JPS63165085A - 接合方法及びその装置 - 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】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） 本発明は、被接合部材の接合方法及びその装置に関する
。

（従来の技術） 高温で使用する部材は、主にＮｉ塁金合金ＣＯ基合金で
作られている。かかる部材の耐熱温度は、年々上昇して
いるが、それに伴って加工性が低下している。このため
、精密部品の成形には鋳造法が採用されている。しかし
ながら、１回の精密鋳造で成形し得る形状には限界があ
り、部品によっては２片以上に分割して鋳造を行ない、
接合によって成形する必要がある。

ところで、上記鋳造部品（被接合部材）を高強度接合す
るには従来より拡散接合法が採用されているが、多くの
場合、高温での加圧が不可欠である。こうした高温加圧
による接合方法では、被接合部材が複雑形状、特に中空
体である場合、接合に際して何等かの治具が必要となる
。即ち、前記中空体の被接合部材を加圧する場合には、
部分的加圧すると、均一に加圧されないのみならず、部
材が変形する問題が生じる。

このようなことから、前記被接合部材の外面形状に合せ
て中ぐり加工した押え型を用いて、外部より押え型を加
圧することによって被接合部材を前面で加圧する方法が
知られている。しかしながら、かかる方法に使用される
押え型は被接合部材の外面形状に合せて寸法精度よく加
工されなくてはならず、しかも被接合部材の外面形状に
合せて個々に対応した形状のものが必要となる問題があ
った。また、加圧に際しては外部から押え型に加圧する
必要があるため、大型の被接合部材では出力の大きい加
圧装置が必要となる等の問題があった。

一方、静水圧ホットプレス（ｈｏｔ　ｉｓＯ８ｔａｔｉ
ｃｐｒｅｓｓｉｎｇ　：　ＨＩ　Ｐ　）のようにＡｒガ
スなどを用いて当方的に加圧が行なえる装置も知られて
いるが、加圧媒体（Ａｒ当）が被接合部材の接合部に進
入しないように全体を包囲する必要があり、多大な労力
を要する上、ＨＩＰ自身が大掛りな装置となる問題があ
った。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、複雑形状等いかなる形状の高温材料からなる被
接合部材をも等方的に加圧して容易かつ良好に接合を行
なうことが可能な接合方法及びその装置を提供しようと
するものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本願用１の発明は、複数の粒状剛体が充填された容器内
に被接合部材を収納した後、高温で加熱しながら前記被
接合部材に粒状剛体を媒体として加圧し、該被接合部材
の接合を行なうことを特徴とする接合方法である。

上記粒状剛体の形状は、特に限定されないが、容器内で
の移動性を良好にさせる観点から凹凸のない球形状が望
ましい。この粒状剛体の寸法は、直径０．１〜１０．程
度にすることが望ましい。この理由は、該粒状剛体の直
径を０．１　ｍ未満にすると、被接合部材の接合部に粒
状剛体が侵入して良好な接合を阻害する恐れがある。ま
た、被接合部材がガスタービン翼のようなものである場
合には、度々外表面に冷却孔の如き微小孔を有している
ことがあり、これらの孔に前記微小な粒状剛体が侵入し
て悪影響を及ぼす恐れがある。一方、前記粒状剛体の直
径が１０ｍを越えると、被接合部材表面に粒状剛体が緻
密に接触せず、被接合部材への均一加圧が阻害される恐
れがある。こうした粒状剛体の材質は、高温での加圧で
変形せず、かつ被接合部材と反応しないものを選定する
必要がある。この観点から、高温でも変形し難く安定な
性質を有するセラミックス、例えばＡｎｚ　０３　、Ｚ
ｒ　０２．５１３Ｎ４等が好ましい。

本願用２の発明は、被接合部材が収納され、該被接合部
材より低熱膨張係数の材料からなる容器と、この容器内
に充填され、該容器と等しいが、それより大きい熱膨張
係数を有する複数の粒状剛体と、前記容器の外側に配置
された加熱手段とを具備したことを特徴とする接合装置
である。

上記装置に使用される容器は、被接合部材に比べて熱膨
張係数が小さく、かつ高温に耐える材料であることが必
要であり、具体的にはカーボン、モリブデン、タングス
テン等を挙げることができる。

本願用３の発明は、被接合部材が収納される容器と、こ
の容器内に充填される粒状剛体と、前記容器内の粒状剛
体を一軸方向に加圧する加圧手段と、前記容器の外側に
配置された加熱手段を具備したことを特徴とする接合装
置である。

上記装置に使用される容器は、高温に耐える材料である
ことが必要であり、具体的にはカーボン、モリブデン、
タングステン、又はＡ２２０３、Ａ４Ｎなどのセラミッ
クス等を挙げることができる。

