JP2000271675A - ２部材の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有する
板状の第１部材１０と、穴１１に挿入される第２部材２
０とを接合させる場合に、接合面の密着性を確保するこ
とができ、充分な接合強度を得ることのできる接合方法
を提供する。 【解決手段】 第１部材１０の穴１１の側壁面を凸状ま
たは凹状の接合面１２として造形し、挿入した第２部材
２０を加圧してカシメることにより変形させ、第１部材
１０の接合面１２に嵌合させた後、ろう付けあるいは第
１部材１０の穴１１近傍を加圧するカシメにより、嵌合
部４０に残存する隙間を密着させる。また、第１部材１
０と第２部材２０との間に、第３部材を介し、該第３部
材を加圧して変形させるカシメを行った後、ろう付け、
拡散接合あるいは第１部材１０をカシメることによって
嵌合部の隙間を密着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つの部材を接合
する方法に関し、特に、板状部材とその板状部材を貫通
して挿入される部材とを接合する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種機器を構成する部品の中には、２つ
以上の部材を接合し一体として形成されている部品が多
種存在する。これらの部品に対する接合方法として、接
合部の強度を高く保てるといった理由から、例えば金属
材料部材の接合の場合には、溶接という方法が広く採用
されている。

【０００３】ところが、金属材料でない場合、金属材料
であっても異種材料である場合等、溶接による接合が困
難な場合もある。また、溶接は、接合部を一旦溶融した
後凝固させるものであるため、残留応力による接合後の
歪み等が発生し、接合された部品に悪影響を与える場合
もある。

【０００４】溶接が困難な場合に一般的に採用されてい
る接合方法として、ろう付け（ろう接）、カシメがあ
る。例えば、貫通孔のある板状部材（図３２（ａ）参
照）に棒状部材（図３２（ｂ）参照）をこの貫通孔に挿
入して接合する場合（図３２（ｃ）参照）を例にとって
説明すれば、ろう付けを行う場合は、接合面間に存在す
る隙間に、加熱溶融したろう材を流し込み、ろう材を凝
固させて接合する（図３３参照）。したがって、接合面
が密着または金属的に結合されて、両部材にがたつきを
生じることなく接合される。ところが、このようなろう
付けでは、棒状の部材にかかる板状部材の板厚方向（図
３３の矢印方向）の力に対しては、充分な接合強度を発
揮できない場合がある。

【０００５】また、カシメによる接合方法を採用する場
合は、例えば、板状部材の貫通孔壁面を凸状に形成し、
（図３４（ａ）参照）、この貫通孔に挿入した棒状部材
に対し挟み付けるように加圧し、棒状部材を塑性変形さ
せて貫通孔壁面に嵌合させるようにして接合を行う（図
３４（ｂ）参照）。このようなカシメによる接合は、溶
融させるほどの高熱を必要とせず、迅速に接合できると
いうメリットを有し、効果的な接合方法である。ところ
が、このような１工程のカシメでは、接合面を充分に密
着させることができず、両部材間にがたつきが生じやす
く、特に、繰り返される負荷がかかるような場合には、
接合強度が不充分であった。この場合、変形させる棒状
部材を加熱軟化させて接合面の密着性を高めることもで
きるが、冷却による部材の収縮等が原因し、充分に密着
された接合面を得ることは困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題を解決すべくなされたものであり、２つの部材を接
合する場合、特に、板状部材とその板状部材を貫通する
部材との２つの部材を接合する場合に、接合面の密着性
等を確保することができ、充分な接合強度を得ることの
できる接合方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の２部材の接合方
法の１つは、板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有す
る板状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される第
２部材とを接合させる２部材の接合方法であって、前記
第１部材の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板厚方
向の中間部の少なくとも一部を凸状または凹状に形成し
て第１部材の接合面を造形する第１部材接合面造形工程
と、該第１部材の該切欠きまたは穴に前記第２部材を挿
入し、該第２部材を加圧して変形させ、該第１部材の接
合面に嵌合させるカシメ工程と、該第１部材と該第２部
材との嵌合部の隙間にろう材を流入させ、該嵌合部を密
着させるろう付け工程とを含んでなることを特徴とする
（以下、この方法を「第１接合方法」という）。

【０００８】つまり、本接合方法は、基材となる板状部
材の接合面に、凸状部または凹状部を形成させ、この板
状部材の接合面にもう一つの部材の接合面を嵌合させる
カシメ工程を行った後、両接合面により形成される嵌合
部に残存する隙間を充てんするようにろう付けを行うも
のである。このようにカシメ工程とろう付け工程とを組
み合わせることにより、本接合方法は、接合面が充分に
密着し、かつ充分な接合強度の得られる接合方法とな
る。

【０００９】また本発明の２部材の接合方法の別の１つ
は、板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有する板状の
第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される第２部材と
を接合させる２部材の接合方法であって、前記第１部材
の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板厚方向の中間
部の少なくとも一部を凹状に形成して第１部材の接合面
を造形する第１部材接合面造形工程と、該第１部材の該
切欠きまたは穴に前記第２部材を挿入し、該第２部材を
加圧して変形させ、該第１部材の接合面に嵌合させる第
１のカシメ工程と、該第１部材の該切欠きまたは穴の近
傍を加圧し、該第１部材の接合面を変形させ、該第１部
材と該第２部材との嵌合部を密着させる第２のカシメ工
程とを含んでなることを特徴とする（以下、この方法を
「第２接合方法」という）。

【００１０】つまり、本接合方法は、板状部材の接合面
を凹状に形成することを前提とし、第１接合方法におけ
るろう付け工程の代わりに、板状部材の接合部近傍を加
圧して変形させる第２のカシメ工程を付加するものであ
る。挿入される部材を加圧してカシメる第１のカシメ工
程によっても残存する接合面の隙間を、この第２のカシ
メ工程によって充分に密着させることで、繰り返される
負荷がかかるような場合にも、充分な接合強度の得られ
る接合方法となる。なお、本接合方法は、ろう付け工程
を含んでいないため、接合に要する時間を大幅に短縮で
きる接合方法となっている。

【００１１】さらに、本発明の２部材の接合方法では、
上記の第１接合方法および第２接合方法を応用し、基材
となる板状部材と挿入して接合される部材とを、両部材
の間に第３の部材を介して接合する態様のものを採用す
ることもできる。

【００１２】その接合方法の１つは、板厚方向に貫通す
る切欠きまたは穴を有する板状の第１部材と、該切欠き
または穴に挿入される第２部材とを、該第１部材と該第
２部材との間に位置させる第３部材を介して接合させる
２部材の接合方法であって、前記第１部材の前記切欠き
または穴を区画する壁面の板厚方向の中間部の少なくと
も一部を凸状または凹状に形成して第１部材の接合面を
造形する第１部材接合面造形工程と、前記第２部材の該
第１部材の接合面に対向する部位を、該第１部材の接合
面に対して凸状または凹状に形成して第２部材の接合面
を造形する第２部材接合面造形工程と、該第１部材の該
切欠きまたは穴に該第２部材を前記第３部材を介して挿
入し、該第３部材を加圧して変形させ、該第１部材の接
合面および該第２部材の接合面に嵌合させるカシメ工程
と、該第１部材と該第３部材との嵌合部の隙間および該
第２部材と該第３部材との嵌合部の隙間にろう材を流入
させ、該２つの嵌合部を密着させるろう付け工程とを含
んでなることを特徴とするものである（以下、この方法
を「第３接合方法」という）。

【００１３】この方法は、介入させる第３の部材のみを
変形させることによって行うものであり、基材となる板
状部材と挿入されて接合される部材とのいずれもが、加
圧による塑性変形を生じない材料であっても、この両部
材を接合できる方法となる。また、本接合方法では、挿
入されて接合される部材が、例えば、長い棒状の部材で
あるような場合には以下の利点をも有する。棒状の部材
を接合させる場合、先の第１接合方法および第２接合方
法では、カシメ工程の加圧のために接合部のみを、他の
部分より太く形成する必要がある。このため、太い棒状
の素材から、接合部以外の部分を機械加工等の切除手段
によって細くしなければならない（図１１参照）。本接
合方法では、挿入されて接合される部材が長い棒状の部
材であっても、接合面となる部分を凹状に形成すればよ
く、挿入されて接合される部材を作製する際の材料の歩
留りが改善できることなる。

