JPH0557456A - 金属焼結体と鉄鋼部材との溶接方法 - Google Patents
金属焼結体と鉄鋼部材との溶接方法Info
- Publication number
- JPH0557456A JPH0557456A JP7820291A JP7820291A JPH0557456A JP H0557456 A JPH0557456 A JP H0557456A JP 7820291 A JP7820291 A JP 7820291A JP 7820291 A JP7820291 A JP 7820291A JP H0557456 A JPH0557456 A JP H0557456A
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- sintered body
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- metal sintered
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属焼結体と鉄鋼部材との溶接に当たり、特
に機械的特性の良好な溶接部を得ることのできる方途を
与える。 【構成】 グラファイト含有量を0.1 wt％以下に抑制
し、かつ焼結密度を7.30g/cm3 以上とした鋼粉あるいは
合金鋼粉の焼結体を用い、溶接中の加圧によってブロー
ホール等の欠陥をつぶすことのできる抵抗溶接法にて行
うことで、欠陥がなく機械的特性に優れた溶接部を得
る。
に機械的特性の良好な溶接部を得ることのできる方途を
与える。 【構成】 グラファイト含有量を0.1 wt％以下に抑制
し、かつ焼結密度を7.30g/cm3 以上とした鋼粉あるいは
合金鋼粉の焼結体を用い、溶接中の加圧によってブロー
ホール等の欠陥をつぶすことのできる抵抗溶接法にて行
うことで、欠陥がなく機械的特性に優れた溶接部を得
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、金属焼結体と鉄鋼部
材との溶接方法、特に機械的特性の良好な溶接部を得る
ことのできる溶接方法に関する。金属焼結体は形状の複
雑な製品を得るのに最適で、圧延工程などが不要である
ため、例えば合金鋼粉の成分組成を自由に選択して高強
度材を製造することも可能であり、その用途は幅広いも
のである。
材との溶接方法、特に機械的特性の良好な溶接部を得る
ことのできる溶接方法に関する。金属焼結体は形状の複
雑な製品を得るのに最適で、圧延工程などが不要である
ため、例えば合金鋼粉の成分組成を自由に選択して高強
度材を製造することも可能であり、その用途は幅広いも
のである。
【０００２】
【従来の技術】金属焼結体は、金属粉末を固めたのち焼
成して製造されるため、その内部には小さな空孔が多数
存在する。従って、この金属焼結体を鉄鋼部材に溶接す
る際、通常のアーク溶接を施すと、前記空孔に起因する
ブローホールが多発し、溶接部での機械的特性が劣化す
ることが問題となっていた。なお、このような溶接を、
例えば特開昭49-101245 号公報に開示された、電子ビー
ムやプラズマを利用する溶接法もあるが、上記のアーク
溶接と同様の不利がある。
成して製造されるため、その内部には小さな空孔が多数
存在する。従って、この金属焼結体を鉄鋼部材に溶接す
る際、通常のアーク溶接を施すと、前記空孔に起因する
ブローホールが多発し、溶接部での機械的特性が劣化す
ることが問題となっていた。なお、このような溶接を、
例えば特開昭49-101245 号公報に開示された、電子ビー
ムやプラズマを利用する溶接法もあるが、上記のアーク
溶接と同様の不利がある。
【０００３】そこで金属焼結体と鉄鋼部材（以下は、単
に「鉄鋼品」という）の接合は、ボルト及びナットによ
る機械的結合が主流であり、場合によっては加熱炉内で
加熱してろう付けすることもあるが、いずれにしても金
属焼結体を溶融することなしに接合する手法が採られて
いた。しかしながら、機械的結合はボルト及びナットな
どの部品、さらには穴あけ加工を必要とし、特に金属焼
結体の特徴の１つである複雑な形状の加工において制約
が大きい。またろう付け法は、酸化防止のための雰囲気
コントロールを必要とする上、ろう接時間を長く要する
不利がある。
に「鉄鋼品」という）の接合は、ボルト及びナットによ
る機械的結合が主流であり、場合によっては加熱炉内で
加熱してろう付けすることもあるが、いずれにしても金
属焼結体を溶融することなしに接合する手法が採られて
いた。しかしながら、機械的結合はボルト及びナットな
どの部品、さらには穴あけ加工を必要とし、特に金属焼
