JP2001225162A - ろう付け接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速且つ安価に、所望の寸法で、母材に近い
特性の接合部を有する素材の製造を可能にするろう付け
接合方法を提供する。 【解決手段】 被接合部材である２つの金属片１，１の
間にろう材２を挟み、所定の圧縮加工により２つの金属
片に塑性変形を与える。そして、この塑性加工の際に生
ずる発熱によってろう材２を溶融させ、２つの金属片を
ろう付けすることにより、ろう付接合部３を有する所望
の寸法の素材４を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ろう付け接合方法
に係り、特に、異種材料を接合した素材、あるいは多品
種少量生産のための所望の大きさの素材を生産するのに
適した、塑性加工とろう付けの両技術を用いたろう付け
接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、加工用素材として用いられる材料
は、必ずしも一個の素材が冶金的に完全に一体となって
いる必要はなく、用途によっては必要な断面積で接合
し、必要な寸法と強度を満足していれば、母材に比べて
接合強度が低くても、実用的には何ら問題なく使用する
ことができる。しかし、気密・水密を必要とする部品の
材料としては、素材の量を無駄にしないだけでなく、母
材に匹敵する特性を有する加工用素材を製作する必要が
ある。

【０００３】また、部品製造工場内で時々しか使用され
ない非標準材料を用いた素材が必要となった場合には、
素材メーカにおける生産量が限られるため、標準材に比
べて長い納期を要したり、割高な材料費を支払わなけれ
ばならない。そのため、大きな後加工工数を要したり、
材料が無駄になったとしても、標準材の中から最も近い
寸法のより大きな素材を購入し、これを削り出して所望
の素材を製作せざるを得なかった。

【０００４】また、別の方法として、素材を圧接等の塑
性加工により接合して、所望の寸法の素材を得る方法が
考えられるが、接合界面の平滑度が粗いと接合効率が低
下するという問題があった。一方、ろう付けあるいは溶
接により２つ以上の素材を接合する場合は、接合部をろ
う材及び母材の溶融点以上の高い温度に加熱しなければ
ならなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、非標
準寸法の素材を量産工場内で使おうとすると、通常の納
期、コストで入手できないため、時間、コストの両面で
損失が大きい。このため、短期間で、かつ安価に、所望
の寸法の加工用素材を供給することができるだけでな
く、形状が要求寸法に近く、素材特性も母材に近いこと
が要求されるが、これらを満足するろう付け接合方法は
開発されていなかった。

【０００６】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解決するために提案されたものであり、その目的
は、迅速且つ安価に、所望の寸法で、母材に近い特性の
接合部を有する素材の製造を可能にするろう付け接合方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載のろう付け接合方法は、互いに対
向配置した被接合部材の間にろう材を挟み、これらを塑
性加工する際に発生する熱によって前記ろう材を溶融さ
せ、前記対向配置した被接合部材間を接合することを特
徴とするものである。上記のような構成を有する請求項
１に記載の発明によれば、互いに対向配置した被接合部
材の接合面にろう材を挟み、必要な寸法形状に塑性加工
しながら、その時に発生する塑性発熱を利用してろう材
を溶融させるので、被接合部材をろう材の融点まで外部
加熱する必要がない。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のろう付け接合方法において、前記対向配置した被接合
部材の間に挟んだろう材の外周部を溶接により密封した
後、塑性加工を施すことを特徴とするものである。上記
のような構成を有する請求項２に記載の発明によれば、
ろう材を接合部の外周にはみ出させることなく接合する
ことが可能となるため、はみ出したろう材を除去する等
の後処理が不要になる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載のろう付け接合方法において、前記対向配
置した被接合部材を、前記ろう材の融点以下の温度に予
熱した後、塑性加工を施すことを特徴とするものであ
る。上記のような構成を有する請求項３に記載の発明に
よれば、塑性変形量が少なく、変形による発熱量がろう
材の溶融に必要な熱量に達しない場合においても、ろう
材の溶融、接合が可能になる。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３のいずれか一に記載のろう付け接合方法におい
て、前記対向配置した被接合部材のいずれかが、無機材
料であることを特徴とするものである。上記のような構
成を有する請求項４に記載の発明によれば、従来用いら
れていた一般のろう付けでは、加圧が不十分になりがち
で、接合性が低下していた無機材料と金属材料の接合に
おいても、ろう材の溶融前に充分な加圧が行われ、結果
として、溶融、接合中も加圧が継続されるため、充分な
密着度が得られ、優れた接合性が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
乃至図５を参照して具体的に説明する。図１は、本発明
に係る接合方法の第１実施形態を示す概略図であり、被
接合部材である２つの金属片１，１の間にろう材２を挟
み、所定の圧縮加工により２つの金属片に塑性変形を与
える。そして、この塑性加工の際に生ずる発熱によって
ろう材２を溶融させ、２つの金属片をろう付けすること
により、ろう付接合部３を有する所望の寸法の素材４を
得ることができる。

