KR20170066350A - 전기접합방법 및 전기접합장치 - Google Patents

Abstract

중첩되는 피접합 부재(3, 4)를 티끌이나 스퍼터링을 발생시키지 않고, 격렬한 진동 등에 대해서도 기계적 강도를 향상시키는 것이 가능한 전기접합 물품을 얻는 것을 과제로 한다. 제1의 피접합 부재(3) 또는 제2의 피접합 부재(4)는, 접합시에 상기 제1의 피접합 부재(3)의 피접합부(3B)와 상기 제2의 피접합 부재(4)의 피접합부(4C)가 상대적으로 변위하는 거리를 설정하는 상대적 변위량 설정부(4D)를 구비하고, 그 상대적 변위량 설정부(4D)에는 통전 억제층(5)이 형성된다. 또, 상기 제2의 피접합 부재(4) 또는 상기 제1의 피접합 부재(3)는, 상기 제1의 피접합 부재(3) 또는 상기 제2의 피접합 부재(4)의 상기 통전 억제층(5)에 대면하는 설정면(3F)을 구비한다. 상기 제1의 피접합 부재(3)와 상기 제2의 피접합 부재(4)가 위치 맞춤된 상태에서는, 상기 통전 억제층(5)과 상기 설정면(3F)의 거리는 접합부의 폭(H)과 동일하다.

Description

전기접합방법 및 전기접합장치{ELECTRICAL BONDING METHOD AND ELECTRICAL BONDING DEVICE}

본 발명은, 한쪽의 피접합 부재의 일부분을 다른 쪽의 피접합 부재의 구멍부에 밀어넣고, 각각의 피접합부끼리를 전기적으로 접합하는 전기접합방법 내지는 전기접합 물품의 제조방법 및 전기접합장치에 관한 것이다.

제1의 피접합 부재와 제2의 피접합 부재를 큰 접합 강도로 전기접합하는 하나의 방법으로서 예를 들면, 링 매쉬(등록상표) 접합이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 전기접합방법은, 제1의 피접합 부재의 피접합부의 외경을 제2의 피접합 부재의 구멍부의 피접합부의 내경보다 약간 크게 해 두고, 제1의 피접합 부재의 피접합부를 제2의 피접합 부재의 구멍부의 피접합부에 약간 겹쳐지도록 위치 맞춤하여 얹고, 그 상태로 제1의 피접합 부재와 제2의 피접합 부재를 가압하면서 통전함으로써, 그들 피접합부를 소성 유동시키고, 제 1의 피접합 부재의 피접합부를 제2의 피접합 부재의 구멍부의 피접합부에 밀어넣어서 전기접합을 행한다.

이 링 매쉬 접합의 특징은, 가압력과 접합용 전류에 의하여, 제1의 피접합 부재의 피접합부와 제2의 피접합 부재의 피접합부가 소성 유동하면서 그들 피접합부의 접합 면적을 늘려, 최종적으로 있는 접합 폭에서 제1의 피접합 부재의 피접합부의 외주면 근방과 제2의 피접합 부재의 피접합부의 내주면 근방이 고상(固相) 접합되므로, 그들 피접합부 표면의 더러움이나, 면조도 등의 영향을 받기 어려워, 큰 접합 강도를 얻을 수 있는 것에 있다.

또, 피접합 부재가 탄소를 어느 정도 이상 함유하는 탄소강이나 표면을 침탄 처리한 강철, 주물 등 탄소를 함유하는 철계 재료 등인 경우에는, 전기접합시에 원하지 않는 담금질이 행해져 버리기 때문에, 링 매쉬 접합방법으로 큰 접합 강도를 얻을 수 있어도, 접합부를 포함하는 그 근방의 접합부분의 경도가 증대하여, 취약하게 되므로, 결과적으로 기계적 강도가 저하된다고 하는 문제가 있다. 따라서, 피접합 부재가 탄소를 어느 정도 이상 함유하는 탄소강이나 표면을 침탄 처리한 강철, 주물과 같은 철계 재료 등인 경우에는, 전기접합을 행한 후, 접합부에 후열용 전류를 흐르게 하여 접합부분의 뜨임(tempering)을 행하는 것이 필요하게 된다(특허문헌 2 참조).

일본 공개특허공보 2004－17048 일본 특허 공보 제 3648092

이러한 링 매쉬 접합방법에 따라 전기접합된 접합 물품이, 가동중에 여러 가지 방향의 큰 진동이나 외력이 가해지는 기기나 장치에 이용될 때, 상기 접합 물품의 접합부에 여러 가지의 방향의 큰 진동이나 충격력 등이 가해지는 경우라도, 상기 접합 물품의 수명을 한층 더 길게 유지하고 싶다고 하는 요청이 있다.

또, 실제의 생산 라인에 있어서는, 제1의 피접합 부재, 제2의 피접합 부재의 형상이나 치수 등에 다소의 불균일이 있고, 한편 전기접합장치에 있어서도 가압력이나, 접합용 전류 등에 다소의 불균일이 발생하기 때문에, 접합시에 제1의 피접합 부재의 피접합부가 제2의 피접합 부재의 구멍부의 피접합부에 밀어 넣어지는 거리(치수)가 불균일할 수 있다. 이와 같이 접합부의 면적 등에 불균일이 발생할 수 있는 경우라도, 안정된 접합 강도를 얻고 싶다고 하는 요청이 있다.

본 발명의 하나의 형태에서는, 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 제1의 피접합 부재와 제2의 피접합 부재의 어느 일방 또는 쌍방에, 접합시에 제1의 피접합 부재의 피접합부와 제2의 피접합 부재의 피접합부가 상대적으로 변위하는 거리를 설정하는 상대적 변위량 설정부를 형성한다. 이 때문에, 전기접합된 피접합 부재에 후열용 전류를 흐르게 하여 접합부분을 뜨임 할 때에, 제1의 피접합 부재 또는 제2의 피접합 부재가 상기 상대적 변위량 설정부에 직접 접촉하면, 후열용 전류의 일부분이 제1의 피접합 부재 또는 제2의 피접합 부재와 상기 상대적 변위량 설정부의 접촉 장소를 통과하여 흘러 버린다. 이것은, 뜨임의 소기의 효과를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 뜨임의 효과에 불균일이 발생하는 원인이 될 수 있다.

또, 제1의 피접합 부재 또는 제2의 피접합 부재와 상기 상대적 변위량 설정부의 접촉 장소를 통과하여 흐르는 전류만큼 큰 후열용 전류를 흐르게 하지 않으면 안 된다. 상술의 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 바람직한 뜨임을 행하기 위해서는, 접합용 전류와 동등 이상의 크기의 후열용 전류를 흐르게 하지 않으면 안되며, 또한 제1의 피접합 부재 또는 제2의 피접합 부재와 상기 상대적 변위량 설정부의 접촉 장소를 통과하여 흐르는 전류만큼 큰 후열용 전류를 흐르게 하지 않으면 안 되게 되면, 접합용 전류에 비해 꽤 큰 후열용 전류를 통전하지 않으면 안 되게 된다. 따라서, 전기접합용 전원의 출력 용량이나 쓸데없는 전력 손실이 커져, 경제적으로 불리할 뿐만 아니라, 제1의 피접합 부재 또는 제2의 피접합 부재와 상기 상대적 변위량 설정부의 접촉 장소에 큰 발열이 발생하는 등 바람직하지 않은 현상이 생길 수 있다.

