JP5220449B2 - Method and apparatus for joining metal members - Google Patents
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Description
本発明は、液相を介して金属部材同士を接合する金属部材の接合方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a metal member joining method and apparatus for joining metal members together via a liquid phase.
アルミニウム合金等からなる金属部材の表面には、自発的に生成した酸化皮膜が存在する。この酸化皮膜を除去することなく該金属部材同士を接合することは容易ではないため、酸化皮膜を除去しつつ接合を行うことが一般的に行われている。すなわち、例えば、フラックスで酸化皮膜を除去するノフロックろう付け法、ろう材に含まれるMgによって真空中で酸化皮膜を還元する真空ろう付け法、アルゴンイオンを衝突させることで酸化皮膜を除去するイオン衝撃法、超音波を付与して酸化皮膜を破壊する超音波付与法(特許文献1参照)等である。 A spontaneously generated oxide film is present on the surface of a metal member made of an aluminum alloy or the like. Since it is not easy to join the metal members without removing the oxide film, it is common to perform the joining while removing the oxide film. That is, for example, nolock brazing method that removes oxide film with flux, vacuum brazing method that reduces oxide film in vacuum with Mg contained in brazing material, ion bombardment that removes oxide film by colliding with argon ions And an ultrasonic application method in which an ultrasonic wave is applied to destroy the oxide film (see Patent Document 1).
また、非特許文献1には、部材間に相対的なすべりを発生させながら部材同士を常温にて圧接し、これにより酸化皮膜を破壊することが記載されている。同様に、特許文献2及び非特許文献2においては、加熱下でこのような相対的なすべりを発生させることも提案されている。すなわち、特許文献2には、銅合金からなる管体とアルミニウム合金からなる管体とをこの手法で接合することが記載され、一方、非特許文献2には、アルミニウム合金からなる部材同士の界面を加熱下にて摺動させながら固相溶接を行うことが開示されている。
Non-Patent
非特許文献2に記載されるように接合する金属部材を溶融することなく固相状態で相対すべりを発生させた場合、相対すべりが発生する面上の酸化皮膜が局部的に破壊され、清浄な金属が露呈する。このため、図10に示すように、金属部材1、2同士の間に凝着3が生じる。特許文献2記載の従来技術においても、接合する金属部材を固相状態として相対すべりを付与しているので、上記と同様に凝着3が生じる。従って、非特許文献2又は特許文献2に記載されるように接合を行う箇所に相対すべりを発生させるためには、この凝着3を破断し得る外力を付加する必要があるが、このために大きな外力を付加し得る機構が必要となるので設備投資が高騰するという不具合がある。しかも、凝着力が強固なものである場合、部材が変形することもある。
As described in Non-Patent
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、接合を行う部位に凝着が生じることがなく、このために設備投資が低廉化し、さらに、部材が変形する懸念を払拭することも可能な金属部材の接合方法及びその装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and there is no occurrence of adhesion at the parts to be joined. For this reason, the equipment investment is reduced, and further, the concern that the members may be deformed may be eliminated. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for joining possible metal members.
前記の目的を達成するために、本発明に係る金属部材の接合方法は、第1の金属部材と第2の金属部材との間に、前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材よりも低融点のろう材を介在する工程と、
前記ろう材を溶融して液相に変化させる一方、応力を付与して前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間にすべり量が0.5mm以上の相対すべりを発生させる工程と、
前記液相を固相に変化させて前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを接合させる工程と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a metal member joining method according to the present invention includes a first metal member and a second metal member between a first metal member and a second metal member. A process involving a low melting point brazing material,
The step of melting the brazing material and changing it into a liquid phase, and applying a stress to generate a relative slip between the first metal member and the second metal member with a slip amount of 0.5 mm or more. When,
Changing the liquid phase to a solid phase and joining the first metal member and the second metal member;
It is characterized by having.
