JP2008302414A - 鑞付け接合方法とその方法で鑞付けして製造された焼結部品 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の部材を鑞材で接合して構成される焼結部品の接合の信頼性を高めるために、溶融した鑞材セット孔内の鑞材が、２つの部材の接合面間の隙間の各域にスムーズに流れるようにすることを課題としている。
【解決手段】第１部材１と第２部材２を重ね合わせ、この状態で鑞材セット孔６に予め挿入した鑞材チップ１０を溶かし、溶融した鑞材を接合面４，５間の隙間に浸透させて第１部材１と第２部材２を接合する。その際に、接合面５上の鑞材セット孔６の開口縁に、高さが０．０５〜０．３ｍｍの隙間拡大部８を設けておき、その隙間拡大部８を接合面４，５間の隙間の入口にして溶融した鑞材を接合面４，５間に浸透させるようにした。
【選択図】図３

Description

この発明は、複数の部材を複合化して構成される焼結部品の接合の信頼性を高める鑞付け接合方法とその方法で鑞付けして製造された焼結部品に関する。

金属で形成された焼結部品の鑞付け接合方法の従来技術として、例えば、下記特許文献１〜３などに開示されたものがある。

特許文献１は、上側の焼結部品に設けた鑞材セット孔に鑞材を挿入して接合する２つの焼結部品を重ね合わせ、その後、鑞材セット孔内の鑞材を加熱し、両部品の鑞材セット孔に通じた相互接合面間の隙間に溶融した鑞材を浸透させる鑞付け接合方法を開示しており、このときの鑞材の流動性を鑞材の材質を工夫して改善している。

また、特許文献２は、２つの焼結部品の接合面に凹部を設けてその凹部に鑞材を充填し、これを加熱溶融させて接合面間の隙間に浸透させる接合方法を開示しており、さらに、特許文献３は、上に重ねる焼結部品（焼結金属）の所定位置に鑞材セット孔となる貫通孔を設け、その貫通孔に鑞材を挿入して全体を加熱し、溶けた鑞材を貫通孔から重ねた部品の接合面に浸透させる方法を開示している。
特開平２−１５８７５号公報 特開昭５６−８９３７４号公報 特開昭５７−８８９６９号公報

従来は、焼結部品の接合面を単純な形状の平面にしていたため、接合面間に生じる隙間が全域において非常に小さく、鑞材セット孔内で溶融した鑞材は、接合面間への浸透が毛細管現象に依存してなされる構造であった。そのために、鑞材セット孔から接合面の端までの距離が大きい部品は特に、鑞材の流れが安定せず、接合面の全域に鑞材が行き渡らないなどの不具合が生じて接合面積の不足、それによる接合強度の不足を生じることがあった。そのような問題を生じた焼結部品は不良品として取り除く必要があり、生産の歩留まりが悪化する。

そこで、この発明は、鑞材セット孔内で溶融した鑞材が、２つの部材の接合面間の隙間の各域にスムーズに流れるようにすることを課題としている。

上記の課題を解決するために、この発明においては、第１部材とこの第１部材との接合面に開口する鑞材セット孔を設けた第２部材を第２部材が上になる配置にして重ね合わせ、この状態で第１部材と第２部材を加熱炉に導入して前記鑞材セット孔に予め挿入した鑞材チップを溶かし、溶融した鑞材を第１、第２部材の接合面間の隙間に浸透させて第１部材と第２部材を接合する焼結部品の鑞付け接合方法において、第２部材の前記接合面上の前記鑞材セット孔の開口縁に、高さが０．０５〜０．３ｍｍの隙間拡大部を設け、その隙間拡大部を入口にして溶融した鑞材を接合面間に浸透させるようにした。

この方法によって製造される焼結部品は、第２部材が、第１部材との接合面に開口した鑞材セット孔の開口周りに、深さが０．０５〜０．３ｍｍの凹部を有しているものになる。この発明はかかる焼結部品も提供する。その焼結部品には、必要に応じて前記鑞材セット孔の中心から放射状に延び出す鑞材誘導溝を第２部材の接合面に設けることができる。ここで言う、鑞材誘導溝は、鑞材によって埋め尽くされる微小な溝、かつ、応力集中の起こり難い断面形状を持つ溝がよい。