제1의 국면의 접합 물품의 제조방법은, 예를 들면 도 1 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1의 피접합 부재(3)를 제공하는 공정(S2)과；상기 제1의 피접합 부재(3)와 접합해야 하는 제2의 피접합 부재(4)로서, 상기 제1의 피접합 부재(3)의 일부분을 받아들이는 구멍부(4A)를 가지는 제2의 피접합 부재(4)를 제공하는 공정(S3)을 구비하고；상기 제1의 피접합 부재(3) 또는 상기 제2의 피접합 부재(4)는, 접합시에 상기 제1의 피접합 부재(3)의 피접합부와 상기 제2의 피접합 부재(4)의 피접합부가 상대적으로 변위하는 거리를 설정하는 상대적 변위량 설정부(4D)를 구비함과 함께, 상기 제2의 피접합 부재(4) 또는 상기 제1의 피접합 부재(3)는 상기 상대적 변위량 설정부(4D)에 대면하는 설정면(3F)을 가지고, 접합시에 상기 상대적 변위량 설정부(4D)가, 통전을 억제하는 통전 억제층(5)을 사이에 두고 상기 제1의 피접합 부재(3) 또는 상기 제2의 피접합 부재(4)의 상기 설정면(3F)에 접촉하도록, 상기 제1의 피접합 부재(3) 또는 상기 제2의 피접합 부재(4)의 상기 상대적 변위량 설정부(4D) 및 상기 제2의 피접합 부재(4) 또는 상기 제1의 피접합 부재(3)의 상기 설정면(3F) 중 어느 일방 또는 쌍방에 상기 통전 억제층(5)이 형성되고；상기 제1의 피접합 부재(3)와 상기 제2의 피접합 부재(4)에 가압력을 가하는 공정(S5)과；상기 가압력을 가한 상태로 접합용 전류를 상기 제1의 피접합 부재(3)와 상기 제2의 피접합 부재(4)에 흐르게 하여 접합부를 형성하는 접합시에(S6), 상기 상대적 변위량 설정부(4D)와 상기 설정면(3F)이 상기 통전 억제층(5)을 사이에 두고 접촉할 때까지, 상기 제1의 피접합 부재(3)와 상기 제2의 피접합 부재(4)를 상대적으로 변위시키는 공정(S7)과；상기 변위시키는 공정 후에, 상기 후열용 전류를 상기 제1의 피접합 부재(3)와 상기 제2의 피접합 부재(4)에 흐르게 하고, 상기 후열용 전류가 실질적으로 상기 제1의 피접합 부재(3)와 상기 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 형성된 상기 접합부만을 흐르게 하여 상기 접합부의 접합부분의 뜨임을 행하는 공정(S8)을 구비한다. 전형적으로는, 접합부를 포함하는 그 근방의 접합부분이 뜨임된다.

제2의 국면의 전기접합장치는, 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 원통 형상의 제1의 피접합 부재(3)의 중심축선 X－Y에 직각인 방향의 위치를 정하는 제1의 위치결정부재(7)와；상기 제1의 피접합 부재(3)를 받아들이는 원형으로 형성된 구멍부(4A)를 가지는 제2의 피접합 부재(4)의 상기 구멍부(4A)의 중심축선 X－Y를, 상기 제1의 피접합 부재(3)의 중심축선 X－Y와 맞도록, 상기 제2의 피접합 부재(4)의 위치를 정하는 제2의 위치결정부재(8)와；상기 맞추어진 중심축선 X－Y의 방향으로, 상기 제1의 피접합 부재(3)와 상기 제2의 피접합 부재(4)를 상대적으로 변위시키는, 피접합 부재 변위장치(7, 8)와；예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 제1의 피접합 부재(3)와 상기 제2의 피접합 부재(4)에 가압력을 가하는 가압장치(12)와；상기 제1과 제2의 피접합 부재(3, 4)의 사이에 전류를 흐르게 하기 위하여, 상기 제1과 제2의 피접합 부재(3, 4)에 각각 접촉하는 제1과 제2의 전극(1, 2)을 구비하고；상기 제1의 위치결정부재(7)와 제2의 위치결정부재(8)는, 각각 상기 중심축선 X－Y에 교차하는 방향으로 지름확대(擴徑) 또는 지름축소(縮徑)하여 상기 피접합 부재(3, 4)를 고정하고, 상기 피접합 부재(3, 4)의 위치결정하도록 구성된다. 여기서, 가압장치(12)는, 가압력을 가하면서 피접합 부재를 변위시키는 피접합 부재 변위 장치를 겸해도 좋다.

제3의 국면의 접합 물품의 제조방법은, 예를 들면 도 1 내지 도 3 및 도 5의 플로우차트에 나타내는 바와 같이, 제1의 국면의 접합 물품의 제조방법으로서, 상기 제1의 피접합 부재(3)와 상기 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 형성되는 상기 접합부의 상기 제1과 제2의 피접합 부재의 상대적인 변위 방향의 폭은, 접합 개시 전의 상기 제1의 피접합 부재(3) 또는 상기 제2의 피접합 부재(4)의 상기 상대적 변위량 설정부(4D, 3J)의 위치와 상기 제2의 피접합 부재(4) 또는 상기 제1의 피접합 부재(3)의 상기 설정면(3F, 4E)의 위치와 상기 통전 억제층(5, 5A, 5B)의 두께에 의하여 결정된다.

본 발명에 의하면, 큰 진동이나 충격력 등에 대해서도 기계적 강도가 향상된 전기접합 물품을 제공하는 것이 가능하다.

도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 따른 전기접합방법을 설명하기 위한 단면도이며, (a)는 접합 전을 나타내고, (b)는 접합 후를 나타내는 도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태 2에 따른 전기접합방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태 3에 따른 전기접합방법을 실현하는 전기접합장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는, 가압장치를 전극과는 별체로 한 경우의 구성을 나타내는 도이다.
도 5는, 본 발명의 실시형태 3의, 접합 물품의 제조방법을 설명하는 플로우차트이다.

본 출원은, 일본에서 2014년 10월 10일에 출원된 일본 특허출원 2014-208997호에 기초하고 있으며, 그 내용은 본 출원의 내용으로서 그 일부를 형성한다. 본 발명은 이하의 상세한 설명에 의해 한층 더 완전하게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 또 다른 응용범위는, 이하의 상세한 설명에 의해 분명해질 것이다. 그렇지만, 상세한 설명 및 특정의 실례는, 본 발명의 바람직한 실시형태이며, 설명의 목적을 위해서만 기재되어 있는 것이다. 이 상세한 설명으로부터, 여러 가지의 변경, 변형이, 본 발명의 정신과 범위 내에서 당업자에게 분명하다. 출원인은, 기재된 실시형태의 모두를 공중에 제공하려는 의도는 없으며, 변경, 대체안 중, 특허 청구범위 내에 문언상 포함되지 않을지도 모르는 것도, 균등론하에서의 발명의 일부로 한다.

본 발명의 하나의 형태에 의하면, 접합시에 상기 제1의 피접합 부재의 피접합부와 상기 제2의 피접합 부재의 피접합부가 상대적으로 변위하는 거리를 설정하는 상대적 변위량 설정부를 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 한쪽이 구비되고, 다른 쪽이 상기 상대적 변위량 설정부에 대면하는 설정면을 구비한다. 또한, 전기접합된 피접합 부재에 후열용 전류를 흐르게 하여 접합부분을 뜨임할 때에, 후열용 전류의 일부분이 상기 상대적 변위량 설정부와 상기 설정면을 통과하여 흐르게 하지 않도록, 접합시에 상기 상대적 변위량 설정부가 통전 억제층을 사이에 두고 상기 설정면에 접촉하도록, 상기 상대적 변위량 설정부와 이 상대적 변위 설정부에 접촉하는 상기 설정면과의 일방 또는 쌍방에 상기 통전 억제층을 구비한다.

이하 더 구체적으로, 본 발명의 실시형태를 설명한다.

［실시형태 1］

우선, 도 1에 의해 본 발명에 따른 소위, 링 매쉬 접합방법이라고 칭해지는 전기접합방법의 기본적인 실시형태의 일례에 대하여 설명한다. 도 1의 (a)는 아직 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)에 의하여 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)에 가압력을 가하지 않은 상태, 즉 제1의 피접합 부재(3)가 제2의 피접합 부재(4)에 위치맞춤 되어 얹어진 접합 전 상태를 나타낸다. 도 1의 (b)는 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)가 전기접합된 상태를 나타낸다. 한편, 본 발명의 실시형태의 설명에서 이용하는 중심축선 X－Y란, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)가 가압을 받는 방향, 즉 접합시에 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)가 상대적으로 변위하는 방향에 있어서의 제1의 피접합 부재(3)의 중심을 통과하는 직선을 말한다.

여기에서는, 전극이 가압장치를 겸하는 경우로 설명하지만, 도 4에 나타내는 바와 같이 별체로 해도 좋다. 이때는, 전극이 피접합 부재에 제대로 접촉되도록 한다. 전극으로 피접합 부재를, 예를 들면 면(3B)으로, 끼워넣도록 해도 좋다. 혹은, 전극을 시트 형상 혹은 박판으로 하여 형성하고, 가압장치의 가압부와 피접합 부재의 사이에 끼워 넣음으로써, 전극과 피접촉부재를 제대로 접촉시켜도 좋다.