【００１４】また、第３の部材を介して行う接合方法の
もう１つの方法は、板厚方向に貫通する切欠きまたは穴
を有する板状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入さ
れる第２部材とを、該第１部材と該第２部材との間に位
置させる第３部材を介して接合させる２部材の接合方法
であって、前記第１部材の前記切欠きまたは穴を区画す
る壁面の板厚方向の中間部の少なくとも一部を凹状に形
成して第１部材の接合面を造形する第１部材接合面造形
工程と、前記第２部材の該第１部材の接合面に対向する
部位を、該第１部材の接合面に対して凸状または凹状に
形成して第２部材の接合面を造形する第２部材接合面造
形工程と、該第１部材の該切欠きまたは穴に該第２部材
を前記第３部材を介して挿入し、該第３部材を加圧して
変形させ、該第１部材の接合面および該第２部材の接合
面に嵌合させる第１のカシメ工程と、該第１部材の該切
欠きまたは穴の近傍を加圧し、該第１部材の接合面を変
形させ、該第１部材と該第３部材との嵌合部を密着させ
る第２のカシメ工程と、該第２部材と該第３部材との嵌
合部の隙間にろう材を流入させ、該嵌合部を密着させる
ろう付け工程とを含んでなることを特徴とするものであ
る（以下、この方法を「第４接合方法」という）。

【００１５】本接合方法は、先に示した第２接合方法と
同様、板状部材と介入させた部材とをろう付けする代わ
りに、板状部材の接合部近傍を加圧して変形させる第２
のカシメ工程を付加したものである。本接合方法によれ
ば、先の第３接合方法と同様、挿入されて接合される部
材が塑性変形性のない材料である場合の接合にも適用で
き、また、当該部材の材料歩留りを向上させることがで
きる。さらに、ろう付け工程を短縮できるため、より迅
速な接合加工が実現される。

【００１６】さらに、本発明の２部材の接合方法では、
上記第３接合方法および第４接合方法と同様に第３の部
材を介して接合する場合に、挿入する第２部材と介在さ
せる第３部材との接合を拡散接合とする態様のものとす
ることもできる。

【００１７】拡散接合を採用する接合方法の一つは、板
厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有する板状の第１部
材と、該切欠きまたは穴に挿入される第２部材とを、該
第１部材と該第２部材との間に位置させる第３部材を介
して接合させる２部材の接合方法であって、前記第１部
材の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板厚方向の中
間部の少なくとも一部を凸状または凹状に形成して第１
部材の接合面を造形する第１部材接合面造形工程と、該
第１部材の該切欠きまたは穴に前記第２部材を前記第３
部材を介して挿入し、該第３部材を加圧して変形させ、
該第１部材の接合面に嵌合させかつ該第２部材の該第１
部材の接合面に対向する部位に付着させるカシメ工程
と、該第２部材および該第３部材を加熱し、該第２部材
と該第３部材との付着部を拡散接合させる拡散接合工程
と、該第１部材と該第３部材との嵌合部の隙間にろう材
を流入させ、該嵌合部を密着させるろう付け工程とを含
んでなることを特徴とするものである（以下、この方法
を「第５接合方法」という）。

【００１８】つまり、この第５接合方法は、上記第３接
合方法の第２部材と第３部材の接合を、ろう付けに代え
て拡散接合で行うものである。拡散接合は、それぞれの
部材を構成する原子が、両部材の界面において相互に拡
散することにより、接合するものであり、同種の金属材
料からなる部材の接合に有効な接合方法である。この拡
散接合によれば、カシメ工程で付着させた第２部材と第
３部材との付着部に存在するわずかな空隙（ボイド）も
消失し、即ち接合する部材の界面が消失することで、接
合強度において優れたものとなる。したがって、本第５
接合方法は、第１部材に挿入する第２部材と、第１部材
と第２部材との間に介在させる第３部材が、同種の金属
材料からなる場合に特に有効な方法となる。

【００１９】第２部材の歩留りについては、第３接合方
法および第４接合方法と同様に優れたものとなり、第２
部材が長い棒状のものである場合、また第２部材が高価
な材料である場合等に特に有効となる。また、本第５接
合方法は、第３接合方法および第４接合方法と異なり、
第２部材の接合面を特別な形状に造形する工程を必要と
しないことから、この点でも迅速、簡便かつ加工コスト
が低減された接合方法となる。さらに、第３接合方法と
比較すればろう付けの箇所が少なくてすみ、ろう材の使
用量の低減を図れる点でも低コストな接合方法となる。

【００２０】また、拡散接合を採用するもう一つの接合
方法は、板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有する板
状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される第２部
材とを、該第１部材と該第２部材との間に位置させる第
３部材を介して接合させる２部材の接合方法であって、
前記第１部材の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板
厚方向の中間部の少なくとも一部を凹状に形成して第１
部材の接合面を造形する第１部材接合面造形工程と、該
第１部材の該切欠きまたは穴に前記第２部材を前記第３
部材を介して挿入し、該第３部材を加圧して変形させ、
該第１部材の接合面に嵌合させかつ該第２部材の該第１
部材の接合面に対向する部位に付着させる第１のカシメ
工程と、該第２部材および該第３部材を加熱し、該第２
部材と該第３部材との付着部を拡散接合させる拡散接合
工程と、該第１部材の該切欠きまたは穴の近傍を加圧
し、該第１部材の接合面を変形させ、該第１部材と該第
３部材との嵌合部を密着させる第２のカシメ工程とを含
んでなることを特徴とする（以下、この方法を「第６接
合方法」という）。

【００２１】本第６接合方法は、上記第５接合方法にお
ける第１部材と第３部材との接合を、ろう付けに代え
て、カシメにて行う態様の接合方法であり、また言い換
えれば、上記第４接合方法における第２部材と第３部材
との接合を、ろう付けに代えて、拡散接合で行う態様の
接合方法である。上記拡散接合の利点に加え、ろう付け
をまったく施さないことで、ろう材コストの削減が可能
となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の２部材の接合方
法の実施形態について、図を参照しつつ、詳しく説明す
る。

【００２３】〈第１接合方法〉本接合方法が適用される
部材は、板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有する板
状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される第２部
材との２つの部材である。

【００２４】第１部材の形状については、板状の部材で
あれば特に限定されず、円形のもの、方形のもの等いず
れの外形をもつものであってもよい。第２部材が挿入さ
れる部分は、図１（ａ）に示すように、中央部に貫通さ
れた穴でもよく、またその穴は円形に限られず、図１
（ｂ）示すように方形の穴でもよく、穴の形状は特に限
定されない。さらに、例えば挿入される第２部材が第１
部材の板厚方向にのみ力を受けるような場合にあって
は、第２部材の挿入される部分は、図１（ｃ）に示すよ
うに切欠きの形状をしているものであってもよい。この
第１部材の形状については、本接合方法だけでなく、後
に説明する第２〜６接合方法についても同様であるた
め、以下の接合方法の説明では省略する。

【００２５】本接合方法が適用される第２部材の形状
は、第１部材の切欠きまたは穴に挿通することができる
ものであればよく、その長さは、第１部材の板厚と同程
度の長さであってもよく、また、第１部材の板厚を超え
る長い棒状のものであってもよい。接合強度を考慮すれ
ば、第２部材の接合部となる部分が第１部材の切欠きま
たは穴の形状に合致し、この第２部材の全周において接
合部となることが望ましい。ただし、所望の接合強度を
得ることができる場合には、必ずしも全周にわたって接
合部である必要はなく、外周のうち対向する２箇所ある
いはそれ以上の複数の箇所が接合部となるような形状で
あってもよい。接合部は、カシメによって第１部材の切
欠きまたは穴の壁面に接することができるものであれば
よく、接合強度、カシメ工程による加工性等を考慮すれ
ば、接合部となる部分において、第１部材との間に存在
する隙間ができるだけ小さいことが望ましい。

【００２６】上述したように、様々な形状の第１部材お
よび第２部材の組み合わせが考えられる。これらのすべ
てを説明することは難解なものとなるため、以下の実施
形態の説明においては、図２に示すような、中央部に円
形の穴１１を有する円盤状の第１部材１０と、この穴１
１に挿入され、接合部となる大径部２１と、大径部２１
の両側に大径部２１と同軸的に形成された小径部２２と
を有する段付き円柱棒状の第２部材２０との接合形態を
中心に説明する。