なお、この発明で言う鑞材セット孔は、第２部材の上面（接合面とは反対側の面）に開口する貫通孔が鑞材チップのセッティングがし易くて好ましいが、非貫通の孔であってもよい。また、前記凹部は、外周側が接合面と平行な面に対して３０〜６０°の角度で傾いた段差面によって形成されるものが好ましい。

第１、第２部材の接合面間の隙間の鑞材セット孔開口縁に沿った部分に上述した隙間拡大部を設けると、鑞材セット孔内で溶融した鑞材が隙間拡大部に吸い込まれ、これが引き金になって接合面間の寸法が拡大されていない隙間部にも良好に鑞材が浸透していく。そのために、接合面の全域に鑞材が流れ、接合面積の減少、接合強度の低下が抑えられて生産の歩留まりが向上する。

なお、隙間拡大部の高さを０．０５ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下とすることによって隙間拡大部での毛細管現象が強くなってその隙間拡大部への鑞材の吸い込みが良好になされる。
隙間拡大部の高さが０．０５ｍｍ以下であると隙間拡大部での毛細管現象による吸い込み力は高まらず、また、隙間拡大部の高さが０．３ｍｍを超えると隙間拡大部の毛細管現象が失われる虞がある。

この発明を特徴づける隙間拡大部は、外周側が鑞材セット孔から遠ざかるにつれて高さが漸減するように構成されたものが好ましい。第２部材に設ける凹部は、第２部材の製造時（粉末の圧粉成形工程）に金型成形によって形成することができる。その凹部の外周側を接合面と平行な面に対して３０〜６０°の角度で傾いた段差面によって形成すると金型の凹部成形部に尖った欠け易いエッジができず、金型の耐久性低下を回避することができる。

その焼結部品には、必要に応じて前記凹部の位置から放射状に延び出す鑞材誘導溝を第２部材の接合面に設けることができる。

以下、この発明の方法の実施の形態について説明する。図１及び図２に、各々が焼結金属から成る第１部材１と第２部材２を組み合わせた焼結部品の一例を示す。図示の焼結部品は、第１部材１に設けたブリッジ部３の先端に第２部材２を鑞付けして製造される。

ブリッジ部３の先端が第１部材１の接合面４、その接合面に突き合わせる部分が第２部材２の接合面５（図１〜図５参照）となっている。

第２部材２には、各接合面５に開口する鑞材セット孔６が設けられている。その鑞材セット孔６は、第２部材２の上面（接合面５とは反対側の面）にも開口した図示の貫通孔が鑞材チップ１０（図３参照）のセッティングがし易くて好ましいが、一端が接合面５に開口し、他端は第２部材２の上面に到達しない孔であってもよい。

各接合面５には、鑞材セット孔６を取り巻いて鑞材セット孔６の開口縁に沿った部分を落ち込ませる凹部７が設けられている。この凹部７は、図３に示す隙間拡大部８を形成するために設けられたものであって、図５に示す深さｄ１が０．０５〜０．３ｍｍの範囲にある。また、この凹部７の外周側は、接合面５と平行な面に対してθ＝３０〜６０°の角度で傾いた段差面７ａによって形成されている。段差面７ａを３０〜６０°の角度で傾く斜面にすると、第２部材２の圧粉成形工程において凹部７を金型で成形して設ける際に金型の凹部成形部の先端が鋭くなって欠けやすくなることが抑制される。

図４は、第２部材２の接合面５を拡大した図である。この図に示すように、例示の第２部品の接合面５には、凹部７の位置から周囲に放射状に延び出す鑞材誘導溝９が設けられている。この鑞材誘導溝９は、図６に示すように、長手直角断面視において溝面が半径Ｒの円弧面で形成された、深さｄ２が０．０５ｍｍ程度、幅Ｗが０．７ｍｍ程度の微小な溝であり、鑞付け後に溶融した鑞材によって埋め尽くされるものになっている。