すなわち、本発明においては、ろう材を溶融させて液相を介在させることで第1の金属部材と第2の金属部材の凝着を防止するとともに、これら第1の金属部材と第2の金属部材の間に潤滑性を付与して相対すべりが容易に起こるようにしている。このため、大きな外力を付与する必要がない。 That is, in the present invention, adhesion of the first metal member and the second metal member is prevented by melting the brazing material and interposing the liquid phase, and the first metal member and the second metal. Lubricity is imparted between the members so that relative sliding easily occurs. For this reason, it is not necessary to apply a large external force.
換言すれば、本発明では、大きな外力を付与するための機構を特に必要としない。従って、設備投資が低廉化する。その上、小さい外力を付加することによって相対すべりを容易に生じさせることができるので、金属部材が変形することも回避される。 In other words, the present invention does not particularly require a mechanism for applying a large external force. Therefore, the capital investment is reduced. In addition, since a relative slip can be easily generated by applying a small external force, deformation of the metal member is also avoided.
しかも、液相中で相対すべりが起こることに伴って酸化皮膜が破壊されるとともに、その後は液相が保護膜となるので、酸化皮膜が再形成することも抑制される。従って、大気中であっても接合が容易に進行する。 In addition, the oxide film is destroyed as the relative slip occurs in the liquid phase, and thereafter, the liquid phase becomes a protective film, so that the re-formation of the oxide film is also suppressed. Therefore, the joining easily proceeds even in the atmosphere.
以上のように、接合する金属部材同士の間に挿入されたろう材が溶融して相対すべりが発生すると、すべり距離(相対すべり量)が0.5mm以上となったとき、接合面の全体にわたって酸化皮膜が破壊され、このために接合部が母材(金属部材)に匹敵する強度を示すようになる。 As described above, when the brazing material inserted between the metal members to be joined is melted and a relative slip occurs, when the slip distance (relative slip amount) becomes 0.5 mm or more, the entire joint surface is oxidized. The coating is destroyed, and for this reason, the joint has a strength comparable to that of the base material (metal member).
相対すべり量は0.5mmで十分であり、過度に大きい相対すべり量は、肉厚の小さい金属部材同士の接合に際しては、接合部における継手形状の大きな変化を伴うことになる。このことを回避するべく、第1の金属部材と第2の金属部材の各肉厚及び形状に応じて相対すべり量を設定することが好ましい。 A relative slip amount of 0.5 mm is sufficient, and an excessively large relative slip amount is accompanied by a large change in joint shape at the joint portion when joining metal members having small thicknesses. In order to avoid this, it is preferable to set the relative slip amount according to the thickness and shape of the first metal member and the second metal member.
第1の金属部材及び第2の金属部材を互いに突き合わせ、双方の端部同士を接合するとき、相対すべりを生じさせるべく、一方の金属部材の端部にテーパー角が45°以上のテーパー状凸部を形成し、且つ残余の一方の金属部材の端部に前記テーパー状凸部の形状に対応する形状のテーパー状凹部を形成することが好ましい。この場合、テーパー状凸部がテーパー状凹部のテーパー面に沿って相対的にすべることによって相対すべりが容易に発生するようになる。 When the first metal member and the second metal member are brought into contact with each other and both end portions are joined to each other, a taper-shaped protrusion having a taper angle of 45 ° or more is formed at the end portion of one metal member in order to cause relative sliding. It is preferable to form a tapered concave portion having a shape corresponding to the shape of the tapered convex portion at the end of the remaining one metal member. In this case, the relative slip easily occurs when the tapered convex portion slides relatively along the tapered surface of the tapered concave portion.
又は、一方の金属部材の端面を残余の一方の金属部材の端面に沿って相対的に回転させることで相対すべりを発生させるようにしてもよいし、一方の金属部材の端面を残余の一方の金属部材の端面の延在方向に沿って変位させることで相対すべりを発生させるようにしてもよい。 Alternatively, relative slip may be generated by relatively rotating the end face of one metal member along the end face of the remaining one metal member, or the end face of one metal member may be set to one of the remaining metal members. You may make it generate | occur | produce a relative slip by displacing along the extension direction of the end surface of a metal member.
