JPS6344473B2 - - Google Patents
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- JPS6344473B2 JPS6344473B2 JP15248579A JP15248579A JPS6344473B2 JP S6344473 B2 JPS6344473 B2 JP S6344473B2 JP 15248579 A JP15248579 A JP 15248579A JP 15248579 A JP15248579 A JP 15248579A JP S6344473 B2 JPS6344473 B2 JP S6344473B2
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- Japan
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- crimping
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- thickness
- compression bonding
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Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
本発明は、金属材料の圧着方法に関するもので
あつて、特に軟質金属材と硬質金属材との素材板
厚比を限定して、圧縮圧着する熱間または冷間ク
ラツド板の製造法に関するものである。一般に、
２種以上の異種金属材料を重ね合わせて圧接する
クラツド材の製造は、既に古くから実施されてお
り、最近各国とも技術的に急速な進歩を示し、該
クラツド材は、特殊な要求にも応じられるような
りつつある。 クラツド材の母材としては、主としてステンレ
ス鋼、低合金鋼、Al、Cuなどが用いられ、これ
に合わせる材料としてはAl、Cu、Ag、Niなどが
利用されている。 一般のクラツド板製造法としては、冷間圧接圧
延法・熱間圧接圧延法、爆接法などがある。 すなわち、 冷間圧接法は、条の量産に適し、しかも品質が
すぐれている点からクラツド条生産の主流となつ
ている。この冷間法は、別名３ステージ法とも呼
ばれており、第１ステージは、面の清浄化を行う
前処理工程、第２ステージは、冷間で圧延圧力と
変形度を大きくとり圧接を行う接着圧延工程、第
３ステージは、接着を完全にする拡散加熱工程の
３段階に分れている。 熱間圧接圧延法は、クラツドする素材それぞれ
を加熱する場合と、片方の素材のみを加熱する場
合とがあり、さらに加熱酸化を防止するために不
活性ガス雰囲気中で熱間圧延する場合がある。 クラツドする金属間に著しい塑性変形差がある
場合には、引きはがれ、しわ、われなどの欠陥を
発生する場合があり、このような欠陥を発生する
場合には、冷間法を採用せずに熱間法を採用して
いる。 爆接法は、クラツド材の素材同志を爆薬の爆発
エネルギーを利用して圧接し、その後圧延によつ
てクラツド材を得る方法である。この方法の圧接
面は、さざ波状になり、その接着はきわめて強固
で接着が瞬時に行なわれるため、素材間に金属間
化合物などを生成する必配はなく、殆んどの金属
の接合が可能であるが製造費が極めて高価であ
る。 従来、CuまたはAlなどの軟質金属材とSUS304
またはSUS316などの硬質金属材を重ね合わせて
圧接する場合には、厚物軟質金属材では、軟質金
属材のみ圧縮延伸するのに対して、母材の硬質金
属材は殆んど延伸せず、圧縮圧着ができないとい
う問題点がある。 すなわち、一般に２種以上の異種金属材を重ね
合わせて圧接する場合、異種金属材の合せ面にお
いて、両方の金属材料が40％以上延伸しないと充
分な圧縮圧着が得られない。第１図ａおよびｂは
従来の圧接方法による異種金属材の断面図を示
す。第１図ａに示すように、板厚t1の軟質金属材
１と、板厚T1の硬質金属材２の合わせ面３を脱
脂洗浄後、軟質金属材１と硬質金属材２を重ね合
わせて、圧縮率40％以上の熱間圧接または冷間圧
接を行う場合、１の板厚t1が或る程度厚くなる
と、第１図ｂに示ように軟質金属材１′だけが圧
縮延伸するのに対して、硬質金属材２′は殆んど
延伸せず、圧接前後の板厚T1，T2はほぼ同じ厚
