JPH09295161A - 銅製部材の固定方法及び装置 - Google Patents
銅製部材の固定方法及び装置Info
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- JPH09295161A JPH09295161A JP8131154A JP13115496A JPH09295161A JP H09295161 A JPH09295161 A JP H09295161A JP 8131154 A JP8131154 A JP 8131154A JP 13115496 A JP13115496 A JP 13115496A JP H09295161 A JPH09295161 A JP H09295161A
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Abstract
きると共に、品質の優れた溶接結果を得ることのできる
拡散溶接を行うこと。 【構成】鉄製部材に銅製部材を固定する方法において、
あらかじめプロジェクションを形成してなる前記銅製部
材の溶接端を前記鉄製部材に位置合わせした状態で前記
銅製部材と前記鉄製部材との間に所定の加圧力を加え、
これら銅製部材と鉄製部材との間に実質的な時間幅がほ
ぼ7ミリ秒以下で加圧力の応答時間以上のパルス状電流
を通流させ、前記鉄製部材への銅製部材の固定が完了す
るまでこれら銅製部材と鉄製部材との間の接合部に前記
所定の加圧力を保持することを特徴とする銅製部材の固
定方法及び装置。
Description
鉄材料からなる鉄製部材に継手となる銅製部材を固定す
る方法及びその方法を実現し得る溶接装置に関する。
溶接電流が被溶接物を通流する際にそれらの接触抵抗な
どによって発熱し、その熱で金属材料が溶融して固化す
ることにより溶接又は接合が行われるものである。
温度、熱伝導度、熱膨張係数などが異なる金属材料の軟
化による拡散溶接であるために、一般に同種金属の溶接
に比べて所望の溶接品質を得るのが難しいとされてい
る。特に、前記特性が比較的大きく違う銅製部材と鉄製
部材との拡散溶接は難しいために、用途が限られてい
る。
の穴30Aに合わせて銅製パイプ31を継手として固定
する方法を説明すると、先ずあらかじめ高圧タンク30
と同一の金属材料からなる鉄製の溶接用補助部材32を
準備する。その鉄製の溶接用補助部材32は高圧タンク
30の穴30Aに連通するための透孔32Aを備え、そ
の透孔32Aの途中まで銅製パイプ31が嵌入される。
銅製パイプ31と溶接用補助部材32との双方の壁面が
交差して形成される角部分に沿って360度にわたって
ロー付け33を行うことによって、銅製パイプ31と溶
接用補助コマ32とをロー材で一体化する。
と溶接用補助部材32を、通常の抵抗溶接によって図示
のように溶接用補助部材32を高圧タンク30に溶接す
る。この場合には鉄材料同士の抵抗溶接であるので、通
常の溶接条件で容易に溶接を行うことができる。
らかなように従来の固定方法の場合には、大きい方の被
溶接物である高圧タンク30と同一金属材料からなる溶
接用補助部材32のような中間部材をあらかじめ用意し
なければならず、また小さい方の被溶接物である銅製パ
イプ31と溶接用補助部材32のような中間部材の材質
は当然に異なるので、これらをロー付けするための作業
が必要になるという欠点があった。
し,異種金属間の拡散溶接のみで鉄製部材に銅製部材を
固定する方法及び溶接装置を提供することを目的として
いる。
決するため,第1の発明では、鉄製部材に銅製部材を固
定する方法において、あらかじめプロジェクションを形
成してなる前記銅製部材の溶接端を前記鉄製部材に位置
合わせした状態で前記銅製部材と前記鉄製部材との間に
所定の加圧力を加え、これら銅製部材と鉄製部材との間
にピーク値までの時間幅がほぼ7ミリ秒以下で加圧力の
応答時間以上のパルス状電流を通流させ、前記鉄製部材
への銅パイプの固定が完了するまでこれら銅製部材と鉄
製部材との間の接合部に前記所定の加圧力を保持するこ
とを特徴とする銅製部材の固定方法を提供するものであ
る。
の発明では、加圧機構により進退可能に保持された金属
ブロックと、該金属ブロックに固定された第1の支持部
