JP2002336983A - 異種金属の接合方法 - Google Patents
異種金属の接合方法Info
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- JP2002336983A JP2002336983A JP2001146441A JP2001146441A JP2002336983A JP 2002336983 A JP2002336983 A JP 2002336983A JP 2001146441 A JP2001146441 A JP 2001146441A JP 2001146441 A JP2001146441 A JP 2001146441A JP 2002336983 A JP2002336983 A JP 2002336983A
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- dissimilar metals
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 融点の異なる異種金属を強固に接合する方法
を提供することを目的とする。 【解決手段】 黄銅１とステンレス、炭素鋼２といった
融点の異なる金属の接合面近傍にＹＡＧレーザーなどの
ビームを照射して異種金属を溶接する異種金属の接合方
法において、前記接合面３を挟んで両金属間にビームを
ウィービングし、両金属を低融点金属の融点より低い温
度までに加熱した後、前記ビームを高融点金属側が溶融
するまで加熱することで、両者の金属をタイミング良く
溶融させることを特徴とする異種金属の接合方法とす
る。
を提供することを目的とする。 【解決手段】 黄銅１とステンレス、炭素鋼２といった
融点の異なる金属の接合面近傍にＹＡＧレーザーなどの
ビームを照射して異種金属を溶接する異種金属の接合方
法において、前記接合面３を挟んで両金属間にビームを
ウィービングし、両金属を低融点金属の融点より低い温
度までに加熱した後、前記ビームを高融点金属側が溶融
するまで加熱することで、両者の金属をタイミング良く
溶融させることを特徴とする異種金属の接合方法とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、異種金属で且つ融
点の異なる金属の接合方法に関する。
点の異なる金属の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】例えば、低沸点の成分である
Ｚｎを多く含有する黄銅系材料の溶接は、加熱によりＺ
ｎが気化するため十分な溶接品質が得られなかったが、
レーサ゛溶接の採用により、黄銅を局部的に急加熱、急冷却
できるようになり溶接可能となった。
Ｚｎを多く含有する黄銅系材料の溶接は、加熱によりＺ
ｎが気化するため十分な溶接品質が得られなかったが、
レーサ゛溶接の採用により、黄銅を局部的に急加熱、急冷却
できるようになり溶接可能となった。
【０００３】一方、従来溶接困難であった黄銅系材料と
ステンレス・鋼等の高融点の異種材料との溶接に対する
ニーズも強く存在する。これらの高融点の金属材料と低
沸点・低融点の黄銅系材料の溶接においては、高融点側
の金属が溶けるまで加熱すると、黄銅と黄銅を溶接する
際に比べて極めて大きな加熱エネルギーを与えて高温に
する必要がある。このため黄銅系材料に含まれる低沸点
のＺｎが容易に気化することによりブローホール等の溶
接欠陥が避けられない。
ステンレス・鋼等の高融点の異種材料との溶接に対する
ニーズも強く存在する。これらの高融点の金属材料と低
沸点・低融点の黄銅系材料の溶接においては、高融点側
の金属が溶けるまで加熱すると、黄銅と黄銅を溶接する
際に比べて極めて大きな加熱エネルギーを与えて高温に
する必要がある。このため黄銅系材料に含まれる低沸点
のＺｎが容易に気化することによりブローホール等の溶
接欠陥が避けられない。
【０００４】本発明は、上記従来の技術の問題を解決す
るものであり、融点の異なる異種金属を強固に接合する
方法を提供することを目的とする。
るものであり、融点の異なる異種金属を強固に接合する
方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、融点の異なる金属の接合面近傍にビームを照射して
異種金属を溶接する異種金属の接合方法において、前記
接合面を挟んで両金属間にビームをウィービングし、両
金属を低融点金属の融点より低い温度までに加熱した
後、前記ビームを高融点金属側が溶融するまで加熱する
ことを特徴とする異種金属の接合方法とした。
に、融点の異なる金属の接合面近傍にビームを照射して
異種金属を溶接する異種金属の接合方法において、前記
接合面を挟んで両金属間にビームをウィービングし、両
金属を低融点金属の融点より低い温度までに加熱した
後、前記ビームを高融点金属側が溶融するまで加熱する
ことを特徴とする異種金属の接合方法とした。
【０００６】本発明は、低融点金属を直接加熱でなく、
高融点金属の溶融に伴なう、輻射熱や伝熱により間接的