結体の特徴の１つである複雑な形状の加工において制約
が大きい。またろう付け法は、酸化防止のための雰囲気
コントロールを必要とする上、ろう接時間を長く要する
不利がある。
【０００４】一方特開昭63-10065号公報には、金属焼結
体の溶接すべき面の空孔を閉塞する前処理によって、空
孔に起因するブローホールの発生を抑制することが記載
されている。この方法によれば、空孔を閉塞した前処理
部分のブローホール発生を回避できるが、この前処理部
分から溶接部がわずかでもずれると効果は消失するた
め、根本的な解決にはならず、また溶融による溶接時の
歪みが大きく、熱影響部（溶接部）における機械的特性
の劣化は免れない。
体の溶接すべき面の空孔を閉塞する前処理によって、空
孔に起因するブローホールの発生を抑制することが記載
されている。この方法によれば、空孔を閉塞した前処理
部分のブローホール発生を回避できるが、この前処理部
分から溶接部がわずかでもずれると効果は消失するた
め、根本的な解決にはならず、また溶融による溶接時の
歪みが大きく、熱影響部（溶接部）における機械的特性
の劣化は免れない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、溶接時に
ブローホールの発生がなくかつ溶接熱歪が小さく、しか
も機械的特性の優れた溶接部を得ることのできる金属焼
結体と鉄鋼品の溶接方法について提案することを目的と
する。
ブローホールの発生がなくかつ溶接熱歪が小さく、しか
も機械的特性の優れた溶接部を得ることのできる金属焼
結体と鉄鋼品の溶接方法について提案することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、金属焼結体
を鉄鋼品と溶接するに当たり、グラファイト含有量を0.
1 wt％以下に抑制しかつ焼結密度を7.30g/cm3 以上とし
た鋼粉あるいは合金鋼粉の焼結体を用い、抵抗溶接法に
て溶接することを特徴とする金属焼結体と鉄鋼品の溶接
方法である。
を鉄鋼品と溶接するに当たり、グラファイト含有量を0.
1 wt％以下に抑制しかつ焼結密度を7.30g/cm3 以上とし
た鋼粉あるいは合金鋼粉の焼結体を用い、抵抗溶接法に
て溶接することを特徴とする金属焼結体と鉄鋼品の溶接
方法である。
【０００７】ここで金属焼結体は、グラファイト含有量
を0.1 wt％以下に抑制した鋼粉又は合金鋼粉を主成分と
し、この粉末を焼結密度：7.30g/cm3 以上で焼結したも
ので、上記以外の成分組成は用途に応じて適宜調整する
ことが可能である。なお、焼結密度：7.30g/cm3 以上の
金属焼結体を得るには、例えば、成形圧力６ton/cm3と
すると同時に焼結温度を高くし、かつ焼結時間も１時間
以上とする条件にて容易に製造できる。
を0.1 wt％以下に抑制した鋼粉又は合金鋼粉を主成分と
し、この粉末を焼結密度：7.30g/cm3 以上で焼結したも
ので、上記以外の成分組成は用途に応じて適宜調整する
ことが可能である。なお、焼結密度：7.30g/cm3 以上の
金属焼結体を得るには、例えば、成形圧力６ton/cm3と
すると同時に焼結温度を高くし、かつ焼結時間も１時間
以上とする条件にて容易に製造できる。
【０００８】また、本発明において鉄鋼品とは、焼結合
金以外のいわゆる圧延や鍛造によって製造される鉄鋼製
品を指している。
金以外のいわゆる圧延や鍛造によって製造される鉄鋼製
品を指している。
【０００９】
【作用】この発明においては、抵抗溶接法を用いること
が大きな特徴である。すなわち抵抗溶接法は金属の溶融
が極く表層にとどまり、また溶融金属の量が比較的に多
い場合でも溶接中の加圧によって溶融金属を外側に押し
出すことができ、しかも加圧によってブローホール等の
欠陥はつぶされて消失するため、欠陥はほとんど生じな
い利点がある。
が大きな特徴である。すなわち抵抗溶接法は金属の溶融
が極く表層にとどまり、また溶融金属の量が比較的に多
い場合でも溶接中の加圧によって溶融金属を外側に押し
出すことができ、しかも加圧によってブローホール等の
欠陥はつぶされて消失するため、欠陥はほとんど生じな
い利点がある。
【００１０】この発明で用いる抵抗溶接法は、抵抗スポ
ット溶接, プロジェクション溶接など、接触部の抵抗発
熱を利用する溶接法を意味している。また、抵抗溶接に
おける好適条件は、溶接する試験片のサイズにより異な
るので、溶接時の電流や加圧力などを適宜に選択するこ
とが必要である。
ット溶接, プロジェクション溶接など、接触部の抵抗発
熱を利用する溶接法を意味している。また、抵抗溶接に
おける好適条件は、溶接する試験片のサイズにより異な
