JP2006017131A - Connected body and connection method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To firmly connect a plurality of members by easy operation, through plastic flow by pressing a projecting part formed on one of the members against a peak projection formed on a recessed part which is formed on the other of the members, without using special equipment and consuming large amount of energy. <P>SOLUTION: This connected body is provided with a base material 11 which comprises a narrow inlet 14 and a wide bottom part 15 and in which the recessed part with the peak projection is formed on a bottom face 16, and a connection material 21 having the projecting part formed thereon and connected to the base material 11 by fitting of the projecting part into the recessed part by plastic flow caused by the projecting part starting from a peak 18 of the peak projection. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結合体及び結合方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、2つの金属部材を結合する方法として、溶接、接着、リベット結合、ボルト結合等の方法以外に、冷間圧接法、熱間圧接法、爆着圧着法、拡散法等の接合方法が存在することが知られている。
【0003】
まず、冷間圧接法は、2つの金属部材を加熱することなく冷間の状態(室温の状態)において、互いに圧接して接合させる方法である。また、熱間圧接法は、接合し易くするために、前記2つの金属部材を加熱して、高温にしてから互いに圧接して接合させる方法である。これにより、接合面近傍において前記2つの金属部材が融合した状態となり、一部に金属間化合物が生じ、強固な結合体を形成することができる。
【0004】
しかし、前記冷間圧接法及び熱間圧接法においては、大きな面圧を金属部材に加える必要があるので、厚板部材や幅広部材から成るクラッド板を形成することは困難である。また、接合面を清浄化するための表面処理が必要である。さらに、接合面近傍において、脆(ぜい)性な金属間化合物が成長すると、加工が困難となり、また、原子空孔が成長すると接合強度が低下してしまう。また、前記金属部材が脆性材料から成る場合や、2つの金属部材が塑性変形能の差が大きい異種材料から成る場合には、接合不良が発生してしまう。さらに、熱間圧接法においては、2つの金属部材の熱膨張差が大きい場合、結合体に反りが発生することもある。
【0005】
また、爆着圧着法は、爆薬を爆発させることによって、2つの金属部材間を真空状態にして、接合する方法であるが、爆薬を使用するので、危険性が高く、かつ、エネルギー消費量が大きくなってしまう。また、前記金属部材が脆性材料から成る場合には、爆発による衝撃で、金属部材に割れが発生する。さらに、爆発音が大きいので、騒音問題が発生する。
【0006】
さらに、拡散法は、金属部材を加熱して、一方の金属を他方の金属中に拡散させ接合する方法であるが、脆性な金属間化合物が成長すると、加工が困難となり、また、原子空孔が成長すると接合強度が低下してしまう。また、金属部材を加熱する時に接合面に酸化膜が発生し易く、該酸化膜が成長すると、接合不良が発生してしまう。さらに、2つの金属部材の熱膨張差が大きい場合、結合体に反りが発生することもある。
【0007】
そこで、一方の金属部材に形成された突出部を塑性変形させて、他方の金属部材に形成された溝部に充満させることによって、2つの金属部材を結合する結合方法が提案されている(特開2000−311932号公報及び特公昭57−46931号公報参照)。
【0008】
これにより、前記冷間圧接法、熱間圧接法、爆着圧着法、拡散法等の接合方法における問題が発生することなく、2つの金属部材を強固に結合することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の結合方法においては、金属部材に形成された突出部に大きな力を加えて塑性変形させるようになっている。そのため、結合するために使用する装置は、大きな力を発生する必要があるので、大型化し、また、製造コストが高くなってしまう。また、前記装置のエネルギー消費量が大きくなってしまう。そして、前記結合方法によって形成された結合体のコストも高くなってしまう。
【0010】
本発明は、従来の問題点を解決して、一方の部材に形成された凸部を他方の部材に形成された凹部に形成された尖(せん)頭突起に押し付けて塑性流動させることによって、複数の部材を、特別な設備を使用することなく、かつ、多量のエネルギーを消費することなく、容易な操作によって、強固に結合することができる結合体及び結合方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の結合体においては、幅狭の入口及び幅広の奥部から成り、底面に尖頭突起を備える凹部が形成された母材と、凸部が形成され、該凸部が前記尖頭突起の尖頭を起点とする塑性流動を起こして前記凹部に嵌(かん)合することによって、前記母材に結合される結合材とを有する。
【0012】
本発明の他の結合体においては、さらに、前記凹部は幅狭の入口及び幅広の奥部から成る断面を備える溝であり、前記尖頭突起は断面三角形状の単数又は複数の尖頭凸条であり、前記凸部は断面矩(く)形の矩形凸条である。
【0013】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記尖頭突起は前記底面と一体的に形成されたものである。
【0014】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記尖頭突起は前記底面に固着されたものである。
【0015】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記凹部と凸部とは、少なくとも部分的に接合している。
【0016】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記母材の凹部形成面、及び、前記結合材の凸部形成面は互いに接触している。
【0017】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記母材及び結合材は板状体であり、前記凹部形成面と凸部形成面とは互いに密着してクラッド板を形成する。
【0018】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記母材の凹部形成面、及び、前記結合材の凸部形成面は互いに離間している。
【0019】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記母材及び結合材は板状体であり、前記凹部形成面と凸部形成面との間は流体の流路である。
【0020】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記母材は、金属又はセラミクスから成る。
【0021】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記結合材は、金属又は樹脂から成る。
【0022】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記母材の少なくとも尖頭突起は相対的に硬質な材質から成り、前記結合材は相対的に軟質な材質から成る。
【0023】
本発明の更に他の結合体においては、さらに、前記母材及び結合材は同一の材質から成る。
【0024】
本発明の結合方法においては、母材に形成された幅狭の入口及び幅広の奥部から成り、底面に尖頭突起を備える凹部に、結合材に形成された凸部を前記凹部に挿入し、前記凸部の先端を前記尖頭突起の尖頭に押し付け、前記凸部の前記尖頭に押し付けた部分に、該尖頭を起点とする塑性流動を起こし、前記凸部を前記奥部に進入させて前記凹部に嵌合させる。
【0025】
本発明の他の結合方法においては、さらに、前記凹部は幅狭の入口及び幅広の奥部から成る断面を備える溝であり、前記尖頭突起は断面三角形状の単数又は複数の尖頭凸条であり、前記凸部は断面矩形の矩形凸条である。
【0026】
本発明の更に他の結合方法においては、さらに、前記凹部と凸部とは、少なくとも部分的に接合する。
【0027】
本発明の更に他の結合方法においては、さらに、前記凹部は、塑性加工により形成される。
【0028】
本発明の更に他の結合方法においては、さらに、前記凹部は、穿孔工具又は圧延ロールを母材に押し付けることにより形成される。
【0029】
本発明の更に他の結合方法においては、さらに、前記母材を圧延して前記凹部を形成し、前記結合材を圧延して前記凸部を形成し、前記母材及び結合材を、前記凸部が凹部に挿入されるように配置して、ロールによって互いに押し付ける。
【0030】
本発明の更に他の結合方法においては、さらに、前記母材は、金属又はセラミクスから成る。
【0031】
本発明の更に他の結合方法においては、さらに、前記結合材は、金属又は樹脂から成る。
【0032】
本発明の更に他の結合方法においては、さらに、前記母材の少なくとも尖頭突起は相対的に硬質な材質から成り、前記結合材は相対的に軟質な材質から成る。
【0033】
本発明の更に他の結合方法においては、さらに、前記結合材を加熱して、軟化させ、前記母材より軟質にする。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0035】
図1は本発明の第1の実施の形態における結合体を示す断面図、図2は本発明の第1の実施の形態における結合前の母材及び結合材を示す斜視図である。
【0036】
図において、10は、凹部としての凹溝13が形成された母材11と、凸部としての矩形凸条23が形成された結合材21とから成る結合体である。ここで、前記母材11及び結合材21は、図2に示されるように、概略直方体の形状を有している。そして、前記凹溝13は、前記母材11の結合材21に向かい合う凹部形成面としての面12に、母材11の長手方向に延在するように形成され、幅狭の入口14及び幅広の奥部15から成る。さらに、前記凹溝13の底面16の中心部には、凹溝13と同方向に延在する尖頭突起としての尖頭凸条17が形成されている。すなわち、本実施の形態における前記凹溝13は、図1及び2に示されるように、Y字状の断面形状を有する。なお、前記尖頭凸条17は母材11と一体的に形成されている。
【0037】
一方、前記矩形凸条23は、図2に示されるように、前記結合材21の母材11と向かい合う凸部形成面としての面22に、結合材21の長手方向に延在するように形成される。ここで、結合前の状態において、図2に示されるように、前記矩形凸条23の幅は一定であり、前記凹溝13の入口14の幅よりわずかに狭くなっている。なお、前記矩形凸条23は結合材21と一体的に形成されている。
【0038】
そして、前記母材11及び結合材21を結合させる時に、前記矩形凸条23が凹溝13に挿入されると、前記矩形凸条23の平坦(たん)な先端24が前記尖頭凸条17の尖頭18に押し付けられ、塑性流動を起こして変形し、前記矩形凸条23の先端近傍部分は、図1に示されるように、尖頭凸条17の両側に分岐した形状となって、前記凹溝13の奥部15に進入する。これにより、本実施の形態における前記矩形凸条23は、図1に示されるように、略Y字状の断面形状を有するものとなり、前記凹溝13に嵌合する。そのため、母材11と結合材21とが結合され、結合体10が構成される。なお、前記母材11と結合材21との位置関係は逆であってもよく、例えば、結合材21が上に位置し、母材11が下に位置していてもよい。さらに、前記母材11と結合材21が横に並んでいてもよいし、斜めの位置関係であってもよい。
【0039】
ここで、前記母材11の材質は、例えば、アルミニウム合金、鉄鋼、ステンレス鋼、鋳鉄等の鉄合金、マグネシウム合金、黄銅等の銅合金、金、銀等の金属であるが、いかなるものであってもよく、アルミナ、窒化珪(けい)素等のセラミクスであってもよい。また、前記結合材21の材質は、例えば、アルミニウム合金、鉄鋼、ステンレス鋼、鋳鉄等の鉄合金、マグネシウム合金、黄銅等の銅合金、金、銀等の金属であるが、いかなるものであってもよく、プラスチックのような樹脂であってもよい。
【0040】
そして、前記母材11と結合材21との材質の組合せは、母材11の材質が結合材21の材質よりも硬質となるような組合せ、すなわち、母材11が相対的に硬質な材質から成り、結合材21が相対的に軟質な材質から成るような組合せであればいかなる組合せであってもよい。なお、本実施の形態において、前記母材11は鉄合金、より詳細には、JISにおいて規定されるS45Cであり、前記結合材21はアルミニウム合金、より詳細には、JISにおいて規定されるA1050である。
【0041】
本実施の形態において、結合体10を構成する場合、結合材21に形成された矩形凸条23の平坦な先端24が、母材11に形成された尖頭凸条17の尖頭18に押し付けられ、塑性流動を起こして変形し、前記矩形凸条23の先端近傍部分が尖頭凸条17の両側に分岐した形状となって、前記凹溝13の奥部15に進入する。そのため、結合材21に形成された矩形凸条23の平坦な先端24が、母材11に形成された尖頭凸条17の尖頭18に押し付けられて塑性流動を起こす程度に、前記母材11の材質が結合材21の材質よりも硬質であることが必要になる。
【0042】
なお、前記母材11と結合材21との材質の組合せは、前記母材11と結合材21とを結合する時においてだけ、前述されたように、母材11の材質が結合材21の材質よりも硬質となるような組合せであればよく、結合の前後においてはいかなる組合せであってもよい。
【0043】
したがって、前記母材11及び結合材21の材質が同一のものである場合、前記母材11と結合材21とを結合する時に結合材11だけを加熱して軟化させるようにしてもよい。この場合、前記母材11及び結合材21を結合させる時には結合材21が母材11よりも相対的に軟質になっている。そのため、前記結合材21に形成された矩形凸条23の平坦な先端24が、母材11に形成された尖頭凸条17の尖頭18に押し付けられると、塑性流動を起こして変形する。そして、前記矩形凸条23の先端近傍部分が尖頭凸条17の両側に分岐した形状となって、前記凹溝13の奥部15に進入するので、母材11及び結合材21が結合される。
【0044】
さらに、前記結合材11を加熱して軟化させると、母材11の材質が結合材21の材質よりも硬質となるのであれば、常温において、母材11の材質が結合材21の材質よりも軟質であるような組合せであってもよい。
【0045】
次に、本実施の形態における結合材の変形状態を詳細に説明する。
【0046】
図3は本発明の第1の実施の形態における結合材の変形状態を示す第1の図、図4は本発明の第1の実施の形態における結合材の変形状態を示す第2の図である。
【0047】
まず、図2に示されるような状態から結合材21を上方に移動させ、矩形凸条23を母材11の凹溝13の入口14に進入させる。この場合、前記母材11と結合材21とが相対的に近付く方向に移動すればよく、前記母材11を下方に移動させるようにしてもよいが、本実施の形態においては、前記母材11を固定して結合材21を上方に移動させる場合について説明する。
【0048】
そして、前記矩形凸条23の先端24は、前記凹溝13の入口14から奥部15に向けてさらに進入すると、前記凹溝13の底面16の中心部に形成された尖頭凸条17の尖頭18に押し付けられる。ここで、結合材21をさらに上方に移動させると、前記矩形凸条23の先端24が前記尖頭18に接触する部分の近傍範囲19において、図3に示されるように、前記尖頭18を起点とする塑性流動が起きる。なお、前記尖頭18に接触する部分の近傍範囲19以外の矩形凸条23の部分には、塑性流動が発生しない。このように、矩形凸条23における塑性流動が起きる範囲が狭いので、わずかな力で結合材21を移動させることによって、塑性流動を起こすことができる。
【0049】
続いて、結合材21をさらに上方に移動させると、図4に示されるように、前記矩形凸条23が前記尖頭18に接触する部分の近傍範囲19においては、引き続き前記尖頭18を起点とする塑性流動が継続的に起きているが、前記尖頭18に接触する部分の近傍範囲19以外の矩形凸条23の部分には、塑性流動が発生しない。そして、前記矩形凸条23の先端近傍部分は、尖頭凸条17の両側に分岐して、前記凹溝13の奥部15に進入する。図4に示される状態においても、矩形凸条23における塑性流動が起きる範囲が狭いので、依然として、わずかな力で結合材21を移動させることができ、前記矩形凸条23の先端近傍部分を尖頭凸条17の両側に分岐させることができる。
【0050】
続いて、結合材21をさらに上方に移動させると、図1に示されるように、母材11における凹溝13が形成された面12と前記結合材21における前記矩形凸条23が形成された面22とが互いに接触し、密着する。また、前記矩形凸条23の先端近傍部分は、尖頭凸条17の両側に分岐して、前記凹溝13の奥部15に進入し、底面16に接触する。これにより、前記矩形凸条23が、略Y字状の断面形状を有するものとなって前記凹溝13に嵌合するので、前記母材11と結合材21とが結合され、結合体10が構成される。