に加熱されることで、接合面近傍の低融点金属は、融点
に達し、相互の金属が混在した溶融地を形成し、強固な
接合が得られるものであり、低融点金属を直接加熱した
際の金属の局部的な溶融により欠陥などの不具合が解消
できるものである。なお、ウィービングによる加熱は、
伝熱等の間接的な低融点金属溶融迄の加熱速度の遅さを
考慮して、予め、低融点金属を加熱し、高融点金属の溶
融と溶融時期を近似させている。
高融点金属の溶融に伴なう、輻射熱や伝熱により間接的
に加熱されることで、接合面近傍の低融点金属は、融点
に達し、相互の金属が混在した溶融地を形成し、強固な
接合が得られるものであり、低融点金属を直接加熱した
際の金属の局部的な溶融により欠陥などの不具合が解消
できるものである。なお、ウィービングによる加熱は、
伝熱等の間接的な低融点金属溶融迄の加熱速度の遅さを
考慮して、予め、低融点金属を加熱し、高融点金属の溶
融と溶融時期を近似させている。
【０００７】また、ビームをウィービングする際のビー
ムの出力を、高融点金属側を溶融する際のビームの出力
より低く制御することで、温度が上がっていない低融点
金属側へ高出力のビームが照射された際に熱衝撃などに
よるクラックの発生などを回避することができる。
ムの出力を、高融点金属側を溶融する際のビームの出力
より低く制御することで、温度が上がっていない低融点
金属側へ高出力のビームが照射された際に熱衝撃などに
よるクラックの発生などを回避することができる。
【０００８】また、接合面は、少なくとも一方に形成さ
れた段部により嵌合されるように構成することで、嵌合
後の段部は、熱だまりを形成することができ、低融点金
属側への伝熱を有効に伝えることができると共に接合部
の強度低下をおこす金属の酸化をもたらす接合面への酸
素の供給を低減できる。
れた段部により嵌合されるように構成することで、嵌合
後の段部は、熱だまりを形成することができ、低融点金
属側への伝熱を有効に伝えることができると共に接合部
の強度低下をおこす金属の酸化をもたらす接合面への酸
素の供給を低減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例
について説明する。
を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例
について説明する。
【００１０】図１は、低融点金属として外形２５ｍｍで
肉厚２ｍｍの黄銅管１と、高融点金属として外形２５ｍ
ｍで肉厚１ｍｍのステンレス管２とが黄銅管１に形成し
た段部１ａで嵌合されている。ちなみに、黄銅（ＪＩＳ
Ｃ３６０４）の融点は、９００℃で、炭素鋼（ＪＩＳ
−Ｓ４５Ｃ）が約１５００℃である。段部１ａは、その
成形性の良さから黄銅側に形成しているが、ステンレス
側に形成しても良い。高融点金属側に段部を形成して、
低融点金属を受けるような後者の構造は、両者の金属が
溶融して、溶融池を形成する際には、溶融池を安定して
保つのに適している。
肉厚２ｍｍの黄銅管１と、高融点金属として外形２５ｍ
ｍで肉厚１ｍｍのステンレス管２とが黄銅管１に形成し
た段部１ａで嵌合されている。ちなみに、黄銅（ＪＩＳ
Ｃ３６０４）の融点は、９００℃で、炭素鋼（ＪＩＳ
−Ｓ４５Ｃ）が約１５００℃である。段部１ａは、その
成形性の良さから黄銅側に形成しているが、ステンレス
側に形成しても良い。高融点金属側に段部を形成して、
低融点金属を受けるような後者の構造は、両者の金属が
溶融して、溶融池を形成する際には、溶融池を安定して
保つのに適している。
【００１１】３は、接合面であるが、この接合面を挟ん
で、レーザやプラズマなどの高密度熱源を形成するビー
ムを照射する。照射に当たっては、１．６ＫｗのＹＡＧ
レーザ加工機において、ＹＡＧレーザを発振させ、接合
面を挟んでウィービングしながら加熱していく、この
際、高融点側への照射時間を長くし、黄銅管１側の温度
が急上昇しないように、図示しない放射温度計などを用
いて黄銅管１の温度を計測するするようにしてもよい。
で、レーザやプラズマなどの高密度熱源を形成するビー
ムを照射する。照射に当たっては、１．６ＫｗのＹＡＧ
レーザ加工機において、ＹＡＧレーザを発振させ、接合
面を挟んでウィービングしながら加熱していく、この
際、高融点側への照射時間を長くし、黄銅管１側の温度
が急上昇しないように、図示しない放射温度計などを用
いて黄銅管１の温度を計測するするようにしてもよい。
【００１２】図３は、ビームの照射状態を示す図であ
り、接合面３を挟んでビームをウィービングして加熱す
る場合、高融点側のみを照射する場合を示している。参
照符号４は、両金属が溶融し、混在する領域を示す。
り、接合面３を挟んでビームをウィービングして加熱す
る場合、高融点側のみを照射する場合を示している。参
照符号４は、両金属が溶融し、混在する領域を示す。
【００１３】ウィービングの範囲は、接合面付近の溶接
に寄与しない分の加熱を極力避けるようにすることで、
結晶組織の粗大化による強度低下を極力防止するように
照射する。
に寄与しない分の加熱を極力避けるようにすることで、
