JPH09220627A

JPH09220627A - 異種金属接合部材

Info

Publication number: JPH09220627A
Application number: JP2804596A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Enomoto; 正敏榎本; Naoki Nishikawa; 直毅西川
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Showa Aluminum Can Corp
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1996-02-15
Publication date: 1997-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】硬度の異なる２種の金属材料が接合された部
材が加熱・冷却を繰り返し受けても接合面周縁部が剥離
しない接合部材を提供する。【解決手段】硬質側の金属材料３の接合面周縁部に接
合面に対して垂直状に立上がり部３ａを突設し、該立上
がり部３ａを軟質側の金属材料２に食い込ませて接合す
ることで接合部材を得る。また、立上がり部３ａを硬質
側金属材料３を成形する際に発生するかえりとすること
が望ましい。また、立上がり部３ａの高さは硬質側の金
属材料３の接合方向の厚さに対して２〜１００％である
ことが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば電磁誘導
によって加熱される鍋、フライパン、炊飯釜等の調理用
器物に用いられる異種金属接合部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような電磁調理用器物を構成する
材料は、電磁誘導によって加熱される必要があるため高
い透磁性が要求され、また、塩水等に常にさらされるこ
とから耐食性も要求される。このような条件に合致する
材料としては例えば４００系のＳＵＳが挙げられるが、
器物全体をＳＵＳで構成すると重くなり、また、価格的
にも高くなるのであまり実用には適していなかった。

【０００３】そこで、透磁性は低いが軽量かつ安価であ
り熱伝導性も高く錆びないアルミニウム（その合金を含
む、以下同じ）を電磁調理用器物の本体とし、電磁調理
器の電磁誘導用コイルと対峙する部分にのみ透磁性の高
い発熱部材が接合された電磁調理用器物が考案されてい
る。

【０００４】上記のような、アルミニウム製器物の一部
にＳＵＳ製の発熱部材を接合させる方法としてはろう付
や溶接などが考えられるが、ろう付けでは調理用器物と
して耐熱性に問題があり、一方、ＳＵＳとアルミニウム
の溶接は困難で強度が安定しないため、これらの方法で
作成された電磁調理用器物は実用に耐え得るものではな
かった。

【０００５】そこで、本出願人は、アルミニウム等軟質
側の金属で形成された部材の必要な部分にのみＳＵＳな
ど硬質側の金属材料よりなる部材を強固に接合する方法
として、硬質側の金属材料の表面に開口部が内部よりも
小さな壺状の穴を多数設け、該穴を設けた面を軟質側の
金属材料の必要な部分に当接させて、鍛造のように軟質
側金属材料から接合面に向かって断続的に加圧すること
で、軟質側の金属材料の一部分に硬質側の金属材料を強
固に接合する方法を先に提案している（特願平７−２２
６８３４）。この方法により得られた接合部材は、硬質
側金属材料に設けられた壺状の穴に軟質側の金属材料が
充填状に食い込むため、アンカー効果により接合面全体
としての強度は十分なものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、本出願人が
前記方法により作成された接合部材に対し更に電磁調理
用器物を想定した耐久性試験を行ったところ、調理用器
物には不可避である加熱・冷却のサイクルを繰り返し接
合部材に与えると、接合面全体の剥離や脱落はないもの
の接合面周縁部付近が剥離して隙間が発生することを見
出だした。

【０００７】この隙間が実際に使用されている電磁調理
用器物に発生した場合、該隙間に油やごみ等の異物が溜
まって器物の美観を損ねるばかりか、錆びの発生原因と
なる恐れがあるため接合面周縁部に隙間の発生しない接
合部材が望まれていた。

【０００８】この発明は、このような技術的背景に鑑み
てなされたものであって、軟質側の金属材料に硬質側の
金属材料が接合された部材であって、加熱・冷却を繰り
返し受けた場合でも、接合面の周縁部が剥離することの
ない接合部材を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明者らは、鋭意実
験と研究の結果、硬質側の金属材料の壺状の穴を接合面
の周縁部付近に設けることは困難であり、アンカー効果
が接合面の周縁部にまで及ばないため、加熱・冷却を繰
り返し受けると接合面の周縁部が剥離することを見出だ
し、この発明をなすに至った。

