JPH10156525A

JPH10156525A - 構造材の接合方法

Info

Publication number: JPH10156525A
Application number: JP32916396A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Yamada; 茂則山田; Nobuaki Suzuki; 延明鈴木
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1998-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】接合強度に優れ且つ外観の美観の保持を図る
ことを課題とする。【解決手段】相互に近接対向する少なくとも２つの接
合面３を有する構造材１と、各接合面３の相互間に配設
され所定の空間を形成する枠部材５とを備え、各接合面
３及び枠部材５によって形成された空間に溶融した低融
点合金７を流し込み、しかる後、当該低融点合金に超音
波振動を印加して各接合面間を接合する手法を採ってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造材の接合方法
に係り、特にアルミニウム合金同士や鉄製平板同士、そ
の他の材質からなる構造材を、超音波振動の印加を利用
した超音波はんだ付け法で接合する構造材の接合方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、構造材の接合方法としては以
下のようなものがあった。例えば、自動車用のエンジン
等の水冷式内燃機関のシリンダブロックは、近年特にア
ルミ化が進展している。ここで、シリンダブロックの形
式としては、いわゆるクローズドデッキ式のものとオー
プンデッキ式のものがある。

【０００３】ここで、オープンデッキ式とは、シリンダ
の周囲部全体に冷却水通路が形成されており、シリンダ
ブロックの上端面の冷却水通路の周囲部全体が解放され
て、冷却水通路がメガネ状に形成されているものであ
る。このオープンデッキ式のものは、通常ダイカスト鋳
造法により製造されている。ここで、オープンデッキ式
のものは、シリンダブロックの冷却水通路の全体が解放
されているので、この領域の強度が低く、運転時のシリ
ンダ内での燃焼による振動や騒音が発生し易い。このた
め、従来より、以下のような改良が提案されている。

【０００４】即ち、シリンダブロックの強度を向上させ
ることを目的として、例えば、特開平１−１００３５２
号公報では、冷却水通路の開口部に、所定形状のピース
部材を溶接固定する、という提案がなされている。ま
た、特開平１−１４７１４５号公報では、上記した従来
例と同様に所定のピース部材を冷却水通路の解放部に溶
接固定するものであるが、特に、ピース部材をシリンダ
ブロック本体より高融点のアルミ合金により構成するも
のである。また特開平２−１０５５５７号公報では、所
定のプラグ部材（ピース部材）をシリンダブロック本体
より融点の低い材質で構成し、これをシリンダブロック
本体に対してアークまたはレーザーなどの熱源により加
熱して溶着するものである。また、シリンダブロックの
開口部にピース部材を接合する手法としては、予めシリ
ンダブロックの開口部及びピース部材に亜鉛合金はんだ
層を形成し、ピース部材をシリンダブロックに接合した
後超音波振動を印加して接合するものも提案されてい
る。

【０００５】また、エンジンから発生する振動や音を抑
制する手段としては以下のようなものが提案されてい
る。即ち、エンジンを車体のエンジンマウントに固定す
る際に、ゴム等の弾性材を主成分としたダンパ部材を介
して設置するようにしている。これにより、エンジンか
ら発生した振動や音を車体に伝達しないようにするため
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には以下のような不都合が有った。即ち、ダイカス
ト鋳造法でオープンデッキ式のシリンダブロック本体を
製造する場合には、この製造法の特性上鋳物の内部にガ
スが微細空隙となって分散してトラップされる。このた
め、通常の溶接方法（レーザー、アーク溶接等）ではガ
ス欠陥が顕著に出現して十分な機械的接合強度を得るこ
とができない、という不都合を生じていた。

【０００７】また、シリンダブロックの材質より低融点
の金属材料を所定の熱源の熱により融解させる従来例で
も、以下のような不都合がある。即ち、鋳造後のシリン
ダブロックのアルミの地肌は強固な酸化被膜が形成され
ており、既存の溶接法等では強固に溶着させることはで
きない。これに対して、フラックス等を用いて表面処理
をした後溶着する場合でも、接合強度を十分に確保する
ことは困難である。逆にフラックスによるアルミ部材の
腐食等を誘発する、という不都合を生じていた。