このように構成した第１部材１と第２部材２は、図２に示すように、第２部材２を上にして重ね合わせる。そして、図３に示すように、第２部材２に設けた鑞材セット孔６に鑞材チップ１０を挿入し、この状態で加熱炉（図示せず）に導入し、鑞材チップ１０を加熱して溶融させる。

上述した凹部７を第２部材２に設けているので、図３に示すように、重ね合わせた状態では鑞材セット孔６の開口縁に沿った部分に第１部材と第２部材の接合面４，５間の隙間の一部を広げる隙間拡大部８が形成される。その隙間拡大部８は、高さが０．０５〜０．３ｍｍあり、外周側では傾斜した段差面７ａがあるため、鑞材セット孔６から遠ざかるにつれて高さが漸減するものになる。

鑞材セット孔６内で溶融した鑞材は、まず、周囲の隙間拡大部８に吸い込まれ、それが引き金になって隙間拡大部を越えた位置にも毛細管現象によってスムーズに浸透し、接合面の全域に鑞材が行き渡るようになって目標とする接合面積、接合強度が確保されるようになる。なお、鑞材誘導溝９を設けると、隙間拡大部８に吸い込まれた鑞材が引き続いて
鑞材誘導溝９に吸い込まれ、隣り合う鑞材誘導溝９，９間の接合面間隙間への鑞材の浸透
が鑞材誘導溝９の位置からもなされて接合面の各域に鑞材がより確実に行きわたる。

この発明の効果を確認するために、高さの異なる隙間拡大部を設けた焼結部品と隙間拡大部を設けていない焼結部品の同一接合条件での鑞付け状態を調べて比較した。その結果を表１に示す。その表１からわかるように、隙間拡大部の無い部品やその隙間拡大部の高さが０．３ｍｍよりも大きいものは、１０，０００個中１００〜５００個（割合で１〜５％）が鑞材の流れ方が悪く、接合面の全域に鑞材が行きわたっていなかったが、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの高さの隙間拡大部を設けた部品は全て良好に接合されており、接合部に問題のある不良品は皆無であった。

この発明の方法で接合する焼結部品の概要を示す分解斜視図 図１の焼結部品の第１部材と第２部材を重ねた状態の側面図 図２の一部を切断して示す拡大断面図 第２部材の接合面の一例を示す平面図 第２部材の接合面の一例を拡大して示す断面図 図４のＸ−Ｘ線に沿った部分の拡大断面図

符号の説明

１ 第１部材
２ 第２部材
３ ブリッジ部
４，５ 接合面
６ 鑞材セット孔
７ 凹部
７ａ 段差面
８ 隙間拡大部
９ 鑞材誘導溝
１０ 鑞材チップ

Claims (3)

1. 第１部材（１）とこの第１部材との接合面（５）に開口する鑞材セット孔（６）を設けた第２部材（２）を第２部材が上になる配置にして重ね合わせ、この状態で第１部材（１）と第２部材（２）を加熱炉に導入して前記鑞材セット孔（６）に予め挿入した鑞材チップ（１０）を溶かし、溶融した鑞材を第１、第２部材（１，２）の接合面（４，５）間の隙間に浸透させて第１部材（１）と第２部材（２）を接合する焼結部品の鑞付け接合方法において、
   前記接合面（５）上の前記鑞材セット孔（６）の開口縁に、高さが０．０５〜０．３ｍｍの隙間拡大部（８）を設け、その隙間拡大部（８）を入口にして溶融した鑞材を接合面（４，５）間に浸透させることを特徴とする焼結部品の鑞付け接合方法。
2. 第１部材（１）と第２部材（２）を請求項１に記載の方法で鑞付け接合して製造された焼結部品であって、前記第２部材（２）が、接合面（５）上の鑞材セット孔の開口周りに、深さが０．０５〜０．３ｍｍで外周側が前記接合面（５）と平行な面に対して３０〜６０°の角度で傾いた段差面（７ａ）によって形成される凹部（７）を有している焼結部品。
3. 前記鑞材セット孔（６）の中心から放射状に延び出す鑞材誘導溝（９）を、第２部材（２）の接合面（５）に設けた請求項２に記載の焼結部品。

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