【0051】
なお、図1に示されるように、前記奥部15の最も深い部分、すなわち、前記底面16の両側部分と、前記矩形凸条23の先端近傍部分との間には、隙(すき)間27が発生する。該隙間27の大きさは、図2に示されるような結合前の状態における凹溝13の断面積と矩形凸条23の断面積との大きさを調整することによって、調整することができる。すなわち、前記凹溝13の断面積を矩形凸条23の断面積よりも大きくすれば、前記隙間27は大きくなり、前記凹溝13の断面積を矩形凸条23の断面積と同一にすれば前記隙間27は消滅する。
【0052】
また、前記凹溝13の側面と矩形凸条23の側面とが互いに強く圧接されている部分においては、拡散接合が発生することがある。例えば、アルミニウムと銅は低温においても拡散接合が発生する可能性が高い。したがって、母材11と結合材21の一方がアルミニウム合金から成り、他方が銅合金から成る場合には、拡散接合が発生することが考えられる。また、結合材21を加熱して軟化させた場合も、高温になるので、拡散接合が発生しやすくなる。このように、拡散接合が発生すると、前記凹溝13と矩形凸条23とが強固に結合されるので、母材11と結合材21との結合が強固になる。
【0053】
なお、前記尖頭凸条17の尖頭18の尖(とが)りの度合い、すなわち、尖頭18の中心角は、適宜変更することができる。
【0054】
図5は本発明の第1の実施の形態における母材に形成された尖頭の中心角を示す第1の図、図6は本発明の第1の実施の形態における母材に形成された尖頭の中心角を示す第2の図、図7は本発明の第1の実施の形態における母材に形成された尖頭の中心角を示す第3の図である。
【0055】
図5において、前記尖頭凸条17の尖頭18の中心角の角度は60度であり、かつ、奥部15の側面の傾斜角度が前記尖頭凸条17の側面の傾斜角度と等しい。また、図6において、前記尖頭凸条17の尖頭18の中心角の角度は90度であり、かつ、奥部15の側面の傾斜角度が前記尖頭凸条17の側面の傾斜角度と等しい。なお、図7においては、前記尖頭凸条17の尖頭18の中心角の角度は120度であるが、奥部15の側面の傾斜角度は、図5における前記尖頭凸条17の側面の傾斜角度と等しい。
【0056】
前記尖頭凸条17の尖頭18の尖りの度合い、すなわち、尖頭18の中心角、及び、奥部15の側面の傾斜角度は、図5〜7に示された例に限ることなく、母材11及び結合材21の材質等を考慮して、任意に変更することができる。
【0057】
また、凹溝13の入口14の断面形状も適宜変更することができる。
【0058】
図8は本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の入口の他の形状を示す第1の図、図9は本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の入口の他の形状を示す第2の図である。
【0059】
図8において、凹溝13の入口14の奥側部分14bの幅は一定であるが、手前部分14aはR(アール)の付いた曲面であり、奥側部分14bに近付くに従って幅が狭くなるようになっている。これにより、結合材21の矩形凸条23を凹溝13に挿入する際に、矩形凸条23と凹溝13との相対的な位置や角度にズレがある場合でも、矩形凸条23を凹溝13にスムーズに挿入することが可能となる。なお、前記Rの大きさ、すなわち、半径は、適宜定めることができ、例えば、入口14の全体が曲面であってもよい。さらに、手前部分14aを、曲面に代えて、テーパの付いた傾斜面とすることもできる。
【0060】
また、図9において、凹溝13の入口14はテーパの付いた傾斜面であり、奥部15に近付くに従って幅が狭くなるようになっている。これにより、結合材21の矩形凸条23を凹溝13に挿入する際に、矩形凸条23と凹溝13との相対的な位置や角度にズレがある場合でも、矩形凸条23を凹溝13にスムーズに挿入することが可能となる。なお、前記テーパの角度は適宜定めることができ、また、傾斜面の範囲も適宜定めることができる。
【0061】
なお、結合材21の矩形凸条23の断面形状も適宜変更することができる。
【0062】
図10は本発明の第1の実施の形態における結合材に形成された矩形凸条の他の形状を示す第1の図、図11は本発明の第1の実施の形態における結合材に形成された矩形凸条の他の形状を示す第2の図、図12は本発明の第1の実施の形態における結合材に形成された矩形凸条の他の形状を示す第3の図である。
【0063】
図10において、結合材21の矩形凸条23の幅は一定であるが、先端24の両側端24aはRの付いた曲面であり、先端24のの平坦な部分の幅が矩形凸条23の側面23bの幅よりも狭くなっている。これにより、結合材21の矩形凸条23を母材11の凹溝13に挿入する際に、矩形凸条23と凹溝13との相対的な位置や角度にズレがある場合でも、矩形凸条23を凹溝13にスムーズに挿入することが可能となる。なお、前記Rの大きさ、すなわち、半径は、適宜定めることができる。さらに、先端24の両側端24aを、曲面に代えて、テーパの付いた傾斜面とすることもできる。
【0064】
また、図11において、矩形凸条23の側面23bの全体がテーパの付いた傾斜面であり、先端24に近付くに従って幅が狭くなるようになっている。これにより、結合材21の矩形凸条23を凹溝13に挿入する際に、矩形凸条23と凹溝13との相対的な位置や角度にズレがある場合でも、矩形凸条23を凹溝13にスムーズに挿入することが可能となる。なお、前記テーパの角度は適宜定めることができ、また、傾斜面の範囲も適宜定めることができる。
【0065】
さらに、図12において、矩形凸条23の先端24の平坦な部分には、ノッチ24bが形成されている。該ノッチ24bは、微小なV字状の凹部、切欠き又は溝であり、母材11における尖頭凸条17の尖頭18に対応する位置に形成される。そして、前記ノッチ24bの深さ、角度等は適宜定めることができるが、例えば、ノッチ24bの深さは3〔mm〕程度、角度は約60度とすることができる。なお、ノッチ24bの角度は対応する尖頭凸条17の尖頭18の中心角とほぼ同一であることが望ましい。
【0066】
このように、矩形凸条23の先端24の平坦な部分にノッチ24bを形成することによって、前記矩形凸条23の先端24が尖頭凸条17の尖頭18に押し付けられて塑性流動が起きる際に、前記ノッチ24bの部分から塑性流動が起きやすくなるとともに、矩形凸条23の先端24が両側に分岐しやすくなるので、極めてわずかな力で結合材21を移動させることができる。
【0067】
また、母材11における尖頭凸条17の材質を、母材11の他の部分の材質とは別の材質とすることもできる。
【0068】
図13は本発明の第1の実施の形態における母材の構成を示す第1の図、図14は本発明の第1の実施の形態における母材の構成を示す第2の図である。
【0069】
図13において、尖頭凸条17は、母材本体11aとは別個に形成されたものであり、前記尖頭凸条17の底面が母材本体11aにおける凹溝13の底面16の中心部に、接着剤によって接着され、固着されている。なお、前記接着剤は、エポキシ樹脂等の樹脂から成るものであってもよいし、はんだ(Solder)、ろう(Brazing Filler Material)等の金属から成るものであってもよい。
【0070】
これにより、凹溝13を有する母材本体11aを軟質な材質で形成し、尖頭凸条17だけを硬質な材質で形成し、該尖頭凸条17を前記凹溝13の底面16に固着することができる。例えば、母材本体11aを加工性の良好な軟質な材質で形成した後、硬質な材質から成る尖頭凸条17を固着することによって、加工が容易で、かつ、結合材21の矩形凸条23に塑性流動を起こすのに十分な硬度の尖頭凸条17を有する母材11を得ることができる。さらに、例えば、母材本体11aを結合材21と拡散接合が発生しやすい材質で形成した後、硬質な材質から成る尖頭凸条17を固着することによって、母材11と結合材21との結合を強固にすることができる。
【0071】
また、 図14において、母材本体11aとは別個に形成された尖頭凸条17は、前記母材本体11aにおける凹溝13の底面16に形成された嵌合用凹部16aに嵌合されて、前記底面16固着されている。この場合、尖頭凸条17の一部が嵌合用凹部16aに嵌合されているので、尖頭凸条17は前記底面16に強固に固着される。また、前記尖頭凸条17の底面を接着剤によって接着してもよいし、接着剤を省略してもよい。
【0072】
さらに、凹溝13の断面形状も適宜変更することができる。
【0073】
図15は本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の他の形状を示す第1の図、図16は本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の他の形状を示す第2の図、図17は本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の他の形状を示す第3の図である。
【0074】
図15において、凹溝13の断面形状は、略V字形状であり、図1〜7に示された略Y字形状の凹溝13における入口14が省略されたような形状となっている。この場合、尖頭凸条17の尖頭18は、母材11の面12に近接した状態となる。また、図16において凹溝13の断面形状は、図1〜7に示された凹溝13の奥部15の側壁を円弧状に外方へ膨出させた形状を有する。この場合、図1〜7に示された凹溝13の底面16が省略された状態となっている。さらに、図17において凹溝13の断面形状は、図16に示された凹溝13の入口14が省略されたような形状となっている。
【0075】
なお、本実施の形態においては、凹部が溝である場合について説明したが、凹部は必ずしも溝でなくてもよく、例えば、穴、窪(くぼ)みのような形状のものであってもよい。この場合、凸部もそれに対応した突起のような形状となる。
【0076】
このように、本実施の形態においては、相対的に硬質の材質から成る母材11に形成され、幅狭の入口14及び幅広の奥部15から成り、底面16の中心部に尖頭凸条17を備える凹溝13に、相対的に軟質の材質から成る結合材21の矩形凸条23を挿入する。そして、該矩形凸条23が前記尖頭凸条17の尖頭18に接触する部分の近傍範囲19に、前記尖頭18を起点とする塑性流動を起こして、前記矩形凸条23を凹溝13に嵌合させることによって、前記結合材21を母材11に結合して結合体10を形成するようになっている。
【0077】
そのため、矩形凸条23における塑性流動が起きる範囲が狭いので、わずかな力で結合材21を移動させることができ、前記矩形凸条23の先端近傍部分を尖頭凸条17の両側に分岐させることができる。したがって、わずかな力を加え、わずかなエネルギーを消費するだけで、特別な設備を使用することなく、容易に異種の材質からなる結合体10を形成することができる。
【0078】
また、母材11が相対的に硬質な材質から成り、結合材21が相対的に軟質な材質から成るような組合せであればいかなる組合せであってもよいので、種々の材質から成る母材11と結合材21とを結合することができる。
【0079】
さらに、結合材21を加熱して軟化させることができるのであれば、前記結合材21と母材11とが同一の材質であってもよいし、常温において結合材21が相対的に硬質な材料から成る組合せであってもよい。
【0080】
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、前記第1の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0081】
図18は本発明の第2の実施の形態における結合前の母材及び結合材を示す斜視図である。
【0082】
本実施の形態において、母材11は、図において横方向に長く延在する板状であり、複数、例えば、4つの凹溝13が形成されている。一方、結合材21も、図において横方向に長く延在する板状であり、複数、例えば、4つの矩形凸条23が形成されている。なお、その他の点については、前記第1の実施の形態と同様である。
【0083】
そして、前記4つの矩形凸条23のそれぞれに対応する4つの凹溝13に嵌合させて、板状の母材11及び結合材21を結合させ、対向する面12及び22を互いに密着させることによって、クラッド板が形成される。
【0084】
このように、本実施の形態においては、複数の凹溝13が形成された板状の母材11と、複数の矩形凸条23が形成された板状の結合材21とを結合させ、対向する面12及び22を互いに密着させることによって、特別な設備を使用することなく、かつ、多量のエネルギーを消費することなく、容易にクラッド板を形成することができる。
【0085】
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、前記第1及び第2の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0086】
図19は本発明の第3の実施の形態における母材に形成された尖頭凸条の形状を示す断面図である。
【0087】
本実施の形態においては、母材11の凹溝13の底面16に複数条の尖頭凸条17が形成されている。そのため、前記凹溝13に図示されない結合材21の矩形凸条23を嵌合させた場合、前記凹溝13の側面及び尖頭凸条17の側面が矩形凸条23と接触する面積が、前記第1の実施の形態よりも増大する。そのため、拡散接合が発生する可能性が高くなり、凹溝13と矩形凸条23とが強固に結合されるので、母材11と結合材21との結合が強固になる。
【0088】
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。なお、前記第1〜3の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0089】
図20は本発明の第4の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図、図21は本発明の第4の実施の形態における結合体を形成するための工具を示す第1の図、図22は本発明の第4の実施の形態における結合体を形成するための工具を示す第2の図である。
【0090】
本実施の形態においては、母材に尖頭突起を備える凹部を形成する方法について説明する。前記第1〜3の実施の形態における凹部としての凹溝13は、放電加工等の機械加工によって形成することが可能であるが、本実施の形態においては、塑性加工によって形成する。
【0091】
まず、図20(a)に示されるように、穿孔工具51の押込部52を母材11の凹部形成面12に押し付ける。ここで、前記押込部52は、凹溝を形成するために図面に垂直な方向に延在する形状を有するものとする。また、前記押込部52には尖頭凸条を形成するための凹部53が形成されている。この場合、押込部52が母材11中に所定量だけ押し込まれるまで、穿孔工具51を母材11の凹部形成面12に押し付ける。
【0092】
これにより、尖頭凸条17を備える凹溝13が母材11に形成される。この場合、前記凹溝13の断面形状は、図20(b)に示されるように、入口と奥部の幅がほぼ等しくなっている。しかも、凹部形成面12が湾曲している。
【0093】
そこで、押付工具55の平坦な押付面56を母材11の凹部形成面12に押し付ける。これにより、前記凹溝13の断面形状は、図20(c)に示されるように、入口が幅狭で奥部が幅広となる。また、凹部形成面12も修正されて平坦になる。これにより、母材11に所定の断面形状を有する凹溝13を塑性加工によって容易に形成することができる。
【0094】
なお、穿孔工具51の形状は、母材11に形成される凹部の形状に合わせて適宜決定することができる。例えば、前記穿孔工具51の押込部52は、図21(a)に示されるような形状を有している。この場合、尖頭凸条17を形成するための凹部53が、押込部52の長手方向に延在するように形成されている。
【0095】
また、例えば、母材に形成される凹部が凹溝でなく、円筒状の凹部である場合、図21(b)に示されるような形状の押込部52を有する穿孔工具を使用することができる。この場合、押込部52は概略円柱状の形状を有し、尖頭突起を形成するための凹部53が形成されている。
【0096】
さらに、塑性加工として圧延加工を行うこともできる。この場合、母材11に圧延加工を施して連続的に凹溝13を形成するために、図22(a)及び図22(b)に示されるように、鍔部58を備える圧延ロール57を使用する。図において、鍔部58の数は、三つであるが、適宜選択することができる。なお、図22(b)は図22(a)のA矢視図である。また、前記鍔部58の周縁には、尖頭凸条17を形成するための凹部59が形成されている。
【0097】
そして、圧延ロール57を母材11の凹部形成面12に押し付けながら転動させることにより、図20(b)に示されるように、尖頭凸条17を備える凹溝13が母材11に形成される。続いて、鍔部58を備えておらず滑らかな周面を有する図示されない圧延ロールを、母材11の凹部形成面12に押し付けながら転動させることにより、前記凹溝13の断面形状は、図20(c)に示されるように、入口が幅狭で奥部が幅広となる。また、凹部形成面12も修正されて平坦になる。これにより、母材11に所定の断面形状を有する凹溝13を圧延加工によって形成することができる。この場合、母材11を圧延ロール57に対して移動させてもよいし、圧延ロール57を母材11に対して移動させてもよい。
【0098】
なお、本実施の形態における塑性加工は、母材11を加熱して行う熱間加工であってもよいし、母材11を加熱することなく行う冷間加工であってもよい。熱間加工か冷間加工かは、母材11、穿孔工具51、押付工具55等の材質、穿孔工具51及び押付工具55を駆動する装置の性能等を考慮して適宜決定することができる。
【0099】
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。なお、前記第1〜4の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0100】
図23は本発明の第5の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【0101】