みであり、圧縮圧着が不可能であつた。 そこで、本発明者らは、クラツド板の開発製造
経験から、この問題点に対し異種金属材料の圧着
方法ついて種々検討した結果、軟質金属材と硬質
金属材との素材板厚比を限定して圧着することに
より、硬さの著るしく異なる金属材料の組合わせ
でも、両方の材料板厚がほぼ同一となる圧縮圧着
材が得られることを見出して本発明に到つた。 本発明に関する圧縮圧着方法は、次のとおりで
ある。 すなわち、 CuまたはAlとSUS304またはSUS316とを重ね
合せて熱間または冷間で圧着する方法において、
第１工程としてCuまたはAlの板厚ｔとSUS304ま
たはSUS316の板厚Ｔとの板厚比ｔ／Ｔを0.3以下
となるように調整して圧縮圧着後、さらに第２工
程として圧縮圧着されたCuまたはAlと同一材質
の板厚の大きい材料を、第１工程で得られた圧縮
圧着材のCu面またはAl面に相接して、圧縮圧着
することを特徴とする金属材料の圧着方法であ
る。 第２図は、異種金属材の平面ひずみ状態におけ
る圧縮応力例を示す。同図に示すように、板厚ｔ
の軟質金属材１の平均圧縮応力Ｐおび板厚Ｔの硬
質金属材２の平均圧縮応力Ｐは次式であらわされ
る。 Ｐ≒（１＋μW／2t）k1 ……(1) Ｐ≒（１＋μW／2t）k2 ……(2) ただし、 μ：異種金属材合わせ面および工具との摩擦係数 Ｗ：材料板巾 K1：軟質金属材１の変形抵抗 K2：硬質金属材２の変形抵抗 次に本発明の異種金属材圧縮圧着工程を第３図
ａ〜ｄに示す。 本発明の第１工程は、第３図ａに示すように軟
質金属材１の板厚t′1を硬質金属材２の板厚T1に
対してその0.3倍以下となるように調整して両方
の材料の合わせ面３を脱脂洗滌してから圧縮率40
％以上で圧縮圧着後、第３図ｂに示すように両方
の材料板厚がt′2とT′2となるような圧着材料を得
る。この場合、軟質金属材１′と硬質金属材２′
は、ほぼ均一に圧縮されるため、両方の材料の合
わせ面３′は均一に延伸して圧縮圧着が可能とな
る。さらに、第１工程の圧縮圧着材を拡散焼鈍す
ることによつて、圧着を促進させることも可能で
ある。 本発明の第２工程は、第３図Ｃに示すように軟
質金属材１″と同一材質の板厚の大きい材料４と
の合わせ面５を脱脂洗滌してから圧縮圧着後第３
図ｄに示すように軟質金属材４′の板厚t2が、硬
質金属材２″の板厚T2とほぼ同一板厚の圧着材料
が得られる。この場合、第２工程の両方の材料の
合わせ面５は、同一材質であるため、圧縮率30％
未満でも圧着可能であり、さらに第２工程の圧縮
圧着材を拡散焼鈍することによつて、より強度な
圧着を促進させることも可能である。 本発明CuまたはAlの板厚ｔとSUS304または
SUS316の板厚Ｔとの板厚比ｔ／Ｔを0.3以下とし
たのは板厚比ｔ／Ｔが0.3を越えると圧着不良と
なり充分な圧縮圧着が不可能となるからである。 次に本発明の特徴を実施例にもとずいて具体的
に説明する。 実施例 １ 第１表に示す成分組成、および変形抵抗の純
Al板とSUS304板を用いて、異種金属材の熱間圧
接試験を実施した。 第１工程として、軟質金属材の純Al板厚さ２
mm×巾250mm×長さ500mmと、硬質金属材の
SUS304板厚さ12mm×巾250mm×長さ500mmとの合
わせ面をワイヤブラシで研削清浄化してから両方
の材料を重ね合わせて圧延温度550℃で板厚14mm
から8.5mmに圧接圧延を行ない健全な圧縮圧着材
を得た。 次に第２工程として、前記圧縮圧着材のAl面
と同一材質の純Al板厚さ10mm×巾250mm×長さ
800mmとの合わせ面をワイヤブラシで研削清浄化
してから両方の材料を重ね合わせて、圧延温度
550℃で板厚18.5mmから13mmに圧接圧延を行ない
健全な圧縮圧着材を得た。 第４図は、本発明第２工程の圧縮圧着材断面ミ
クロ写真を示し、圧着界面の上側１は純Al圧着
材、下側２はSUS304圧着材を示した。なお、第
２工程圧縮圧着材の純Al板厚は６mm、SUS304板
厚は７mmであり、ほぼ類似した圧着板厚が得られ
た。さらに、純AlとSUS304との圧着界面には、
何等欠陥が認められなかつた。 実施例 ２ 第２表に示す成分組成および変形抵抗の純Cu
板とSUS316板を用いて異種金属材の熱間圧接試
験を実施した。 第１工程と第２工程の圧接試験は、実施例１と
同一要領で実施したが、圧延温度は、第１工程、
