JPS5850183A - 加熱圧接部の自動評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本姑明は導電性母材の接合部を、通電加熱による抵抗発
熱と加圧による塵性変形によって一体化する通電加熱圧
接において、特に加熱圧接部の品質を自動的にかつ容易
に保証、管理し得るようｋしえ加熱圧１１部の自動評価
装置に関するΦ 従来、銅と銅あるいは銅とアル建ニウム勢、導電性母材
同士を接合する方法としては種々のものがあるが、その
接合の物理的なＪ［ＩＩは接合部をいかに漬浸に保ち、
か゛つ接合する母材の原子同士の配列を何んらかのエネ
ルギーを加えるヒとによって、高品質の接合部（１！φ
）を如何に容ＡＫ得るかである。

一方、ヒれらの接合方法にはエネルギーの加え方によっ
て種々の％０があるが、大別すると接合部Ｏ材料が同相
か液相、或いは加圧が必要か否かに１−）て融接・圧接
およびろうＩＩＫ分けられる。こ゛のうち、圧接接合法
は他０２つの方法とは異＆す、接合しようとする母＊ｔ
＊体が加圧のみか加熱と加圧によりて一体化しようとす
る方法であるため、そＯ！１合部の品質評価には他Ｏ方
妹による接合部の非破壊検査技術をその１１遍用するこ
とは−か゛しい、すなわち、他の融接中ろう一方法では
接合部Ｋ１１ｌ融による組織Ｏ粗大化中異材があり、あ
る種の不連続部ができるが、圧接方法では加圧のみか加
圧と加熱の併用によって接合するため、接合部は一体化
しある腫の不連続部も極めて限られた面しかない。

このため、従来Ｏ評価方法としては破壊試験で確認し、
確率的に保証するようにしているのが一般的である。

上述し丸ように、再現性の良い加熱圧接方法ではその接
合部が非常に狭く且つ同種一体化しえものであるため、
適切な接合条件を破壊試験で評価、確認しながら決定す
るが、確率的に保証する以外に品質の保証を現状の非破
壊試験にて判定することは非常に難かしい。

一方、従来圧接接合した接合ｗＯ品質は、−壊試験で品
質を確認し、再ｗＬ′性のよいことから同一結果がある
数得られれば嵐いものとされている・然し乍ら、今彼は
高品質の継手部に多く使用されるようになり、従来より
もグレードの高い品質が要求され−ため、−継手毎ＫＡ
質を安定させることが必要である。

本発明はかかる事情に艦みて成されたもので、そＯｉＩ
的は加熱圧接により得られる加熱圧接部０品質を自動的
にしかも容易に保証、管理することができる加熱圧Ｉｍ
！部の内勤評価装置を提供することＫある。

本発明では、加熱圧接法においてその加熱圧接部の品質
を最も左右する制御費因が接合部の通電加熱状況である
ことに着目し、この通電加熱状況（通電電力量）を把握
することによって、上記目的を達成しようとするもので
ある。すなわち、接合部に通電加熱させながら加圧して
塑性蛮形させ、接合部を外周方向に押出しフローさせる
加熱圧接法の場合ＯＩ！合部の品質は通電加熱Ｏ状況が
大きく影響するため、この通電加熱の状況をデリセ、ト
により一定に保ち、品質Ｏ安定を管理しようとするもの
である。

以下３、本発明を図面に示す一実施例について説明する
。第１図は、本発明による加熱圧接部の自動秤＠義置Ｏ
構成例をブロック的に示しえものである０図において、
１−ｆ、ｆ−ｊは被接合材としての第１．第、２０導電
性母材で、ことでは例えば双方とも鋼（金属）とする、
また、１は通電Ｏ電、極をも兼ねた上町各被接合材１＝
ｆ。

１−−１を保持するため゛め通電拘束クラン！、１は通
電用電源であり通電制御設定器４．上記通電拘束クラン
ｆ１を介して電流を流し、各被接合材ｆ−１，ｆ−１の
接合面の懺面を通電加熱するように構成する。ここで、
通電制御設定器４には被接合材１−ｔ、ｆ−１０材質、
接合面の平衡度・面荒さ・断面積勢の断面状態から決ま
る、接合しようとする断面に適正な電流値を設定してい
る。

一方、１１１上記通電用電源１の出力回路に設けられ九
電流検出器で、実際の通電電流（を−出するものである
。Ｃは通電時間ｔを一定する標準タイ！−で１例えばり
ａ、りΔルス発振器を用いる。また、１は上記電流検出
＠１．標準タイマーＩからの各出力（，１を基に／４Ｆ
なる演算を行なって通電電流量！をリアルタイムで算出
する電圧量算定器、８は上記接合部の接触側状態変化を
電圧！とじて検出し、上記標準タイマーｉからの出力ｔ
を基に／、Ｌなる演算を行なって通電電圧量Ｖをリアル
タイムで算出する電圧量算定器、ｐは上記電流量、電圧
量算定器１゜１からの各出力Ｉ、Ｖを基にＩ−Ｖなる演
算を行なって通電電力量ｐｍ　（実際に接合部で消費さ
れる電力量）を算出する電力量算定器である。