材と、前記金属ブロックに植設された複数のガイド部材
と、該ガイド部材に沿って走行可能であって、かつ前記
フレキシブル部材の他端側に固定された直線駆動部材
と、該直線駆動部材に支持された第2の支持部材と、前
記第1の支持部材と前記第2の支持部材との間に配置さ
れた加圧補助部材と、前記直線駆動部材に取り付けられ
た上部溶接用電極とを備え、この高速応答の可能な上部
溶接用電極と下部溶接用電極との間に電流を流して前記
鉄製部材と前記銅製部材とを溶接する溶接装置を提供す
るものである。
の実施をするための形態について説明する。先ず図1に
おいて,Aは第1の被溶接物となるコンプレッサの高圧
タンクのような鉄材料からなる鉄製部材、Bは第2の被
溶接物となる銅製パイプのような銅製部材、Cは銅製部
材2をその長さ方向に沿ってクランプし得るクランプ電
極であり、下部の電極については図示するのを省略して
あるが、後述するように鉄製部材Aの内面から支持する
位置に配置される。
材Aに溶接される溶接端面にプロジェクションB1を備
える。プロジェクションB1は、例えばパイプ形状銅製
部材Bの円筒外面に対してほぼ45度の角度で形成さ
れ、このときその先端面B2の幅は0.1〜0.2mm
程度である。先端面B2の形状は、鉄製部材Aの溶接箇
所の形状に従って変えられ、鉄製部材Aの溶接面に当接
するような形状にあらかじめ加工される。
とを溶接により固定する方法について説明を行う。
の交流電力はトランスT1で変成され、整流器Reで整
流された後、半導体スイッチS1を通してコンデンサバ
ンクCoに流れ、このコンデンサバンクCoを充電す
る。コンデンサバンクCoが所定の値まで充電される
と、サイリスタ又はパワーMOSFETなどからなる高
速半導体スイッチS2がオンすることにより、コンデン
サバンクCoの充電電荷は溶接用トランスT2を介して
放電され、溶接用電極WEを図3(B)に示すような電
流波形の溶接電流iを流す。
o、溶接トランスT2及び溶接電極WEなどを含む放電
回路のインピーダンスによって決まる放電時定数に従っ
て減少する波形となるが、実質的に拡散溶接に役にたつ
のはそのピーク値近傍までの電流であり、ピーク値を越
えて減少した領域の電流はあまり拡散溶接に役に立たな
い。種々の実験の結果、溶接電流iはそのほぼ立ち上が
り時点からピーク値近傍までの時間幅がほぼ7ミリ秒以
下で、かつ被溶接物に加えられる加圧力の応答時間以上
の範囲であることが好ましいことが分かった。
らピーク値近傍までの時間幅がほぼ7ミリ秒以上である
場合には、パイプ形状銅製部材Bの熱伝導が非常に良い
ために熱が短時間に集中せず、したがって、パイプ形状
銅製部材Bと鉄製部材Aの接合面では双方とも軟化する
ものの、その軟化の程度が不良となる場合もあり、所望
の溶接強度が得られないという問題がある。また、溶接
電流iのピーク値近傍までの時間幅が被溶接物に加えら
れる加圧力の応答時間以下の短い時間幅である場合に
は、銅製部材Bと鉄製部材Aの接合面が双方とも軟化し
たとき、加圧力が追従できず、加圧力不足になるので、
溶接近傍箇所にチリなどの不都合な現象が発生する。
すような構造の溶接装置を用いることにより、加圧機能
の応答速度を向上させることができ、パイプ形状銅製部
材Bを鉄製部材Aに好ましく拡散溶接することが可能に
なる。
すると,1はシリンダ装置のような加圧機構、2は加圧
機構1の底部に固定されて電極ホルダとしての役割を行
う金属ブロック、3と4は左右対称のフレキシブル部材
であり、それぞれの一端側は金属ブロック2に固定され
ている。電気絶縁材料からなる断面コの字状の第1の支
持部材5は、その底部中央には雌ねじが形成されてお
り、雄ねじ6によって金属ブロック2に固定されてい
る。黄銅のような金属材料からなる第2の支持部材7
は、フレキシブル部材3と4によって支えられており、
第1の支持部材5の外径よりも幾分大きな内径部を持
ち、第1の支持部材5の一部分がその内部まで延びてい
る位置関係にある。
向の微小な動きに高速で追従して、パイプ形状銅製部材
Bと鉄製部材Aとの溶接箇所の金属材料の軟化にかかわ
らず、溶接箇所に常時一定の加圧力を保持する加圧補助
部材であり、一般的に応答速度の優れたスプリング又は
電磁加圧装置などが用いられる。加圧補助部材8は第1
