JPH07232267A - アルミニウム材の連続的接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い面積の接合を確実に効率良く行えるアル
ミニウム材の連続的接合方法を目的とする。 【構成】 回転する一対の加熱ローラ４，４の間に、イ
ンサート材２を介在させたアルミニウム製の被接合部材
２，２を通して移動させながら、加熱ローラ４，４を通
過する被接合部材１，１を該加熱ローラに４，４より加
熱加圧してインサート材２を順次溶融することにより、
被接合部材１，１を連続的に接合する方法であって、前
記加熱ローラ４，４の出側に、回転する一対の送りロー
ラ５，５を配置し、送りローラ５，５間に被接合部材
１，１を通して該送りローラ５，５により加圧するとと
もに、加熱ローラ４，４と送りローラ５，５との間に送
り方向への引張応力を付与しつつ被接合部材１，１を移
動させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウム材の広
い面積の接合に好適に用いられるアルミニウム材の連続
的接合方法に関するものである。

【０００２】なお、本明細書において「アルミニウム」
の語は、アルミニウムとその合金の両方を含む意味で用
いられる。

【０００３】

【従来の技術】例えばアルミニウム板でガソリンタンク
等を製作する場合のように、アルミニウム板を重ねて広
い面積で接合する必要の生ずる場合がある。このような
面接合を効率良く行う方法については、既に本出願人に
よって特願平４−２４５００８号に記載された接合方法
が開発されている。

【０００４】この接合方法は、図３に示すように、溶加
材にフラックスを含有させたインサート材（２）を介在
させて重ね合わせた２枚の被接合部材（１）（１）を、
回転する一対の加熱ローラ（４）（４）の間を通して、
被接合部材（１）（１）を移動させながらインサート材
（２）を順次に溶融することにより、これらの被接合部
材（１）（１）を接合しようというものである。このよ
うにすれば、広い面積の被接合部材（１）（１）に対し
ても小さな加熱ローラ（４）（４）で効率良く接合する
ことができる。

【０００５】ところで、前記接合方法では、加熱ローラ
（４）（４）は熱伝導によりインサート材（２）を溶融
するだけでなく、被接合部材（１）（１）を挟み付ける
ことよって、接合部に生じるボイド等の欠陥を絞り出す
効果があるため、加熱ローラ（４）（４）においては十
分な加圧力が必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記加熱ロー
ラ（４）（４）の加圧力を大きくすると、加熱ローラ
（４）（４）の通過直後に被接合部材（１）（１）が膨
らんだり剥がれたりすることがあり、結果的に良好な接
合状態を得られないおそれがあった。これは、前記加熱
ローラ（４）（４）を通過した直後の被接合部材（１）
（１）は熱膨脹により伸びる傾向にあり、加熱ローラ
（４）（４）通過直後では被接合部材（１）（１）がだ
ぶつき気味となることに加えて、前記インサート材
（２）が未だ溶融状態にあって２枚の被接合部材（１）
（１）が完全に接合されていないためであると推測され
る。

【０００７】この発明は、前記問題点を解決することを
目的として、広い面積の接合を確実に効率良く行えるア
ルミニウム材の連続的接合方法を提供しようとするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のアルミニウム材
の連続的接合方法は、前記目的を達成するために、回転
する一対の加熱ローラ（４）（４）の間に、インサート
材（２）を介在させたアルミニウム製の被接合部材
（１）（１）を通して移動させながら、加熱ローラ
（４）（４）を通過する被接合部材（１）（１）を該加
熱ローラ（４）（４）により加熱加圧してインサート材
（２）を順次溶融することにより、被接合部材（１）
（１）を連続的に接合する方法であって、前記加熱ロー
ラ（４）（４）の出側に、回転する一対の送りローラ
（５）（５）を配置し、送りローラ（５）（５）間に被
接合部材（１）（１）を通して該送りローラ（５）
（５）により加圧するとともに、加熱ローラ（４）
（４）と送りローラ（５）（５）との間に送り方向への
引張応力を付与しつつ被接合部材（１）（１）を移動さ
せることを特徴とするものである。また、前記送りロー
ラ（５）（５）は冷却機能を備えていることが好まし
い。