本実施の形態においては、長尺の母材の原料材11a及び結合材の原料材21aに圧延加工を施して連続的に凹溝13b及び矩形凸条23aをそれぞれ形成した母材11c及び結合材21bを形成し、続いて、母材11c及び結合材21bを連続的に結合させ、結合体としてのクラッド板10aを連続的に形成する方法を説明する。
【0102】
まず、図23(a)に示されるような断面形状を有する長尺の結合材の原料材21aを、図23(b)に示されるように、ロール31a及び31bによって圧延し、図23(c)に示されるように、複数の矩形凸条23aが面22aに形成された結合材21bを連続的に形成する。
【0103】
一方、図23(d)に示されるような断面形状を有する長尺の母材の原料材11aを、図23(e)に示されるように、ロール32a及び32bによって圧延し、図23(f)に示されるように、複数の凹溝13aが形成された母材の原料材11bを連続的に形成する。この場合、前記ロール32a又は32bは、前記第4の実施の形態における圧延ロール57と同様の構成を有するものである。
【0104】
ここで、前記凹溝13aの断面形状は、図23(f)に示されるように、入口と奥部の幅がほぼ等しくなっている。続いて、前記母材の原料材11bを、図23(g)に示されるように、ロール33a及び33bによって圧延し、図23(h)に示されるように、複数の凹溝13bが面12aに形成された母材11cを連続的に形成する。ここで、前記凹溝13bの断面形状は、図23(h)に示されるように、入口が幅狭で奥部が幅広となっている。
【0105】
そして、前記結合材21b及び母材11cを、前記面22aと面12aとが向き合うようにして、図23(i)に示されるように、ロール34a及び34bによって互いに押し付ける。そして、それぞれの矩形凸条23aに対応する凹溝13bに嵌合させ、前記面22aと面12aとを密着させて、クラッド板10aを連続的に形成する。
【0106】
このように、本実施の形態においては、長尺の母材の原料材11a及び結合材の原料材21aに圧延加工を施して連続的に凹溝13b及び矩形凸条23aをそれぞれ形成した母材11c及び結合材21bを形成する。続いて、母材11c及び結合材21bをロール34a及び34bによって互いに押し付ける。そして、矩形凸条23aを凹溝13bに嵌合させ、面22aと面12aとを密着させて、クラッド板10aを連続的に形成する。
【0107】
そのため、クラッド板10aを連続的に形成することができ、該クラッド板10aの製造工程のスループットが向上する。なお、前記面22aと面12aとは必ずしも密着させる必要はなく、この場合、後述される第5の実施の形態における結合体を形成するために、本実施の形態における方法を適用してもよい。
【0108】
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。なお、前記第1〜5の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0109】
図24は本発明の第6の実施の形態における結合体を示す断面図である。
【0110】
本実施の形態においては、結合材21の面22に形成される矩形凸条23の高さ寸法が、母材11の面12に形成される凹溝13の深さ寸法よりも相当程度に大きくなるように前記矩形凸条23を形成する。そして、該矩形凸条23を凹溝13に嵌合させて、結合体10を形成すると、図に示されるように、結合材21の面22と母材11の面12との間が離れた状態となる。
【0111】
これにより、隣り合う矩形凸条23の間には閉じた断面を有する空間25が形成される。該空間25は、前記結合体10の長手方向、すなわち、図24の紙面に垂直な方向に連続し、かつ、閉じた断面を有するので、気体、液体等の流体を流通させるための流路として利用することができる。
【0112】
例えば、前記空間25内に温水を流通させて、前記結合体10を室内暖房用のラジエータとすることもできるし、前記空間25内に冷媒を流通させて、前記結合体10を冷蔵庫等の冷却器とすることもできるし、前記空間25内に水又は水蒸気を流通させて、前記結合体10を燃焼炉の炉壁とすることもできる。
【0113】
なお、前記空間25の断面積は、前記矩形凸条23の高さ寸法及び間隔を変更することによって、適宜変更することができる。
【0114】
このように、本実施の形態において、結合体10は、結合材21の面22と母材11の面12との間が離れた状態となっている。そのため、前記結合材21の面22と母材11の面12との間の空間25を流体の流路としても使用することができる。
【0115】
次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。なお、前記第1〜6の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0116】
図25は本発明の第7の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【0117】
本実施の形態においては、単位部材31は、図25(a)に示されるように、一方の面32に形成された凹溝34、及び、前記面32に対向する他方の面33に形成された矩形凸状35を有し、母材及び結合材として機能する。そして、1つの単位部材31の凹溝34に他の単位部材31の矩形凸状35を嵌合させ、1つの単位部材31の面32に他の単位部材31の面33を密着させて、図25(b)に示されるように、複数の単位部材31が結合された結合体36が形成される。
【0118】
この場合、単位部材31同士とを結合する時に結合材として機能する部分である矩形凸状35の近傍だけを加熱する。これにより、1つの単位部材31の凹溝34に他の単位部材31の矩形凸状35を嵌合させる時には、前記矩形凸状35が凹溝34よりも相対的に軟質になっている。そのため、前記矩形凸条35の平坦な先端が、凹溝34内に形成された尖頭凸条の尖頭に押し付けられると、塑性流動を起こして変形する。そして、前記矩形凸条35の先端近傍部分が尖頭凸条の両側に分岐した形状となって、前記凹溝34の奥部に進入するので、隣接する単位部材31同士が結合される。
【0119】
このように、本実施の形態において、隣接する単位部材31同士を結合して結合体36を形成することができる。そのため、例えば、単位部材31が帯状の板部材である場合、結合体36として壁や床に適した広い面積の板状部材を容易に形成することができる。
【0120】
次に、本発明の第8の実施の形態について説明する。なお、前記第1〜7の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0121】
図26は本発明の第8の実施の形態における結合体を形成する方法を示す斜視図である。
【0122】
本実施の形態においては、母材11は角柱状の長尺部材であり、かつ、前記母材11の1側面としての面12には母材11の軸方向に延在するの凹溝13が形成されている。一方、結合材21は角柱状の長尺部材であり、少なくとも一方の端面としての面22に結合材21の軸方向と垂直の方向に延在する短い矩形凸条23が形成される。そして、前記凹溝13は軸方向に長く延在しているのに対し、矩形凸条23は短いので、該矩形凸条23は凹溝13の任意の位置に嵌合することができる。すなわち、前記結合材21は母材11の長手方向に関して任意の位置に結合することができる。これにより、角柱状の長尺部材である母材11の任意の位置に該母材11の軸方向と垂直な方向に延在するように角柱状の長尺部材である結合材21を結合することができる。
【0123】
このように、本実施の形態においては、長尺部材を互いに垂直に結合することができるので、例えば、鋼鉄製の結合材21を柱とし、鋼鉄製の母材11を梁(はり)として、建築物の骨組みのようなラーメン構造を有する鋼鉄製の構造体を形成することができる。
【0124】
次に、本発明の第9の実施の形態について説明する。なお、前記第1〜8の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0125】
図27は本発明の第9の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【0126】
本実施の形態においては、図27(a)に示されるように、結合材21の両側の面22−1及び22−2にはそれぞれ矩形凸条23−1及び23−2が形成されている。また、母材11−1及び11−2の一方の面12−1及び12−2にはそれぞれ凹溝13−1及び13−2が形成されている。なお、該矩形凸条23−1及び23−2は互いに同一の寸法及び形状を有し、前記凹溝13−1及び13−2も互いに同一の寸法及び形状を有する。
【0127】
そして、前記結合材21の両側に母材11−1及び11−2を配設し、矩形凸条23−1及び23−2をそれぞれ凹溝13−1及び13−2に嵌合して、図27(b)に示されるような結合体10を形成することができる。なお、単一の母材11の両面に凹溝13を形成し、前記母材11の両側に結合材21を結合するようにすることもできる。
【0128】
このように、本実施の形態においては、結合材21の両側に母材11−1及び11−2を結合して、サンドウィッチ状の結合体10を形成することができる。そのため、例えば、結合材21を樹脂製の板状部材とし、母材11−1及び11−2を鋼鉄製の板状部材とすると、振動吸収鋼板を製造することができる。また、結合材21と母材11−1及び11−2の材質を適宜選択することによって、各種のクラッド板を製造することができる。
【0129】
次に、本発明の第10の実施の形態について説明する。なお、前記第1〜9の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0130】
図28は本発明の第10の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【0131】
本実施の形態においては、図28(a)に示されるように、母材11は円筒状の長尺部材であり、かつ、前記母材11の円筒内壁の面12には母材11の軸方向に延在するの複数の凹溝13が形成されている。一方、結合材21は外径が前記母材11の内径よりも小さい円筒状の長尺部材であり、円筒外壁の面22には結合材21の軸方向に延在する複数の矩形凸条23が形成される。
【0132】
そして、前記結合材21を母材11内に挿入し、それぞれ対応する凹溝13と矩形凸条23とが向き合うようにして、図28(a)に示されるように、回転するロール34a及び34bによって互いに押し付ける。これにより、前記結合材21及び母材11はともに回転しながら、それぞれの矩形凸条23が対応する凹溝13に嵌合する。そして、前記結合材21の面22と母材11の面12とが密着して、図28(b)に示されるような結合体10としての多重管が形成される。なお、結合材21の円筒内壁に矩形凸条23を形成し、該結合材21の内部に円筒外壁に凹溝13を形成した母材11を挿入して、結合することもできる。
【0133】
このように、本実施の形態においては、円筒状の母材11及び結合材21を結合して多重管を形成することができるので、例えば、内面に耐腐食性ライニングを施した管を容易に形成することができる。
【0134】
次に、本発明の第11の実施の形態について説明する。なお、前記第1〜10の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0135】
図29は本発明の第11の実施の形態における結合体を形成する方法を示す断面図である。
【0136】
本実施の形態において、結合材41はリベットのような形状を有し、凸部としての円柱状の突起42が図における下側の面43に形成されている。また、母材44の面46には、凹部としての嵌合孔45が形成されている。なお、該嵌合孔45の断面形状は、図29に示されるように、前記第1の実施の形態における凹溝13の断面形状と同様である。さらに、前記突起42は板状の締結部材47に形成された貫通孔に挿入されている。そして、前記突起42を嵌合孔45に嵌合することによって、締結部材47を母材44に締結して固定することができる。
【0137】
このように、本実施の形態においては、リベットのような形状を有する結合材41と母材44との間に締結部材47を挟み込んだ状態で前記結合材41を母材44に結合することによって、締結部材47を母材44に締結して固定することができる。
【0138】
次に、本発明の第12の実施の形態について説明する。なお、前記第1〜11の実施の形態と同じ構造を有するもの及び同じ動作については、その説明を省略する。
【0139】
図30は本発明の第12の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【0140】
本実施の形態において、図30(a)に示されるように、結合材41はリベットのような形状を有し、凸部としての円柱状の突起42が図30(a)における下側の面43に形成されている。また、母材44の図30(a)における上側の面46には、凹部として嵌合孔45が形成されている。ここで、該嵌合孔45の底部には尖頭を備えた円錐(すい)状突起47が形成されている。そして、前記嵌合孔45は入口の径よりも中間部分の径が大きく、前記嵌合孔45の側壁48は中間部分が外側へ膨出した樽状の形状を有する。
【0141】
なお、前記突起42の容積は、前記嵌合孔45の容積よりも十分に小さくなっている。そのため、前記突起42を嵌合孔45に嵌合させ、図30(b)に示されるような結合体40を形成しても、前記突起42と嵌合孔45の側壁48との間には隙間が形成される。そのため、前記突起42と嵌合孔45とは互いにフリーの状態であり、結合材41は母材44に対して回転可能である。しかし、嵌合孔45に嵌合された突起42の先端部分は外側に広げられ、かつ、前記嵌合孔45は入口の径が絞られているので、前記突起42が嵌合孔45から抜け出ることはない。
【0142】
このように、本実施の形態において、結合材41は、母材44に対して、軸方向に移動不能に、かつ、回転可能に取り付けられる。
【0143】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0144】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、結合体においては、幅狭の入口及び幅広の奥部から成り、底面に尖頭突起を備える凹部が形成された母材と、凸部が形成され、該凸部が前記尖頭突起の尖頭を起点とする塑性流動を起こして前記凹部に嵌合することによって、前記母材に結合される結合材とを有する。
【0145】
この場合、特別な設備を使用することなく、かつ、多量のエネルギーを消費することなく、容易な操作によって、強固に結合された結合体を形成することができる。
【0146】
他の結合体においては、さらに、前記凹部は幅狭の入口及び幅広の奥部から成る断面を備える溝であり、前記尖頭突起は断面三角形状の単数又は複数の尖頭凸条であり、前記凸部は断面矩形の矩形凸条である。
【0147】
この場合、板状の母材と結合材とを強固に結合した結合体を形成することができる。
【0148】
更に他の結合体においては、さらに、前記尖頭突起は前記底面と一体的に形成されたものである。
【0149】
この場合、母材を一体的に形成することができ、母材の成形が容易である。
【0150】
更に他の結合体においては、さらに、前記尖頭突起は前記底面に固着されたものである。
【0151】
この場合、尖頭突起の材質の選択の幅が広くなる。
【0152】
更に他の結合体においては、さらに、前記凹部と凸部とは、少なくとも部分的に接合している。
【0153】
この場合、凹部と凸部とが強固に結合した結合体を形成することができる。
【0154】
更に他の結合体においては、さらに、前記母材及び結合材は板状体であり、前記凹部形成面と凸部形成面とは互いに密着してクラッド板を形成する。
【0155】
この場合、特別な設備を使用することなく、かつ、多量のエネルギーを消費することなく、容易な操作によって、強固に結合されたクラッド板を形成することができる。
【0156】
更に他の結合体においては、さらに、前記母材及び結合材は板状体であり、前記凹部形成面と凸部形成面との間は流体の流路である。
【0157】
この場合、熱交換機等の各種の用途に利用することのできる結合体を形成することができる。
【0158】
更に他の結合体においては、さらに、前記母材の少なくとも尖頭突起は相対的に硬質な材質から成り、前記結合材は相対的に軟質な材質から成る。
【0159】
この場合、種々の材質を組み合わせた結合体を形成することができる。
【0160】
結合方法においては、母材に形成された幅狭の入口及び幅広の奥部から成り、底面に尖頭突起を備える凹部に、結合材に形成された凸部を前記凹部に挿入し、前記凸部の先端を前記尖頭突起の尖頭に押し付け、前記凸部の前記尖頭に押し付けた部分に、該尖頭を起点とする塑性流動を起こし、前記凸部を前記奥部に進入させて前記凹部に嵌合させる。
【0161】
この場合、特別な設備を使用することなく、かつ、多量のエネルギーを消費することなく、容易な操作によって、強固に結合された結合体を形成することができる。
【0162】
他の結合方法においては、さらに、前記凹部は幅狭の入口及び幅広の奥部から成る断面を備える溝であり、前記尖頭突起は断面三角形状の単数又は複数の尖頭凸条であり、前記凸部は断面矩形の矩形凸条である。
【0163】
この場合、板状の母材と結合材とを強固に結合した結合体を形成することができる。
【0164】
更に他の結合方法においては、さらに、前記凹部と凸部とは、少なくとも部分的に接合する。
【0165】
この場合、凹部と凸部とが強固に結合した結合体を形成することができる。
【0166】
更に他の結合方法においては、さらに、前記母材を圧延して前記凹部を形成し、前記結合材を圧延して前記凸部を形成し、前記母材及び結合材を、前記凸部が凹部に挿入されるように配置して、ロールによって互いに押し付ける。
【0167】
この場合、結合体を連続的に効率よく形成することができる。
【0168】
更に他の結合方法においては、さらに、前記母材の少なくとも尖頭突起は相対的に硬質な材質から成り、前記結合材は相対的に軟質な材質から成る。
【0169】
この場合、種々の材質を組み合わせて結合体を形成することができる。
【0170】
