JPS5870989A

JPS5870989A - 異種部材の接合方法

Info

Publication number: JPS5870989A
Application number: JP16797081A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Date; 伊達　洋彦; Katsuhiro Kishida; 岸田　勝弘; Akira Oyamada; 小山田　彬; Sumio Hirao; 平尾　純雄; Keizo Otani; 敬造尾谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-10-22
Filing date: 1981-10-22
Publication date: 1983-04-27

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】この発明は、摩擦圧接法を利用し九異種部材の接合方法
に関する。

摩擦圧接法は、接合面で央き合わせた両物体を相対的に
擦り合わせた時に生ずる摩擦熱を有効に利用して上記両
物体を接合させる方法であって、接合しようとする面か
らのみ局所的に熱が発生するため熱影響を最小限にでき
ること、接合面で激しい塑性流動を伴いながら接合する
ため優れた継手強度が得られること、などの特徴を有す
ることから、特に軸物の接合において高能率でかつ高信
頼性のある接合法として近年大きく注目されるよう罠な
ってきている。また、摩擦圧接法は、上記したように接
合面で激しい塑性流動を伴って接合すること、および固
相接合であることなどの特徴を有することから、異種金
属の接合に適した接合法である。すなわち、接合面に強
固な酸化膜等が形成されているときでも、塑性流動によ
って前記酸化膜を容、ＩＫ破壊することができるため、
汚れのない清浄な接合面が得られること、また固相接合
である丸め、一般に異種金属の接合において問題となり
中すい論弱な金属間化合物の生成を防止できることなど
の特徴により、異種金属の接合に適した接合法である。

このように、摩擦圧接法は異種金属の接合にも適してい
る九め、次第に広い範囲にわたって利用されるようにな
ってきているが、異種金属の組み合わせＫよっては接合
部の継手強度が十分でなかったり、摩擦圧接そのものが
不可能であったりする。例えば、鉄−アルミニウム、鋼
−アルミニウム、ニッケルーアル建ニウム、ステンレス
鋼−アルにつ五等のように、それぞれの融点および熱伝
導度郷の物性を着しく真にする金属の組み合わせによる
摩擦圧接では、爽好な継手強度を得ることができなかっ
た。

この発明は、上述した従来接衝の問題点に着目してなさ
れ友もので、融点シよび熱伝導度等の物性が著しく異な
る部材間の接合を摩擦圧接法を利用することＫよって容
島に行なうことができ、良好な一手強ｆｔ−得ることが
可能である異種部材の接合方法を提供することを目的と
している。

この発明は、高融点接合部材と、該高融点接合部材より
も相対的に融点の低い低融点接合部材と１−接合するに
際し、第１高融点接合部材と該第１高融点接合部材に対
し摩擦圧接法が良好でかつ融点が近似する第１高融点接
合部、材とを各々の接合面で突き合わせると共に、尚咳
突き合わせ部の周縁部分に前記低融点接合部打金はぼ接
触し良状態で配設し、前記内高融点接合部材の相対回転
（よる摩擦圧接時に生ずる高温のぼりを前記低融点接合
部材に食い込ませて相互に接合させるようにしたことｔ
−特徴としている。

以下、この発明の実施態様を図面に基いてさらに詳細に
説明する。

第１図および第２図はこの発明の一実施１様を示す図で
あって、第１図において、１は中実丸棒形をなす第工高
髄点接合部材、２は前記第■高融点接合部材１に対して
摩擦圧接法が良好でかつ融点が近似する中実丸棒形をな
す第璽高融点接合部材、乙は前記内高融点接合部材１．
２よりも相対的に融点が低くかっ前記内高融点接合部材
１，２をほぼ接触した状態で僚合しうる貫通孔６ａを有
する低融点接合部材である。そして、第■高融点接合部
材１１Ｆｒ図示しない摩擦圧接機の一方のチャック４ａ
に固定すると共に、前記第Ｈ高融点接合部材２會前記貫
通孔６ａ内に約半分の深さまで嵌合した状態で前記第１
高融点接合部材２と低融点接合部材３とを前記摩擦圧接
機の他方のチャック４ｂに固定する。