제1의 피접합 부재(3)는 탄소를 함유하는 철계 재료 등으로 이루어진다. 제1의 피접합 부재(3)는, 예를 들면 그 중심축선 X－Y에 대한 수직방향의 단면이 원형이며, 그 외면은 제1의 접합용 전극(1)이 접촉하는 면(3A), 중심축선 X－Y와 동방향으로 연장되는 지름이 큰 부분의 면(3B), 면(3B)으로부터 중심축선 X－Y 방향으로 경사지는 경사면(3C), 면(3B)의 부분보다 외경이 약간 작은 부분의 면(3D), 면(3D)으로부터 중심축선 X－Y 방향으로 경사지는 경사면(3E), 경사면(3E)으로부터 중심축선 X－Y방향으로 수직으로 향하는 설정면(3F), 중심축선 X－Y와 동일한 방향으로 연장되는 소경부의 면(3G) 및 어디에도 접촉하지 않는 프리한 단면(3H)으로 이루어진다. 설정면(3F)에 대해서는 후술한다. 한편, 경사면(3E)은 접합시에 용융 또는 소성 유동한 금속재료를 수납하는 공간부를 형성하기 위한 것이므로, 그 소성 유동한 금속재료를 수납하는 공간부가 밖에 있으면 불필요하다.

제2의 피접합 부재(4)는 탄소를 함유하는 주철 주물 등으로 이루어진다. 제2의 피접합 부재(4)는, 여기에서는 관통 구멍으로 되어 있는 구멍부(4A)를 가진다. 구멍부(4A)는, 제1의 피접합 부재(3)의 지름이 큰 부분의 면(3B)의 외경보다 약간 큰 내경을 가지는 내면(4B), 내면(4B)으로부터 중심축선 X－Y 방향으로 약간 돌출하여 적어도 일부분이 피접합부가 되는 부분(4C), 부분(4C)보다 중심축선 X－Y 방향으로 수직으로 돌출되어 있는 링 형상의 상대적 변위량 설정부(4D)를 구비한다. 링 형상의 상대적 변위량 설정부(4D)는 중심축선 X－Y 방향과 거의 평행이 되는 내면(4D1)을 가진다. 상대적 변위량 설정부(4D)의 내면(4D1)의 내경은 제1의 피접합 부재(3)의 소경부의 면(3G)의 외경보다 크고, 상대적 변위량 설정부(4D)는 제1의 피접합 부재(3)에 접촉되지 않는다. 한편, 4E는 제2의 피접합 부재(4)의 구멍부(4A)에 있어서의 입구측의 면, 즉 제1의 피접합 부재가 삽입되는 측의 면을 나타내고, 4F는 면 4E와는 반대에 위치하는 단면을 나타내는 것으로 한다.

제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)를 전기접합한 접합 물품이 여러 가지의 방향의 진동 등 기계적 스트레스가 큰 기기나 장치 등에 이용되는 경우라도, 여러 가지의 방향의 진동 등이 설정면(3F)과 상대적 변위량 설정부(4D)의 사이에도 가해지면, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 접합부와 설정면(3F)과 상대적 변위량 설정부(4D)의 쌍방에서 진동이나 충격력 등에 의한 기계적 스트레스를 분담하므로, 상기 접합부에 가해지는 기계적 스트레스는 경감된다. 따라서, 전기접합된 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)로 이루어지는 접합 물품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 상대적 변위량 설정부(4D)가 제2의 피접합 부재(4)의 다른 부분과 일체적으로 형성되어 있는 것이, 기계적강도의 면에서 바람직하다. 또, 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)과 제2의 피접합 부재(4)의 상대적 변위량 설정부(4D)가 서로 마주보는 면끼리의 평행도는 높은 것이 좋다. 이 경우에는, 설정면(3F)과 상대적 변위량 설정부(4D)의 사이의 전체면에서 외력이 균등하게 가해져, 기계적 강도를 보다 향상시키는데 도움이 된다.

또, 상술한 바와 같이, 실제의 생산 라인에 있어서는, 제1의 피접합 부재, 제2의 피접합 부재의 형상이나 치수 등에 다소의 불균일이 발생하고, 또 전기접합장치에 있어서도 가압력이나, 접합용 전류 등에 다소의 불균일이 발생하기 때문에, 접합시에 제1의 피접합 부재의 피접합부가 제2의 피접합 부재의 구멍부의 피접합부에 밀어 넣어지는 거리(치수)가 불균일하게 되는 경우가 있다. 상대적 변위량 설정부(4D)와 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)의 사이의 거리는, 접합시에 있어서의 제1의 피접합 부재와 제2의 피접합 부재의 상대적인 변위량을 일정하게 규제하고, 접합부의 접합 폭을 일정하게 하므로, 상대적 변위량 설정부(4D)와 설정면(3F)은 접합 강도의 불균일을 미소하게 하여, 접합 물품의 접합 강도를 거의 일정하게 하는 중요한 기능도 행한다.

상대적 변위량 설정부(4D)에는, 접합시에 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)과 접촉하는 측의 면(4D2)에 통전 억제층(5)이 형성된다. 통전 억제층(5)은, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)를 접합한 후에 행해지는 뜨임시에, 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)과 제2의 피접합 부재(4)의 상대적 변위량 설정부(4D)의 사이에서 후열용 전류가 실질적으로 흐르지 않게 통전의 억제를 행하기 위하여 설치된다. 여기서 「실질적으로 흐르지 않는다.」란, 접합부를 흐르는 후열용 전류에 비해, 통전 억제층을 통과하여 흐르는 전류치가, 상대적으로 무시할 수 있는 정도로 작은 것을 말한다. 전형적으로는, 접합부를 흐르는 후열용 전류에 비해, 통전 억제층을 통과하여 흐르는 전류치가, 작으면 좋지만, 바람직하게는, 1/3 이하, 더 바람직하게는 1/10 이하, 한층 더 바람직하게는 1/50 이하로 한다. 또, 억제한다는 것은, 전류치를 낮게 억제하는 것 외에 저지(절연)하는 경우도 포함된다.

따라서, 통전 억제층(5)은, 전기접합시의 가압력에 의하여 전기 절연성 또는 통전 억제력이 손상되지 않는 정도의 재질의 강도나 두께를 가지는 전기 절연성막이나 전기 절연성 시트 또는 고저항의 박판 등이면 좋다. 일반적으로, 전기접합된 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 접합부의 저항은 무시할 수 있는 정도로 극소이므로, 뜨임을 행하기 위한 후열용 전류의 피크값을 흐르게 할 수 있는 만큼 상기 접합부의 면적이 크면, 접합부의 극소의 저항보다 충분히 큰 저항(여기서 고저항이라고 함.)을 가지는 저항성 물질로 이루어지는 통전 억제층(5)이라도 좋다.

통전 억제층(5)의 예로서는, 아르마이트 처리한 알루미늄 박판이나 상대적 변위량 설정부(4D)의 면(4D2)을 산화 처리하여 형성한 금속 산화막, 세라믹 박판, 전기 절연 도료막, 전기 절연 수지 등으로 이루어지는 기계적 강도가 우수한 박막 또는 박판 등 여러 가지의 것을 생각할 수 있다. 한편, 접합된 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)로 이루어지는 접합 물품의 용도가 진동 등 기계적 스트레스가 큰 기기인 경우에는, 탄력성이 작은 전기 절연 재료나 저항재료가 바람직하고, 고무와 같이 탄력성이 우수한 전기 절연물질을 통전 억제층(5)으로서 이용하는 것은 바람직하지 않다.

한편, 통전 억제층(5)의 두께에 대해서는 제한하는 것은 아니지만, 통전 억제층(5)이 상대적 변위량 설정부(4D)의 면(4D2)을 산화 처리하여 형성한 금속 산화막 등인 경우, 상대적 변위량 설정부(4D)의 면(4D2)과 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)의 면조도에도 의하지만, 비용이나 초기의 상대적 변위량 설정부(4D)의 면(4D2)과 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)의 사이의 거리(치수)(H)의 결정 등의 면에서 얇은 것이 바람직한 경우도 있다.