【００２７】本接合方法が適用される第１部材１０の材
質については、鋼、アルミニウム、チタン、銅、黄銅等
の金属を始めとして、第２部材の加圧によるカシメ、第
２部材とのろう付けに支障をきたさない限り、セラミッ
ク、ガラス、硬質樹脂等様々なものであってよい。また
第２部材１０の材質は、接合部となる大径部２１が、圧
縮によって塑性変形するものであればよく、第１部材１
０と同種のものでもよく、また、第１部材１０と異種の
ものであってもよい。

【００２８】本接合方法においての第１部材接合面造形
工程は、基材となる第１部材に設けられた切欠きまたは
穴を区画する壁面のうち、接合部となる部分の板厚方向
の中間部を凸状または凹状に形成することによって行
う。図２に示す第１部材と第２部材との組み合わせにお
いては、円形穴の側壁面を全周にわたって凸状または凹
状に形成することによって、第１部材の接合面を造形す
ればよい。

【００２９】板厚方向の中間部が凸状または凹状に形成
された接合面は、図３に示すように、種々の形状のもの
とすることができる。例えば、図３（ａ）および（ｂ）
で示されるような、断面において２本の直線で区画され
るような凸部１３あるいは凹部１４をもつ形状、図３
（ｃ）および（ｄ）で示されるような、断面において曲
線で区画される凸部１３あるいは凹部１４をもつ形状、
図３（ｅ）および（ｆ）で示されるような同一断面で２
以上の凸部または凹部をもつ形状などである。ただし、
必ずしもすべての接合部において同じ形状を有する接合
面１２となるように造形する必要はない。凸部１３また
は凹部１４の突出代または凹み代については、得ようと
する接合強度、挿入される第２部材の材質、第１部材１
０の加工性等を総合的に勘案して決定すればよい。

【００３０】接合面１２の造形、つまり凸部１３または
凹部１４の形成方法は、特に限定されるものではない。
第１部材１０に切欠きまたは穴１１を形成させた後、凸
部１３または凹部１４を形成するのでもよく、また、切
欠きまたは穴１１の形成と同時に凸部１３または凹部１
４を形成させるものであってもよい。例えば、第１部材
１０が鋼等の金属材料からなるものである場合には、ボ
ール盤、フライス盤、旋盤等の加工装置を用いて、切削
加工によって接合面１２を造形することができる。

【００３１】次に、接合面が造形された第１部材の切欠
きまたは穴に第２部材を挿入し、カシメ工程を行う。図
２に示す第１部材と第２部材との組み合わせの場合のカ
シメ工程の様子を、図４に示す。この実施形態は、第１
部材１０の穴１１の側壁面である接合面１２は凸状に形
成されている。挿入される第２部材２０は、接合部とな
る大径部２１と、その上下に同軸的に設けられた小径部
２２とからなり、カシメるための加圧は、大径部のフラ
ンジ面２３を上下方向に大径部２１を押しつぶすように
行う。本実施形態の場合は、小径部２２の変形を防止す
べく、小径部２２の外径より若干大きな内径を有する１
対の筒状の押圧治具５０によって加圧を行う。加圧の方
法は、特に限定されず、プレス、打撃等、種々の方法を
用いて行うことができる。

【００３２】加圧により、第２部材２０の大径部２１
は、塑性変形し第１部材１０の接合面１２に嵌合するこ
ととなり、第１部材１０の接合面１２と第２部材２０の
接合面２４（大径部２１の円柱側面であった面）とで嵌
合部４０を構成することとなる。しかし、このようなカ
シメ工程だけでは、嵌合部４０には隙間が残存すること
になり、第１部材１０と第２部材２０とのいずれかに繰
り返し荷重が加えられるような場合は、両者の間にがた
つきを生じることも考えられる。

【００３３】加圧して変形させる部材、本実施形態の場
合は第２部材２０の大径部２１が、例えば金属材料のよ
うに、加熱することにより軟化する材料からなる場合
は、カシメ工程は、この第２部材の大径部２１を加熱し
て行うことが望ましい。第２部材２０を軟化させること
により、上記嵌合部４０に残存する隙間が減少し、両部
材に生じるがたつきを軽減させることができ、また、カ
シメのための加圧力を小さくすることができ、カシメ装
置自体の小型化が達成できるからである。

【００３４】上記加熱の方法は、第２部材２０を加熱炉
中に存置させる方法、直火を当てて加熱する方法等、種
々の方法を採用することができる。また、第２部材２０
を第１部材１０に挿入する前に第２部材を単独で加熱す
るのでもよく、また、挿入後加熱するものであってもよ
い。第２部材２０が電気伝導性のある材料である場合、
高周波コイルを用いて高周波誘導加熱を行うこともでき
る。高周波誘導加熱は、迅速かつ均一に加熱できるとい
うメリットを有する。また、第２部材２０が電気伝導性
のある材料からなる場合には、加圧するための１対の押
圧治具５０の間に高電圧をかけ、その通電抵抗によって
発熱させる抵抗加熱を行うのがより望ましい。この抵抗
加熱によれば、加熱と加圧が同時にできることから、よ
り迅速かつ簡便な、カシメ工程となる。

【００３５】カシメ工程終了後、嵌合部４０の隙間にろ
う材を流入させ、この嵌合部４０を密着させるろう付け
工程に移る。ろう付け後の様子を、図５に示す。ろう付
け工程により、ろう材は嵌合部４０の隙間に入り込み、
第１部材１０と第２部材２０との嵌合部４０は密着され
た状態となり、接合強度が大きく、繰り返される荷重に
対してもがたつきの発生しない２部材の接合が実現され
る。

【００３６】ろう付けは、例えば第１部材および第２部
材が鋼、チタン等の場合は銀ろう付けを行うといった具
合に、公知の方法にて行えばよく、ろう材の種類、フラ
ックスの種類、加熱方法等、ろう付けの材料および条件
については、接合に供される第１部材１０および第２部
材２０の材質、大きさ、嵌合部４０の隙間量および形状
等に応じて、適切なものを選定すればよい。なお、第１
部材１０がセラミック材料で、第２部材２０が金属材料
であるような場合は、セラミックの第１部材１０の接合
面１２に、Ｍｏ系物質をメタライジングする等の特殊な
前処理を行って、接合性を向上させるといった工夫も考
えられる。

【００３７】また、ろう付け時におけるろう材の流入を
スムーズに行うことに配慮して、嵌合部４０の第１部材
１０あるいは第２部材２０のろう材を流入させる箇所に
ろう材導入部を形成させることも望ましい実施態様とな
る。例えば、図６に示すものは、第１部材１０の板表面
と接合面２４との境界部に面取り１５を施すことによ
り、ろう材導入部を設けた態様のものである。このよう
なろう材導入部の存在により、ろう付け工程が簡便かつ
確実に実施でき、嵌合部４０のより均一な密着が担保さ
れることとなる。

【００３８】〈第２接合方法〉第２接合方法は、上記第
１接合方法のろう付け工程に代え、挿入される第２部材
を加圧するカシメ工程によっても残存する嵌合部の隙間
を、第１部材の切欠きまたは穴の近傍を加圧して押しつ
ぶす第２のカシメ工程を行う方法である。この第２のカ
シメ工程により、嵌合部が密着した接合を行うことがで
きる接合方法となる。

【００３９】この第２接合方法は基材となる第１部材を
も加圧して塑性変形させるものであることから、第１部
材は、例えば、鋼、アルミニウム、チタン、銅等の金属
材料のように、塑性変形性のある材料からなる必要があ
る。また、第２接合方法における第１部材接合面造形工
程では、第１部材を加圧によって押しつぶして嵌合部の
隙間を密着させるものであることから、第１部材の切欠
きまたは穴の側壁面を凹状に形成する必要がある。より
具体的には、例えば、図３（ｂ）、（ｄ）に示すような
形状の凹部を形成する必要がある。凹状の壁面を形成し
て接合面を造形する方法としては、上記第１接合方法に
おける場合と同様の方法を用いればよい。

【００４０】次に、第１部材の切欠きまたは穴に挿入し
た第２部材を加圧する第１のカシメ工程を行う。第１の
カシメ工程を図７に示す。第１接合方法と同様の方法に
てカシメを行えばよい。この第１カシメ工程によって、
第２部材２０の大径部２１は塑性変形し、大径部２１の
円筒側面が第１部材１０の穴１１の側壁面である接合面
１２に嵌合して接合面２４となる。上記第１接合方法の
場合と同様、第１部材１０の接合面１２と第２部材２０
の接合面２４とから構成される嵌合部４０は、この時点
では密着されたものとなっておらず、隙間を有するもの
となってている。なお、第２部材が加熱することにより
軟化する部材である場合には、この第１カシメ工程にお
いて第２部材２０を加熱してカシメを行うことも、ま
た、その加熱を抵抗加熱にて行うこともでき、それらの
利点についても上記第１接合方法の場合と同様である。

