JPH0569120A - Method for brazing aluminum material through ultrasonic waves - Google Patents

Method for brazing aluminum material through ultrasonic waves

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JPH0569120A
JPH0569120A JP21901591A JP21901591A JPH0569120A JP H0569120 A JPH0569120 A JP H0569120A JP 21901591 A JP21901591 A JP 21901591A JP 21901591 A JP21901591 A JP 21901591A JP H0569120 A JPH0569120 A JP H0569120A
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JP
Japan
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aluminum materials
aluminum
ultrasonic
aluminum material
solder
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Application number
JP21901591A
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Japanese (ja)
Inventor
Takehiko Watanabe
健彦 渡辺
Shoichi Sato
昭一 佐藤
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Showa Aluminum Can Corp
Original Assignee
Showa Aluminum Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To favorably join aluminum materials to each other and to reduce the cost. CONSTITUTION:Solder 11 is interposed on a joining surface between two aluminum materials A1, A2. The joining surfaces of both aluminum materials A1, A2 are pressed to each other by pressure loading 0.1kgf/mm<2> in the pressing direction and ultrasonic oscillation is given to at least one aluminum material A1 of them to break the oxcide film on the joining surfaces of both aluminum materials and simultaneously with this, both aluminum materials A1, A2 are joined by heating.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば自動車用吸
気マニホルドのようなアルミニウム製自動車部品、アル
ミニウム製熱交換器等を製造するにあたり、アルミニウ
ム材どうしを接合するのに適用されるアルミニウム材の
超音波ろう接方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the production of aluminum automobile parts such as automobile intake manifolds, aluminum heat exchangers, etc. Sonic brazing method.

【0002】この明細書において、「アルミニウム」と
いう語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を
含むものとする。
In this specification, the term "aluminum" includes aluminum alloy in addition to pure aluminum.

【0003】[0003]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】アルミニ
ウム材をろう接するには、接合面の表面に生成している
酸化皮膜を除去する必要がある。そして、従来から、酸
化皮膜を除去するために、フラックスを用いてろう接を
行っていた。ところが、フラックスの残渣によりろう接
後のアルミニウム製品が腐食するので、ろう接後にフラ
ックスの洗浄処理を行わなければならず、作業が面倒で
あるとともに、コストが高くなるという問題があった。
2. Description of the Related Art To braze an aluminum material, it is necessary to remove an oxide film formed on the surface of the joint surface. Then, conventionally, in order to remove the oxide film, brazing is performed using a flux. However, since the aluminum product after brazing corrodes due to the residue of the flux, there is a problem that the cleaning process of the flux must be performed after the brazing, which is troublesome and costly.

【0004】そこで、このような問題を解決したろう接
方法として、超音波を利用して接合面の酸化皮膜を除去
しつつはんだ付を行う超音波はんだ付方法が知られてい
る。超音波はんだ付方法のうちの第1の方法は、接合す
べきアルミニウム材を、処理槽に入れられた溶融はんだ
中に浸漬し、処理槽に取付けられた超音波振動子を用い
て溶融はんだに超音波振動を付与することにより接合面
の酸化皮膜を破壊しながら、はんだ付を行う方法であ
る。
Therefore, as a brazing method for solving such a problem, there is known an ultrasonic soldering method in which ultrasonic waves are used to remove an oxide film on a joint surface for soldering. The first of the ultrasonic soldering methods is to immerse the aluminum material to be joined in the molten solder contained in the treatment tank, and then use the ultrasonic vibrator attached to the treatment tank to form the molten solder. This is a method of soldering while destroying the oxide film on the joint surface by applying ultrasonic vibration.

【0005】ところが、この方法では、設備が大掛かり
になるとともに、大量のはんだを必要とし、しかも超音
波により処理槽の壁が浸食されるのでコストが高くなる
という問題がある。また、クリアランスの小さな重ね継
手部や、はぜ止め継手部や、突き合わせ継手部において
は、酸化皮膜が十分に破壊されず、接合不良を起こすと
いう問題がある。この問題を解決するには、継手部のク
リアランスを大きくしなければならないが、これでは得
られる製品の寸法精度が十分ではなく、場合によっては
接合工程においてアルミニウム材どうしがずれてしまう
という問題がある。
However, this method has a problem that the equipment becomes large-scaled, a large amount of solder is required, and the wall of the processing tank is corroded by ultrasonic waves, resulting in high cost. Further, in the lap joint portion, the anti-shrink joint portion, and the butt joint portion having a small clearance, there is a problem that the oxide film is not sufficiently destroyed and a joint failure occurs. In order to solve this problem, it is necessary to increase the clearance of the joint, but this does not provide sufficient dimensional accuracy of the product obtained, and in some cases there is a problem that the aluminum materials will be displaced during the joining process. ..

