JPH07100669A - 摩擦圧接方法及び装置 - Google Patents

摩擦圧接方法及び装置

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JPH07100669A
JPH07100669A JP27291493A JP27291493A JPH07100669A JP H07100669 A JPH07100669 A JP H07100669A JP 27291493 A JP27291493 A JP 27291493A JP 27291493 A JP27291493 A JP 27291493A JP H07100669 A JPH07100669 A JP H07100669A
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JP
Japan
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pressure
contact surface
gas
welded
contacted
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JP27291493A
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English (en)
Inventor
Shizuo Kawanami
静男 河波
Ryoji Kishikawa
良治 岸川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックスと金属や、異材の活性金属の摩
擦圧接に適用される摩擦圧接方法とその装置に関するも
ので、変形抵抗が高く、したがって初期接触面がバリと
して排出できない材料の接合強度を高めることを目的と
している。 【構成】 ベッド7上のスライド台4に一方の被圧接物
1aをモータ5により回転可能及び水平方向移動可能に
チャック2aにより保持し、他方の被圧接物1bを固定
台6にチャック2bで保持する。それぞれの被圧接物の
接触面まわりにチャンバー3を配設し、該チャンバーに
は、外周部にシールドガス供給孔を設け、供給されたガ
スはシールドガス溜り部3bに送給された後、噴出孔3
cを通って被圧接物の周囲の空気を排出し、シールド3
内をシールドガス雰囲気に保持する。ついでモータによ
り一方の被圧接物1aを回転しながらスライド台4を前
進し、両方の被圧接物1a,1bの先端を接触させる。
これにより摩擦熱で接触面を加熱したのち、同接触面を
引き離して発熱を中断し、接触面を冷却する。その後所
定の方法により摩擦圧接を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスと金属の
摩擦圧接や、異材の活性金属の摩擦圧接に適用される摩
擦圧接方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4及び図5は従来の摩擦圧接法の概念
を示すもので、時間経過における回転数、圧力、及び温
度の関係を表示したものである。
【0003】すなわち従来の摩擦圧接法は、対向配置し
た被圧接物のうちの一方を回転させ、該被圧接物が所定
の回転数(N′)に到達したのち、固定された他方の被
圧接物との接触面にP1 ′の圧力を付加して摩擦発熱を
生ぜしめ、接触面の温度がT1 ′に到達すると、ブレー
キにより回転を停止させると同時に圧力P2 ′を付加し
て接合を完了する方法が普通に知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】摩擦圧接法などのいわ
ゆる固相接合法において、両物体をより強固な十分な接
合を行なうためには、接合前に、被接合面の酸化物層な
どの皮膜を除去し、表面を活性化したのち接合すること
が不可欠である。この点、摩擦圧接法は、変形抵抗の小
さい金属同士の接合では初期の接触面は、圧接過程で、
高い軸力によってバリとなって排出され、互いに新しい
面で接合されるという特徴を有している。
【0005】しかし、極端に変形抵抗が異なる金属同士
やセラミックスと金属の接合などの場合は、変形抵抗の
高い物体の初期接触面は、バリとして排出されず、表面
が活性化されないまま接合されてしまうこととなり、接
合が十分に行なわれず、接合強度も低いという不具合が
ある。
【0006】本発明は、上記不具合点を解決する方法を
提供することを目的とするもので、すなわち、変形抵抗
が極端に異なる金属同士や、セラミックスと金属の接合
などの場合に、摩擦圧接直前に接触面の酸化物層を除去
し表面を活性化させる新たな摩擦圧接方法及びそのため
の装置に関する。
【0007】しかも、この方法及び装置は、従来の圧接
装置を一部改良するか、制御シーケンスを組換えるだけ
でよく、又、圧接面のまわりを不活性ガス雰囲気又は還
元ガス雰囲気にするためのチャンバーを装備するだけで
可能であり、一連の圧接工程の中で十分可能である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の構成として本発明の摩擦圧接方法は、通常の摩擦圧接
工程に入る直前に、まず、被圧接物の接触面のまわりを
空気を排除して不活性ガス又は還元ガス雰囲気にしたの
ち、一方の被圧接物を回転させながら両方の被圧接物を
加工しながら接触させ接触面を摩擦発熱させる。
【0009】そして、接触面が高温(通常は1000℃
以上)になった時点で、両方の被圧接物を引き離し、摩
擦発熱を中断させ、初期接触面を冷却させる。
【0010】これにより接触面を清浄化した後、通常の
摩擦圧接方法により圧接を行なうものである。
【0011】またこの圧接方法に用いる装置としては、
ベッド上に搭載されたスライド台に、モータにより回転
可能に連結した被圧接物の一方を装着するチャックと、
これと対向してベッド上の固定台にもう一方の被圧接物
を装着するチャックを配置し、スライド台の移動による
