JPS59215281A - 被接合面が金属から成る二部材の圧接方法 - 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】 木発＼男は、被接合面が金属から成る二部材の圧接法に
関するものである。

金属二部材を接合する方法として、固相接合法は残留歪
が少ない点では優ｊした方法である。一般的には、ロー
付、圧接等がこの方法に分類される。

しか（２ながらこれらの方法も、ロー付法では。

「ｊ−利の溶融温度まで接合部材を加熱する必要がｙる
ために、接合部材の熱膨張係数に大きな差があると、歪
が発生して剥離することがある。従つて大型のものには
困難な場合がある。

圧接法も、接合に非常に大きな力が必要であり、接合面
の形状が単純で小さなものについては可能であるが、複
雑で、大きなものについては困難である。

本発明は５以上の様な従来技術の経緯に鑑みてなされた
ものであり、接合部の歪が僅少゛で、複雑形状、大型品
についても可能な、新規な圧接法を提供せんとするもの
である。

本発明は、井ず、接合面を互に対面配置し、一方の部材
の接合部に高周波電流を直接通電して。

＋３面する両方の接合面の表皮の部分を７選択的に。

同時急速加熱して、少なくともいずれか一方の金属面表
皮を、該金属の高温軟化域あるいは溶融域に加熱して、
該二部材を互に圧接することをその！特徴とするもので
ある。

本発明は２以上の様な特徴を有するが、従来方法と比較
すると９次の様な差異な壱する。

圧接面の表皮のみが瞬間的に高、温塑性温度に加熱でき
れば力（「歪の理想的な接合が得られるが、この様な条
件は、現状の方法では困難である。多少似た様な方法と
して１両方の接合部材そのものに通電して、即ち接合面
に垂直方向に電流を流し。

接触部でのジーール熱に」：って接合を行わせるものが
あるが、この方法では接合部材そのものも通電加熱され
、熱歪が発生すると共に、・くりも発生（７，高精度の
接合は得にくい欠点がある。〜また接合（」が寝電性金
属に限られる欠点がある。

本発明では。

（イ）　接合部拐の一方の接合面に直接高周波電流を通
電する。これによって該面には１表皮効果によって表層
部に電流が流れ１表皮が選択的に急速。

直接抵抗加熱される。同時に、上記面に対面させた相手
材の接合面の表皮も、上記高周波電流で間接的に急速誘
導加熱される。寸だ接合面が互に接触している部分では
、上記電流が一部分岐［２，これも表皮の部分を流れ、
この部分に直接抵抗加熱の効果も人ってくる。接合部材
は、接合面の表皮のみが同時に９選択的に高温に急速加
熱される。

この様な状態で、上記接合部材の、少なくとも一方の金
属面表皮が、軟化域あるいは溶融域に加熱さ！した段１
昔で、上記部材が互に圧接される。

仲）　接合（Ａがセラミックの様な非導電材料でも。

接合材表面に金属を被覆しておくと、実質的には金属−
金属の接合と同じ様な条件で接合できる。

（ハ）急速力１１熱であるために、接合材はほとんど熱
影響を受けず、接合面は大気中でもほとんど酸化されず
、無歪で高度な冶金的接合を得ることができる。

次に本発明方法を図面によって説明する。

図１は、接合部材が共に金属から成る場合のものであり
１図２は一方がセラミック、一方が金属の場合のもので
ある。

図１において、　ｆｉｌ　、　＋２１は接合部材（金属
）であり。

接合面が互に対面する形で配置する。接合材（２）には
１図示１．ていないが、高周波電源が直接接続される。

接合に際して、まず（２）の部材（軸体）に高周波電流
を通電する。部材（２）の軸体表面には７表皮効果によ
って１表皮のみ（斜線部）電流力；流れ、この部分が選
択的に直接抵抗加熱される。この際。

接合材（２）の斜線部に対面する（１）のスリーブ状部
材の斜線部は、この高周波電流によって同時に誘導加熱
される。（１）と（２）が接触している部分では、（２
）の電流の一部が（１）に分岐され、こｉ′Ｌも表皮の
部分を流れ、この部分に直接抵抗加熱の効果も人ってく
る。

