JP2009541059A - 第1および第2の金属被加工物を高い圧力/高い速度によって溶接または接合する方法、ならびにそれによって作製される製造品 - Google Patents
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Abstract
Description
(i)パルス磁場成形(PMF)
(ii)爆発圧接(EW)
(iii)摩擦圧接(FW)
(iv)超音波溶接(USW)
(v)拡散接合(DFW)
(vi)冷間圧接(CW)
(vii)ガス圧接(PGW)
(viii)鍛接(FOW)
(a)第1の金属被加工物と1つまたは複数の第2の金属被加工物とを、第1の被加工物の第1の部分が1つまたは複数の第2の被加工物の第2の部分と一般的に重なり合う関係にあるように、互いに近くに配置するステップと、
(b)第1の部分と第2の部分との間に適切な材料を提供するステップであって、材料が粒子または箔の形式である、ステップと、
(c)第1の金属被加工物と1つまたは複数の第2の金属被加工物とが互いに接合または溶接されてこれらの間に金属結合が形成されるように、第1の部分を備えている第1の被加工物の少なくとも第1の一部分を、第2の部分を備えている1つまたは複数の第2の被加工物の一部分に、適切な高圧接合プロセスおよび高速接合プロセスのいずれか一方によって押し付けるステップと、
を含んでいる、方法。
パルス磁力は、
衝撃を与えた後の、第1の被加工物の塑性変形エネルギおよび第2の被加工物の弾性変形エネルギを合わせたエネルギに等しいかまたはそれより大きい、衝撃を与える前の第1の被加工物の初期運動エネルギ、によって、第1の一部分が第2の一部分に衝撃を与え、これによって、1つまたは複数の第2の金属被加工物が互いに接合または溶接される、
ように作用する力である、
実施形態8に記載の方法。
h:被加工物の間の隙間
l:ひとつに溶接する被加工物の長さ
p:パルス高圧(すなわち磁気圧力)
γ:材料の密度(specific density)
Δ:圧力によって発生する力によって変形させる被加工物の厚さ
Claims (31)
- 第1の金属被加工物と1つまたは複数の第2の金属被加工物との間に金属結合を形成する方法であって、
(a)前記第1の金属被加工物と前記1つまたは複数の第2の金属被加工物とを、前記第1の被加工物の第1の部分が前記1つまたは複数の第2の被加工物の第2の部分と一般的に重なり合う関係にあるように、互いに近くに配置するステップと、
(b)前記第1の部分と前記第2の部分との間に適切な材料を提供するステップであって、前記材料が粒子または箔の形式である、前記ステップと、
(c)前記第1の金属被加工物と前記1つまたは複数の第2の金属被加工物とが互いに接合または溶接されてこれらの間に金属結合が形成されるように、前記第1の部分を備えている前記第1の被加工物の少なくとも第1の一部分を、前記第2の部分を備えている前記1つまたは複数の第2の被加工物の第2の一部分に、適切な高圧接合プロセスおよび高速接合プロセスのいずれか一方によって押し付けるステップと、
を含んでいる、方法。 - 適切な高圧接合プロセスおよび高速接合プロセスの前記いずれか一方が、間に前記材料を有する前記第1の部分と前記第2の部分との間に接触前縁(contact front)が生じるように、前記第1の部分と前記第2の部分とを、金属結合を形成する相互接触状態にするステップを含んでおり、前記接触前縁は、金属結合した少なくとも1つの部分と、結合していない少なくとも1つの部分との間の位置を定義しており、金属結合した前記少なくとも1つの部分においては、前記第1の部分および前記第2の部分の向かい合う一部分が前記プロセスによってすでに接合されており、結合していない前記少なくとも1つの部分においては、前記第1の部分および前記第2の部分の向かい合う一部分が前記プロセスによってやがて接合され、前記接触前縁は、前記第1の部分と前記第2の部分の間で急速に伝搬する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の部分と前記第2の部分とは、前記接触前縁において所定の鋭角にて接触している、請求項2に記載の方法。
- 前記接触前縁は約3*103m/秒以上の速度で伝搬する、請求項2に記載の方法。
- 前記接触前縁は約600m/秒以上の速度で伝搬する、請求項2に記載の方法。
- 前記接触前縁は、前記結合していない部分における、前記第1の部分と前記第2の部分の向かい合う一部分の間にプラズマが発生するのに十分な速度で、伝搬する、請求項2に記載の方法。
- 前記プラズマは、前記伝搬する接触前縁によってプラズマ発生まで加熱される、前記材料の少なくとも一部、を備えている、請求項6に記載の方法。
- 前記プロセスは、磁気パルス成形(PMF)プロセスである、請求項2に記載の方法。
- ステップ(c)において、前記PMFプロセスが、電流パルスをコイルに流すことによってパルス磁力を発生させるステップ、を含んでおり、