結晶組織の粗大化による強度低下を極力防止するように
照射する。
【００１４】前記ウィービングにより黄銅が７００〜８
００℃程度までに加熱された後、接合面から０．１〜
１．０ｍｍの範囲にビームの焦点を合わせ、炭素鋼が溶
融するまで加熱する。
００℃程度までに加熱された後、接合面から０．１〜
１．０ｍｍの範囲にビームの焦点を合わせ、炭素鋼が溶
融するまで加熱する。
【００１５】なお、前記ビームの照射に際しては、嵌合
した管を８００ｍｍ／ｍｉｎで回転させながら加熱を行
う。また、溶接の際に、上記嵌合した管材を不活性ガス
などの雰囲気を構成する容器内に入れ、容器に設けれら
るビームの透過窓から前記管材を溶接するようにする
か、ビームの照射部に不活性ガスなどのアシストガスを
溶接部に常時吹き付けるようにし、金属の酸化を防止す
る。
した管を８００ｍｍ／ｍｉｎで回転させながら加熱を行
う。また、溶接の際に、上記嵌合した管材を不活性ガス
などの雰囲気を構成する容器内に入れ、容器に設けれら
るビームの透過窓から前記管材を溶接するようにする
か、ビームの照射部に不活性ガスなどのアシストガスを
溶接部に常時吹き付けるようにし、金属の酸化を防止す
る。
【００１６】炭素鋼が融点の約１５００℃を越えると黄
銅管１の接合面部の黄銅が溶融金属の伝熱により加熱さ
れ融点の９００℃を越え溶融が始まり、相互の溶融金属
が溶融池を形成し、両者の金属が混在した組織を形成
し、強固な接合を確立できる。
銅管１の接合面部の黄銅が溶融金属の伝熱により加熱さ
れ融点の９００℃を越え溶融が始まり、相互の溶融金属
が溶融池を形成し、両者の金属が混在した組織を形成
し、強固な接合を確立できる。
【００１７】レーザーのような加熱方式は、出力を止め
ることで、熱源を断つことができることから、冷却速度
も早くできるので、結晶組織を変質することを防止でき
る。
ることで、熱源を断つことができることから、冷却速度
も早くできるので、結晶組織を変質することを防止でき
る。
【００１８】図３は、図２に相当する溶接部の結晶組織
を示す図であり、（B）図は、金属顕微鏡２５倍の（A）
図の領域Pを２００倍にて拡大したものであり、両金属
が混在融合し強固に結合していることが分かる。また、
接合部の周囲には、ブローホールや溶接割れなどの溶接
欠陥は見られない。
を示す図であり、（B）図は、金属顕微鏡２５倍の（A）
図の領域Pを２００倍にて拡大したものであり、両金属
が混在融合し強固に結合していることが分かる。また、
接合部の周囲には、ブローホールや溶接割れなどの溶接
欠陥は見られない。
【００１９】図４は、前記炭素鋼の代わりにステンレス
（ＳＵＳ３０４）を用い、同様に溶接した際の溶接部の
結晶組織を示す図である。この場合も良好な接合が確立
されている。なお、ステンレスの融点は、１５００℃で
ある。
（ＳＵＳ３０４）を用い、同様に溶接した際の溶接部の
結晶組織を示す図である。この場合も良好な接合が確立
されている。なお、ステンレスの融点は、１５００℃で
ある。
【図１】本発明の実施例に用いた試験片を説明する図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施例を示す図である。
【図３】炭素鋼と黄銅との溶接部の結晶組織を示す図で
ある。
ある。
【図４】ステンレスと黄銅との溶接部の結晶組織を示す
図である。
図である。
１ 黄銅 ２ 炭素鋼 ３ 接合
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 剛 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 中村 克昭 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 AJ03 BA01 BE00 CA02 CA08 DB05
Claims (3)
- 【請求項１】融点の異なる金属の接合面近傍にビームを
照射して異種金属を溶接する異種金属の接合方法におい
て、前記接合面を挟んで両金属間にビームをウィービン
グし、低融点金属を融点より低い温度までに加熱した
後、前記ビームを高融点側に照射し、高融点金属側が溶
融するまで加熱することを特徴とする異種金属の接合方
法。 - 【請求項２】前記ビームをウィービングする際のビーム
の出力を、高融点金属側を溶融する際のビームの出力よ
り低く制御することを特徴とする請求項１記載の異種金
属の接合方法。 - 【請求項３】前記接合面は、少なくとも一方に形成され
た段部により嵌合されていることを特徴とする異種金属
の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001146441A JP2002336983A (ja) | 2001-05-16 | 2001-05-16 | 異種金属の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001146441A JP2002336983A (ja) | 2001-05-16 | 2001-05-16 | 異種金属の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002336983A true JP2002336983A (ja) | 2002-11-26 |
