JPH01271080A - 焼結冷間鍛造材の溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、焼結冷間鍛造材の溶接方法に関するものであ
る。

（従来技術） 近年、焼結体の高強度化を図る方法として、材料歩留り
、寸法精度、生産性等の面で他の方法（例えば、焼結熱
間鍛造法）より何利なところから焼結冷間鍛造法が多用
されるようになっており、かかる焼結冷間鍛造法により
得られた焼結冷間鍛造材を、高強度を要する部品の一部
（例えば、歯車の歯部等）に使用することが行なわれて
いる。この場合、焼結冷間鍛造材と鋼材等からなる溶製
材とを溶接により接合する必要がある。ところが、焼結
冷間鍛造材と溶製材との接合部に対して電子ビーム溶接
あるいはレーザ溶接を施す場合、焼結冷間鍛造材の真密
度が低い（密度比９６％）ところから、空隙が残り、ブ
ローホールが発生することとなる。このようなブローホ
ールの発生は、接合部品の強度低下の原因となり好まし
くない。

一方、焼結金属材料同士を接合するに当たって、接合部
に粘性を有する異種材料を挿入あるいはメツキして、電
子ビーム溶接を行うようにすることによって、ブローホ
ールの影響を抑制するようにしたものが提案されている
（特開昭５９−１１０４８１号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） 上記公知例における如く、接合部に異種材料を挿入ある
いはメツキする方法を採用する場合、接合部に異種材料
が溶融状態で介在せしめられるところから、接合部位の
強度が十分に得られず、歯車等のように強力な接合強度
を必要とする部品には適用し得ないという課題が存する
。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、溶接時に
おいて焼結冷間鍛造材から発生するブローホールを強制
的に移動除去せしめることによって、接合強度の向上を
図ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明方法では、上記課題を解決するために、焼結冷間
鍛造材と溶製材とを溶接するに当たって、溶接時におい
て両者の接合部に発生するブローホールを該接合部表面
側へ強制的に移動させながら溶接するようにしている。

（作　用） 本発明方法では、溶接時において両者の接合部に発生す
るブローホールを該接合部表面側へ強制的に移動させな
がら溶接するようにしたことにより、焼結冷間鍛造材と
溶製材との接合部へのブローホールの残存が回避される
こととなり、接合強度の低下が効果的に防止されること
となるのである。

（実施例） 以下、添付の図面に示す各実施例に基づいて、本発明に
かかる焼結冷間鍛造材の溶接方法を説明する。

実施例１ 本実施例においては、第１図図示の如ぐ、焼結冷間鍛造
材からなるリング状部材１ａと溶製材からなるドラム状
部材１ｂとを接合して環状体ｌを構成する場合における
溶接方法について説明している。

前記リング状部材１ａを構成する焼結冷間鍛造材として
は、Ｎ　ｉ：４％、Ｍ　ｏ　：　０　、５％、Ｃｕ：１
．５％、ｃ　：０．５％、ｐ６Ｈ残余からなる組成を有
し、密度ニア。

５ｇ／ｃｍ’（密度比９６％）のものが使用され、ドラ
ム状部材ｔｂを構成する溶製材としては、ＳＰＣが使用
されている。

しかして、前記ドラム状部材１ｂの外周上端にリング状
部材１ａを圧入して構成された環状体１を回転テーブル
２上に位置決め固定し、且つ両部材１　ａ、　１　ｂの
接合部３の側方および斜め下方に電磁コイル４．５を配
設し、前記回転テーブル２を回転させつつ前記接合部３
上方に位置せしめられた電子ビーム溶接装置６を用いて
前記接合部３に対して電子ビーム溶接を行う。符号７は
回転テーブル２上に環状体ｌを位置決め固定するための
クランプ治具である。なお、この時の溶接条件は次の通
りである。即ち、溶接電流：４．５ｍｍＡ、回転テーブ
ル２の回転速度：４６ｒｐｍ、真空度：５Ｘ　１０−’
Ｔｏｒｒ、？ＴＥｆｆｔコイル４．５の通電電流：６０
Ｈ２交流。