【０００８】更に、上記したようにシリンダブロック本
体にピース部材等を接合してシリンダブロックを製造す
る場合には、シリンダブロック自体の強度を高めるとい
う目的に対しては一部有効であるが、一方で、エンジン
からの振動や音の発生を抑止することはできない。この
ため、従来より用いられているダンパ部材等をエンジン
とは別個に使用する必要があり、これらの部材はエンジ
ンルームのスペースの一部を占有してしまう、という不
都合を生じていた。また、ダンパ部材等を介してエンジ
ンを設置する場合には、取り付け作業が煩雑化する、と
いう不都合をも生じていた。

【０００９】また、発生した振動や音を事後的に抑制す
る手法の場合には、エンジンの運転条件やエンジンの仕
様（例えば、ボア×ストローク比、直列かＶ型か等）の
違いから、一部振動対策が十分に行われない、という不
都合を生じていた。

【００１０】加えて、シリンダブロックの開放部に亜鉛
合金はんだ付け法でピース部材を固定する場合には、接
合強度を高めるために、シリンダブロックの一部分を、
予め溶融した亜鉛合金はんだ浴中に浸漬する必要があ
り、接合領域以外の部分にも亜鉛合金はんだが付着して
しまい、シリンダブロックの外周面に液だれ現象が生じ
て美観性を損なうため、これを削除するための清浄行程
が必要になる、という不都合を生じていた。

【００１１】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、接合強度に優れ且つ外観の美観を損な
うことのない構造材の接合方法を提供することを、その
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明では、相互に近接対向する
少なくとも２つの接合面を有する構造材と、各接合面の
相互間に配設され所定の空間を形成する枠部材とを備
え、各接合面及び枠部材によって形成された空間に溶融
した低融点合金を流し込み、しかる後、当該低融点合金
に超音波振動印加して各接合面間を接合する、という手
段を採っている。

【００１３】以上のような手段をとることにより、接合
面と枠部材によって形成される空間に溶融した低融点合
金が流し込まれ、続いて超音波振動が印加されることに
より接合面と低融点合金との境界領域に合金が形成され
る。そして、超音波振動の印可を停止後自然冷却するこ
とにより低融点合金が凝固し、低融点合金を介して各接
合面間が強固に接合される。

【００１４】また、請求項２記載の発明では、相互に近
接対向する少なくとも２つの接合面を有する構造材と、
各接合面の相互間に配設され所定の空間を形成する枠部
材とを備え、各接合面及び枠部材によって形成された空
間に固体状の低融点合金を配設し、しかる後、構造材，
枠部材及び低融点合金を当該低融点合金の融点以上に加
熱すると共に、低融点合金に超音波振動を印加して各接
合面間を接合する、という手段を採っている。

【００１５】以上のような構成を採ることにより、接合
面と枠部材によって形成される空間に固体状の低融点合
金が配設され、続いて構造材及び接合面が加熱され低融
点合金が溶融する。そして、超音波振動が印加されるこ
とにより接合面と低融点合金との境界領域に合金が形成
される。そして、超音波振動の印加を停止後自然冷却す
ることにより低融点合金が凝固し、低融点合金を介して
各接合面間が強固に接合される。

【００１６】請求項３記載の発明では低融点合金を枠部
材内に配設するに際し、予め構造材及び枠部材を予熱し
ておくという手段を採り、その他の方法は請求項１又は
２記載の発明と同様である。以上のような手段を採るこ
とにより、枠部材に溶融した低融点合金が流し込まれて
も低融点合金は溶融したままに維持され、また、固体状
の低融点合金が投入された場合でも、迅速に溶融して以
後の接合作業が迅速に進行する。

【００１７】請求項４記載の発明では、低融点合金に対
する超音波振動の印加に際し、溶融した低融点合金に直
接超音波ホーンを挿入して超音波振動を印加するという
手段を採り、その他の方法は請求項１，２又は３記載の
発明と同様である。以上のような手段を採ることによ
り、直接低融点合金に超音波振動が印加され、接合面と
低融点合金の境界領域に合金が形成され強固に接合され
る。

【００１８】請求項５記載の発明では、低融点合金に対
する超音波振動の印加に際し、構造材若しくは枠部材に
超音波ホーンを当接させ、これら構造材若しくは枠部材
を介して間接的に超音波振動を印加するという手段を採
り、その他の方法は請求項１，２又は３記載の発明と同
様である。以上のような手段を採ることにより、枠部材
若しくは構造材を介して間接的に低融点合金に超音波振
動が印加され、接合面と低融点合金の境界領域に合金が
形成され強固に接合される。