いずれの場合においても、ろう材を溶融して相対すべりを発生させる工程は、大気中、真空中、不活性ガス中で行うことが可能である。大気中で接合を行う場合には、金属部材を大気から遮断するためのチャンバや、該チャンバ内を排気するための排気機構が不要となるので、設備投資が一層低廉化するという利点がある。一方、真空中で接合を行う場合、酸化皮膜の源である大気(酸素)の量が著しく低減するので、酸化皮膜が再形成することが一層困難となり、このために相対すべりが一層容易に起こるという利点が得られる。 In any case, the step of melting the brazing material to generate a relative slip can be performed in the atmosphere, in a vacuum, or in an inert gas. When bonding is performed in the atmosphere, there is no need for a chamber for shielding the metal member from the atmosphere and an exhaust mechanism for exhausting the inside of the chamber. Therefore, there is an advantage that the capital investment is further reduced. On the other hand, when bonding is performed in a vacuum, the amount of air (oxygen), which is the source of the oxide film, is significantly reduced, making it more difficult to re-form the oxide film, which makes relative sliding easier. The advantage is obtained.
また、本発明に係る金属部材の接合装置は、第1の金属部材と第2の金属部材との間に介在されて前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材よりも低融点のろう材を加熱して溶融するための加熱手段と、
前記第1の金属部材と第2の金属部材との間に相対すべりを発生させるための応力付与手段と、
を有することを特徴とする。
Further, the metal member joining apparatus according to the present invention is interposed between the first metal member and the second metal member, and has a lower melting point than the first metal member and the second metal member. Heating means for heating and melting the material;
Stress applying means for generating a relative slip between the first metal member and the second metal member;
It is characterized by having.
このような構成とすることによりろう材を溶融させて相対すべりを生じさせることが容易となり、その結果、母材に匹敵する強度を有する接合部を容易に得ることができる。 With such a configuration, it becomes easy to melt the brazing material and cause relative slip, and as a result, it is possible to easily obtain a joint having a strength comparable to that of the base material.
なお、応力付与手段は、圧縮方向に加圧する手段、回転方向に変位させる力を付与する手段、又は直進的に変位させる力を付与する手段のいずれであってもよい。 The stress applying means may be either a means for applying pressure in the compression direction, a means for applying a force for displacing in the rotational direction, or a means for applying a force for moving in a straight line.
本発明によれば、接合する金属部材同士の間に該金属部材に比して低融点のろう材を挿入し、該ろう材を溶融して液相にした上で前記金属部材同士の間に相対すべりを生じさせるようにしている。液相が介在することで相対すべりが容易に生じるので、大きな外力を付加するための機構が不要となり、設備投資が低廉化する。また、大きな外力を付加する必要がないので、金属部材が変形する懸念も払拭される。 According to the present invention, a brazing material having a low melting point is inserted between metal members to be joined, and the brazing material is melted into a liquid phase between the metal members. Relative slip is generated. Since the relative slip easily occurs due to the liquid phase intervening, a mechanism for applying a large external force becomes unnecessary, and the capital investment is reduced. Moreover, since it is not necessary to apply a large external force, the concern that the metal member is deformed is also eliminated.
その上、相対すべりが生じることで酸化皮膜が破壊されるので、接合強度が高い接合部を容易に得ることが可能となる。 In addition, since the oxide film is destroyed by the occurrence of relative slip, it is possible to easily obtain a joint having high joint strength.
以下、本発明に係る金属部材の接合方法につき、それを実施する接合装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a metal member joining method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings by giving preferred embodiments in relation to a joining apparatus for carrying out the method.