次に、このような構成において各部材を接合するには、
摩擦圧接機の両チャック４ｍ、４ｂｔ−接近させ、第１
高融点接合部材１を貫通孔６ａ内に倒台して第１高融点
接合部材１の接合面１ａと第Ｉ高融点接合部材２の接合
面２ａとを突き合わせ、その後両チャック４ｍ、４ｂを
介して内高融点接合部材１．２を相対回転させる。する
と、両接合面１ｍ、２ｍで高温の摩擦熱が発生し、この
摩擦熱によって両接合面１ｍ、２ｍが高熱可塑状聾とな
る。次いでこの時点を見はからって両チャック４ｍ、４
ｂを相互に接近させる軸推力を加える（アブセット工程
）と、内高融点接合部材１．２は相互に接合されると同
時に、寄り代（アプセット量１両チャック４ｍ、４ｂを
アップセット時に接近させる量）に相当する分量が高温
のばり（フラッシュ）として接合部分の外周に膨出し、
第２図に示すように、低融点接合部材３０貫通孔３ａの
内周面において前記高温のばり５が食い込むように形成
される。このとき、高温のばり５は高融点接合部材１，
２の高熱による塑性流動によって形成されるため、低融
点接合部材３を容易に塑性変形させあるいは溶融すると
共に、ばり形状が先細でかつ若干渦巻いたものとなるの
で、上鮎ばり５は低融点接合部材δ内に容易に食い込む
。これと同時に、低融点接合部材６は図示例の場合に回
転軸方向に若干膨出した状態で変形する。

このようにして、内高融点部材１，２は摩ｍｌｌ王接に
よって良好に接合されると共に、ばり５を介して内高融
点接合部材１．２と低融点接合部材６とが機械的に良好
に係止され、また、高温のばり５が低融点接合部材δ中
−食い込んでいる次め、これらの境界部分での密着度が
非常に高いと同時に相互拡散を生じ、高温のばり５と低
融点接合部材６との間で冶金的な接合もなされる。加え
て、ばり５の表面には細かなしわが形成されることが多
く、これによって接合面積を増大させ、機械的な係止効
ｊ４を高めることができ、接合にとって有利な状況が形
成され、内高融点接合部材１．２と低融点接合部材６と
を機械的にも冶金的にも非常に優れた継手強度で良好に
接合することができる。

そして、図示例の場合には、高融点材料の軸の途中に低
融点材料のフランジ（鍔）を設ける構造部品の製造に有
利である。

第３図および第４図はこの発明の第二実施態様を示す図
であって、第１高融点接合部材１および第Ｉ高融点接合
部材２がいずれも中空孔１ｂおよび２ｂｔ有している場
合を示す。この場合に一両高融点接合部材１，２の間で
の摩擦圧接および内高融点接合部材１，２と低融ａ接合
部材３との開でのば９５を介した機械的および冶金的な
接合を行なうことができ、高一点材料の中空軸あるいは
パイプ材の途中に低融点材料の７′ランジ（鍔）を設け
る構造部品の製造に有利である。

ところで、パイプ材の摩擦圧接では、第４図に示すよう
に、高温のばり５は外周部だけでなく内周部にも膨出し
てくる。このため、外周部に低融点接合部材３が配設さ
れていると、内周部側により多くのばり５が膨出する。

それでも外周部に適当な大きさのばり５が形成されれば
接合は問題なく可能であるが、内ｔｉｉｓ＠に過大なば
り５が形成されることによって材料の消耗が多くなり、
経済的でないと同時に、パイプ内の開口面積が小さくな
り、ばり５の除去も手間がかかる。そのため、第３図に
示すように、ばり５が食い込む低融点接合部材６０部分
に、ばり５の逃げ溝３ｂｆ：形成しておくことによって
、外周部側にも十分な量のばり５を膨出させることがで
きるようになる。つまり、ばり５の生成初期には内高融
点接合部材１゜２の突き合わせ部の外周部分が低融点接
合部材６によって拘束されていない之め、アプセット時
に必要な程度に大きく形成された後に低融点接合部材６
に食い込むなめ、機械的ならびに冶金的な接合を良好に
得ることができる。換言すれば、ばり５の逃げｓｇｂの
大きさは、摩擦圧接の際の寄り代によって定められるば
り５の体積を考慮し、外周部側へ膨出するばり５の体積
よりも若干小さめの体積となるように定める。