【０００９】前記被接合部材（１）を構成するアルミニ
ウム材としては、その組成が特に限定されるものではな
く、各種組成のものを適宜用い得る。

【００１０】前記インサート材（２）は、前記被接合部
材（１）よりも融点が低く、一般にろう付用のろう材ま
たは溶接用の溶加材として使用されるアルミニウム合金
を主体とするものであれば、その組成や形状は特に限定
されない。また、アルミニウム合金の他にフラックスを
含有するものであればなお良い。この発明において使用
できるインサート材（２）の一例として、一般にＳｉ、
Ｚｎ等の融点低下に有効な元素を含有するＡｌ合金の粉
末、またはこれらの合金組成の単体粉末に、弗化物系フ
ラックスまたは塩化物系フラックス粉末を添加し混合し
て、この混合粉末を熱圧成形後に押出成形等により所要
形状に成形したものがある。さらにこのような固形のイ
ンサート材（２）の代表的な組成として、Ａｌ、Ｓｉ、
弗化物系フラックスを含み、弗化物系フラックスを除く
元素の合計含有量に対してＳｉ含有量が３〜１５wt％、
かつ弗化物系フラックスを除く元素の合計と弗化物系フ
ラックスとを重量比で９９．９：０．１〜７０：３０の
割合で含有するインサート材を挙げることができる。な
お、前記インサート材（２）は必ずしも前述されたよう
な固形である必要はなく、前記合金粉末または合金組成
の単体粉末およびフラックス粉末に液状バインダーを混
合攪拌した懸濁液も使用可能である。これらのインサー
ト材（２）を前記被接合部材（１）（１）の接合界面に
介在させる方法としては、インサート材（２）が固形の
場合は平板状に成形して接合界面に挟めば良く、また液
状の場合は接合面に塗布すれば良い。

【００１１】前述のようにしてインサート材（２）を介
在させた被接合部材（１）（１）は、図１のように、回
転する加熱ローラ（４）（４）および送りローラ（５）
（５）の間を通すことによって接合される。

【００１２】前記加熱ローラ（４）（４）はインサート
材（２）を溶融できる程度に発熱するものであれば特に
発熱方式は限定されず、高周波誘導加熱によるものを例
示できる。また、前記加熱ローラ（４）（４）において
は、被接合部材（１）（１）を挟み付けて接合部に生じ
た欠陥を後方に絞り出すために、被接合部材（１）
（１）に加圧力を与える必要がある。加圧力は、加熱ロ
ーラ（４）の長さ当たり０．０１ｋｇｆ／ｍｍ未満では
欠陥を絞り出す効果が乏しく、また１０ｋｇｆ／ｍｍを
超えると被接合部材（１）（１）が圧延されるおそれが
あるため、０．０１〜１０ｋｇｆ／ｍｍで加圧するのが
良い。特に、０．０４〜５ｋｇｆ／ｍｍが好ましい。

【００１３】前記送りローラ（５）（５）は、前記加熱
ローラ（４）（４）において溶融されて凝固しつつある
インサート材（２）を被接合部材（１）（１）に押付け
て接合を確実なものにするためのローラであるから、や
はり前記被接合部材（１）に送りローラ（５）の長さ当
たり０．０１〜１０ｋｇｆ／ｍｍ、特に好ましくは０．
０４〜５ｋｇｆ／ｍｍの加圧力を与える必要がある。ま
た、前記加熱ローラ（４）（４）から送りローラ（５）
（５）までの間で被接合部材（１）（１）がだぶつき気
味になると、送りローラにおいて加圧しても二対のロー
ラ（４）（５）間で２枚の被接合部材（１）（１）が膨
らんだり剥がれたりするため、前記送りローラ（５）
（５）で挟んで加圧しても良好な接合を達成できないこ
とがある。したがって、加熱ローラ（４）（４）よりも
送りローラ（５）（５）において被接合部材（１）
（１）を過送り気味にして、これら二対のローラ（４）
（５）の間の被接合部材（１）（１）に送り方向への引
張応力を生じさせる必要がある。このような引張応力
は、前記送りローラ（５）（５）に加熱ローラ（４）
（４）よりも若干大きな回転駆動力を与えたり、前記送
りローラ（５）（５）のみに回転駆動力を与えて被接合
部材（１）（１）に移動により加熱ローラ（４）（４）
を従動させたりすることによって容易に生じさせること
ができる。

【００１４】前記加熱ローラ（４）（４）と送りローラ
（５）（５）との配置間隔（Ｌ）は、狭すぎると送りロ
ーラ（５）（５）を通過してもインサート材（２）の凝
固が不十分なために２枚の被接合部材（１）（１）が膨
らんだり剥離したりすることがあり、また広すぎるとイ
ンサート材（２）の凝固が進み過ぎて送りローラ（５）
（５）で加圧する意味がなくなる。前記間隔（Ｌ）は、
被接合部材（１）の厚さや加熱温度、さらには後述の送
りローラ（５）（５）の冷却機能の有無によって異なる
が、４０〜１５０ｍｍとするのが良い。

