性ガスを流すパイプ31等を配設しても良
い。即ち、上記非酸化性ガスを流しながら振動板9を予
熱するとともに、非酸化性ガスを流したまま、振動板9
を引き上げて予熱したアルミニウム合金部材1aを底面
12上に載置し、超音波を印加する。これによって、ハ
ンダの酸化を抑制でき、ハンダコーティング不良が減少
して信頼性が向上する。The shape of the bottom surface 12 of the diaphragm 9 is shown in FIG.
It does not have to be a substantially flat surface as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 9, when a convex portion 29 is formed below the members 1a and 1b, a stepped portion 30 or a concave portion 30 which is recessed downward on the bottom surface 12 of the diaphragm 9 according to the shape of the convex portion. A hole may be formed. Further, as shown in FIG. 10, the diaphragm 9 may be immersed in the solder bath 10 for the thickness of the diaphragm 9 without completely lifting the diaphragm 9 from the solder bath 10. That is, the height of the upper surface 12a of the bottom surface 12 of the diaphragm 9 and the height of the bath surface 10a of the solder bath 10 may be substantially equal to each other. The molten solder 14 on the diaphragm 9 is harder to solidify than when the molten solder 14 is pulled up. In order to prevent the solder from being oxidized, a pipe 31 for flowing a non-oxidizing gas such as Ar, N 2 , CO 2 or the like may be provided on or near the vibration plate 9 as shown in FIG. That is, the diaphragm 9 is preheated while the non-oxidizing gas is flowing, and the diaphragm 9 is kept flowing while the non-oxidizing gas is flowing.
Is lifted, the preheated aluminum alloy member 1a is placed on the bottom surface 12, and ultrasonic waves are applied. As a result, the oxidation of the solder can be suppressed, the solder coating defects are reduced, and the reliability is improved.
【0021】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、接合部以外のハンダ付
着が減少し、コスト削減となる。また、振動板の少量の
溶融ハンダを利用するため、超音波振動を母材に伝達し
やすくなり、鋳肌面にハンダ層を形成することが可能と
なる。According to the present invention, the amount of solder attached to portions other than the joints is reduced, and the cost is reduced. Further, since a small amount of molten solder of the diaphragm is used, the ultrasonic vibration can be easily transmitted to the base material, and a solder layer can be formed on the casting surface.
【図1】本発明に係る接合方法に用いるアルミニウム合
金部材の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an aluminum alloy member used in a joining method according to the present invention.
【図2】本発明に係る接合方法において、振動板を浸漬
させた状態を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a diaphragm is immersed in the bonding method according to the present invention.
【図3】本発明に係る接合方法において、振動板を引き
上げた状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where the diaphragm is pulled up in the bonding method according to the present invention.
【図4】本発明に係る接合方法によって、アルミニウム
合金部材の接合面にハンダ層を形成している状態を示す
断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which a solder layer is formed on a bonding surface of an aluminum alloy member by a bonding method according to the present invention.
【図5】本発明に係る接合方法によって、その接合面に
ハンダ層を形成したアルミニウム合金部材を示す断面図
である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing an aluminum alloy member having a solder layer formed on a bonding surface by a bonding method according to the present invention.
【図6】本発明に係る接合方法において、アルミニウム
合金部材同士を超音波接合している状態を示す断面図で
ある。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the aluminum alloy members are ultrasonically bonded to each other in the bonding method according to the present invention.
【図7】本発明に係る接合方法において、加熱しながら
アルミニウム合金部材同士を超音波接合している状態を
示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the aluminum alloy members are ultrasonically bonded to each other while being heated in the bonding method according to the present invention.
【図8】本発明に係る接合方法によって接合されたアル
ミニウム合金部材の接合完了品を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a completed aluminum alloy member joined by the joining method according to the present invention.
【図9】他の実施の形態に係る振動板を有する超音波装
置を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating an ultrasonic apparatus having a diaphragm according to another embodiment.
【図10】他の実施の形態に係る振動板の引上げ方法を
示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a method of pulling up a diaphragm according to another embodiment.
【図11】他の実施の形態に係る接合方法を示す断面図
である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a bonding method according to another embodiment.
【図12】従来の接合方法に用いるアルミニウム合金部
材の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of an aluminum alloy member used in a conventional joining method.
【図13】従来の接合方法において、アルミニウム合金
部材の接合部にハンダ層を形成する工程を示す断面図で
ある。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a step of forming a solder layer at a joint of an aluminum alloy member in a conventional joining method.
【図14】従来の接合方法において、その接合部にハン
ダ層を形成したアルミニウム合金部材の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of an aluminum alloy member in which a solder layer is formed at a bonding portion in a conventional bonding method.
【図15】従来の超音波接合によって、両部材を超音波
接合している状態を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a state in which both members are ultrasonically bonded by conventional ultrasonic bonding.
【図16】従来の接合方法によって接合されたアルミニ
ウム合金部材の接合完了品を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing a completed aluminum alloy member joined by a conventional joining method.