접합에 있어서는, 우선, 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 제1의 피접합 부재(3)의 면(3B)이 제2의 피접합 부재(4)의 구멍부(4A)의 내면(4B)에 접촉하지 않고, 제1의 피접합 부재(3)의 경사면(3C)이 제2의 피접합 부재(4)의 부분(4C)의 모서리부에 접촉하도록, 제1의 피접합 부재(3)를 제2의 피접합 부재(4)에 위치 맞춤하여 얹는다. 이때, 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)과 통전 억제층(5)의 사이의 거리는 「H」이다. 이 거리(H)는, 접합시에 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)가 상대적으로 변위하는 변위량이며, 도 1(B)에 나타내는 접합부(W)의 중심축선 X－Y방향의 접합 폭을 결정하는 중요한 요소이다. 이 조건을 만족하는 위치, 즉 제2의 피접합 부재(4)의 구멍부(4A)의 위치에 상대적 변위량 설정부(4D)가 형성됨과 함께 통전 억제층(5)의 두께가 결정되며, 또, 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)의 위치가 결정된다. 여기서, 부분(4C)의 모서리부는 도면에서 단면이 직각 부분을 나타내고 있지만, 그 직각의 모서리의 전체 주위를 삭제한 경사면 또는 곡면(C면)이라도 좋다. 이 경우, 제1의 피접합 부재(3)의 경사면(3C)을 제2의 피접합 부재(4)의 부분(4C)의 경사면 또는 곡면에 위치 맞춤하여 얹는다.

다음으로, 제1의 접합용 전극(1)을 중심축선 X－Y를 따라서 제2의 접합용 전극(2)의 방향으로 이동시키고, 제1의 피접합 부재(3)의 면(3A)에 부드럽게 접촉시킨다. 이때, 제2의 접합용 전극(2)은 제2의 피접합 부재(4)의 면(4F)에 접촉하여 제2의 피접합 부재(4)를 지지하고 있다. 또한, 제1의 접합용 전극(1)은 중심축선 X－Y를 따라서 움직이고, 제1의 피접합 부재(3)에 미리 정해진 곡선으로 상승하는 가압력을 부여한다. 그 가압력이 상승하는 과정에서, 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)의 사이에 통전함으로써, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 접합용 전류가 흐른다. 이때, 초기에는 제1의 피접합 부재(3)의 경사면(3C)이 제2의 피접합 부재(4)의 부분(4C)의 모서리부에 접촉하고 있는 것뿐이므로, 부분(4C)의 상기 모서리부가 프로젝션으로서 작용한다. 따라서, 그 접촉 장소에 접합용 전류가 집중하여 흐르므로, 제1의 피접합 부재(3)의 경사면(3C)이 제2의 피접합 부재(4)의 부분(4C)의 모서리부에 접촉하고 있는 장소 근방이 급격하게 온도 상승하여, 그들의 서로 접촉하고 있는 부분이 소성 유동한다.

이 소성 유동에 수반하여, 가압력에 의하여 제1의 피접합 부재(3)의 면(3B)에서 나타나는 피접합부의 일부분이 제2의 피접합 부재(4)의 부분(4C)에 밀어넣어지고, 고상 접합이 중심축선 X－Y 방향을 따라서 진행된다. 이것에 수반하여, 쌍방의 피접합 부재의 접합부분에서 발생하는 발열도 중심축선 X－Y 방향으로 진행되므로, 마찬가지로 하여 접합부분의 소성 유동이 중심축선 X－Y 방향을 따라서 더욱 진행되어, 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)이 통전 억제층(5)에 접촉할 때, 제1의 접합용 전극(1)은 정지한다. 제1의 피접합 부재(3)가 중심축선 X－Y 방향으로 움직인, 즉 변위한 거리(H)에 동일한 접합 폭(H)의 접합부(W)가, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 형성된다. 따라서, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 제작시의 가공 정밀도 등에 의한 불균일이나, 가압력 등에 불균일이 있다고 해도, 접합시에 제1의 피접합 부재(3)의 면(3B)에서 나타내는 피접합부가 제2의 피접합 부재(4)의 부분(4C)에서 나타내는 피접합부에 밀어 넣어지는 깊이, 즉 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 상대적인 변위량은 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)과 상대적 변위량 설정부(4D)에 형성된 통전 억제층(5)의 사이의 거리(H)가 되고, 접합부(W)의 폭은 거리(H)가 되므로, 한결같은 접합 강도의 접합 물품을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 하여 접합 공정을 한 후에 뜨임 공정을 행한다. 접합 공정에서의 가압력은 계속하여 거의 일정하게 유지되지만, 접합부(W)의 응고에는, 일단, 거의 제로까지 낮춘 후에, 뜨임을 행하기 위한 후열용 전류를 흐르게 할 때 소정의 곡선으로 상승하는 것이라도 좋다. 또, 후열용 전류는 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 접합부(W)가 응고한 후에 흐르게 한다. 도 1의 (b)에 나타내는 상태에서, 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)을 통하여 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)에 후열용 전류를 흐르게 한다. 접합이 행해진 상태에서는, 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)과 제2의 피접합 부재(4)의 상대적 변위량 설정부(4D)는 통전 억제층(5)을 사이에 두고 접촉하고 있으므로, 후열용 전류는 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)과 제2의 피접합 부재(4)의 상대적 변위량 설정부(4D)의 사이에서 실질적으로 흐르는 경우는 없고, 거의 모든 후열용 전류가 접합부(W)를 통과하여 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이를 흐른다.

따라서, 상대적 변위량 설정부(4D)를 설치해도, 종래에 비해 큰 후열용 전류를 흐르게 할 필요는 없고, 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)과 제2의 피접합 부재(4)의 상대적 변위량 설정부(4D)의 사이에서 불필요한 발열이 생길 일은 없다. 또, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)는, 접합부(W)뿐만 아니라, 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)과 제2의 피접합 부재(4)의 상대적 변위량 설정부(4D)의 접촉부에서도, 외부로부터의 진동이나 충격력 등에 의한 기계적 스트레스를 받으므로, 상대적 변위량 설정부(4D)나 설정면(3F)을 구비하지 않은 경우에 비해, 기계적 강도가 증대한다. 한편, 필요에 따라서 통전 억제층(5)을 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)에 설치해도 물론 좋다.

［실시형태 2］

다음으로, 도 2에 의해 본 발명에 따른 전기접합방법의 기본적인 실시형태의 다른 일례에 대하여 설명한다. 제1의 피접합 부재(3)가 실시형태 1과 다른 주된 점은, 그 선단부분에 상대적 변위량 설정부(3J)를 구비하고, 그 선단면(3J1)에 통전 억제층(5A)이 형성되어 있는 것이다. 또, 제2의 피접합 부재(4)가 실시형태 1과 다른 주된 점은, 바닥면(4G)에서 나타내는 바닥부를 가지는 오목한 곳인 구멍부(4A)를 구비하고, 그 오목한 곳 내의 바닥면(4G)에 통전 억제층(5B)이 형성되어 있는 것이다. 그리고, 상술한 바와 같이 제1의 피접합 부재(3)가 제2의 피접합 부재(4)에 위치맞춤 되어 얹어진 상태로, 상대적 변위량 설정부(3J)의 선단면(3J1)의 통전 억제층(5A)과 바닥면(4G)의 통전 억제층(5B)의 사이의 거리(H)가 접합부의 원하는 접합 폭(H)이 되도록, 바닥면(4G)에 대한 상대적 변위량 설정부(3J)의 위치, 상대적 변위량 설정부(3J)의 선단면(3J1)의 위치, 및 통전 억제층(5A)과 통전 억제층(5B)의 두께를 결정할 수 있다.