図1は、本実施の形態に係る接合装置10を模式的に示した要部概略構成図である。この接合装置10は、電源12に電気的に接続された第1電極14及び第2電極16を有する。
FIG. 1 is a main part schematic configuration diagram schematically showing a
第1電極14は、図1における上方に向かうようにして台座18上に位置決め固定されている。この第1電極14は、リード線20を介して電源12の正極に電気的に接続されている。
The
一方、第1電極14と略同一構成の第2電極16は、第1電極14に対向するように配置されている。また、第2電極16は、圧縮力としての応力を付与する油圧シリンダ22(応力付与手段)のロッド24を構成する幅広先端部25に位置決め固定されている。すなわち、第2電極16は、ロッド24が前進・後退動作することに伴って第1電極14に対して接近・離間する。
On the other hand, the
この第2電極16は、リード線26によって電源12の負極に電気的に接続されている。なお、図1においては、電気的に閉回路が形成された状態を示している。
The
第1電極14と第2電極16の間には、カーボンスペーサ28、30を介して第1管体32、第2管体34が介装される。この場合、第1管体32及び第2管体34の双方は、合金番号6063(JIS)のアルミニウム合金からなる。なお、以下の説明においては、単に「6063アルミニウム合金」と表記する。後述する「4104アルミニウム合金」も同様の意味である。
A first
図2に、第1管体32における第2管体34を臨む側の端部と、第2管体34における第1管体32を臨む側の端部とを併せて示す。この図2から諒解されるように、第1管体32の端部には、外径側から内径側に向かって縮径することでテーパー状に陥没したテーパー状凹部36が形成され、一方、第2管体34の端部には、テーパー状に縮径しながら突出したテーパー状凸部38が形成されている。テーパー状凹部36の形状はテーパー状凸部38の形状に対応しており、従って、テーパー状凸部38がテーパー状凹部36に挿入された際には、テーパー面40、42同士が密着する。
FIG. 2 shows an end portion of the first
勿論、テーパー状凹部36のテーパー角θ1とテーパー状凸部38のテーパー角θ2は、θ1=θ2となるように設定されている。ここで、θ1及びθ2は、45°以上とすることが好ましい。これにより、後述するように、第1管体32と第2管体34とのすべり量が0.5mm以上となる相対すべりが容易に起こるようになるからである。
Of course, the taper angle θ1 of the tapered
このような第1管体32及び第2管体34の接合は、以下のようにして実施される。
Such joining of the first
先ず、第1管体32のテーパー状凹部36に対して第2管体34のテーパー状凸部38を挿入し、この状態で第1電極14上に載置する。
First, the tapered
ここで、テーパー状凹部36にテーパー状凸部38を挿入する際には、図3に示すように、第1管体32と第2管体34との間に、テーパー面40、42の形状に対応する形状のろう材44を介装する。ろう材44としては、第1管体32及び第2管体34の材質である6063アルミニウム合金に比して低融点の金属が選定される。この種の金属の好適な例としては、4104アルミニウム合金が挙げられる。なお、6063アルミニウム合金の固相線温度と液相温度はそれぞれ615℃、655℃であり、4104アルミニウム合金の固相線温度と液相温度はそれぞれ559℃、591℃である。
Here, when the tapered
次に、油圧シリンダ22が付勢され、そのロッド24が下方に向かって前進動作する。その結果、図1に示すように、第1管体32及び第2管体34がカーボンスペーサ28、30を介して第1電極14と第2電極16とで押圧されるようになるとともに、電気的に閉回路が形成される。
Next, the
その後、電源12から電流iが供給される。この電流iは、カーボンスペーサ28、第1電極14、第1管体32、ろう材44、第2管体34、第2電極16及びカーボンスペーサ30を経由して電源12に戻る。すなわち、第1管体32、ろう材44及び第2管体34に対して通電がなされ、これに伴い、第1管体32、ろう材44及び第2管体34の温度が上昇する。
