JP2007287510A - 金属接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 二つの材質が異なる金属片をその端面同士にて強い強度で接合した金属接合体を高い生産性を以て製造することができる新規な製造方法を提供する。
【解決手段】 線状、棒状或いは短冊状の互いに異なる材質の二つの金属片２Ａ、２Ｂを、互いに対向する金型４、１０により、その二つの金属片２Ａ、２Ｂの端面同士が接し、接した後もその接した端面からその両金属片材料が鍔状に周囲に食み出る（２Ｃが鍔状部分）ように連続して加圧することによりその二つの異なる金属片２Ａ、２Ｂをその端面同士にて接合した金属接合体２Ｅ（或いは２Ｆ）を得る。
尚、その後、鍔取り金型５０により鍔状部分２Ｃを除去する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、二つの異なる金属片をその端面同士にて接合した金属接合体の製造方法に関する。

異なる金属（異種金属）を端面にて接合した金属接合体は種々の態様に使用されるが、その接合は従来、蝋付け、溶接、摩擦接合により行うのが普通であった。また、特開平０５−０２８８６９号公報には二つの金属を熱間接合により接合する方法が記載されている。
特開平０５−２８２９５７号公報

ところで、蝋付け、溶接、摩擦接合、熱間接合には、第１に加熱等に時間がかかり、生産性が悪いという問題があった。第２に、接合される異種金属の端面の表層が酸化されているため、接合強度を強めること、更には電気的導電性をより良くすることが難しいという問題があった。
そこで、本願発明者は、種々の接合方法を試し、加熱を要せずして接合ができ、且つ、接合面の異種金属が酸化されていない金属で構成されるようにすることにより接合強度を強め、更には電気的導電性を良くすべく模索し、その結果、本願発明を為すに至った

即ち、本発明は、二つの材質が異なる金属片をその端面同士にて強い強度で、更には良好な電気的導電性を有するように接合した金属接合体を高い生産性を以て製造することができる新規な製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の金属接合体の製造方法は、線状、棒状或いは短冊状の互いに異なる材質の二つの金属片を、互いに対向する金型により、その二つの金属片の端面同士が接し、接した後もその接した端面からその両金属片材料が鍔状に周囲に食み出るように連続して加圧することにより、その二つの異なる金属片をその端面同士にて接合した状態にすることを特徴とする。

請求項２の金属接合体の製造方法は、線状、棒状或いは短冊状の互いに異なる材質の二つの金属片を、互いに対向する金型により、その端面同士が接し、接した後もその接した端面からその両金属片材料が周囲に食み出るように連続して加圧し続けることにより、その端面同士にて接合した状態にし、その後、上記金型の一方を他方から離して上記二つの金属片の接合体をこの他方の金型上のみに位置した状態にし、しかる後、上記金型とは別の金型である鍔取り金型により上記他方の金型上の上記接合体の鍔状の食み出し部を除去することを特徴とする。

本発明によれば、異なる材質の二つの金属片を互いに対向する金型により、その端面同士が接し、接した後もその接した端面からその両金属片材料が鍔状に周囲に食み出るように連続的に加圧することによりその二つの異なる金属片をその端面同士にて接合した状態にするので、加熱は要せず、単に加圧のみによって異種金属の接合を為し得る。
従って、異種金属接合体の生産性を向上することができる。
尚、鍔取り金型により上記他方の金型上の上記接合体の鍔状の食み出し部を除去することとした場合には、不要な鍔状部分を除去できる。

そして、加圧を、両金属片材料が鍔状に周囲に食み出るように連続的に行うので、接する前の金属片の酸化されて劣化した端面の金属粒子が、連続的な加圧により鍔状になって周囲に食みでて、内部の劣化のない粒子が加圧により接合面に押し出されて接合に寄与するので、接合強度を容易に強くすることができ、電気的導電性をより良くすることができる。
依って、本願発明の二つの異なる金属片をその端面同士にて強い強度で、更には電気的導電性がより良くなるように接合した金属接合体を高い生産性を以て製造できるようにするという目的を達成することができる。
尚、鍔取り金型により上記他方の金型上の上記接合体の鍔状の食み出し部を除去することとした場合には、不要な鍔状部分を除去できる。