更に他の結合方法においては、さらに、前記結合材を加熱して、軟化させ、前記母材より軟質にする。
【0171】
この場合、材質の硬度をあまり考慮することなく、組み合わせて結合体を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における結合体を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態における結合前の母材及び結合材を示す斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態における結合材の変形状態を示す第1の図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態における結合材の変形状態を示す第2の図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態における母材に形成された尖頭の中心角を示す第1の図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態における母材に形成された尖頭の中心角を示す第2の図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態における母材に形成された尖頭の中心角を示す第3の図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の入口の他の形状を示す第1の図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の入口の他の形状を示す第2の図である。
【図10】本発明の第1の実施の形態における結合材に形成された矩形凸条の他の形状を示す第1の図である。
【図11】本発明の第1の実施の形態における結合材に形成された矩形凸条の他の形状を示す第2の図である。
【図12】本発明の第1の実施の形態における結合材に形成された矩形凸条の他の形状を示す第3の図である。
【図13】本発明の第1の実施の形態における母材の構成を示す第1の図である。
【図14】本発明の第1の実施の形態における母材の構成を示す第2の図である。
【図15】本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の他の形状を示す第1の図である。
【図16】本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の他の形状を示す第2の図である。
【図17】本発明の第1の実施の形態における母材に形成された凹溝の他の形状を示す第3の図である。
【図18】本発明の第2の実施の形態における結合前の母材及び結合材を示す斜視図である。
【図19】本発明の第3の実施の形態における母材に形成された尖頭凸条の形状を示す断面図である。
【図20】本発明の第4の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【図21】本発明の第4の実施の形態における結合体を形成するための工具を示す第1の図である。
【図22】本発明の第4の実施の形態における結合体を形成するための工具を示す第2の図である。
【図23】本発明の第5の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【図24】本発明の第6の実施の形態における結合体を示す断面図である。
【図25】本発明の第7の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【図26】本発明の第8の実施の形態における結合体を形成する方法を示す斜視図である。
【図27】は本発明の第9の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【図28】本発明の第10の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【図29】本発明の第11の実施の形態における結合体を形成する方法を示す断面図である。
【図30】本発明の第12の実施の形態における結合体を形成する方法を示す図である。
【符号の説明】
10、36、40 結合体
10a クラッド板
11、11−1、11−2、11c、44 母材
12、12a、22、22a 面
13、13−1、13−2、13a、13b、34 凹溝
14 入口
15 奥部
16 底面
17 尖頭凸条
18 尖頭
21、21b、41 結合材
23、23−1、23−2、23a、35 矩形凸条
24 先端
25 空間
31a、31b、32a、32b、33a、33b、34a、34b ロール
42 突起
45 嵌合孔
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a conjugate and a coupling method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of joining two metal members, there are joining methods such as cold welding method, hot welding method, explosive bonding method, diffusion method, etc. in addition to methods such as welding, bonding, rivet bonding, and bolt bonding. It is known to do.
[0003]
First, the cold welding method is a method in which two metal members are pressed and joined to each other in a cold state (room temperature state) without heating. In addition, the hot welding method is a method in which the two metal members are heated to a high temperature and joined together by pressure welding in order to facilitate joining. As a result, the two metal members are fused in the vicinity of the joint surface, and an intermetallic compound is produced in part, thereby forming a strong bonded body.
[0004]
However, in the cold pressure welding method and the hot pressure welding method, since it is necessary to apply a large surface pressure to the metal member, it is difficult to form a clad plate made of a thick plate member or a wide member. Further, a surface treatment for cleaning the joint surface is necessary. Furthermore, when a brittle intermetallic compound grows in the vicinity of the joint surface, processing becomes difficult, and when atomic vacancies grow, joint strength decreases. Further, when the metal member is made of a brittle material, or when the two metal members are made of different materials having a large difference in plastic deformability, joint failure occurs. Furthermore, in the hot welding method, when the difference in thermal expansion between the two metal members is large, the combined body may be warped.
[0005]
In addition, the explosive bonding method is a method of joining two metal members in a vacuum state by exploding the explosive. However, since explosives are used, the danger is high and the energy consumption is low. It gets bigger. Further, when the metal member is made of a brittle material, the metal member is cracked by an impact caused by an explosion. In addition, loud explosions can cause noise problems.
[0006]
Furthermore, the diffusion method is a method in which a metal member is heated to diffuse one metal into the other metal and join, but when a brittle intermetallic compound grows, processing becomes difficult and atomic vacancies also occur. As the thickness grows, the bonding strength decreases. Further, when the metal member is heated, an oxide film is likely to be generated on the bonding surface, and when the oxide film grows, a bonding failure occurs. Further, when the difference in thermal expansion between the two metal members is large, the combined body may be warped.
[0007]
In view of this, there has been proposed a joining method for joining two metal members by plastically deforming a protruding portion formed on one metal member and filling a groove formed on the other metal member (Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A)). 2000-311932 gazette and Japanese Patent Publication No. 57-46931 gazette).
[0008]
As a result, the two metal members can be firmly bonded without causing problems in the joining method such as the cold welding method, the hot welding method, the explosive bonding method, and the diffusion method.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional coupling method, a large force is applied to the protrusion formed on the metal member to cause plastic deformation. Therefore, since the apparatus used for coupling | bonding needs to generate | occur | produce a big force, it enlarges and the manufacturing cost will become high. In addition, the energy consumption of the device increases. And the cost of the conjugate | zygote formed with the said coupling | bonding method will also become high.
[0010]
The present invention solves the conventional problems, and presses the convex portion formed on one member against the cusp-shaped protrusion formed on the concave portion formed on the other member to cause plastic flow, It is an object to provide a bonded body and a bonding method capable of firmly bonding a plurality of members by an easy operation without using special equipment and without consuming a large amount of energy. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the combined body of the present invention, a base material having a concave portion including a narrow protrusion and a wide back portion and having a pointed protrusion on the bottom surface, and a convex portion are formed, and the convex portion is It has a bonding material that is bonded to the base material by causing plastic flow starting from the peak of the pointed protrusion and fitting into the recess.
[0012]
In another combined body of the present invention, the concave portion is a groove having a cross section including a narrow inlet and a wide back portion, and the peak protrusion is a single or a plurality of peak ridges having a triangular cross section. The convex portion is a rectangular ridge having a rectangular cross section.
[0013]
In still another combined body of the present invention, the peak protrusion is formed integrally with the bottom surface.
[0014]
In still another combined body of the present invention, the pointed protrusion is fixed to the bottom surface.
[0015]
In still another combined body of the present invention, the concave portion and the convex portion are at least partially joined.
[0016]
In still another combined body of the present invention, the concave portion forming surface of the base material and the convex portion forming surface of the binding material are in contact with each other.
[0017]
In still another combined body of the present invention, the base material and the binding material are plate-shaped bodies, and the concave portion forming surface and the convex portion forming surface are in close contact with each other to form a clad plate.