Thereafter, a current i is supplied from the
電流iは、ろう材44を溶融可能な温度となるような値に設定される。すなわち、第1電極14から第2電極16に流れる電流iを供給することによって、ろう材44が溶融する。その結果、図4に示すように、第1管体32と第2管体34のテーパー面40、42同士の間に液相Lが介在するようになる。このため、該テーパー面40、42同士の間に凝着が生じることが回避される。
The current i is set to a value at which the
また、液相Lは、潤滑性を付与することによって第1管体32と第2管体34が相対的に変位することを支援する。従って、第1管体32と第2管体34に対して付与される押圧力が小さい場合であっても、図5に示すように、テーパー状凸部38のテーパー面40がテーパー状凹部36のテーパー面42に沿って容易に変位する。すなわち、相対すべりが容易に起こる。このため、大きな押圧力を付加し得るシリンダ等を設置する必要がないので、設備投資が低廉化する。しかも、凝着が生じないので第1管体32又は第2管体34が変形する懸念を払拭することもできる。なお、テーパー状凸部38のテーパー面40と、テーパー状凹部36のテーパー面42との相対的な変位量(すべり量)LSが0.5mm以上であると、後述する接合時に継手効率が大きくなる。ここで、継手効率は、母材である第1管体32(又は第2管体34)の強度に対する接合部の強度を百分率で表したものである。
Moreover, the liquid phase L assists that the
そして、相対すべりが起こることに伴い、第1管体32のテーパー状凹部36におけるテーパー面40と、第2管体34のテーパー状凸部38におけるテーパー面42に存在する酸化皮膜が破壊される。すなわち、これらテーパー面40、42では、6063アルミニウム合金が露呈する。
As the relative slip occurs, the oxide film existing on the tapered
6063アルミニウム合金が露呈したテーパー面40、42からは、ろう材44に対して元素が拡散する。同時に、ろう材44からテーパー面40、42に対する元素拡散も起こる。これにより、テーパー面40、42がろう材44と金属的に接合する。
Elements are diffused into the
このように、本実施の形態によれば、第1管体32と第2管体34との間に液相Lを介在させることで相対すべりを起こり易くさせ、且つ相対すべりを発生させることで酸化皮膜を破壊するようにしている。この過程は大気中でも進行するので、接合作業を全て大気中で行うことも可能である。
As described above, according to the present embodiment, by causing the liquid phase L to intervene between the first
ここで、通常、アルミニウム合金等のように自発的な酸化皮膜を容易に形成する金属からなる部材同士を大気中で接合する場合、酸化皮膜を除去しても新たな酸化皮膜が即座に形成されてしまう。しかしながら、本実施の形態においては、液相Lが保護膜としても機能するので酸化皮膜が再形成され難い。仮に酸化皮膜が再形成された場合であっても、相対すべりが進行しているので該酸化皮膜を即座に破壊することができる。 Here, usually, when joining members made of metals that easily form a spontaneous oxide film such as an aluminum alloy in the atmosphere, a new oxide film is immediately formed even if the oxide film is removed. End up. However, in the present embodiment, since the liquid phase L also functions as a protective film, it is difficult to re-form the oxide film. Even if the oxide film is re-formed, the relative slip is progressing, so that the oxide film can be destroyed immediately.