るので、溶接時の電流や加圧力などを適宜に選択するこ
とが必要である。
【００１１】さて、抵抗溶接法の利点は上記の通りであ
るが、その適用に当たっては次の問題を解消する必要が
ある。すなわち抵抗溶接では金属の溶融が極く表層にと
どまるため溶接後の冷却速度が大きく、従って溶接熱影
響部の硬化が速く起こり、延性の低下をまねくことであ
る。延性が低下すると、溶接部に一定以上の力が加わっ
た際に、脆性破壊を主体とする破壊が容易に生じる不利
がある。
るが、その適用に当たっては次の問題を解消する必要が
ある。すなわち抵抗溶接では金属の溶融が極く表層にと
どまるため溶接後の冷却速度が大きく、従って溶接熱影
響部の硬化が速く起こり、延性の低下をまねくことであ
る。延性が低下すると、溶接部に一定以上の力が加わっ
た際に、脆性破壊を主体とする破壊が容易に生じる不利
がある。
【００１２】そこで、この破壊を回避するための方途を
究明したところ、金属焼結体の強度向上に通常添加され
るグラファイトを0.1 ％以下に抑制することが有効であ
るとの知見を得た。すなわち、グラファイトの添加理由
は、焼結時にグラファイトがマトリックス中に拡散固溶
して強度を上げることにあるが、0.1 ％を超えて添加す
ると、抵抗溶接時の冷却速度が速いこととあいまって、
溶接部が著しく硬化し、延性が大幅に低下する。従っ
て、添加量は0.1 ％以下にする必要がある。
究明したところ、金属焼結体の強度向上に通常添加され
るグラファイトを0.1 ％以下に抑制することが有効であ
るとの知見を得た。すなわち、グラファイトの添加理由
は、焼結時にグラファイトがマトリックス中に拡散固溶
して強度を上げることにあるが、0.1 ％を超えて添加す
ると、抵抗溶接時の冷却速度が速いこととあいまって、
溶接部が著しく硬化し、延性が大幅に低下する。従っ
て、添加量は0.1 ％以下にする必要がある。
【００１３】さらに、金属焼結体の焼結密度を7.30g/cm
3 以上とすることにより、溶接部の破壊に対する耐力を
著しく向上できることも判明した。すなわち、鋼粉ある
いは合金鋼粉を焼結する場合、全く内部に気孔がなけれ
ば、焼結密度はほぼその鋼粉あるいは合金鋼粉の真密度
に等しくなるが、実際の焼結合金は内部に気孔を有して
いるため、その密度は真密度より小さい値となる。焼結
密度は、成形圧力, 焼結温度, 焼結時間などにより変化
するが、7.30 g/cm3未満では、外部から力をかけたと
き、実際に荷重を受け持つ面積が気孔率ゼロの場合より
も小さいため、接合部ではなく焼結合金内部から破断す
る。従って、焼結密度は7.30 g/cm3以上にする必要があ
る。
3 以上とすることにより、溶接部の破壊に対する耐力を
著しく向上できることも判明した。すなわち、鋼粉ある
いは合金鋼粉を焼結する場合、全く内部に気孔がなけれ
ば、焼結密度はほぼその鋼粉あるいは合金鋼粉の真密度
に等しくなるが、実際の焼結合金は内部に気孔を有して
いるため、その密度は真密度より小さい値となる。焼結
密度は、成形圧力, 焼結温度, 焼結時間などにより変化
するが、7.30 g/cm3未満では、外部から力をかけたと
き、実際に荷重を受け持つ面積が気孔率ゼロの場合より
も小さいため、接合部ではなく焼結合金内部から破断す
る。従って、焼結密度は7.30 g/cm3以上にする必要があ
る。
【００１４】
【実施例】図１に示す形状及び寸法になる金属焼結体１
と鉄鋼品２とを、図示のようにセットし、下記の条件に
従う抵抗溶接にて接合した。なお図中３は、溶接部に電
流を集中させる突起である。ここで用いた金属焼結体１
は、グラファイト０〜0.1wt％を含有する合金鋼粉を、
焼結密度 7.30g/cm3以上で焼結してなり、一方、鉄鋼品
２は引張り強さ：50kgf/cm2 級の一般的な低合金鋼であ
る。
と鉄鋼品２とを、図示のようにセットし、下記の条件に
従う抵抗溶接にて接合した。なお図中３は、溶接部に電
流を集中させる突起である。ここで用いた金属焼結体１
は、グラファイト０〜0.1wt％を含有する合金鋼粉を、
焼結密度 7.30g/cm3以上で焼結してなり、一方、鉄鋼品
２は引張り強さ：50kgf/cm2 級の一般的な低合金鋼であ
る。
【００１４】記 電源容量：25KVA （コンデンサ型：コンデンサ容量 15
2000μＦ） 加圧力： 300 〜3000kg 電極チップ径 45 mmφ 溶接時間 １秒
2000μＦ） 加圧力： 300 〜3000kg 電極チップ径 45 mmφ 溶接時間 １秒
【００１５】また比較として、グラファイト含有量及び
／又は焼結密度が適合範囲外の金属焼結体を用意し、同
様の条件下で抵抗溶接による接合を行った。