【0006】超音波はんだ付方法の第2の方法は、超音
波振動子が取付けられたはんだごてを用いてはんだ付す
る方法である。
The second ultrasonic soldering method is a soldering method using a soldering iron to which an ultrasonic vibrator is attached.

【0007】ところが、この方法では、はんだごての先
端のチップの寿命が短く、コストが高くなるという問題
がある。
However, this method has a problem that the life of the tip of the soldering iron is short and the cost is high.

【0008】この発明の目的は、上記問題を解決したア
ルミニウム材の超音波ろう接方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a method for ultrasonic brazing of aluminum material which solves the above problems.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明によるアルミニ
ウム材の超音波ろう接方法は、2つのアルミニウム材の
接合面間にはんだを介在させ、両アルミニウム材を0.
1kgf/mm2 以下の加圧力で接合面どうしを押し付
ける方向に加圧するとともに、少なくともいずれか一方
のアルミニウム材に超音波振動を付与して両アルミニウ
ム材の接合面の酸化皮膜を破壊し、これと同時に加熱し
て両アルミニウム材を接合することを特徴とするもので
ある。
In the ultrasonic brazing method for aluminum materials according to the present invention, a solder is interposed between the joining surfaces of two aluminum materials so that both aluminum materials can be welded to each other.
While pressing the joining surfaces with a pressing force of 1 kgf / mm 2 or less, ultrasonic vibration is applied to at least one of the aluminum materials to destroy the oxide film on the joining surfaces of both aluminum materials. It is characterized in that both aluminum materials are joined by heating at the same time.

【0010】上記において、はんだとしては、たとえば
純Znや、Zn−Al合金からなるものを用いることが
好ましいが、これらに限るものではない。
In the above description, it is preferable to use, for example, pure Zn or a Zn-Al alloy as the solder, but the solder is not limited to these.

【0011】2つのアルミニウム材を加圧するさいの加
圧力を0.1kgf/mm2 以下に限定したのは、これ
を越えると座屈あるいは材料の変形が生じるおそれがあ
るからである。
The pressing force applied to pressurize the two aluminum materials is limited to 0.1 kgf / mm 2 or less because buckling or material deformation may occur if the pressure is exceeded.

【0012】また、加熱は高周波誘導加熱装置を用いて
行うことが好ましいが、これに限るものではない。
The heating is preferably performed using a high frequency induction heating device, but the heating is not limited to this.

【0013】[0013]

【作用】2つのアルミニウム材の接合面間にはんだを介
在させ、両アルミニウム材を0.1kgf/mm2 以下
の加圧力で接合面どうしを押し付ける方向に加圧すると
ともに、少なくともいずれか一方のアルミニウム材に超
音波振動を付与して両アルミニウム材の接合面の酸化皮
膜を破壊し、これと同時に加熱すると、溶融したはんだ
は、破壊された酸化皮膜の間を流れて接合面の素地に至
る。したがって、アルミニウム材どうしを良好に接合す
ることが可能になる。
Function: A solder is interposed between the joining surfaces of two aluminum materials, and both aluminum materials are pressed with a pressing force of 0.1 kgf / mm 2 or less in the direction of pressing the joining surfaces, and at least one of the aluminum materials is pressed. When ultrasonic vibration is applied to the aluminum oxide material to destroy the oxide film on the joint surface of both aluminum materials and at the same time, the molten solder flows between the destroyed oxide films and reaches the base material of the joint surface. Therefore, it becomes possible to satisfactorily bond the aluminum materials.

【0014】[0014]

【実施例】以下、この発明の1実施例を、図面を参照し
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】図1はこの発明の方法によって、丸棒状ア
ルミニウム材どうしを突き合わせ継手で接合するのに用
いられる装置を示す。なお、以下の説明において、図1
の左右を左右というものとする。
FIG. 1 shows an apparatus used for joining round bar-shaped aluminum materials with a butt joint according to the method of the present invention. In the following description, FIG.
The left and right of is called left and right.

【0016】図1において、超音波ろう接装置は、ベー
ス(1) に固定状に設けられた固定台(2) と、固定台(2)
に左右方向に移動自在に設けられかつ一方の丸棒状アル
ミニウム材(A1)を保持するホルダ(3) とを備えている。
ホルダ(3) の右側において固定台(2) には上方に突出し
たブラケット(4) が固定状に設けられており、このブラ
ケット(4) の上端部に、左右方向と直交する方向を向い
た水平軸の周りに回転自在の加圧レバー(5) が取付けら
れている。ホルダ(3)の右端部に錘吊持部材(7) の上端
部が枢着されている。錘吊持部材(7) には、負荷加重用
錘(8) が着脱自在に取付けられるようになっており、錘
(8) の重さを変えることによって、後述する2つのアル
ミニウム材(A1)(A2)の接合面どうしに対する加圧力が変
わるようになっている。
In FIG. 1, the ultrasonic brazing device comprises a fixed base (2) fixedly provided on a base (1) and a fixed base (2).
And a holder (3) movably provided in the left-right direction and holding one round bar-shaped aluminum material (A1).
On the right side of the holder (3), a bracket (4) protruding upward is fixedly provided on the fixing base (2), and the bracket (4) has an upper end facing in a direction orthogonal to the left-right direction. A pressure lever (5) is mounted that is rotatable around a horizontal axis. The upper end of the weight suspension member (7) is pivotally attached to the right end of the holder (3). A load weight (8) is detachably attached to the weight suspension member (7).
By changing the weight of (8), the pressure applied to the joining surfaces of the two aluminum materials (A1) and (A2) described later is changed.

