JPH04356383A

JPH04356383A - 焼結部品の接合体

Info

Publication number: JPH04356383A
Application number: JP3108742A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takahashi; 高橋英司; Yasuo Murai; 村井康生
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-03-13
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1992-12-10

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車の動力
伝達系等に用いられる多孔質の焼結部品同志或いは焼結
部品と鋼材とを溶融接合した中空部品等々の接合体に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼材同志の接合は、一般のアーク溶接、
或いは電子ビーム、レーザビームなどの高エネルギー密
度ビーム溶接により広く行なわれている。しかしながら
、焼結材の場合には、多孔質であるため、これらの方法
で溶接すると母材の空孔が集合し、大きなブローホール
が溶接金属に形成され、溶接部の強度が確保できなくな
ると共に、割れが発生する。このため、従来、焼結材の
接合方法として、下記の方法が提案されているが、それ
ぞれ問題があった。

【０００３】■ろう付けによる方法ろう材の選定、ろう付条件がむずかしく、ろう材の濡れ
性が良すぎると、ろうが母材の空孔に吸収され、接合界
面のろうが不足し、一方、ろう材の濡れ性が悪いと、特
に中、高炭素組成の焼結材に対しては良好な結合が行な
えない。また、ろう付時に接合界面の周辺の空孔が成長
することもあり、安定した強度が得にくい。

【０００４】■焼きばめに類する方法２つの部材の線膨張係数の違いを利用して、焼結時に接
合したり、焼結後焼きばめ或いは冷しばめにより接合す
る方法であるが、このような方法で接合したものは、使
用条件が限定される。

【０００５】■溶浸による方法２つの部材の接合部に銅等の溶浸材をセットし、溶浸材
を溶融させることによって接合部の空孔を溶融金属で満
たす方法であるが、接合強度は溶浸材に依存するため、
接合部の強度が母材に比べて著しく低くなる。また、こ
の方法で接合されたものは継手が劣化し易い。

【０００６】■溶浸後高エネルギー密度ビーム溶接を行
なう方法特開平２−１６０１８５号に示されている方法であり、
空孔を溶浸材で満たしたうえで、ビーム溶接することに
より、ブローホールの発生に対しては改善される可能性
があるが、その他の欠陥の発生に対しては対策が施され
ていない。すなわち、通常、焼結材には強度を確保する
ために０．４〜１％程度の炭素が添加されるが、これを
冷却速度の早い高エネルギー密度ビーム溶接で溶接する
と、低温割れが発生する。また、銅を代表とする溶浸材
のため、溶接金属中の銅含有量が増加し、母材中のＳ等
の不純物とあいまって著しく高温割れ感受性が高まり、
溶接金属の高温割れ（凝固割れ）が避けられない。また
溶浸、ビーム溶接と２つの工程が必要であり、生産性の
面でも有利な方法とはいい難い。

【０００７】以上のように、従来の接合方法並びに溶加
材は、欠陥発生防止、接合部の強度、生産性及び接合部
の靭性の点で不十分であり、すべてを満足できる技術は
見当らないのが現状である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】焼結材同志或いは焼結
材と鋼材の接合に対しては、前述の高エネルギー密度ビ
ーム溶接が適用できれば、溶込み深さ、強度、生産性、
歪みの面で有利と考えられる。しかしながら、焼結材は
、通常かなり高いＣ含有量であること、及び空孔が存在
することから、割れやブローホール等の欠陥発生は避け
られず、このような溶接継手は強度及び靭性が劣るため
、接合体として実用に耐えないものである。したがって
、実用に耐える接合体は、割れやブローホール等の欠陥
がなく、適切な強度を有する溶接部で構成されているこ
とが重要である。

【０００９】本発明は、かゝる要請に応えるべくなされ
たものであって、レーザ溶接等による焼結材の接合にお
いて、割れやブローホール等の欠陥のない溶接部で構成
されている接合体を提供することを目的とするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明者等が鋭意研究を重ねた結果、ここに本発明を
なしたものである。

【００１１】すなわち、本発明は、気孔率５〜３０％の
鉄系焼結材同士或いは該焼結材と鋼材がレーザ溶接又は
アーク溶接により一体化されており、溶接金属に割れ及
びブローホールが実質的に存在していないことを特徴と
する焼結部品の接合体を要旨としている。具体的には、
接合体における溶接金属が、３０％以上がオーステナイ
ト組織で占められていること、また、溶接金属の気孔率
が、焼結材同士の接合体の場合は気孔率の高い方の焼結
材より低く、焼結材と鋼材との組合せの接合体の場合は
焼結材より低いこと、或いは、溶接金属が、少なくとも
、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＶのうちの少なくとも１種を含
有していることを特徴とするものである。

【００１２】以下に本発明を更に詳述する。

【００１３】

【作用】焼結材又は焼結材と鋼材をレーザ溶接により一
体化することにより、溶込み深さが深く、歪の少ない接
合体が得られる。また、レーザ溶接は大気中で溶接でき
るため、一般に真空中で溶接する電子ビーム溶接法に比
べて、焼結母材の空孔に起因するブローホールの発生に
対して有利である。

【００１４】レーザ溶接により一体化され、割れやブロ
ーホールの存在しない溶接金属を得るには、具体的には
、■接合体における溶接金属が、３０％以上がオーステ
ナイト組織で占められていること、或いは、■溶接金属
の気孔率が、焼結材同士の接合体の場合は気孔率の高い
方の焼結材より低く、焼結材と鋼材との組合せの接合体
の場合は焼結材より低いこと、或いは、■溶接金属が、
少なくとも、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ及びＶのうちの少なくと
も１種を含有していることにより、実現される。