【００１０】即ち、この発明に係る異種金属接合部材
は、硬度の異なる２種の金属材料が接合された部材であ
って、硬質側の金属材料の接合面周縁部に接合面に対し
て垂直状に立上がり部が突設されるとともに、該立上が
り部を軟質側の金属材料に食い込ませた状態で接合され
てなることを要旨とするものである。

【００１１】上記構成によれば、硬質側の金属材料の周
縁部に設けられた立上がり部が軟質側の金属材料に食い
込んで接合されているため、接合面の周縁部にアンカー
効果が発揮され接合強度を向上せしめ、加熱・冷却の繰
り返し等の影響を受けても周縁部の剥離を防止すること
ができる。

【００１２】また、前記立上がり部が、硬質側の金属材
料を切断する際に発生するかえりからなる場合、例えば
切断後の金属材料にプレス加工等により立上がり部を別
工程で設ける必要がなく、更に、切断後のかえりの除去
処理をする必要もなくなりその分工程を省略することが
できる。したがって、製造コストの低減を図ることがで
きる。

【００１３】また、前記立上がり部の高さは、硬質側の
金属材料の厚さに対して２〜１００％であることが望ま
しい。立上がり部の高さが２％未満の場合は、軟質側の
金属材料に立上がり部全体が食い込んだ場合でもアンカ
ー効果が不足するため十分な接合強度が得られず、立上
がり部の高さが１００％より高くなると立上がり部を軟
質側の金属材料に完全に食い込ませることができないた
め、接合面の立上がり部付近に空隙が発生し十分な接合
強度が得られなくなるためである。また、立上がり部の
高さの望ましい下限は硬質側の金属材料の厚さに対して
１０％であり、上限は５０％である。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、この発明に係る異種金属接
合部材を、電磁調理用器物に適用した実施の形態につい
て説明する。

【００１５】図１に示す電磁調理用器物（１）は、軟質
側金属材料を器物形状に成形した器物本体（２）の底部
外面に、電磁調理機で発熱し得る硬質側金属材料である
発熱体（３）を接合してなるものである。

【００１６】器物本体（２）を構成する材料は発熱体
（３）の材料と比較して軟質の金属であれば良いが、調
理用器物であることを考慮して軽量かつ比較的安価で熱
伝導率の良いものを使用するのが好ましい。具体的には
アルミニウム材、特に、プレス成形性の良いＡ３００
３、Ａ３００４等のアルミニウム材を用いるのがより好
ましい。また、この器物本体（２）の成形方法は任意で
あるが、電磁調理用器物の本体をなすものであるので深
絞り加工で成形するのが好ましい。

【００１７】前記発熱体（３）を構成する硬質側金属材
料は電磁誘導によって加熱される磁性材料であり、水等
と接触するため錆びにくい材料が好ましい。具体的に
は、高い透磁性と耐食性を兼ね備えた材料としてＳＵＳ
４３０、ＳＵＳ４０５等の４００系のＳＵＳ材料を例示
し得る。

【００１８】前記発熱体（３）の接合面には全体にわた
って食い込み穴（３１）が多数形成されている。該食い
込み穴（３１）は開口部と平行な断面で仮想的に切り出
した時の断面積が開口部の面積よりも大きな壺形状の穴
であり、器物本体（２）との接合時に器物本体（２）の
材料の一部が充填され、もってこの部分でアンカー効果
が発揮され、器物本体（２）に発熱体（３）を強固に接
合する働きを担うものである。

【００１９】該食い込み穴（３１）の刻設方法は特に限
定されないが、特に電子ビームの照射による刻設が好ま
しい。これは所期する形状の食い込み穴（３１）が電子
ビームの照射によって自然的に形成されるからである。

【００２０】さらに、前記発熱体（３）の接合面の周縁
部には接合面に対して垂直状に尖端を有する断面楔形の
立上がり部（３ａ）が全周にわたって連続的に突設され
ている。該立上がり部（３ａ）は器物本体（２）に発熱
体（３）を接合する際に器物本体（２）に食い込み、も
ってアンカー効果を発揮し接合面の周縁部の接合強度を
向上させる役割を担っている。