【0017】固定台(2) の左方には、これと間隔をおい
て超音波振動子(図示略)により発信された超音波の振
動速度を増加させるホーン(9) が配置されている。ホー
ン(9) の下端には他方のアルミニウム材(A2)の保持部(1
0)が設けられており、この保持部(10)に、他方のアルミ
ニウム材(A2)が、上記一方のアルミニウム材(A1)と同一
軸線上にくるように保持される。両アルミニウム材(A1)
(A2)の先端の接合面どうしの間には、はんだ(11)が介在
させられる。また、両アルミニウム材(A1)(A2)の先端ど
うしの突き合わせ部には、左右方向に所定の長さを有す
る高周波誘導加熱装置の誘導コイル(12)が配置されてい
る。
On the left side of the fixed base (2), a horn (9) for increasing the vibration speed of ultrasonic waves transmitted by an ultrasonic vibrator (not shown) is arranged at a distance from the fixed base. At the lower end of the horn (9), hold the other aluminum material (A2)
0) is provided, and the holding portion (10) holds the other aluminum material (A2) so as to be on the same axis as the one aluminum material (A1). Both aluminum materials (A1)
A solder (11) is interposed between the joint surfaces at the tip of (A2). Further, an induction coil (12) of a high-frequency induction heating device having a predetermined length in the left-right direction is arranged at the abutting portion between the tips of the two aluminum materials (A1) and (A2).

【0018】このような構成において、両アルミニウム
材(A1)(A2)をろう接するには、負荷加重用錘(8) によ
り、加圧レバー(5) を介して両アルミニウム材(A1)(A2)
の接合面どうしを互いに押し付ける方向に0.1kgf
/mm2 以下の加圧力で加圧するとともに、超音波振動
子から発信された超音波振動をホーン(9) により左側の
アルミニウム材(A2)に付与する。また、これと同時に、
高周波誘導加熱装置の誘導コイルにより高周波加熱す
る。すると、超音波によって両アルミニウム材(A1)(A2)
の接合面の酸化皮膜が破壊され、溶融したはんだが破壊
された酸化皮膜の間から接合面の素地に達し、その結果
両アルミニウム材(A1)(A2)が良好に接合される。
In such a structure, in order to braze both aluminum materials (A1) and (A2), both aluminum materials (A1) and (A2) are pressed by the load weight (8) through the pressure lever (5). )
0.1kgf in the direction to press the joint surfaces of
While pressing with a pressing force of / mm 2 or less, the ultrasonic vibration transmitted from the ultrasonic vibrator is applied to the aluminum material (A2) on the left side by the horn (9). At the same time,
High frequency heating is performed by the induction coil of the high frequency induction heating device. Then, by ultrasonic waves, both aluminum materials (A1) (A2)
The oxide film on the joint surface is destroyed, and the molten solder reaches the base of the joint surface between the destroyed oxide films, and as a result, both aluminum materials (A1) and (A2) are well joined.

【0019】以下、この発明の方法のさらに具体的な実
施例について説明する。
A more specific embodiment of the method of the present invention will be described below.

【0020】この具体的実施例は、図1に示す装置を用
いて行ったものである。直径5mm、長さ30mmおよ
び直径5mm、長さ50mmのJIS A1050製の2本
の丸棒状アルミニウム材(A1)(A2)を用意し、その接合面
となる一端面に、それぞれエメリ研摩処理またはバフ研
摩処理を施した後、アセトンを用いて超音波洗浄処理を
施した。接合面の中心線表面粗さは19μmである。ま
た、はんだ(11)として純Znからなる直径5mm、厚さ
0.2mmの円板状のものを用意した。そして、第1の
アルミニウム材(A1)をホルダ(3) に第2のアルミニウム
材(A2)をホーン(9) の保持部(10)にそれぞれ保持させ
た。
This specific example was carried out using the apparatus shown in FIG. Two round rod-shaped aluminum materials (A1) and (A2) made of JIS A1050 with a diameter of 5 mm, a length of 30 mm and a diameter of 5 mm and a length of 50 mm are prepared. After performing the polishing treatment, an ultrasonic cleaning treatment was performed using acetone. The center line surface roughness of the joint surface is 19 μm. Further, as the solder (11), a disk-shaped one made of pure Zn and having a diameter of 5 mm and a thickness of 0.2 mm was prepared. Then, the first aluminum material (A1) was held by the holder (3) and the second aluminum material (A2) was held by the holding portion (10) of the horn (9).

