JPH07164157A - 固体銅部片の溶接方法 - Google Patents
固体銅部片の溶接方法Info
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- JPH07164157A JPH07164157A JP4125106A JP12510692A JPH07164157A JP H07164157 A JPH07164157 A JP H07164157A JP 4125106 A JP4125106 A JP 4125106A JP 12510692 A JP12510692 A JP 12510692A JP H07164157 A JPH07164157 A JP H07164157A
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- Japan
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- welding
- copper
- copper piece
- pieces
- electrode
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
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- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/14—Projection welding
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
- B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
- B23K11/18—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded of non-ferrous metals
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶加剤を用いない固体銅部片の溶接方法の提
供。 【構成】 ２個の固体銅部片を溶加剤を用いずに溶接に
より接合する。部片(14,16) は突起(15,17) を有し、溶
接プレス(10)に配置される前にこれら突起が互いに接触
状態とされる。溶接は非常な高圧力下で約十分の一秒の
短時間に非常に大きい電流を流すことにより行われる。
この溶接は銅の焼きなましを防止する。
供。 【構成】 ２個の固体銅部片を溶加剤を用いずに溶接に
より接合する。部片(14,16) は突起(15,17) を有し、溶
接プレス(10)に配置される前にこれら突起が互いに接触
状態とされる。溶接は非常な高圧力下で約十分の一秒の
短時間に非常に大きい電流を流すことにより行われる。
この溶接は銅の焼きなましを防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は溶加剤（filler metal）
を用いずに第１及び第２の固体銅部片を溶接する組付け
方法に関する。
を用いずに第１及び第２の固体銅部片を溶接する組付け
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気的スイッチ装置では多数の固体部片
は銅で作られており、その導電性の良好なことは周知で
ある。それら固体銅部片の組付けにはろう付けによる熱
接合が必要である。溶加剤は一般に銅より融点が低く操
作が微妙な銀を含む合金である。銅は必然的に加熱され
て物理的な焼きなまし遷移を受け、ろう付け材からのカ
ーボン付着による外的な劣化を受ける。これら銅部片は
次に元の形態を回復すべく化学的に洗浄されて処理され
ねばならない。そして時間と共に銅の硬度を回復する。
は銅で作られており、その導電性の良好なことは周知で
ある。それら固体銅部片の組付けにはろう付けによる熱
接合が必要である。溶加剤は一般に銅より融点が低く操
作が微妙な銀を含む合金である。銅は必然的に加熱され
て物理的な焼きなまし遷移を受け、ろう付け材からのカ
ーボン付着による外的な劣化を受ける。これら銅部片は
次に元の形態を回復すべく化学的に洗浄されて処理され
ねばならない。そして時間と共に銅の硬度を回復する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の固体
銅部片の接合は手間がかかり、また、溶加剤が必要であ
る。
銅部片の接合は手間がかかり、また、溶加剤が必要であ
る。
【０００４】本発明の目的は溶加剤を用いることなく簡
単なプロセスで固体銅部片を接合することである。
単なプロセスで固体銅部片を接合することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、次の段
階を含むことを特徴とする。
階を含むことを特徴とする。