【００２１】前記立上がり部（３ａ）を発熱体（３）の
周縁部に突設させる方法としては、例えば、発熱体
（３）を周縁部を残してプレス加工等によって加圧する
ことにより、周縁部に非加圧部分としての立上がり部
（３ａ）を相対的に突出したものとして形成する方法が
挙げられる。また、特に発熱体（３）の成形をポンチ・
ダイスによる打ち抜きせん断加工により行うものとすれ
ば、該せん断加工によって発生するかえりを立上がり部
（３ａ）として利用できるため好ましい。また、打ち抜
き加工に使用されるポンチとダイスのクリアランスを適
宜選択することによって切断部に発生するかえりの大き
さ、即ち立上がり部（３ａ）の高さを調節することがで
きる。なお、立上がり部（３ａ）の断面形状は図２に示
すような楔形に限定されず任意の形状とすることができ
る。また、接合面全周に渡って設ける必要もない。

【００２２】前記立上がり部（３ａ）の高さ（ｈ）は、
発熱体（３）の厚さ（ｔ）に対して２〜１００％に設定
されている。これは、立上がり部（３ａ）の高さが２％
未満の場合は、器物本体（２）に立上がり部（３ａ）全
体が食い込んだ場合でもアンカー効果が不足するため十
分な接合強度が得られず、また、立上がり部（３ａ）の
高さが１００％より高くなると立上がり部（３ａ）を器
物本体（２）に完全に食い込ませることができないた
め、接合面の立上がり部（３ａ）付近に空隙が発生し十
分な接合強度が得られなくなるためである。また、立上
がり部（３ａ）の高さの望ましい下限値は発熱体（３）
の厚さ（ｔ）に対して１０％であり、上限値は５０％で
ある。

【００２３】次に器物本体（２）と発熱体（３）を接合
し電磁調理用器物（１）を製造する。該接合に際して、
器物本体（２）の形状は板状でも器物形状でも構わな
い。板状の器物本体（２）と発熱体（３）を接合する場
合は、圧延等の手法を用いて異種金属接合部材を作成し
た後、該接合部材を深絞り加工等で器物形状とし電磁調
理用器物（１）を製造する。また、器物形状の器物本体
（２）と発熱体（３）を接合する場合は、接合面にのみ
圧力を加えれば良いため、器物本体（２）と発熱体
（３）の接合面を当接したのち鍛造の手法を用いて断続
的に器物本体（２）から接合面の方向に圧力を加えて接
合する方法が好適に採用され得る。また器物本体（２）
を器物形状に成形すると同時に、発熱体（３）を接合す
るものとしても良い。

【００２４】前記のいづれの接合工程を採用した場合で
も、器物本体（２）を構成する材料の一部が塑性変形し
発熱体（３）に設けられた食い込み穴（３１）に充填さ
れ、もってこの部分でアンカー効果が発揮され、器物本
体（２）の一部に発熱体（３）が強固に接合される。ま
た同時に、発熱体（３）の周縁部に設けた立上がり部
（３ａ）が器物本体（２）に食い込み、発熱体（３）の
周縁部をより強固に器物本体（２）に接合し得るものと
なされる。したがって、上記によって製造された電磁調
理用器物（１）は、調理器物には不可欠の加熱・冷却を
繰り返し受けても発熱体（３）の器物本体（２）からの
脱落はもとより、接合面周縁部の剥離が生じることもな
い。よって、水分や油等が溜まる隙間が生じないため発
錆を防いで美観を長期間維持し、安定して使用すること
ができる。

【００２５】なお、この実施の形態では異種金属接合部
材を電磁調理用器物に適用した場合を説明したが、その
用途はこれに限定されるわけではない。したがって、使
用目的に応じて金属材料の組み合わせやそれぞれの形状
等は自由に選択し得る。また、接合方法も圧延やプレス
など任意の方法を選択することができる。

【００２６】

【実施例】次に、この発明の実施例を説明する。この実
施例は異種金属接合部材の接合面周縁部の剥離のみを観
察するためのものであり、図３に示すように硬質側金属
材料（３）の接合面に壺状の食い込み穴（３１）を設
け、接合時に軟質側金属材料（２）を該穴（３１）に食
い込ませることによって接合面全体の接合強度を向上さ
せた異種金属接合部材を、加熱・冷却を繰り返すヒート
サイクルテストに供したものである。以下に本実施例の
詳細を説明する。