従って、図1から諒解されるように、接合装置10にチャンバや排気ライン等を付設する必要は特にない。このことも、設備投資の低廉化に寄与する。
Therefore, as can be understood from FIG. 1, it is not particularly necessary to attach a chamber, an exhaust line, or the like to the
油圧シリンダ22の押圧が停止されることに伴って相対すべりが終了されるとともに、通電が停止される。その後、所定時間放置することにより液相Lが固化し、ろう材44を介して第1管体32と第2管体34が接合されるに至る。上記したように、相対すべりによって酸化皮膜が破壊された状態のテーパー面40、42同士が接合されたため、接合後の第1管体32と第2管体34は、優れた継手効率を示す。
As the pressing of the
なお、上記した実施の形態においては、管体(円筒体)を例示するとともに、第1管体32及び第2管体34の各々にテーパー状凹部36、テーパー状凸部38を設ける場合を例示して説明したが、中実な円柱体同士を接合する場合や、中空又は中実な多角形体同士を接合する場合にも各々にテーパー状凹部36、テーパー状凸部38を設け、上記に従って接合するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, a tubular body (cylindrical body) is illustrated, and a case where a tapered
また、相対すべりは、図5に示されるテーパー面40、42に沿って起こるすべりに限定されるものではなく、中実な円柱体50、52を例示して図6A及び図6Bに示すように、回転方向に起こるすべりであってもよい。又は、中実な直方体54、56を例示して図7A及び図7Bに示すように、端面の延在方向に沿って変位するようなすべりであってもよい。勿論、これらの場合、回転方向に相対すべりを起こさせる機構や、端面の延在方向に沿って変位させる機構を具備する接合装置が使用される。
Further, the relative slip is not limited to the slip that occurs along the tapered surfaces 40 and 42 shown in FIG. 5, and the solid
さらに、上記した実施の形態では、大気中で接合を行うようにしているが、第1電極14から第2電極16を囲繞するチャンバや、該チャンバ内の気体を排出するポンプ等の排気機構を接合装置に付設し、真空減圧下で接合を行うようにしてもよい。この場合、酸化皮膜を再形成する酸素の量が低減するので、相対すべりが一層容易に起こり、すべり量が大きくなって継手効率が向上するという利点がある。
Further, in the above-described embodiment, the bonding is performed in the atmosphere. However, an exhaust mechanism such as a chamber surrounding the
さらにまた、アルゴン等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインを前記チャンバに設け、不活性ガス雰囲気下で接合を行うようにしてもよい。 Furthermore, an inert gas supply line for supplying an inert gas such as argon may be provided in the chamber, and bonding may be performed in an inert gas atmosphere.
そして、接合を行う金属部材は、アルミニウム合金に特に限定されるものではなく、例えば、銅合金や鉄鋼材等、表面に酸化皮膜が形成される金属からなるものであればよい。加えて、被接合物同士が異なる金属種であってもよい。換言すれば、本発明は、異種金属同士を接合する場合にも適用可能である。 And the metal member which joins is not specifically limited to an aluminum alloy, For example, what consists of a metal in which an oxide film is formed in the surface, such as a copper alloy and a steel material, should just be used. In addition, the metal seed | species from which to-be-joined objects differ may be sufficient. In other words, the present invention can also be applied when different kinds of metals are joined together.
また、この実施の形態では、第1管体32及び第2管体34に対して通電を行うことでろう材44を加熱するようにしているが、例えば、高周波誘導加熱等、その他の加熱手法を採用し得ることは勿論である。
In this embodiment, the
6063アルミニウム合金からなり、内径40mm、外径50mm、長さ25mmである2本の管体32、34を用意し、図2に示すように、この中の1本にテーパー状凹部36を設け、残余の1本にテーパー状凸部38を設けた。テーパー状凹部36及びテーパー状凸部38の各テーパー角θ1、θ2は、図8に示すように種々変更した。そして、4104アルミニウム合金からなる厚み0.1mmのろう材44がテーパー状凹部36とテーパー状凸部38の間に介装されるようにして、テーパー状凹部36に対してテーパー状凸部38を挿入した。
Two
この状態の管体32、34を、図1に示す接合装置10にセットした。次に、接合装置10の第1電極14及び第2電極16によって管体32、34を0.7MPaの押圧力で押圧するとともに、接合界面近傍にスポット溶接で取り付けられたK型熱電対によって測定される接合温度を575℃として大気中で通電を行った。これにより、ろう材44が溶融した。なお、接合温度までは約50℃/分で昇温し、接合温度は5分間保持した。
The
その後、所定時間放冷することで、溶融したろう材44を固化させて管体同士を接合した。各々を実施例1〜5とする。
Then, by allowing to cool for a predetermined time, the
また、接合温度を600℃としたことを除いては上記に準拠して管体同士を接合した。各々を実施例6〜10とする。 Further, the pipes were joined in accordance with the above except that the joining temperature was 600 ° C. Each is designated as Examples 6-10.