前記対向する両被圧接物の接触面の周囲に、外周部にシ
ールドガスの供給孔及び同ガスの溜り部を有すると共
に、内方部に被圧接物に向けてガスを噴射するガス噴出
孔を多数個穿設したチャンバーを配設したものが好まし
い。
【0012】
【作用】上記構成よりなる本発明においては、通常の摩
擦圧接工程の直前に、不活性ガス又は還元ガス雰囲気中
で、摩擦発熱によって初期接触面を加熱した後冷却する
操作を行なうことにより、初期接触面の酸化皮膜は加熱
と冷却過程で、細かく剥離分散し、新しい表面が露出し
てくる。この操作を数回くり返すと接触面の清浄度は格
段に良くなり活性化される。
【0013】接触面のまわりを不活性ガス又は還元ガス
雰囲気にする理由は加熱と冷却過程で酸化皮膜が剥離し
て新しく露出した金属面を酸化させないためである。
【0014】酸化皮膜が剥離する理由は、実証されては
いないがおそらく、酸化皮膜と金属との熱膨張係数の違
いによるものと考えられる。この事実は、真空熱処理に
おいて熱処理後の金属表面が、熱処理前の表面よりはる
かに金属光沢を呈していることからもわかる。
【0015】すなわち、酸化皮膜とその下に存在する金
属とは熱膨張係数が異なるため、表面の加熱、冷却時
に、酸化皮膜と金属との境界に剪断力が働き、これによ
って酸化皮膜はその境界層から剥離し、新しい表面が露
出することになる。
【0016】新しい表面が露出した後は、その雰囲気が
不活性ガス又は還元性ガスに覆われているため、新たに
酸化皮膜の生成はなく、従来の摩擦圧接工程が行なわれ
るまで清浄度が維持されることになる。
【0017】
【実施例】以下図面により本発明の1実施例について説
明する。図1は本発明を実施する摩擦圧接装置の概要を
示す側面図、図2は本発明の圧力及び回転数の経時変化
を示すブロックダイヤグラム図、図3は本発明の温度の
経時変化を示すブロックダイヤグラム図である。
【0018】まず図1において、ベッド7の上に搭載さ
れた矢印方向移動可能のスライド台4に支承され、モー
タ5に連結されたチャック2aに一方の被圧接物1aを
回転可能に取りつける。
【0019】次に固定台6に取付けられたチャック2b
にもう一方の被圧接物1bを取りつける。
【0020】チャンバー3は、それぞれの被圧接物の接
触面(先端)まわりを、空気を除去し、不活性ガス又は
還元性ガス雰囲気にするための容器で、該チャンバー3
には、外周部にシールドガス(例Ar)の供給孔(図示
していない)を有し、供給されたガスは、いったんシー
ルドガス溜り部3bに送給されたのち、同ガス溜り部迄
貫通する複数個の噴出孔3cを通ってワーク(被圧接
物)1a,1bの周囲の空気(大気)を排出し、チャン
バー3内をシールドガス雰囲気に保持する。
【0021】なお3aはチャンバーの固定具で、ベッド
7上に設置されチャンバー3を支持する。
【0022】このチャンバー3にArガス又はH2 ガス
を封入して互いに接触する被圧接物の先端のまわりを上
記ガス雰囲気にしたのち、モータ5により一方の被圧接
物1aを所定の回転数(N)まで回転させる。
【0023】次いでスライド台4を前進させ、両方の被
圧接物1a,1bの先端を接触させると図2のダイヤグ
ラムに示すように圧力P0 が付加され、その接触面は、
摩擦発熱によって、図3に示すように加熱されT0 まで
温度上昇する。一般には1000℃以上に加熱される。
【0024】シールドガス噴射のタイミングは、圧力P
0 を負荷して被圧接物を接触させる数分前にシールドガ
スを噴出させる。その時間は被圧接物が接触し発熱を生
じる時に、その周囲がシールドガス雰囲気になる時間が
あれば良い。
【0025】次にスライド台4を後退させて、摩擦発熱
を図2に示す所定時間t0 だけ中断する。これによっ
て、接触面の温度は図3に示すようにほぼ常温まで冷却
される。
【0026】本実施例は1回だけの操作について図示し
ているが、これまでの動きを2〜3回くり返すことも可
能である。これによって最初に存在した接触面の酸化皮
膜は剥離し、活性な清浄度の高い表面が露出し、そのま
ま維持される。
【0027】そのあとは、通常の圧接工程にて、スライ
ド台4を前進させ図2に示す摩擦圧力P1 を付加し、図
3に示す温度T1 まで接触面が加熱された時点で、ブレ
ーキにより回転Nを止め、図2に示すアプセット圧力P
2 を付加して圧接は完了し、被圧接物1aと1bは一体
に接合される。
【0028】なおシールドガスの噴出終りは、次工程の
圧力P1 を負荷している時間すなわち圧力P2 を負荷す
る直前である。勿論それ以上流し続けても良いが、シー
ルドガスが無駄になる。
【0029】通常の摩擦圧接工程の直前に、被圧接物の
初期接触面を加熱、冷却して酸化皮膜を除去し、活性化
した表面を造りだす工程は従来の摩擦圧接装置のソフト
(例えば制御シーケンス)を変えるだけでよく、又、そ
の操作も一連の圧接工程の中で実施できる。
【0030】以上本発明の1実施例につき縷々説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本発
明技術思想の範囲内において種々変更し得るものであ
り、それらは何れも本発明の技術的範囲に属する。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、通常の摩擦圧接直前に
不活性ガス又は還元性ガス雰囲気中で、摩擦発熱によっ
て初期接触面を加熱、冷却することで、初期接触面の酸
化皮膜を除去したあと、通常の圧接工程が実施されるた
め変形抵抗が高く、したがって初期接触面がバリとして
排出できない材料の接合強度を高める手法として有効で
ある。
【0032】また本発明によれば、例えばチタン合金
(Ti−6Al−4V)とSUS304の異材継手で確
実に母材破断(SUS側より破断)を生じる継手を造る
ことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例に係る摩擦圧接装置の側面図
である。
【図2】本発明の1実施例に係る圧力及び回転数の経時
