WO2005000516A1

WO2005000516A1 - 圧入接合構造

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Publication number: WO2005000516A1
Application number: PCT/JP2003/012987
Authority: WO
Inventors: Akira Nozue; Osamu Kimpara; Masayuki Mizutani; Takuya Saito; Kazuyoshi Harada
Original assignee: Ohashi Technica, Inc.; Tk Co., Ltd.
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2005-01-06
Also published as: US7385156B2; EP1640102A4; JP4397631B2; US20050127044A1; CN100443237C; JP2005014064A; EP1640102A1; CN1691999A

Abstract

金属製要素部品を構成する部材同士の接合に関し、製造容易で経済効果に優れ、かつ、仕上精度が良く強度的にも優れた圧入接合構造を提供することを課題とする。この解決手段として、圧入部分の断面が同一の孔部13を有する第一の部材2と、孔部13と相似形状で、かつ一定の断面を有する第二の部材4とを用い、第一の部材2の孔部13に対する第二の部材4の圧入代を0.1mm以上とし、第一の部材2の孔部13内に第二の部材4を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して両者の接合部に電気抵抗熱を発生させ、第二の部材4を上記孔部13に圧入し、第二の部材4と孔部13の内壁面部との接合面部に接合界面を形成させ、かつこの接合を固相状態の接合とした構造とした。

Description

明細書圧入接合構造技術分野

本発明は、金属製要素部品を構成する部材同士の圧入接合構造に関する。背景技術

従来、自動車等に使用される金属製要素部品を製造する場合、通常、アーク溶接等により部材同士を接合している。これは、例えばプレートに軸体（又は筒体）を接合する場合には、プレートに設けた孔に軸体を嵌め込み、アーク溶接等により溶加材を用いて軸体との嵌め合せ部位の全周又は局部的に溶接を行うものである。また、抵抗溶接法として、スポット溶接法、プロジェクシヨン溶接法による接合、或いはかしめ加工により部材同士を接合する方法も行われている。

また、パイプ接続孔に揷入するパイプ部の揷入側元部にビードを形成し、或いは上記パイプ接続孔の入口側周縁にリップを形成して、抵抗溶接するものも特許文献 1 (特開平 7— 4 0 0 5 8号公報）にある。

しかし、上記接合方法によれば、アーク溶接の溶接熱による熱変形等により、プレート、軸体等の母材の熱的劣化や、寸法歪みが発生して精度への影響が避けられない。この場合には、溶接後に後加工を加えて製品の精度を高め、また溶接部分の不要な溶加材を削除するなど、溶接後の仕上げ加工に多くの手間と費用を要するといった問題がある。

また、上記抵抗溶接法は重ね抵抗溶接法が主力であり、いずれも接合部にナゲットと呼ばれる溶融組織を形成することで接合している。この重ね抵抗溶接では、溶接を強くするためにはナゲットの数を増やすしかなく、結果として接合母材の熱的劣化や、寸法精度への影響が避けられない。また、上記ビード、或いはリツプの形成には製造工程が複雑化し、また後加工等を要することから、費用がかかるという問題がある。

これに対して、本件出願人は特許文献 2 (特開 2 0 0 1— 3 5 3 6 2 8号公報）に示すように非全周の圧入接合構造を提案した。しかし、非全周の圧入接合構造の場合には、接合部の気密性の点で例えば流体を通過させるパイプ同士の接合には不向きである。ここで、全周の圧入接合構造では、初期通電時の接触面積が増えるため、所要電流が多く必要となり、接合構造の大きさが制限される。そこで、本件出願人は、上記問題点を解決するため試験を行い新たな圧入接合構造の実用化を図った。

また、上記圧入接合構造によれば、上記接合界面が擦り取られこれが接合端部に集積されてパリとしての突起を形成する。このように上記圧入接合構造では、圧入代及び圧入深さ等の条件により接合部位にパリが生じ、特に圧入代が 0 . 3 mm以上になるとバリの量も多くなる。

圧入代は、通常 0 . ！！！^からひ. 7 mm程度であり、この圧入代を小さくするとバリの量を抑えることができるが、圧入代を小さくすると接合強度が低下するという問題が生じる。また、このバリを切削加工により除去できるが、これにより製造工程が複雑化し、また加工費用も増えるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、製造容易で経済効果に優れ、かつ仕上精度が良く強度的にも優れた圧入接合構造を提供することを目的としている。 , 発明の開示

以上の技術的課題を解決するため、本発明に係る圧入接合構造は、図 1等に示すように、圧入部分の断面が同一の内壁面部が形成された孔部 1 3， 2 1を有する第一の部材 2， 2 2と、上記孔部 1 3 , 2 1と相似形状で、かつ一定の断面を有する第二の部材 4， 2 4とを用い、上記第一の部材 2， 2 2の孔部 1 3， 2 1 に対する第二の部材 4 , 2 4の圧入代（径に対する）を 0 . 1 mm以上とし、上記第一の部材 2， 2 2の孔部 1 3， 2 1内に上記第二の部材 4 , 2 4を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して两者の接合部に電気抵抗熱を発生させ、上記第二の部材 4， 2 4を上記孔部 1 3， 2 1に圧入し、上記第二の部材 4， 2 4と上記孔部 1 3， 2 1の内壁面部との接合面部に接合界面を形成させ、かっこの接合を固相状態の接合としたことである。また、本発明に係る圧入接合構造は、上記圧入接合の後、再度上記第一の部材と上記第二の部材との間に再通電し、両者の接合部に電気抵抗熱を発生させて焼き戻しを行うことである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記圧入代の上限を 0 . 4 mmとし、上記圧入代と、上記第一の部材と上記第二の部材とが接合する圧入深さを（1一 2 X圧入代） mm以上として両部材を接合したことである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記圧入代の上限を 0 . 4 mmとし、上記圧入代と、上記第一の部材と上記第二の部材とが接合する圧入深さを 1 . O m m以上として両部材を接合したことである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記第一の部材と上記第二の部材とが接合する圧入深さの上限を（9一 2 0 X圧入代） mmとして両部材を接合したことである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記第一の部材を、内部に貫通した円形の孔部を有する筒体に形成したことである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記第一の部材及ぴ上記第二の部材をそれぞれ円形の筒体に形成し、この第一の部材における上記第二の部材との接合部の内周を一様に拡径して第一の接合部を形成する一方、上記第二の部材の接合部の外周を一様に縮径して第二の接合部を形成し、上記第一の接合部内に上記第二の接合部を接合したことである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記第一の部材を、板面から垂直方向に内壁面部が形成された円形の孔部を有する板体に形成したことである。また、上記第一の部材と第二の部材との接合部の断面積を 2 0平方 c m以下としたことである。

本発明に係る圧入接合構造は、図 1 4， 1 5， 1 6又は図 1 8等に示すように、第一部材 5 8， 5 9 , 7 8， 9 0の孔部内に、この孔部との間に所定の圧入代が設けられた第二部材 6 2 , 6 3， 8 2， 9 2を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して両者の接合部位に電気抵抗熱を発生させ、第二部材が孔部内を移動して両部材を接合し、かっこれを固相状態の接合とする圧入接合構造において、上記圧入により、上記圧入代が擦られ除去されたパリ 6 6を収納する空間部としてのパリ収納部 7 0を、上記第一部材又は第二部材の一部の切り欠き或いはへこましにより、上記接合界面の端部近傍に形成したものである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、接合の際に上記上記第二部材と最初に接する上記第一部材の孔部の縁を、切り欠き或いはへこませて上記バリ収納部 7 0 を形成したものである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記第二部材 8 2に、外周面を端部から所定範囲にかけて一様に縮径した段差部 8 5を設けて接合部 8 4を形成し、上記第二部材における段差部の近傍、又はこの段差部に対応する上記第一部材の部位を切り欠き或いはへこませて上記パリ収納部 7 0を形成し、かつ接合後は、上記段差部と上記第一部材によつて上記パリ収納部を閉塞した閉空間を形成するようにしたものである。上記バリ収納部 7 0は、上記第二部材における段差部若しくはその近傍を周方向溝状に切り欠いて形成することもできる。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記第一部材 7 8に、内周面を端部から所定範囲にかけて一様に拡径した段差部 8 1を設けて接合部 8 0を形成し、上記第一部材における段差部の近傍、又はこの段差部に対応する上記第二部材の部位を切り欠き或いはへこませて上記バリ収納部 7 0を形成し、かつ接合後は、上記段差部と上記第二部材によつて上記パリ収納部を閉塞した閉空間を形成するようにしたものである。上記バリ収納部 7 0は、上記第一部材における段差部若しくはその近傍を周方向溝状に切り欠いて形成することもできる。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記第一部材として、板面から垂直方向に内壁面部が形成された孔部 6 0を有する板体 5 8を用い、上記第二部材として、上記孔部との間に所定の圧入代が設けられ、軸方向に向かう非接合部分が周囲方向に複数形成される軸体 6 1を用いたものである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記第一部材として、圧入部分の断面が同一の内壁面部が形成された孔部を有する筒状部材を用い、上記第二部材として、上記孔部に対して所定の圧入代が設けられ、接合部が一定の断面を有する筒状部材を用いたものである。