【００１５】また、前記送りローラ（５）（５）が被接
合部材（１）（１）に接触することでインサート材
（２）はある程度冷却されるが、送りローラ（５）
（５）に積極的な冷却機能を付加して、送りローラ
（５）（５）におけるインサート材（２）の凝固を促進
するようにしても良い。特に、前記送りローラ（５）
（５）を加熱ローラ（４）（４）に近接して設ける場合
には、未だ溶融状態にあるインサート材（２）を強制的
に冷却凝固させることができる点で好ましい。

【００１６】なお、前記加熱ローラ（４）（４）および
送りローラ（５）（５）は、接合部分、即ちインサート
材（２）が介在する部分のみを挟むことができれば良
く、被接合部材（１）（１）全体を挟む必要はない。ま
た、一般的な円柱形である必要はなく、前記被接合部材
（１）の形状に応じて円錐形や段付状のものでも良い。

【００１７】また、前記被接合部材（１）の形状によっ
ては加熱ローラ（４）（４）のところでインサート材
（２）が切れて被接合部材（１）（１）のみが加熱ロー
ラ（４）（４）に送り込まれ、被接合部材（１）（１）
間にインサート材（２）を供給できないことがある。こ
のような場合は、図２に示すように、加熱ローラ（４）
（４）の手前に被接合部材（１）（１）とインサート材
（２）を押さえる一対の押さえローラ（６）（６）を配
置することによってインサート材（２）の供給不良を防
ぐことができる。

【００１８】なお、この発明においては、被接合部材
（１）（１）自体を加熱ローラ（４）（４）および送り
ローラ（５）（５）に対して移動させても良いが、加熱
ローラ（４）（４）および送りローラ（５）（５）を被
接合部材（１）（１）に沿って移動させることにより、
被接合部材（１）（１）を相対的に移動させるものとし
ても良い。

【００１９】

【作用】この発明においては、回転する加熱ローラ
（４）（４）の間を、インサート材（２）を介在させた
被接合部材（１）（１）が通る間に、該加熱ローラ
（４）（４）からの熱伝導によりインサート材（２）が
溶融され、かつここで発生した欠陥は加圧力によって絞
り出される。続いて被接合部材（１）（１）は送りロー
ラ（５）（５）の間を通って移動するが、送りローラ
（５）（５）の回転によって加熱ローラ（４）（４）と
送りローラ（５）（５）との間で被接合部材（１）
（１）に送り方向への引張応力が与えられているため、
前記被接合部材（１）（１）は、前記加熱ローラ（４）
（４）において熱膨張により送り方向における寸法が伸
び気味になっても、加熱ローラ（４）（４）と送りロー
ラ（５）（５）との間でだぶつきが解消されて互いにイ
ンサート材（２）を介して密着した状態で、かつ徐々に
冷却されながら移動し、送りローラ（５）（５）におい
て被接合部材（１）（１）が加圧されて完全に接合され
る。かくして、被接合部材（１）（１）は移動しながら
二対のローラ（４）（５）を通過することによって、凝
固したインサート材（２）を介して広い面積で接合され
る。

【００２０】さらに，前記送りローラ（５）（５）とし
て冷却機能を備えたものを使用することにより、送りロ
ーラ（５）（５）におけるインサート材（２）の凝固が
促進され、送りローラ（５）（５）による加圧と相俟っ
て、被接合部材（１）（１）の接合はより確実なものと
なる。

【００２１】

【実施例】次に、この発明のアルミニウム材の連続的接
合方法の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明
する。

【００２２】実施例および比較例において、被接合部材
としてＡ６０６３アルミニウム合金からなる幅３０mm×
長さ３００mm×厚さ１．０mmの板材を使用し、インサー
ト材として４０４５Ａｌ−Ｓｉ合金粉末とＫＡｌＦ_４フ
ラックス粉末とが重量比で８５：１５に混合された圧粉
体からなる、幅３０mm×長さ３００mm×厚さ０．５０mm
の板状のフラックス含有ろう材を使用した。そして、ま
ず図１および図２に示されているように、前記２枚の被
接合部材（１）（１）の間に前記インサート材（２）を
サンドイッチ状に介在配置した積層物（３）を準備し
た。