の支持部材5と第2の支持部材7との間に挟まれて支持
されており、加圧機構1からの下方向の加圧力は加圧補
助部材8を通して第2の支持部材7に伝達される。上部
溶接用電極として働くクランプ電極9は第2の支持部材
7に固定されており、複数に分割された電極部から構成
される。これら電極部が自動的に中心線Yに対して開い
たり閉じたりして、パイプ形状銅製部材Bをクランプし
たり、開放したりする。10は下部溶接用電極11を支
える支持アームであり、筒状タンクのような鉄製の第1
の被溶接物Aの空洞部に対して進退可能で、かつ上昇及
び下降運動もできるように構成されている。
に対して垂直になるよう植設され、他端は自由端となっ
ている2本の円筒状のガイド部材12A,12Bを備え
る。一対の直線駆動部材13A,13Bは同一構造であ
り、直線駆動部材13Aはガイド部材12Aにガイドさ
れて直線運動を行う通常のリニアモーションベアリング
部13A1とその外筒外面に設けられた電気絶縁部材1
3A2とそれらリニアモーションベアリング部13A1
と電気絶縁部材13A2とが嵌入される電極支持ブロッ
ク部13A3とから構成される。この電気絶縁部材13
A2はリニアモーションベアリング部13A1を電流が
流れるのを防ぎ、それが溶接されたり、電食されるのを
防止するので、常時、リニアモーションベアリング部1
3A1はその運動時の抵抗が十分に無視できる程小さく
維持される。
て説明すると、先ずクランプ電極9が開いた状態から閉
じてパイプ形状銅製部材Bをクランプする。加圧機構1
が動作して下方向に動くと、これに伴い上部溶接電極ヘ
ッド全体が下降する。一方、図示しない駆動装置によ
り、支持アーム10は筒状タンクのような鉄製の第1の
被溶接物Aの空洞部に進入し、所定一に達すると上昇し
て、下部溶接用電極11が鉄製の第1の被溶接物Aの内
壁面に当接すると停止する。そして、クランプ電極9に
クランプされたパイプ形状銅製部材Bが下部溶接用電極
11に支持された鉄製部材Aに当接する。クランプ電極
9と第2の支持部材7と直線駆動部材13A,13Bは
その位置で停止するが、加圧機構1がさらに下降するの
に伴い、加圧補助部材8が収縮すると同時に、フレキシ
ブル部材3と4が撓み、金属ブロック2と第1の支持部
材5とガイド部材12A,12Bは加圧機構1と一緒に
下降する。したがって、クランプ電極9などが停止した
後に金属ブロック2などが降下した距離だけのスプリン
グような加圧補助部材8が収縮し、かつフレキシブル部
材3と4が撓む。加圧機構1が加圧している状態では、
加圧補助部材8は下向きの機械的エネルギーを蓄え、ま
たそれらはあるレベル以上の上向きの力を吸収する作用
を行う。
動を行っている過程で加圧補助部材8が収縮し、第1の
支持部材5の外壁が第2の支持部材7の内壁に沿ってほ
とんど抵抗もなく降下する。そしてその圧力が予め決め
られたレベルに達すると、給電導体(図示せず)から金
属ブロック2に供給される溶接電流は、フレキシブル部
材3と4、第2の支持部材7及びクランプ電極9を通し
てパイプ形状銅製部材B及び鉄製部材Aに流れ、さらに
下部溶接用電極11に流れる。このとき第1の支持部材
5は電気絶縁材料からなるので、加圧補助部材8を通し
て電流が流れることはない。したがって、加圧補助部材
8が電食したり、溶接されることがないのは勿論のこ
と、電流により温度上昇を起こしてその弾性力が変化す
ることもない。
ほぼ7ミリ秒以下のパルス幅をもつ溶接電流iを流すこ
とにより、パイプ形状銅製部材Bと第1の被溶接物Aと
の溶接部分の銅材料と鉄材料は軟化をする。双方の異種
金属材料の溶接箇所が軟化を始めるのに伴い、例えば加
圧補助部材8がスプリングのとき、その溶接部分の膨張
を加圧補助部材8で瞬時に吸収すると共に、加圧力が働
いている状態では、常時、加圧補助部材8が溶接部分に
加圧力を与えているので、拡散溶接の進行に伴う金属材
料の軟化による沈みに対しても極めて応答の速い加圧を
与えることができる。
ば速いほど、パルス幅の短い溶接電流iを、つまり短時
間に電流エネルギーを集中させて異種金属であるパイプ
形状銅製部材Bと鉄製の第1の被溶接物Aに流すことが
でき、銅材料のような熱伝導の極めて良好なものでも、