【００１２】ここで、本発明に用いられるろう材として
は、例えば、軟ろうではハンダ（Ｐｂ−Ｓｎ合金）、硬
ろうではＢＡｇ７（銀ろう）、ＢＣｕｐ５（銅ろう）が
挙げられる。また、塑性加工の例としては、上記の圧縮
加工の他に、圧延加工、押出し加工、スピニング加工等
があり、その際の発熱温度は、被接合部材の材質、組成
によるが、鉄系合金の場合、被接合部の塑性ひずみ量１
につき、約１００℃〜３５０℃である。

【００１３】なお、被接合部材の変形量で到達温度がほ
ぼ決まるため、被接合部材の変形量が少ない場合には、
軟ろうを用いることが望ましい。硬ろうを用いる場合、
鋼種にもよるが、接合部周囲の塑性ひずみ量２以上が必
要である。したがって、塑性ひずみ量１（１００％）で
は、ハンダが用いられる。また、加工速度が遅いと、加
工中に熱伝導により熱が拡散し、到達温度が低くなるた
め、短時間に大変形を加える必要がある。

【００１４】図２は、本発明に係る接合方法の第２実施
形態を示す概略図であり、被接合部材である２つの金属
片１，１の間にろう材２を挟んだ後、ろう材２の外周部
を溶接などにより封着して封着部５を形成し、所定の圧
縮加工により２つの金属片に塑性変形を与える。そし
て、この塑性加工の際に生ずる発熱によってろう材２を
溶融させ、２つの金属片をろう付けすることにより、ろ
う付接合部３を有する所望の寸法の素材４を得ることが
できる。

【００１５】このように、本実施形態によれば、ろう材
２の外周部を溶接などにより封着することにより、上記
の第１実施形態の作用・効果に加えて、ろう材を接合部
の外周にはみ出させることなく接合することが可能にな
り、後処理が不要になるという作用・効果が得られる。

【００１６】図３は、本発明に係る接合方法の第３実施
形態を示す概略図であり、塑性加工の際に十分な発熱が
得られないことが予測される場合に、予めろう材２の融
点以下に加熱（予熱）してから、所定の圧縮加工により
２つの金属片に塑性変形を与える。そして、この塑性加
工の際に生ずる発熱によってろう材２を溶融させ、２つ
の金属片をろう付けすることにより、ろう付接合部３を
有する所望の寸法の素材４を得ることができる。

【００１７】このように、本実施形態によれば、予めろ
う材２の融点以下に加熱してから圧縮加工を施すことに
より、上記の第１実施形態及び第２実施形態の作用・効
果に加えて、塑性変形量が少なく、変形による仕事の発
熱量Ｗがろう材の溶融に必要な熱量Ｑに達しない場合、
すなわち、Ｗ＜Ｑの場合においても、ろう材の溶融、接
合が可能になるという作用・効果が得られる。