第５図はこの発明の第二実施態様を示す図であって、前
記第一実施態様における低融点接合部材６に、噴記第二
実ＩＩＩａ１１１様の場合と同様にばり５の逃げ溝６ｂ
ｔ−設けた場合を示している。このようにすると、低融
点接合部材６へのばり５の食い込みがより一１容易にな
ると同時に、低融点接合部材δの軸方向の変形も小さく
なり、割れ発生のおそれをなくすことができ、ばり５の
大きさを増すことによって接合部での機械的係止効果な
らびに冶金的な接合を増大させることができる。

第６図および第７図はこの発明の第四実施態様を示す図
であって、第工高融点接合部材１およびを有し、この中
空孔１　ｂ　、２ｂ内に低融点接合部材６を嵌合する場
合を示している。すなわち、内高融点接合部材１，２を
それぞれの接合面［ａ。

２ａで突き合わせ、この突き合わせ部分の内周側に低融
点接合部材６を配設した状態で摩擦圧接すると、内高融
点接合部材１，２の内外周側に高温のばり５が膨出し、
内周＠に膨出し友ばり５が低融点接合部材３に食い込ん
で機械的ならびに冶金的な接合が行なわれる。

このようにして−内高融点接合部材１，２と低融点接合
部材６との間の接合を良好に行なうことができる。

第８図はこの発明の第五実施態様を示すもので、前記第
四実施態様の低融点接合部材３の外周面に、前記第二実
施態様において説明したと同じ目的でばり５の逃げｓａ
ｂを形成した場合を示している。

このようにすることによって、内高融点接合部材１．２
の内周面側へのば９５の膨出を十分に行なうことができ
、ばり５を介しての内裏融点接合部材１，２と低融点接
合部材６との間の機械的ならびに冶金的な接合を十分良
好に行なうことができる。

第９図ないし第１１図はこの発明の第六実施態様を示す
図であって、第９図に示すように、低融点接合部材６は
有底孔３（＋を有し、この有底孔６Ｃ内に第ｎ高融点接
合部材２を回転不可能に配設している。第ｎ高融点接合
部材２を回転不可能にする構造は種々あるが、図示例の
場合には、第１０図に示すように、第ｎ高融点接合部材
２の背面側に桔形の係合突起２ｄを形成し、低融点接合
部材３の孔底部分に前記係合突起２ｄｔ−嵌合する係合
＠２４を設けた構造を用いており、さらに有底孔６Ｃの
儒＊Ｓ分に＊＊圧接の際に生ずるばり５の逃げ溝６ｂｔ
−形成している。

接合に際しては、図示しない拳擦圧接磯の一方のチャッ
ク４１に第１高融点接合部材１を固定し、他方のチャッ
ク４ｂに低融点接合部材ろを固定して、両チャック４畠
、４ｂを接近させることにより両高融ａ接合部材１，２
の接合面１ｇ、２ｍを突き合わせ、この状態で相対回転
させる。接合面１ｍ、２ｍが高熱可塑状態になった時点
で軸推力を加え、第１１図に示すように、内高融点接合
部材１，２ｔ−摩擦圧接すると同時に摩擦圧接の際に生
じたばり５ｔ−低融点接合部材６の逃げ１ｌ１３ｂを通
して深く食い込ませる。

このようにした場合にも高融点接合部材１．２と低融点
接合部材６との間の接合ｔ−曳好に行なうことができる
。そして、図示例の場合には高融点材料の軸の熾部に低
融点材料のフランジ（鍔）を設ける構造部品の製造に有
利である。

第１２図および＠１３図はこの発明の第七実施態様を示
す図であって、前記第六実施態様の変形例を示している
。すなわち、第１高融点接合部材１の先端部分１Ｃの外
径を有底孔３Ｃの直径および第ｎ高融点接合部材２の外
径とほぼ同じにし、第１高融点接合部材１の外径を低融
点接合部材６の外径とほぼ同じにした場合を示している
。