[0018]
In still another combined body of the present invention, the concave portion forming surface of the base material and the convex portion forming surface of the binding material are spaced apart from each other.
[0019]
In still another combined body of the present invention, the base material and the binding material are plate-shaped bodies, and a fluid flow path is provided between the concave portion forming surface and the convex portion forming surface.
[0020]
In still another combination of the present invention, the base material is made of metal or ceramics.
[0021]
In still another bonded body of the present invention, the bonding material is made of a metal or a resin.
[0022]
In still another combined body of the present invention, at least the pointed protrusion of the base material is made of a relatively hard material, and the binding material is made of a relatively soft material.
[0023]
In still another combined body of the present invention, the base material and the binding material are made of the same material.
[0024]
In the coupling method of the present invention, the convex portion formed in the coupling material is inserted into the concave portion including the narrow entrance formed in the base material and the wide back portion, and having a pointed protrusion on the bottom surface. The tip of the convex part is pressed against the peak of the cusp protrusion, and a plastic flow starting from the cusp is caused in the part of the convex part pressed against the cusp, and the convex part is moved to the back part. Enter and fit into the recess.
[0025]
In another coupling method of the present invention, the concave portion is a groove having a cross section composed of a narrow inlet and a wide back portion, and the peak protrusion is a single or a plurality of peak ridges having a triangular cross section. The convex portion is a rectangular ridge having a rectangular cross section.
[0026]
In still another coupling method of the present invention, the concave portion and the convex portion are at least partially joined.
[0027]
In still another bonding method of the present invention, the recess is formed by plastic working.
[0028]
In still another bonding method of the present invention, the recess is formed by pressing a drilling tool or a rolling roll against a base material.
[0029]
In still another bonding method of the present invention, the base material is rolled to form the concave portion, the binding material is rolled to form the convex portion, and the base material and the binding material are It arrange | positions so that a part may be inserted in a recessed part, and it mutually presses with a roll.
[0030]
In still another bonding method of the present invention, the base material is made of metal or ceramics.
[0031]
In still another bonding method of the present invention, the bonding material is made of metal or resin.
[0032]
In still another bonding method of the present invention, at least the peak protrusion of the base material is made of a relatively hard material, and the bonding material is made of a relatively soft material.
[0033]
In still another bonding method of the present invention, the bonding material is further heated and softened to make it softer than the base material.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0035]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a joined body in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a base material and a joined material before joining in the first embodiment of the present invention.
[0036]
In the figure, reference numeral 10 denotes a combined body comprising a base material 11 in which a concave groove 13 as a concave portion is formed and a binding material 21 in which a rectangular ridge 23 as a convex portion is formed. Here, the base material 11 and the binding material 21 have a substantially rectangular parallelepiped shape, as shown in FIG. The concave groove 13 is formed on a surface 12 as a concave forming surface facing the binding material 21 of the base material 11 so as to extend in the longitudinal direction of the base material 11, and has a narrow inlet 14 and a wide width. It consists of a back part 15. Further, at the center portion of the bottom surface 16 of the groove 13, a pointed ridge 17 is formed as a pointed protrusion extending in the same direction as the groove 13. That is, the concave groove 13 in the present embodiment has a Y-shaped cross-sectional shape as shown in FIGS. The pointed ridges 17 are formed integrally with the base material 11.
[0037]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the rectangular ridges 23 are formed so as to extend in the longitudinal direction of the bonding material 21 on a surface 22 as a protrusion forming surface facing the base material 11 of the bonding material 21. Is done. Here, in the state before joining, as shown in FIG. 2, the width of the rectangular ridge 23 is constant and slightly narrower than the width of the inlet 14 of the concave groove 13. The rectangular ridges 23 are formed integrally with the binding material 21.
[0038]
And when the said base material 11 and the coupling | bonding material 21 are combined, if the said rectangular protruding item | line 23 is inserted in the ditch | groove 13, the flat front-end | tip 24 of the said rectangular protruding item | line 23 will be the said pointed protruding item | line 17 1 and is deformed by causing plastic flow, and the vicinity of the tip of the rectangular ridge 23 has a shape branched to both sides of the ridge 17 as shown in FIG. It enters the inner part 15 of the concave groove 13. As a result, the rectangular ridge 23 in the present embodiment has a substantially Y-shaped cross-sectional shape as shown in FIG. Therefore, the base material 11 and the binding material 21 are combined to form the combined body 10. The positional relationship between the base material 11 and the binding material 21 may be reversed. For example, the binding material 21 may be positioned on the upper side and the base material 11 may be positioned on the lower side. Further, the base material 11 and the binding material 21 may be arranged side by side or may be in an oblique positional relationship.
[0039]
Here, the material of the base material 11 is, for example, an iron alloy such as an aluminum alloy, steel, stainless steel, or cast iron, a copper alloy such as a magnesium alloy or brass, or a metal such as gold or silver. It may be ceramics such as alumina or silicon nitride. The material of the binder 21 is, for example, an iron alloy such as aluminum alloy, steel, stainless steel, cast iron, a copper alloy such as magnesium alloy or brass, or a metal such as gold or silver. It may be a resin such as plastic.
[0040]
The combination of the base material 11 and the binding material 21 is a combination in which the base material 11 is harder than the binding material 21, that is, the base material 11 is relatively hard. Any combination is possible as long as the combination 21 is made of a relatively soft material. In the present embodiment, the base material 11 is an iron alloy, more specifically, S45C defined in JIS, and the binding material 21 is an aluminum alloy, more specifically, A1050 defined in JIS. is there.
[0041]
In the present embodiment, when the combined body 10 is configured, the flat tip 24 of the rectangular ridge 23 formed on the bonding material 21 is pressed against the peak 18 of the ridge 17 formed on the base material 11. Then, it deforms by causing plastic flow, and the vicinity of the tip of the rectangular ridge 23 is branched to both sides of the pointed ridge 17 and enters the inner portion 15 of the groove 13. Therefore, the base material is such that the flat tip 24 of the rectangular ridge 23 formed on the bonding material 21 is pressed against the peak 18 of the peak ridge 17 formed on the base material 11 to cause plastic flow. 11 material is required to be harder than the material of the binder 21.
[0042]
In addition, the combination of the material of the base material 11 and the binding material 21 is such that the material of the base material 11 is the material of the binding material 21 only when the base material 11 and the binding material 21 are joined. Any combination may be used as long as it is harder, and any combination may be used before and after bonding.
[0043]
Therefore, when the base material 11 and the binding material 21 are the same material, only the binding material 11 may be heated and softened when the base material 11 and the binding material 21 are bonded. In this case, when the base material 11 and the binding material 21 are joined, the binding material 21 is relatively softer than the base material 11. Therefore, when the flat tip 24 of the rectangular ridge 23 formed on the bonding material 21 is pressed against the peak 18 of the peak ridge 17 formed on the base material 11, it causes plastic flow and deforms. And the front-end | tip vicinity part of the said rectangular protruding item | line 23 becomes the shape branched to the both sides of the peak protruding item | line 17, and since it approachs into the back part 15 of the said groove 13, the base material 11 and the binding material 21 are couple | bonded. The
[0044]
Furthermore, if the material of the base material 11 becomes harder than the material of the binding material 21 when the binding material 11 is heated and softened, the material of the base material 11 is higher than the material of the binding material 21 at room temperature. A combination that is soft may be used.
[0045]
Next, the deformation state of the binding material in the present embodiment will be described in detail.
[0046]
FIG. 3 is a first diagram showing a deformed state of the binder in the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a second diagram showing a deformed state of the binder in the first embodiment of the present invention. is there.
[0047]
First, the binding material 21 is moved upward from the state shown in FIG. 2, and the rectangular ridges 23 enter the inlets 14 of the concave grooves 13 of the base material 11. In this case, it is sufficient that the base material 11 and the binding material 21 move in a relatively approaching direction, and the base material 11 may be moved downward. In the present embodiment, the base material 11 The case where 11 is fixed and the binding material 21 is moved upward will be described.
[0048]
And if the front-end | tip 24 of the said rectangular protruding item | line 23 further approachs toward the back | inner part 15 from the inlet 14 of the said recessed groove 13, the peak protruding item | line 17 formed in the center part of the bottom face 16 of the said recessed groove 13 will be shown. It is pressed against the peak 18. Here, when the binding material 21 is further moved upward, in the vicinity range 19 of the portion where the tip 24 of the rectangular ridge 23 contacts the peak 18, the peak 18 is moved as shown in FIG. The plastic flow that originates occurs. In addition, plastic flow does not occur in the portion of the rectangular ridge 23 other than the vicinity range 19 of the portion in contact with the peak 18. Thus, since the range where the plastic flow in the rectangular ridge 23 occurs is narrow, the plastic flow can be caused by moving the binder 21 with a slight force.
[0049]
Subsequently, when the binding material 21 is further moved upward, as shown in FIG. 4, in the vicinity range 19 of the portion where the rectangular ridge 23 contacts the peak 18, the peak 18 continues to be the starting point. However, plastic flow does not occur in the portion of the rectangular ridge 23 other than the vicinity range 19 of the portion in contact with the peak 18. And the front-end | tip vicinity part of the said rectangular protruding item | line 23 branches to the both sides of the peak protruding item | line 17, and penetrates into the inner part 15 of the said groove 13. Even in the state shown in FIG. 4, the range in which plastic flow occurs in the rectangular ridges 23 is narrow, so that the binder 21 can still be moved with a slight force, and the vicinity of the tip of the rectangular ridges 23 is sharpened. The head ridges 17 can be branched on both sides.
[0050]
Subsequently, when the binding material 21 is further moved upward, as shown in FIG. 1, the surface 12 on which the concave groove 13 is formed in the base material 11 and the rectangular ridges 23 in the binding material 21 are formed. The surfaces 22 are in contact with each other and are in close contact with each other. Further, the vicinity of the tip of the rectangular ridge 23 branches to both sides of the pointed ridge 17, enters the inner portion 15 of the groove 13, and contacts the bottom surface 16. As a result, the rectangular ridge 23 has a substantially Y-shaped cross-sectional shape and is fitted into the concave groove 13, so that the base material 11 and the binding material 21 are combined, and the combined body 10 is Composed.
[0051]
As shown in FIG. 1, there is a gap 27 between the deepest portion of the back portion 15, that is, between both side portions of the bottom surface 16 and the vicinity of the tip of the rectangular ridge 23. Occurs. The size of the gap 27 can be adjusted by adjusting the size of the cross-sectional area of the groove 13 and the cross-sectional area of the rectangular ridge 23 in a state before the coupling as shown in FIG. That is, if the cross-sectional area of the groove 13 is made larger than the cross-sectional area of the rectangular ridge 23, the gap 27 becomes large, and if the cross-sectional area of the groove 13 is the same as the cross-sectional area of the rectangular ridge 23. The gap 27 disappears.
[0052]
Further, diffusion bonding may occur in a portion where the side surface of the groove 13 and the side surface of the rectangular ridge 23 are strongly pressed against each other. For example, aluminum and copper are likely to cause diffusion bonding even at low temperatures. Therefore, when one of the base material 11 and the binding material 21 is made of an aluminum alloy and the other is made of a copper alloy, it is considered that diffusion bonding occurs. Also, when the binder 21 is heated and softened, the temperature becomes high, and diffusion bonding is likely to occur. As described above, when diffusion bonding occurs, the concave groove 13 and the rectangular ridge 23 are firmly bonded, and thus the bonding between the base material 11 and the bonding material 21 becomes strong.
[0053]
The degree of sharpness of the peak 18 of the peak ridge 17, that is, the central angle of the peak 18 can be appropriately changed.
[0054]
FIG. 5 is a first view showing the central angle of the peak formed in the base material in the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is formed in the base material in the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a second diagram showing the central angle of the peak, and FIG. 7 is a third diagram showing the central angle of the peak formed on the base material in the first embodiment of the present invention.
[0055]
In FIG. 5, the angle of the central angle of the peak 18 of the peak ridge 17 is 60 degrees, and the inclination angle of the side surface of the back portion 15 is equal to the inclination angle of the side surface of the peak ridge 17. In FIG. 6, the angle of the central angle of the peak 18 of the peak ridge 17 is 90 degrees, and the inclination angle of the side surface of the back portion 15 is the inclination angle of the side surface of the peak ridge 17. equal. In FIG. 7, the angle of the central angle of the peak 18 of the peak ridge 17 is 120 degrees, but the inclination angle of the side surface of the back portion 15 is the side surface of the peak ridge 17 in FIG. 5. Is equal to the inclination angle.
[0056]
The degree of sharpness of the cusp 18 of the ridge 17, that is, the central angle of the cusp 18 and the inclination angle of the side surface of the back part 15 are not limited to the examples shown in FIGS. It can be arbitrarily changed in consideration of the material of the base material 11 and the binding material 21.
[0057]
Moreover, the cross-sectional shape of the inlet 14 of the concave groove 13 can also be changed as appropriate.
[0058]
FIG. 8 is a first diagram showing another shape of the entrance of the concave groove formed in the base material in the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a diagram of the base material in the first embodiment of the present invention. It is a 2nd figure which shows the other shape of the entrance of the formed ditch | groove.
[0059]
In FIG. 8, the width of the back side portion 14b of the inlet 14 of the concave groove 13 is constant, but the front portion 14a is a curved surface with an R (R), and the width becomes narrower as it approaches the back side portion 14b. It has become. Thus, when the rectangular ridge 23 of the binding material 21 is inserted into the groove 13, the rectangular ridge 23 is recessed even if there is a deviation in the relative position or angle between the rectangular ridge 23 and the groove 13. It can be smoothly inserted into the groove 13. In addition, the magnitude | size of R, ie, a radius, can be determined suitably, for example, the whole inlet 14 may be a curved surface. Further, the front portion 14a may be a tapered inclined surface instead of a curved surface.