本発明金属接合体の製造方法は、基本的に、互いに異なる材質の二つの金属片を、互いに対向する金型により、その二つの金属片の端面同士が接し、接した後もその接した端面からその両金属片材料が鍔状に周囲に食み出るように連続して加圧することによりその二つの異なる金属片をその端面同士にて接合した状態にするものであり、更には、その接合の終了後、鍔状に食み出し部分を鍔取り金型により除去するものであり、金属片の材料は、例えば、一方が鉄、他方が銅或いは銀である。
異種金属の金属片の形状は、いずれも線材、棒状材を所定の長さに切断した線状、棒状であっても良いし、また、短冊状であっても良い。

また、異種金属からなる二つの金属片を、接合される端面にて周囲に鍔状に食み出るように加圧した後、その鍔状の部分は、通常は除去するのが好ましいと言えるが、除去する必要がない場合には、鍔状の部分を除かないでも良い。

以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。
図１（Ａ）〜（Ｅ）及び図２（Ｆ）〜（Ｋ）は本発明金属接合体の製造方法の一つの実施例をプロセス順に示す断面図である。
図面において、２Ａは材質Ａの線状の金属片、２Ｂは材質Ｂの線状の金属片で、この両金属片２Ａと２Ｂはその一端面にて接合されるべきものである。
次に、図１（Ａ）を参照してこの接合に用いる接合機の説明をする。

４は下側の金型（以下に「下型」という。）で、中心に孔（以下、「下型中心孔」という。）６を有する。そして、下型中心孔６には摺動自在にロッド８が設けられている。この下型４の位置は固定であり、下型ロッド８は図示しない下型駆動機構により上下方向に駆動される。
１０は上側の金型（以下に「上型」という）、１２はシリンダ、１４はこのシリンダ１２の開口で、この開口１４は下を向いている。１６はシリンダ１２内部に形成された上向きの段部で、開口１４の径を下の部分よりも上の部分の方を大径にすることにより形成されたものであり、後述する筒状可動部材（２０）の段部（２４）と係合してその筒状可動部材（２０）の下向きへの移動を阻止するストッパとなる。

上記シリンダ１２はその開口１４のある側と反対側の外面が駆動用部材１８を介して図示しない上型駆動機構に固定され、この上型駆動機構により上下方向に駆動せしめられる。
２０は上記開口１４に摺動自在に内嵌された筒状可動部材で、２２はその中心孔、２４は外周面上部に形成された下向きの段部で、上よりも下の外径を小さくすることにより形成されたもので、その段部２４が上記シリンダ１２の上記段部１６と係合することにより筒状可動部材２０のシリンダ１２に対する下向きの移動が規制される。
２６は筒状可動部材２０の上面中央部に形成された凹部である。

３０は金属片を加圧する加圧ロッドで、上記筒状可動部材２０の中心孔２２に摺動自在に内嵌されている。３２はその加圧ロッド３０の大径にされた上端部で、この上端部３２が上記凹部２６の底面と係合することにより、この加圧ロッド３０の筒状可動部材２０に対する下向きの移動が規制される。
３４は上記加圧ロッド３０に加圧力を伝達する伝達ロッドで、３６はその伝達ロッド３４の大径にされた下端部であり、この伝達ロッド３４は上記加圧ロッド３０上に垂直の向きに置かれており、その大径の下端部３６にてロッド付勢用スプリング３８により下向きに付勢されている。
４０は筒状可動部材付勢用スプリングで、筒状可動部材２０を下向きに付勢するものである。