また、本発明に係る圧入接合構造は、上記第一部材として、圧入部分の断面が同一の内壁面部が形成された孔部を有する筒状部材 9 0を用い、上記第二部材として、上記孔部に対して所定の圧入代が設けられ、接合部が一定の断面を有する栓部材 9 2を用いたものである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態に係り、ワーク Aを用いた圧入接合の説明図であり、（a ) は治具にセットされた部材を、（b ) は部材同士の圧入代を、（c ) は部材同士の圧入深さを示す。

図 2は、ワーク Aを示す図で、（a ) は第一の筒体を、（b ) は第二の筒体を、 ( c ) は部材同士の圧入接合状態を示す。

図 3は、実施の形態に係り、接合の過程を温度推移に対する加圧力及び圧力の変化でとらえた説明図である。

図 4は、実施の形態に係り、加熱及び再通電による焼き戻しにおける時間と温度との関係を示すグラフである。

図 5は、実施の形態に係り、ワーク Aの接合界面の金属顕微鏡撮影写真である。図 6は、金属顕微鏡撮影写真の部分拡大写真 ( a ) ( b ) である。

図 7は、実施の形態に係り、（a )はワーク Aを圧入接合したときのパリの形状を示す図であり、（b ) はワーク Bについてのパリの形状を示す図である。

図 8は、実施の形態に係り、ワーク Aを用いた第一の試験に基づき、好適な圧入代と圧入深さとの関係を示す図である。

図 9は、本発明の実施の形態に係り、ワーク Bを用いた圧入接合の説明図であり、（a ) は治具にセットされた部材を、（b ) は部材同士の圧入代を、（c ) は部材同士の圧入深さを示す。

図 1 0は、ワーク Bに係るプレート及ぴ筒体を示す図である。

図 1 1は、実施の形態に係り、ワーク Bを用いた第二の試験に基づき、好適な圧入代と圧入深さとの関係を示す図である。

図 1 2は、実施の形態に係り、第一の試験結果を示す表である。

図 1 3は、実施の形態に係り、第二の試験結果を示す表である。

図 1 4は、本発明の実施の形態に係る圧入接合の説明図であり、（ a )は治具にセットされた部材を、（b ) は圧入後の部材を示す。図 1 5は、実施の形態に係る部材を示す図で、（ a )は孔部材にパリ収納部を形成、（b ) はボス部材に溝状のバリ収納部を形成、（c ) は孔部材にパリ収納部を形成、（d ) はボス部材に溝状のバリ収納部を形成したものである'。

図 1 6は、実施の形態に係る圧入接合の説明図であり、（ a )は治具にセットされた部材を、（b ) は圧入時の部材を示す。

図 1 7は、実施の形態に係り、接合後の部材の断面を示す金属顕微鏡写真である。

図 1 8は、実施の形態に係る圧入接合の説明図であり、（a )ほ治具にセットされた部材を、（b ) は圧入後の部材を示す。

図 1 9は、実施の形態に係り、プレートの孔部と軸体との接合部の断面を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。

この実施の形態に係る圧入接合構造及び圧入接合方法では、ワークとして、筒体同士の接合、及びプレートと筒体との接合について説明する。

図 1はワーク Aとして、冶具を用いて第一の筒体 2に第二の筒体 4を接合する形態を示している。この冶具は、上部に円柱状の穴部 7が設けられたクローム銅製の下型 6と、下部に円柱状の穴部 9が設けられたクローム銅製の上型 8とを有する。これら下型 6と上型 8とは、それぞれ電極 1 0 , 1 2としても機能し両型間に通電可能である。

上記下型 6には、第一の筒体 2が上部の接合部 1 4を残した状態で上記穴部 7 内に嵌入され、第一の筒体 2の側壁面部 2 aと穴部 7の側壁部 7 aとは通電のため密着している。このように第一の筒体 2の側壁面部 2 aに電極 1 0を設ける構成としたのは、第一の筒体 2の下面部に電極を設けたのでは、第一の筒体 2自体の抵抗が通電に影響するので、これを軽減して通電を良好にするためである。勿論、第一の筒体 2に電極を設ける形態は、上記以外の方法、例えば第一の筒体 2 の筒内に電極を突入する等の方法であってもよく、要は第一の筒体 2の接合部 1 4の近傍に電極を設けることである。そして、上型 8には図示しないプレス機構が装備され、上型 8を加圧降下する。

上記第一の筒体 2は図 2 (a) に示すように、筒の内径 (直径）が 19m m、外径 Φ 2が 22mm、筒厚 tが 1. 5 mmの円筒形状である。その接合部 1 4は、第一の筒体 2の端部から一定範囲の内周面が外向に一様に切り欠かれて拡径し、内径が φ 3の円周面からなる孔部 1 3を形成している。

第二の筒体 4は図 2 (b) に示すように、筒の内径 φ 4が 19mm、外径 φ 5 が 22mm、及び筒厚 tが 1. 5mmの円筒形状である。その接合部 1 6は、第二の筒体 4の外周面が端部から一定範囲にかけて内向（中心向）に一様に切り欠かれて縮径し、外径が ψ 6の円周面を形成している。そして、図 2 (c) に示すように、上記第一の筒体 2の接合部 14に上記第二の筒体 4の接合部 16を接合する。

このとき図 1 (b) に示すように、第二の筒体 4の外径 φ 6は第一の筒体 2の内径 Φ 3より僅かに大きく、その差（Φ 6— Φ 3) が径に対する圧入代（d) となる（半径に対しては d/2の圧入代)。この圧入代（d) により、第二の筒体 4 の外周部位が、第一の筒体 2の内周部位と接して接合面部を形成する。

これら両筒体の接合部 14, 16に圧入代（d) を設ける場合、それぞれ接合部 14, 1 6の筒厚を等しくしてバランスをとる。このため、接合部 14の内径 φ 3の大きさを、 20. 5mm—圧入代（d) ノ2に、また接合部 1 6の外径 φ 6を、 20. 5mm +圧入代 (d) /2とする。

圧入深さについては、通常、図 1 (b) に示すように両筒体 2, 4の接合部 1 4， 16として、段差を形成する部位の全体が圧入深さ（h) となる。試験では、バリ 15等の観測を行う都合上、図 1 (c) に示すように、接合部 14， 1 6の一部を残した状態で、圧入深さ（h) とした。

ここで、社内試験により、上記ワーク Aとして上記第一の筒体 2と上記第二の筒体 4との全周囲を圧入接合し、接合状態を観察した結果について説明する。この第一の筒体 2及び第二の筒体 4の材料として、ともにクロムモリプデン鋼（S CM420) を用いた。他の材料として、 SUS (ステンレス鋼）を第一の筒体 2及ぴ第二の筒体 4に用いることができ、 S U Sと炭素鋼とを組み合わせて用いることもできる。さらに他の材料として、一般鋼材だけでなく、機械構造用炭素鋼、機械構造用合金鋼、耐熱鋼、工具鋼、パネ鋼、铸鉄、快削鋼、軸受銅、圧力容器用鋼材など、更にはチタン、合金、アルミニウム、マグネシウムなどの軽金属等が適用可能である。また、この圧入接合においては、低炭素鋼同士、低炭素鋼と高炭素鋼及び高炭素鋼同士などのいずれの組み合わせも可能である。要は、接合部における電気抵抗熱を利用した圧入加工であるから、銅、純アルミニウムのような電気抵抗の低い金属でなければ特に制限はされない。特に、同一の材料同士、また融点及び硬度が同程度の材料同士であれば簡単に接合することができ、接合界面の組織が均一に形成され、良好な接合が行われる。