さらに、テーパー角θ1、θ2を45°、接合温度を600℃、押圧力を1.5MPaとした上で管体同士を接合した。これを実施例11とする。 Further, the tubular bodies were joined after the taper angles θ1, θ2 were 45 °, the joining temperature was 600 ° C., and the pressing force was 1.5 MPa. This is Example 11.
比較のため、テーパー状凹部36とテーパー状凸部38の間にろう材44を介装することなく接合を行ったことを除いては実施例1〜5に準拠し、管体を接合した。各々を比較例1〜5とする。
For comparison, the tubular bodies were joined according to Examples 1 to 5 except that joining was performed without interposing the
以上の実施例1〜11、比較例1〜5における接合後の管体32、34につき、接合面でのすべり量(図5参照)を測定した。また、接合された管体32、34に対して引張試験を行い、接合された管体32、34の接合強度を6063アルミニウム合金の強度で除した継手効率を求めた。結果を、テーパー角θ1、θ2との関係で図表にして図8に示す。この図8から、テーパー角θ1、θ2が45°以上であるとともにろう材44を介装することによって0.5mm以上のすべり量を得ることが容易となり、継手効率が向上することが諒解される。
About the
しかも、実施例1〜11が大気中で行われたものであることから、大気中であってもシームレスの6063アルミニウム合金と同等の接合強度を有する接合体が得られることが明らかである。 Moreover, since Examples 1 to 11 were performed in the air, it is clear that a joined body having a joining strength equivalent to that of a seamless 6063 aluminum alloy can be obtained even in the air.
一方、比較例1〜5ではすべり量が0であり、相対すべりが発生していないと認められる。この場合、継手効率も著しく小さい値となった。 On the other hand, in Comparative Examples 1-5, the slip amount is 0, and it is recognized that no relative slip has occurred. In this case, the joint efficiency was also extremely small.
さらに、チャンバ及び排気機構を具備する接合装置を用い、5Paの真空減圧下としたことを除いては実施例1〜5に準拠して管体同士を接合した。各々を実施例12〜16とする。 Furthermore, the tubular bodies were joined to each other in accordance with Examples 1 to 5 except that a vacuum apparatus was used under a vacuum pressure of 5 Pa, using a joining device having a chamber and an exhaust mechanism. Each is designated as Examples 12-16.
比較のため、テーパー状凹部36とテーパー状凸部38の間にろう材44を介装することなく0.5MPaの押圧力で接合を行ったことを除いては実施例12〜16に準拠し、管体を接合した。各々を比較例6〜10とする。
For comparison, in accordance with Examples 12 to 16 except that the joining was performed with a pressing force of 0.5 MPa without interposing the
以上の実施例12〜16、比較例6〜10における接合後の管体についても、接合面でのすべり量を測定する一方で継手効率を求めた。結果を、テーパー角θ1、θ2との関係で図表にして図9に示す。図9を参照して実施例12〜16と比較例6〜10とを対比すれば、真空中で接合する場合においても、テーパー角θ1、θ2が45°以上であるとともにろう材44を介装することによって0.5mm以上のすべり量を得ることが容易となり、継手効率が大幅に向上することが明らかである。
For the tube bodies after joining in Examples 12 to 16 and Comparative Examples 6 to 10 described above, the joint efficiency was determined while measuring the amount of slip on the joint surface. The results are shown in FIG. 9 as a chart in relation to the taper angles θ1 and θ2. If Example 12-16 and Comparative Examples 6-10 are contrasted with reference to FIG. 9, even when joining in a vacuum, taper angle (theta) 1 and (theta) 2 will be 45 degrees or more and
また、実施例1〜5と実施例12〜16を比較することにより、真空中で接合する場合、同一条件で大気中で接合する場合に比して相対すべり量が大きくなることが分かる。このことから、継手効率を向上させるという観点では、真空中で接合を行うことが有利であるといえる。 Moreover, when Examples 1-5 and Examples 12-16 are compared, when joining in a vacuum, it turns out that a relative slip amount becomes large compared with the case where it joins in air | atmosphere on the same conditions. From this point of view, it can be said that it is advantageous to perform the joining in a vacuum from the viewpoint of improving the joint efficiency.