[0060]
In FIG. 9, the inlet 14 of the concave groove 13 is a tapered inclined surface, and the width becomes narrower as it approaches the inner part 15. Thus, when the rectangular ridge 23 of the binding material 21 is inserted into the groove 13, the rectangular ridge 23 is recessed even if there is a deviation in the relative position or angle between the rectangular ridge 23 and the groove 13. It can be smoothly inserted into the groove 13. The taper angle can be determined as appropriate, and the range of the inclined surface can be determined as appropriate.
[0061]
In addition, the cross-sectional shape of the rectangular ridge 23 of the binding material 21 can also be changed as appropriate.
[0062]
FIG. 10 is a first view showing another shape of the rectangular ridge formed on the binding material in the first embodiment of the present invention, and FIG. 11 is formed on the binding material in the first embodiment of the present invention. FIG. 12 is a third diagram showing another shape of the rectangular ridge formed on the binding material in the first embodiment of the present invention. .
[0063]
In FIG. 10, the width of the rectangular ridge 23 of the binding material 21 is constant, but both side ends 24 a of the tip 24 are curved surfaces with R, and the width of the flat portion of the tip 24 is the width of the rectangular ridge 23. It is narrower than the width of the side surface 23b. As a result, when the rectangular ridges 23 of the binding material 21 are inserted into the concave grooves 13 of the base material 11, even if there is a deviation in the relative position or angle between the rectangular ridges 23 and the concave grooves 13, The strip 23 can be smoothly inserted into the concave groove 13. In addition, the magnitude | size of R, ie, a radius, can be determined suitably. Furthermore, both side ends 24a of the tip 24 can be formed as tapered inclined surfaces instead of curved surfaces.
[0064]
Further, in FIG. 11, the entire side surface 23 b of the rectangular ridge 23 is a tapered inclined surface, and the width becomes narrower as it approaches the tip 24. Thus, when the rectangular ridge 23 of the binding material 21 is inserted into the groove 13, the rectangular ridge 23 is recessed even if there is a deviation in the relative position or angle between the rectangular ridge 23 and the groove 13. It can be smoothly inserted into the groove 13. The taper angle can be determined as appropriate, and the range of the inclined surface can be determined as appropriate.
[0065]
Further, in FIG. 12, a notch 24 b is formed in the flat portion of the tip 24 of the rectangular ridge 23. The notch 24 b is a minute V-shaped recess, notch or groove, and is formed at a position corresponding to the peak 18 of the peak ridge 17 in the base material 11. The depth and angle of the notch 24b can be determined as appropriate. For example, the depth of the notch 24b can be about 3 mm, and the angle can be about 60 degrees. It is desirable that the angle of the notch 24b is substantially the same as the central angle of the peak 18 of the corresponding peak ridge 17.
[0066]
In this way, by forming the notch 24b in the flat portion of the tip 24 of the rectangular ridge 23, the tip 24 of the rectangular ridge 23 is pressed against the tip 18 of the pointed ridge 17, and plastic flow occurs. At this time, plastic flow easily occurs from the portion of the notch 24b, and the tip 24 of the rectangular ridge 23 easily branches to both sides, so that the binder 21 can be moved with a very slight force.
[0067]
Further, the material of the pointed ridges 17 in the base material 11 can be different from the material of other parts of the base material 11.
[0068]
FIG. 13 is a first diagram showing the configuration of the base material in the first embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a second diagram showing the configuration of the base material in the first embodiment of the present invention.
[0069]
In FIG. 13, the pointed ridge 17 is formed separately from the base material main body 11a, and the bottom surface of the pointed ridge 17 is at the center of the bottom surface 16 of the groove 13 in the base material main body 11a. , Glued and fixed by an adhesive. The adhesive may be made of a resin such as an epoxy resin, or may be made of a metal such as a solder or a brazing filler material.
[0070]
As a result, the base material main body 11a having the groove 13 is formed of a soft material, only the pointed ridge 17 is formed of a hard material, and the pointed ridge 17 is fixed to the bottom surface 16 of the groove 13. can do. For example, after forming the base material main body 11a with a soft material having good workability, the processing is facilitated by fixing the pointed protrusion 17 made of a hard material, and the rectangular protrusion of the binder 21 is fixed. Thus, the base material 11 having the pointed protrusions 17 having a hardness sufficient to cause plastic flow in 23 can be obtained. Further, for example, the base material body 11a is formed of a material that is likely to cause diffusion bonding with the binding material 21, and then the pointed protrusions 17 made of a hard material are fixed, whereby the base material 11 and the binding material 21 are fixed. Bonding can be strengthened.
[0071]
Further, in FIG. 14, the pointed ridge 17 formed separately from the base material main body 11 a is fitted into the fitting recess 16 a formed in the bottom surface 16 of the concave groove 13 in the base material main body 11 a, The bottom surface 16 is fixed. In this case, since a part of the peak ridge 17 is fitted into the fitting recess 16 a, the peak ridge 17 is firmly fixed to the bottom surface 16. Further, the bottom surface of the ridges 17 may be adhered with an adhesive, or the adhesive may be omitted.
[0072]
Furthermore, the cross-sectional shape of the groove 13 can be changed as appropriate.
[0073]
FIG. 15 is a first view showing another shape of the groove formed in the base material in the first embodiment of the present invention, and FIG. 16 is formed in the base material in the first embodiment of the present invention. FIG. 17 is a second view showing another shape of the recessed groove, and FIG. 17 is a third view showing another shape of the recessed groove formed in the base material in the first embodiment of the present invention.
[0074]
In FIG. 15, the cross-sectional shape of the groove 13 is substantially V-shaped, and the shape is such that the inlet 14 in the substantially Y-shaped groove 13 shown in FIGS. 1 to 7 is omitted. In this case, the peak 18 of the peak ridge 17 is close to the surface 12 of the base material 11. In addition, in FIG. 16, the cross-sectional shape of the concave groove 13 has a shape in which the side wall of the back portion 15 of the concave groove 13 shown in FIGS. In this case, the bottom surface 16 of the concave groove 13 shown in FIGS. 1 to 7 is omitted. Further, in FIG. 17, the cross-sectional shape of the concave groove 13 is such that the inlet 14 of the concave groove 13 shown in FIG. 16 is omitted.
[0075]
In the present embodiment, the case where the concave portion is a groove has been described. However, the concave portion is not necessarily a groove, and may be a shape such as a hole or a hollow. Good. In this case, the convex portion also has a shape like a corresponding projection.
[0076]
Thus, in the present embodiment, it is formed on the base material 11 made of a relatively hard material, is composed of the narrow inlet 14 and the wide back portion 15, and has a pointed ridge at the center of the bottom surface 16. A rectangular ridge 23 of a binding material 21 made of a relatively soft material is inserted into the groove 13 provided with 17. Then, the rectangular ridge 23 causes plastic flow starting from the peak 18 in a vicinity range 19 of a portion where the rectangular ridge 23 contacts the peak 18 of the peak ridge 17. 13, the coupling material 21 is coupled to the base material 11 to form the coupled body 10.
[0077]
Therefore, since the range in which plastic flow occurs in the rectangular ridges 23 is narrow, the binding material 21 can be moved with a slight force, and the vicinity of the tip of the rectangular ridges 23 is branched to both sides of the pointed ridges 17. be able to. Therefore, it is possible to easily form the joined body 10 made of different materials without applying special equipment by applying a slight force and consuming a little energy.
[0078]
In addition, any combination may be used as long as the base material 11 is made of a relatively hard material and the bonding material 21 is made of a relatively soft material, and thus the base material 11 made of various materials. And the binding material 21 can be combined.
[0079]
Furthermore, as long as the binder 21 can be heated and softened, the binder 21 and the base material 11 may be the same material, or the binder 21 is a relatively hard material at room temperature. The combination consisting of may be sufficient.
[0080]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The description of the same structure and the same operation as those in the first embodiment will be omitted.
[0081]
FIG. 18 is a perspective view showing a base material and a bonding material before bonding in the second embodiment of the present invention.
[0082]
In the present embodiment, the base material 11 has a plate shape extending in the lateral direction in the figure, and a plurality of, for example, four concave grooves 13 are formed. On the other hand, the binder 21 also has a plate shape extending in the lateral direction in the figure, and a plurality of, for example, four rectangular ridges 23 are formed. The other points are the same as in the first embodiment.
[0083]
Then, the plate-shaped base material 11 and the binding material 21 are joined by being fitted into the four concave grooves 13 corresponding to the four rectangular ridges 23, and the opposing surfaces 12 and 22 are brought into close contact with each other. Thus, a clad plate is formed.
[0084]
As described above, in the present embodiment, the plate-shaped base material 11 in which the plurality of concave grooves 13 are formed and the plate-shaped bonding material 21 in which the plurality of rectangular ridges 23 are formed are combined to face each other. By bringing the surfaces 12 and 22 into close contact with each other, a clad plate can be easily formed without using special equipment and consuming a large amount of energy.
[0085]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The description of the same structure and the same operation as those of the first and second embodiments will be omitted.
[0086]
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the shape of the pointed ridge formed on the base material in the third embodiment of the present invention.
[0087]
In the present embodiment, a plurality of pointed ridges 17 are formed on the bottom surface 16 of the groove 13 of the base material 11. Therefore, when the rectangular ridge 23 of the binding material 21 (not shown) is fitted in the concave groove 13, the area where the side surface of the concave groove 13 and the side surface of the peak convex ridge 17 are in contact with the rectangular ridge 23 is More than the first embodiment. Therefore, there is a high possibility that diffusion bonding occurs, and the concave groove 13 and the rectangular ridge 23 are firmly coupled, so that the coupling between the base material 11 and the coupling material 21 is enhanced.
[0088]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, the description about what has the same structure as the said 1st-3rd embodiment and the same operation | movement is abbreviate | omitted.
[0089]
FIG. 20 is a diagram showing a method for forming a combined body in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 21 is a first diagram showing a tool for forming a combined body in the fourth embodiment of the present invention. FIG. 22 is a second view showing a tool for forming a combined body in the fourth embodiment of the present invention.
[0090]
In the present embodiment, a method for forming a recess having a pointed protrusion on a base material will be described. The concave groove 13 as the concave portion in the first to third embodiments can be formed by machining such as electric discharge machining, but in the present embodiment, it is formed by plastic working.
[0091]
First, as shown in FIG. 20A, the pressing portion 52 of the drilling tool 51 is pressed against the recess forming surface 12 of the base material 11. Here, the pushing portion 52 has a shape extending in a direction perpendicular to the drawing in order to form a concave groove. In addition, the pushing portion 52 is formed with a concave portion 53 for forming a pointed ridge. In this case, the drilling tool 51 is pressed against the recess forming surface 12 of the base material 11 until the pressing portion 52 is pressed into the base material 11 by a predetermined amount.
[0092]
As a result, the concave groove 13 including the pointed ridge 17 is formed in the base material 11. In this case, as shown in FIG. 20B, the cross-sectional shape of the concave groove 13 is such that the widths of the inlet and the back are substantially equal. Moreover, the recess forming surface 12 is curved.
[0093]
Therefore, the flat pressing surface 56 of the pressing tool 55 is pressed against the recess forming surface 12 of the base material 11. As a result, as shown in FIG. 20C, the cross-sectional shape of the concave groove 13 is such that the inlet is narrow and the back is wide. Further, the recess forming surface 12 is also corrected and becomes flat. Thereby, the concave groove 13 having a predetermined cross-sectional shape can be easily formed in the base material 11 by plastic working.
[0094]
The shape of the drilling tool 51 can be determined as appropriate in accordance with the shape of the recess formed in the base material 11. For example, the pushing portion 52 of the drilling tool 51 has a shape as shown in FIG. In this case, a recess 53 for forming the peaked ridge 17 is formed so as to extend in the longitudinal direction of the push-in portion 52.
[0095]
Further, for example, when the recess formed in the base material is not a recess but a cylindrical recess, a drilling tool having a pushing portion 52 having a shape as shown in FIG. 21B can be used. . In this case, the pushing portion 52 has a substantially cylindrical shape, and is formed with a recess 53 for forming a pointed projection.
[0096]
Furthermore, rolling can be performed as plastic working. In this case, in order to form the concave groove 13 continuously by rolling the base material 11, as shown in FIG. 22 (a) and FIG. 22 (b), a rolling roll 57 having a flange 58 is provided. use. In the figure, the number of the collars 58 is three, but can be selected as appropriate. In addition, FIG.22 (b) is A arrow view of Fig.22 (a). In addition, a recess 59 for forming the peaked ridge 17 is formed on the periphery of the flange portion 58.
[0097]
Then, the rolling roll 57 is rolled while being pressed against the recess forming surface 12 of the base material 11, thereby forming the groove 13 having the pointed ridges 17 in the base material 11 as shown in FIG. Is done. Subsequently, a rolling roll (not shown) that is not provided with the flange portion 58 and has a smooth peripheral surface is rolled while being pressed against the concave portion forming surface 12 of the base material 11, so that the cross-sectional shape of the concave groove 13 is as shown in FIG. As shown in 20 (c), the entrance is narrow and the back is wide. Further, the recess forming surface 12 is also corrected and becomes flat. Thereby, the concave groove 13 having a predetermined cross-sectional shape can be formed in the base material 11 by rolling. In this case, the base material 11 may be moved with respect to the rolling roll 57, or the rolling roll 57 may be moved with respect to the base material 11.