【００４１】次いで、第１部材１０の切欠きまたは穴１
１の近傍を加圧し、第１部材１０の接合面１２を変形さ
せて嵌合部４０を密着させる第２のカシメ工程に供す
る。第２のカシメ工程の様子を図８に示す。押圧治具５
０によって第１部材１０の穴１１の周りを第１部材１０
を挟み付けるように加圧することで、嵌合部４０が密着
させられる。第１部材１０が加熱により軟化する材料か
らなる場合は、この第２のカシメ工程において、第１部
材１０を加熱して行うことは、嵌合部４０をより緊密に
密着させることとなる。つまり、軟化することにより第
１部材１０の変形性が良好となるばかりでなく、加熱カ
シメ後の冷却によって、第１部材１０の穴１１が収縮
し、第２部材２０を締め付けるように作用するからであ
る。なお、この加熱の方法についても種々の方法を採用
できるが、押圧治具５０を介して通電させ、第１部材１
０の通電抵抗により発熱させる抵抗加熱によれば、カシ
メと加熱が同時に行えることから、迅速なカシメ工程と
なる。

【００４２】このように、第１部材および第２部材の両
者が加圧によって塑性変形する材料からなる場合、第２
接合方法は、第１接合方法と異なりろう付けを必要とせ
ず、簡便でかつ迅速な２部材の接合方法となる。

【００４３】〈第３接合方法〉本接合方法は、上記第１
接合方法および第２接合方法と異なり、板状の第１部材
と第１部材の切欠きまたは穴に挿入される第２部材と
を、両者の接合面の間に第３の部材を介して接合するも
のである。第１部材、第２部材および第３部材の形状
は、種々選択して組み合わせることができるが、ここで
は便宜上、図９に示すような、中央部に貫通した円形の
穴１１が設けられた円盤状の第１部材１０と、円柱棒状
の第２部材２０と、第１部材１０の穴１１の内径より若
干小さい外径をもちかつ第２部材２０の外径より若干大
きな内径をもつ筒状の第３部材３０との組み合わせの実
施形態を中心に説明する。以後の第４〜第６接合方法に
ついても同様である。

【００４４】本接合方法では、第３部材３０を加圧して
変形させるため、この第３部材は、例えば金属材料のよ
うな塑性変形性がある材料からなる必要がある。これに
対して、第１部材１０および第２部材については、加圧
変形させないことから、金属材料のみならず、例えばセ
ラミック、ガラス等の塑性変形性のない材料であっても
構わない。

【００４５】第１部材の造形工程は、第１接合方法の場
合と同様、第１部材に設けられた切欠きまたは穴を区画
する壁面のうち、接合部となる部分の板厚方向の中間部
を凸状または凹状に形成することによって行う。凸状ま
たは凹状の形状については第１接合方法の場合と同様、
例えば、図３に示すような種々の形状を採用することが
できる。また、凸部あるいは凹部の形成方法、突出代ま
たは凹み代等についても、第１接合方法と同様の考え方
に従えばよい。

【００４６】本接合方法では、第２部材の第１部材の接
合面に対向する部位を、第１部材の接合面に対して凸状
または凹状に形成して第２部材の接合面を造形する第２
部材接合面造形工程をも必要とする。図９に示す組み合
わせの実施形態の場合においては、図１０に示すような
断面形状に、第２部材２０の接合面を造形すればよい。
例えば、図１０（ａ）および（ｄ）で示されるような、
断面において２本の直線で区画されるような凸部２５あ
るいは凹部２６をもつ形状、図１０（ｂ）および（ｅ）
で示されるような、断面において曲線で区画される凸部
２５あるいは凹部２６をもつ形状、図１０（ｃ）および
（ｆ）で示されるような同一断面で２以上の凸部２５ま
たは凹部２６をもつ形状などである。凸部２５または凹
部２６の形成方法は、第２部材２０の材質等に応じて、
任意の方法を採用できる。

【００４７】なお、例えば、図１０（ｄ）、（ｅ）、
（ｆ）のように凹部２６を形成させて第２部材２０の接
合面を造形する場合には、第２部材の材料歩留りがよい
という利点をも有する。つまり、棒状の長い第２部材に
ついて上記の第１接合方法および第２接合方法を適用し
ようとする場合であって、第２部材を切削加工等によっ
て所定の形状に造形する場合は、例えば図１１（ａ）に
示すように、斜線部分を切除しなければならない。これ
に対して、本接合方法の第２部材では、図１１（ｂ）に
示すように、凹部を形成するように接合面を造形すれば
よく、切除される材料が少なくてすみ、第２部材の材料
歩留りがよいものとなる。したがって、第２部材が棒状
の長いものであって、しかも高価な材料からなる場合
は、本接合方法はコスト的にも優れた接合方法となる。

【００４８】次に、接合面が造形された第１部材の切欠
きまたは穴に、第３部材とともに第２部材を挿入し、カ
シメ工程を行う。図９に示す第１部材、第２部材、第３
部材との組み合わせの場合のカシメ工程の様子を、図１
２（ａ）および（ｂ）に示す。この実施形態では、第１
部材１０の穴１１の側壁面である接合面１２は凸状に形
成されている。挿入される第２部材２０の接合面２４も
凸状に形成されている。カシメは、第３部材３０のみを
加圧すべく、押圧治具５０によって行う。加圧の方法
は、第１接合方法の場合と同様、特に限定されず、プレ
ス、打撃等、種々の方法を用いて行うことができる。

【００４９】加圧により、第３部材３０は、塑性変形し
て第１部材１０の接合面１２および第２部材２０の接合
面２４に嵌合することとなり、それぞれの接合面１２、
２４と第３部材３０の接合面３１とで嵌合部４０を構成
することとなる。第１接合方法の場合と同様、このよう
なカシメ工程だけでは、嵌合部４０には隙間が残存する
ことになり、第１部材１０と第２部材２０とはがたつき
が発生する可能性を残す。

【００５０】第３部材３０が、例えば金属材料のよう
に、加熱することにより軟化する材料からなる場合は、
第１接合方法の場合と同様、カシメ工程は、この第３部
材３０を加熱して行うことが望ましい。第３部材３０を
軟化させることにより、上記嵌合部４０に残存する隙間
が減少し、両部材間に生じる可能性があるがたつきを軽
減させることができ、また、カシメのための加圧力を小
さくすることができ、カシメ装置自体の小型化が達成で
きるからである。加熱によるこれらの効果は、第１接合
方法の場合と同様である。

【００５１】上記加熱の方法は、第１接合方法の場合と
同様、第３部材３０を加熱炉中に存置させる方法、直火
を当てて加熱する方法、高周波誘導加熱法等、種々の方
法を採用することができる。また、第３部材２０を第１
部材１０に挿入する前に第３部材を単独で加熱するので
もよく、また、挿入後加熱するものであってもよい。ま
た、第３部材３０が電気伝導性のある材料からなる場合
には、通電抵抗によって発熱させる抵抗加熱を行うのが
望ましい。この抵抗加熱によれば、加熱と加圧が同時に
できることから、より迅速かつ簡便な、カシメ工程とな
る。この抵抗加熱による効果も、上記第１接合方法の場
合と同様である。

【００５２】カシメ工程終了後、第１部材１０と第３部
材３０との嵌合部４０および第２部材２０と第３部材３
０との嵌合部４０の隙間にろう材を流入させ、この嵌合
部４０を密着させるろう付け工程に移る。ろう付け後の
様子を、図１２（ｃ）に示す。ろう付け工程により、ろ
う材４１は嵌合部４０の隙間に入り込み、２つの嵌合部
４０は密着された状態となり、接合強度が大きく、第１
部材と第２部材との間にがたつきのない２部材の接合が
実現される。なお、第３部材を加熱して変形させること
による熱収縮で第２部材と第３部材が充分に密着する場
合には、第２部材２０と第３部材３０とのろう付けは必
要ない。