다만, 통전 억제층(5A)과 통전 억제층(5B)은 어느 한쪽이 형성되어 있는 것만이라도 좋다. 다만, 오목한 곳 내의 바닥면(4G)은 실시형태 1의 제1의 피접합 부재(3)의 설정면(3F)의 역할을 완수하지만, 이 실시형태 2에서는 오목한 곳 내의 바닥면(4G)은 미리 정해져 있으므로, 바닥면(4G)의 위치를 고려하여, 상대적 변위량 설정부(3J)의 위치, 통전 억제층(5A)과 통전 억제층(5B)의 두께가 접합부의 원하는 접합 폭(H)을 결정하도록 선정된다. 여기서, 오목한 곳의 바닥면(4G)은 실시형태 1에서 설명한 설정면(3F)과 같은 기능을 행하므로, 설정면이라고 칭해도 좋다. 한편, 상대적 변위량 설정부(3J)는 제1의 피접합 부재(3)의 면(3D)의 지름 이하의 지름이라면, 중심축선 X－Y의 수직방향의 크기나 형상은 한정되지 않지만, 면(3D)의 지름과 동일한 정도의 크기로 원형의 형상인 것이, 진동 등에 대한 기계적 강도를 보다 향상시키는데 상황이 좋다. 또, 통전 억제층(5A)과 통전 억제층(5B)이 전체면에서 정확히 접촉하도록, 그들 쌍방의 평행도가 높은 쪽이 좋다.

접합방법은 실시형태 1과 거의 동일하므로, 자세하게 설명하지 않지만, 접합 과정에서, 접합부의 접합 폭을 증대시키면서 통전 억제층(5A)과 통전 억제층(5B)이 서로 접근하고, 서로 접촉한 시점에서, 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 소정의 접합 폭(H)의 접합부를 형성하여 접합 공정은 종료한다. 이러한 후에, 상술한 바와 같이, 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)을 통하여 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)에 후열용 전류를 흐르게 한다. 통전 억제층(5A)과 통전 억제층(5B)이, 제1의 피접합 부재(3)의 상대적 변위량 설정부(3J)와 제2의 피접합 부재(4)의 바닥면(4G)에서 나타나는 바닥부의 사이를, 후열용 전류의 일부분이 흐르는 것을 저지하므로, 실질적으로 후열용 전류의 모든 것이 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 접합부를 통과하여 흘러, 안정된 뜨임이 행해진다.

이 실시형태 2의 전기접합법으로 얻어지는 접합 물품에서는, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 접합부와 제1의 피접합 부재(3)의 상대적 변위량 설정부(3J)와 제2의 피접합 부재(4)의 바닥면(4G)에서 나타나는 바닥부에서, 외부로부터의 진동이나 충격력 등을 받으므로, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 접합부에서만 외부로부터의 진동이나 충격력 등을 받는 경우에 비해 기계적 강도가 더한다. 또, 상술한 이유로부터, 후열용 전류의 거의 모든 것이 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 접합부를 통과하여 흐르므로, 특별히 후열용 전류를 종래보다 크게 하지 않고, 안정된 뜨임을 행할 수 있다.

［실시형태 3］

도 3을 이용하여, 본 발명의 실시형태 3에 따른 전기접합장치의 일례에 대하여 설명한다. 도 3은, 제1의 피접합 부재(3)가 제2의 피접합 부재(4)에 위치 맞춤하여 얹어지고, 제1의 접합용 전극(1)은 제1의 피접합 부재(3)의 상면에 가볍게 접촉하며, 원통 형상의 두께가 두꺼운 제2의 접합용 전극(2)이 두께가 두꺼운 단원통 형상의 제2의 피접합 부재(4)를 지지하고 있는 전기접합 전의 상태를 나타내고 있다. 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)은 전기접합용 전원(6)에 접속되어 있다. 제1의 피접합 부재(3)는, 위치결정부재(7)에 의하여 제2의 피접합 부재(4)에 위치 결정되고, 마찬가지로 제2의 피접합 부재(4)는 위치결정부재(8)에 의하여 제2의 접합용 전극(2)에 위치 결정된다. 한편, 도 1 및 도 2에 나타내는 설명한 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.

제1의 위치결정부재(7)는, 제1의 피접합 부재(3)의 X－Y축 직각방향의 위치를 정하는 부재이다. 제2의 위치결정부재(8)는, 제2의 피접합 부재(4)의 X－Y축 직각방향의 위치를 정하고, 또 제1의 위치결정부재(7)에 대하여 상대적으로 X－Y축 직각방향의 위치가 정해져 있다. 따라서, 제1의 위치결정부재(7)와 제2의 위치결정부재(8)에 의해, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의, X－Y축 직각방향의 상대적인 위치가 정해진다. 따라서, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)가, 상대적으로 이동해도, 양 부재의 X－Y축 직각방향의 상대적 위치는 변하지 않다. 제1의 위치결정부재(7)와, 제2의 위치결정부재(8)는, 제1과 제2의 실시형태에도 적용할 수 있다.

제1의 위치결정부재(7)와 제2의 위치결정부재(8) 중 어느 한쪽이, 전기접합장치에 고정되고, 다른 쪽이 상기 한쪽에 대하여 상대적으로 위치가 정해지도록 구성해도 좋다.

제1의 피접합 부재(3)는, 제2의 피접합 부재(4)의 구멍부(4A)의 외측에 위치하는 장소에 상술한 기능을 행하는 두꺼운 판 형상의 상대적 변위량 설정부(3J)를 구비한다. 상대적 변위량 설정부(3J)는 접합시나 뜨임시에 있어서의 가압력을 가하므로, 가압력에 의하여 변형되거나 파손되지 않는 두께를 가진다. 또, 상대적 변위량 설정부(3J)가 제1의 피접합 부재(3)의 다른 부분과 일체적으로 형성되어 있는 것이, 기계적 강도면에서 바람직하다. 상대적 변위량 설정부(3J)에 있어서의 제2의 피접합 부재(4)의 면(4E)에 대면하는 면(3J1)에는, 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 통전 억제층(5)이 형성되어 있다. 여기서, 제2의 피접합 부재(4)의 면(4E)은 실시형태 1에서 설명한 설정면(3F)과 같은 기능을 행하므로, 설정면이라고 칭할 수 있다.

위치결정부재(7, 8)는 거의 동일한 구조로서, 일례로서는, 중심축선 X－Y와 수직방향으로 외측, 내측을 향하여 움직일 수 있는 동일한 2개 이상의 부재로 이루어진다. 우선, 위치결정부재(8)는, 제2의 피접합 부재(4)가 제2의 접합용 전극(2)의 상면에 얹어질 때는 외측으로 움직여 지름 확대된 상태에 있고, 그 상태로 제2의 피접합 부재(4)를 제2의 접합용 전극(2)의 상면에 얹는다. 그 후, 위치결정부재(8)가 내측으로 움직여 지름 축소하여, 제2의 피접합 부재(4)를 제2의 접합용 전극(2)의 소정의 위치에 위치 맞춤한다. 다음으로, 위치결정부재(7)가 지름 확대상태에 있을 때, 제1의 피접합 부재(3)가 제2의 피접합 부재(4)에 얹어지면, 위치결정부재(7)가 지름 축소 동작을 행하고, 제1의 피접합 부재(3)의 면(3B)에서 나타나는 피접합부의 모서리부가 제2의 피접합 부재(4)의 경사면(4H)에 균등하게 위치하도록 위치결정된다.

상술한 바와 같이 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 위치 맞춤을 행하여, 제1의 접합용 전극(1) 및 제2의 접합용 전극(2)이 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)에 가압력을 가하지 않는 상태에서는, 제2의 피접합 부재(4)의 설정면(4E)과 통전 억제층(5)의 사이의 거리는 소정의 거리(H)가 된다. 즉, 제1의 피접합 부재(3)를 제2의 피접합 부재(4)의 소정의 위치에 위치 맞춤한 상태로, 제2의 피접합 부재(4)의 설정면(4E)과 통전 억제층(5)의 사이의 거리가 소정의 값(H)이 되도록, 상대적 변위량 설정부(3J)의 위치, 제2의 피접합 부재(4)의 설정면(4E)의 위치, 통전 억제층(5)의 두께, 제1의 피접합 부재(3)의 면(3B)에서 나타나는 피접합부의 중심축선 X－Y 방향의 폭, 제1의 피접합 부재(3)의 면(3B)에서 나타나는 피접합부와 제2의 피접합 부재(4)의 면(4B)에서 나타내는 피접합부의 중첩부분의 크기, 제2의 피접합 부재(4)의 경사면(4G)의 경사도나 깊이가 결정된다.