／又は焼結密度が適合範囲外の金属焼結体を用意し、同
様の条件下で抵抗溶接による接合を行った。
【００１６】かくして得られた溶接部に、アムスラー試
験機により機焼結体側からの押し込みによって７トンの
引張り荷重を付加し、破断の有無について調べた結果を
表１に示す。
験機により機焼結体側からの押し込みによって７トンの
引張り荷重を付加し、破断の有無について調べた結果を
表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１７】同表に示すように、この発明に従って得ら
れた溶接部は７トンの押し込み荷重によっても全く破断
することがなかったが、比較例では全てが破壊した。す
なわち比較例No. ５，６ではグラファイト含有量は少な
いものの焼結密度が小さいため、いずれも図２に示すよ
うに、金属焼結体側で破壊した。これは焼結密度が小さ
い場合、溶接部は鉄鋼品によく溶接されているものの、
金属焼結体内部に残留する空孔により、実質接合断面積
は小さくなり破壊に到ったと考えられる。また比較例N
o. ７，８は、焼結密度は大きいものの、グラファイト
含有量が多いため、金属焼結体側の溶接熱影響部が硬化
して延性が低下し、脆性破壊的に破壊したと考えられ
る。
れた溶接部は７トンの押し込み荷重によっても全く破断
することがなかったが、比較例では全てが破壊した。す
なわち比較例No. ５，６ではグラファイト含有量は少な
いものの焼結密度が小さいため、いずれも図２に示すよ
うに、金属焼結体側で破壊した。これは焼結密度が小さ
い場合、溶接部は鉄鋼品によく溶接されているものの、
金属焼結体内部に残留する空孔により、実質接合断面積
は小さくなり破壊に到ったと考えられる。また比較例N
o. ７，８は、焼結密度は大きいものの、グラファイト
含有量が多いため、金属焼結体側の溶接熱影響部が硬化
して延性が低下し、脆性破壊的に破壊したと考えられ
る。
【００１８】
【発明の効果】この発明によれば、金属焼結体を溶接に
よって鉄鋼品に接合した構造体を、手間のかかる前処理
を施すことなしに効率良く製造でき、また溶接後の歪み
などの問題のない健全な溶接部が得られ、金属焼結体の
適用分野の拡大に大きく寄与するものである。
よって鉄鋼品に接合した構造体を、手間のかかる前処理
を施すことなしに効率良く製造でき、また溶接後の歪み
などの問題のない健全な溶接部が得られ、金属焼結体の
適用分野の拡大に大きく寄与するものである。
【図１】金属焼結体の溶接要領を示す模式図である。
【図２】金属焼結体の破断を示す模式図である。
１ 金属焼結体 ２ 鉄鋼品 ３ 突起
Claims (1)
- 【請求項１】 金属焼結体を鉄鋼部材と溶接するに当た
り、グラファイトを0.1 wt％以下に抑制しかつ焼結密度
を7.30g/cm3 以上とした鋼粉あるいは合金鋼粉の焼結体
を用い、抵抗溶接法にて溶接することを特徴とする金属
焼結体と鉄鋼品の溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7820291A JPH0557456A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 金属焼結体と鉄鋼部材との溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7820291A JPH0557456A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 金属焼結体と鉄鋼部材との溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0557456A true JPH0557456A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=13655436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7820291A Pending JPH0557456A (ja) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | 金属焼結体と鉄鋼部材との溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0557456A (ja) |
-
1991
- 1991-03-19 JP JP7820291A patent/JPH0557456A/ja active Pending
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