【００１９】請求項６記載の発明では、低融点合金とし
て制振性合金を使用するという手段を採り、その他の方
法は請求項１，２，３，４又は５記載の発明と同様であ
る。以上のような手段を採ることにより、低融点合金に
よって強固に接合されることはもちろん、接合された後
には低融点合金が振動を抑制し防振構造材が構成され
る。

【００２０】請求項７記載の発明では、構造材としてね
ずみ鋳鉄を用いるという手段を採りその他の方法は請求
項１，２，３，４，５又は６記載の発明と同様である。

【００２１】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施形態〕本発明の一実施形態を図面に基づい
て説明する。

【００２２】当該実施形態においては、図１に示すよう
に、相互に近接対向する少なくとも２つの接合面３を有
する構造材１と、各接合面３の相互間に配設され所定の
空間を形成する枠部材５とを備え、各接合面３及び枠部
材５によって形成された空間に溶融した低融点合金７を
流し込み、しかる後、当該低融点合金７に超音波振動を
印加して各接合面３の相互間を接合するという手法を採
る。より具体的には、構造材１としてダイカスト法によ
って製造されたオープンデッキ式のシリンダブロックを
用い、このシリンダブロック１の冷却水通路９の上部開
放部の接合を例にして説明する。即ち、以下においては
構造材をシリンダブロック１と置き換えて説明する。

【００２３】以下これを詳述すると、本実施形態にかか
るシリンダブロック１の接合方法においては、先ず、図
１に示すような平面形状を有するシリンダブロック１を
用いる。図１に示すように、本実施形態では四つのシリ
ンダ用円筒状空間が一列に並んでおり、いわゆる四気筒
エンジン用のシリンダブロック１となっている。このシ
リンダブロック１はアルミニウム合金製のダイカスト鋳
造品である。そして、その材質は、一般的に用いられて
いるＡＤＣ１２等である。

【００２４】また、シリンダブロック１におけるシリン
ダスリーブ１３（図８参照）が圧入される領域の周囲部
全体には、冷却水通路９が形成されている。冷却水通路
９は、枠部材５を挿入する前には上端部全体が解放され
ている。ここで、シリンダブロック１の上端部は、図示
しないシリンダヘッドが装着されるように、平らに加工
されている。また、冷却水通路９は、各シリンダ（図示
略）の周囲を囲むようにメガネ状に形成されており、全
シリンダの冷却水通路９が相互に連結されている。

【００２５】冷却水通路９は相互に近接対向する冷却水
通路壁９ａから構成され、特に枠部材５が配設される位
置が接合面３となっている。本実施形態においては、図
１に示すように、合計１０箇所に枠部材５が配設される
ようになっている。

【００２６】次に、シリンダブロック１の冷却水通路９
の接合面３に配設される枠部材５について説明する。枠
部材５は、図２（Ａ）に示すように、上部の四方がそれ
ぞれ囲まれて箱状に形成されると共に、下方の２方向で
あって接合面３（図１参照）に対向する側の面は開放さ
れている。これは、枠部材５をシリンダブロック１の接
合面３に嵌合し、後述する低融点合金７（以下「亜鉛合
金はんだ」という）を流し込んだ場合に、接合面３に接
触できるようにするためである。一方、枠部材５の下方
の残りの２面は、溶融した亜鉛合金はんだ７が流出しな
いように枠部材５の一部が延設されている。

【００２７】枠部材５の側面形状としては、図２（Ｂ）
に示すように、下方に行くに従ってその幅が狭くなるよ
うに所定の傾斜部５ａ（傾斜角α°）が形成されてい
る。この傾斜部５ａは、後述する接合面３の断面形状
（図３（Ｂ）参照）に対応させたものである。即ち、図
２に示す形状の枠部材５を用いる場合には、上記した傾
斜部５ａが接合面３に密着し、枠部材５の上部はシリン
ダブロック１の上端部から突出するようになる。但し、
この傾斜部５は必ずしも必要なものではなく、製造工数
を削減する場合には形成しなくてもよい。

