JP2014166646A - Solid-phase welding method for metal workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属製ワークの固相接合方法に関する。 The present invention relates to a solid phase bonding method for metal workpieces.
本出願人は、片側溶接方法と称される金属製ワークの固相接合方法を先に提案している(たとえば、特許文献1を参照)。
この方法は、金属製の第1および第2のワークを重ね合わせた状態において、第1のワークの片側から第1のワークの外面に一対の電極を押し当て、かつこれらの電極間に通電を行なう方法である。この通電時においては、各電極を押し当てた箇所およびその近辺が抵抗熱をもって発熱し、この発熱して軟化した部分を電極の押圧力によって変形させる。このことにより、前記変形部分においては、第1および第2のワークの表層のスケール(酸化被膜など、金属新生面を覆う被膜)を破壊し、それらの新生面どうしを密着させて固相接合することができる。
このような構成によれば、通常のスポット溶接とは異なり、第1および第2のワークの接合箇所を溶融させないために、金属間化合物の生成が防止され、接合箇所の品質劣化、接合強度の劣化を生じないようにすることができる。また、電極による通電は、第1および第2のワークの片側のみから行なうことができるために、作業性も良い。
The present applicant has previously proposed a solid-phase joining method for a metal workpiece called a one-side welding method (see, for example, Patent Document 1).
In this method, in a state where the first and second workpieces made of metal are superposed, a pair of electrodes are pressed from one side of the first workpiece to the outer surface of the first workpiece, and energization is performed between these electrodes. How to do it. At the time of this energization, the place where each electrode is pressed and the vicinity thereof generate heat with resistance heat, and the generated and softened portion is deformed by the pressing force of the electrode. Thus, in the deformed portion, the surface scale of the first and second workpieces (a film covering the new metal surface such as an oxide film) can be destroyed, and the new surfaces can be brought into close contact with each other for solid phase bonding. it can.
According to such a configuration, unlike the normal spot welding, the joint portion of the first and second workpieces is not melted, so that the formation of intermetallic compounds is prevented, the quality of the joint portion is deteriorated, and the joint strength is reduced. It is possible to prevent deterioration. In addition, since the energization by the electrodes can be performed from only one side of the first and second workpieces, workability is good.
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。 However, the prior art still has room for improvement as described below.
すなわち、前記した固相接合方法では、鉄どうしを接合する場合にはとくに問題はないものの、たとえば鉄とアルミニウムとを接合するような場合には、適切な接合が難しいものとなっていた。その理由は、アルミニウムの表層の酸化スケール(自然酸化被膜)は、強固であるため、このアルミニウムを通電により加熱して押圧変形させるだけでは、この酸化スケールを的確に破壊できず、その除去が難しいからである。したがって、鉄どうしの接合のみならず、アルミニウムなどの他の金属にも、前記したような固相接合方法を適切に適用できるようにすることが望まれる。 That is, in the above-described solid-phase bonding method, there is no particular problem when bonding irons to each other, but appropriate bonding is difficult when, for example, iron and aluminum are bonded. The reason for this is that the oxide scale (natural oxide film) on the surface layer of aluminum is strong. Therefore, it is difficult to accurately destroy the oxide scale by simply heating the aluminum by energization to cause pressure deformation. Because. Therefore, it is desired that the solid phase bonding method as described above can be appropriately applied not only to the bonding of irons but also to other metals such as aluminum.
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、スケールの除去を適切に行なうことができ、アルミニウムなどの鉄以外の金属の接合をも容易かつ適切に行なうことが可能な金属製ワークの固相接合方法を提供することを、その課題としている。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, can remove scale appropriately, and can easily and appropriately join metals other than iron such as aluminum. An object of the present invention is to provide a solid phase bonding method for metal workpieces.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明により提供される金属製ワークの固相接合方法は、金属製の第1および第2のワークを重ね合わせた状態において、前記第1のワークの外面に一対の電極を押し当てて通電する通電工程を有し、かつこの通電工程では、通電により発熱した部分を前記電極の押圧力によって変形させることにより、この変形部分において前記第1および第2のワークの表層のスケールを破壊し、前記第1および第2のワークの新生面どうしを固相接合させ
る、金属製ワークの固相接合方法であって、前記通電工程において、前記電極を超音波振動させることを特徴としている。
In the solid phase joining method for metal workpieces provided by the present invention, a pair of electrodes are pressed against the outer surface of the first workpiece and energized in a state where the first and second workpieces made of metal are overlapped. And having an energization step, and in this energization step, by deforming a portion that generates heat by energization by the pressing force of the electrode, the scale of the surface layer of the first and second workpieces is destroyed in the deformation portion, A solid-phase joining method for metal workpieces, in which the new surfaces of the first and second workpieces are solid-phase joined, wherein the electrodes are ultrasonically vibrated in the energizing step.