上記粒状剛体は、粒径の揃ったものを用いる場合に限定
されず、被接合部材からの距離に応じて粒径を段階的に
変化させてもよい。例えば、被接合部材の近傍には粒径
の小さい粒状剛体を配して該部材に緻密に接触させ、遠
ざかるに従って粒径の大きい粒状剛体を配して充填率を
減少させれば、粒状剛体の充填作業を簡素化することが
可能となる。

（作用） 本願筒１の発明によれば、複数の粒状剛体が充填された
容器内に被接合部材を収納することによって、被接合部
材がいかなる形状のものであっても、その外周全体に粒
状剛体を接触させることができる。このため、その後の
工程で高温加熱しながら前記被接合部材に粒状剛体を媒
体として加圧するこによって、個々の被接合部材の外面
形状に合った押え型を用いることなく、前記複数の粒状
剛体により全外表面に亙っで等方向に均一加圧できる。

従って、複雑形状の被接合部材でも簡単かつ良好に接合
することができる。

また、本願筒２の発明によれば加熱手段より被接合部材
及び複数の粒状剛体を含む容器を高温加熱することによ
り、前記被接合部材は熱膨張により体積が増加する。こ
の体積増加に伴って生じる熱応力により被接合部材周囲
の複数の粒状剛体は加圧され、自在に移動して該被接合
部材の外表面に接触する。同時に、前記被接合部材によ
り生じた熱応力は、粒状剛体を介して該粒状剛体を充填
する容器内壁に伝達する。この際、容器は低膨張係数の
材料からなるため、体積膨張があまり起きない。このた
め、前記被接合部材から粒状剛体を介して伝達された熱
応力は該容器により拘束され、反作用によりその熱応力
は再び該粒状剛体を介して被接合部材に伝達される。従
って、被接合部材は複数の粒状剛体により等方向に均一
加圧され、複雑形状の被接合部材でも容易かつ良好に接
合し得る接合装置を得ることができる。また、容器内に
充填される粒状剛体は固体であるため、接合後において
容器から取出した接合部材（高温部材）を該粒状剛体か
ら容易に分離でき、極めて取扱いが簡単となる。

更に、本願筒３の発明によれば複数の粒状剛体が充填さ
れた容器内に被接合部材を収納することにより、移動自
在な粒状剛体が被接合部材の外表面全体に接触する。こ
の後、加圧手段で前記粒状剛体を一軸加圧することによ
り、被接合部材は移動自在な粒状剛体を媒体として加圧
される。従って、被接合部材は複数の粒状剛体により等
方向に均一加圧され、複雑形状の被接合部材でも容易か
つ良好に接合し得る接合装置を得ることができる。

また、容器内に充填される粒状剛体は固体であるため、
接合後において容器から取出した接合部材（高温部材）
を該粒状剛体から容易に分離でき、極めて取扱いが簡単
となる。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

実施例１ 第１図は、本実施例１に使用する接合装置を示す断面図
であり、図中の１はカーボン製の容器である。この容器
１は、−側面が解放された容器本体２と、この本体２に
ボルト３及びナツト４により機械的に固定される蓋体５
とから構成されている。前記容器１内には直径２ｍの複
数のＡ℃２０３ボール６が充填されている。

次に、前述した第１図図示の接合装置を用いて超合金か
らなる被接合部材の接合方法を説明する。

まず、中空形状をなし、接合面に Ｎｉ１５Ｃｒ４Ｂの組成の高温ろう材を配したＮｉ基超
超合金ＩＮ９３９）上被接合部材７２）、７ｂを用意し
、これら被接合部材７２）、７ｂをそれらの接合面を当
接させた状態で容器１の容器本体２内にＡｆｆ２０３ボ
ール６と共に収容し、更に該容器本体２内にＡｊ２２０
３ボール６を該本体２全体に埋まるように充填した後、
蓋体５をボルト３及びナツト４により気密に固定した。

つづいて、この容器１を通常の真空炉（図示せず）に設
置し、１１００℃に加熱し、この温度を１０分間保持し
た。この時、超合金からなる被接合部材７２）、７ｂは
熱膨張により体積が増加し、これに伴って生じた熱応力
により該被接合部材７２）、７ｂ周囲の複数のＡ（１２
０ｓボール６が加圧され、自在に移動して被接合部材７
２）、７ｂの外表面に緻密に接触した。同時に、前記被
接合部材７２）、７ｂにより生じた熱応力はこれらＡｕ
２０３ボール６を介して該ボール６が充填された容器１
内壁に伝達された。この際、容器１は低熱膨張係数の材
料（例えばカーボン）から形成されているため、体積膨
張は殆ど起きない。その結果、前記被接合部材７２）、
７ｂからＡＱ２ｏ３ボール６を介して伝達された熱応力
は該容器１により拘束され、反作用によりその熱応力を
再びＡｕ２０３ボール６を介して被接合部材７２）、　
７ｂに伝達された。こうした作用によって、被接合部材
７２）、７ｂは複数のＡｕ２０３ボール６により等方向
に均一加圧された。また、被接合部材７２）、　７ｂの
高温ろう材は加圧されると共に、前記１１００℃に加熱
された。