【００５３】ろう付けは、第１接合方法の場合と同様
に、公知の方法にて行えばよく、ろう材の種類、フラッ
クスの種類、加熱方法等、ろう付けの材料および条件に
ついては、第１部材１０、第２部材２０、第３部材３０
の材質、大きさ、嵌合部４０の隙間量および形状等に応
じて、適切なものを選定すればよい。また、ろう付け時
におけるろう材の流入をスムーズに行うべく、嵌合部４
０の第１部材１０あるいは第２部材２０のろう材流入箇
所にろう材導入部を設ける等の配慮をすることも望まし
い。この点についても、第１接合方法の場合と同様であ
る。

【００５４】〈第４接合方法〉本接合方法は、上記第３
の接合方法における第１部材と第３部材との嵌合部を密
着する手段として、ろう付けの代わりに、第１部材の切
欠きまたは穴の近傍を加圧して行うカシメによる手段を
採用したものである。つまり、本接合方法は、第３接合
方法と第２接合方法とをミックスさせた方法である。

【００５５】したがって、本接合方法が適用できる第１
部材は、例えば金属材料等のように、塑性変形性のある
材料からなる必要がある。また、本接合方法における第
１部材接合面造形工程では、第２接合方法と同様、第１
部材と第３部材との嵌合部の隙間を第１部材を加圧する
ことによって押しつぶし、密着させるものであることか
ら、第１部材の切欠きまたは穴の側壁面を凹状に形成す
る必要があり、例えば、図３（ｂ）、（ｄ）に示すよう
な形状の凹部を形成する必要がある。なお、第２部材の
接合面の造形は、第３接合方法の場合と同様に行えばよ
い。

【００５６】接合面が造形された第１部材および第２部
材は、両者の間に第３部材を介して、まず第１のカシメ
工程に供される。図９に示す第１部材、第２部材、第３
部材との組み合わせの場合の第１のカシメ工程の様子
を、図１３に示す。この実施形態では、第１部材１０の
穴１１の側壁面である接合面１２および挿入される第２
部材２０の接合面２４ともに凹状に形成されている。カ
シメは、第３接合方法と同様の方法にて行えばよい。ま
た、第３部材３０を加熱してカシメ行うこと、およびこ
の加熱の方法についても第３接合方法に従う。

【００５７】第１のカシメ工程により、第３部材３０
は、塑性変形し第１部材１０の接合面１２および第２部
材２０の接合面２４に嵌合することとなり、それぞれの
接合面１２、２４と第３部材３０の接合面３１とで嵌合
部４０を構成することとなる。第３接合方法の場合と同
様、このようなカシメ工程だけでは、嵌合部４０には隙
間が残存することになる。

【００５８】次いで、嵌合部の隙間を密着させるため
に、第２のカシメ工程に供される。第２のカシメ工程の
様子を、図１４に示す。第２のカシメ工程では、第１部
材１０の穴１１の近傍を板厚方向に挟み付けるように加
圧し、第１部材１０の接合面１２を変形させて、第１部
材と第３部材との嵌合部４０を密着させる。加圧は、押
圧治具５０によって第１部材１０の穴１１の周りを第１
部材１０を挟み付けるようにして行う。第１部材１０が
加熱により軟化する材料からなる場合は、この第２のカ
シメ工程において、第１部材１０を加熱して行うこと、
および、加熱を抵抗加熱によって行うことの効果は、第
２接合方法の場合と共通するものとなる。

【００５９】カシメ工程終了後、第２部材２０と第３部
材３０との嵌合部４０の隙間にろう材を流入させ、この
嵌合部４０を密着させるろう付け工程に移る。ろう付け
後の様子を、図１５に示す。ろう付け工程により、ろう
材は嵌合部４０の隙間に入り込み、第２部材２０と第３
部材３０とのの嵌合部４０は密着された状態となる。ろ
う付けの方法については、上記第１接合方法および第３
接合方法の場合と同様に、公知の方法を採用すればよ
い。なお、第３接合方法の場合と同様、第３部材を加熱
して変形させることによる熱収縮で第２部材と第３部材
が充分に密着する場合には、第２部材２０と第３部材３
０とのろう付けは必要ない。

【００６０】本接合方法は、上記第２のカシメ工程とろ
う付け工程の２工程で、それぞれの嵌合部が密着され、
接合強度が大きく、第１部材と第２部材との間にがたつ
きのない２部材の接合が実現される。なお、第２のカシ
メ工程と、ろう付け工程については、いずれの工程を先
に行ってもよい。本接合方法は、ろう付けを行う箇所が
少ないため、上記第３接合方法に比べて短時間で２部材
を接合できる方法となる。

【００６１】〈第５接合方法〉本接合方法は、上記第３
接合方法と同様、第３部材を介して接合する方法である
が、上記第３接合方法と異なり、第２部材と第３部材と
の接合をろう付けに代えて拡散接合にて行う方法であ
る。したがって、第３部材は、塑性変形性が要求される
とともに、第２部材と拡散接合可能な材料、例えば同種
の材料からなることが要求される。なお、第１部材は、
塑性変形性のない材料であっても構わない。

【００６２】第１部材の造形工程は、第１接合方法およ
び第３接合方法の場合と同様、第１部材に設けられた切
欠きまたは穴を区画する壁面のうち、接合部となる部分
の板厚方向の中間部を凸状または凹状に形成することに
よって行う。凸状または凹状の形状については第１接合
方法および第３接合方法の場合と同様、例えば、図３に
示すような種々の形状を採用することができる。また、
凸部あるいは凹部の形成方法、突出代または凹み代等に
ついても、第１接合方法および第３接合方法と同様の考
え方に従えばよい。

【００６３】本接合方法においては、第３接合方法と異
なり、第２部材の第１部材の接合面に対向する部位を造
形すること、つまり第２部材の接合面を造形すること
を、特に必要としない。第２部材の接合面を造形しない
場合は、その造形工程を省略できる分だけ２部材の接合
の工数を削減できる。また、本接合方法は、第３接合方
法および第４接合方法と同様、第２部材の材料の歩留り
を向上させることができ、第２部材が棒状の長いもので
あって、しかも高価な材料からなる場合は、本接合方法
は材料コスト的にも優れた接合方法となる。なお、第２
部材と第３部材との接合面を大きくするために、第２部
材の接合面を例えば図１０に示したような断面形状に造
形するものであってもよい。

【００６４】次に、接合面が造形された第１部材の切欠
きまたは穴に、第３部材とともに第２部材を挿入し、カ
シメ工程を行う。カシメ工程の様子を、図１６に示す。
この実施形態では、第１部材１０の穴１１の側壁面であ
る接合面１２は凸状に形成されており、挿入される第２
部材２０の接合面２４（第１部材の接合面１２に対向す
る部位）は造形されず丸棒の有する円柱面のままであ
る。カシメは、第３部材３０のみを加圧すべく、押圧治
具５０によって行う。加圧の方法は、上記第３接合方法
等の場合と同様、特に限定されず、プレス、打撃等、種
々の方法を用いて行うことができる。

【００６５】加圧により、第３部材３０は、塑性変形し
て、第１部材１０の接合面１２に嵌合すると同時に、第
２部材２０の接合面２４に付着することとなる。そして
第１部材１０の接合面１２と第３部材３０の接合面３１
とで嵌合部４０を構成し、第２部材の接合面２４と第３
部材の接合面３２とで付着部４５を構成することとな
る。第３接合方法の場合と同様、このようなカシメ工程
だけでは、嵌合部４０には隙間が残存することになり、
第１部材１０と第２部材２０とはがたつきが発生する可
能性を残す。また、付着部４５についても、多少の空隙
が存在するとともに、凹状または凸状に形成されていな
いため、第２部材２０に対してその長手方向に大きな力
を加えた場合に、第２部材２０が位置ズレを生じる状態
（第３部材から抜ける状態）となっている。

【００６６】第３部材３０が、例えば金属材料のよう
に、加熱することにより軟化する材料からなる場合は、
第３接合方法の場合と同様、カシメ工程は、この第３部
材３０を加熱して行うことが望ましい。第３部材３０を
軟化させることにより、上記嵌合部４０に残存する隙間
および上記付着部４５に残存する多少の空隙が減少させ
ることができ、また、カシメのための加圧力を小さくで
きることでカシメ装置自体の小型化が達成できるからで
ある。加熱によるこれらの効果は、上記第１接合方法に
おいて説明した効果と同様である。加熱方法については
上記第１接合方法に説明した方法に従えばよく、抵抗加
熱によるのが望ましいことについても同様である。