（Ａ）この接合機は、図１（Ａ）に示す状態が初期状態で、この状態から接合動作が開始される。
この初期状態では、上型１０が全体的に下型４に対して上記金属片２Ａ、２Ｂのセッティングに必要な間隔をおいて上側に離間しており、筒状可動部材２０は筒状可動部材付勢スプリング４０の付勢力によって筒状可動部材２０の移動可能な範囲における下側限界点に位置した状態になっている。

また、伝達ロッド３４及び加圧ロッド３０はロッド付勢用スプリング３８によってロッド３４及び３０それぞれの移動可能な範囲における下側限界点に位置した状態になっており、この状態では、上記加圧ロッド３０はその下端が筒状可動部材２０の下端面から少し、突出している。
一方、下型４においては、下型ロッド８はその上端が金属片２Ａの長さより稍大きい長さだけ下型上面より下がったところに位置している。この状態で先ず、金属片２Ａ、次いで、金属片２Ｂのセッティングを待つ。

（Ｂ）先ず、金属片２Ａを図示しない搬送手段により下型４の中心孔６の下型ロッド８より上の部分に入れ、その後、金属片２Ｂを同じく図示しない搬送手段により中心孔６の金属片２Ａより上の部分に入れる。これが互いに接合される金属片２Ａ、２Ｂの接合機へのセッティングであり、図１（Ｂ）はそのセッティング後の状態を示す。上側の金属片２Ｂの上部は下型４の上面から上に突出している。
（Ｃ）次に、図示しない上型駆動機構により、上型１０のシリンダ１２を図１（Ｃ）に示すように矢印ａに示すように下降させる。その下降は加圧ロッド３０の下端面が金属片２Ｂの上端面に接する位置まで行わせる。

（Ｄ）次に、図示しない下型駆動機構により、図１（Ｄ）に示すように、下型ロッド８を上昇させる（矢印ｂ参照）ことにより金属片２Ａ、２Ｂを一体的に上昇させ、その金属片２Ａと２Ｂの接する位置が下型４の上面よりも稍上になる位置にする。このとき金属片２Ｂの一部は上型１０の筒状可動部材２０の中心孔２２に入った状態になる。
（Ｅ）次に、上型駆動機構によりシリンダ１２を図１（Ｅ）の矢印ｃに示すように下降させる。この下降により、伝達ロッド３４がロッド付勢用スプリング３８の付勢力に抗してシリンダ１２に対して上昇し、その上端がシリンダ１２の内底面に接した状態になり、上型駆動機構により加圧力が伝達ロッド３４及び加圧ロッド３０を介して金属片２Ｂ、２Ａに加わる。矢印ｄは下型ロッド８による加圧方向を示す。

その加圧の結果、金属片２Ｂ、２Ａはその加圧ロッド３０と下型ロッド８とにより加圧されると共に、シリンダ１２も下降し、その下面が下型４の上面に近接する。図３（Ａ）はその近接をした状態を示す。
その近接後、加圧し、その加圧力を強くしながら加え続けると、金属片２Ｂと金属片２Ａの接する部分が、図３（Ｂ）に示すように、更には、図３（Ｃ）に示すように、周囲に鍔状に食み出す。２Ｃは鍔状の食み出した部分を示す。

このように、加圧を、両金属片２Ａ、２Ｂが鍔状に周囲に食み出るように連続的に行うことにより、接する前の金属片の酸化されて劣化した端面の金属粒子が、連続的加圧により鍔状になって周囲に食み出て、内部の劣化の無い粒子が加圧により接合面に押し出されて接合に寄与するので、接合強度を容易に強くすることができ、電気的導電性を高めることができる。
依って、二つの異なる金属からなる金属片２Ａ、２Ｂをその端面同士にて強い強度で接合した金属接合体を高い生産性を以て製造できるようにすることができるのである。