【０００６】第１銅部片を成形し前面に突起を、そして
背面に突起より小さい断面をもつ共役空洞並びにこの空
洞を囲む限られた深さのリング形の窪みを形成し、第２
銅部片を成形して第１銅部片への接合ポイントに突起を
形成し、第１及び第２の銅を主材料とする電極を有する
抵抗溶接プレスに、第１銅部片をその前面に第２電極に
面し背面が窪みより断面が大きく且つこの窪みの周辺に
当たる第１電極に当たるよう配置し、第２銅部片を、両
突起が溶接プレスの軸上となって点接触するようにして
第２電極上に配置し、電流が第１銅部片、両突起及び第
２銅部片を通り流れるように第１及び第２電極間に電流
を流し両銅部片を加熱し、第１及び／又は第２電極によ
り両突起がつぶれて溶着が生じないように圧力を加えて
両銅部片を圧縮する。
背面に突起より小さい断面をもつ共役空洞並びにこの空
洞を囲む限られた深さのリング形の窪みを形成し、第２
銅部片を成形して第１銅部片への接合ポイントに突起を
形成し、第１及び第２の銅を主材料とする電極を有する
抵抗溶接プレスに、第１銅部片をその前面に第２電極に
面し背面が窪みより断面が大きく且つこの窪みの周辺に
当たる第１電極に当たるよう配置し、第２銅部片を、両
突起が溶接プレスの軸上となって点接触するようにして
第２電極上に配置し、電流が第１銅部片、両突起及び第
２銅部片を通り流れるように第１及び第２電極間に電流
を流し両銅部片を加熱し、第１及び／又は第２電極によ
り両突起がつぶれて溶着が生じないように圧力を加えて
両銅部片を圧縮する。
【０００７】
【作用】この方法は両銅部片の加熱がその突起部に限ら
れるようにして抵抗性溶接プレスで行われる。銅の電気
抵抗は小さいから電流によりそれを加熱することが特に
困難である。本発明によれば、この困難性は電流を限ら
れた領域すなわち２個の突起間の点接触部分に集中させ
ることで解決する。このように突起の領域に局所化され
た加熱により溶接プレスの圧力により変形し、平らにさ
れた銅部片の融合が生じて両者の接合を行う。これら２
個の部片の溶接はこのようにして溶加剤を用いることな
くそして銅の焼きなましあるいは変色を伴わずに達成さ
れる。溶接電流及び圧力の大きさ並びに電流供給時間は
当然接合されるべき部片の形状と寸法より決まるが、一
例として非常に短時間、例えば約十分の一秒間、約100,
000アンペアの電流を流すことにより、電流を流すべき
２個の銅のバー間に接合が得られる。これら部片はこの
溶接中数百デカニュートンの圧力を受ける。この非常に
短い通電時間により熱放散及び部片主要部の温度上昇が
制限される。
れるようにして抵抗性溶接プレスで行われる。銅の電気
抵抗は小さいから電流によりそれを加熱することが特に
困難である。本発明によれば、この困難性は電流を限ら
れた領域すなわち２個の突起間の点接触部分に集中させ
ることで解決する。このように突起の領域に局所化され
た加熱により溶接プレスの圧力により変形し、平らにさ
れた銅部片の融合が生じて両者の接合を行う。これら２
個の部片の溶接はこのようにして溶加剤を用いることな
くそして銅の焼きなましあるいは変色を伴わずに達成さ
れる。溶接電流及び圧力の大きさ並びに電流供給時間は
当然接合されるべき部片の形状と寸法より決まるが、一
例として非常に短時間、例えば約十分の一秒間、約100,
000アンペアの電流を流すことにより、電流を流すべき
２個の銅のバー間に接合が得られる。これら部片はこの
溶接中数百デカニュートンの圧力を受ける。この非常に
短い通電時間により熱放散及び部片主要部の温度上昇が
制限される。
【０００８】解決されるべき第２の困難性はプレスの電
極及び電極と部片との間の接触領域の温度上昇である。
本発明によればこれら電極は銅を主材料としており、特
にクロム銅であり、それ故、電気抵抗は小さく温度上昇
も小さい。接触領域の温度上昇は本発明により部片の背
面の空洞のまわりに配置されるリング状の窪みにより与
えられる環形の接触面により支配される。このため接触
圧力は温度上昇を局所溶着の生じる点接触ではなく、環
形の領域に均一に分散する。窪みの直径は例えば電極の
直径の約半分であり、その深さは数十分の一ミリメート
ルである。
極及び電極と部片との間の接触領域の温度上昇である。
本発明によればこれら電極は銅を主材料としており、特
にクロム銅であり、それ故、電気抵抗は小さく温度上昇
も小さい。接触領域の温度上昇は本発明により部片の背
面の空洞のまわりに配置されるリング状の窪みにより与
えられる環形の接触面により支配される。このため接触
圧力は温度上昇を局所溶着の生じる点接触ではなく、環
形の領域に均一に分散する。窪みの直径は例えば電極の
直径の約半分であり、その深さは数十分の一ミリメート
ルである。
【０００９】突起は高さ数ミリの球形キャップ状である
とよく、部片がバー又はプレート形である場合には型押
しにより対向する面に共役空洞をつくることでそのよう
な形状とし得る。接合されるべき２個の部片又はプレー
トは溶接プレスの電極間に入れられる前にそれらの突起