変化を示すブロックダイヤグラム図である。
【図3】本発明の1実施例に係る温度の経時変化を示す
ブロックダイヤグラム図である。
【図4】従来の摩擦圧接法の圧力及び回転数の経時変化
を示すブロックダイヤグラム図である。
【図5】従来の摩擦圧接法の温度の経時変化を示すブロ
ックダイヤグラム図である。
【符号の説明】
1a,1b 被圧接物 2a,2b チャック 3 チャンバー 3a チャンバー固定具 3b シールドガス溜り部 3c 噴出孔 4 スライド台 5 モータ 6 固定台 7 ベッド

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 摩擦圧接法において、所定の摩擦圧接を
    行なう直前に、対向配置した被圧接物のまわりを、不活
    性ガス又は還元ガス雰囲気にしたのち、被圧接物の一方
    を回転させ、摩擦熱により被圧接物の接触面を加熱し、
    その後被圧接物の接触面を引き離して摩擦による発熱を
    中断させ、該接触面を冷却したのち、所定の方法による
    摩擦圧接を行なうことを特徴とする摩擦圧接方法。
  2. 【請求項2】 ベッド上に搭載されたスライド台に、モ
    ータにより回転可能に連結した被圧接物の一方を装着す
    るチャックと、これと対向してベッド上の固定台にもう
    一方の被圧接物を装着するチャックを配置し、スライド
    台の移動による前記対向する両被圧接物の接触面の周囲
    に、外周部にシールドガスの供給孔及び同ガスの溜り部
    を有すると共に、内方部に被圧接物に向けてガスを噴射
    するガス噴出孔を多数個穿設したチャンバーを配設した
    ことを特徴とする摩擦圧接装置。
JP27291493A 1993-10-06 1993-10-06 摩擦圧接方法及び装置 Withdrawn JPH07100669A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998028103A1 (de) * 1996-12-23 1998-07-02 MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MüNCHEN GMBH Reibschweissverfahren und schutzgasdusche zur durchführung des verfahrens
US6834790B2 (en) 2002-04-20 2004-12-28 Rolls-Royce Plc Friction welding
US8336755B2 (en) 2007-06-23 2012-12-25 Rolls-Royce, Plc Friction welding enclosure
CN107096992A (zh) * 2017-03-27 2017-08-29 耐世特凌云驱动系统(芜湖)有限公司 长柄滑套摩擦焊接装置
EP2543463A3 (en) * 2011-07-05 2017-12-27 Rolls-Royce plc A method of linear friction welding
WO2018029812A1 (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 日鍛バルブ株式会社 摩擦圧接方法及び摩擦圧接装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998028103A1 (de) * 1996-12-23 1998-07-02 MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MüNCHEN GMBH Reibschweissverfahren und schutzgasdusche zur durchführung des verfahrens
US6199744B1 (en) * 1996-12-23 2001-03-13 Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh Friction welding process and shielding gas shower for carrying out the process
US6834790B2 (en) 2002-04-20 2004-12-28 Rolls-Royce Plc Friction welding
US8336755B2 (en) 2007-06-23 2012-12-25 Rolls-Royce, Plc Friction welding enclosure
EP2543463A3 (en) * 2011-07-05 2017-12-27 Rolls-Royce plc A method of linear friction welding
WO2018029812A1 (ja) * 2016-08-10 2018-02-15 日鍛バルブ株式会社 摩擦圧接方法及び摩擦圧接装置
TWI644748B (zh) * 2016-08-10 2018-12-21 日鍛閥門股份有限公司 摩擦壓接方法及摩擦壓接裝置
CN109414781A (zh) * 2016-08-10 2019-03-01 日锻汽门株式会社 摩擦压接方法及摩擦压接装置
CN109414781B (zh) * 2016-08-10 2021-01-15 日锻汽门株式会社 摩擦压接方法及摩擦压接装置
US11298776B2 (en) 2016-08-10 2022-04-12 Nittan Valve Co., Ltd. Friction welding method and friction welding apparatus
CN107096992A (zh) * 2017-03-27 2017-08-29 耐世特凌云驱动系统(芜湖)有限公司 长柄滑套摩擦焊接装置

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