【００２７】軟質側の金属材料（２）としてはＡ３００
４合金からなる厚さ３ｍｍ、直径２００ｍｍのアルミニ
ウム板を、硬質側の金属材料（３）としてはＳＵＳ４３
０からなる厚さ０．７ｍｍ、直径１５０ｍｍの板をそれ
ぞれ打ち抜き加工により準備した。

【００２８】硬質側の金属材料（３）は立上がり部（３
ａ）の高さを変化させるため、ポンチとダイスのクリア
ランスを変えて打ち抜き加工をし、表１に示すように、
かえりを取り除いて立上がり部を形成しないものとした
硬質側金属材料（３）を含む計６種類の硬質側金属材料
を準備した。

【００２９】更に硬質側の金属材料（３）には接合面全
体の接合強度を向上させるため壺状の食込み穴（３１）
を電子ビームにより作成した。該食込み穴（３１）はい
ずれの場合も球状ないしはほぼ球状に形成されており、
食込み穴の開口部の直径は０．５〜０．６ｍｍ、深さは
０．３〜０．４ｍｍとした。なお、電子ビームの条件
は、加速電圧１００ｋｖ、フィラメント電流１９〜２０
ｍＡ、送り速度２００ｍｍ／ｓ、真空度１×１０^-4〜５
×１０^-3ｍｍｂａｒとした。

【００３０】次に、軟質側金属材料（２）と硬質側金属
材料（３）とを接合面において重ね合わせ、鍛造機を用
いて軟質側金属材料（２）から接合面に向かって断続的
に加圧し両金属材料（２）（３）を接合した。このとき
の軟質側金属材料（２）の温度は２０℃とし、鍛造用工
具から軟質側金属材料（２）に付与する接合エネルギは
３００Ｊとした。

【００３１】そして、ヒートサイクルテストを各接合さ
れた試料に対して行った後、断面を観察するために切断
し剥離状況を観察した。その結果を表１に示す。なお、
ヒートサイクルテストは、昇温速度５０℃／秒で５００
℃まで昇温後、−２０℃の冷媒で急冷し、これを１サイ
クルとして繰り返したものである。

【００３２】

【表１】

【００３３】一般に前記ヒートサイクルテストを１５０
回おこなっても剥離の出ないものは電磁調理用器物とし
て実用に耐えると評価されており、上記表１から、この
発明の実施品である試料Ｎｏ２〜６はこの条件を満たし
ていることがわかる。

【００３４】

【発明の効果】この発明は、上述の次第で、硬質側の金
属材料の接合面の周縁に予め設けられた立上がり部を軟
質側の金属材料に食い込ませて接合させた部材であるか
ら、食い込んだ立上がり部が強固なアンカー効果を発揮
し、加熱・冷却が繰り返される条件下においても接合面
周縁部の剥離を有効に防止することができる。

【００３５】しかも、立上がり部を硬質側の金属材料の
切断時に発生するかえりからなるものとすれば、立上が
り部を成形する工程を設ける必要がないばかりか、通常
必要とされるかえりの処理の工程が不要となるため、製
造コストの低減を図ることができる。

【００３６】また、立上がり部の高さを硬質側の金属材
料の接合方向の厚さに対して２〜１００％とすれば、立
上がり部を軟質側の金属材料に隙間なく食い込ませるこ
とが容易にでき、かつ接合面周縁部の接合強度を十分に
確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の適用対象の一例としての電磁調理
用器物の模式的な断面図である。

【図２】立上がり部が形成された硬質側金属材料の拡
大断面斜視図である。

【図３】この発明に係る接合部材の一形態を模式的に
示す拡大断面図である。

【符号の説明】１…電磁調理用器物２…軟質側金属材料（器物本体）３…硬質側金属材料（発熱体） 3a…立上がり部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２３Ｋ 20/02 Ｂ２３Ｋ 20/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬度の異なる２種の金属材料が接合され
た部材であって、硬質側の金属材料の接合面周縁部に接
合面に対して垂直状に立上がり部が突設されるととも
に、該立上がり部を軟質側の金属材料に食い込ませた状
態で接合されてなる異種金属接合部材。
【請求項２】前記立上がり部が、硬質側の金属材料を
切断する際に発生するかえりからなることを特徴とする
請求項１に記載の異種金属接合部材。
【請求項３】前記立上がり部の高さが、硬質側の金属
材料の接合方向の厚さに対して２〜１００％である請求
項１または２に記載の異種金属接合部材。