上記の如くして電子ビーム溶接を行うと、第２図（イ）
図示の如く、両部材１　ａ、　ｌ　ｂの接合部３におけ
る溶融金属中には、前記電磁コイル４，５へ通電された
交流電流！。、Ｉｏにより生起される交番磁界■１゜、
　Ｈｏによって渦電流１．１が発生する。

該各局電流■は前記各交番磁界１”ｔｏの変化を妨げる
方向に発生するところから、前記溶融金属中には前記交
番磁界Ｈｏ　、　Ｈｏと反対方向の反発磁界Ｈ。

１１が発生する。すると、溶融金属中には、第２図（ロ
）図示の如く、前記交番磁界Ｈｏ　、　Ｈｏと反発磁界
Ｈ，Ｈとが相互に反発し合った結果として横向きおよび
斜め上向きの反発力Ｆ、Ｆが生じることとなり、該反発
力Ｆ、Ｆの合成反発力Ｆ′によって溶融金属が流動せし
められることとなる。従って、電子ビーム溶接の過程に
おいて溶融金属中に発生するブローホールＢ、Ｂ・・は
、前記の如き溶融金属の流動により強制的に表面側へ押
し上げられて、接合部３表面から排出除去されることと
なり、両部材１　ａ、　ｌ　ｂにおける接合部３の接合
強度の低下が効果的に防止されることとなるのである。

つまり、本実施例の場合、電磁コイル４．５の電磁誘導
により生起される反発力によって、接合部３の溶融金属
を流動せしめることにより、溶融金属中に発生するブロ
ーホールＢ、Ｂ・・を接合部３の表面側へ強制的に移動
せしめるようにし、以って接合部３へのブローホールＢ
、Ｂ・・の残存を阻止しようとしているのである。かく
して、両部材１　ａ、　１　ｂにおける接合部３の接合
強度の低下が効果的に防止されることとなるのである。

実施例２ 本実施例の場合も、前記実施例Ｉにおけると同様に、焼
結冷間鍛造材からなるドラム状部材１ｂの外周上端に溶
製材からなるリング状部材１ａを圧入して構成された環
状体１を回転テーブル２上に位置決め固定して、両部材
１　ａ、　１　ｂの接合部３に対して電子ビーム溶接を
行うものについて説明している。なお、本実施例の場合
、第３図図示の如く、両部材１　ａ、　ｌ　ｂの接合部
３上方には、２個の第１および第２電子ビーム溶接装置
６　ａ、　６　ｂが所定間隔をおいて溶接方向に並べて
配置されており、第１電子ビーム溶接装置６ａの電子ビ
ームが前記接合部３において焼結冷間鍛造材からなるド
ラム状部材１ｂ部分を主として照射するようにされ、第
２電子ビーム装置６ｂの電子ビームが前記接合部３の中
心部位を照射するようにされている。

しかも、回転テーブル２の回転速度を前記実施例１の場
合より遅く（即ち、２５ｒｐｍ）としている。その他の
溶接条件は実施例１と同じである。

上記溶接においては、まず第１電子ビーム溶接装置６ａ
により接合部３におけるドラム状部材ｌｂ側（即ち、焼
結冷間鍛造材側）が溶融されて、第４図（イ）図示の如
く、ブローホールＢ、Ｂ・・が発生するが、該ブローホ
ールＢ、Ｂ・・は、回転テーブル２のゆっくりした回転
により第２電子ビーム溶接装置６ｂからの電子ビーム照
射を受ける前にある程度成長せしめられる。しかる後、
第１電子ビーム溶接装′置６ａによりドラム状部材ｔｂ
側が主として溶融された接合部３の中心部位に対して第
２電子ビーム溶接装置６ｂによる電子ビーム照射が行な
われると、第１電子ビーム溶接装置６ａによる電子ビー
ム照射により発生せしめられ且つある程度成長せしめら
れたブローホールＢ、Ｂ・・かさらに成長せしめられる
こととなり、第４図（ロ）図示の如く、その浮力増大に
よってブローホールＢ、Ｂ・・は接合部３の表面側へ移
動せしめられ、接合部３表面から排出除去されることと
なる。従って、両部材１　ａ、　１　ｂにおける接合部
３の接合強度の低下が効果的に防止されることとなるの
である。