一方、ｌ−は上記被接合材１−Ｅｅｌ−１０材料定数ａ
＋ＩＩ触断面積８９通電拘束１ラング２間距離！および
必要電流値Ｉ・を設定した！リセｖ＞＠−１１＃′ｉ遍
正通電電力量算定器であり１上記プリセ、ト＠ｔｏで！
リセットされた設定値−、ｓｅｊ、Ｉｓ　と、標準タイ
ｗ　−ｆＪでＰ＠ｍＩａｆ’−１なる演算を行なってリ
アルタイムで適正通電電力量Ｐ、を算出するものである
。さら′に、１１はこの適正通電電力量Ｐ・“と電力量
算定ｌ！Ｉかもの通電電力量Ｐ畠とを比較する比較器で
、その両者が一敷つｔり通電電力量Ｐ、が適正電力量ｒ
、に遭し九時、その出力により通電制御設定ａ４を切っ
て（通電中止）２次加圧を行なうように構成する。

かかる構成において、ｔず通電制御設定器４に最大通電
電流値を設定し、そして被接合材料ｆ−ｆ、ｆ−＃をセ
、トシて１次加圧を行なうと同時に、通電用電Ｉ１１よ
艶通電制御設定儲４゜通電拘束クツンｆ１を介して通電
を開始する。

このようＫして、作業を開始し１次加圧と通電が開始さ
れると、電流量算定＠ｒ、電圧量算定６ｇにおいて標準
タイマー６の通電時間ｔを基に、通電電流量１−１４Ｌ
２通電電圧量ｙ−７．Ｌが夫々算出され、さらＫこれら
各電気量Ｉ、Ｖよセミ力量算定器＃にて通電電力量Ｐ、
かりアルタイムで算出される。この通電電力量Ｐ、は、
比−器１２において適正通電電力量算定器ｒｔＦｃて算
出され九遍正通電電力量Ｐ、と比較される。そして、こ
の＊＊０通電電力量Ｐ、が適正通電電力量Ｐ０に達する
と、通電制御設定器４を切って通電を中止すると同時に
、２次加圧を開始して圧接作業を完了する・すなわち、
被接合材１−１゜ｆ−ＭＥ）材質、断面状態より接合に
必要な適正な通電電力量Ｐ・を算定し、この電力量Ｐ、
を接合面に供給される電流、電圧量からＩＩＩ定し九通
電電力量Ｐ、と比較し、常に一定の通電電力量として接
合部の品質とその接合グロセスを制御する仁とが可能で
ある。

仁のように１通電用電源１よ抄通電制御設定＠４９通電
拘束クランｆ２を介して被接合材１−ｆ、Ｉ−１に通電
し、そＯ接合面を加熱、加圧して被接合材１−ｆ、ｆ−
１を加熱するものにおいて、上記被接合材ｆ−ｆ、ｆ−
！の材料定数Ｉ、接合断Ｗ＠Ｓ、クランゾ間距離Ｉおよ
び必要電流値１．をプリセットするプリセット器ｌｏと
・ζＯプリセット器１０のプリセット値と標準タイ！−
“−からの通電時間ｔより加熱圧＊ｍ合に必Ｉｌ！な適
正通電電力量ｐ、を算出する適正通電電力量算定器１１
と、電流検出器５にて検出される通電電流１と通電時間
ｔより通電電流置台ｌｌ０ＩＩＩ触面状態変化を電圧１
として検出し通−置時間ｔより通電電圧量ｙ　（−７，
Ｌ）を算出する電圧量算定ｆａｍと、上記各電気量Ｉ、
Ｖより通電電力量デ、　（Ｑ　ｌ・Ｖ）を算出する電力
量算定ｍｓと、ｌの電力量算定器９からの通電電力量Ｐ
、と上記適正通電電力量算定器１１０適正通電電力量Ｐ
、とを比較する比較ａ１２とを備え、実際の通電電力量
Ｐ、が適正通電電力量ＰｏＫ達した時、通電制御設定器
４を切って通電を中止し２次加圧を行なうようＫしたも
のである・ 従って、従来Ｏように接合部の品質を破壊試験で確認し
て保証することなく、−接合Ｗ（継手）毎に晶質を安定
させることができ、もりて接合部の品質を１動的かつ能
率的にしかも容易に保証、管理することができるもので
あるの従来は、鎮２図（−）に示す如く被接合材の塑性
変形量にて、ｌ−次加圧、２次加圧１通電時間を制御し
てい友、つ壕り、接合グロセスは塑性蛮形量（位置）Ｋ
て制御、初めに１次加圧変形位置をセ、）シ通電加熱と
１次加圧で被接合材が変形して、奄、）値に達すると通
電が切れ２次加圧を加えて作業が完了する。なお、　Ｉ
Ｉにおいてアは位置セット、イ唸加圧、りは通電を示す
。