実施条件として、印加電流は 2 2 k Aとした。加圧力は 4 k Nから 5 k Nの範囲とした。この加圧力は、母材の応力（ここでは第二の筒体 4が第一の筒体 2に突入することを妨げる抵抗力) よりも低い圧力としている。したがって、この加圧力が、母材の軟化により低下した応力を上回った時点から、圧入が開始されることになる。

さて、接合に際しては図 1に示すように、上記下型 6の穴部 7に上記第一の筒体 2を嵌入する一方、第二の筒体 4を上型 8の穴部 9に嵌入する。そして、上型 8を一定の加圧力を付勢して押圧し、併せて第一の筒体 2と第二の筒体 4間に通電する。すると、電気抵抗熱の発生とともに第二の筒体 4の圧入が開始され、第二の筒体 4の接合部 1 6が第一の筒体 2の孔部 1 3の接合部 1 4内を降下移動する。この場合に、両部材の接合界面にしごきの作用が生じ、しごき加工による製造工程により圧入接合が行われる。

このとき、一定の加圧力、一定の降下速度で圧入接合が行われ、瞬時に接合部が発熱され短時間で第二の筒体 4の先端部 1 7は第一の筒体 2の段差部 1 8に至り接合を完了する。このとき、第一の筒体 2の接合部 1 6と第二の筒体 4の接合部 1 4との間には固相溶接の接合界面 1 9が形成される。固相溶接においては、その接合面に清浄な表面組織が得られていることが、接合の良否を左右する。この実施の形態に係る圧入接合によれば、上記接合界面 1 9には第二の筒体 4と第一の筒体 2との各壁面同士の間が滑り方向の移動によりしごかれ、これにより表面の不純物質層が擦られ除去されて表面が清浄化され、この清浄な組織に固相溶接が行われる。

図 3は、上記接合の過程を、抵抗熱による接合部の温度推移に対する加圧力及び、母材接合部の母材の変形抵抗の変化で捉えたものである。ここで、縦軸には、接合部の温度と、接合部の母材の変形抵抗、横軸には接合プロセスの時間軸をとつている。まず、時間軸に沿って説明すると、スタート時点では、接合部の温度は常温のままであり、母材（第一の筒体 2及び第二の筒体 4 ) の硬さも素材の硬さそのままである為、加圧力に対し充分な変形抵抗を保っている。したがって、この時点では、加圧されているものの第二の筒体 4は第一の筒体 2の上部に位置したままである。

時間の経過とともに通電による抵抗熱により接合面部が昇温し、それに伴って接合面部の軟化が始まる。接合面部の軟化によって変形抵抗が低下し、加圧力を克服する点が同図の圧入スタートの時点であり、第二の筒体 4が第一の筒体 2の接合部 1 4をしごきながら降下移動する。このスタート時点で接合面部の温度は最高点に達していると考えられる。

その後、圧入が進むにつれて、接合面部の接合面積が増加し、反対に断面積差が減少するので電流密度が下がり、結果的に抵抗熱の発生が減少し、接合面部の温度は低下する。このように、母材としての第二の筒体 4が第一の筒体 2内を移動して接合過程を終了する。以上の、加圧及び通電の開始、圧入スタート、圧入の完了までの全プロセスが、 1秒に満たない短時間の間に行われる。そして、圧入の完了後、冷却により接合部の母材の硬さが回復して強固に接合する。

ここで、焼き戻しを行わない場合には、加圧→通電→圧入→放冷（急冷）の経過をたどる。このように圧入後は、そのまま放冷すれば銅製の電極により急速に冷却が行われる。このため、焼き入れ性の良い材料の圧入接合を行った場合、接合部には焼きが入り材質が脆くなる。この焼きが入る理由として、上記圧入接合では局部的にかつ急激に熱が加わるため、接合部と非接合部との温度勾配は大きくなり、鋼の変態点（A3) 以上に加熱された接合部は加熱が途絶されると共に急冷され、マルテンサイト組織に変化するためである。このマルテンサイト組織は、材料の炭素当量と接合材料の大きさに比例して増加する。

この実施の形態では、加熱後の急速冷却により接合が行われた直後に、再度、第一の筒体 2と第二の筒体 4との間にテンパー（焼戻し）通電を行って加熱する。この再加熱によって焼き戻し処理が行われ、接合部の靭性が回復する。図 4は、上記圧入接合工程に、焼き戻しの工程を加えたときの温度の変化をグラフで示したものである。同図に示すように全体は順に、工程① 加圧、通電（圧入）、工程 ② 放冷（急冷）、工程③ 通電（焼戻し）、工程④ 放冷（徐冷）の 4つの工程からなる。

上記焼戻しは、焼入れ焼戻しの一般的な理論だけでなく、焼入れによって発生したマルテンサイトに含まれる過飽和炭素が、テンパー通電により、マルテンサイト中より微小炭化物として析出する効果も大きい。このとき、焼入れ組織であるマルテンサイトは焼き戻しマルテンサイトに変ィ匕し、靭性が回復して焼き戻しが行えるのである。これらの工程は短時間で行われるため、最初に部材をセットした治具で行うことが望ましい。上記焼き戻しは、特にワークとして S 3 0 C以上の炭素含有量の鋼材、または炭素当量 0 . 3 %以上の材料を用いた場合に有効である。

図 5及ぴ図 6は、上記第一の筒体 2に第二の筒体 4を圧入接合したときの、接合界面における接合部の金属顕微鏡撮影写真である。このときの、圧入代（d ) は 0 . 2 mmである。ワークを観察した結果、接合部の周囲の熱影響範囲（硬度変化範囲）が比較的狭く、接合部の周囲の熱影響部では、結晶粒が成長せず、不規則で粒状の組織が観察される。そして、接合界面には異常な炭化物や酸化物が見られなく良好な接合状態にあり、これから機械的強度が確保される。

上記観察結果より、圧入の直後は接合面部が狭いことから電流が集中して組織の表層部が軟化或いは限られた薄層だけが溶融するものの、接合状態は、圧入による塑性変形を伴った固相溶接に至ったものといえる。したがって上記実施の形態に係る圧入接合は、従来の重ね抵抗溶接とは異なり、接合部に溶融凝固層が殆ど存在しないことから、固相溶接あるいは固相溶接に近い接合構造である。

特に、上記圧入接合で重要な点は、圧入の工程において、圧入というプロセスの効果として、接合界面には滑り方向の動きが生まれ、これにより表面の不純物質層が擦り取られ除去されるという作用が得られることにある。この作用により、固相溶接に必須の清浄な接合表面が形成されて、両者の接合が強固に行われるものであり、この接合方法における特徴的な作用効果といえる。

ここで、上記ワーク Aについて行った、社内における第一の試験について説明をする。この試験では、上記ワーク Aにっき上記径に対する圧入代（d ) が 0 . l mn！〜 0 . 4 mmの範囲で、また圧入深さ（h ) を 0 . 5 mm〜 1 0 . 0 mm の範囲で圧入接合を行なった。図 1 2の表は、そのときの接合部の引き抜き強度、及び接合端部に発生するパリ 1 5の量、圧入深さについての試験結果をまとめたものである。

この試験では、第一の筒体 2と第二の筒体 4との圧入代（d = 0 6— ψ 3 ) が 0 . 1 mm以下については行わなかったが、これは圧入代の擦り量が少なくて接合が不安定であることが予測されたこと、及び抵抗溶接の際に初期加圧力で圧入されてしまうために試験が困難であり正確なデータを得ることができないことから試験の対象から除外した。また、圧入代（d ) が 0 . 5 mm以上の場合には、圧入深さと圧入代によって擦り取られる量が多すぎるため、仕上り外観が好ましくないので試験対象から除外した。