つまり、本実施例の場合、接合部３におけるドラム状部
材１ｂ（即ち、焼結冷間鍛造材）に第１電子ビーム溶接
装置６ａにより発生せしめられたブローホールＢ、Ｂ・
・を成長させることによりその浮力を増大させ、接合部
３の表面側へ強制的に移動せしめるようにし、以って接
合部３へのブローホールＢ、Ｉ３・・の残存を阻止しよ
うとしているのである。

実施例３ 本実施例においては、まず、１）り記実施例！と同じ組
成の焼結冷間鍛造材からなるドラム状部材１ｂにおける
接合部コーナ一部に対して、第５図（イ）図示の如く、
電子ビーム溶接装置６により第１回目の電子ビーム照射
を行って当該部位を溶融させるとともに、溶融金属中に
ブローホールＢ、Ｉ３・・を発生させる。該溶融金属中
においてはブローホールＢ、Ｂ・・は表面側に偏って存
在するところから、このブローホール偏在部位Ｘを、第
５図（ロ）図示の如く、切削加工により除去する。この
切削除去に際しては、溶融部Ｙが露出せしめられるよう
にする。この溶融部Ｙは、ブローホールの存在しない真
密度部分となっている。一方、ＳＰＣからなるリング状
部材１ａの接合部を、前記ドラム状部材１ｂにおける溶
融部Ｙの切削面に嵌合し得る形状に予じめ加工しておき
、第５図（ハ）図示の如く、ドラム状部ｔｔｉｂに対し
てリング状部材１ａを圧入せしめた後、両部材１　ａ、
　１　ｂの接合部３に対して第２回目の電子ビーム溶接
を施す。この時の電子ビーム溶接による溶融部分は、第
５図（ハ）において点線で図示するように、第１回目の
電子ビーム溶接により形成された溶融部Ｙ内部に収まる
ように溶接時間等を調整するのが望ましい。

上記の如き電子ビーム溶接によれば、第１回目の電子ビ
ーム溶接により発生したブローホールＢ。

Ｂ・・は切削除去されることとなるため、リング状部材
１ａとドラム状部材１ｂとの接合部３におけるブローホ
ールの発生をほぼ完全になくすことができるのである。

なお、その他の溶接条件は前述の実施例１の場合と同一
である。

本発明は、上記各実施例における手段に限定されるもの
ではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、他の
手段を採用することもできる。

（発明の効果） 叙上の如く、本発明によれば、焼結冷間鍛造材と溶製材
とを溶接するに当たって、溶接時において両者の接合部
に発生するブローホールを該接合部表面側へ強制的に移
動させながら溶接するようにしたので、焼結冷間鍛造材
と溶製材との接合部へのブローホールの残存が回避され
ることとなり、接合強度の低下を効果的に防止すること
ができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例！において用いられる溶接装置
を示す半裁縦断面図、第２図（イ）、（ロ）は本発明の
実施例１における溶融部分の状態を説明する説明図、第
３図は本発明の実施例２における溶接方法を説明する斜
視図、第４図（イ）、（ロ）は本発明の実施例２におけ
る第１および第２電子ビーム溶接時での溶融部分の状態
を説明する説明図、第５図（イ）、（ロ）、（ハ）は本
発明の実施例３にかかる溶接手順を示す説明図である。 １ａ・・・・・・焼結冷間鍛造材（リング状部材）ｌｂ
　・・・・・・溶製材（ドラム状部材）３・・・・・・
・接合部 ６・・・・・・・電子ビーム溶接装置 Ｂ・・・・・・・ブローホール Ｆ □−−−１ 第２図 １Ｇ　：焼結冷間ｎ凸材（リング状部材）１ｂ：１Ｆｆ
ｌｌ材（ドラム状部材） ３　　：接合部 ６　　：電子ビーム溶接５に１４ ＩＩ＝ブローホール Ｑ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、焼結冷間鍛造材と溶製材とを溶接するに当たって、
   溶接時において両者の接合部に発生するブローホールを
   該接合部表面側へ強制的に移動させながら溶接すること
   を特徴とする焼結冷間鍛造材の溶接方法。