【００２３】（実施例）図１の本実施例で使用する接合
装置において、誘導加熱により７５０℃に加熱された直
径３０mm×長さ５０mmの一対の加熱ローラ（４）
（４）、および加熱装置も冷却装置も備えていない直径
３０mm×長さ５０mmの一対の送りローラ（５）（５）
が、９０mmの間隔（Ｌ）で配置されている。これら二対
のロール（４）（５）は、いずれも前記積層物（３）を
通したときに、該積層物（３）にそれぞれ４ｋｇｆの加
圧力が加わるように各軸芯間距離が調整されている。な
お、これらの加圧力はそれぞれローラ（４）（５）の長
さ当たり０．０８ｋｇｆ／ｍｍに相当する。

【００２４】そして、前記加熱ローラ（４）（４）およ
び送りローラ（５）（５）を、送りローラ（５）（５）
で積層物（３）を過送り気味となるように回転させると
ともに、前記積層物（３）を幅側から加熱ロール（３）
間を通し、続いて送りロール（５）（５）間を通しなが
ら矢印方向に移動させた。前記積層物（３）はこれらの
二対のローラ（４）（５）を通過する間に、加熱ローラ
（４）（４）において熱伝導によりインサート材（２）
が溶融されるとともに、二対のローラ（４）（５）の間
を、常に送り方向に引張られながら移動しつつ徐々に冷
却されてインサート材（２）が凝固し、送りローラ
（５）（５）においてその加圧力により２枚の被接合部
材（１）（１）は互いに接合された。

【００２５】ろう付後、ろう付品を長さ方向に切断し
て、断面の接合状態を観察したところ、全長に亘ってほ
とんど欠陥が認められず、良好なろう付状態であった。

【００２６】（比較例）図３に示されているように、前
述の実施例の接合装置から送りローラ（５）（５）を外
して、加熱ローラ（４）（４）のみにより接合を行っ
た。前記加熱ローラ（４）（４）の温度および積層物
（３）に対する加圧力は実施例と同じ７５０℃、０．０
８ｋｇｆ／ｍｍである。

【００２７】ろう付後、ろう付品の外観を観察すると膨
らみがあった。また、切断面を観察すると、多くの欠陥
が認められた。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、回転す
る一対の加熱ローラの間に、インサート材を介在させた
アルミニウム製の被接合部材を通して移動させながら、
加熱ローラを通過する被接合部材を該加熱ローラにより
加熱加圧してインサート材を順次溶融することにより、
被接合部材を連続的に接合する方法であって、前記加熱
ローラの出側に、回転する一対の送りローラを配置し、
送りローラ間に被接合部材を通して該送りローラにより
加圧するとともに、加熱ローラと送りローラとの間に送
り方向への引張応力を付与しつつ被接合部材を移動させ
るものであるから、接合部に発生する欠陥は加熱ローラ
によって後方に絞り出されるとともに、被接合部材は二
対のローラの間を膨らみや剥がれを生ずることなく常に
インサート材を介して密着した状態で移動して接合され
る。その結果、加熱ローラという小さな発熱体によって
広い面積の接合を確実に効率良く行うことができる。

【００２９】さらに、前記送りローラに冷却機能をもた
せることにより、前記インサート材を強制的に凝固させ
ることができ、送りローラにおける接合がますます確実
になる。

【００３０】また、この発明の連続的接合方法において
は、被接合部材の一部分のみを接合する場合にも、接合
部分の寸法に合わせた加熱ローラを使用することによ
り、熱影響を受ける範囲を最小限に止めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかるアルミニウム材の連
続的接合方法を示す模式図である。

【図２】この発明にかかるアルミニウム材の連続的接合
方法の他の態様を示す模式図である。

【図３】従来のアルミニウム材の接合方法を示す模式図
である。

【符号の説明】

１…被接合部材 ２…インサート材 ４、４…加熱ローラ ５、５…送りローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する一対の加熱ローラ（４）（４）
   の間に、インサート材（２）を介在させたアルミニウム
   製の被接合部材（１）（１）を通して移動させながら、
   加熱ローラ（４）（４）を通過する被接合部材（１）
   （１）を該加熱ローラ（４）（４）により加熱加圧して
   インサート材（２）を順次溶融することにより、被接合
   部材（１）（１）を連続的に接合する方法であって、 前記加熱ローラ（４）（４）の出側に、回転する一対の
   送りローラ（５）（５）を配置し、送りローラ（５）
   （５）間に被接合部材（１）（１）を通して該送りロー
   ラ（５）（５）により加圧するとともに、加熱ローラ
   （４）（４）と送りローラ（５）（５）との間に送り方
   向への引張応力を付与しつつ被接合部材（１）（１）を
   移動させることを特徴とするアルミニウム材の連続的接
   合方法。
2. 【請求項２】 前記送りローラ（５）（５）は冷却機能
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載のアルミ
   ニウム材の連続的接合方法。