とれに対し本装置では、接合に必要な発熱温度Ｔ、で１
次と２次加圧の＝切換えおよび通電切りをするようにし
ているため、接合面のノ４２ツ今による位置ずれ等、品
質を大きく左右する因子が除かれる。つまり、第２１伽
）に示すように通電りによって加圧イが制御されるため
、接合面の状態で多少位置９時間的にはずれるが品質は
安定する。

尚、本発明社上記奥施例に限定されるものではなく、そ
のＩＩ旨を蛮更しない範囲で種々に変形して実施するこ
とができる。

（１）上記実施例では、通電加熱状況を把握するために
゛通電加熱の電力量を！リセｙ）した場合について述べ
たが、通電加熱による接合部の接触抵抗羨化をノリセッ
トするようにしてもよいものである。

第３図は、かかる場合の実施例構成を示すもので１図に
おいて第１図と同一部分には同−符号を付してその説明
を省略する０図において、１１および１４は夫々入力電
力量および損失電力量算定器で、通電電流ｉ１通電電圧
町１通電時間↓および通電ｌｉ流Ｓ、！１合部の振触面
状態変化に＝よる電圧ｗｌ９通電時間ｔを基に、入力電
力量Ｐｌ＝４４・−ＴｉＬおよび損失電力量２１士（さ
を夫々算出するものである。また、１５は上記入力電力
量Ｐ１と損失電力量ＰＩとから実効電力量Ｐムを算出す
る爽効電力量算□定器である。

一方、ｆ　、ｇは上記被接合材１−、Ｌ、　、、ｊ　ｆ
　−＝　２の接触抵抗定数ｔ・、必要電流値！・および
必要電圧値Ｖ・を設定したプリセット器、ｆＦｔｊ適正
電力量算定器であり、上記ｆ　１７セツト儀Ｚ　＃でグ
リセ、トされた値　・　、Ｘ・　、Ｖ・および−準−イ
ｆｆ　−ｇからの通電時間ｔを基に・接触抵抗に対応し
九適正電力量ＰＩを算出するもＯである・さらに、１１
はこの適正電力量Ｐｇど上記実効電力量Ｐムとを比較器
で、その両者が一散した時にその出力により通電制御設
定器４を切って通電を中止すると共に、２次加圧を行な
うように構成したもので前配爽施例と同様の効果が得・
られる。

（２）例えば、上記実施例では被接合材料としての導電
性母材に双方とも銅を使用したが、これに＠もず銅と鉄
、銅とステンレス、銅とセラ建、り勢、鉄系−非鉄系一
混合材料を適宜組み合せて使用することも轟然可能なも
のである。

（３）上配爽施例では、正確に品質を管理する九め通電
電流と接合部、の電圧肇化を電力量に換、算しているが
、実用的には従来の方法に通電電流か接合部の電圧蛮化
のいずれか一方で評価することもものによりては可能で
ある。この場合は、１・次加圧時間内の電圧または電流
積分値で制御・評価する。

以上説明したよう、に本発明によれば、加熱圧１１によ
゛り得られる加熱圧＊４郁の品質を自動的にしかも害１
ＩＪＫ保証、管理することができる極めて信頼性の高い
加熱圧接部の内勤評価装置が提供できる。　　　　・

【図面の簡単な説明】

餉１図、は本発明の一実施例を示すテロツク図、１１１
２図（ａ）伽）Ｆｉ本発明の作用効果を説明するための
タイムチャート−１第３図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図である。 ｔ＝ｔ０Ｍ−３−被接合材、２−・通電拘束フラング、
１−・通電用電源、４・−通電制御設定器、ｉ・・・電
流検出器、Ｃ・・・標準タイ１−１ｒ、ａ−電流、電圧
量算定器、クー・通電制御設定器、ｔｏ、ｔｉ・　ｆリ
セ、ト器、　ｆｆ、ｆＦ−・適正電力量算定−、ｆｆ、
’ｆ＃−比１１１ｍ、１１．１４・・・入力、損失電力
量算定器、ｆ５−実効電力量算定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１と第２０導電性母材の接合部に通電用電源より通電
   加熱させながら加圧、し接合部を一体化する一熱−圧接
   において、加熱圧ＩＩ接倉に必要な通電電力量會設定部
   と、前記接合部における爽際の通電電力量を算出する算
   定部と、この算定部からの算定通電電力量と前記設定部
   の設定通電電力量とを比−較する比較器とを備え、算定
   通電電力量が設定通電電力量に達した時１通電用電源か
   らの通電を断つと共に２次加圧を行なうようＫし九こと
   を特徴−とする加熱圧接部のｉ勤評価装置。