【００２８】枠部材５の製造方法としては、プレス打ち
抜きによって所定の形状に切り抜いた後、これを適切に
折り曲げ、最後に組み立て部位を溶接等して形成する。
また、用いられる材料としては、板厚が0.5〜2.5〔mm〕
程度のものが用いられ、またその材質はアルミニウム合
金や所定の表面処理が施された鋼板である。

【００２９】次に、冷却水通路９の接合面３の形状につ
いて図３に基づいて説明する。接合面３は図３（Ａ）に
示すように、相互に平行に対向している。これは、接合
面３に嵌合される上記した枠部材５を適切に密着させる
ためである。但し、枠部材５自体を曲折させて形成する
場合には、接合面３は冷却水通路９に沿った円弧状のま
までも良い。また、接合面３の断面形状としては、図３
（Ａ）のＹ−Ｙ線における断面図を示す図３（Ｂ）から
判るように、所定の傾斜部３ａ（傾斜角β°）が形成さ
れている。この傾斜部３ａは、上記したように枠部材５
の傾斜部５ａが嵌合されるものである。そして、傾斜部
３ａの下方には更に深い冷却水通路９が形成されてお
り、この領域を冷却水（図示略）が循環するようになっ
ている。

【００３０】次に、本実施形態にかかる接合方法を用い
て冷却水通路９の接合面３の相互間を接合する工程につ
いて詳細に説明する。先ず、図４に示すように、上記し
た枠部材５を冷却水通路９の接合面３に嵌合する。この
とき、枠部材５の下部の開放された側が各接合面３の位
置となるように嵌合する。これにより、接合面３及び枠
部材５の各部によって冷却水通路９に上面だけが開放さ
れた所定の空間が形成される。

【００３１】続いて、シリンダブロック１及び枠部材５
全体を加熱炉（図示略）に入れて予熱する。これは、後
述するように溶融した亜鉛合金はんだを流し込んだとき
に、当該亜鉛合金はんだが急速に凝固してしまうのを防
止するためである。従って、加熱炉内での予熱は、少な
くとも亜鉛合金はんだの融点以上でなければならず、最
高でも低融点合金の融点より５０〔℃〕程度高い温度を
上限とすることが好適である。

【００３２】シリンダブロック１及び枠部材５を予熱し
た後は、枠部材５及び各接合面３によって冷却水通路９
に形成された空間に溶融した亜鉛合金はんだ７を流し込
む（図５参照）。この亜鉛合金はんだ７は、予め、るつ
ぼ（図示略）等で溶融した状態とされ、接合作業の際に
供給されるようになっている。これにより、枠部材５内
の亜鉛合金はんだ７が直接各接合面３に接触する。この
とき、上記したように、シリンダブロック１及び枠部材
５は予熱されているので、亜鉛合金はんだ７は溶融した
状態を維持している。ここで、亜鉛合金はんだ７の性質
としては、例えば、融点が３９０〔℃〕程度のものを使
用する。これ以上融点の高いものを用いると、加熱によ
ってシリンダブロック１にブリスターが現れるからであ
る。また、亜鉛合金はんだ７の材質は、亜鉛ーアルミニ
ウム合金や、亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金等
を用いている。

【００３３】上記した例では、溶融した亜鉛合金はんだ
７を使用する場合を説明したが、一方、亜鉛合金はんだ
の供給方法としては、固体状の亜鉛合金はんだ７ａを用
いることも可能である。即ち、図６に示すように、枠部
材５と接合面３より形成された空間内に固体状の亜鉛合
金はんだ７ａを挿入する。亜鉛合金はんだ７ａの大きさ
としては、枠部材５より小さいことはもちろんである
が、接合面３を適切に接合できるように充分な大きさを
確保する必要がある。また、その形状も単純な立方体で
も良いし、接合面３に形成された傾斜部３ａ（図３
（Ｂ）参照）に対応させて所定の傾斜を設けるようにし
ても良い。

【００３４】ここで、上記したように固体状の亜鉛合金
はんだ７ａであれば、工作ロボットなども扱いやすいの
で、製造ラインの自動化等に対しても非常に有利とな
る。また、必要な量の亜鉛合金はんだ７ａを予め自由に
貯蔵しておけるので、製造計画の安定化を図ることがで
きる。