[0098]
The plastic working in the present embodiment may be hot working performed by heating the base material 11 or cold working performed without heating the base material 11. Whether it is hot working or cold working can be appropriately determined in consideration of the material of the base material 11, the drilling tool 51, the pressing tool 55, etc., the performance of the device for driving the drilling tool 51 and the pressing tool 55, and the like.
[0099]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. The description of the same structure and the same operation as those of the first to fourth embodiments will be omitted.
[0100]
FIG. 23 is a diagram showing a method of forming a combined body in the fifth embodiment of the present invention.
[0101]
In the present embodiment, the base material 11c and the binding material, which are formed by continuously rolling the raw material material 11a of the long base material and the raw material material 21a of the binding material to continuously form the concave grooves 13b and the rectangular ridges 23a, respectively. Next, a method of forming the clad plate 10a as a combined body by forming 21b and then continuously bonding the base material 11c and the binding material 21b will be described.
[0102]
First, a long binding material 21a having a cross-sectional shape as shown in FIG. 23A is rolled by rolls 31a and 31b as shown in FIG. ), A bonding material 21b having a plurality of rectangular ridges 23a formed on the surface 22a is continuously formed.
[0103]
On the other hand, a long base material 11a having a cross-sectional shape as shown in FIG. 23D is rolled by rolls 32a and 32b as shown in FIG. ), The base material 11b in which the plurality of grooves 13a are formed is continuously formed. In this case, the roll 32a or 32b has the same configuration as the rolling roll 57 in the fourth embodiment.
[0104]
Here, as for the cross-sectional shape of the said recessed groove 13a, the width | variety of an inlet_port | entrance and a back part is substantially equal, as FIG.23 (f) shows. Subsequently, the raw material 11b of the base material is rolled by rolls 33a and 33b as shown in FIG. 23 (g), and as shown in FIG. 23 (h), a plurality of grooves 13b are formed on the surface 12a. The base material 11c formed in the above is continuously formed. Here, as shown in FIG. 23 (h), the cross-sectional shape of the concave groove 13b is such that the inlet is narrow and the back is wide.
[0105]
Then, as shown in FIG. 23 (i), the binding material 21b and the base material 11c are pressed against each other by the rolls 34a and 34b with the surface 22a and the surface 12a facing each other. Then, the clad plate 10a is continuously formed by fitting into the concave grooves 13b corresponding to the respective rectangular ridges 23a and bringing the surface 22a and the surface 12a into close contact with each other.
[0106]
Thus, in the present embodiment, the base material in which the long base material 11a and the binding material 21a are subjected to rolling to continuously form the concave grooves 13b and the rectangular ridges 23a, respectively. 11c and the binder 21b are formed. Subsequently, the base material 11c and the binding material 21b are pressed against each other by the rolls 34a and 34b. Then, the rectangular ridges 23a are fitted into the concave grooves 13b, and the surfaces 22a and 12a are brought into close contact with each other to form the clad plate 10a continuously.
[0107]
Therefore, the clad plate 10a can be continuously formed, and the throughput of the production process of the clad plate 10a is improved. Note that the surface 22a and the surface 12a are not necessarily in close contact with each other, and in this case, the method in the present embodiment may be applied to form a combined body in a fifth embodiment to be described later. .
[0108]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In addition, the description about what has the same structure as the said 1st-5th embodiment and the same operation | movement is abbreviate | omitted.
[0109]
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a combined body in the sixth embodiment of the present invention.
[0110]
In the present embodiment, the height dimension of the rectangular ridge 23 formed on the surface 22 of the bonding material 21 is considerably larger than the depth dimension of the groove 13 formed on the surface 12 of the base material 11. The rectangular ridges 23 are formed so as to be. And when this rectangular protruding item | line 23 was fitted to the ditch | groove 13, and the coupling body 10 was formed, as shown in the figure, the surface 22 of the coupling | bonding material 21 and the surface 12 of the base material 11 left | separated. It becomes a state.
[0111]
Thereby, a space 25 having a closed cross section is formed between adjacent rectangular ridges 23. Since the space 25 is continuous in the longitudinal direction of the combined body 10, that is, the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 24 and has a closed cross section, the space 25 serves as a flow path for circulating a fluid such as gas or liquid. Can be used.
[0112]
For example, warm water can be circulated in the space 25 to make the combined body 10 a radiator for indoor heating, or a refrigerant can be circulated in the space 25 to cool the combined body 10 to a refrigerator or the like. It is also possible to use a combined vessel 10 as a furnace wall of a combustion furnace by circulating water or steam in the space 25.
[0113]
The cross-sectional area of the space 25 can be changed as appropriate by changing the height dimension and the interval of the rectangular ridges 23.
[0114]
Thus, in the present embodiment, the bonded body 10 is in a state where the surface 22 of the bonding material 21 and the surface 12 of the base material 11 are separated from each other. Therefore, the space 25 between the surface 22 of the bonding material 21 and the surface 12 of the base material 11 can also be used as a fluid flow path.
[0115]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In addition, the description about what has the same structure as the said 1st-6th embodiment and the same operation | movement is abbreviate | omitted.
[0116]
FIG. 25 is a diagram showing a method of forming a combined body in the seventh embodiment of the present invention.
[0117]
In the present embodiment, as shown in FIG. 25A, the unit member 31 is formed on the concave groove 34 formed on one surface 32 and the other surface 33 facing the surface 32. It has a rectangular convex shape 35 and functions as a base material and a binding material. Then, the rectangular protrusion 35 of the other unit member 31 is fitted into the concave groove 34 of the single unit member 31, and the surface 33 of the other unit member 31 is brought into close contact with the surface 32 of the single unit member 31. As shown in FIG. 25 (b), a combined body 36 in which a plurality of unit members 31 are combined is formed.
[0118]
In this case, only the vicinity of the rectangular convex shape 35 that is a portion that functions as a binding material when the unit members 31 are bonded to each other is heated. Thereby, when the rectangular convex shape 35 of the other unit member 31 is fitted into the concave groove 34 of one unit member 31, the rectangular convex shape 35 is relatively softer than the concave groove 34. For this reason, when the flat tip of the rectangular ridge 35 is pressed against the peak of the ridge formed in the groove 34, it causes plastic flow and deforms. And since the front-end | tip vicinity part of the said rectangular protruding item | line 35 becomes the shape branched on the both sides of the pointed protruding item | line and it penetrates into the back part of the said ditch | groove 34, adjacent unit members 31 are couple | bonded.
[0119]
Thus, in this Embodiment, the unit member 31 adjacent can be couple | bonded and the coupling body 36 can be formed. Therefore, for example, when the unit member 31 is a strip-shaped plate member, a wide-area plate-shaped member suitable for a wall or a floor can be easily formed as the combined body 36.
[0120]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. The description of the same structure and the same operation as those of the first to seventh embodiments will be omitted.
[0121]
FIG. 26 is a perspective view showing a method of forming a combined body in the eighth embodiment of the present invention.
[0122]
In the present embodiment, the base material 11 is a prismatic long member, and the surface 12 as one side surface of the base material 11 has a groove 13 extending in the axial direction of the base material 11. Is formed. On the other hand, the binding material 21 is a prismatic long member, and a short rectangular ridge 23 extending in a direction perpendicular to the axial direction of the binding material 21 is formed on at least one end surface 22. And since the said groove 13 is extended long in the axial direction, since the rectangular protruding item | line 23 is short, this rectangular protruding item | line 23 can be fitted in the arbitrary positions of the recessed groove 13. FIG. That is, the bonding material 21 can be bonded at an arbitrary position with respect to the longitudinal direction of the base material 11. Thus, the binding material 21 that is a prismatic long member is coupled to an arbitrary position of the base material 11 that is a prismatic long member so as to extend in a direction perpendicular to the axial direction of the base material 11. be able to.
[0123]
Thus, in the present embodiment, since the long members can be vertically coupled to each other, for example, the steel binding material 21 is used as a column, and the steel base material 11 is used as a beam (beam). A steel structure having a ramen structure like a building framework can be formed.
[0124]
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. The description of the same structure and the same operation as those of the first to eighth embodiments will be omitted.
[0125]
FIG. 27 is a diagram showing a method of forming a combined body in the ninth embodiment of the present invention.
[0126]
In the present embodiment, as shown in FIG. 27A, rectangular ridges 23-1 and 23-2 are formed on the surfaces 22-1 and 22-2 on both sides of the binding material 21, respectively. . In addition, concave grooves 13-1 and 13-2 are formed on one surface 12-1 and 12-2 of the base materials 11-1 and 11-2, respectively. The rectangular ridges 23-1 and 23-2 have the same size and shape, and the concave grooves 13-1 and 13-2 also have the same size and shape.
[0127]
And the base materials 11-1 and 11-2 are arranged on both sides of the binding material 21, and the rectangular ridges 23-1 and 23-2 are fitted into the concave grooves 13-1 and 13-2, respectively. A combined body 10 as shown in FIG. 27B can be formed. It is also possible to form the concave grooves 13 on both surfaces of the single base material 11 and connect the binding material 21 to both sides of the base material 11.
[0128]
Thus, in the present embodiment, the base materials 11-1 and 11-2 are bonded to both sides of the bonding material 21 to form the sandwich-shaped bonded body 10. Therefore, for example, when the binder 21 is a resin plate-like member and the base materials 11-1 and 11-2 are steel plate-like members, a vibration-absorbing steel plate can be manufactured. Various clad plates can be manufactured by appropriately selecting the material of the binder 21 and the base materials 11-1 and 11-2.
[0129]
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. The description of the same structure and the same operation as those of the first to ninth embodiments will be omitted.
[0130]
FIG. 28 is a diagram showing a method of forming a combined body in the tenth embodiment of the present invention.
[0131]
In the present embodiment, as shown in FIG. 28A, the base material 11 is a cylindrical long member, and the surface 12 of the cylindrical inner wall of the base material 11 has an axis of the base material 11. A plurality of grooves 13 extending in the direction are formed. On the other hand, the binding material 21 is a cylindrical long member having an outer diameter smaller than the inner diameter of the base material 11, and a plurality of rectangular ridges 23 extending in the axial direction of the binding material 21 on the surface 22 of the cylindrical outer wall. Is formed.
[0132]
Then, the bonding material 21 is inserted into the base material 11 so that the corresponding grooves 13 and the rectangular ridges 23 face each other, and as shown in FIG. 28 (a), the rotating rolls 34a and 34b rotate. Press against each other. As a result, the binding material 21 and the base material 11 rotate together, and the respective rectangular ridges 23 are fitted in the corresponding concave grooves 13. Then, the surface 22 of the bonding material 21 and the surface 12 of the base material 11 are brought into close contact with each other to form a multiple tube as the bonding body 10 as shown in FIG. It is also possible to form a rectangular ridge 23 on the cylindrical inner wall of the binding material 21 and insert the base material 11 in which the concave groove 13 is formed in the cylindrical outer wall into the binding material 21 for bonding.
[0133]
As described above, in the present embodiment, the cylindrical base material 11 and the binding material 21 can be combined to form a multiple tube, so that, for example, a tube having a corrosion-resistant lining on the inner surface can be easily formed. Can be formed.
[0134]
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described. The description of the same structure and the same operation as those of the first to tenth embodiments will be omitted.
[0135]
FIG. 29 is a sectional view showing a method of forming a combined body in the eleventh embodiment of the present invention.
[0136]
In the present embodiment, the binding material 41 has a shape like a rivet, and a columnar protrusion 42 as a convex portion is formed on a lower surface 43 in the drawing. Further, a fitting hole 45 as a recess is formed in the surface 46 of the base material 44. The cross-sectional shape of the fitting hole 45 is the same as the cross-sectional shape of the concave groove 13 in the first embodiment, as shown in FIG. Further, the protrusion 42 is inserted into a through hole formed in the plate-like fastening member 47. Then, the fastening member 47 can be fastened and fixed to the base material 44 by fitting the protrusion 42 into the fitting hole 45.
[0137]
Thus, in the present embodiment, by binding the binding material 41 to the base material 44 with the fastening member 47 sandwiched between the base material 44 and the binding material 41 having a shape like a rivet. The fastening member 47 can be fastened and fixed to the base material 44.
[0138]
Next, a twelfth embodiment of the present invention will be described. The description of the same structure and the same operation as those of the first to eleventh embodiments is omitted.
[0139]
FIG. 30 is a diagram showing a method of forming a combined body in the twelfth embodiment of the present invention.
[0140]
In this embodiment, as shown in FIG. 30 (a), the binding material 41 has a shape like a rivet, and a columnar protrusion 42 as a convex portion is a lower surface in FIG. 30 (a). 43. A fitting hole 45 is formed as a recess in the upper surface 46 of the base material 44 in FIG. Here, a conical projection 47 having a pointed tip is formed at the bottom of the fitting hole 45. The fitting hole 45 has a diameter at the middle portion larger than the diameter of the inlet, and the side wall 48 of the fitting hole 45 has a barrel shape with the middle portion bulging outward.