このような構成によれば、第1および第2のワークのうち、接合対象となる箇所に超音波振動による機械的な衝撃を与え、スケールの破壊、除去を促進することができる。このため、たとえば従来では困難であったアルミニウム表層の酸化スケールをも適切に破壊し、鉄とアルミニウムとの固相接合など、鉄以外の金属の固相接合が実現できる。一方、鉄どうしの固相接合を図る場合にも、スケールの破壊、除去が促進されるために、作業時間の短縮や、固相接合に対する信頼性向上などを好適に図ることができる。 According to such a configuration, a mechanical impact by ultrasonic vibration can be applied to a portion to be joined among the first and second workpieces, and the destruction and removal of the scale can be promoted. For this reason, for example, the oxide scale on the aluminum surface layer, which has been difficult in the prior art, can be appropriately destroyed, and solid phase bonding of metals other than iron, such as solid phase bonding between iron and aluminum, can be realized. On the other hand, when solid phase bonding between irons is attempted, the destruction and removal of the scale is promoted, so that the working time can be shortened and the reliability of solid phase bonding can be improved.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
本実施形態の金属製ワークの固相接合方法では、図1に示すように、第1および第2のワーク1,2を上下に重ね合わせておく。第1および第2のワーク1,2は、ともに金属板であるが、これらの材質は、たとえば一方が軟鋼あるいは高強度鋼などの鉄であり、他方はアルミニウムである。勿論、具体的な材質はこれに限定されない。
In the solid phase bonding method for metal workpieces according to this embodiment, as shown in FIG. 1, the first and
本実施形態の方法で用いる一対の電極3は、通電用の電源回路4に配線接続され、かつ往復シリンダなどを用いた昇降装置(図示略)によって保持されて昇降可能に設けられている。ただし、各電極3を保持するホルダ部30には、ホーン5を介して超音波振動子6が接続されており、超音波振動子6で発生させた超音波振動がホーン5を介してホルダ部30および電極3に伝達可能とされている。電極3の振動方向は、たとえば第1および第2のワーク1,2の厚み方向である。
The pair of
第1および第2のワーク1,2を接合するには、一対の電極3を第1のワーク1の外面(上面)に押し当て、これら一対の電極3間に通電を行なう。これに伴い、超音波振動子6を駆動し、各電極3を超音波振動させる。この超音波振動は、接合対象箇所の加熱を目的とするものではなく、後述するように、スケール除去の促進を図るためのものである。
In order to join the first and
一対の電極3間に通電を行なうと、第1のワーク1のうち、一対の電極3間の領域に電流が流れるが、各電極3と第1のワーク1との当接箇所は抵抗が大きいために、それらの当接箇所近辺が発熱する。この熱は、第2のワーク2にも伝達するため、第1および第2のワーク1,2のうち、各電極3の対向部分は効率良く加熱され、軟化する。その際、第1および第2のワーク1,2を溶融させない。一方、各電極3を第1のワーク1に押し当てる際には、図1(b)に示すように、第1および第2のワーク1,2の前記した加熱部分を下方に変形させる。同図において、符号7は、第1および第2のワーク1,2間の隙間である。実際には、隙間7は相当に微小であるが、同図では理解のためにやや誇張して示している。
When energization is performed between the pair of
前記したように、第1および第2のワーク1,2のうち、各電極3との対向部分が発熱により軟化し、かつ下方に押圧変形されることによってその表面に伸びを生じると、第1
および第2のワーク1,2の互いに対向する面の表層に存在していた酸化スケールを破壊する作用が得られる。本実施形態では、この部分には、超音波振動による機械的な衝撃がさらに加えられるために、酸化スケールの破壊作用が一層優れたものとなり、鉄の酸化スケールのみならず、アルミニウムの表層の酸化スケールをも適切に破壊し、除去することが可能である。このことにより、各電極3に対向する箇所においては、第1および第2のワーク1,2の対向接触する金属面を新生面とし、加熱作用および押圧作用によって、それらの部分を適切に固相接合することができる。
As described above, when the portions of the first and
And the effect | action which destroys the oxide scale which existed in the surface layer of the mutually opposing surface of the
本実施形態の固相接合方法によれば、従来では困難であった鉄製およびアルミニウム製の第1および第2のワーク1,2どうしを適切に固相接合することが可能である。第1および第2のワーク1,2の接合箇所を溶融させないため、接合箇所の品質劣化もない。
According to the solid phase bonding method of the present embodiment, it is possible to appropriately solid phase bond the first and
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る金属製ワークの固相接合方法の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。 The present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the solid-phase joining method for metal workpieces according to the present invention can be variously modified within the scope intended by the present invention.