また同表に示す抜け強度は、試験サンプルの第一の筒体 2を固定し、圧入方向と反対方向から、第二の筒体 4の端面に圧縮の荷重を加え、第二の筒体 4が第一の筒体 2から剥離して抜ける荷重（接合部の破壊荷重）を測定した結果である。強度の試験機として、万能引張試験機オートグラフ（島津製作所製）を用いた。

「抜け強度」の単位は（k N) であり、「母材」と記入されているのは母材自体が破断したものである。この母材の破断は、母材の接合部と非接合部との境界である熱影響部において発生しており、接合部で破断することは見られなかった。図 7 ( a )は、第一の筒体 2に第二の筒体 4を圧入接合したときのバリ 1 5 (第一の筒体 2の先端部のパリ）、及ぴバリ 1 5，（第二の筒体 4の先端部のバリ）の形状を示したものである。この第一の筒体 2と第二の筒体 4の接合のように、接合部が対称的（各断面形状が略同一）な形態の場合には、材料の高温変形抵抗の違いによって、バリの発生状態が異なる。図 7 ( b ) は、後述するプレート 2 0 に筒体 2 2を圧入接合したときのバリ 3 7の形状を示したものである。

バリ 1 5の量は目視で判定したものである。この目視の判定では図 7に示すように、概ね、圧入深さ（h ) に対する同方向のパリのはみ出し量（V ) を基準とし、この割合が約 2割以内であればはみ出し量が少ないと、また 2割以上であればはみ出し量が多いと判断した。なお、試験の際には、各接合部材については接触する部位の端部に面取りを施して圧入接合を行ったが、測定の都合上、この面取り部分を加えた深きを圧入深さとした。

図 1 2および下記図 1 3の表において、「バリ」の判定結果については、「〇」はバリのはみ出しがほとんど無い状態、「△」はバリのはみ出し量が少ない状態、

「X」はパリのはみ出し量が多い状態、をそれぞれ示している。また、「圧入深さ」については、その深さまで圧入できたか否かを示し、（〇）は圧入できたこと、 ( X ) はその深さまで圧入できなかったことを示している。

図 8は、上記試験結果に基づいて、良好な接合が得られる範囲をグラフで示したものである。ここで、接合が良好といえる目安として、 ①接合強度が 1 0 k N 以上であること、 ②圧入接合によって生じるパリの量が少ないこと、 ③圧入接合により圧入物が挫屈、縮小などの永久変形が小さいこと、を考慮した。

試験結果によれば、同図に示すように、圧入代、或いは圧入深さが大きくなるにつれて接合強度が増加する。接合強度の適否の目安は、製品の用途によっても異なるが、通常数 kNであることから、「1 0 k N程度以上」を、好適な強度としての目安とした。

先ず、圧入代が 0 - l mmに満たない場合は、圧入代の擦り量が少なく接合が不安定であるため除外した。したがって、圧入代の範囲は下記式③となる。

0 . 1 圧入代（mm) 式③

圧入代が多いとバリによつて接合部の外観が悪くなるので圧入代は少ないほうが良いが、この圧入代を少なくすると接合力が低下する。接合の際、接合界面の清浄度は、圧入時にこの接合部に加えられるしごきがある限り、酸化皮膜除去機能が発揮され接合力は確保される。このしごきが適切に行われる圧入代が、上記式③の範囲である。

次に、良好な強度（1 0 k N程度以上）及び品質（バリ）が得られるための、各圧入代における圧入深さの範囲（下限及び上限）について検討する。上記範囲の下限については、品質（パリ）は良好であり問題とならないので、この場合には接合強度により制限される。図 1 2の表から、径に対する圧入代 0 . l mmでは圧入深さが 1. Omm、圧入代 0. 2 mmでは圧入深さが 1. Omm、圧入代 0. 3 mmでは圧入深さが 0. 5mm、圧入代 0. 4 mmでは圧入深さが 0· 5 mmであり、これらを（△) でプロットした。

これらの、 △を特に、圧入代 0. 1mm及ぴ圧入代 0. 3 mmに注目して直線で結び、これを圧入深さの下限とすると、

1-2 X圧入代≤圧入深さ（mm) 式④

なる簡単な式が導かれる。これから、圧入深さの下限はこの式④の範囲が良好である。圧入深さが式④の範囲より小さいと、圧入の際の擦り量が少ないため接合強度が小さくなる。

全ての範囲の圧入代（径に対して 0. 1〜0. 4 mm) で良好な強度が得られるのは、圧入深さが 0. 5mm以上、より好ましくは 1. 0mm以上であり、この範囲であればより安定しかつ良好な圧入強度が確保できる。

次に、上記範囲の上限については、接合強度は良好（10 kN) であり問題とならないので、この場合は、品質（バリ）により制限される。圧入深さの良否については、圧入深さが否（X) の場合であっても、強度は十分得られることから、範囲の判断には圧入深さを考慮しないこととした。品質が良好であることの目安は、製品の仕上げ加工を必要としない範囲として、はみ出し量少（△) までの範囲を良好とした。

この結果、良好な品質が得られるための、各圧入代における圧入深さの上限については、圧入代 0. 1 mmでは圧入深さが 10. 0mm、圧入代 0. 2mmでは圧入深さが 5. Omm、圧入代 0. 3 mmでは圧入深さが 3. Omm, 圧入代 0. 4 mmでは圧入深さが 3. 0 mmであり、これらをプロット（〇）した。これらの、プロットを特に圧入代 0. 2mm及び圧入代 0. 3mmに注目して直線で結び、これを圧入深さの上限とすると、

圧入深さ（mm) ≤ 9— 20 X圧入代式②

なる簡単な式が導かれる。これから、圧入深さの上限はこの式②の範囲が良好である。

この圧入接合では、圧入によつて両部材の接合界面においてしごき加工が行われ、このしごきによって擦り取られた部分がパリとなって接合部にたまる。このバリは、製品の外観を損なうため、接合強度に影響のない範囲でできるだけ少ないことが望ましい。圧入深さが式②の範囲外では、圧入深さと圧入代による擦り取りの量が多すぎて仕上りが悪くなる。

したがって、この圧入接合が良好に行えるための、圧入代に対する圧入深さの好適な範囲として、上記範囲②、範囲③及び範囲④で区画された三角形状の範囲 ①が導ける。この範囲①内における圧入代と圧入深さの関係を維持した圧入接合であれば、圧入強度についても、またバリ量についてもともに良好な圧入接合が行える。

さらに、圧入代が 0 . 3 mm以上になると、図 1 2の表には具体的に表れてないが、 0 . 4 mmではバリの量も比較的多くなり、これからすれば圧入代が 0 . 3 mm以下がより好適である。また、圧入深さが 3 . O mm以上になると、接合強度は略、母材のレベルとなるので、強度の点からすればこれ以上の圧入深さは必要なく、かえってバリの量を増加させることになることから、圧入深さは 3 . O mm以下がより好適である。

上記第二の筒体 4は、棒状（中実）であっても、圧入接合における技術的な差異はなく同様な効果が期待できる。ここでのワークの接合部は、製造容易或いは実用上の点で断面を円形としているが、これは他の形状、例えば楕円形、三角、四角等の多角形であっても、技術的には同様であって適用は可能であり、同程度の圧入代を設けた場合には同様の効果が期待できる。

また、ワークの接合部の断面の大きさは、理論的には制限はないが、特に全周接合の場合は電気抵抗が小さくて大容量の電流が必要となり、またアーク溶接等他の溶接との兼ね合いから、実質的には、接合部の断面積が 2 0平方 c m以下（これは断面が円形の場合の直径 5 O mm以下に略相当）が好適である。ワークの接合部の大きさがこれ以上になると、電流供給設備の能力の問題（一般溶接機の最大容量は 4 5 k A程度）、電極自体の抵抗の影響等の実用上の問題が生じる。図 9は、ワーク Bとして円形の孔部 2 1が設けられた円形状のプレート 2 0と円形の筒体 2 2とを接合する形態を示す。この場合も、冶具を用いてプレート 2 0に筒体 2 2を接合する。この冶具は、クローム銅製の下型 2 4と、下部に円柱状の穴部 2 6が設けられたクローム銅製の上型 2 8とを有し、これら下型 2 4と上型 28とは、それぞれ電極 30, 32としても機能する。