제1의 접합용 전극(1) 및 제2의 접합용 전극(2)의 일방 또는 쌍방은, 도 4에 나타내는 가압·구동기구(12)에 의하여 제1의 피접합 부재(3)의 중심축선 X－Y를 따라서 상대적으로 접근하는 방향 또는 떨어지는 방향으로 움직일 수 있다. 접합시에는, 상기 가압·구동기구(12)가 작동하여, 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)의 사이의 간격이 좁아지는 방향으로, 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)의 일방 또는 쌍방을 구동하고, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 가하는 가압력을 증대시킨다. 이 가압력의 증대의 과정에서, 전기접합용 전원(6)이 접합용 전류를 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)을 사이에 두고 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)에 급전한다. 상술한 바와 같이, 접합용 전류에 의하여 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 고상 접합이 행해져, 상대적 변위량 설정부(3J)에 형성된 통전 억제층(5)이 제2의 피접합 부재(4)의 면(4E)에 접촉하면, 제1의 접합용 전극(1), 제2의 접합용 전극(2)은 움직임을 정지하여, 접합 공정은 종료한다. 이때 상기 가압·구동기구는 동작을 정지하고, 계속하여 행해지는 뜨임을 위하여, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 가하는 가압력을 거의 일정하게 유지한다.

본 실시의 형태에서는, 가압·구동기구(12)가 제1의 접합용 전극(1) 및/또는 제2의 접합용 전극(2)을 사이에 두고, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)를 상대적으로 변위시킨다. 즉, 피접합부재 변위장치로서 작용한다.

또, 지름 축소한 위치결정부재(7, 또는 8)가 피접합 부재를 사이에 끼운 상태로 중심축선 X－Y 방향으로 변위함으로써, 피접합 부재를 변위하도록 구성해도 좋다. 여기서 말하는 변위는, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)를 가압 전에 접촉시킬 때까지의 변위이다. 이때는, 위치결정부재(7 및/또는 8)가 피접합 부재를 변위시키고 있으므로, 피접합 부재 변위 장치로서 작용할 수 있다. 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)가 접촉함에 의해, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이에, 가압·구동기구(12)에 의해 가압력을 가한다. 가압력을 가하면서, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 전류를 흐르게 한다. 이 상태로, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)를 상대적으로 변위시킨다. 여기에서는, 가압·구동기구(12)가 피접합 부재 변위 장치로서 작용한다. 가압·구동기구(12)는, 제1의 접합용 전극(1) 및/또는 제2의 접합용 전극(2)과 일체로 구성해도 좋다.

제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 형성된 접합부가 응고할 때까지의 쿨링 타임이 경과 한 후, 전기접합용 전원(6)이 후열용 전류를 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)을 사이에 두고 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)에 급전한다. 이때 후열용 전류는, 통전 억제층(5)에 의하여 제1의 피접합 부재(3)의 상대적 변위량 설정부(3J)와 제2의 피접합 부재(4)의 면(4E)의 사이를 실질적으로 흐르게 하지 않고, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 형성된 접합부를 통과하여 흐른다. 따라서, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 접합부와 그 근방의 접합부분이 안정적으로 뜨임된다. 그 후, 상기 가압·구동기구(12)가 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)의 일방 또는 쌍방을, 서로 떨어지는 방향으로 이동시킴으로써, 전기접합이 종료한다.

도 3에 나타내는 전기접합용 전원(6)은, 상술의 특허문헌 1의 도 1에 나타낸 것, 또는 상술의 특허문헌 2의 도 3, 도 4에 나타낸 것, 혹은 공지의 전원이라도 좋지만, 상술의 특허문헌 1의 도 1에 나타낸 전원을 이용한 경우에는, 접합용 전류나 후열용 전류의 파형을 조정할 수 있으므로, 더욱 유효하게 전기접합을 행하는 것이 가능하다.

도 3에서는, 제1의 접합용 전극(1)은 제1의 피접합 부재(3)의 상면에 접촉하는 구조로 되어 있지만, 제1의 접합용 전극(1)이 제1의 피접합 부재(3)의 상대적 변위량 설정부(3J)의 상면에 직접 접촉하는 형상으로서, 가압력이 직접적으로 상대적 변위량 설정부(3J)의 상면에 이러한 구조로 되어 있어도 좋다. 또, 제1의 피접합 부재(3) 및 제2의 피접합 부재(4)의 형상은, 그들 중 어느 하나가 상술한 조건에 필적하는 상대적 변위량 설정부, 설정면, 통전 억제층(5)을 구비하는 것이면, 상술한 형태 1∼3의 형상으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시형태에서는, 전기접합되는 피접합 부재의 쌍방이 소성 유동한 상태로 고상 접합이 행해지므로, 상술한 바와 같이 소성 유동한 금속재료가 약간 압출되지만, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1의 피접합 부재(3)에 경사면(3E) 등을 형성하고, 접합부의 근방에 있어서의 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 공간부를 마련하고 있으므로, 그 공간부에 소성 유동한 금속이 수용되어, 양호한 전기접합 결과를 얻을 수 있다.

이상 서술한 실시형태에서는 피접합 부재로서 철계 재료, 그것과 동계통의 재료 등을 예로 들었지만, 특정의 금속재료로 한정되는 것은 아니다. 그러나, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)는, 소성 유동 온도가 같거나, 또는 비교적 가까운 금속재료로 이루어지는 것이, 양호한 링 매쉬 접합을 행할 수 있다고 하는 면에서 바람직하다. 또, 제1의 피접합 부재(3)는 접합시에 중앙에 위치하고, 제2의 피접합 부재(4)에 비해 방열이 낮기 때문에, 제1의 피접합 부재(3)는 제2의 피접합 부재(4)와 소성 유동 온도가 같거나, 또는 이들 피접합 부재보다 소성 유동 온도가 약간 높은 금속재료로 이루어져 있으면, 양호한 접합 강도를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시형태에 있어서의 제1의 피접합 부재(3)의 경사면(3C)이란, 직선적인 경사면뿐만 아니라, 곡선적인 경사면(C면)이라도 좋다. 또, 반드시 경사면이 아니어도 좋고, 제1의 피접합 부재(3)를 제2의 피접합 부재(4)에 얹을 때, 제1의 피접합 부재(3)의 면(3B)에서 나타나는 부분과 제2의 피접합 부재(4)의 부분(4C)에서 나타나는 부분의 중첩되는 부분의 면이 평탄면끼리로서, 중첩면의 면적이 작기 때문에, 접합시 문제가 되지 않는다. 제2의 피접합 부재의 경사면(4H)에 대해서도 경사면(3C)과 같다.

실시형태 2에 있어서의 제2의 피접합 부재(4)의 부분(4C)의 모서리부에 대해서도, 실시형태 1에서 서술한 제1의 피접합 부재(3)의 경사면(3C)의 모서리부와 같고, 경사면 또는 곡면(C면)이라도 좋다. 또, 도 3에 있어서의 제1의 피접합 부재(3)의 면(3B)에서 나타나는 피접합부의 모서리부도 상술한 바와 같은 경사면 또는 곡면(C면)이라도 물론 좋다.

이상 서술한 각 실시형태에서는, 제2의 접합용 전극(2)에 제2의 피접합 부재(4)를 얹었지만, 도시하지 않은 재치대 상에 제2의 피접합 부재(4)를 얹고, 제2의 피접합 부재(4)에 제1의 피접합 부재(3)를 상술한 바와 같이 세팅하고, 이러한 후에 각 도면의 하측으로부터 상승하는 제2의 접합용 전극(2)이 도시하지 않은 재치대 상으로부터 제2의 피접합 부재(4)와 제1의 피접합 부재(3)를 받아 상승하고, 제1의 접합용 전극(1)과 제2의 접합용 전극(2)의 사이에 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)를 사이에 끼워 가압하도록 해도 좋다.

도 5의 플로차트를 참조하여, 본 발명의 실시형태 3인 접합 물품의 제조방법을 설명한다. 여기에서는, 도 1에 나타내는 실시형태의 경우로 설명한다. 다만, 위치 결정부재는 도 3을 참조할 것.

우선 전기접합장치를 기동하고(S1), 전기접합장치에 제1의 피접합 부재(3)를 제공한다(S2). 제1의 피접합 부재(3)에는, 다음에 설명하는 제2의 피접합 부재의 상대적 변위량 설정부(4D)에 대면하는 설정면(3F)이 형성되어 있다.