接合部材（１）と（２）は、その接合面の表皮のみが同
時に、直接および間接加熱によって１選ＩＩ＜的に高温
に急速加熱される。

ｉｌ＋と（２）の接合面表皮の少なくともいずれか一方
の而が高温軟化域あるいは溶融域に加熱された段階で、
（１）に（２）を圧入する等の方法で、（１）と（２）
を互にＩｌｆ二接する。

境界部には金属の塑性あるいは融液の流動が生起される
。この流動によって境界部の微小な間隙−土で該金属の
流動体が充てんされ、同時に、この流動によ−）で９表
面組織が破壊され、新生面が露呈され、高度な、熱歪の
ほとんどない冶金的接合が達成される。

このさい１通電高周波の周波数を高くシ、パワーを大き
くするこ七によって、接合面の表皮をより浅クシかも瞬
間的に高温に加熱できるので、接合材の熱影響を更に小
さくすることができる。

ｆ、’、ｊここで、塑性あるいは融液の流動を生起させ
る圧接加工の手段として、（イ）単純加圧、（ロ）変位
流動を伴った加圧たとえば、加圧摺動、加圧振動。

加圧回転等−や通常の圧接手法を用いることができる。

図２は、セラミックと金属を接合する場合のものであり
、（１）はセラミック部材、（２）は金属部材である０ この場合、セラミックと金属を図１の方法で接合するこ
とは不Ｉｉ丁能であるので、接合に際してセラミック表
面をメタライズすることが必要である。

（３）はセラミック（１）の表面に形成したメタライジ
ング層である。

以上の様４：構成にすれば、セラミックと金属の接合も
基、、４り的には、金属−金属の接合と同じになってく
る。

接合の要領は図１の場合と同様である。

図３は、接合性をよくするために、接合部材の接合面に
儒れ性あるいは拡散性の良好な金属を被魚した時のもの
であり、　ｉｌｌ　、＋２１は接合材、（３）は濡れ性
の良い（あるいは拡散性の良い）金属層である。

この様な構成にすると、より容易に接合できる。

（３）の金属としては２例えば次の様な合金である。

Ｎｉ　−Ｐ　、　Ｎｉ−１３合金、Ａｇ合金等の一般的
に周知なローイ・］あるいは易拡散性合金である。

次に実施例について述べる。

実施例１　金属と金属の接合 接合部材として：両方共炭素鋼 接合部材の形状ニ一方はスリーブ、一方は軸体スリーブ
に軸体な予備的に嵌入し、接合面を互に対面させて、軸
体部に高周波電流を直接通電し。

両方の接合面表皮を選択的に、同時に急速高温加熱して
、軸体をスリーブに圧入圧接した。

接合境界部に金属の流動が観察され、冶金的に結合して
いることが確認できた。また全体としての温度はほとん
ど昇温せず、熱歪はほとんど発生しなかった。

実施例２．　士ラミックと金属の接合 接合部拐として：サーメット（ＷＣ’−Ｃｏ　’ｊと炭
素鋼前処理：サーメット表面にＮ　ｉ−Ｐメンキ、炭素
鋼表面にＮｉメッキ 通電は、炭素鋼表面に直接通電。炭素鋼とサーメットの
接合面表皮を選択的に同時急速加熱して。

加圧ＬＥ接。境界部は冶金的に結合してＶることか確認
できた、。

本発明は１以上の様な種々な態様で実施されるが７次の
様な効果をもたらす。

（１）　　接合部材の熱歪が極小である。

（２）線膨張係数の異なるものでも可能である。

（３）　　セラミックーやガラス等と金属の接合が可能
である。

本発明は１以上詳記した様に、セラミック、金属のほと
んどの拐料に対して適用できるものであり、信頼度が高
く、コスト的にも安価な接合を得ることができる特徴を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

図１〜３は本発明方法の説明図である。図１は。 金属−金属１図２は、セラミックー金属を接合するとき
の説明図である。 出願人　宮　１）征一部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被接合面が金属から成る二部月の圧接に際し。 該接合面を互に対面配置し、一方の部材の接合面に高周
   波電流を直接通電して、対面する該二部材の両方の接合
   面の表皮の部分を７選択的に、同時、急速加熱１．で、
   該二部材を互に圧接することを特徴とする被接合面が金
   属から成る二部材の圧接方法。