【００３５】次に、固体状の亜鉛合金はんだ７ａを枠部
材５内に挿入した後には、更にシリンダブロック１及び
枠部材５全体を亜鉛合金はんだ７ａの融点以上の温度に
加熱する。この加熱も上記した加熱炉（図示略）で行
う。これにより、固体状の亜鉛合金はんだ７ａが枠部材
５内で溶融することとなる。従って、この時点で当初か
ら溶融した亜鉛合金はんだ７（図５参照）を用いる場合
と同一の状態となる。

【００３６】続いて、枠部材５内の亜鉛合金はんだ７が
溶融した後には、図７に示すように、亜鉛合金はんだ７
が凝固する前に当該亜鉛合金はんだ７に超音波振動を印
加する。即ち、図７（Ａ）に示すように、超音波ホーン
１１をシリンダブロック１の上方から近接させ、図７
（Ｂ）に示すように、直接溶融した亜鉛合金はんだ７内
に挿入して超音波振動を印加する。このとき、超音波ホ
ーン１１は耐熱性のあるステンレス製のものを用いる。

【００３７】超音波振動の印加条件としては、印加周波
数２０〔ＫＨｚ〕，発振器出力１５０〜１０００
〔Ｗ〕，超音波振動印加時間３〜１０〔秒〕程度であ
る。尚、以上は亜鉛合金はんだ７に直接超音波振動を印
加する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではない。即ち、シリンダブロック１自体或いは枠部
材５に超音波振動を印加して、間接的に亜鉛合金はんだ
７に超音波振動を印加するようにしてもよい。

【００３８】そして、シリンダブロック１の接合面３と
亜鉛合金はんだ７との境界領域で合金が形成される。そ
の後、全体を自然冷却させることにより亜鉛合金はんだ
７が凝固する。これにより、接合面３と亜鉛合金はんだ
７が相互に強固に接合され、結果として、相互に近接対
向する各接合面３同士が亜鉛合金はんだ７を介して強固
に接合される。そして最後にシリンダブロック１の上端
面から突出している枠部材５の一部分を機械加工して取
り去る。これにより、シリンダブロック１の上面が平坦
となり、最後にシリンダスリーブ１３を圧入することに
より、シリンダブロック１の接合が完成する（図８参
照）。

【００３９】以上のような方法によって冷却水通路９が
接合されたシリンダブロック１は、いわゆるクローズド
デッキ式のシリンダブロックと同様の機械的強度を得る
ことができる。このため、シリンダヘッド（図示略）を
装着したあとのスリーブ１３の真円度の変化も少なく、
振動や騒音対策に有効である、という優れた効果を生じ
る。

【００４０】また、従来の超音波はんだ付け法により接
合面３に補強プラグを接合する場合には、接合面３の近
傍領域全体を亜鉛合金はんだ浴に浸漬する必要があり、
接合面３以外の領域に亜鉛合金はんだ７が付着してしま
い、いわゆるはんだの液だれ現象が生じて外観の美観性
が損なわれ、また、冷却水通路内の冷却水（図示略）に
対する流れ抵抗を増大させるため、接合後にこれを取り
除くか、予め所定領域にマスキングをしておく必要があ
った。しかしながら、本実施形態では、接合面３のみに
亜鉛合金はんだ７を供給することができるので、美観性
を損なうことなく、また、所定の後処理等も不要とな
る、という優れた効果を生じる。

【００４１】更には、亜鉛合金はんだ７は枠部材５によ
って囲まれた空間に位置し、冷却水通路９内を流れる冷
却水とは直接接触しないので、亜鉛合金はんだ７の腐食
との問題が低減される、という優れた効果を生じる。ま
た、枠部材５の腐食が進行した場合でも、亜鉛合金はん
だ７が犠牲陽極として働くため（亜鉛合金はアルミニウ
ムより腐食電位が大きい）、亜鉛合金はんだ７とシリン
ダブロック１の接合面３は容易には破壊されない。即
ち、腐食に対する信頼性が向上する。

【００４２】〔第２の実施形態〕次に、図９に基づいて
第２の実施形態について説明する。当該実施形態では、
鋳鉄製の平板１５を２枚接合して防振台１４を製造する
方法について説明する。即ち、図９に示すように、鋳鉄
製の平板１５の相互間にＵ字状の枠部材２５を挟持す
る。このとき、各平板１５は相互に平行に接合するの
で、枠部材２５の平板１５に対向する側の端面は平行に
なっている。また、枠部材２５の壁面は上面だけが開放
され、左右及び底面はそれぞれ封止されている。即ち、
２枚の平板１５の接合面及びＵ字状の枠部材２５とによ
って所定の空間が形成される。

