JP2008302415A - 鑞付け接合方法と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不良低減のために、接合面間に浸透させる溶融鑞材の２つの部材の接合面の開放端からの外部への溢れ出しを抑え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内の鑞材チップ１０を溶かして接合面４，５間に浸透させ、その鑞材で第１部材１と第２部材２を接合する。その際に、接合面４又は５上に鑞材誘導路９を設けておいて浸透速度を向上させる。また、鑞材誘導路９の終端を閉鎖して接合面の開放端からの鑞材の溢れ出しを抑制し、接合面４，５の全域への鑞材の浸透性を高めるようにした。
【選択図】図４

Description

この発明は、鑞付け接合方法とその方法で複数の部材を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接合方法の従来技術に、例えば、下記特許文献１に開示されたものがある。

特許文献１は、第１の金属部材の接合面と第２の金属部材の接合面に互いに嵌合させる凹部と凸部を設け、さらに、前記凹部を形成した第１の金属部材に凹部に開口した貫通孔を設け、第１の金属部材を上にしてこの第１の金属部材と第２の金属部材を重ね合わせ、前記貫通孔に充填した鑞材を加熱溶融させて接合面間の隙間に浸透させる鑞付け接合方法を開示しており、このほかに、第２の金属部材の接合面に、前記凸部を始点にしてこの凸部から離間する方向に放射状に延びる溝を設けることで接合面間に鑞材を溝経由で浸透させて浸透速度を向上させることも開示している。
特開２００１−１３８０４１号公報

特許文献１が開示しているように、互いに鑞付けする部材の接合面に鑞材の供給始点となる位置から放射状に延び出す溝を設けると、その溝が誘導路となり、溶融した鑞材の一部がその溝を通って接合面に浸透する。そのために、溝の無いときに比べて鑞材の浸透性（浸透速度など）を向上させることができるが、従来は、その溝を特許文献１が示しているように接合面の開放端に開放させており、そのために、鑞材が溝の開放端から溢れ出すという問題があった。また、供給する鑞材は、接合面の全域にその鑞材が浸透するようにその量を厳密に管理しているが、溝の開放端からの溢れ出しが起こると接合面間の隙間への浸透が安定せず、接合面の全域に鑞材が行き渡らない事態（浸透不良）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もあった。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、鑞材誘導路となる溝の設置効果を生かしながら、鑞材の溢れの問題と、浸透不良の問題を無く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部材と第２部材を第２部材が上になる配置にして重ね合わせ、さらに、この第１部材の接合面又は第２部材の接合面上に、第２部材に設けられた鑞材セット孔の位置から放射状に延び出す鑞材誘導路を設け、第１部材と第２部材を重ね合わせた状態で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、溶融した鑞材の一部を前記鑞材セット孔の位置から接合面間に浸透させ、さらに、鑞材の残りの一部を鑞材セット孔の位置から前記鑞材誘導路経由で接合面間に浸透させて第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、前記鑞材誘導路を終端が閉塞して接合面間への鑞材の浸透を制御するようにした。

この方法で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を有し、さらに、第１部材の接合面又は第２部材の接合面上に、前記鑞材セット孔の位置から放射状に延び出す鑞材誘導路が設けられ、その鑞材誘導路が、終端の閉ざされた路として構成されているものになる。この発明においては、かかる焼結部品も提供する。

なお、鑞材誘導路の終端は、第１、第２部材の接合面の開放端から１〜５ｍｍ離れた位置が適当であった。

その鑞材誘導路は、長手直角断面において溝面が円弧をなす溝で構成すると好ましく、その溝は、鑞材が毛細管現象によって導入されるサイズの溝にする。溝の設置場所は第１部材側の接合面、第２部材側の接合面のどちらであってもよい。

また、前記鑞材セット孔は、第２部材の接合面に開口していればよく、貫通孔、非貫通孔を問わない。

第１部材と第２部材の接合面間に設ける鑞材誘導路の終端を閉じると、鑞材誘導路から第１、第２部材の接合面の開放端までの間に堰が形成される。その堰の部分（鑞材誘導路の終端を通り越した部分）でも接合面間には鑞材が浸透するが、堰の部分では鑞材誘導路の終端が開放されているときよりも毛細管現象による鑞材の吸い上げが強くなされるので、接合面の開放端からの鑞材の溢れ出しが起こり難くなる。
これに加えて、鑞材誘導路の終端から最も近い接合面の開放端までの距離（堰の幅）を適切に設定することで、接合面の各域に対する鑞材浸透の時間的ずれを小さくすることも可能になり、この浸透の制御によって鑞材の溢れ出しを抑制しながら接合面のほぼ全域に鑞材をスムーズに行き渡らせることができる。

また、鑞材の溢れ出しがなくなると、接合面の各域に鑞材がスムーズに行き渡るようになり、浸透不良が抑制されて必要な接合面積と接合強度も確実に確保されるようになる。
これにより、接合不良に起因した不良品が減少して生産の歩留まりが向上する。

なお、鑞材誘導路の終端から第１、第２部材の接合面の開放端までの距離が１ｍｍ以下では上述した堰による鑞材溢れ出し防止の効果が小さく、また、その距離が５ｍｍを越えると鑞材誘導路を設置することによる浸透性向上の効果が小さくなるので、その距離は１〜５ｍｍの範囲に設定するのがよい。