上記上型 28には、筒体 22が下部の接合部 34を残した状態で上記穴部 26 内に嵌入され、筒体 22の側壁面部 22 aと穴部 26の側壁面部 26 aとは通電のため密着している。このように電極 32を設ける構成とした理由については、上述した通りである。そして、上型 28には図示しないプレス機構が装備され、上型 28を加圧降下する。

図 10に示すように、上記プレート 20は所定の厚さ（p) を有し、このプレート 20に設けられた孔部 21は、断面の直径 φ 10の円形であり、プレート 2 0の板面から垂直方向に孔部 21の内壁面部としての接合部 36が形成されている。

接合に際しては図 9に示すように、上記下型 24の上面部 35に上記プレート 20を載置する一方、上記筒体 22を上型 28の穴部 26に嵌入する。そして、上型 8を一定の加圧力を付勢して押圧し、併せて電極 30， 32を介してプレート 20と筒体 22間に通電する。すると、電気抵抗熱の発生とともに筒体 22の圧入が開始され、筒体 22の接合部 34がプレート 20の孔部 21の接合部 36 内を降下移動する。この場合、圧入代（d 2) により両部材の接合界面にしごきの作用が生じ、圧入接合が行われる。圧入は、図 9 (c) に示すように、プレート 20の板厚の範囲の圧入深さ（h 2) まで行われる。

同図に示すように、上記筒体 22の接合部 34の外径（直径） φ ΐ 1は、プレート 20の孔部 21の直径 φ 10より僅かに大きく、圧入代（d 2) はこれらの差（（12==φ 1 1— φ ΐ θ) となる（半径に対しては d 2/2の圧入代）。この圧入代（ d 2 ) により、筒体 22の接合部 34の外周部位が、プレート 20の孔部 21の接合部 36と接して接合面部を形成する。具体的には上記筒体 22は、外径 Φ 1 1が 1 7. 0 +圧入代（ d 2 ) mmの円形形状であり、内径 φ 1 2は 14 mmで、肉厚（t 2) が略 1. 5mmの円筒形である。

次に、社内における第二の試験について説明する。この試験では、上記ワーク Bとして孔部 21が設けられたプレート 20と筒体 22との全周囲を圧入接合する。ここでは、上記圧入代（d 2) を 0. lmm〜0. 4mmの範囲で、また圧入深さ（h 2) を 1. 0mm〜7. 0 mmの範囲で圧入接合を行なった。上記第一の試験では、圧入深さが 0. 5について試験を行ったが、第二の試験では、プレート 20の板厚を 0. 5 mmとして圧入深さ（0. 5 mm) を得ることが試験的に困難であり、試験の対象から外した。また、材料の都合で圧入深さが 3. 2 mmについて（3. Ommに代えて）試験を行った。

図 1 3の表は、そのときの接合部の引き抜き強度、及び接合端部に発生するバリ 37の量、圧入深さについての試験結果をまとめたものである。材料については、プレート 20は浸炭処理材、筒体 22は S 20 C (炭素鋼）を用いた。また、上記第一の試験と同様に、再通電による焼き戻しを行った。

この試験で、圧入代（d 2) が 0. 1mm以下、 0. 5mm以上について行わなかったのは上記第一の試験の場合と同様な理由による。その他の条件及び試験内容は、第一の試験の場合と同様である。

この図 13の表についても、上記図 12の表と略同様な結果が見られ、接合強度、パリの量、圧入深さ等につき上記表から検討した事項については、この図 1 3の表においても略当てはまり、これからすれば接合の形態、及び部材が異なつても同様な圧入接合の作用効果が期待できる。

図 10は、上記試験結果に基づいて、良好な接合が得られる範囲をグラフで示したものである。ここで、接合が良好といえる目安として上記第一の試験と同様、

①接合強度が 1 O kN以上であること、 ②圧入接合によって生じるバリ 37の量が少ないこと、 ③圧入接合により圧入物が挫屈、縮小などの永久変形をしないこと、を考慮した。

先ず、圧入代については、上述したように 0. 1mmに満たない場合は、圧入代の擦り量が少なく接合が不安定であるため除外した。したがって、圧入代の範囲は下記式③' となる。

0. 1≤圧入代（mm) 式③'

次に、良好な強度（1 O kN程度以上）及び品質（バリ）が得られるための、各圧入代における圧入深さの範囲（下限及び上限）について検討する。上記範囲の下限については、品質（バリ）は良好であり問題とならないので、この場合には接合強度により制限される。図 1 3の表から、圧入深さが 1. 0mmの場合には、いずれの圧入代 0. lmm~0. 4 mmであっても接合強度は問題ない。したがって、圧入深さは 1. Omm以上であれば良好であり、下記④' が得られる。

1. 0≤圧入深さ（mm) 式④'

圧入深さが式④' の範囲に満たないと、圧入の際の擦り量が少ないため接合強度が小さい。

次に、圧入深さの上限については、接合強度は良好（10 kN) であり問題とならないので、この場合は、品質（パリ）により制限される。圧入深さの良否については、圧入深さが否（X) の場合であっても、強度は十分得られることから、上記範囲の判断には考慮しないことした。品質が良好の目安は、製品の仕上げ加ェを必要としない範囲として、はみ出し量少（△) までを良好とした。

この結果、良好な品質が得られるための、各圧入代における圧入深さの上限については、圧入代 0. 1mmでは圧入深さが 7. 0 mm以上、圧入代 0. 2 mm では圧入深さが 5. 0111111、圧入代0. 3では圧入深さが 3. 2 mm、圧入代 0. 4では圧入深さが 3. 2 mmであり、これらをプロット (〇) した。

これらの、プロットを特に圧入代 0. 2mm及ぴ圧入代 0. 3mmに注目して直線で結び、これを圧入深さの上限とすると、

圧入深さ (mm) ≤9-20 X圧入代式②，

なる簡単な式が導力れる。これから、圧入深さの上限はこの式②' の範囲が良好である。

したがって、この圧入接合が良好に行えるための、圧入代に対する圧入深さの好適な範囲は、上記範囲②' 範囲③' 及び範囲④' で区画された三角形状の範囲 ①' が導ける。この範囲①' 内における圧入代と圧入深さの関係が保てる圧入接合構造であれば、圧入強度及びパリ量について良好な圧入接合が行える。

さらに、図 1 3の表には具体的に表れてないが、圧入代が 0. 3mm以上になるとバリ 3 7の量も比較的多くなり、これからすれば圧入代が 0. 3mm以下がより好適である。また、圧入深さが略 3. Omm以上になると、接合強度は十分得られ、強度の点からすればこれ以上の圧入深さは必要なく、かえってバリの量を増加させることになることから、圧入深さは 3. Omm以下がより好適である。上記筒体 22は、棒状（中実）であっても、技術的な差異はなく同様な効果が期待できる。また、上記プレート 2 0の孔部 2 1は、貫通孔でなくても良く、要は圧入深さ以上の深さの孔であればよい。ここでのワークの接合部は、断面を円形としているが、これは他の形状、例えば楕円形、三角、四角等の多角形であつても、技術的には同様であって適用は可能であり、同程度の圧入代を設けた場合には同様の効果が期待できる。

上記圧入接合は、自動車の要素部品等の製造に用いることができ、例えばトランスミツションのコントロー/レレバーコンポーネント、シフトレ /一コンポーネント等、プレート部に筒体を接合した形態の部品、或いはエンジン部品等の製造に好適である。

従って上記実施の形態に係る圧入接合によれば、圧入と通電のみの簡単な工程で、部材同士の全周或いは全周に近い接合が、迅速にかつ製造が容易に行えて製 '造コストが安価で経済性に優れる。また、接合界面が清浄化されて接合が良好に行われて強度的にも優れ、加えて接合を固相状態の溶接としたことから、母材に与える熱影響範囲が少ないことから、高精度な接合が確保され仕上り精度が良く、後加工が殆ど不要なものとなる等の効果がある。