【００６７】なお、第３部材３０を加熱してカシメ工程
を行う場合、一般には、第３部材３０はカシメ工程後熱
収縮によって縮径する。したがって、第１部材１０と第
３部材３０との嵌合面４０は、その間隙がより大きくな
る傾向にあり、がたつきは大きくなる。これと逆に第２
部材２０と第３部材３０との付着部４５は密着しようと
するが、空隙が完全になくなることはなく、このままで
は、やはり長期の繰り返し負荷等によっては、がたつき
が生じ、さらに第２部材２０が第３部材３０から容易に
抜け得る状態となる。

【００６８】本接合方法では、カシメ工程終了後、第２
部材２０と第３部材３０との付着部４５を拡散接合させ
る拡散接合工程を行う。拡散接合工程後の様子を図１７
に示す。拡散接合は、加熱することにより、付着部４５
において、第２部材２０および第３部材３０を形成する
材料が、固相の状態で相互に相手部材に原子レベルで拡
散していく現象を利用したものであり、両部材の界面が
消失し、あたかも１つの部材となるように強固な接合を
可能にしている。

【００６９】拡散接合の方法は、特に限定するものでは
なく、第２部材２０および第３部材３０を加熱すること
のできる方法であって、一般的に行われる公知の方法を
採用すればよい。例えば、カシメ工程を終了して一体化
された第１〜第３部材を、加熱炉中で、非酸化性雰囲気
下、それぞれの部材の融点より低い温度で加熱すればよ
い。拡散接合が完了した状態は、上記第１接合方法にお
いてカシメ工程が完了した状態に極めて近い状態となっ
ている。

【００７０】拡散接合工程終了後、第１部材１０と第３
部材３０との嵌合部４０の隙間にろう材を流入させ、こ
の嵌合部４０を密着させるろう付け工程に移る。ろう付
け後の様子を、図１８に示す。ろう付け工程により、ろ
う材４１は嵌合部４０の隙間に入り込み、嵌合部４０は
密着された状態となり、接合強度が大きく、第１部材と
第２部材との間にがたつきのない２部材の接合が実現さ
れる。

【００７１】ろう付けは、第１接合方法の場合と同様
に、公知の方法にて行えばよく、ろう材の種類、フラッ
クスの種類、加熱方法等、ろう付けの材料および条件に
ついては、第１部材１０、第２部材２０、第３部材３０
の材質、大きさ、嵌合部４０の隙間量および形状等に応
じて、適切なものを選定すればよい。また、ろう付け時
におけるろう材の流入をスムーズに行うべく、嵌合部４
０の第１部材１０のろう材流入箇所にろう材導入部を設
ける等の配慮をすることも望ましい。この点について
も、第１接合方法の場合と同様である。

【００７２】本接合方法では、上記拡散接合工程とろう
付け工程とを、同時に行う、つまり、１工程で行う態様
ものとすることもできる。例えば、加熱炉中で拡散接合
工程を行う場合、予め第１部材１０と第３部材３０との
嵌合部４０のろう材材流入箇所にろう材を設置し、拡散
接合を行う加熱の最中にろう材が溶融して嵌合部４０に
流入するようにすればよい。拡散接合工程とろう付け工
程を同時に行う場合は、ろう付け工程にかかる時間を削
減することができ、より迅速で低コストな２部材の接合
方法となる。

【００７３】〈第６接合方法〉本接合方法は、第１部材
と第３部材との嵌合部を密着する手段として、上記第５
接合方法におけるろう付けの代わりに、第１部材の切欠
きまたは穴の近傍を加圧して行うカシメによる手段を採
用したものである。つまり、本接合方法は、第５接合方
法と第２接合方法とをミックスさせた方法である。言い
換えれば、第４接合方法の第２部材と第３部材との接合
を、拡散接合に置き換えたものである。

【００７４】したがって、本接合方法が適用できる第１
部材は、例えば金属材料等のように、塑性変形性のある
材料からなる必要がある。また、本接合方法における第
１部材接合面造形工程では、第２接合方法および第４接
合方法と同様、第１部材と第３部材との嵌合部の隙間を
第１部材を加圧することによって押しつぶし、密着させ
るものであることから、第１部材の切欠きまたは穴の側
壁面を凹状に形成する必要があり、例えば、図３
（ｂ）、（ｄ）に示すような形状の凹部を形成する必要
がある。第１部材の接合面の造形は、第２接合方法およ
び第４接合方法と同様の考え方、方法に従えばよい。な
お、第２部材の接合面の造形を特に必要としないのは、
上記第５接合方法の場合と同様である。

【００７５】次に、接合面が造形された第１部材の切欠
きまたは穴に、第３部材とともに第２部材を挿入し、第
１のカシメ工程を行う。第１のカシメ工程の様子を、図
１９に示す。カシメの方法等については、上記第５接合
方法の場合と同様とすればよい。加圧により、第３部材
３０は、塑性変形して、図３（ｂ）に示すような凹状に
造形されている第１部材１０の接合面１２に嵌合すると
同時に、第２部材２０の接合面２４に付着することとな
る。そして第１部材１０の接合面１２と第３部材３０の
接合面３１とで嵌合部４０を構成し、第２部材の接合面
２４と第３部材の接合面３２とで付着部４５を構成する
こととなる。つまり、第１のカシメ工程を終了した状態
は、上記第５接合方法のカシメ工程を終了した場合と、
同様の状態となっている。なお、第３部材３０が加熱す
ることにより軟化する材料からなる場合は、第１のカシ
メ工程は、この第３部材３０を加熱して行うことが望ま
しく、また、その加熱を抵抗加熱によって行うのが望ま
しいことについても、上記第５接合方法の場合と同様で
ある。

【００７６】第１のカシメ工程終了後、第２部材２０と
第３部材３０との付着部４５を拡散接合させる拡散接合
工程を行う。拡散接合工程後の様子を図２０に示す。拡
散接合の方法は、特に限定するものではなく、上記第５
接合方法と同様、一般的に行われる公知の方法を採用す
ればよい。拡散接合を完了したした状態は、上記第２接
合方法において第１のカシメ工程が完了した状態に極め
て近い状態となっており、拡散接合によって第２部材と
第３部材とは強固な接合がなされている。

【００７７】次いで、第１部材と第３部材との嵌合部４
０の隙間を密着させるために、第２のカシメ工程に供さ
れる。第２のカシメ工程の様子を、図２１に示す。第２
のカシメ工程では、第１部材１０の穴１１の近傍を板厚
方向に挟み付けるように加圧し、第１部材１０の接合面
１２を変形させて、第１部材と第３部材との嵌合部４０
を密着させる。加圧は、押圧治具５０によって第１部材
１０の穴１１の周りを第１部材１０を挟み付けるように
して行う。第１部材１０が加熱により軟化する材料から
なる場合は、この第２のカシメ工程において、第１部材
１０を加熱して行うこと、および、加熱を抵抗加熱によ
って行うことの効果は、第２接合方法の場合と共通する
ものとなる。

【００７８】本接合方法は、ろう付けを必要としないこ
とから、より迅速な２部材の接合方法となる。また、ろ
う材をも全く必要としないことは、高価なろう材を使用
しなければならない材料からなる２部材を接合する際
に、特にコスト低減効果が大きい接合方法となる。

【００７９】

【実施例】上記実施形態に基づき、鋼製の第１部材とチ
タン合金製の第２部材との接合を、第１接合方法、第２
接合方法および第５接合方法にて実施し、接合部の評価
をした。以下に、これらを実施例として説明する。

【００８０】〈実施例１〉本実施例では、第１部材の材
料にＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金を用い、第２部材の材料にＴ
ｉ−Ａｌ−Ｖ合金を用いた。第１部材は、図２に示すよ
うな形状で、厚さ６ｍｍ、直径３６ｍｍφの円盤状で、
中央部に直径１０．６ｍｍφの円形の貫通穴１１が設け
られている。また第２部材も、図２に示す形状であり、
大径部２１の直径は１０．５ｍｍφ、小径部の直径は６
ｍｍφ、大径部の長さは１０ｍｍとした。

【００８１】まず、第１部材１０の穴１１の側壁面を、
フライス盤にて切削加工し、図３（ａ）に示すような凸
部１３を形成させて、接合面１２を造形した。凸部１３
は、板厚のちょうど中間部にあり、穴の中心線（板表面
に対して垂直な線）に対して２５°の角度をなす接合面
とした。なお、接合面と板表面との境界には、後のろう
付けにおいてろう材が流入しやすいように、ろう材導入
部として、板表面から１ｍｍの深さまで面取り部を形成
させた。