このようにし九場合にも高融点接合部材１．２と低融点
接合部材３との間の接合を良好に行なうことができる。

そして、図示例の場合材質が途中で異なる軸材（棒材）
を製造するのに有利である。

なお、このとき、低融点接合部材６の片側端面が第１高
融点接合部材１の片＠端面によって塑性変形を受け、ば
り６・が形成されるように寸法設定しておくと、両者の
密着ｔ！！Ｉ間なく良好に行なうことができる。

第１４図および第１５図はこの発明の第八実施態様を示
す図であって、第１高融点接合部材１の片ｍ端面に輪状
の突出部１ｄｌ−形成すると共に、低融点接合部材６の
片ｌＩｌ端面に前記突出部１ｄを嵌合しうる輪状の有底
孔６Ｃを形成し、この有底孔３ｃ内に同じく輪状の第ｎ
高融点接合部材２を回転不可能に配設したものである。

このとき、第ｎ高融点接合部材２ｔ−回転不可能にする
構造は、適宜係止Ｉｔｓを設けるなど種々のものがある
。

接合に際しては、両チャック４ｍ、４ｂを接近させるこ
とにより第１高融点接合部材１の輪状突出部１ｄを低融
点接合部材６の有底孔３Ｃ内に嵌合して両棲合面１ｍ、
２ｍを突き合わせ、この状態で相対回転させて摩擦圧接
を行なうと共に摩擦圧接の際に生じたばり５を有底孔３
ｃの両壁面に食い込ませて高融点接合部材１．２と低融
点接合部材６の接合を行なう。このとき、低融点接合部
材６の片側端面が第工高融点接合部材１の片＠端面によ
って塑性変形を受け、ばり６・が形成されるように寸法
設定しておくと、両者の密着を隙間なく良好に行なうこ
とができる。なお、この場合においてもばり５の逃げ溝
を低融点接合部材６に形成しておくこともできる。

このようにした場合にも高融点接合部材１．２と低融点
接合部材６との接合を良好に行なうことができ、第六実
施態様の場合と同様に高融点材料の軸の端部に低融点材
料のフランジを強固に接合することができる。

以下、この発明の実施例について説明する。

実施例　１ここでは、前記第一実施態様に相当する要領により第１
６図に示す形状で行なった。すなわち、ｇＩ高融点接合
部材１は低炭素鋼（Ｓ２０Ｃ）であって、直径Ｄ＝３０
■、長さり、　＝　１８０■の！丸棒であり、第醒高融点接合部材２は同じく低炭素＃（
Ｓ２０Ｃ）１？あッテ、直径ＤＢ　−３０ｍ　、長さＬ
ｌ−１８０＋＋＋ｗの丸棒であり、低融点接合部材６は
アルミニウム鋳造合金（ＡＣ４Ｂ）であって、外径Ｄａ
　””　２００　ｗｓ、貫通孔３ｍの１径Ｄ４−３０■
、厚さＴ１＝２０ｍである。そして、内高融点接合部材
１，２ｔ−それぞれ図示しない摩擦圧接機のチャック４
ａ、４ｂに固定し、貫通孔６ａ内で内高融点接合部材１
，２を突き合わせて表１に示す条件で摩擦圧接を行なっ
た。

表　　　　　１このようにして高融点材料（炭素鋼）の軸の途中に低融
点材料（アルミニウム）の７ランジ（鍔）管形成した部
品の圧接部を切断し、その断面ｔ−観察したところ、ア
ルミニウム７ランジ内に深さ約１−のば９５が食い込ん
でいることが確認された。

また、断面の顕微鏡１１！察を行なったところ、アルミ
ニウムとばり５との間に空隙は全く見られず、良好な密
着状態を示していた。また、内炭素鋼１２間で引張試験
を行なったところ、破断強さは５２ｂｆ／ｍ”であり、
良好な結果を得ることができ次。また、アルミニウム７
ランジと炭素鋼軸との間の抜き荷重は約５４ｏｎであっ
た。さらに、アルミニウムフランジと炭素鋼軸との間の
ねじり試験では、１５０〜１６０ｈｆ−ｍのねじりトル
クを示した。このねじりトルクの値は焼ばめ等の圧入で
は得ることができないものであり、構造物として十分な
強度であるというすぐれた結果が得られた。