このため、板体と筒体の各単品精度を向上することでそのまま完成品の精度を高めることができ、部品の直角度、同軸度、穴ピッチなどの溶接後の精度変化を修正することなくそのまま完成品として扱える。また、全周接合では接合部の気密性が確保でき、特にパイプ同士、パイプとフランジなどの接合には有効である。このように上記圧入接合は、母材の熱的劣化が極めて限定的な範囲の為、溶接後の歪取りや、応力除去の熱処理が不要であり、また、寸法精度に与える影響が殆ど無いため、溶接後の仕上げ加工が不要であり、加工費用が大幅に削減できる。また、この溶接の接合強度についても、溶接に匹敵する強度が確保でき、カシメ等の接合方法と異なり、溶接後の熱処理も可能であり、高炭素鋼の溶接も可能であり、費用も安価である。さらに、上記圧入接合は、電極を筒体の接合面部近傍の側壁面部に設けたから、筒体自体の抵抗の影響が排除され、通電が良好に行えて適切な電気抵抗熱が確保される。

以上説明したように、本発明に係る圧入接合構造は、第一の部材の孔部に対する第二の部材の圧入代を 0 . 1 mm以上とし、第一の部材の孔部内に第二の部材を押圧し通電して電気抵抗熱を発生させ、接合界面の接合を固相状態の接合とした構成としたから、簡単な工程で迅速に接合が行えて経済性に優れ、また接合界面が清浄化されて接合が良好に行われて強度的にも優れ、加えて接合を固相状態の溶接としたことから、接合部の熱的劣化がなく仕上り精度が良いという効果がめる。

また、本発明に係る圧入接合構造によれば、圧入代の上限を 0 . 4 mmとし、圧入深さの下限を、（1一 2 X圧入代） mm、又は 1 . O mm以上の範囲内で、両部材を接合したから、上記効果に加え、安定した強度が得られるとともに、仕上り精度が良く後加工の必要がないという効果がある。

また、本発明に係る圧入接合構造は、さらに圧入深さの上限を、（9一 2 0 X圧入代） mmの範囲内で、両部材を接合したから、特に仕上り精度が良く、このため後加工の必要がないので経済的であるという効果がある。

また、本発明に係る圧入接合構造は、第一の部材を、内部に貫通した円形の孔部を有する筒体に形成したから、さらに、パイプ同士の接合が容易かつ迅速に行えかつ仕上がり精度が良く強度的にも優れるという効果がある。

次に、上記実施の形態に係る圧入接合を発展させ、接合部にパリ収納部を形成した圧入接合構造について説明する。この圧入接合の基本的な圧入の工程及び作用は、上記圧入接合と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

図 1 4は、この実施の形態に係る圧入接合構造を示したものである。この接合構造は、プレート 5 8に設けられた円形の孔部 6 0に、断面円形の軸体 6 2を所定の圧入代を設けて圧入接合するものであり、さらにここではプレート 5 8の孔部 6 0の上端部に、パリ 6 6を収納する空間部としてパリ収納部 7 0を形成している。このバリ収納部 7 0は、孔部 6 0の接合開始部を凹状に切り欠いて形成したものであるが、他にテーパ状に切り欠いたもの、或いはプレス加工によるダレ (角部がへこんだ R形状）によるものであってもよい。

上記圧入接合に用いられるプレート 5 8及ぴ軸体 6 2等の材料は、鋼材（低炭素鋼、高炭素鋼、合金鋼）、ステンレス鋼材等が多く用いられるが、他には銅、純アルミニウム以外の金属材料であれば圧入接合は可能である。また、ステンレス鋼と鋼材、チタンと鋼材、二ッケル合金と鋼材などの異種材料の接合も可能である。

このバリ収納部 7 0の形態としては、図 1 5に示すものがあり、上記軸体 6 2 等をボス部材 6 3、プレート 5 8等を孔部材 5 9としたとき、孔部材 5 9における接合開始部の周囲を、凹状（又はテーパ状、 R状）に切り欠き或いはへこませてバリ収納部 7 0を形成したもの（例えば同図（a ) )、接合が終了したときの上記接合開始部に対応するボス部材 6 3の部位の周囲を溝状に切り欠いてバリ収納部 7 0を形成したもの（例えば同図（b ) ) がある。それぞれ、圧入後は各パリ収納部 7 0の近傍にバリが集積される。

上記プレート 5 8の孔部 6 0に形成したバリ収納部 7 0は、同図（a ) のバリ収納部 7 0の形態に該当するが、他に同図（b ) に記載のバリ収納部 7 0の形態 (軸体 6 2にバリ収納部を形成）を採用することができる。また、特にパリの量が多い場合には、同図（a ) 及び（b ) の両形態を同時に採用することとしてもよい。

またバリ収納部 7 0の形態として、孔部材 5 9との接合部の外径を縮径し、段差部 6 7を形成したボス部材 6 3を孔部材 5 9に接合する形態において、この孔部材 5 9における接合開始部の周囲を状（又はテーパ状、 R状）に切り欠き或いはへこませてパリ収納部 7 0を形成したもの（例えば図 1 5 ( c ) )、接合が終了したときの上記接合開始部に対応するボス部材 6 3の段差部 6 7の奥を溝状に切り欠き、環状にバリ収納部 7 0を形成したもの（例えば同図（d ) ) がある。これらの接合形態においては、上記段差部 6 7の奥近傍にパリが形成されるので、これをパリ収納部 7 0に収納する。また、バリの量が多い場合には、図 1 5

( c ) 及び（d ) の両形態を同時に採用することとしてもよい。特に、同図（c )

( d ) に示す形態では、接合後に上記ボス部材 6 3の段差部 6 7と上記孔部材 5 9の表面部 6 9によって、上記バリ収納部 7 0が閉塞された閉空間を形成するようにしている。このため、接合後はパリ収納部 7 0にパリは収納される力外部からはパリ収納部 7 0は目視できないので、外観上の仕上り精度は非常に良好である。

このように、種々のバリ収納部 7 0の形態.があるが、要は部材同士を接合したときにバリが発生する部位の近傍を切り欠く等して（一方又は両方の部材の）空間部を形成し、この空間部の大きさの範囲内にパリが収納できるようにする。また、パリ収納部 7 0の容積は（これは切り欠いた部分の体積と同等）、予測されるパリの量と同等かそれ以上であることが好ましく、容量が小さいとパリがはみ出る。

さて、上記図 1 4に示す圧入接合の手順としては、上記実施の形態と同様に電気抵抗熱の発生とともに軸体 6 2の圧入が開始され、両部材の接合界面 6 4にしごきの作用が生じ圧入接合が行われる。このとき、上記接合界面 6 4には各部材の各壁面同士の間が滑り方向の移動によりしごかれ、これにより表面の不純物質層が擦られ除去されて表面が清浄化され、この清浄な組織に固相溶接が行われる。そして、図 1 4 ( b ) に示すように、上記圧入接合によって軟ィ匕し、擦り取られ除去されたバリ 6 6は、孔部 6 0に設けたバリ収納部 7 0に導力 >れ納められるとともに、バリの突出高さが抑えられ封じ込められる。

圧入後は、そのまま放冷すれば銅製の電極により急速に冷却が行われる。焼き入れ性の良レ、材料の圧入接合を行った場合、接合部位には焼きが入り材質が脆くなる。このため、接合部位の部材に十分マルテンサイト変態を生じさせた後、二次通電を行い接合部位に焼戻し処理を行う。この焼戻し処理により、焼入れ組織であるマルテンサイトは焼き戻しマルテンサイトに変化し、靭性が回復し接合強度も高くなる。

なお、図 1 9に示すように、上記軸体 6 2の他の形態として、周囲の複数箇所 (例えば 4箇所）に凹状部 6 5が形成された軸体 6 1を用いることとしてもよレ、。この場合、軸体 6 1が上記プレート 5 8の孔部 6 0と接する部分（凸状部 6 4 ) は、この孔部 6 0と相似形状である。そして、軸体 6 1の凸状部 6 4と、プレート 5 8の孔部 6 0との間には圧入代（径に対して 0 . l mm〜0 . 7 mm) が形成され、この接合部位に上記パリ収納部 2 0を形成する。また、上記プレート 5 8の孔部 6 0は、軸体の圧入深さ以上の深さの孔であれば、貫通孔でなくてもよレ、。