【００８２】次に、第２部材２０を第１部材１０の穴１
１に挿入し、図４に示すように、上下方向に、第２部材
２０の大径部２１のフランジ面２３を押圧治具５０で挟
み付けるようにして押し当てた。それぞれの押圧治具５
０の間には電圧がかけられ第２部材２０に通電されるよ
うになっており、通電させることで、第２部材２０の大
径部２１を抵抗加熱した。通電と同時に、押圧治具５０
にて加圧し、第２部材２０の大径部２１を変形させ、そ
の円筒側面を第１部材の造形された接合面１２に嵌合さ
せて、カシメ工程を終了した。

【００８３】次いで、図６に示すように、嵌合部４０を
真空中で８５０℃に加熱し、ろう材導入部１５から、ろ
う材であるＢＡｇ−８ａを、嵌合面４０に残存する隙間
に流入させてろう付けを行った。窒素ガス冷却により室
温まで冷却させて、第１部材と第２部材との接合を完了
した。

【００８４】接合が完了したものを、切断し接合の様子
を観察した。接合断面の拡大写真を図２２に示す。この
写真からも明らかなように、本第１接合方法によれば、
第１部材と第２部材との接合部は完全に密着しており、
良好な接合状態となっていることが確認できた。

【００８５】接合強度を比較するために、ろう付けを行
わず、カシメ工程だけで接合を終了させたサンプルをも
作製した。また、ろう付けだけで接合したサンプルも作
製した。ろう付けだけのものは、第１部材の穴の側壁面
に凸部を形成させずに、ろう付けしたものである（図３
３参照）。

【００８６】本第１接合方法によるものと、上記２種の
サンプルとの接合強度を比較をした。まず、余盛りとな
っている部分の影響を排除すべく、各々の接合部を第１
部材の表面から１．３ｍｍ切削して、厚さ３．４ｍｍの
平板状とした。次いで、第１部材を固定した上で第２部
材の中心を第１部材の板厚方向に付勢し、いくらの力で
第２部材が第１部材から接合部で分離するかを試験し
て、強度を比較するものとした。試験の結果を、図２３
に示す。

【００８７】図２３は、ろう付けだけを行ったものが接
合部で分離するときの力を１００％とした場合の比較で
あり、カシメ工程のみを行ったものは、１２７％の値と
なった。これに対して本第１接合方法によるものは、１
５０％と高い値を示すものとなっている。この結果か
ら、本実施例の材料の組み合わせの場合、ろう付けだけ
よりもカシメだけを行った場合のほうが接合強度が強
く、さらに、カシメ工程を行った場合に残存する嵌合部
の隙間にろう材を流入させ、この嵌合部を密着させるこ
とが、接合強度の向上に大きな効果があると確認でき
る。

【００８８】〈実施例２〉本実施例は、第２接合方法に
関するものである。本実施例においても、第１部材の材
料にＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金を用い、第２部材の材料にＴ
ｉ−Ａｌ−Ｖ合金を用いた。第１部材は、図２に示すよ
うな形状で、厚さ６ｍｍ、直径３６ｍｍφの円盤状で、
中央部に直径９．２ｍｍφの円形の貫通穴１１が設けら
れている。また第２部材も、図２に示す形状であり、大
径部２１の直径は８．４ｍｍφ、小径部の直径は６．２
ｍｍφ、大径部の長さは１０ｍｍとした。

【００８９】まず、第１部材１０の穴１１の側壁面を、
フライス盤にて切削加工し、図３（ｂ）に示すような凹
部１４を形成させて、接合面１２を造形した。凹部１４
は、板厚のちょうど中間部にあり、穴の中心線（板表面
に対して垂直な線）に対して２５°の角度をなす接合面
とした。なお、凹部の凹み代は１ｍｍとした。

【００９０】次に、第２部材２０を第１部材１０の穴１
１に挿入し、第１のカシメ工程を行った。図７に示すよ
うに、上下方向に、第２部材２０の大径部２１のフラン
ジ面２３を押圧治具５０で挟み付けるようにして押し当
てた。それぞれの押圧治具５０の間には電圧がかけられ
第２部材２０に通電されるようになっており、通電させ
ることで、第２部材２０の大径部２１を抵抗加熱した。
通電と同時に、押圧治具５０にて加圧し、第２部材２０
の大径部２１を変形させ、その円筒側面を第１部材の造
形された接合面１２に嵌合させて、第１のカシメ工程を
終了した。第１のカシメ工程後の、接合部断面の様子
を、拡大写真として、図２４に示す。この写真からわか
るように、両部材の嵌合部４０は、完全には密着されて
おらず、不完全な接合状態となっている。

【００９１】次いで、第１のカシメ工程が終了したもの
を、第２のカシメ工程に供した。第２のカシメ工程は、
図８に示すような方法で行った。第１のカシメ工程と同
様に、押圧治具５０には第１部材１０通電させるように
なっており、通電させることで第１部材１０の接合部近
傍を抵抗加熱した。通電と同時に、押圧治具５０にて加
圧し、第１部材１０の接合面１２を変形させ、第２部材
２４の接合面２４と密着させ、第２のカシメ工程を終了
した。第２のカシメ工程後の、接合部断面の様子を、拡
大写真として、図２５に示す。この写真からわかるよう
に、両部材の嵌合部４０は、充分に密着されており、良
好な接合状態となっていることが確認できた。

【００９２】〈実施例３〉本実施例は、第３部材を介し
て第１部材と第２部材とを接合する第５接合方法に関す
るものである。本実施例では、第１部材の材料にＦｅ−
Ａｌ−Ｓｉ合金を用い、第２部材の材料にＴｉ−Ａｌ−
Ｖ合金を用い、第３部材の材料には第２部材の材料と同
じ組成のＴｉ−Ａｌ−Ｖ合金を用いた。それぞれの部材
は図９に示すような形状をしている。より具体的には、
第１部材１０は、厚さ６ｍｍ、直径３６ｍｍφの円盤状
で、中央部に直径９．６ｍｍφの円形の貫通穴１１が設
けられている。また第２部材２０は、直径は６．２ｍｍ
φ、長さ９５ｍｍ丸棒であり、第３部材３０は、外形
９．５ｍｍφ、内径６．５ｍｍφ、長さ１０ｍｍの円筒
状をなしている。

【００９３】まず、実施例１の場合と同様、第１部材１
０の穴１１の側壁面を、フライス盤にて切削加工し、図
３（ａ）に示すような凸部１３を形成させて、接合面１
２を造形した。凸部１３は、板厚のちょうど中間部にあ
り、穴の中心線（板表面に対して垂直な線）に対して２
５°の角度をなす接合面とした。

【００９４】次に、第２部材２０を第３部材３０を介し
て第１部材１０の穴１１に挿入し（第２部材２０を第３
部材３０に挿入し、第３部材３０ごと第１部材１０の穴
１１に挿入し）、図１６に示すように、上下方向に、第
３部材３０を押圧治具５０で挟み付けるようにして押し
当てた。それぞれの押圧治具５０の間には電圧がかけら
れ第３部材３０に７ｋＡの電流が通電されるようになっ
ており、通電させることで、第３部材を抵抗加熱した。
通電と同時に、押圧治具５０にて１０ｋＮの圧力で加圧
し（実際には通電開始から押圧完了まで約０．５秒）、
第３部材３０を変形させ、その円筒外側面を第１部材１
０の造形された接合面１２に嵌合さると同時に、その円
筒内側面を第２部材の接合面２４に付着させ、第１部材
１０、第２部材２０、第３部材３０を一体化させてカシ
メ工程を終了した。

【００９５】次いで、第１部材１０と第３部材３０との
嵌合部４０にろう材を流入させるべく、ろう材（ＢＡｇ
−８ａ）を嵌合部４０の上部に配置した（図１８参
照）。ろう材が配置され一体化された部材を、１０^-5Ｔ
ｏｒｒに減圧した非酸化性雰囲気の加熱炉中に納置し、
８５０℃の温度で０．５時間加熱した。この結果、図１
８に示すように、第１部材１０と第３部材３０との嵌合
部４０の隙間にはろう材４１が流入してろう付けが完了
し、図１７に示すように、第２部材２０と第３部材３０
との付着部４５は拡散接合が完了した。