第２工程何れも850℃とし、純Cu板の板厚は第１
工程を3.6mm、第２工程を８mmとした。第２工程
の圧縮圧着材は、欠陥が認められず、かつ圧着界
面を境として純Cuの板厚が6.5mmであり、
SUS316の板厚が6.5mmであつた。なお第１工程の
純Cu板（板厚2.5〜4.5mm）およびSUS316板（板
厚12mm）の素材板厚比と圧縮圧着状況との関係を
第３表に示す。同表にみられるとおり純Cu板と
SUS316板との素材板厚比ｔ／Ｔを0.3以下となる
ように調整することが必要であることがわかる。
あつて、特に軟質金属材と硬質金属材との素材板
厚比を限定して、圧縮圧着する熱間または冷間ク
ラツド板の製造法に関するものである。一般に、
２種以上の異種金属材料を重ね合わせて圧接する
クラツド材の製造は、既に古くから実施されてお
り、最近各国とも技術的に急速な進歩を示し、該
クラツド材は、特殊な要求にも応じられるような
りつつある。 クラツド材の母材としては、主としてステンレ
ス鋼、低合金鋼、Al、Cuなどが用いられ、これ
に合わせる材料としてはAl、Cu、Ag、Niなどが
利用されている。 一般のクラツド板製造法としては、冷間圧接圧
延法・熱間圧接圧延法、爆接法などがある。 すなわち、 冷間圧接法は、条の量産に適し、しかも品質が
すぐれている点からクラツド条生産の主流となつ
ている。この冷間法は、別名３ステージ法とも呼
ばれており、第１ステージは、面の清浄化を行う
前処理工程、第２ステージは、冷間で圧延圧力と
変形度を大きくとり圧接を行う接着圧延工程、第
３ステージは、接着を完全にする拡散加熱工程の
３段階に分れている。 熱間圧接圧延法は、クラツドする素材それぞれ
を加熱する場合と、片方の素材のみを加熱する場
合とがあり、さらに加熱酸化を防止するために不
活性ガス雰囲気中で熱間圧延する場合がある。 クラツドする金属間に著しい塑性変形差がある
場合には、引きはがれ、しわ、われなどの欠陥を
発生する場合があり、このような欠陥を発生する
場合には、冷間法を採用せずに熱間法を採用して
いる。 爆接法は、クラツド材の素材同志を爆薬の爆発
エネルギーを利用して圧接し、その後圧延によつ
てクラツド材を得る方法である。この方法の圧接
面は、さざ波状になり、その接着はきわめて強固
で接着が瞬時に行なわれるため、素材間に金属間
化合物などを生成する必配はなく、殆んどの金属
の接合が可能であるが製造費が極めて高価であ
る。 従来、CuまたはAlなどの軟質金属材とSUS304
またはSUS316などの硬質金属材を重ね合わせて
圧接する場合には、厚物軟質金属材では、軟質金
属材のみ圧縮延伸するのに対して、母材の硬質金
属材は殆んど延伸せず、圧縮圧着ができないとい
う問題点がある。 すなわち、一般に２種以上の異種金属材を重ね
合わせて圧接する場合、異種金属材の合せ面にお
いて、両方の金属材料が40％以上延伸しないと充
分な圧縮圧着が得られない。第１図ａおよびｂは
従来の圧接方法による異種金属材の断面図を示
す。第１図ａに示すように、板厚t1の軟質金属材
１と、板厚T1の硬質金属材２の合わせ面３を脱
脂洗浄後、軟質金属材１と硬質金属材２を重ね合
わせて、圧縮率40％以上の熱間圧接または冷間圧
接を行う場合、１の板厚t1が或る程度厚くなる
と、第１図ｂに示ように軟質金属材１′だけが圧
縮延伸するのに対して、硬質金属材２′は殆んど
延伸せず、圧接前後の板厚T1，T2はほぼ同じ厚
みであり、圧縮圧着が不可能であつた。 そこで、本発明者らは、クラツド板の開発製造
経験から、この問題点に対し異種金属材料の圧着
方法ついて種々検討した結果、軟質金属材と硬質
金属材との素材板厚比を限定して圧着することに
より、硬さの著るしく異なる金属材料の組合わせ
でも、両方の材料板厚がほぼ同一となる圧縮圧着
材が得られることを見出して本発明に到つた。 本発明に関する圧縮圧着方法は、次のとおりで
ある。 すなわち、 CuまたはAlとSUS304またはSUS316とを重ね
合せて熱間または冷間で圧着する方法において、
第１工程としてCuまたはAlの板厚ｔとSUS304ま
たはSUS316の板厚Ｔとの板厚比ｔ／Ｔを0.3以下
となるように調整して圧縮圧着後、さらに第２工
程として圧縮圧着されたCuまたはAlと同一材質
の板厚の大きい材料を、第１工程で得られた圧縮
圧着材のCu面またはAl面に相接して、圧縮圧着