が対面してその頂部で接触するように互いに配置され
る。次に電極がそれら突起を変形させるには充分ではな
い圧力でそれら部片に与えられる。しかしながら、この
変形は電流を加えてそれら突起の抵抗により温度が上昇
し、銅の局部的融合が生じる間に生じる。本発明の溶接
方法は厚さ数センチのバー又はプレートの溶接に特に適
しているが、ロッド又はプレートのような他の部材に溶
接されるべき端部を有する回転体のような異なる形状の
部片に適用できる。その場合には突起は例えば機械加工
のような適当な方法で作ることができ、そして溶接プレ
スの電極は例えば固定用締付けジョーとしてそれを配置
することによりこの部片の形状に適合させることが出来
る。その場合にはジョーによる部片の締付け力は突起の
方向には加えられず、それ故、それら突起の平坦化が早
まる危険性が回避される。
とよく、部片がバー又はプレート形である場合には型押
しにより対向する面に共役空洞をつくることでそのよう
な形状とし得る。接合されるべき２個の部片又はプレー
トは溶接プレスの電極間に入れられる前にそれらの突起
が対面してその頂部で接触するように互いに配置され
る。次に電極がそれら突起を変形させるには充分ではな
い圧力でそれら部片に与えられる。しかしながら、この
変形は電流を加えてそれら突起の抵抗により温度が上昇
し、銅の局部的融合が生じる間に生じる。本発明の溶接
方法は厚さ数センチのバー又はプレートの溶接に特に適
しているが、ロッド又はプレートのような他の部材に溶
接されるべき端部を有する回転体のような異なる形状の
部片に適用できる。その場合には突起は例えば機械加工
のような適当な方法で作ることができ、そして溶接プレ
スの電極は例えば固定用締付けジョーとしてそれを配置
することによりこの部片の形状に適合させることが出来
る。その場合にはジョーによる部片の締付け力は突起の
方向には加えられず、それ故、それら突起の平坦化が早
まる危険性が回避される。
【００１０】本発明はまた上記の方法を実施するための
溶接プレス及びこの方法により得られた接合体にも関係
している。
溶接プレス及びこの方法により得られた接合体にも関係
している。
【００１１】
【実施例】図１〜５において、溶接プレス10は下側固定
電極11と上側可動電極12を含み、上側電極12は図示しな
い機構により下側電極11と接触するように動かすことが
でる。下側電極11の面13上にバー形の溶接されるべき第
２の部片14が配置される。この部片14の電極11とは反対
側の面に突起15が設けられている。溶接されるべき第１
の部片16はこの第２部片14の上に置かれる。第１の部片
16も突起17を有し、この突起が第２部片14の突起15と圧
接される。第１の部片16もバー形あるいはプレート形で
あり、両部片14と16の電気的な接触は突起15と17のレベ
ルで行われる。電極11及び12は大電流源18に接続されて
おり、溶接は電極11と12を閉じると共に、例えば数百デ
カニュートンの高圧力を加えることによって行われる。
電極が閉じると、その圧力を維持しつつ直ちに大電流が
電極11，12と部片14，16の間に流される。この電流は当
然突起15,17 間の接触領域に集中して流れ、それら突起
を局所的に加熱しそれらを形成する金属材料を融合させ
る。この期間は極めて短く、例えば、数十分の一秒であ
り、これにより部片14，16の過熱が防止される。一例と
してバーの形の２面の電流入力条件は両部材のクランプ
圧力を750 デカニュートンとして数十分の一秒間、90,0
00アンペアの電流を流すことで溶接できる。これらの値
は当然部片14と16の形状と厚さ又は太さにより決まる。
電極11と上側可動電極12を含み、上側電極12は図示しな
い機構により下側電極11と接触するように動かすことが
でる。下側電極11の面13上にバー形の溶接されるべき第
２の部片14が配置される。この部片14の電極11とは反対
側の面に突起15が設けられている。溶接されるべき第１
の部片16はこの第２部片14の上に置かれる。第１の部片
16も突起17を有し、この突起が第２部片14の突起15と圧
接される。第１の部片16もバー形あるいはプレート形で
あり、両部片14と16の電気的な接触は突起15と17のレベ
ルで行われる。電極11及び12は大電流源18に接続されて
おり、溶接は電極11と12を閉じると共に、例えば数百デ
カニュートンの高圧力を加えることによって行われる。
電極が閉じると、その圧力を維持しつつ直ちに大電流が
電極11，12と部片14，16の間に流される。この電流は当
然突起15,17 間の接触領域に集中して流れ、それら突起
を局所的に加熱しそれらを形成する金属材料を融合させ
る。この期間は極めて短く、例えば、数十分の一秒であ
り、これにより部片14，16の過熱が防止される。一例と
してバーの形の２面の電流入力条件は両部材のクランプ
圧力を750 デカニュートンとして数十分の一秒間、90,0
00アンペアの電流を流すことで溶接できる。これらの値