【００４３】続いて、２枚の平板１５を２組のクランプ
治具１７で固定し、相互に離れないようにする。そし
て、平板１５及び枠部材２５全体を加熱する。加熱する
温度は接合に用いる低融点合金２７の融点より高い温度
である。これは、溶融した低融点合金２７を枠部材２５
内の空間に流し込んだ場合に、低融点合金２７が凝固し
ないようにするためである。

【００４４】そして、平板１５の接合面と枠部材２５に
よって形成された空間に溶融した低融点合金２７を流し
込む。流し込む低融点合金２７としては、Zn基又はAl基
の制振性合金を用いる。このため、以下は低融点合金を
制振性合金と読み替えて説明する。この制振性合金２７
（別名「防振合金」ともいう）は、内部摩擦が非常に大
きく、この制振性合金２７で作られた部材に振動が加わ
った場合でも、急速にこれを減衰させることができるも
のである。

【００４５】ここで、内部摩擦について簡単に説明す
る。金属の結晶をいろいろな方法で振動させると、振幅
は次第に減衰して振動エネルギが吸収される。これは、
金属の結晶内に摩擦になぞらえられるような弾性変形に
対する抵抗があるものと考えて、これを内部摩擦と呼
ぶ。

【００４６】上記した制振性合金２７は、対数減衰率が
鋳鉄製の平板１５と比較して約３〜４倍程度のものを使
用している。また、制振性合金２７のその他の条件とし
ては、常温から１５０℃までの内耗値（Ｑ^-1×１０³）
が、０．２以上のものであるという点である。ここ
で、内耗値について簡単に説明すると、Ｑは共鳴の鋭さ
を表す値で、所定の部材の共鳴周波数を半価幅（最大振
幅を２の平方根で除した時の振幅が含まれる周波数の
幅）で除した値で表される。そしてこのＱの逆数Ｑ
^-1は、振動を吸収するときのエネルギ減衰率＝２πＱ^-1
という関係がある。従って、Ｑ^-1の値が大きいほど制振
性に優れていることとなる。

【００４７】本実施形態において使用する制振性合金の
組成について説明すると、Zn−Al系制振性合金として
は、例えば各成分を重量％で表すと、Al−４０％の他、
Si，Cu，Mn，Mg等を微量づつ組み合わせ、残りの５０％
余りをZnとしている。また、Al−Zn−Si−Cu系制振性合
金としては、Al−６０％，Si−６％，Cu−１％の他、M
n、Mg等を微量づつ組み合わせ、残りの３０％余りをZn
としている。このように構成された制振性合金の物理的
特性について概説すると、例えば上記したZn−Al系の制
振性合金では、密度が４．１〔ｇ／ｃｍ³〕，電気伝導
度が２７．４〔％ＩＡＣＳ〕，融点が５１６〔℃〕，比
熱が５９０〔Ｊ／Ｋｇ／℃〕，そして線膨張係数が２
５．６〔１０^ー6／℃〕となっている。

【００４８】以上のような制振性合金２７（低融点合
金）を流し込んだ後には、図９（Ａ）に示すように超音
波ホーン１１を制振性合金２７内に挿入し、直接超音波
振動を印加する。そして、以後は、平板１５及び枠部材
２５を自然冷却させて制振性合金２７を凝固させことに
より、各平板１５同士は制振性合金２７を介して強固に
接合される。最後にクランプ治具１７を取り外すことに
より、図９（Ｂ）に示す防振台１４が完成する。尚、図
９（Ｂ）に示す防振台１４は複数箇所を制振性合金２７
で接合したものである。また、平板１５の材料としては
表面に銅メッキを施したものであっても、本発明にかか
る接合方法を用いれば適切に接合することができる。

【００４９】〔実施例〕次に、図１０に基づいて構造材
の接合方法についての具体的な実施例を説明する。先
ず、図１０（Ａ）に示す平面形状を有するアルミニウム
板１９から図１０（Ｂ）に示す枠部材を構成する。この
アルミニウム板１９（Ａ１１００Ｐ，厚さ約 1.5mm）
は、プレス打ち抜きによって成形される。そして、この
アルミニウム板１９を折り曲げることによって図１０
（Ｂ）に示す形状の枠部材２５を構成する。ここで、図
１０（Ｂ）における枠部材は、平板で囲って長方体状と
しているが、プレス加工等によって、枠部材の側面及び
底面を曲面状板で囲って略長方体状としてもよい。

