JPH0649504A - 溶接用焼結部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄−炭素系合金からなる焼結部品を溶接する
にあたり、溶接部の強度を高める。 【構成】 焼結部品における突起２を有する上端面に、
板金をプロジェクション溶接する。焼結部品となる圧粉
体1Aの焼結前に、この圧粉体1Aの突起２付近をコイル32
により高周波加熱し、脱炭する。 【効果】 溶接部の炭素量が少なくなることにより、溶
接部の強度が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばプロジェクショ
ン溶接などに供される溶接用焼結部品の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車用ワンウェイクラッチの
インナーレースは、鉄−炭素系合金の焼結部品からなっ
ているが、さらに、板金などからなるハブが固定され
る。この固定は、例えば、プロジェクション溶接によ
る。ここで、プロジェクション溶接の一例について、図
６から図８を参照しながら簡単に説明する。１は、前記
インナーレースのような焼結部品で、この焼結部品１
は、ほぼ円環状になっている。そして、この焼結部品１
の上端面には、複数の突起２が一体に形成されている。
３は、前記ハブのような溶成材からなる板金で、この板
金３は、ほぼ円環状になっており、前記焼結部品１の上
端面に同軸的に固定されるものである。そして、プロジ
ェクション溶接に際しては、一方の電極プラテン６上に
焼結部品１を載せ、この焼結部品１上に板金３を同軸的
に載せ、この板金３上に他方の電極プラテン７を加圧状
態で当てる。そして、電極プラテン６，７間に焼結部品
１および板金３を介して電流を流す。このとき、焼結部
品１と板金３とが突起２で接触しているため、電流およ
び荷重が突起２部分に集中する。そして、抵抗発熱によ
り、焼結部品１の突起２部分および板金３の対応する部
分が溶融し、図８に示すように、焼結部品１と板金３と
が接合する。なお、図８において、８は溶接部のナゲッ
トである。

【０００３】なお、前記焼結部品１は、鉄や炭素などの
原料粉末を粉末成形プレスにより圧縮して成形し、この
成形された圧粉体を焼結炉において加熱して焼結するこ
とにより得られるものである。図９は、前記粉末成形プ
レスが有する金型を示しているが、左側（ａ）は、圧縮
時の状態を示しており、右側（ｂ）は、抜き出し時の状
態を示している。この金型は、ダイ11とコアロッド12と
ロアーパンチ13とアッパーパンチ14とを備えている。ダ
イ11は、圧粉体1Aの外周面を形成し、コアロッド12は、
圧粉体1Aの内周面を形成するものである。また、ロアー
パンチ13は、ダイ11とコアロッド12との間に下方から上
下摺動自在に嵌合しており、圧粉体1Aの下端面を形成す
るものである。一方、アッパーパンチ14は、ダイ11とコ
アロッド12との間に上方から挿脱自在にかつ上下摺動自
在に嵌合し、圧粉体1Aの上端面を形成するものである。
そして、粉末成形に際しては、ダイ11とコアロッド12と
ロアーパンチ13との間に図示していないフィーダーによ
り原料粉末を充填した後、図９（ａ）に示すように、ア
ッパーパンチ14を下降させてダイ11とコアロッド12との
間に嵌合するとともに、ロアーパンチ13に対してダイ11
を下降させて、ダイ11とコアロッド12との間で両パンチ
13，14により原料粉末を圧縮する。ついで、図９（ｂ）
に示すように、ダイ11をさらに下降させて、ロアーパン
チ13により成形された圧粉体1Aを抜き出す。

【０００４】ところで、鉄−炭素系合金を溶接すると
き、炭素量が多いほど、脆くなって、溶接部の強度が低
下する。溶接部の強度を高くするには、炭素量が少ない
方がいいが、炭素量は、硬度などの他の目的によって決
めているので、焼結部品全体の炭素量を減らすことはで
きない。そこで、焼結部品の溶接部のみで炭素量を減ら
すことが考えられる。