実施例　２ここでは、実施例１における材質を変えて行なった。す
なわち、第１高融点接合部材１の材質および寸法は実施
例１と同じであるが、第Ｉ高融点接合部材２にステンレ
ス＠＜　ＳＵＢ　３０４　’）を用い、寸法は実施例１
と同じにした。また、低融点接合部材３の材質および寸
法は実施例１と同じにした。

そして、５２に示す条件で摩擦圧接を行なっ念。

表　　　　　２このようにして形成した部品の圧接部を切断し、その断
面を観察したところ、アルミニウムフランジ内に深さ約
ｌ■のばり５が食い込んでおり、炭素鋼側のばりの方が
ステンレス鋼側のばりに比べて少し大きくなっているほ
かは実施例１とほぼ同様の結果であり、空隙等は全く見
られなかった。

次に引張試験を行なったところ、炭素鋼側で破断したが
、この時の破断強度は５２匂ｆ　／　ｗ”であつた。ま
た、アルミニウムフランジと炭素鋼またはステンレス鋼
との間の抜き荷重は約５　ｔｏｎであった。さらに、ア
ルミニウム７ランジとｔｉｉｃ素鋼またはステンレス鋼
との間のねじり試験では１５０〜１６０Ｋｆｆ、、、の
ねしりトルクを示した。この結果、実施例１の場合と同
様に構造物として十分な強度をもつことが確認された。

実施例　３ここでは、前記第一実施態様に相当する要領により第１
７図に示す形状で行なった。すなわち、第１高融点接合
部材１は低炭素鋼（８２０Ｃ）であって、外径り、＝３
０＋ｍ、内径り、　＝　２０雪、長さり、　−１８０−
の中空丸棒であり、第Ｉ高融点接合部材２は同じく低炭
素鋼（Ｓ２０Ｃ）であって、外径Ｄ７−３０ｍ、内径り
、　＝　２０■、長さり、　＝　１８０−の中空丸棒で
あり、低融点接合部材６はアルミニウム鋳造合金（ＡＣ
４Ｂ　’）であって、外径り、　＝　２００■９貫通孔
６＆の直径Ｄユ。

＝３０１．厚さＴ、　＝　２０−であり、さらに貫通孔
６ａの板厚中央部分に形成したばりの逃げ溝６ｂの深さ
ｄ、＝２ｍｓ幅Ｗ１−３　ｗｍｇである。そして、貫通
孔６１内で内高融点接合部材１，２會突き合わせて表３
に示す条件で摩擦圧接を行なつ九。

表　　　　３このようにして、炭素鋼よりなる中空軸の途中にアルミ
ニウムよりなる７ランジを形成した部品の圧接部を切断
してその断面を観察したところ、あらかじめ形成し念ば
りの逃げ溝６ｂはすべてば９５とこのばり５によって押
し出されたアルミニウムとで埋めつくされており、空隙
は全く見られなかった。また、ばり５の大きさは外周部
で深さ約３ｍ程あり、アルオニウムフランジの内部に良
好に食い込んでい友。

次に炭素鋼同士の引張試験を行なつ念ところ、実施例１
と同様に炭素ｗ４１！で破断し友。また、アルミニウム
７ランジと炭素鋼中空軸との間での抜き荷重は約２３　
ｔｏｎとなり、アルミニウム７ランジ側で破断し念。さ
らに、アルミニウム７ランジと炭素鋼中空軸との間のね
じり試験では約２１０ｈｔ−ｍのねじりトルクを示し、
実施例１と同様に圧入等では得られない値を示し、構造
物として十分な強度を有していることが確認された。こ
のような形状の継手は、例えば自動車のエンジン動力伝
達系で使用されるが、この場合、継手に要求されるねじ
りトルクは１１００Ｋｅｆ−程度であり、この実施例に
よる継手は要求強Ｖを十分に満足している。

実施例　４ここでは、前記第一実施態様における両高融点接合部材
１．２の形状を若干変更して第１８図に示す形状で行な
つ九。すなわち、第１高融点接合部材１および第工高融
点接合部材１は同材質および（ロ）寸法であって、材質
は低炭素鋼（Ｓ２０Ｃ）であり、先端部直径Ｄ１１　”
　３０　ｗａ　ｅ段付部長さＬｓ　”　１０　ａｍ−大
径部直径り、、　＝　４０　ｗｍ　＊全長し。