【００１５】すなわち、接合体における溶接金属が、３
０％以上がオーステナイト組織で占められていることに
より、低温割れ、遅れ割れがない継手が得られると共に
、優れた接合強度を有する接合体が得られる。具体的に
は、溶接金属の組織はオーステナイト組織のみ或いは３
０％以上のオーステナイトと残りがマルテンサイトの混
合組織である。このような組織は、焼結材の成分組成や
溶加材供給速度などにもよるが、例えば、Ｙ≧−（１／
３）Ｘ＋１５、Ｙ≧４（但し、Ｘ＝Ｃｒ（％）＋Ｍｏ（
％）＋１．５Ｓｉ（％）、Ｙ＝１．２Ｎｉ（％）＋２０
Ｃ（％）＋０．８Ｍｎ（％））の成分系とすることによ
り可能である。この手段の一例としては、Ｃ、Ｎｉ、Ｍ
ｎ等のオーステナイト形成元素を、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｉを
代表とするフェライト形成元素に対し、適正な比率にて
含有させたワイヤを用いることが挙げられる。

【００１６】また、溶接金属の気孔率については、これ
が母材より高い継手では、優れた接合強度が得られない
ことから、少なくとも気孔率の高い方の母材よりも低く
することにより、接合強度が確保される。

【００１７】また、溶接金属が、少なくとも、Ａｌ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ及びＶのうちの少なくとも１種を含有している
ことにより、ブローホールのない継手が得られる。これ
らの元素は脱酸剤であると同時に、窒素吸収作用がある
。すなわち、焼結材における空孔には酸素のみでなく、当
然窒素が含まれるため、溶加材中のＭｎ、Ｓｉ等の脱酸
剤だけではブローホールの発生防止に対して不充分であ
ることから、上記脱窒兼脱酸剤を適正量にて溶加材に添
加することにより、完全にブローホールの発生を防止で
きる。溶接金属中のこれらの元素の合計量は１．５％以
下であるのが好ましい。

【００１８】なお、レーザ溶接に代えて、ＴＩＧ、ＭＩ
Ｇ等のアーク溶接によっても、レーザ溶接の場合と同様
の条件にて、溶接金属に割れやブローホールが実質的に
存在しない焼結部品の接合体が可能である。

【００１９】また、焼結材は鉄系焼結材であり、その気
孔率は５〜３０％のものが一般的である。また、接合体
としては様々な形状、構造のものが可能であり、例えば
図１に一例を示すように中空部品も可能である。

【００２０】次に本発明の実施例を示す。

【００２１】

【実施例１】本例は焼結材同士の接合体の例である。

【表１】に示す化学成分（ｗｔ％）及び密度の焼結材（１２ｔ×
２０ｗ×１００ｌ）の２本を突き合わせ、

【表２】に示す種々の化学成分で直径が１．２ｍｍφの溶加材を
供給しながら

【表３】及び

【表４】に示す条件でレーザ溶接した。溶接後、溶接部のＸ線検
査及び断面検査により欠陥の有無を調べると共に、溶接
金属に占めるオーステナイト組織の割合を測定した。そ
の結果を表４に併記する。なお、溶接金属の気孔率は断
面調査（各３断面の平均）により測定した。

【００２２】表４に示すように、種々の溶接条件におい
て、溶接金属に占めるオーステナイト組織の割合が３０
％以上となる場合に、割れのない溶接部が得られること
が確認された。また、このような組織となる場合の溶接
金属の気孔率は、いずれも焼結材よりも格段に低くなっ
ており、健全な溶接部が得られていることも確認された
。なお、溶接金属には僅かな脱酸元素が含まれているこ
とも確認された。

【００２３】

【実施例２】本例は焼結材と鋼材の接合体の例である。表１に示した焼結材（１２ｔ×２０ｗ×１００ｌ）とＳ
４５Ｃの鋼材（１２ｔ×２０ｗ×１００ｌ）を突き合わ
せ、異材のレーザ溶接試験を行った。溶加材は表２に示
した記号Ｂのものを用いた。レーザ溶接条件は、溶接速
度１．５ｍ／ｍｉｎ、出力５ＫＷ、ワイヤ供給速度２ｍ
／ｍｉｎとした。溶接後、実施例１の場合と同様に調査
した結果、溶接金属に占めるオーステナイト組織の割合
は約６０％であり、何らの欠陥も認められず、健全な溶
接部が得られていることが確認された。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
多孔質で、かつＣ含有量の高い焼結材部品同士或いは該
焼結部品と鋼材の接合体において、従来法では得られな
かった健全な溶接部が得られると共に、レーザ溶接又は
アーク溶接による接合体であるため、信頼性の高い接合
体を高い生産性にて提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】接合体の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　母材２　　溶接部３　　中空接合体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　気孔率５〜３０％の鉄系焼結材同士或
いは該焼結材と鋼材がレーザ溶接又はアーク溶接により
一体化されており、溶接金属に割れ及びブローホールが
実質的に存在していないことを特徴とする焼結部品の接
合体。
【請求項２】　　接合体における溶接金属が、３０％以
上がオーステナイト組織で占められている請求項１に記
載の接合体。
【請求項３】　　溶接金属の気孔率が、焼結材同士の接
合体の場合は気孔率の高い方の焼結材より低く、焼結材
と鋼材との組合せの接合体の場合は焼結材より低い請求
項１に記載の接合体。
【請求項４】　　溶接金属が、少なくとも、Ａｌ、Ｔｉ
、Ｚｒ及びＶのうちの少なくとも１種を含有している請
求項１に記載の接合体。