（Ｆ）次に、上記上型１０を下型４の上方から例えば横方向に或いは更に上側に退避させる。
そして、図２（Ｆ）に示すように、鍔取り金型５０を下型４の上方に位置させる。鍔取り金型５０は金属片２Ｂ、２Ａが挿入可能な限度で小さな中心孔５２を有する。
（Ｇ）次に、図２（Ｇ）の矢印に示すように、下型ロッド８を稍上昇させて金属接合体２Ｅの鍔状部分２Ｃを下型４の上面から稍浮かせる。

（Ｈ）次に、図２（Ｈ）に示すように、鍔取り金型５０を下降させて鍔状部分２Ｃを金属接合体から分離する。図４（Ｂ）はその鍔状部分２Ｃと分離された状態の金属接合体２Ｆを示す。２Ｄは金属片２Ａと２Ｂとの接合部分である。
（Ｉ）次に、図２（Ｉ）の矢印に示すように、下型ロッド８を上昇させ、金属接合体２Ｆが鍔取り金型５０の中心孔５２内に入った状態になる。この金属接合体２Ｆは鍔取り金型５０内に例えば真空吸引により納まった状態を保つ。

（Ｊ）次に、図２（Ｊ）の上の矢印に示すように、鍔取り金型５０が稍上昇し、同時に下型ロッド８が図２（Ｊ）の下の矢印に示すように稍下降する。
（Ｋ）次に、鍔取り金型５０が下型４の上方から横方向に退避し、その後、真空吸引を停止すると、図２（Ｋ）の矢印に示すように、鍔取り金型５０から内部の金属接合体２Ｆが落下する。
尚、図２（Ｊ）に示す下型４上の鍔状部分２Ｃは、適宜な排除機構により排除する。

以上で、一つの金属接合体２Ｆを製造するプロセスが終了する。以後、図１（Ａ）〜（Ｅ）及び図２（Ｆ）〜（Ｋ）に示すプロセスを繰り返すと、順次一つずつ金属接合体２Ｆが製造されてゆく。

本発明は、二つの異なる金属片をその端面同士にて接合した金属接合体の製造方法に一般的に利用可能性がある。

（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の一つの実施例の略前半を示す断面図である。 （Ｆ）〜（Ｋ）は上記実施例の略後半を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は上記実施例においての加圧による金属片の変化を示す断面図である。 （Ａ）は上記実施例における鍔状部分を除去する前の金属接合体の斜視図、（Ｂ）は同じく上記実施例における鍔状部分を除去する後の金属接合体の斜視図である。

符号の説明

２Ａ、２Ｂ・・・接合される金属片、２Ｃ・・・鍔状部分、２Ｄ・・・接合部分、
２Ｅ・・・鍔状部分除去前の金属接合体、２Ｆ・・・鍔状部分除去後の金属接合体、
４・・・下型、６・・・中心孔、８・・・下型ロッド、１０・・・上型、
１２・・・シリンダ、１４・・・開口、２０・・・筒状可動部材、
３０・・・加圧ロッド、３４・・・伝達ロッド、３８・・・ロッド付勢用スプリング、
４０・・・筒状可動部材付勢用スプリング、５０・・・鍔取り金型。

Claims (2)

1. 線状、棒状或いは短冊状の互いに異なる材質の二つの金属片を、互いに対向する金型により、その端面同士が接し、接した後もその接した端面からその両金属片材料が鍔状に周囲に食み出るように連続して加圧することによりその二つの異なる金属片をその端面同士にて接合した状態にする
   ことを特徴とする金属接合体の製造方法。
2. 線状、棒状或いは短冊状の互いに異なる材質の二つの金属片を、互いに対向する金型により、その端面同士が接し、接した後もその接した端面からその両金属片材料が周囲に食み出るように連続して加圧し続けることにより、その端面同士にて接合した状態にし、
   その後、上記金型の一方を他方から離して上記二つの金属片の接合体をこの他方の金型上のみに位置した状態にし、
   しかる後、上記金型とは別の金型である鍔取り金型により上記他方の金型上の上記接合体の鍔状の食み出し部を除去する
   ことを特徴とする金属接合体の製造方法。

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