＝１８０■の中実丸棒である。また、低融点接合部材６
はアルミニウム鋳造合金（ＡＣ４Ｂ）であって、外径Ｄ
１．”２００箇２貫通孔６＆の直径Ｄ１４＝３０ｍ、厚
さＴｓ−２０ｍである。そして、内高一点接合部材１，
２を貫通孔３１内で突き合わせ、実施例１の表１に示し
たと同じ条件で摩擦圧接したところ、第１９図に示すよ
うに、第工高融点接合部材１の段付部が低融点接合部材
６の端面に深さ約０．１ｍｌ！食い込んだ状−で圧１Ｉ
ｊｔ−終了し友。

次に接合後のばり５の形状およびばり５とアル（ニウム
フランジとの密着状ｗｔ−ｍ察したところ、実施例１と
同様に＆好な結果を得た。また、炭素鋼軸同士の引張試
験および炭素鋼軸とアルミニウム７ランジの間でねじり
試験を行なったところ、いずれも実施例１と同様に良好
な結果が得られた。

しかし、炭素鋼軸とアルミニウム７ランジとの間の抜き
荷重では実施例１の約５　ｔｏｎに比較して格らを図示
しない摩擦圧接機の一方のチャック４ｂに固定し、第１
？ＩＩＪ融点接合部材１を他方のチャック４１に固定し
て両高融点接合部材１，２を突き合わせ、表４に示す条
件で摩擦圧ＩＩを行なった。

表　　　４このようにして圧接した部品の圧接部を切断し、その断
面を観察したところ、アルミニウム丸棒に深さ約３−程
ばり５が食い込んでいることが確認された。また、アル
＜ニウム丸棒とばり５との間には空隙は全く見られず、
良好な密着状ｌｌＩを示していた。次に１炭票鋼の中空
丸棒とアルミニウム丸棒との間で引張試験を行なつ九と
ころ、引張荷重的Ｉ　Ｑ　ｔｏｎで、アルミニウム丸棒
のばり５が食い込んでいる部分で破断した。また、炭素
鋼中空丸棒とアル＜ニウム丸棒との間でねじり試＠を行
なったところ、３８〜４２Ｖ４ｆ−ｍのねじりトルクを
示し友。これらの値は、アルミニウム母材とほぼ同！４
度の強度レベルであり、ばり５によって十分強固に接合
されていることが確かめられた。

さらに１炭素鋼中空棒の片側から１００に４ｆ／３”の
水圧を加えたが、反対側からのもれは全くなかった。こ
のことは、アルミニウム丸棒とばり５との間の密着が完
全であることを示している。

実施例　７ここでは、実施例６における低融点接合部材６を段付形
状として第２３図に示す如〈実施した。

すなわち、第！高融点接合部材１は低炭素鋼（Ｓ　２０
　Ｃ）であって、外径り、、　＝　５０諺、内径Ｄ１ｇ
＝２５ｍ、内径拡大部分の内径Ｄｓ１＝４０雪。

内径拡大部分の深さり、、　＝　２５■、全長Ｌ１４＝
１００ｍであり、第厘高融点接合部材２は同じく低炭素
鋼（８２０Ｃ）であって、外径り、、　＝　５０−１長
さＬｔｉ＝３０■、内径り、。＝３０−１内径拡大部分
の内径り、。”　４０　ｍ　、内径拡大部分の深さＬｌ
、＝２０ｍである。また、低融点接合部材３はアルミニ
ウム合金（Ａ５０５２）であって、細径部外径り、□＝
３０１、細径部長さＬｌ、＝１２０箇、大径部外径り、
、　＝　４０露、太径部長さＬｌ、＝４０■（全長１６
０■）の丸棒である。そして、大径部の外周面中央部分
に深さｄ、　＝　１．５露１幅Ｗ＠　＝　２　ｍのばり
の逃げ溝３ｂを形成し友ものである。