【０００５】そして、この炭素量を減らす手段として
は、例えば、粉末成形に際し、２層成形を行うことが考
えられる。２層成形の場合、別々のフィーダーを用いて
充填を２回に分けて行う。例えば、まず炭素量の多い原
料粉末を充填した後、その上に炭素量の少ない原料粉末
を充填する。これにより、下部の炭素量は多く、プロジ
ェクション溶接用の突起２を有する上部の炭素量が少な
い焼結部品１が得られる。しかしながら、このような２
層成形では、粉末成形プレスのプレススピードが落ち、
能率が低下する問題がある。また、本来、溶接部のみで
炭素量を減らせばよいが、上部の炭素量の少ない部分の
厚みは、薄くするにしても 1.5mmが限界であり、必要以
上に炭素量の少ない部分ができてしまうことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、鉄−炭
素系合金からなる焼結部品を溶接、例えばプロジェクシ
ョン溶接しようとするとき、溶接部の炭素量が多いと、
溶接強度が低くなる問題が生じる。この問題点を解消す
る一手段として、粉末成形時に２層成形を行い、溶接部
付近のみで炭素量を少なくすることが考えられるが、そ
れでは、粉末成形の能率が悪くなるなどの問題が生じ
る。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、焼結部品の溶接部のみで炭素量を少なく
でき、かつ、粉末成形の能率を低下させたりせずに済む
溶接用焼結部品の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、鉄−炭素系合金からなり溶接に供される
焼結部品の製造方法において、粉末成形後であって焼結
前に、圧粉体における溶接部となる部分を局部的に加熱
して脱炭するものである。

【０００９】

【作用】本発明の溶接用焼結部品の製造方法では、粉末
成形後の圧粉体において溶接部となる部分を局部的に加
熱して脱炭した後、圧粉体を焼結する。こうして得られ
た焼結部品は、さらに、その溶接部において、他の部品
と溶接されるが、その際、溶接部が脱炭されていて、そ
の炭素量が少なくなっていることにより、溶接強度が高
まる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第１実施例について、図１か
ら図３を参照しながら説明する。この実施例における溶
接用焼結部品１は、先に説明した図６および図７に示す
ようなインナーレースであるが、高炭素の鉄−炭素系合
金であって、例えば 0.5重量％の炭素を含んでいる。ま
ず、焼結部品１の製造ライン全体の構成の概略を図１に
基づいて説明する。21は粉末成形プレスで、この粉末成
形プレス21は、先に説明した図９に示すような金型を有
しており、原料粉末を圧縮して成形するものである。22
はコンベヤーであり、このコンベヤー22は、粉末成形プ
レス21から成形された圧粉体1Aが投入されるものであ
る。また、23は高周波加熱装置で、この高周波加熱装置
23は、圧粉体1Aを局部的に加熱して脱炭するものであ
る。24はハンドリングロボットで、このハンドリングロ
ボット24は、コンベヤー22で搬送されてきた圧粉体1Aを
把持して、高周波加熱装置23へ搬入するとともに、加熱
後の圧粉体1Aを高周波加熱装置23から整列装置25へ搬出
するものである。この整列装置25は、圧粉体1Aを整列す
るものである。26は焼結炉で、この焼結炉26は、整列さ
れた圧粉体1Aを加熱して焼結するものである。

【００１１】前記高周波加熱装置23は、図２および図３
に示すように、圧粉体1Aが着脱自在に装着され、この圧
粉体1Aを下から支えるテーブル31を有しているととも
に、円環状のコイル32を有している。このコイル32は、
圧粉体1Aの上端面の突起２の上方に近接して位置するも
のである。そして、コイル32には、高周波発生器33より
高周波電流が通電されるものである。

【００１２】つぎに、焼結部品１の製造方法について説
明する。まず、粉末成形プレス21により、原料粉末を圧
縮して圧粉体1Aを成形する。この成形された圧粉体1A
は、粉末成形プレス21から１個１個投出されてコンベヤ
ー22により搬送され、さらに、ハンドリングロボット24
により高周波加熱装置23に搬入される。すなわち、この
高周波加熱装置23のテーブル31上に１個の圧粉体1Aが装
着される。そして、図２および図３に示すように、コイ
ル32が圧粉体1Aの上端面の突起２の上方に近接して位置
する。この状態で、コイル32に高周波電流を通電する。
これにより、圧粉体1Aの上端面の突起２付近が誘導加熱
され、1000℃程度になる。この誘導加熱は、コイル32が
２〜３mm程度の範囲で十分に行われる。そして、この加
熱により、圧粉体1Aの突起２付近が脱炭され、炭素が０
重量％に近い脱炭部36（図２において、クロスハッチン
グで示す部分）となる。すなわち、大気中における加熱
により、炭素が燃焼、酸化して二酸化炭素となり、逸散
する。また、一部の鉄も酸化して酸化鉄となる。つい
で、加熱、脱炭の済んだ圧粉体1Aは、ハンドリングロボ
ット24により高周波加熱装置23から整列装置25へ搬出さ
れる。そして、この整列装置25において、圧粉体1Aが整
列される。さらに、これら圧粉体1Aは、焼結炉26内に搬
入され、ここで加熱されて焼結される。なお、還元雰囲
気中での焼結により、前記高周波加熱時に生じた酸化鉄
が還元される。