しかして、前記真空炉で加熱し、冷却した後、炉内から
容器１を取出し、更に容器から接合された高温部材を取
出したところ、該高温部材は変形がなく容器１内に収納
した時の中空形状を保持し、かつ良好に接合されている
ことが確認された。

実施例２ 第２図は、本実施例２に使用する接合装置を示す断面図
であり、図中の１１は上部が開口されたカーボン類の容
器である。この容器１１内には、直径２ｍｌの複数のＡ
４２２０３ボール１２が充填されている。前記容器１１
上部の開口には、可動押圧体１３が挿入されている。

次に、前述した第２図図示の接合装置を用いて超合金か
らなる被接合部材の接合方法を説明する。

まず、中空形状をなし、接合面に Ｎｉ　１５Ｃｒ　４３の組成の高温ろう材を配したＮｔ
基超超合金ＩＮ９３９）調波接合部材１４ａ　、ｔ４ｂ
を用意し、これら被接合部材１４ａ　、　１４ｂをそれ
らの接合面を当接させた状態で容器１１内にＡｌ２２０
３ボール１２と共に該接合部材１４ａ　、　１４ｂが容
器１１の中央に位置するように収容した後、可動押圧体
１３を容器１１の開口から挿入した。次いで、可動抑圧
体１３が挿入された容器１１を通常のホットプレス（図
示せず）中に設置し、可動押圧体１３の上方から５に９
／ａｌの圧力を加えると共に、１１００’Ｃに加熱し、
この温度を１０分間保持した。この時、容器１１内のＡ
ｕｚ　０３ボール１２は可動押圧体１３により一軸方向
に加圧されて移動するため、該へ２２０３ボール１２内
に収納された被接合部材１４ａ　、　１４ｂはそれらボ
ール１２を加圧媒体として等方向に均一加圧された。ま
た、被接合部材１４ａ　、　１４ｂの接合面に配した高
温ろう材は加圧されると共に、前記ｔｉｏｏ℃に加熱さ
れた。

しかして、前記ホットプレスにより加圧、加熱し、冷却
した後、炉内から容器１１を取出し、更に容器から接合
された高温部材を取出したところ、該高温部材は変形が
なく容器１１内に収納した時の中空形状を保持し、かつ
良好に接合されていることが確認された。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば複雑形状等いかなる
形状の高温材料からなる被接合部材をも等方向に加圧し
て容易かつ良好に接合を行なうことができ、ひいては超
合金等の高温材料からなる精密部品の製造に有効に利用
し得る接合方法、並びにかかる接合を容易に実現できる
と共に取扱いが簡単な接合装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１で使用した接合装置の断面図
、第２図は本発明の実施例２で使用した接合装置の断面
図である。 １．１１・・・容器、２・・・容器本体、５・・・蓋体
、６．１２−Ａ１１２０３ボール、７２）、　７ｂ、　
１４ａ　、　１４ｂ　・・・被接合部材、１３・・・可
動押圧体。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）、複数の粒状剛体が充填された容器内に被接合部
   材を収納した後、高温で加熱しながら前記被接合部材に
   粒状剛体を媒体として加圧し、該被接合部材の接合を行
   なうことを特徴とする接合方法。
2. （２）、被接合部材が収納され、該被接合部材より低熱
   膨張係数の材料からなる容器と、この容器内に充填され
   、該容器と等しいか、それより大きい熱膨張係数を有す
   る複数の粒状剛体と、前記容器の外側に配置された加熱
   手段とを具備したことを特徴とする接合装置。
3. （３）、粒状剛体は、直径が０．１〜１０ｍｍの球であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の接合装
   置。
4. （４）、粒状剛体がセラミックスからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の接合装置。
5. （５）、被接合部材が収納される容器と、この容器内に
   充填される粒状剛体と、前記容器内の粒状剛体を一軸方
   向に加圧する加圧手段と、前記容器の外側に配置された
   加熱手段とを具備したことを特徴とする接合装置。
6. （６）、粒状剛体は、直径が０．１〜１０ｍｍの球であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の接合装
   置。
7. （７）、粒状剛体がセラミックスからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第５項記載の接合装置。
8. （８）、容器内に複数の粒状剛体を該容器内に収納され
   る被接合部材の表面付近ほど小さい粒径のものが位置す
   るように充填することを特徴とする特許請求の範囲第５
   項記載の接合装置。