【0021】この状態で、負荷加重用錘(8) により、加
圧レバー(5) を介して両アルミニウム材(A1)(A2)の接合
面どうしを互いに押し付ける方向に0.127MPaの
加圧力で加圧するとともに、図2に示す加熱冷却条件と
なるように、高周波誘導加熱装置の誘導コイル(12)によ
り高周波加熱を行った。そして、加熱開始から5秒経過
した時点で、超音波振動子から発信された超音波振動
を、ホーン(9) により左側のアルミニウム材(A2)に5秒
間付与した。超音波の出力は500W、周波数19kH
z、振幅23μmとした。このようにして両アルミニウ
ム材(A1)(A2)を接合した。
In this state, the load weight (8) applies a pressure of 0.127 MPa in the direction in which the joining surfaces of the aluminum materials (A1) and (A2) are pressed against each other via the pressure lever (5). While pressurizing, high frequency heating was performed by the induction coil (12) of the high frequency induction heating device so that the heating and cooling conditions shown in FIG. 2 were obtained. Then, when 5 seconds passed from the start of heating, ultrasonic vibration emitted from the ultrasonic vibrator was applied to the left aluminum material (A2) by the horn (5) for 5 seconds. Output power of ultrasonic wave is 500W, frequency is 19kHz
z and amplitude were 23 μm. In this way, both aluminum materials (A1) and (A2) were joined.

【0022】得られた接合品を用いて引張試験を行った
ところ、接合部では破断せず、アルミニウム材にいわゆ
る母材破断が起った。
When a tensile test was conducted using the obtained jointed product, the aluminum member was not fractured at the jointed portion, so-called base metal fractured.

【0023】[0023]

【発明の効果】この発明のアルミニウム材の超音波ろう
接方法によれば、上述のようにして、アルミニウム材ど
うしが良好に接合される。しかも、従来の第1の超音波
はんだ付方法のように、大掛かりな設備や大量のはんだ
を必要とせず、その上超音波はアルミニウム材のみに付
与されるのでこれにより装置が破壊されるおそれはな
い。したがって、従来の第1の方法に比べてコストが安
くなる。さらに、従来の第2の超音波はんだ付方法のよ
うに、寿命の短いチップを必要としないので、従来の第
2の方法に比べてコストが安くなる。
According to the ultrasonic brazing method for aluminum materials of the present invention, the aluminum materials are satisfactorily joined as described above. Moreover, unlike the conventional first ultrasonic soldering method, large-scale equipment and a large amount of solder are not required, and since ultrasonic waves are applied only to the aluminum material, there is no fear that the device will be destroyed. Absent. Therefore, the cost is lower than that of the conventional first method. Further, unlike the second conventional ultrasonic soldering method, since a chip having a short life is not required, the cost is lower than that of the second conventional method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1はこの発明の方法によって、丸棒状アルミ
ニウム材どうしを突き合わせ継手で接合するのに用いら
れる装置を示す図である。
FIG. 1 is a view showing an apparatus used for joining round bar-shaped aluminum materials with a butt joint according to the method of the present invention.

【図2】具体的実施例における加熱冷却条件を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing heating / cooling conditions in a specific example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 はんだ A1 アルミニウム材 A2 アルミニウム材 11 Solder A1 Aluminum material A2 Aluminum material

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2つのアルミニウム材の接合面間にはん
だを介在させ、両アルミニウム材を0.1kgf/mm
2 以下の加圧力で接合面どうしを押し付ける方向に加圧
するとともに、少なくともいずれか一方のアルミニウム
材に超音波振動を付与して両アルミニウム材の接合面の
酸化皮膜を破壊し、これと同時に加熱して両アルミニウ
ム材を接合することを特徴とするアルミニウム材の超音
波ろう接方法。
1. A solder is interposed between the joining surfaces of two aluminum materials so that both aluminum materials are 0.1 kgf / mm.
Pressurize the joint surfaces with a pressing force of 2 or less and apply ultrasonic vibration to at least one of the aluminum materials to destroy the oxide film on the joint surface of both aluminum materials and heat at the same time. A method for ultrasonic brazing of aluminum materials, characterized in that both aluminum materials are joined together.
JP21901591A 1991-08-29 1991-08-29 Method for brazing aluminum material through ultrasonic waves Pending JPH0569120A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008207241A (en) * 2007-02-28 2008-09-11 Urban Materials Co Method for soldering metal or alloy
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