従って、上記実施の形態に係る圧入接合によれば、圧入と通電のみの簡単なェ程で、しかも迅速に接合が行えて製造容易であり経済性にも優れる。また、接合界面が清浄化されて接合が良好に行われて強度的にも優れ、加えて接合を固相状態の溶接としたことから、母材に与える熱影響範囲が少なく高精度な接合が確保される。さらに、圧入接合により発生したパリがバリ収納部に導かれ封じ込められるので、仕上り精度が良く、後加工が不要なものとなり経済的である。

このため、板体と筒体の各単品精度を向上することでそのまま完成品の精度を高めることができ、部品の直角度、同軸度、穴ピッチなどの溶接後の精度変化を修正することなくそのまま完成品として扱える。また、この溶接の接合強度についても、溶接に匹敵する強度が確保でき、カシメ等の接合方法と異なり、溶接後の熱処理も可能であり、高炭素鋼等の炭素当量の高い鋼材の溶接も行える。図 1 6 ( a ) は、全周にわたって圧入した接合構造を示すものであり、電極としての下型 7 4と上型 7 6とからなるクローム銅製の冶具を用い、上記孔部材として第一の筒体 7 8を、また上記ボス部材として第二の筒体 8 2を用い、これら筒体同士 7 8， 8 2を接合するものである。これら筒体 7 8 , 8 2には、鋼材（低炭素鋼、高炭素鋼）、ステンレス鋼材等、上記第一の実施の形態で示した材料が用レヽられる。

上記第一の筒体 7 8は図 1 6 ( b ) に示すように、所定の内径、外径を有する円筒形状である。この第一の筒体 7 8の接合部 8 0は、筒体の端部から一定範囲の内周面が外向に一様に拡径して、拡径しない部位との境界に段差部 8 1が設けられ、内径が円周面からなる孔部材を形成している。さらに、この接合部 8 0の上端部には、筒体の内側端部の周囲をテーパ状（或いは凹状、 R状）に切り欠いたバリ収納部 7 0が形成されている。

第二の筒体 8 2は図 1 6 ( b ) に示すように、所定の内径、外径を有する円筒形状である。この第二の筒体 8 2の接合部 8 4は、筒体の外周面が端部から一定範囲にかけて内向（中心向）に一様に縮径して、縮径しない部位との境界に段差部 8 5が設けられ、外径が円周面からなるボス部材を形成している。このとき、第二の筒体 8 2の接合部 8 4の外径は第一の筒体 7 8の接合部 8 0の内径より僅かに大きく、圧入代が形成されている。この圧入代 (径に対する) は 0 . l mm から 0 . 4 mmの範囲、また圧入深さは 0 . 4 mm以上とすることで良好な圧入強度が得られている。

そして、上記接合部 8 4の下端部には、筒体の外側端部の周囲を、テーパ状（或いは凹状、 R状）に切り欠いたバリ収納部 7 0が形成されている。上記第一の筒体 7 8及び第二の筒体 8 2に形成されたバリ収納部 7 0は、上記図 1 5 ( c ) に記載のパリ収納部 7 0の形態に該当するが、他に同図（d ) に記載のパリ収納部 7 0の形態を採用することができる。この場合には、各段差部 8 1 , 8 5の奥の部位を溝状に切り欠いてパリ収納部 7 0を形成する。

なお、ここでは第一の筒体 7 8の接合部を拡径し、かつ第二の筒体 8 2の接合部を縮径しているが、これはまた第一の筒体を拡径するのみ（第二の筒体は縮径しない）の形態、或いは第二の筒体を縮径するのみ（第一の筒体はお怪しない）の形態を採用（それぞれ上記圧入代を確保）することができる。このときには、拡径或いは縮径した筒体の段差部に関するバリ収納部を形成する。接合後は、上記段差部 8 1， 8 5と上記接合部 8 0， 8 4の端面部 8 6， 8 8によって、上記バリ収納部 7 0が閉塞された閉空間を形成するようにしているため、仕上り後は、外部からは上記パリ収納部 7 0は目視できない。

また、上記実施の形態では、一方の部材（プレート）は下型に載置されていること力ら、この下型に当接する部位には、下型によってパリの突出形成が阻止されているため、外見上バリは見られない。し力、し、この第二の実施の形態においては、第一の筒体 7 8と第二の筒体 8 2は、パリの発生条件は同じで接合部の両端部にパリ 6 6が発生することから、接合部 8 0 , 8 4のそれぞれにバリ収納部 7 0を形成する。

接合に際しては、上記第一の実施の形態と同様、冶具の下型 7 4に第一の筒体 7 8を、上型 7 6に第二の筒体 8 2をそれぞれ取付け、上型 7 6を一定の加圧力を付勢して押圧し、併せて両筒体 7 8， 8 2間に通電する。すると、電気抵抗熱の発生とともに圧入接合が行われ、しごきにより接合界面 8 3の不純物質層が擦られ除去されて固相溶接が行われる。

そして、上記圧入接合によって軟化し除去されたバリ 6 6は、上記各接合部 8 0， 8 4にそれぞれ設けられたパリ収納部 7 0に導かれ、封じ込められる。このとき、段差部 8 1 , 8 5と接合部 8 0， 8 4の端面部 8 6， 8 8によって各バリ収納部 7 0は閉塞された閉空間を形成する。また、圧入後は、上述したように、接合部位には焼きが入り材質が脆くなるため焼戻し（熱処理）通電を行って加熱し、焼き戻し処理を行う。

図 1 7は、鋼製の板材に設けた孔部に、接合部を少し縮径した鋼製のパイプを接合したときの接合部分の断面を示す写真である。このように、鋼板の表面及ぴパイプの表面は平坦で形状の変形がなくて仕上りが良く、またバリは空間部としてのバリ収納部に封じ込められ、かつパリ収納部が閉塞された閉空間を形成していることが示されている。なお、この空間部には一部にバリが充填されない空間が残されている力 S、収納したバリは完全に充填されなくても問題はない。

この実施の形態においても、前記実施の形態と同様な効果が得られ、また、全周接合では接合部位の気密性が確保でき、特にパイプ同士の接合には有効である。また、段差部を設けてバリ収納部を閉塞したから、バリは目視できないので外観上の仕上りは非常に良好であり、加えて接合精度及び仕上り精度が良く後加工の必要がない。

また、上記全周の圧入接合構造には他に、プレートに孔部を設け、この孔部に筒体を接合する形態がある。この形態においても、上記図 1 5 ( a ) 又は（b ) に示すバリ収納部を形成して圧入接合を行なうが、上記圧入接合構造と同様の作用効果が得られる。

図 1 8は、さらに他の実施の形態に係る圧入接合構造を示したものである。これは、圧入接合により筒状の筒状部材 9 0の端部を、栓部材 9 2で閉塞する。この場合も、電極としての下型 9 1と上型 9 6とからなるクローム銅製の冶具を用レ、、両部材 9 0， 9 2を接合する。これら筒状部材 9 0及び栓部材 9 2には、鋼材（低炭素鋼、高炭素鋼）、ステンレス鋼材等、上記実施の形態で示した材料が用レヽられる。

上記筒状部材 4 0は図 1 8 ( a ) に示すように、所定の内径、外径を有する円筒形状である。この筒状部材 9 0の接合部 9 8は、内径が円周面からなる孔部を形成している。さらに、この接合部 9 8の上端部 9 9には、筒体の内側端部の周囲をテーパ状（又は凹状）に切り欠いたパリ収納部 7 0が形成されている。上記筒状部材 9 0に形成されたパリ収納部 7 0は、上記図 1 5 ( c ) に記載のパリ収納部 7 0の形態に該当するが、他に同図（ d )に記載のパリ収納部 7 0の形態（栓部材 9 2にバリ収納部を形成）を採用することができる。上記栓部材 9 2は図 1 8に示すように、円柱状の接合部 9 4と端板部 9 5を有し、この接合部 9 4は所定の外径を有する円周面が形成されている。この接合部 9 4の外径は、端板部 9 5の外径に比べて縮径され、その境界には段差部 9 7が形成されている。また、栓部材 9 2の接合部 9 4の外径は筒状部材 9 0の接合部 9 8の内径より僅かに大きく（直径に対して 0 . 2 mm程度）、圧入代が形成されている。