は当然部片14と16の形状と厚さ又は太さにより決まる。
【００１２】上述した突起は適当な手段でつくることが
できる。その一例は、バー又はプレート形の部片を型押
しすることであり、それにより突起15，17とは反対の面
にそれより断面の小さい共役空洞19が生じる。図２，３
はこの型押しにより形成される球形のキャップの形の突
起15，17を示しているが、それら突起の形状は異なるも
のでもよく、ほぼピンポイント接触領域をつくればよ
い。各空洞19のまわりには浅いリング状の窪み25がつく
られ、窪み25より大きい断面をもつ電極11, 12が窪み25
の周辺部26に接触する。窪み25の直径は突起15,17 のそ
れより大きく、例えば、電極11，12のそれの約半分であ
る。窪み25の深さは小さく、例えば数十分の一ミリメー
トルである。
できる。その一例は、バー又はプレート形の部片を型押
しすることであり、それにより突起15，17とは反対の面
にそれより断面の小さい共役空洞19が生じる。図２，３
はこの型押しにより形成される球形のキャップの形の突
起15，17を示しているが、それら突起の形状は異なるも
のでもよく、ほぼピンポイント接触領域をつくればよ
い。各空洞19のまわりには浅いリング状の窪み25がつく
られ、窪み25より大きい断面をもつ電極11, 12が窪み25
の周辺部26に接触する。窪み25の直径は突起15,17 のそ
れより大きく、例えば、電極11，12のそれの約半分であ
る。窪み25の深さは小さく、例えば数十分の一ミリメー
トルである。
【００１３】図４，５は回転体形の部片20の端部21にバ
ー形の部片16を溶接する他の実施例を示す。部片20が長
いため標準的な溶接プレスの電極11と12間にそれを挿入
することができない。本発明によれば下側電極を、部片
20の周面と適合する把持部23を有する締付けジョー22と
して構成する。回転体部片20の端面21は突起24を有し、
それに部片16の突起17が押し付けられる。溶接は前述の
ように行われ、回転体部片20のその端部にバー16を固着
することを可能にする。形状の異なる部片の溶接も当然
可能であり、要は両部片が電極に溶着しないように部片
と電極の間に良好な電気的及び機械的接触を与えればよ
い。
ー形の部片16を溶接する他の実施例を示す。部片20が長
いため標準的な溶接プレスの電極11と12間にそれを挿入
することができない。本発明によれば下側電極を、部片
20の周面と適合する把持部23を有する締付けジョー22と
して構成する。回転体部片20の端面21は突起24を有し、
それに部片16の突起17が押し付けられる。溶接は前述の
ように行われ、回転体部片20のその端部にバー16を固着
することを可能にする。形状の異なる部片の溶接も当然
可能であり、要は両部片が電極に溶着しないように部片
と電極の間に良好な電気的及び機械的接触を与えればよ
い。
【００１４】
【発明の効果】本発明は当然銅を主体とする部片、特に
銅合金に適用可能であり、最適な溶接パラメータは溶接
の結晶学的研究により容易に選ぶことができる。非常に
短時間の局所的な過熱により銅の焼きなましが防止さ
れ、それによりその機械的特性のすべてが維持される。
そして溶加剤を用いないため他の部片との電気的な接触
の品質に影響するようなカーボンの付着又は他の不純物
の付着が防止される。
銅合金に適用可能であり、最適な溶接パラメータは溶接
の結晶学的研究により容易に選ぶことができる。非常に
短時間の局所的な過熱により銅の焼きなましが防止さ
れ、それによりその機械的特性のすべてが維持される。
そして溶加剤を用いないため他の部片との電気的な接触
の品質に影響するようなカーボンの付着又は他の不純物
の付着が防止される。
【図１】溶接プレス及び溶接操作前に２個の電極間に挿
入される溶接されるべき２個の部片を示す図。
入される溶接されるべき２個の部片を示す図。
【図２】図１における２個の部片の拡大断面図。
【図３】図２のＸーＸ矢視平面図。
【図４】図１と同様の図であって他の実施例を示す図。
【図５】図４のＹーＹ矢視平面図。
１０ 溶接プレス １１ 下側固定電極 １２，２２ 上側可動電極 １４，１６，２１ 溶接されるべき部片 １５，１７，２４ 突起 ２５ 窪み ２６ 周辺部
Claims (4)
- 【請求項１】第１(16)及び第２(14,20) の固体銅部片で
あって、少なくとも第１銅部片(16)がプレート又はバー
の形でありそして第２銅部片(14,20) への接合のための
前面及びそれと反対の側の背面を有するごとくなった銅
部片を溶加剤を用いずに溶接する方法であって、 前記第１銅部片(16)を成形し前記前面に突起(17)を、そ
して前記背面に突起(17)より小さい断面をもつ共役空洞
(19)並びにこの空洞(19)を囲む限られた深さのリング形
の窪み(25)を形成し、 前記第２銅部片(14,20) を成形して前記第１銅部片(16)
への接合ポイントに突起(15,24) を形成し、 第１(12)及び第２(11)の銅を主材料とする電極を有する