好ましい状態に軟化させることができるので、パイプ形
状銅製部材Bと鉄製の第1の被溶接物Aとの満足の行く
拡散溶接ができる。したがって、図3(B)に示した溶
接電流iの時間幅Wの下限値は、加圧補助部材8の応答
時間以上の長さであることが好ましい。溶接電流iの時
間幅Wが加圧補助部材8の応答時間以下である場合に
は、溶接の進行に伴い銅製部材Bと鉄製の第1の被溶接
物Aとの間の溶接箇所の加圧力が不足して来るために、
チリなどが発生し、好ましくない。
あらかじめ銅製部材の溶接端にプロジェクションを形成
するとともに、銅製部材と鉄製部材との間にピーク値に
達するまでの時間幅がほぼ7ミリ秒以下で加圧力の応答
時間以上のパルス状電流を通流させて、異種金属間の拡
散溶接を行っているので、極めて拡散溶接が難しいとさ
れていた銅金属材料と鉄金属材料との固定を極めて容易
にできると共に、品質の優れた拡散溶接を行うことがで
きる。
る。
るための図である。
と溶接電流波形を示す図である。
ための図である。
するための図である。
ランス Re・・・整流器 S1・・・ス
イッチ Co・・・コンデンサバンク S2・・・高
速半導体スイッチ T2・・・溶接トランス Rv・・・パ
ルス幅調整用抵抗 1・・・・加圧機構 2・・・・金
属ブロック 3、4・・・・フレキシブル部材 5・・・・第
1の支持部材 7・・・・第2の支持部材 8・・・・弾
性部材 9・・・・クランプ電極 10・・・・
支持アーム 11・・・・下部溶接用電極 12・・・・
ガイド部材
の穴30Aに合わせて銅製パイプ31を継手として固定
する方法を図5により説明すると、先ずあらかじめ高圧
タンク30と同一の金属材料からなる鉄製の溶接用補助
部材32を準備する。その鉄製の溶接用補助部材32は
高圧タンク30の穴30Aに連通するための透孔32A
を備え、その透孔32Aの途中まで銅製パイプ31が嵌
入される。銅製パイプ31と溶接用補助部材32との双
方の壁面が交差して形成される角部分に沿って360度
にわたってロー付け33を行うことによって、銅製パイ
プ31と溶接用補助コマ32とをロー材で一体化する。
に対して垂直になるよう植設され、他端は固定端となっ
ている2本の互いに平行な円筒状のガイド部材12A,
12Bを備える。一対の直線駆動部材13A,13Bは
同一構造であり、直線駆動部材13Aはガイド部材12
Aにガイドされて直線運動を行う通常のリニアモーショ
ンベアリング部13A1とその外筒外面に設けられた電
気絶縁部材13A2とそれらリニアモーションベアリン
グ部13A1と電気絶縁部材13A2とが嵌入される電
極支持ブロック部13A3とから構成される。この電気
絶縁部材13A2はリニアモーションベアリング部13
A1を電流が流れるのを防ぎ、それが溶接されたり、電
食されるのを防止するので、常時、リニアモーションベ
アリング部13A1はその運動時の抵抗が十分に無視で
きる程小さく維持される。
て説明すると、先ずクランプ電極9が開いた状態から閉
じてパイプ形状銅製部材Bをクランプする。加圧機構1
が動作して下方向に動くと、図示されていない結合機構
により上部溶接電極ヘッド全体が下降する。一方、図示
していない駆動装置により、支持アーム10は筒状タン
クのような鉄製の第1の被溶接物Aの空洞部に進入し、
所定位置に達すると上昇して、下部溶接用電極11が鉄
製の第1の被溶接物Aの内壁面に当接すると停止する。
そして、クランプ電極9にクランプされたパイプ形状銅
製部材Bが下部溶接用電極11に支持された鉄製部材A
に当接する。クランプ電極9と第2の支持部材7と直線
駆動部材13A,13Bはその位置で停止するが、加圧
機構1がさらに下降するのに伴い、加圧補助部材8が収
縮すると同時に、フレキシブル部材3と4が撓み、金属
ブロック2と第1の支持部材5とガイド部材12A,1
2Bは加圧機構1と一緒に下降する。したがって、クラ
ンプ電極9などが停止した後に金属ブロック2などが降
下した距離だけのスプリングような加圧補助部材8が収
縮し、かつフレキシブル部材3と4が撓む。加圧機構1
が加圧している状態では、加圧補助部材8は下向きの機
械的エネルギーを蓄え、またそれらはあるレベル以上の
上向きの力を吸収する作用を行う。
ほぼ7ミリ秒以下のパルス幅をもつ溶接電流iを流すこ