接合に際しては、上記形態と同様、冶具に筒状部材 9 0及ぴ栓部材 9 2を取付け、上型 9 6を一定の加圧力を付勢して押圧し、併せて両部材 9 0， 9 2間に通電する。すると、電気抵抗熱の発生とともに圧入接合が行われ、しごきにより、接合界面 9 3の表面の不純物質層が擦り取られて表面が清浄化され、この清浄な組織に固相溶接が行われる。

そして、上記圧入接合によって軟化し或いは擦られて除去されたバリ 6 6は、上記接合部に設けたパリ収納部 7 0に導かれ、封じ込められ、併せてバリ収納部 7 0は上記段差部 9 7と接合部 9 8の上端部 9 9によって閉塞される。また、圧入後は、上述したように、接合部位には焼きが入り易い材質の場合は焼戻し（熱処理）通電を行って加熱し、焼戻し処理を行う。

この実施の形態についても、前記実施の形態と同様な効果が得られ、加えて、この実施の形態では、除去されたバリはバリ収納部 7 0に収納され且つ段差部を設けてバリ収納部を目視できないように閉塞したから、栓部材 9 2が筒状部材 9 0に密着し、かつ密閉接合して閉塞され外観上の仕上がりも良好である。

上記各実施の形態に係る圧入接合構造は、自動車の要素部品等の製造に用いることができ、例えばトランスミツションのコントロー/レレパーコンポーネント、シフトレパーコンポーネント等、プレート部に筒体を接合した形態の部品、或いはエンジン部品等の製造、また油圧等の圧力系統の配管、ポンプ部品等に好適である。

以上説明したように、本発明に係る圧入接合構造は、圧入により、圧入代が除去されたバリを収納する空間部としてのバリ収納部を、第一の部材又は第二の部材の一部の切り欠き等により、接合界面の端部近傍に形成したこととしたから、簡単な工程で迅速に接合が行えて経済性に優れ、また接合界面が清浄化されて接合が良好に行われて強度的にも優れ、加えて圧入接合により発生したバリがバリ収納部に封じ込められ、仕上り精度が良く、後加工が不要なものとなり経済性にも優れるという効果がある。

また、本発明に係る圧入接合構造によれば、第二の部材の外周面或いは第一の部材の内周面に段差部を設け、この段差部の近傍などにパリ収納部を形成し接合後はバリ収納部を閉塞するようにしたから、上記効果に加え、バリは目視できないので外観上の仕上り精度が良好であり、加えて段差部により接合精度及ぴ仕上り精度が良くなり、また後加工の必要がないという効果がある。

また、本発明に係る圧入接合構造によれば、第一の部材として筒状部材を用レ、、第二の部材として所定の圧入代が設けられた筒状部材を用いたから、筒状部材同士が気密性及ぴ精度良く接合され、また後加工の必要がないので経済的であるという効果がある。

また、本発明に係る圧入接合構造によれば、第一の部材として筒状部材を用い、第二の部材として所定の圧入代が設けられた栓部材を用いたから、筒状部材と栓部材とが気密性及び精度良く接合され、筒状部材の端部が良好に密閉されるという効果がある。

Claims

請求の範囲

1 . 圧入部分の断面が同一の内壁面部が形成された孔部を有する第一の部材と、上記孔部と相似形状で、かつ一定の断面を有する第二の部材とを用い、上記第一の部材の孔部に対する第二の部材の圧入代を 0 . 1 mm以上とし、上記第一の部材の孔部内に上記第二の部材を所定の圧力で押圧するとともに、これら両部材間に通電して両者の接合部に電気抵抗熱を発生させ、上記第二の部材を上記孔部に圧入し、上記第二の部材と上記孔部の内壁面部との接合面部に接合界面を形成させ、かっこの接合を固相状態の接合としたことを特徴とする圧入接合構造。

2 .上記圧入接合の後、再度上記第一の部材と上記第二の部材との間に再通電し、两者の接合部に電気抵抗熱を発生させて焼き戻しを行うことを特徴とする請求項 1に記載の圧入接合構造。

3 . 上記圧入代の上限を 0 . 4 mmとし、

上記圧入代と、上記第一の部材と上記第二の部材とが接合する圧入深さを（1— 2 X圧入代） mm以上として両部材を接合したことを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の圧入接合構造。

4 . 上記圧入代の上限を 0 . 4 mmとし、

上記圧入代と、上記第一の部材と上記第二の部材とが接合する圧入深さを 1 . 0 mm以上として両部材を接合したことを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の圧入接合構造。

5 . 上記第一の部材と上記第二の部材とが接合する圧入深さの上限を（9一 2 0 X圧入代） mmとして両部材を接合したことを特徴とする請求項 4に記載の圧入

6 . 上記第一の部材を、内部に貫通した円形の孔部を有する筒体に形成したことを特徴とする請求項 4に記載の圧入接合構造。

7 . 上記第一の部材及び上記第二の部材をそれぞれ円形の筒体に形成し、

この第一の部材における上記第二の部材との接合部の内周を一様に拡径して第一の接合部を形成する一方、上記第二の部材の接合部の外周を一様に縮怪して第二の接合部を形成し、

上記第一の接合部内に上記第二の接合部を接合したことを特徴とする請求項 6 に記載の圧入接合構造。

8 . 上記第一の部材を、板面から垂直方向に内壁面部が形成された円形の孔部を有する板体に形成したことを特徴とする請求項 4に記載の圧入接合構造。

9 . 上記第一の部材と第二の部材との接合部の断面積を 2 0平方 c m以下としたことを特徴とする請求項 4に記載の圧入接合構造。

1 0 . 上記圧入により、上記圧入代が擦られ除去されたバリを収納する空間部としてのパリ収納部を、上記第一の部材又は第二の部材の一部の切り欠き或いはへこましにより、上記接合界面の端部近傍に形成したことを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の圧入接合構造。

1 1 . 接合の際に上記第二の部材と最初に接する上記第一の部材の孔部の縁を、切り欠き或いはへこませて上記バリ収納部を形成したことを特徴とする請求項 1 0に記載の圧入接合構造。

1 2 . 上記第二の部材に、外周面を端部から所定範囲にかけて一様に縮径した段差部を設けて接合部を形成し、

上記第二の部材における段差部の近傍、又はこの段差部に対応する上記第一の部材の部位を切り欠き或いはへこませて上記バリ収納部を形成し、

かつ接合後は、上記段差部と上記第一の部材によつて上記バリ収納部を閉塞した閉空間を形成するようにしたことを特徴とする請求項 1 0に記載の圧入接合構造。

1 3 . 上記第一の部材に、内周面を端部から所定範囲にかけて一様に拡径した段差部を設けて接合部を形成し、

上記第一の部材における段差部の近傍、又はこの段差部に対応する上記第二の部材の部位を切り欠き或いはへこませて上記パリ収納部を形成し、

かつ接合後は、上記段差部と上記第二の部材によつて上記パリ収納部を閉塞した閉空間を形成するようにしたことを特徴とする請求項 1 0に記載の圧入接合構造。

1 4 . 上記第一の部材として、板面から垂直方向に内壁面部が形成された孔部を有する板体を用い、

上記第二の部材として、上記孔部との間に所定の圧入代が設けられ、軸方向に向かう非接合部分が周囲方向に複数形成される軸体を用いたことを特徴とする請求項 1 0乃至請求項 1 3の何れかに記載の圧入接合構造。

1 5 . 上記第一の部材として、圧入部分の断面が同一の内壁面部が形成された孔部を有する筒状部材を用い、

上記第二の部材として、上記孔部に対して所定の圧入代が設けられ、接合部が一定の断面を有する筒状部材を用いたことを特徴とする請求項 1 0乃至請求項 1 3の何れかに記載の圧入接合構造。

1 6 . 上記第一の部材として、圧入部分の断面が同一の内壁面部が形成された孔部を有する筒状部材を用い、

上記第二の部材として、上記孔部に対して所定の圧入代が設けられ、接合部が一定の断面を有する栓部材を用いたことを特徴とする請求項 1 0乃至請求項 1 3 の何れかに記載の圧入接合構造。