Family
ID=18992097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001146441A Pending JP2002336983A (ja) | 2001-05-16 | 2001-05-16 | 異種金属の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002336983A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101002775B1 (ko) | 2008-12-22 | 2010-12-21 | (주)에쎈테크 | 밸브 부품의 레이저 용접 방법 |
| US7858900B2 (en) * | 2004-12-30 | 2010-12-28 | Danfoss A/S | Laser welding process |
| CN102211253A (zh) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 异种金属激光焊接方法 |
| JP2012037401A (ja) * | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Sankei Engineering:Kk | 検査用プローブの製造方法 |
| US20140021176A1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-01-23 | Emerson Climate Technologies Gmbh | Method of joining two components using a welding process |
| JP2014205166A (ja) * | 2013-04-12 | 2014-10-30 | 日本車輌製造株式会社 | レーザ溶接方法およびレーザ・アークハイブリッド溶接方法 |
| JP6110582B1 (ja) * | 2015-10-01 | 2017-04-05 | 太陽誘電株式会社 | 蓄電モジュールの製造方法 |
| KR20180042534A (ko) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 한국수력원자력 주식회사 | 가동원전 배관의 현장(In-Situ) 밴드히터 열처리 장치 |
| CN109940271A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-06-28 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 用于空调消音器的焊接装置及焊接方法 |
| JP2020062681A (ja) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | フタバ産業株式会社 | 溶接方法 |
| US10981246B2 (en) | 2016-03-30 | 2021-04-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Laser welding method |
-
2001
- 2001-05-16 JP JP2001146441A patent/JP2002336983A/ja active Pending
Cited By (13)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2017139239A (ja) * | 2015-10-01 | 2017-08-10 | 太陽誘電株式会社 | 金属接合体及び金属接合体の製造方法 |
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| KR20180042534A (ko) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 한국수력원자력 주식회사 | 가동원전 배관의 현장(In-Situ) 밴드히터 열처리 장치 |
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| CN109940271A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-06-28 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 用于空调消音器的焊接装置及焊接方法 |
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