【００１８】図４は、本発明に係る接合方法の第４実施
形態を示す概略図であり、被接合部材の一方が金属片１
であり、他方が無機材料６である場合を示したものであ
る。この場合でも、上記の各実施形態と同様に、塑性加
工中に被接合部材のろう付けを行うことができる。ま
た、無機材料６としては、例えば、ＳｉＣ，ＳｉＮ，Ｔ
ｉＣ，ＴｉＮ等を用いることができる。

【００１９】なお、従来の無機材料と金属材料の接合
は、ろう付けか拡散接合が一般的であり、その接合性は
ろう材と被接合部材の密着度により左右されており、一
般のろう付けでは、加圧が不十分になりがちで、接合性
が低下していた。これに対して、本実施形態によれば、
ろう材の溶融前に充分な加圧が行われ、結果として、溶
融、接合中も加圧が継続されるため、充分な密着度が得
られ、接合性が向上すると考えられる。

【００２０】図５は、本発明に係る接合方法の第５実施
形態を示す概略図であり、３つ以上の素材を接合する場
合を示したものであるが、この場合でも、上記の各実施
形態と同様に、塑性加工中に被接合部材のろう付けを行
うことができる。

【００２１】上述したように、図１乃至図５に示した実
施形態によれば、接合面の粗さに左右されずに、欠陥の
少ない接合面が得られるように接合面にろう材を挟み、
必要な寸法形状に塑性加工しながら、その時に発生する
塑性発熱を利用することにより、素材をろう材の融点ま
で外部加熱することなくろう材を溶融させ、塑性加工中
に被接合部材のろう付けを行うことができる。

【００２２】その結果、任意のサイズの素材を、座屈し
ない範囲の条件で圧縮接合加工し、必要な寸法、体積に
見合う素材を製造するに当り、一般構造材よりさらに接
合部の特性が母材に近く健全であることが求められる圧
力容器や真空容器等の気密・水密性が必要な機器の材料
に供される素材を、容易に短期間で製造することが可能
になる。

【００２３】また、加工対象となる材料が、非標準寸法
で市場性が無く、使用量が少量で、入手が困難な場合で
あっても、手持ち材料、あるいは市販性が有り入手の容
易な寸法の材料から、短期間で安価に、所望の寸法の健
全な特性の材料接合部を有する素材を入手することがで
きる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、迅
速且つ安価に、所望の寸法で、母材に近い特性の接合部
を有する素材の製造を可能にするろう付け接合方法を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるろう付け接合方法の第１実施形態
を示す概略図

【図２】本発明によるろう付け接合方法の第２実施形態
を示す概略図

【図３】本発明によるろう付け接合方法の第３実施形態
を示す概略図

【図４】本発明によるろう付け接合方法の第４実施形態
を示す概略図

【図５】本発明によるろう付け接合方法の第５実施形態
を示す概略図

【符号の説明】

１…金属片 ２…ろう材 ３…接合部 ４…所望の寸法の素材 ５…外周封着部 ６…無機材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 布施 俊明 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 中橋 昌子 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 高石 和年 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向配置した被接合部材の間にろ
   う材を挟み、これらを塑性加工する際に発生する熱によ
   って前記ろう材を溶融させ、前記対向配置した被接合部
   材間を接合することを特徴とするろう付け接合方法。
2. 【請求項２】 前記対向配置した被接合部材の間に挟ん
   だろう材の外周部を溶接により密封した後、塑性加工を
   施すことを特徴とする請求項１に記載のろう付け接合方
   法。
3. 【請求項３】 前記対向配置した被接合部材を、前記ろ
   う材の融点以下の温度に予熱した後、塑性加工を施すこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のろう付け
   接合方法。
4. 【請求項４】 前記対向配置した被接合部材のいずれか
   が、無機材料であることを特徴とする請求項１乃至請求
   項３のいずれか一に記載のろう付け接合方法。