上述の実施形態では、鉄とアルミニウムとを接合する例を示しているが、本発明は、第1および第2のワークの具体的な材質は、これに限定されない。第1および第2のワークは、同材質、異材質のいずれであってもよい。
本発明における超音波振動は、既述したように、衝撃によるスケール除去を目的とするものである。したがって、この超音波振動の付与は、たとえばワークの接合対象部分が通電によって所定温度以上に昇温した後の所定時間のみに限定するなど、接合作業工程中の特定期間中のみに限定的に行なわせるようにしてもよい。超音波振動の方向は、第1および第2のワークの厚み方向とすることが好ましいが、これに限定されず、たとえば第1および第2のワークの面方向とすることもできる。
In the above-mentioned embodiment, although the example which joins iron and aluminum is shown, the specific material of the 1st and 2nd work of the present invention is not limited to this. The first and second workpieces may be either the same material or different materials.
As described above, the ultrasonic vibration in the present invention is intended for scale removal by impact. Therefore, the application of the ultrasonic vibration is performed only during a specific period in the joining operation process, for example, limited to a predetermined time after the work target portion of the workpiece is heated to a predetermined temperature or more by energization. You may make it let. The direction of the ultrasonic vibration is preferably the thickness direction of the first and second workpieces, but is not limited to this, and may be, for example, the surface direction of the first and second workpieces.
1,2 第1および第2のワーク
3 電極
5 ホーン
6 超音波振動子
1, 2 1st and
Claims (1)
この通電工程では、通電により発熱した部分を前記電極の押圧力によって変形させることにより、この変形部分において前記第1および第2のワークの表層のスケールを破壊し、前記第1および第2のワークの新生面どうしを固相接合させる、金属製ワークの固相接合方法であって、
前記通電工程において、前記電極を超音波振動させることを特徴とする、金属製ワークの固相接合方法。 In a state where the first and second workpieces made of metal are overlapped, an energization step of energizing by pressing a pair of electrodes against the outer surface of the first workpiece,
In this energization step, a portion of the surface layer of the first and second workpieces is destroyed at the deformed portion by deforming a portion that generates heat by energization by the pressing force of the electrode, and the first and second workpieces are destroyed. A solid-phase joining method for metal workpieces, in which the new surfaces are solid-phase joined,
In the energization step, the electrode is ultrasonically vibrated, and the method for solid phase bonding of metal workpieces is characterized.
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JP2017165629A (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 三菱マテリアル株式会社 | Method for manufacturing joined body and method for manufacturing substrate for power module |
JP2019126826A (en) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | Joining method of dissimilar metal plate |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017165629A (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 三菱マテリアル株式会社 | Method for manufacturing joined body and method for manufacturing substrate for power module |
JP2019126826A (en) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | Joining method of dissimilar metal plate |
JPWO2021182444A1 (en) * | 2020-03-13 | 2021-09-16 | ||
JP7242112B2 (en) | 2020-03-13 | 2023-03-20 | 国立大学法人大阪大学 | Solid point welding method and solid point welding apparatus |
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