병행하여, 전기접합장치에 제2의 피접합 부재(4)를 제공한다(S3). 제2의 피접합 부재(4)에는, 제1의 피접합 부재(3)의 일부분을 받아들이는 구멍부(4A)가 형성되어 있고, 또 상대적 변위량 설정부(4D)를 가진다. 본 실시형태에서는, 상대적 변위량 설정부(4D)에 통전 억제층(5)이 형성되어 있다(도 1, 2). 또한 통전 억제층은, 제1의 피접합 부재(3)에, 또는 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 양쪽에 형성되어 있어도 좋다(5A, 5B(도 2), 5(도 3)).

제공된 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 위치 결정을 행한다(S4). 도 3에 나타내는 실시형태에서는, 위치결정부재(8)가, 외측으로 움직여 지름 확대된 상태로, 제2의 피접합 부재(4)가 제2의 접합용 전극(2)의 상면에 얹어진다. 다음으로, 위치결정부재(8)는 내측으로 움직여 지름 축소하여, 제2의 피접합 부재(4)를 제2의 접합용 전극(2)의 소정의 위치로 위치 결정한다.

위치결정부재(7)가, 지름 확대된 상태로, 제1의 피접합 부재(3)가 제2의 피접합 부재(4)에 얹어진다. 다음으로, 위치결정부재(7)가 지름 축소 동작을 행하여, 제1의 피접합 부재(3)의 면(3B)에서 나타나는 피접합부의 모서리부가 제2의 피접합 부재(4)의 경사면(4H)에 균등하게 위치하도록 위치 결정한다.

변형예의 방법에서는, 위치결정부재(7)는, 제1의 피접합 부재(3)가 제2의 피접합 부재(4)에 얹어지기 전에, 지름축소 동작을 행해도 좋다. 이때는, 위치결정부재(7)는 제1의 피접합 부재(3)를 사이에 끼운 상태로, 도면 중 아래 방향으로 변위하고, 제1의 피접합 부재(3)를 제2의 피접합 부재(4)에 접촉시켜도 좋다. 이 경우도, 제1의 피접합 부재(3)의 피접합부의 모서리부가 제2의 피접합 부재(4)의 경사면(4H)에 위치하도록 위치 결정된다.

제1의 피접합 부재(3)가 제2의 피접합 부재(4)에 접촉한 상태로, 양 피접합 부재를 가압한다(S5). 압력을 가한 상태로 접합용 전류를 제1의 피접합 부재와 제2의 피접합 부재에 흐르게 한다(S6). 그러면, 접촉 장소에 접합용 전류가 흘러, 접촉하고 있는 장소 근방이 온도 상승하여, 그 부분이 소성 유동한다.

그동안에, 상대적 변위량 설정부(4D)와 설정면(3F)이 통전 억제층(5)을 사이에 두고 접촉할 때까지 제1의 피접합 부재와 제2의 피접합 부재를 상대적으로 변위시킨다(S7). 변위는, 가압·구동기구(12)에 의해 행해진다(도 4). 통전 억제층(5)이 제2의 피접합 부재(4)에 접촉하면, 제1의 접합용 전극(1), 제2의 접합용 전극(2)은 움직임을 정지한다. 여기서, 일단 급전이 정지된다. 이와 같이 하여, 양 피접합 부재 사이에서 고상 접합이 행해진다.

고상 접합이 종료된 후에, 후열용 전류를 제1의 피접합 부재와 제2의 피접합 부재에 흐르게 한다(S8). 후열용 전류를 흐르게 함으로써, 접합부분이 뜨임된다. 이때, 통전 억제층이, 상대적 변위량 설정부(4D)와 설정면(3F)을 통과하여 흘러 버리는 전류량을 억제해 준다.

이와 같이 하여, 억제된 전류량으로, 안정된 접합 강도의 접합 물품의 제조가 완료된다(S9).

이상의 방법에 있어서, 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)의 사이에 형성되는 접합부의 제1과 제2의 피접합 부재(3, 4)의 상대적인 변위 방향의 변위량(H)은, 접합 개시 전의 제1의 피접합 부재(3) 또는 제2의 피접합 부재(4)의 상대적 변위량 설정부의 위치와 제2의 피접합 부재(4) 또는 상기 제1의 피접합 부재(3)의 설정면의 위치와 통전 억제층(5)의 두께에 의하여 결정되는 것으로 해도 좋다. 거리(H)는, 접합시에 제1의 피접합 부재(3)와 제2의 피접합 부재(4)가 상대적으로 변위하는 변위량이다.

본 발명의 제1의 형태의 전기접합방법은, 제1의 피접합 부재의 일부분을 받아들이는 구멍부를 가지는 제2의 피접합 부재와 상기 제1의 피접합 부재의 사이에 가압력을 가함과 함께 접합용 전류를 흐르게 하여 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재를 전기적으로 접합하고, 이러한 후에 접합된 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 후열용 전류를 통전하여 뜨임하는 전기접합방법에 있어서, 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재는, 접합시에 상기 제1의 피접합 부재의 피접합부와 상기 제2의 피접합 부재의 피접합부가 상대적으로 변위하는 거리를 설정하는 상대적 변위량 설정부를 구비함과 함께, 상기 제2의 피접합 부재 또는 상기 제1의 피접합 부재는 상기 상대적 변위량 설정부에 대면하는 설정면을 구비하며, 접합시에 상기 상대적 변위량 설정부가 통전 억제층을 사이에 두고 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 상기 설정면에 접촉하도록, 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 상기 상대적 변위량 설정부 및 상기 제2의 피접합 부재 또는 상기 제1의 피접합 부재의 상기 설정면의 어느 일방 또는 쌍방에 상기 통전 억제층이 형성되고, 제1의 접합용 전극과 제2의 접합용 전극에 의하여 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 가압력을 가한 상태로 상기 접합용 전류를 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 흐르게 하여 접합부를 형성하는 접합시에, 상기 상대적 변위량 설정부와 상기 설정면이 상기 전기 절연층을 사이에 두고 접촉할 때까지, 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재를 상대적으로 변위시키며, 이러한 후에, 상기 후열용 전류를 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 흐르게 하여, 상기 후열용 전류가 실질적으로 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재의 사이에 형성된 상기 접합부만을 흐르게 하여 상기 접합부를 포함하는 그 근방의 접합부분의 뜨임을 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2의 형태의 전기접합장치는, 제1의 피접합 부재의 일부분을 받아들이는 구멍부를 가지는 제2의 피접합 부재와 상기 제1의 피접합 부재의 사이에 가압력을 가함과 함께 접합용 전류를 흐르게 하여 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재를 전기적으로 접합하고, 또 전기적으로 결합된 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 후열용 전류를 통전하여 뜨임하는 제1의 접합용 전극과 제2의 접합용 전극을 구비하는 전기접합장치에 있어서, 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재 중 어느 하나에, 접합시에 상기 제1의 피접합 부재의 피접합부와 상기 제2의 피접합 부재의 피접합부가 상대적으로 변위하는 거리를 설정하는 상대적 변위량 설정부가 구비됨과 함께, 상기 제2의 피접합 부재 또는 상기 제1의 피접합 부재에는 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 상기 상대적 변위량 설정부에 대면하는 설정면이 구비되어 있고, 접합시에 상기 상대적 변위량 설정부가 통전 억제층을 사이에 두고 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 상기 설정면에 접촉하도록, 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 상기 상대적 변위량 설정부 및 상기 제2의 피접합 부재 또는 상기 제1의 피접합 부재의 상기 설정면의 어느 일방 또는 쌍방에 상기 통전 억제층을 구비하며, 상기 제1의 접합용 전극과 상기 제2의 접합용 전극은, 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 가압력을 가한 상태로 상기 접합용 전류를 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 흐르게 하여 접합부를 형성할 때, 상기 통전 억제층을 사이에 두고 상기 상대적 변위량 설정부와 상기 설정면이 접촉할 때까지, 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재를 상대적으로 변위시키고, 이러한 후에, 상기 후열용 전류를 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 흐르게 하여, 상기 후열용 전류는 실질적으로 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재의 사이에 형성된 상기 접합부만을 흐르게 하여 상기 접합부를 포함하는 그 근방의 접합부분의 뜨임을 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3의 형태의 전기접합방법 또는 전기접합장치는, 제1의 형태 또는 제2의 형태에 있어서, 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재의 사이에 형성되는 상기 접합부의 상기 제1과 제2의 피접합 부재의 상대적인 변위 방향의 폭은, 접합 개시 전의 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 상기 상대적 변위량 설정부의 위치와 상기 제2의 피접합 부재 또는 상기 제1의 피접합 부재의 상기 설정면의 위치와 상기 통전 억제층의 두께에 의하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

산업상의 이용 가능성

여러 가지의 접합 물품을 얻는데 적용할 수 있지만, 특히 큰 진동이나 충격력 등이 가해지는 자동차의 부품 등으로 이용되는 피접합 부재의 전기접합에 적용할 수 있다.