とにより、パイプ形状銅製部材Bと第1の被溶接物Aと
の溶接部分の銅材料と鉄材料は軟化をする。双方の異種
金属材料の溶接箇所が軟化を始めるのに伴い、例えば加
圧補助部材8がスプリングのとき、その溶接部分の膨張
を加圧補助部材8で瞬時に吸収すると共に、加圧力が働
いている状態では、常時、加圧補助部材8が溶接部分に
加圧力を与えているので、拡散溶接の進行に伴う金属材
料の軟化による沈みに対しても極めて応答の速い加圧を
与えることができる。このことは、異種金属材料の溶接
はもとより、熱伝導の非常に良好な同種金属材料に対し
ても、溶接時にチリ(スパッタリング)を発生させない
から、チリの発生を嫌う小形の電子部品などの溶接に適
する。
あらかじめ銅製部材の溶接端にプロジェクションを形成
するとともに、銅製部材と鉄製部材との間にピーク値に
達するまでの時間幅がほぼ7ミリ秒以下で加圧力の応答
時間以上のパルス状電流を通流させて、異種金属間の拡
散溶接を行っているので、極めて拡散溶接が難しいとさ
れていた銅金属材料と鉄金属材料との固定を極めて容易
にできると共に、品質の優れた拡散溶接を行うことがで
きる。また、熱伝導の非常に良好な同種金属材料に対し
ても、溶接時にチリ(スパッタリング)を発生させない
ので、チリの発生を嫌う小形の電子部品などの溶接に適
する。
Claims (2)
- 【請求項1】 鉄製部材に銅製部材を固定する方法にお
いて、あらかじめプロジェクションを形成してなる前記
銅製部材の溶接端を前記鉄製部材に位置合わせした状態
で前記銅製部材と前記鉄製部材との間に所定の加圧力を
加え、これら銅製部材と鉄製部材との間にピーク値まで
の時間幅がほぼ7ミリ秒以下で加圧力の応答時間以上の
パルス状電流を通流させ、前記鉄製部材への銅パイプの
固定が完了するまでこれら銅製部材と鉄製部材との間の
接合部に前記所定の加圧力を保持することを特徴とする
銅製部材の固定方法。 - 【請求項2】 加圧機構により進退可能に保持された金
属ブロックと、該金属ブロックに固定された第1の支持
部材と、前記金属ブロックに植設された複数のガイド部
材と、該ガイド部材に沿って走行可能であって、かつ前
記フレキシブル部材の他端側に固定された直線駆動部材
と、該直線駆動部材に支持された第2の支持部材と、前
記第1の支持部材と前記第2の支持部材との間に配置さ
れた加圧補助部材と、前記直線駆動部材に取り付けられ
た上部溶接用電極とを備え、高速応答の可能な該上部溶
接用電極と下部溶接用電極との間に電流を流して前記鉄
製部材と前記銅製部材を溶接することを特徴とする抵抗
溶接装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13115496A JP3537262B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 銅製部材の固定方法及び装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP3537262B2 JP3537262B2 (ja) | 2004-06-14 |
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ID=15051270
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JP13115496A Expired - Fee Related JP3537262B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 銅製部材の固定方法及び装置 |
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
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-
1996
- 1996-04-26 JP JP13115496A patent/JP3537262B2/ja not_active Expired - Fee Related
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