【００５０】次に、図１１に示すように、枠部材５をブ
ロック２１に形成された溝２３に嵌合した。そして、こ
のブロック２１及び枠部材５全体を約３７０〔℃〕に予
熱した。予熱は加熱炉（図示略）内で行い所定の温度に
達したところで取り出す。そして、図１２に示すよう
に、予め約４００〔℃〕で溶融している低融点合金とし
ての亜鉛合金はんだ７（アルミニウム４％−マグネシウ
ム1.5％−残り亜鉛、融点３５２〔℃〕）を流し込ん
だ。図１２に示すように、亜鉛合金はんだ７が凝固する
前に、超音波ホーン１１の先端を枠部材５の上端に当接
させ、枠部材５を介して間接的に亜鉛合金はんだ７に超
音波振動を印加する。

【００５１】具体的な超音波振動の印加条件としては、
超音波発振出力６００〜７００〔Ｗ〕，超音波ホーン１
１の加圧力６０〔Ｋｇｆ〕，超音波振動の印加時間を約
５〔秒〕程度とした。

【００５２】以上のような条件で接合された接合面３の
状態を図１３及び図１４に示す。この内、図１３（Ａ）
はブロック２１に形成された溝の接合面３が亜鉛合金は
んだ７によって相互に接合されている状態の断面を示す
金属組織写真である。そして、図１３（Ｂ）が図１３
（Ａ）を説明するために各部を図示した説明図である。
また、図１４は、特にブロック２１の接合面３と亜鉛合
金はんだ７との境界領域を拡大した断面図である。この
図１４から判るように、接合面３と亜鉛合金はんだ７と
は適切に接合され、結果として溝を構成する各接合面３
が強固に接合されている。尚、図１３（Ｂ）中の符号２
９は空間を表し、シリンダブロックに置き換えると冷却
水通路となる領域である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、各接
合面の相互間に配設され所定の空間を形成する枠部材と
を備え、各接合面及び枠部材によって形成された空間に
溶融した低融点合金を流し込み、しかる後、当該低融点
合金に超音波振動を印加して各接合面間を接合するとい
う手段を採っている。このため、各接合面間が強固に固
定され、これらの構造材の機械的強度が向上する、とい
う優れた効果を生じる。

【００５４】また、枠部材により空間を形成し、構造材
の接合面のみに低融点合金を供給するので、美観性を損
なうことなく、また、所定の後処理等も不要となる。加
えて接合に際しては必要最小限の低融点合金で接合でき
るので、低融点合金の無駄もなくなり、また構造材を浸
漬して低融点合金を付着させるための大きな容器等も不
要となる、という優れた効果を生じる。

【００５５】また、各接合面及び枠部材によって形成さ
れた空間に固体状の低融点合金を配設し、しかる後、構
造材，枠部材及び低融点合金を当該低融点合金の融点以
上に加熱すると共に、低融点合金に超音波振動を印加し
て各接合面間を接合するという手段を採っている。この
場合、固体状の低融点合金は工作ロボットなども扱いや
すいので、製造ラインの自動化等に対しても非常に有利
となる。また、必要な量の低融点合金を予め自由に貯蔵
しておけるので、製造計画の安定化を図ることができ
る。

【００５６】また、構造材及び枠部材を予め予熱してお
くという構成を採っているので、この枠部材に溶融した
低融点合金が挿入された場合にも凝固せず、溶融したま
ま維持され、また固体状の低融点合金が配設された場合
にも迅速に溶融するので、接合面に低融点合金が適切に
接合される、という優れた効果を生じる。

【００５７】また、低融点合金に対して直接若しくは間
接的に超音波振動を印加するので、接合面と亜鉛合金は
んだの境界領域で適切に合金が形成され、強固に接合さ
れる、という優れた効果を生じる。

【００５８】加えて、低融点合金として制振性合金を用
いることにより、上記した機械的強度の向上という効果
に加え、接合部材近傍に伝達される振動や騒音が効率よ
く抑制される、という優れた効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すシリンダブロックの
平面図である。