抵抗溶接プレスに、前記第１銅部片(16)をその前面に前
記第２電極に面し前記背面が前記窪み(25)より断面が大
きく且つこの窪みの周辺に当たる前記第１電極に当たる
よう配置し、 前記第２銅部片(14,20) を、前記両突起が前記溶接プレ
スの軸上となって点接触するようにして前記第２電極(1
1,12) 上に配置し、 電流が前記第１銅部片、前記両突起及び前記第２銅部片
を通り流れるように前記第１(12)及び第２(11)電極間に
電流を流し前記両銅部片を加熱し、 前記第１及び／又は第２電極により前記両突起がつぶれ
て溶着が生じないように圧力を加えて前記両銅部片を圧
縮する、 ことを特徴とする固体銅部片の溶接方法。 - 【請求項２】前記通電時間は電流を約100,000 アンペ
ア、圧力を数百ニュートンとして約十分の一秒である請
求項１記載の固体銅部片の溶接方法。 - 【請求項３】プレート形の前記銅部片(14)はその背面に
前記突起(15)より小さい断面の共役空洞(19)及びこの空
洞(19)を囲む深さの限られたリング状の窪み(25)を形成
するように成形され、そして前記背面が前記窪み(25)よ
り大きい断面を有する前記第２電極(11)上に、この窪み
の周辺が配置されるごとくなった請求項１記載の固体銅
部片の溶接方法。 - 【請求項４】前記第２銅部片(20)は、圧縮力によりそれ
を把持して両好な機械的及び電気的接触を保証するクラ
ンプ形の第２電極(22)上に配置されるごとくなった請求
項１記載の固体銅部片の溶接方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9106306A FR2676674B1 (fr) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | Procede d'assemblage par soudage de deux pieces massives en cuivre et assemblage realise par un tel procede. |
| FR9106306 | 1991-05-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07164157A true JPH07164157A (ja) | 1995-06-27 |
Family
ID=9413119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4125106A Pending JPH07164157A (ja) | 1991-05-21 | 1992-05-18 | 固体銅部片の溶接方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5283413A (ja) |
| EP (1) | EP0516559B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07164157A (ja) |
| KR (1) | KR100232390B1 (ja) |
| CA (1) | CA2068942A1 (ja) |
| DE (1) | DE69203655T2 (ja) |
| FR (1) | FR2676674B1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008110397A (ja) * | 2006-10-06 | 2008-05-15 | Origin Electric Co Ltd | 高導電性被溶接物のプロジェクション溶接方法 |
| JP2009022983A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Origin Electric Co Ltd | 銅製の薄肉パイプの拡散接合方法及び拡散接合装置 |
| JP2010137287A (ja) * | 2006-10-06 | 2010-06-24 | Origin Electric Co Ltd | 高導電性被溶接物のプロジェクション溶接方法 |
| JP5853113B1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-02-09 | 株式会社川村金属製作所 | 溶接装置及び溶接方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6373021B1 (en) * | 2001-01-25 | 2002-04-16 | General Motors Corporation | Method for electrical resistance welding a metal tube to a metal sheet |
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