することを特徴とする金属材料の圧着方法であ
る。 第２図は、異種金属材の平面ひずみ状態におけ
る圧縮応力例を示す。同図に示すように、板厚ｔ
の軟質金属材１の平均圧縮応力Ｐおび板厚Ｔの硬
質金属材２の平均圧縮応力Ｐは次式であらわされ
る。 Ｐ≒（１＋μW／2t）k1 ……(1) Ｐ≒（１＋μW／2t）k2 ……(2) ただし、 μ：異種金属材合わせ面および工具との摩擦係数 Ｗ：材料板巾 K1：軟質金属材１の変形抵抗 K2：硬質金属材２の変形抵抗 次に本発明の異種金属材圧縮圧着工程を第３図
ａ〜ｄに示す。 本発明の第１工程は、第３図ａに示すように軟
質金属材１の板厚t′1を硬質金属材２の板厚T1に
対してその0.3倍以下となるように調整して両方
の材料の合わせ面３を脱脂洗滌してから圧縮率40
％以上で圧縮圧着後、第３図ｂに示すように両方
の材料板厚がt′2とT′2となるような圧着材料を得
る。この場合、軟質金属材１′と硬質金属材２′
は、ほぼ均一に圧縮されるため、両方の材料の合
わせ面３′は均一に延伸して圧縮圧着が可能とな
る。さらに、第１工程の圧縮圧着材を拡散焼鈍す
ることによつて、圧着を促進させることも可能で
ある。 本発明の第２工程は、第３図Ｃに示すように軟
質金属材１″と同一材質の板厚の大きい材料４と
の合わせ面５を脱脂洗滌してから圧縮圧着後第３
図ｄに示すように軟質金属材４′の板厚t2が、硬
質金属材２″の板厚T2とほぼ同一板厚の圧着材料
が得られる。この場合、第２工程の両方の材料の
合わせ面５は、同一材質であるため、圧縮率30％
未満でも圧着可能であり、さらに第２工程の圧縮
圧着材を拡散焼鈍することによつて、より強度な
圧着を促進させることも可能である。 本発明CuまたはAlの板厚ｔとSUS304または
SUS316の板厚Ｔとの板厚比ｔ／Ｔを0.3以下とし
たのは板厚比ｔ／Ｔが0.3を越えると圧着不良と
なり充分な圧縮圧着が不可能となるからである。 次に本発明の特徴を実施例にもとずいて具体的
に説明する。 実施例 １ 第１表に示す成分組成、および変形抵抗の純
Al板とSUS304板を用いて、異種金属材の熱間圧
接試験を実施した。 第１工程として、軟質金属材の純Al板厚さ２
mm×巾250mm×長さ500mmと、硬質金属材の
SUS304板厚さ12mm×巾250mm×長さ500mmとの合
わせ面をワイヤブラシで研削清浄化してから両方
の材料を重ね合わせて圧延温度550℃で板厚14mm
から8.5mmに圧接圧延を行ない健全な圧縮圧着材
を得た。 次に第２工程として、前記圧縮圧着材のAl面
と同一材質の純Al板厚さ10mm×巾250mm×長さ
800mmとの合わせ面をワイヤブラシで研削清浄化
してから両方の材料を重ね合わせて、圧延温度
550℃で板厚18.5mmから13mmに圧接圧延を行ない
健全な圧縮圧着材を得た。 第４図は、本発明第２工程の圧縮圧着材断面ミ
クロ写真を示し、圧着界面の上側１は純Al圧着
材、下側２はSUS304圧着材を示した。なお、第
２工程圧縮圧着材の純Al板厚は６mm、SUS304板
厚は７mmであり、ほぼ類似した圧着板厚が得られ
た。さらに、純AlとSUS304との圧着界面には、
何等欠陥が認められなかつた。 実施例 ２ 第２表に示す成分組成および変形抵抗の純Cu
板とSUS316板を用いて異種金属材の熱間圧接試
験を実施した。 第１工程と第２工程の圧接試験は、実施例１と
同一要領で実施したが、圧延温度は、第１工程、
第２工程何れも850℃とし、純Cu板の板厚は第１
工程を3.6mm、第２工程を８mmとした。第２工程
の圧縮圧着材は、欠陥が認められず、かつ圧着界
面を境として純Cuの板厚が6.5mmであり、
SUS316の板厚が6.5mmであつた。なお第１工程の
純Cu板（板厚2.5〜4.5mm）およびSUS316板（板
厚12mm）の素材板厚比と圧縮圧着状況との関係を
第３表に示す。同表にみられるとおり純Cu板と
SUS316板との素材板厚比ｔ／Ｔを0.3以下となる
ように調整することが必要であることがわかる。
【表】
【表】
【表】
【表】
以上の実施例にみられるごとく、本発明の異種
金属材料圧着方法は、硬さの著るしく異なる金属
材料の組合せでも、両方の材料がほぼ同一となる
圧縮圧着材が得られ、構造物の継手および調理用
鍋（外面Cu板、内面SUS板）などに適したクラ
ツド板が安定して得られる。 さらに信頼性の高い異種金属材のクラツド板を