次に、両高融点接合部材１，２を突き合わせて前記実施
例６の表４に示す条件で摩擦圧接を行なった。第２４図
は圧接後の状態を示し、圧接部を切断してその断面を観
察したところ、アル１＝ウム丸棒中に深さ約３露程ばり
５が食い込んでおり、このばり５とアル１ニウム丸棒と
の間に空隙は全く見られず、喪好な密着状ｌｌｌを示し
ていた。

次に、炭素鋼の中空丸棒とアル１＝ウム丸棒との間で引
張試験を行なったところ、引張荷重は約１９　ｔｏｎで
あり、アルミニウム丸棒の細径部から太径部への段付部
分で破断した。また、炭素鋼の中空丸棒とアルミニウム
丸棒との間のねじり試験では７５〜８０　Ｋｅ　ｆ−ｍ
のねじりトルクを示した。

さらに１炭素鋼中空丸棒の片側から１００Ｋｆｆ／ｍ”
の水圧を加えたが、圧接部および反対側からのもれは全
くなかった。このことは、ばり５とアルミニウム丸棒と
の間の密着が完全であることを示している。

なお、このように段付形状とすることによって、引張荷
重等の−ｍをこの段付部分で受けることになり、継手強
度上有利となる。そして、特に圧接時の摩擦熱によって
熱影響を受けることにより強度が低下しやすい低融点材
料、例えばこの実施例における＊ｔ−ｔ一台系合金、加
工硬化による強度の向上が前記摩擦熱を受は念場合に回
復および再結晶によって低下するが、この実施例におい
ては破断部が熱影響を受けな臂圧接部より離れた位電に
ある念め、特に有利である。

実施例　８ここでは、第５図に示す第三実権態様に相当する要領で
行ない、高融点材料を前記各実施例の鋼から鋼に代えて
行なった。すなわち、第１高融点接合部材１および第■
高融点接合部材２Ｆｉ純鋼（Ｃ１２０１）−ｔ’あッテ
、外径１５■、長すｇ。

−の中実丸棒であり、低融点接合部材６は純アルミニウ
ム（Ａ１０５０）であって、外径５ｏ■。

貫通孔６息の直径１５■、厚さ３０５ｍ＋であり、さら
に貫通孔６ａの板厚中央部分に形成し念ばりの逃げ溝３
ｂの深さ１露１幅２■である。そして、貫通孔６ａ内で
両高融点接合部材１，２ｔ−突き合わせて表５に示す条
件で摩擦圧接を行なった。

表　　　　５このようにして圧接し友部品の圧接部を切断してその断
面を観察したところ、あらかじめ設けたばりの逃げ＊ａ
ｂはすべてばり５およびばり５によって押し出されたア
ル＜ニウムにより完全に埋めつくされており、空隙は全
く見られなかった。

次に１鋼丸棒同士の引張試験を行なったところ、鋼の母
材破断で約５　ｔｏｎ　ｔ−示した。また、アルミニウ
ムフランジと鋼棒との間の抜き荷重は約４ｔｏｎであり
、いずれも良好な結果を得ることができた。

上紀実権例１〜８においては、高融点接合部材１．２と
低融点接合部材６との組合わせが、鉄鋼−アルミニウム
、鋼−アルミニウムである場合を例にとって説明し念が
、このような組合わせにのみ限定されるものではなく、
鉄鋼−鋼、鉄鋼−マグネシウム、ニッケルーアル建ニウ
ム等の種々の金属の組合わせのほか、金属と熱可塑性樹
脂との接合などにも適用することができる。