【図２】本発明に用いられる枠部材を示す図であり、図
２（Ａ）は斜視図を示し、図２（Ｂ）は側面図を示す。

【図３】図１に開示したシリンダブロックの接合面近傍
を示す図であり、図３（Ａ）は平面図を示し、図３
（Ｂ）は図３（Ａ）のＹ−Ｙ線における断面図を示す。

【図４】枠部材をシリンダブロックの接合面に嵌合する
状態を示す斜視図である。

【図５】シリンダブロックに嵌合された枠部材に溶融し
た亜鉛合金はんだを流し込んだ状態を示す斜視図であ
る。

【図６】シリンダブロックに嵌合された枠部材に固体状
の亜鉛合金はんだを配設する状態を示す斜視図である。

【図７】枠部材内で溶融している亜鉛合金はんだに超音
波振動を印加する状態を示す図であり、図７（Ａ）はシ
リンダブロック全体を示す断面図であり、図７（Ｂ）は
接合面近傍を拡大した断面図である。

【図８】亜鉛合金はんだによって接合面が接合されたシ
リンダブロックを示す断面図である。

【図９】本発明の他の実施形態を示す図であり、図９
（Ａ）は超音波振動を印加する状態を示す斜視図であ
り、図９（Ｂ）は接合されたあと防振台を示す斜視図で
ある。

【図１０】本発明の一実施例に使用される枠部材を示す
図であり、図１０（Ａ）は展開した状態を示す平面図で
あり、図１０（Ｂ）は組み立てた状態を示す斜視図であ
る。

【図１１】図１０に開示した枠部材を実施例にかかるブ
ロックに形成されたＶ字状の溝に嵌合した状態を示す斜
視図である。

【図１２】図１１に開示した枠部材に亜鉛合金はんだを
流し込んで超音波振動を印加する状態を示す斜視図であ
る。

【図１３】本発明にかかる接合方法で接合されたブロッ
クの断面を示す図であり、図１３（Ａ）は図面に代わる
金属組織写真であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）を図
解した説明図である。

【図１４】図１３（Ａ）に開示した接合面と亜鉛合金は
んだとの境界領域の断面を示す図面に代わる金属組織写
真である。

【符号の説明】

１構造材（シリンダブロック）３接合面５枠部材７低融点合金（亜鉛合金はんだ）７ａ構造材の低融点合金（亜鉛合金はんだ）２５枠部材２７制振性合金

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２３Ｋ 103:06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に近接対向する少なくとも２つの接
合面を有する構造材と、前記各接合面の相互間に配設さ
れ所定の空間を形成する枠部材とを備え、前記各接合面及び枠部材によって形成された空間に溶融
した低融点合金を流し込み、しかる後、当該低融点合金
に超音波振動を印加して各接合面間を接合することを特
徴とした構造材の接合方法。
【請求項２】相互に近接対向する少なくとも２つの接
合面を有する構造材と、前記各接合面の相互間に配設さ
れ所定の空間を形成する枠部材とを備え、前記各接合面及び枠部材によって形成された空間に固体
状の低融点合金を配設し、しかる後、前記構造材，枠部
材及び低融点合金を当該低融点合金の融点以上に加熱す
ると共に、前記低融点合金に超音波振動を印加して各接
合面間を接合することを特徴とした構造材の接合方法。
【請求項３】前記低融点合金を枠部材内に配設するに
際し、予め構造材及び枠部材を予熱しておくことを特徴
とした請求項１又は２記載の構造材の接合方法。
【請求項４】前記低融点合金に対する超音波振動の印
加に際し、溶融した低融点合金に直接超音波ホーンを挿
入して超音波振動を印加することを特徴とした請求項
１，２又は３記載の構造材の接合方法。
【請求項５】前記低融点合金に対する超音波振動の印
加に際し、前記構造材若しくは枠部材に超音波ホーンを
当接させ、これら構造材若しくは枠部材を介して間接的
に超音波振動を印加することを特徴とした請求項１，２
又は３記載の構造材の接合方法。
【請求項６】前記低融点合金として制振性合金を使用
することを特徴とした請求項１，２，３，４又は５記載
の構造材の接合方法。
【請求項７】前記構造材としてねずみ鋳鉄を用いるこ
とを特徴とした請求項１，２，３，４，５又は６記載の
構造材の接合方法。