10…接合装置 12…電源
14、16…電極 22…油圧シリンダ
32、34…管体 36…テーパー状凹部
38…テーパー状凸部 40、42…テーパー面
44…ろう材 50、52…円柱体
54、56…直方体 L…液相
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ろう材を溶融して液相に変化させる一方、応力を付与して前記第1の金属部材と前記第2の金属部材との間にすべり量が0.5mm以上4mm以下の相対すべりを発生させる工程と、
前記液相を固相に変化させることでろう材を再形成し、該ろう材を介して前記第1の金属部材と前記第2の金属部材とを接合させる工程と、
を有し、
前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材の双方の端部同士を互いに突き合わせて接合するとき、一方の金属部材の端部にテーパー角が45°以上のテーパー状凸部を形成し、且つ残余の一方の金属部材の端部に前記テーパー状凸部の形状に対応する形状のテーパー状凹部を形成して、前記テーパー状凸部を前記テーパー状凹部のテーパー面に沿って相対的にすべらせることで相対すべりを発生させることを特徴とする金属部材の接合方法。 Interposing a brazing material having a melting point lower than that of the first metal member and the second metal member between the first metal member and the second metal member;
The brazing material is melted and changed into a liquid phase, and stress is applied to generate a relative slip between the first metal member and the second metal member with a slip amount of 0.5 mm to 4 mm. A process of
Re-forming the brazing material by changing the liquid phase to a solid phase, and joining the first metal member and the second metal member via the brazing material;
Have
When both end portions of the first metal member and the second metal member are butted against each other, a tapered convex portion having a taper angle of 45 ° or more is formed at the end portion of one metal member, Further, a tapered concave portion having a shape corresponding to the shape of the tapered convex portion is formed at an end portion of the remaining one metal member, and the tapered convex portion is relatively moved along the tapered surface of the tapered concave portion. A method for joining metal members, characterized by causing a relative slip by sliding.
前記第1の金属部材及び前記第2の金属部材のうち一方の金属部材の端部に形成されたテーパー角が45°以上のテーパー状凸部と、残余の一方の金属部材の端部に形成された前記テーパー状凸部の形状に対応する形状のテーパー状凹部との間に介在された前記ろう材を加熱して溶融し、前記液相とするための加熱手段と、
前記液相が得られたときに前記テーパー状凸部を前記テーパー状凹部のテーパー面に沿って相対的にすべらせることで、前記第1の金属部材と第2の金属部材との間にすべり量が0.5mm以上4mm以下の相対すべりを発生させるための応力付与手段と、
を有することを特徴とする金属部材の接合装置。 After the first metal member and the second metal member are interposed between the first metal member and the second metal member, the brazing material having a melting point lower than that of the first metal member and the second metal member is melted and changed into a liquid phase. A metal member joining apparatus for re-forming a brazing material by changing the liquid phase to a solid phase and joining the first metal member and the second metal member via the brazing material. And
Formed at an end portion of the first metal member and the second and the tapered shaped convex portions taper angle formed at the end is more than 45 ° of one of the metallic member of the metal member, the remainder of the one of the metal member has been melted by heating before Symbol brazing material interposed between the tapered recess of a shape corresponding to the shape of the tapered shaped convex portion, a heating means for said liquid phase,
When the liquid phase is obtained, the tapered convex portion slides relatively along the tapered surface of the tapered concave portion, thereby sliding between the first metal member and the second metal member. Stress applying means for generating a relative slip of an amount of 0.5 mm or more and 4 mm or less;
An apparatus for joining metal members, comprising:
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