前記パルス磁力は、
衝撃を与えた後の、前記第1の被加工物の塑性変形エネルギおよび前記第2の被加工物の弾性変形エネルギを合わせたエネルギに等しいかまたはそれより大きい、衝撃を与える前の前記第1の被加工物の初期運動エネルギ、によって、前記第1の一部分が前記第2の一部分に衝撃を与え、これによって、前記1つまたは複数の第2の金属被加工物が互いに接合または溶接される、
ように作用する力である、
請求項8に記載の方法。 - 前記プロセスは爆発圧接プロセスである、請求項2に記載の方法。
- 前記プロセスは、摩擦圧接プロセス、超音波溶接プロセス、拡散接合プロセス、冷間圧接プロセス、ガス圧接プロセス、鍛接プロセス、のうちのいずれか1つである、請求項2に記載の方法。
- ステップ(b)において、前記粒子は、前記第1の部分と前記第2の部分のうちの少なくとも一方に塗布される、請求項1に記載の方法。
- ステップ(b)はステップ(a)の前に実行される、請求項12に記載の方法。
- 前記粒子は、前記第1の部分の第1の表面と前記第2の部分の第2の表面のうちの少なくとも一方に塗布される、請求項12に記載の方法。
- 前記第1の表面と前記第2の表面のうちの少なくとも一方に、前記金属粉末を備えているエマルションによって前記粒子を吹き付けるかまたはコーティングすることによって、前記粒子が第1の表面と前記第2の表面のうちの少なくとも一方に塗布される、請求項14に記載の方法。
- 前記エマルションが、適切な気体または液体に浮遊している粒子を備えている、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の表面と前記第2の表面のうちの少なくとも一方と、前記粒子との間に静電引力を発生させることによって、前記粒子が前記第1の表面と前記第2の表面のうちの少なくとも一方に塗布される、請求項14に記載の方法。
- 前記粒子が金属粒子であり、かつ磁化されており、前記第1の部分と前記第2の部分のうちの少なくとも一方が磁化可能であり、前記金属粉末の近傍において、前記少なくとも一方の部分に適切な電流を流して前記少なくとも一方の部分を磁化し、これに起因して、前記粒子が、前記第1の部分と前記第2の部分のうちの少なくとも一方に磁気的に引きつけられる、請求項14に記載の方法。
- 前記第1の部分と前記第2の部分のうちの少なくとも一方が、少なくともステップ(c)の前に前記粒子を保持しているように構成されている表面形状、を備えている、請求項1に記載の方法。
- 前記表面形状が、凹部、くぼみ、溝、その他のうちのいずれか1項を含んでいる、請求項19に記載の方法。
- 前記粒子のうちの少なくとも一部が、前記第1の部分と前記第2の部分のうちの少なくとも一方の金属と共通する金属から作製されている、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子のうちの少なくとも一部が、前記第1の部分および前記第2の部分の金属と共通する金属から作製されている、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子が、前記第1の部分および前記第2の部分を構成している1つまたは複数の金属とは異なる1つまたは複数の金属を備えている、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子が、約1*10−6メートル〜約200*10−6メートルの範囲内の有効径または特徴的寸法を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子が、約5*10−6メートル〜約50*10−6メートルの範囲内の有効径または特徴的寸法を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子が、約10−9メートルのオーダーの有効径または特徴的寸法を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子が、アルミニウム、鉄または鋼、銅、マグネシウム、ビスマス、リチウム、ニッケル、亜鉛、マグネシウム、銀、金、チタン、スズから選択される少なくとも1つの金属または合金を備えている、請求項1に記載の方法。
- 前記粒子が、酸化マグネシウムおよび酸化アルミニウムから選択される少なくとも一方のセラミックを備えている、請求項1に記載の方法。
- 前記箔が、約1*10−6m〜約200*10−6mの間の厚さの金属箔を備えている、請求項1に記載の方法。
- 前記箔が、約5*10−6m〜約50*10−6mの間の厚さの金属箔を備えている、請求項1に記載の方法。
- 請求項1に記載の方法に従って1つまたは複数の第2の金属被加工物に溶接されている第1の金属被加工物を備えている製造品。
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