[0141]
Note that the volume of the protrusion 42 is sufficiently smaller than the volume of the fitting hole 45. Therefore, even if the projection 42 is fitted into the fitting hole 45 to form the joined body 40 as shown in FIG. 30B, the gap between the projection 42 and the side wall 48 of the fitting hole 45 is between. A gap is formed. Therefore, the protrusion 42 and the fitting hole 45 are free from each other, and the bonding material 41 can rotate with respect to the base material 44. However, the tip end portion of the protrusion 42 fitted in the fitting hole 45 is expanded outward, and the diameter of the inlet of the fitting hole 45 is reduced, so that the protrusion 42 comes out of the fitting hole 45. There is nothing.
[0142]
Thus, in the present embodiment, the binding material 41 is attached to the base material 44 so as not to move in the axial direction and to be rotatable.
[0143]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
[0144]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the combined body, the base material including the narrow entrance and the wide back part, the base material in which the concave part having the pointed protrusion is formed on the bottom surface, and the convex part are provided. And the convex portion has a binding material coupled to the base material by causing a plastic flow starting from the peak of the peak protrusion and fitting into the concave portion.
[0145]
In this case, it is possible to form a strongly bonded assembly by an easy operation without using special equipment and without consuming a large amount of energy.
[0146]
In another combined body, the concave portion is a groove having a cross section composed of a narrow entrance and a wide back portion, and the peak protrusion is one or a plurality of peak ridges having a triangular cross section, The convex portion is a rectangular ridge having a rectangular cross section.
[0147]
In this case, it is possible to form a bonded body in which the plate-shaped base material and the bonding material are firmly bonded.
[0148]
In still another combination, the pointed protrusion is formed integrally with the bottom surface.
[0149]
In this case, the base material can be formed integrally, and the base material can be easily molded.
[0150]
In still another combination, the peak protrusion is fixed to the bottom surface.
[0151]
In this case, the range of selection of the material for the cusps becomes wider.
[0152]
In still another combined body, the concave portion and the convex portion are at least partially joined.
[0153]
In this case, a combined body in which the concave portion and the convex portion are firmly bonded can be formed.
[0154]
In still another combined body, the base material and the binding material are plate-shaped bodies, and the concave portion forming surface and the convex portion forming surface are in close contact with each other to form a clad plate.
[0155]
In this case, it is possible to form a strongly bonded clad plate by an easy operation without using special equipment and without consuming a large amount of energy.
[0156]
In still another joined body, the base material and the joined material are plate-like bodies, and a fluid flow path is formed between the concave portion forming surface and the convex portion forming surface.
[0157]
In this case, it is possible to form a combined body that can be used for various applications such as a heat exchanger.
[0158]
In still another combined body, at least the pointed protrusion of the base material is made of a relatively hard material, and the binding material is made of a relatively soft material.
[0159]
In this case, a combined body in which various materials are combined can be formed.
[0160]
In the coupling method, a convex portion formed in the coupling material is inserted into the concave portion including a narrow entrance formed in the base material and a wide back portion, and a pointed projection on the bottom surface. The tip of the part is pressed against the tip of the cusp, and a plastic flow starting from the cusp is caused in the part pressed against the cusp of the convex part, and the convex part enters the back part. Fit into the recess.
[0161]
In this case, it is possible to form a strongly bonded assembly by an easy operation without using special equipment and without consuming a large amount of energy.
[0162]
In another coupling method, the concave portion is a groove having a cross section composed of a narrow entrance and a wide back portion, and the peak protrusion is a single or a plurality of peak ridges having a triangular cross section, The convex portion is a rectangular ridge having a rectangular cross section.
[0163]
In this case, it is possible to form a bonded body in which the plate-shaped base material and the bonding material are firmly bonded.
[0164]
In still another coupling method, the concave portion and the convex portion are at least partially joined.
[0165]
In this case, a combined body in which the concave portion and the convex portion are firmly bonded can be formed.
[0166]
In still another bonding method, the base material is rolled to form the concave portion, the binding material is rolled to form the convex portion, and the base material and the binding material are formed into the concave portion. Placed so that they are inserted into each other and pressed together by a roll.
[0167]
In this case, the combined body can be formed continuously and efficiently.
[0168]
In still another bonding method, at least the pointed protrusion of the base material is made of a relatively hard material, and the bonding material is made of a relatively soft material.
[0169]
In this case, a combined body can be formed by combining various materials.
[0170]
In yet another bonding method, the bonding material is further heated and softened to make it softer than the base material.
[0171]
In this case, it is possible to form a combined body by combining them without much considering the hardness of the material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a combined body in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a base material and a bonding material before bonding in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a first diagram showing a deformed state of a binding material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a second view showing a deformed state of the binding material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a first diagram showing a central angle of a cusp formed on a base material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a second diagram showing the central angle of the peak formed on the base material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a third diagram showing the central angle of the peak formed on the base material in the first embodiment of the invention.
FIG. 8 is a first view showing another shape of the entrance of the groove formed in the base material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a second view showing another shape of the entrance of the concave groove formed in the base material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a first view showing another shape of the rectangular ridge formed on the binding material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a second view showing another shape of the rectangular ridge formed on the binding material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a third view showing another shape of the rectangular ridge formed on the binding material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a first diagram showing a configuration of a base material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a second diagram showing the configuration of the base material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a first view showing another shape of the concave groove formed in the base material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a second view showing another shape of the recessed groove formed in the base material in the first embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a third view showing another shape of the groove formed in the base material in the first embodiment of the invention.
FIG. 18 is a perspective view showing a base material and a bonding material before bonding according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the shape of a pointed ridge formed on a base material in a third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing a method of forming a combined body in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a first view showing a tool for forming a combined body in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a second view showing a tool for forming a combined body in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a diagram showing a method of forming a combined body in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a combined body in a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 25 is a diagram showing a method of forming a combined body in the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 26 is a perspective view showing a method of forming a combined body in the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a diagram showing a method of forming a combined body in the ninth embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a diagram showing a method of forming a combined body in the tenth embodiment of the present invention.
FIG. 29 is a cross-sectional view showing a method of forming a combined body in the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 30 is a diagram showing a method of forming a conjugate in the twelfth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 36, 40 conjugates
10a Clad plate
11, 11-1, 11-2, 11c, 44 Base material
12, 12a, 22, 22a surface
13, 13-1, 13-2, 13a, 13b, 34
14 entrance
15 back
16 Bottom
17 Pointed ridges
18 Pointed
21, 21b, 41 binder
23, 23-1, 23-2, 23a, 35 Rectangular ridge
24 Tip
25 space
31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b, 34a, 34b rolls
42 Protrusions
45 Mating hole

Claims (23)

(a)幅狭の入口及び幅広の奥部から成り、底面に尖頭突起を備える凹部が形成された母材と、
(b)凸部が形成され、該凸部が前記尖頭突起の尖頭を起点とする塑性流動を起こして前記凹部に嵌合することによって、前記母材に結合される結合材とを有することを特徴とする結合体。
(A) a base material formed of a narrow entrance and a wide back part, and having a concave part provided with a pointed protrusion on the bottom surface;
(B) A convex part is formed, and the convex part has a binding material bonded to the base material by causing plastic flow starting from the peak of the peak protrusion and fitting into the concave part. A combined body characterized by that.
前記凹部は幅狭の入口及び幅広の奥部から成る断面を備える溝であり、前記尖頭突起は断面三角形状の単数又は複数の尖頭凸条であり、前記凸部は断面矩形の矩形凸条である請求項1に記載の結合体。  The concave portion is a groove having a cross section consisting of a narrow inlet and a wide back portion, the peak protrusion is a single or a plurality of peak ridges having a triangular cross section, and the convex portion is a rectangular convex having a rectangular cross section. The combined body according to claim 1, which is a strip. 前記尖頭突起は前記底面と一体的に形成されたものである請求項1又は2に記載の結合体。  The combined body according to claim 1, wherein the pointed protrusion is formed integrally with the bottom surface. 前記尖頭突起は前記底面に固着されたものである請求項1又は2に記載の結合体。  The combined body according to claim 1, wherein the peak protrusion is fixed to the bottom surface. 前記凹部と凸部とは、少なくとも部分的に接合している請求項1〜4のいずれか1項に記載の結合体。  The combined body according to any one of claims 1 to 4, wherein the concave portion and the convex portion are at least partially joined. 前記母材の凹部形成面、及び、前記結合材の凸部形成面は互いに接触している請求項1〜5のいずれか1項に記載の結合体。  The combined body according to any one of claims 1 to 5, wherein the concave portion forming surface of the base material and the convex portion forming surface of the binding material are in contact with each other. 前記母材及び結合材は板状体であり、前記凹部形成面と凸部形成面とは互いに密着してクラッド板を形成する請求項6に記載の結合体。  The said base material and a coupling | bonding material are plate-shaped bodies, The said recessed part formation surface and a convex part formation surface mutually adhere | attach, and form the clad board. 前記母材の凹部形成面、及び、前記結合材の凸部形成面は互いに離間している請求項1〜5のいずれか1項に記載の結合体。  The combined body according to any one of claims 1 to 5, wherein the concave portion forming surface of the base material and the convex portion forming surface of the binding material are separated from each other. 前記母材及び結合材は板状体であり、前記凹部形成面と凸部形成面との間は流体の流路である請求項8に記載の結合体。  The joined body according to claim 8, wherein the base material and the binding material are plate-like bodies, and a fluid flow path is provided between the concave portion forming surface and the convex portion forming surface. 前記母材は、金属又はセラミクスから成る請求項1〜9のいずれか1項に記載の結合体。  The joined body according to claim 1, wherein the base material is made of metal or ceramics. 前記結合材は、金属又は樹脂から成る請求項1〜10のいずれか1項に記載の結合体。  The said coupling | bonding material is a coupling body of any one of Claims 1-10 which consist of a metal or resin. 前記母材の少なくとも尖頭突起は相対的に硬質な材質から成り、前記結合材は相対的に軟質な材質から成る請求項1〜11のいずれか1項に記載の結合体。  The combined body according to any one of claims 1 to 11, wherein at least the pointed protrusion of the base material is made of a relatively hard material, and the binding material is made of a relatively soft material. 前記母材及び結合材は同一の材質から成る請求項1〜11のいずれか1項に記載の結合体。  The joined body according to any one of claims 1 to 11, wherein the base material and the binding material are made of the same material. (a)母材に形成された幅狭の入口及び幅広の奥部から成り、底面に尖頭突起を備える凹部に、
(b)結合材に形成された凸部を前記凹部に挿入し、
(c)前記凸部の先端を前記尖頭突起の尖頭に押し付け、
(d)前記凸部の前記尖頭に押し付けた部分に、該尖頭を起点とする塑性流動を起こし、
(e)前記凸部を前記奥部に進入させて前記凹部に嵌合させることを特徴とする結合方法。
(A) Consists of a narrow entrance and a wide back part formed in the base material, and a recess having a pointed protrusion on the bottom surface,
(B) inserting a convex portion formed in the binder into the concave portion;
(C) pressing the tip of the convex portion against the cusp of the cuspid protrusion;
(D) In the portion pressed against the peak of the convex part, plastic flow starting from the peak is caused,
(E) The coupling method characterized by causing the convex portion to enter the back portion and fitting into the concave portion.
前記凹部は幅狭の入口及び幅広の奥部から成る断面を備える溝であり、前記尖頭突起は断面三角形状の単数又は複数の尖頭凸条であり、前記凸部は断面矩形の矩形凸条である請求項14に記載の結合方法。  The concave portion is a groove having a cross section consisting of a narrow inlet and a wide back portion, the peak protrusion is a single or a plurality of peak ridges having a triangular cross section, and the convex portion is a rectangular convex having a rectangular cross section. The joining method according to claim 14, which is a strip. 前記凹部と凸部とは、少なくとも部分的に接合する請求項14又は15に記載の結合方法。  The coupling method according to claim 14 or 15, wherein the concave portion and the convex portion are joined at least partially. 前記凹部は、塑性加工により形成される請求項14〜16のいずれか1項に記載の結合方法。  The coupling method according to claim 14, wherein the recess is formed by plastic processing. 前記凹部は、穿孔工具又は圧延ロールを母材に押し付けることにより形成される請求項17に記載の結合方法。  The coupling method according to claim 17, wherein the concave portion is formed by pressing a drilling tool or a rolling roll against a base material. (a)前記母材を圧延して前記凹部を形成し、
(b)前記結合材を圧延して前記凸部を形成し、
(c)前記母材及び結合材を、前記凸部が凹部に挿入されるように配置して、ロールによって互いに押し付ける請求項14〜18のいずれか1項に記載の結合方法。
(A) rolling the base material to form the recess,
(B) rolling the binder to form the protrusions;
(C) The bonding method according to any one of claims 14 to 18, wherein the base material and the bonding material are arranged such that the convex portion is inserted into the concave portion and pressed against each other by a roll.
前記母材は、金属又はセラミクスから成る請求項14〜19のいずれか1項に記載の結合方法。  The bonding method according to claim 14, wherein the base material is made of metal or ceramics. 前記結合材は、金属又は樹脂から成る請求項14〜20のいずれか1項に記載の結合方法。  The bonding method according to claim 14, wherein the bonding material is made of metal or resin. 前記母材の少なくとも尖頭突起は相対的に硬質な材質から成り、前記結合材は相対的に軟質な材質から成る請求項14〜21のいずれか1項に記載の結合方法。  The joining method according to any one of claims 14 to 21, wherein at least the pointed protrusions of the base material are made of a relatively hard material, and the joining material is made of a relatively soft material. 前記結合材を加熱して、軟化させ、前記母材より軟質にする請求項14〜21のいずれか1項に記載の結合方法。  The bonding method according to any one of claims 14 to 21, wherein the bonding material is heated to be softened to be softer than the base material.
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