본 명세서 중에서 인용하는 간행물, 특허 출원 및 특허를 포함하는 모든 문헌을, 각 문헌을 개개로 구체적으로 나타내며, 참조하여 취한 것과, 또, 그 내용의 모든 것을 여기서 서술하는 것과 같은 한도로, 여기서 참조하여 취한다.

본 발명의 설명에 관련하여(특히 이하의 청구항에 관련하여) 이용되는 명사 및 동일한 지시어의 사용은, 본 명세서 중에서 특히 지적하거나, 분명하게 문맥과 모순되거나 하지 않는 한, 단수 및 복수의 양쪽에 미치는 것으로 해석된다. 어구 「구비한다」, 「가진다」, 「함유한다」 및 「포함한다」는, 특별히 언급이 없는 한, 오픈 앤 텀(즉 「∼를 포함하지만 한정하지 않는다」라고 하는 의미)로서 해석된다. 본 명세서 중의 수치 범위의 구간은, 본 명세서 중에서 특히 지적하지 않는 한, 단지 그 범위 내에 해당하는 각 값을 개개에 언급하기 위한 약기법으로서의 역할을 완수하는 것만을 의도하고 있고, 각 값은, 본 명세서 중에서 개개로 열거된 것과 같이, 명세서에 취해진다. 본 명세서 중에서 설명되는 모든 방법은, 본 명세서 중에서 특히 지적하거나 분명하게 문맥과 모순되거나 하지 않는 한, 모든 적절한 순서로 행할 수 있다. 본 명세서 중에서 사용하는 모든 예 또는 예시적인 표현(예를 들면 「등」)은, 특별히 주장하지 않는 이상, 단지 본 발명을 더욱 좋게 설명하는 것만을 의도하며, 본 발명의 범위에 대한 제한을 마련하는 것은 아니다. 명세서 중의 어떠한 표현도, 본 발명의 실시에 불가결하는, 청구항에 기재되지 않은 요소를 나타내는 것으로는 해석되지 않는 것으로 한다.

본 명세서 중에서는, 본 발명을 실시하기 위한 본 발명자가 알고 있는 최선의 형태를 포함하며, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명하고 있다. 당업자에게 있어서는, 상기 설명을 읽은 다음, 이들의 바람직한 실시형태의 변형이 분명해질 것이다. 본 발명자는, 숙련자가 적당히 이러한 변형을 적용하는 것을 예기하고 있고, 본 명세서 중에서 구체적으로 설명되는 이외 방법으로 본 발명이 실시되는 것을 예정하고 있다. 따라서 본 발명은, 준거법에 허용되고 있는 바와 같이, 본 명세서에 첨부된 청구항에 기재된 내용의 변경 및 균등물을 모두 포함한다. 또한, 본 명세서 중에서 특히 지적하거나, 분명하게 문맥과 모순되거나 하지 않는 한, 모든 변형에 있어서의 상기 요소의 어느 조합도 본 발명에 포함된다.

1: 제1의 접합용 전극
2: 제2의 접합용 전극
3: 제1의 피접합 부재
3A, 3D, 3G, 3G, 3H: 제1의 피접합 부재(3)의 면
3B: 적어도 피접합부의 일부가 되는 부분을 나타내는 면
3C: 경사면
3E: 경사면
3F: 설정면(면)
3J: 상대적 변위량 설정부(도 2, 도 3)
4: 제2의 피접합 부재
4A: 구멍부
4B: 구멍부(4A)를 형성하는 면
4C: 적어도 피접합부의 일부가 되는 부분을 나타내는 면
4D: 상대적 변위량 설정부(도 1)
4E: 면(도 1, 도 2) 또는 설정면(도 3)
4G: 바닥면 또는 설정면
4H: 제2의 피접합 부재의 경사면
5: 통전 억제층
5A, 5B: 통전 억제층
6: 전기접합용 전원
7: 제1의 피접합 부재(3)용의 위치결정부재
8: 제2의 피접합 부재(4)용의 위치결정부재

Claims (3)

1. 제1의 피접합 부재를 제공하는 공정과；
   상기 제1의 피접합 부재와 접합해야 하는 제 2의 피접합 부재로서, 상기 제1의 피접합 부재의 일부분을 받아들이는 구멍부를 가지는 제2의 피접합 부재를 제공하는 공정을 구비하고；
   상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재는, 접합시에 상기 제1의 피접합 부재의 피접합부와 상기 제2의 피접합 부재의 피접합부가 상대적으로 변위하는 거리를 설정하는 상대적 변위량 설정부를 구비함과 함께, 상기 제2의 피접합 부재 또는 상기 제1의 피접합 부재는 상기 상대적 변위량 설정부에 대면하는 설정면을 가지며, 접합시에 상기 상대적 변위량 설정부가, 통전을 억제하는 통전 억제층을 사이에 두고 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 상기 설정면에 접촉하도록, 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 상기 상대적 변위량 설정부 및 상기 제2의 피접합 부재 또는 상기 제1의 피접합 부재의 상기 설정면의 어느 일방 또는 쌍방에 상기 통전 억제층이 형성되고；
   상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 가압력을 가하는 공정과；
   상기 가압력을 가한 상태로 접합용 전류를 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 흐르게 하여 접합부를 형성하는 접합시에, 상기 상대적 변위량 설정부와 상기 설정면이 상기 통전 억제층을 사이에 두고 접촉할 때까지, 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재를 상대적으로 변위시키는 공정과；
   상기 변위시키는 공정 후에, 상기 후열용 전류를 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 흐르게 하여, 상기 후열용 전류가 실질적으로 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재의 사이에 형성된 상기 접합부만을 흐르게 하여 상기 접합부의 접합부분의 뜨임을 행하는 공정을 구비하는；
   접합 물품의 제조방법.
2. 원통 형상의 제1의 피접합 부재의 중심축선에 직각인 방향의 위치를 정하는 제1의 위치결정부재와；
   상기 제1의 피접합 부재를 받아들이는 원형으로 형성된 구멍부를 가지는 제2의 피접합 부재의 상기 구멍부의 중심축선을, 상기 제1의 피접합 부재의 중심축선과 맞도록, 상기 제2의 피접합 부재의 위치를 정하는 제2의 위치결정부재와；
   상기 맞추어진 중심축선의 방향으로, 상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재를 상대적으로 변위시키는, 피접합 부재 변위장치와；
   상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재에 가압력을 가하는 가압장치와；
   상기 제1과 제2의 피접합 부재의 사이에 전류를 흐르게 하기 위하여, 상기 제1과 제2의 피접합 부재에 각각 접촉하는 제1과 제2의 전극을 구비하고；
   상기 제1의 위치결정부재와 제2의 위치결정부재는, 각각 상기 중심축선에 교차하는 방향으로 지름확대 또는 지름축소하여 상기 피접합 부재를 고정하여, 상기 피접합 부재의 위치결정을 하도록 구성된；
   전기접합장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1의 피접합 부재와 상기 제2의 피접합 부재의 사이에 형성되는 상기 접합부의 상기 제1과 제2의 피접합 부재의 상대적인 변위 방향의 폭은, 접합 개시 전의 상기 제1의 피접합 부재 또는 상기 제2의 피접합 부재의 상기 상대적 변위량 설정부의 위치와 상기 제2의 피접합 부재 또는 상기 제1의 피접합 부재의 상기 설정면의 위치와 상기 통전 억제층의 두께에 의하여 결정되는；
   접합 물품의 제조방법.

Images