また、長手直角断面において溝面が円弧をなす溝で構成された鑞材誘導路は、溝の設置による応力集中が抑えられ、溝を設ける部材の強度低下が起こり難い。

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（第２部材の端面に設けた凹部の底の部分）が第２部材２の接合面５（図１〜図４参照）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（図１，図４）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４参照）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。

第１部材１の接合面４には、図３に示すように、鑞材セット孔６との突合せ領域７からその領域の外側に向って放射状に延び出す溝８が設けられている。その溝８は、接合面４
の外周縁に到達しない溝になっており、第１部材１と第２部材２を図２に示すように重ね合わせたときに図４に示すように、両部材１、２間に終端（外端）が閉塞された鑞材誘導路９を生じさせる。

接合面４の外周縁ｅ１〜ｅ４のうち、ブリッジ部３の周方向両端の縁ｅ３，ｅ４は、ここでは第２部材２に設けた凹部に入り込ませるようにしているので開放端とはならないが、ブリッジ部３の内径側の縁ｅ１と外径側の縁ｅ２は、第２部材２との組み合わせ後にも外部に開放された状態になる。

そこで、例示の焼結部品については、溝８の終端（外端）を、縁ｅ１、ｅ２から所定量離反した位置に配置している。その離反量Ｌ１，Ｌ２を、好ましいとした１〜５ｍｍに設定すると、接合面の開放端からの鑞材の溢れ出しの抑制、接合面の各域に対する鑞材浸透時間の平均化による浸透時間の短縮、接合面の全域に対する鑞材の浸透の効果をバランス良く引き出すことができる。

溝８の好ましい形状の一例を図５に示す。この図５の溝８は、長手直角断面視における
溝面が半径Ｒの円弧面で形成された、深さｄが０．０５ｍｍ程度、幅Ｗが０．７ｍｍ程度の微小な溝である。断面円弧の図示の溝８は、第１部材１に対する応力集中が起こり難いが、溝８の形状は、図示の形に限定されるものではない。溝８のサイズも、毛細管現象による鑞材の浸透性が得られる溝、かつ、鑞付け後に溶融した鑞材によって埋め尽くされる大きさの溝であればよく、例示のサイズに限定されるものではない。

このように構成した第１部材１と第２部材は、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４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、この状態で全体を加熱炉（図示せず）に導入し、鑞材チップ１０を
溶融させる。

上述した溝８を第１部材１の接合面４に設けているので、第２部材との重ね合わせ状態
においては、図４に示すように、鑞材セット孔６の位置から放射状に外部に延び出す鑞材誘導路９が第１部材１と第２部材２の接合面４，５間に形成される。

鑞材セット孔６内で溶融した鑞材は、一部が毛細管現象によって接合面４，５間に直接浸透して行き、残りの一部は鑞材誘導路９を通ってその誘導路から接合面４，５間に浸透して行く。

このとき、鑞材誘導路９に流れた鑞材は、鑞材誘導路９の終端が閉ざされているため、接合面の開放端への溢れ出しが起こり難い。また、鑞材誘導路９の終端から接合面の開放端までの距離を適切に設定しておくことで、この位置の接合面に鑞材が浸透している間に
接合面の他の部分にも鑞材がまんべんなく浸透し、接合面のほぼ全域に鑞材をスムーズに行きわたらせることができる。そのために、接合面積と接合強度の確保が確実になり、不良品が減少する。

鑞材誘導路の終端を接合面の開放端に開放させて鑞付けを行う従来法では、約６％程度の不良品が発生していたが、この発明の方法では、鑞材の溢れ出しに起因した不良発生は完全になくなった。

なお、鑞材誘導路９を作り出す溝８は、第２部材２の接合面５に設けてもよい。

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 第１部材のブリッジ部先端の接合面の一例を示す平面図 図２の一部を切断して示す拡大断面図 図３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 鑞材セット孔との突合せ領域
８ 溝
９ 鑞材誘導路
１０ 鑞材チップ
ｅ１〜ｅ４ 接合面の縁

Claims (4)

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、さらに、前記第１部材（１）の接合面（４）又は第２部材（２）の接合面（５）上に、前記鑞材セット孔（６）の位置から放射状に延び出す鑞材誘導路（９）を設け、前記第１部材（１）と第２部材（２）を重ね合わせた状態で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、溶融した鑞材の一部を鑞材セット孔（６）の位置から接合面（４，５）間に浸透させ、さらに、鑞材の残りの一部を鑞材セット孔（６）の位置から前記鑞材誘導路（９）経由で接合面（４，５）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、
   前記鑞材誘導路（９）の終端を閉塞して接合面（４，５）間への鑞材の浸透を制御す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、第１部材との接合面（５）に開口した鑞材セット孔（６）を有し、さらに、第１部材（１）の接合面（４）又は第２部材（２）の接合面（５）上に、前記鑞材セット孔（６）の位置から放射状に延び出す鑞材誘導路（９）が設けられ、その鑞材誘導路（９）が、終端の閉ざされた路として構成されている焼結部品。
3. 前記鑞材誘導路（９）の終端から前記接合面（４，５）の端までの距離を１〜５ｍｍ確保した請求項２に記載の焼結部品。
4. 前記鑞材誘導路（９）を、長手直角断面において溝面が円弧をなし、かつ、鑞材が毛細管現象によって導入される溝（８）で構成し、その溝（８）を前記接合面（４）又は（５）に設けた請求項２又は３に記載の焼結部品。

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