JP2013052425A - 低抵抗金属固定抵抗器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】抵抗合金よりなる抵抗素子部と導電率の高い金属導体よりなる接続端子部が結合されてなる低抵抗金属固定抵抗器の製造方法であって、導電性金属よりなる薄板状体の側面と抵抗合金よりなる薄板状体の側面とを突き合わせ、突き合わせ部に回転する摩擦攪拌接合工具のプローブを埋入して、前記回転プローブを前記突き合わせ部に平行に移動させることにより摩擦攪拌接合して、導電性金属よりなる薄板状体と、抵抗合金よりなる薄板状体が接合された結合薄板状体を形成する工程と、前記結合薄板状体をその接合方向に対し直交方向に細断する工程とを含む低抵抗金属固定抵抗器の製造方法。
【選択図】なし
Description
そのような自動車にあっては、従来に増して電装モジュールの重要性が高まっている。そこに用いられる電子受動部品の一つである低抵抗金属固定抵抗器は、回路を流れる電流を検出する機能を有する重要部品である。
一方、このような電気抵抗体の量産製造法として、特許文献1に示すように、帯状の低抵抗金属材料と帯状の電極材とを連続的に溶接し、次に横方向に切断することが提案されている。溶接方法としては電子ビーム溶接、ローラシーム溶接をすることが提案されている。
低抵抗金属固定抵抗器とは前述のように電流を測定するために用いられる電気抵抗値が数十μΩから数mΩ程度の金属系の材料製の電気抵抗器をいう。
構造は各種あるが、接続端子部/抵抗素子部/接続端子部が各々板状であり一平面状に接合されている物が製造が容易で好ましい。
寸法は限定されないが、例示すれば厚みが0.3mm〜数mm、幅は数mm〜10cm、長さは10cm〜数百mである。
本願発明において、ショルダー面は限定されない。ショルダー面外周は円形が好ましく用いられ、ショルダー面は平面、回転対称な曲面、又は渦巻き面等が好ましく用いられる。
特に前記抵抗合金がMn(マンガン)10.0〜13.0%、Ni(ニッケル)1.0〜4.0%、残りがCu(銅)、及び不可避的不純物からなる合金、例えばマンガニン(商標)すなわちCu86%、 Mn12%、Ni2%からなる合金であり、前記導電率の高い金属導体がCu(銅)である場合は銅の薄板状体をアドバンシングサイド(AS)に配して突き合わせ摩擦攪拌接合することが好ましい。
逆方向では接合品質が良好なものが得られない場合があるからである。この理由は、あきらかではないが熱伝導率が関与しているものと推測される。
あるいはツールと熱伝導率の低い抵抗合金との接触面積の増加による過度な接合温度の上昇が、接合品質に影響していることが推測される。
しかし通常は2箇所目の接合も以下のように摩擦攪拌接合されるのが好ましい。
この場合においてもツールの回転軸の中心は導電性金属よりなる薄板状体上又は突き合わせ面上であることが好ましい。ツールの回転軸の中心が抵抗合金よりなる薄板状体上にある場合は接合品質の良好なものが得られない場合があるからである。
その後、後述するが、前記結合薄板状体をその接合方向に対し直交方向に細断することにより、個々の低抵抗金属固定抵抗器を得ることができる。
1.摩擦攪拌接合条件の検討
純銅直方体形状薄板(板厚2mm、幅30mm、長さ200mm)とマンガニン直方体形状薄板(板厚2mm幅30mm、長さ200mm)を被接合体として板側面を突き合わせ接合した。
摩擦攪拌接合工具(ツール)はNi系合金製にてなり、ショルダー面は直径10mmの円板で、プローブはショルダー面の中心に突設され、径が3mm又は4mmで、高さ1.9mm又は0.9mmの円柱状の物を用いた。
上記ツールを、定盤軸(X)と横行軸(Y)と昇降軸(Z)と揺動軸(A)の機械4軸からなる摩擦攪拌接合装置に取り付けて接合した。
ツール前進角:2度
以上の条件にて
押しつけ荷重:500Kg重(4903.3N)〜700kg重(6864.7N)
ツール回転数:500〜2000rpm
ツール移動速度:100〜500mm/min
ツールオフセット量:0〜1.5mm
の範囲内で条件を組み合わせて適切範囲を求め、上記組み合わせの適切な範囲で接合した。
プローブ長1.9mm
1000rpm
200mm/min
押しつけ荷重:700kg(6864.7N)
純銅薄板をアドバンシングサイドに配置。
ツールオフセット量:0.0mm
結果を図3に示す。写真のように外観上接合は良好であった。
プローブ長1.9mm
1000rpm
200mm/min
押しつけ荷重:700kg
純銅薄板をアドバンシングサイドに配置。
ツールオフセット量:純銅側に1.1mm
結果を図4に示す。写真のように外観上接合は良好であった。
プローブ長さ1mm
1000rpm
100mm/min
押しつけ荷重:500kg(4903.3N)
純銅薄板をアドバンシングサイドに配置。
ツール回転軸は純銅薄板上に配置。
ツールオフセット量:純銅側に0.6mm
結果を図5に示す。写真のように外観上接合は良好であった。
プローブ長さ1.9mm
1000rpm
100mm/min
押しつけ荷重:500kg(4903.3N)
純銅薄板をアドバンシングサイドに配置。
ツール回転軸は純銅薄板上に配置。
ツールオフセット量:純銅側に0.6mm