1a,1b アルミニウム合金部材 2a,2b 端面 6 超音波ハンダ付装置 7 超音波振動子 8 超音波ホーン 9 振動板 10 ハンダ浴 11 タンク 12 底部 13 端部 14 溶融ハンダ 15 ハンダ層 20 超音波ホーン 21 接合部近傍 22 加熱手段 23 接合品 29 凸部 30 段部 31 パイプ 1a, 1b Aluminum alloy member 2a, 2b End face 6 Ultrasonic soldering device 7 Ultrasonic vibrator 8 Ultrasonic horn 9 Vibrating plate 10 Solder bath 11 Tank 12 Bottom 13 End 14 Melting solder 15 Solder layer 20 Ultrasonic horn 21 Joining Near the part 22 Heating means 23 Joined product 29 Convex part 30 Step part 31 Pipe
Claims (2)
ダ浴中に浸漬したのち、該振動板をハンダ浴から引き上
げて振動板に溶融ハンダを残存させ、この溶融ハンダが
残存した振動板にアルミニウム合金部材を載置し、次い
で、上記超音波ホーンを作動させて超音波を発生させ、
振動板を介して上記アルミニウム合金部材に超音波を印
加することによって、該アルミニウム合金部材の接合面
にハンダ層を形成し、その後、この接合面同士を突き合
わせて超音波印加及び加圧により接合することを特徴と
するアルミニウム合金部材の接合方法。After immersing a diaphragm attached with an ultrasonic horn in a solder bath, the diaphragm is pulled out of the solder bath to leave molten solder on the diaphragm, and aluminum is added to the diaphragm where the molten solder remains. Place the alloy member, then actuate the ultrasonic horn to generate ultrasonic waves,
By applying ultrasonic waves to the aluminum alloy member through a diaphragm, a solder layer is formed on the joint surface of the aluminum alloy member, and then the joined surfaces are joined to each other by applying ultrasonic waves and applying pressure. A method for joining aluminum alloy members.
ダ浴中に浸漬したのち、該振動板をハンダ浴の浴面近傍
に保持して振動板上に溶融ハンダを残存させ、この溶融
ハンダが残存した振動板上にアルミニウム合金部材を載
置し、次いで、上記超音波ホーンを作動させて超音波を
発生させ、振動板を介して上記アルミニウム合金部材に
超音波を印加することによって、該アルミニウム合金部
材の接合面にハンダ層を形成し、その後、この接合面同
士を突き合わせて超音波印加及び加圧により接合するこ
とを特徴とするアルミニウム合金部材の接合方法。2. After immersing the diaphragm with the ultrasonic horn in a solder bath, the diaphragm is held near the bath surface of the solder bath so that molten solder remains on the diaphragm. The aluminum alloy member is placed on the remaining diaphragm, and then the ultrasonic horn is operated to generate ultrasonic waves, and ultrasonic waves are applied to the aluminum alloy member through the diaphragm, thereby forming the aluminum alloy member. A method for joining aluminum alloy members, comprising: forming a solder layer on a joint surface of an alloy member; and then joining the joined surfaces by applying ultrasonic waves and applying pressure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5216799A JP2000246430A (en) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | Joining method for aluminum alloy member |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5216799A JP2000246430A (en) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | Joining method for aluminum alloy member |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000246430A true JP2000246430A (en) | 2000-09-12 |
Family
ID=12907283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5216799A Pending JP2000246430A (en) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | Joining method for aluminum alloy member |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000246430A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011039934A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | ダイキン工業株式会社 | Stacking type heat exchanger and method for producing a stacking type heat exchanger |
-
1999
- 1999-03-01 JP JP5216799A patent/JP2000246430A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011039934A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-07 | ダイキン工業株式会社 | Stacking type heat exchanger and method for producing a stacking type heat exchanger |
JP2011075186A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Daikin Industries Ltd | Laminated type heat exchanger and method of manufacturing the laminated type heat exchanger |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8397976B2 (en) | Method for cohesively bonding metal to a non-metallic substrate using capacitors | |
US20080041922A1 (en) | Hybrid Resistance/Ultrasonic Welding System and Method | |
JP2000246430A (en) | Joining method for aluminum alloy member | |
JPS63295061A (en) | Method for preventing welding defect by ultrasonic excitation | |
JPS60203379A (en) | Joining method of amorphous alloy | |
JP2001225163A (en) | Ultrasonic soldering method for aluminum alloy member | |
JP2004243402A (en) | Metal foil joining method, and metal foil connecting device | |
JP3468393B2 (en) | Zinc solder layer forming method and ultrasonic soldering joining method | |
JP2003266180A (en) | Tool and equipment for ultrasonic welding | |
JP2005288457A (en) | Ultrasonic joining method for different kinds of metals and ultrasonic joined structure | |
JPH04143083A (en) | Spot welding method of different metals of al-fe system | |
JPH067925A (en) | Method for joining aluminum material | |
Saalbach et al. | Ultrasonic assisted simultaneous composite casting-A feasibility study | |
JP3229759B2 (en) | How to join metal members | |
JP3546626B2 (en) | How to join structural materials | |
US11819937B2 (en) | Ultrasonic plus resistance welding for automotive applications | |
JP3427622B2 (en) | Aluminum joining method | |
JPH067926A (en) | Method for joining aluminum material | |
JPH1071465A (en) | Method of joining aluminum material to different kind of metal material | |
KR20170066501A (en) | Method for wetting a sonotrode | |
JPS62288176A (en) | Method of bonding ceramic to al alloy member | |
JP2010131631A (en) | Joining method of member and joined body | |
JPH0569120A (en) | Method for brazing aluminum material through ultrasonic waves | |
JP2005254324A (en) | Ultrasonic welding method of aluminum material and steel material | |
JPS63242459A (en) | Method for joining molten metal with different metal using thermal sprayed film |