以上説明してきたように、この発明によれば、融点およ
び熱伝導度等の物性が著しく異なる部材間の接合１摩擦
圧接法を利用することによって極めて容易に行なうこと
ができ、高融点材料よりなる棒あるいは軸の途中または
端部に低融点材料よりなるフランジを設けたり、途中に
おいて高融点材料から低融点材料に材質が変化する棒あ
るいは軸を形成した９することが容易にでき、しかもす
ぐれ念接合強饗を得ることができるなど著大なる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の第一実施態様による異
種部材の各々接合前および接合後の断面説明図、第３図
および第４図はこの発明の第一実施態様による異種部材
の各々接合前および接合後の断面説明図、第５図はこの
発明の、第三実施態様による異種部材の接合前の断面暉
・柄図、第６図および第７図はこの発明の第四実施態様
による異種部材の各々接合前および接合後の断面説明図
、第８図はこの発明の第五実施態様による異種部材の接
合前の断面説明図、第９図ないし第１１図はこの発明の
第六実施態様を示し、第９図は異種部材の接合前の断面
説明図、第１０図（１）　（ｂ）は第９図の第■高融点
接合部材の各々側面図および背面図、第１１図は異種部
材の接合後の断面説明図、第１２図および第１３図はこ
の発明の第七実施態様による異種部材の各々接合前およ
び接合後の断面説明図、！１４図および第１５図はこの
発明の第八実施態様による異種部材の接合前および接合
後の断面説明図、第１６図はこの発明の実施例１゜２に
おける異種部材の接合前の断面説明図、第１７図はこの
発明の実施例３における異種部材の接合前の断面説明図
、第１８図および第１９図はこの発明の実施例４におけ
る異種部材の各々接合前および接合後の断面説明図、第
２０図および第２１図はこの発明の実施例５における異
種部材の各々接合前および接合後の断面説明図、第２２
図はこの発明の実施例６における異種部材の接合前の断
Ｉｉｒ説明図、第２３図および第２４図はこの発明の実
施例７における接合部材の各々接合前および接合後の断
面説明図である。１・・・第璽高融点接合部材、１＆・・・接合面、１ｂ
・・・中空孔、２・・・第１高融点接合部材、２ａ・・
・接合面、２ｂ・・・中空孔、６・・・低融点接合部材
、３ｍ・・・貫通孔、３ｂ・・・ばりの逃げ溝、６Ｃ・
・・有底孔、４ｍ、４ｂ・・・摩擦圧接機のチャック、
５・・・ばり。特許出願人　　日産自動軍株式会社代理人弁理士　　　小　　塩　　　　　豊４２ ’ｊＸ（Ｓ　１６１−７１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　高融点接合部材と該高融点接合部材よりも相
対的に融点の低い低融点接合部材とｔ−接合するＫＩＩ
ＩＩシ、縞Ｉ高融点接合部材と該第１高融点接合部材に
対し摩擦圧接性が曳好でかつ融点が近似する第１高融点
接合部材とを各々の接合面で突き合わせると共に、当該
突き合わせ部の周縁部分圧前記低融点接合部材管配設し
、前記両高融点接合部材の相対回転による摩擦圧接時に
生ずるばりｔ前記低融点接合部材に食い込ませて相互に
接合させるようにしたことを特徴とする異種部材の接合
方法。
（２）低融点接合部材が貫通孔を有し、前記貫通孔内で
第１高融点接合部材と第■高融点接合部材とを突き合わ
せ、摩擦圧接時に生ずるばりを前記貫通孔の内周面にお
いて前記低融点接合部材に食い込ませるようにした特許
請求の範囲第（１）項記載の異種部材の接合方法。
（３）ＩＩＩ高融点接合部材と第■高融点接合部材とが
各々中空孔を有し、前記雨中空孔内圧低融点接合部材を
配設した状態で前記第１高融点接合部材と第厘高融点接
合部材とを突き合わせ、摩擦圧接時に生ずるばりを前記
低融点接合部材の外周面に食い込ませるようにし九特許
請求の範囲第（１）項記載の異種１１１材の接合方法。
（４）低融点接合部材が有底孔を有し、前記有底孔内Ｋ
１１ｌ高一点豪舎Ｉｌ＃を回転不可能に配設し、前記有
底孔内で第１高融点接合部材と第ｉ高融点接合部材と１
宍自合わせ、摩擦圧接時に生ずるばりを舘記有麿孔の内
周画くおいで食い込ませるようにした特許請求の範囲第
（１）項記載の異種部材の接合方法。
（５）ＩＩＩ高融点接合部材と第■高融点接合部材の相
対回転により生ずるば訃が食い込む低融点接合部材の部
分に前記ばりＯ逃げ一含有する特許請求の範囲第（１）
項、第（２）項、第（３）項または第（４）項のいずれ
かに記１１０異種ｍ＊ｔの接合方法。