結果を図6に示す。写真のように外観上接合は良好であった。
プローブ長さ1.9mm
1000rpm
100mm/min
押しつけ荷重:500kg(4903.3N)
純銅薄板をアドバンシングサイドに配置。
ツール回転軸は突き合わせ線上に配置。
ツールオフセット量:0
結果を図7に示す。写真のように外観上接合は良好であった。
プローブ長さ1.9mm
1500rpm
200mm/min
押しつけ荷重:500kg(4903.3N)
純銅薄板をアドバンシングサイドに配置。
ツール回転軸は純銅薄板上に配置。
ツールオフセット量:0.6mm
結果を図8に示す。写真のように外観上接合は良好であった。
プローブ長さ1.9mm
1500rpm
200mm/min
押しつけ荷重:500kg(4903.3N)
純銅薄板をアドバンシングサイドに配置。
ツール回転軸は突き合わせ線上に配置。
ツールオフセット量:0
結果を図9に示す。写真のように外観上接合は良好であった。
この結果摩擦攪拌接合した抵抗合金よりなる薄板状体と導電性金属よりなる薄板状体が接合された結合薄板材料の直交方向の切断が容易であり、電極が抵抗の両端に接続された場合においても同様に直交方向に切断し抵抗器が得られることが裏付けられた。
切断片につき簡易引張試験を行った。結果を表1に示す。
結果を図11に示す。接合部には乱れが認められた。
(比較例2)
結果を図12に示す。接合部には乱れが認められた。
(比較例3)
結果を図13に示す。接合部には乱れが認められた。
(比較例4)
プローブ長さ1.9mm
1500rpm
300mm/min
押しつけ荷重:500kg(4903.3N)
マンガニン薄板をアドバンシングサイドに配置。
ツールオフセット量:マンガニン側に0.3mm
接合条件を表2に示す。結果を図14の写真に示す。矢印箇所の接合時に異常音が発生した。接合後確認するとツールのプローブ部が折損していた。
表2に示す条件で接合した。接合部外観は全て良好であった。結合薄板材料につき図15で示すダンベル状にワイヤ放電加工により切り抜き引張強度を測定した。結果を表2に示す。
(実施例12)
摩擦攪拌接合工具(ツール)はNi系合金製にてなる、ショルダー面は直径10mmの円板で、プローブはショルダー面の中心に突設された径が3mmで、高さ1.9mmの円柱状の物を用いた。
上記ツールを、定盤軸(X)と横行軸(Y)と昇降軸(Z)と揺動軸(A)の機械4軸からなる公知の摩擦攪拌接合装置に取り付けて接合使用した。
ツール前進角:2度
押しつけ荷重:500kg重(4903.3N)
ツール回転数:1400rpm
ツール移動速度:100mm/min
ツールの回転軸:純銅板上
ツールオフセット量:0.3mm
純銅薄板をアドバンシングサイドに配置。
ツール回転軸は純銅薄板上に配置。
(比較例5)
Claims (4)
- 抵抗合金よりなる抵抗素子部と導電率の高い金属導体よりなる接続端子部が結合されてなる低抵抗金属固定抵抗器の製造方法であって、導電性金属よりなる薄板状体の側面と抵抗合金よりなる薄板状体の側面とを突き合わせ、突き合わせ部に回転する摩擦攪拌接合工具のプローブを埋入して、前記回転プローブを前記突き合わせ部に平行に移動させることにより摩擦攪拌接合して、導電性金属よりなる薄板状体と、抵抗合金よりなる薄板状体が接合された結合薄板状体を形成する工程と、前記結合薄板状体をその接合方向に対し直交方向に細断する工程とを含むことを特徴とする低抵抗金属固定抵抗器の製造方法。
- 抵抗合金よりなる抵抗素子部の両側に導電率の高い金属導体よりなる接続端子部を結合してなる低抵抗金属固定抵抗器の製造方法であって、一の導電性金属よりなる薄板状体の側面と抵抗合金よりなる互いに平行した辺を有する薄板状体の一平行側面とを突き合わせ、前記抵抗合金よりなる薄板状体の他の平行な一側面と他の導電性金属よりなる薄板状体の側面とを突き合わせ、各々の前記突き合わせ部には逐次又は同時にそれぞれ回転する摩擦攪拌接合工具のプローブを埋入して、前記回転プローブを前記突き合わせ部に平行に移動させることにより、摩擦攪拌接合して一の導電性金属よりなる薄板状体と、抵抗合金よりなる薄板状体、他の導電性金属よりなる薄板状体がこの順に側面同士結合された結合薄板状体を形成し、前記結合薄板状体をその接合方向に対し直交方向に細断することにより個々の抵抗部品を得ることを特徴とする低抵抗金属固定抵抗器の製造方法。
- 請求項1又は2記載の低抵抗金属固定抵抗器の製造方法であって、
導電性金属よりなる薄板状体がAS(アドバンシング サイド)に配され、かつ接合工具であるツールの回転軸が導電性金属よりなる薄板状体上または突き合わせ線上にて突き合わせ摩擦攪拌接合することを特徴とする低抵抗金属固定抵抗器の製造方法。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の低抵抗金属固定抵抗器の製造方法であって、前記抵抗合金がMn(マンガン)10.0〜13.0%、Ni(ニッケル)1.0〜4.0%、残りがCu(銅)、及び不可避的不純物からなる合金であり、前記導電率の高い金属導体がCuであることを特徴とする低抵抗金属固定抵抗器の製造方法。
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