【００１３】こうして製造された焼結部品１は、その
後、プロジェクション溶接に付される。すなわち、焼結
部品１の上端面に板金３が溶接される。このプロジェク
ション溶接は、先に説明した図６および図８に示すよう
に行われる。そして、焼結部品１において、前述のよう
な高周波加熱によって突起２付近すなわち溶接部付近が
脱炭されていることにより、溶接部の強度が高まる。し
かも、高周波加熱により必要な部分のみを脱炭できるの
で、溶接部以外では、所定の炭素量を確保できる。さら
に、粉末成形時に２層成形を行う場合に比べて、粉末成
形プレスのプレススピードを上げられ、全体としても能
率が向上する。また、炭素量の少ない部分を溶接部付近
の必要最小限の部分に制限できる。

【００１４】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
前記実施例では、ハンドリングロボット24により圧粉体
1Aを搬送して高周波加熱装置23により１個１個加熱、脱
炭していたが、粉末成形プレスからベルトコンベヤーに
搬出された圧粉体を同じベルトコンベヤー上で何らかの
手段によりいったん停止させ、そこで高周波加熱するな
どしてもよい。また、前記実施例では、焼結部品１の方
に突起２を設けていたが、焼結部品の上端面は平らに
し、この上端面に溶接される板金の方に突起を設けても
よい。なお、この場合、板金よりも焼結部品の方が溶融
しやすいため、板金の突起は、潰れることなく、焼結部
品内に食い込む。また、溶接されるのは、焼結部材１と
溶成材からなる板金３とに限るものではなく、焼結部材
同志を溶接するものであってもよい。焼結部材の炭素の
重量％も、 0.5に限るものではない。

【００１５】さらに、溶接方法も、前記実施例のような
プロジェクション溶接に限るものではない。例えば、図
４は本発明の第２実施例を示すものであるが、この第２
実施例は、円環状の焼結部品41と同径の円環状の他の部
品42とをそれらの外周において全周に渡ってレーザー溶
接するものである。なお、43は溶接部である。したがっ
て、この第２実施例においては、焼結部品41の溶接面
（図示上端面）の外周部を高周波加熱して、脱炭してい
る。図４において、44が脱炭部（クロスハッチングで示
した部分）である。さらに、本発明は、プロジェクショ
ン溶接、レーザー溶接の他に、ビーム溶接、ろう材と炉
を用いたろう付けなど、各種の溶接方法に有効である。

【００１６】また、図５は本発明の第３実施例を示すも
ので、この第３実施例の溶接用焼結部品46は、円環状
で、外周面に他の部品が溶接されるものである。この場
合、高周波加熱に際して、鎖線で示すように、外周面全
体にコイル47を対向させ、焼結部品46の外周部全体を加
熱して、脱炭する。なお、図５において、48が脱炭部
（クロスハッチングで示した部分）である。焼結部品46
の内周部で炭素が 0.6重量％であるとすれば、外周の脱
炭部48は、炭素の重量％をほぼ０に近くする。

【００１７】さらに、焼結部品を局部的に加熱して脱炭
する手段は、高周波加熱に限るものではなく、ガスバー
ナーなどによる加熱も可能である。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、鉄−炭素系合金からな
り溶接に供される焼結部品の製造方法において、粉末成
形後であって焼結前に、圧粉体における溶接部となる部
分を局部的に加熱して脱炭するので、溶接部の強度を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、焼結部品の製
造ラインの概略図である。

【図２】同上高周波加熱装置の概略側面図である。

【図３】同上高周波加熱装置の概略平面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示すもので、外周縁で溶
接した焼結部品および他の部品の断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例を示すもので、外周
部全体を脱炭した圧粉体の断面図である。

【図６】プロジェクション溶接を示す断面図である。

【図７】同上プロジェクション溶接される焼結部品の平
面図である。

【図８】同上プロジェクション溶接された焼結部品およ
び他の部品の断面図である。

【図９】粉末成形プレスの金型の断面図である。

【符号の説明】

１ 焼結部品 1A 圧粉体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄−炭素系合金からなり溶接に供される
   焼結部品の製造方法において、粉末成形後であって焼結
   前に、圧粉体における溶接部となる部分を局部的に加熱
   して脱炭することを特徴とする溶接用焼結部品の製造方
   法。