大量生産で市場に提供でき、工業的価値が多大で
ある。
金属材料圧着方法は、硬さの著るしく異なる金属
材料の組合せでも、両方の材料がほぼ同一となる
圧縮圧着材が得られ、構造物の継手および調理用
鍋（外面Cu板、内面SUS板）などに適したクラ
ツド板が安定して得られる。 さらに信頼性の高い異種金属材のクラツド板を
大量生産で市場に提供でき、工業的価値が多大で
ある。
第１図は、従来の異種金属材を圧縮圧着する材
料断面を示す図であり、ａは圧着前、ｂは圧着後
を示す図。第２図は、異種金属材の平面ひずみ状
態における圧縮応用例を示す図。第３図は、本発
明の異種金属材を圧縮圧着する材料断面を示す図
であり、ａは第１工程の圧着前、ｂは第１工程の
圧着後、Ｃは第２工程の圧着前、ｄは第２工程の
圧着後を示す図。第４図は、本発明の第２工程圧
着材の断面顕微鏡組織写真（倍率200倍）を示す
図。
料断面を示す図であり、ａは圧着前、ｂは圧着後
を示す図。第２図は、異種金属材の平面ひずみ状
態における圧縮応用例を示す図。第３図は、本発
明の異種金属材を圧縮圧着する材料断面を示す図
であり、ａは第１工程の圧着前、ｂは第１工程の
圧着後、Ｃは第２工程の圧着前、ｄは第２工程の
圧着後を示す図。第４図は、本発明の第２工程圧
着材の断面顕微鏡組織写真（倍率200倍）を示す
図。
Claims (1)
- １ CuまたはAlとSUS304またはSUS316とを重
ね合せて熱間または冷間で圧着する方法におい
て、第１工程としてCuまたはAlの板厚ｔと
SUS304またはSUS316の板厚Ｔとの板厚比ｔ／
Ｔを0.3以下となるように調整して圧縮圧着後、
さらに第２工程として圧縮圧着されたCuまたは
Alと同一材質の板厚の大きい材料を、第１工程
で得られた圧縮圧着材のCu面またはAl面に相接
して、圧縮圧着することを特徴とする金属材料の
圧着方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15248579A JPS5677086A (en) | 1979-11-27 | 1979-11-27 | Pressure welding of metallic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15248579A JPS5677086A (en) | 1979-11-27 | 1979-11-27 | Pressure welding of metallic material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5677086A JPS5677086A (en) | 1981-06-25 |
| JPS6344473B2 true JPS6344473B2 (ja) | 1988-09-05 |
Family
ID=15541508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15248579A Granted JPS5677086A (en) | 1979-11-27 | 1979-11-27 | Pressure welding of metallic material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5677086A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7467799B1 (en) * | 1999-08-05 | 2008-12-23 | Oil States Industries, Inc. | Composite metal-to-metal seal having a relatively soft metal overlay and a relatively hard metal core |
-
1979
- 1979-11-27 JP JP15248579A patent/JPS5677086A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5677086A (en) | 1981-06-25 |
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