【００９６】拡散接合された部分の様子を確認すべく、
断面観察をした。図２６および図２７に、拡散接合され
る前の付着部の断面の拡大写真を示す。図２６は中央部
（第１部材の板厚方向においてほぼ中心に位置する部
分）であり、図２７は、下部（第１部材の板厚方向にお
いて下端に位置する部分）である。また、拡散接合後の
付着部の断面の拡大写真を、図２８および図２９に示
す。同様に２８は中央部、図２９は下部である。なお図
２６〜図２９に示すいずれの写真も、中心から左側が第
２部材２０であり、中心から右側が第３部材である。

【００９７】写真から明らかなように、拡散接合される
前の付着部４５は、第２部材２０と第３部材３０との界
面が明確に確認でき、その界面にはいくつかの空隙が観
察できる。これに対して、拡散接合された付着部４５
は、空隙はなく、また、両部材の界面も消失している。
このことから判るように、拡散接合を行えば、第２部材
２０と第３部材３０とが、あたかも１つの部材のような
状態となっている。したがって、その部分の接合強度は
極めて高いものとなっていることが確認できる。

【００９８】拡散接合部の接合強度を確認するため、疲
労試験を行った。疲労試験は、本実施例（第５接合方
法）のものと先の実施例１（第１接合方法）のものの２
つについて行い、比較した。疲労試験に供するサンプル
は、余盛りとなっている部分の影響を排除すべく、各々
の接合部を第１部材の表面から１．３ｍｍ切削して、第
１部材を厚さ３．４ｍｍの平板状とした。疲労試験の条
件（疲労試験を行うための治具形状とその治具を用いた
試験の様子、およびサンプルに負荷される試験応力）を
図３０に示す。サンプルに対しては、応力比０．１の片
振り圧縮応力を、５０Ｈｚの周波数で負荷するものとし
た。

【００９９】疲労試験の結果として、応力の繰り返し数
と接合部の最大せん断応力との関係を、図３１に示す。
この図から判るように、第３部材を介して拡散接合を行
う第５接合方法によるものと、上記第１接合方法による
ものとを比較しても、その疲労限度はほとんど同じ値を
示す。このことは、第５接合方法における第２部材と第
３部材の拡散接合部の強度は、極めて高く、接合部全体
の強度を決定付けるものではないことが確認できる。

【０１００】

【発明の効果】本発明は、板状の部材と、この板状部材
に設けられた切欠きまたは穴に挿入される部材との接合
方法において、カシメ工程だけでは隙間が残存する嵌合
部を、ろう付け工程によって密着または金属的に結合さ
せる、別のカシメ工程によって密着させる、あるいは、
拡散接合によって接合するようにしたものである。した
がって、このような構成の本発明の２部材の接合方法を
採用することにより、２部材が密着あるいは金属的に結
合、一体化され、接合強度の点で優れた接合部を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の接合方法が適用できる板状の第１部
材の例を示す。

【図２】 本発明の第１接合方法および第２接合方法が
適用できる第１部材および第２部材の組み合わせの一例
を示す。

【図３】 第１部材の切欠きまたは穴の側壁面を造形す
るにあたって、採用できる凸状または凹状の形状の例を
示す。

【図４】 本発明の第１接合方法におけるカシメ工程の
一実施形態を示す。

【図５】 本発明の第１接合方法において、ろう付け工
程終了後の様子を示す。

【図６】 第１部材にろう材導入部となる面取り部を設
けた様子を示す。

【図７】 本発明の第２接合方法における第１のカシメ
工程の一実施形態を示す。

【図８】 本発明の第２接合方法における第２のカシメ
工程の一実施形態を示す。

【図９】 本発明の第３接合方法、第４接合方法、第５
接合方法または第６接合方法が適用できる第１部材、第
２部材および第３部材の組み合わせの一例を示す。

【図１０】 第２部材の接合面を造形するにあたって、
採用できる凸状または凹状の形状の例を示す。

【図１１】 本発明の第１および第２接合方法における
第２部材の材料歩留まりと、第３、第４接合方法におけ
る第２部材の材料歩留まりとの比較を示す。

【図１２】 本発明の第３接合方法におけるカシメ工程
およびろう付け工程の一実施形態を示す。

【図１３】 本発明の第４接合方法における第１のカシ
メ工程の一実施形態を示す。

【図１４】 本発明の第４接合方法における第２のカシ
メ工程の一実施形態を示す。

【図１５】 本発明の第４接合方法において、ろう付け
工程終了後の様子を示す。

【図１６】 本発明の第５接合方法におけるカシメ工程
の一実施形態を示す。

【図１７】 本発明の第５接合方法において、拡散接合
工程終了後の様子を示す。

【図１８】 本発明の第５接合方法において、ろう付け
工程終了後の様子を示す。

【図１９】 本発明の第６接合方法における第１のカシ
メ工程の一実施形態を示す。

【図２０】 本発明の第６接合方法において、拡散接合
工程終了後の様子を示す。

【図２１】 本発明の第６接合方法における第２のカシ
メ工程の一実施形態を示す。

【図２２】 本発明の第１接合方法の実施例において、
接合されたものの接合部断面写真を示す。

【図２３】 本発明の第１接合方法による場合の接合強
度と、カシメ工程だけおよびろう付け工程だけの場合の
接合強度との比較を示す。

【図２４】 本発明の第２接合方法の実施例において、
第１のカシメ工程終了後のものの接合部断面写真を示
す。

【図２５】 本発明の第２接合方法の実施例において、
第２のカシメ工程終了後のものの接合部断面写真を示
す。

【図２６】 本発明の第５接合方法の実施例において、
拡散接合前の第２部材と第３部材との付着部（中央部）
の断面写真を示す。

【図２７】 本発明の第５接合方法の実施例において、
拡散接合前の第２部材と第３部材との付着部（下部）の
断面写真を示す。

【図２８】 本発明の第５接合方法の実施例において、
拡散接合後の第２部材と第３部材との付着部（中央部）
の断面写真を示す。

【図２９】 本発明の第５接合方法の実施例において、
拡散接合後の第２部材と第３部材との付着部（下部）の
断面写真を示す。

【図３０】 本発明の第１方法の実施例および第５接合
方法の実施例において、接合したサンプルに施した疲労
試験の条件を示す。

【図３１】 疲労試験の結果であって、第５接合方法に
よるサンプルおよび第１接合方法によるサンプルの応力
繰り返し数と接合部の最大せん断応力との関係を示す。

【図３２】 本発明が適用される一般的な接合の例を示
す。

【図３３】 従来行っていたろう付けによる接合の概念
を示す。

【図３４】 従来行っていたカシメによる接合の概念を
示す。

【符号の説明】

１０：第１部材 １１：穴 １２：接合面 １３：凸部 １４：凹部 １５：ろう材導入部 ２０：第２部材 ２１：大径部 ２２：小径部 ２３：フランジ面 ２４：接合面 ３０：第３部材 ３１：接合面 ４０：嵌合部 ４１：ろう材 ４５：付着部 ５０：押圧治具

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１２月２０日（１９９９．１２．
２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２２】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２４】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２５】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２６】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２７】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２８】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２９】

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有
   する板状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される
   第２部材とを接合させる２部材の接合方法であって、 前記第１部材の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板
   厚方向の中間部の少なくとも一部を凸状または凹状に形
   成して第１部材の接合面を造形する第１部材接合面造形
   工程と、 該第１部材の該切欠きまたは穴に前記第２部材を挿入
   し、該第２部材を加圧して変形させ、該第１部材の接合
   面に嵌合させるカシメ工程と、 該第１部材と該第２部材との嵌合部の隙間にろう材を流
   入させ、該嵌合部を密着させるろう付け工程と、を含ん
   でなる２部材の接合方法。
2. 【請求項２】 板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有
   する板状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される
   第２部材とを接合させる２部材の接合方法であって、 前記第１部材の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板
   厚方向の中間部の少なくとも一部を凹状に形成して第１
   部材の接合面を造形する第１部材接合面造形工程と、 該第１部材の該切欠きまたは穴に前記第２部材を挿入
   し、該第２部材を加圧して変形させ、該第１部材の接合
   面に嵌合させる第１のカシメ工程と、 該第１部材の該切欠きまたは穴の近傍を加圧し、該第１
   部材の接合面を変形させ、該第１部材と該第２部材との
   嵌合部を密着させる第２のカシメ工程と、を含んでなる
   ２部材の接合方法。
3. 【請求項３】 板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有
   する板状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される
   第２部材とを、該第１部材と該第２部材との間に位置さ
   せる第３部材を介して接合させる２部材の接合方法であ
   って、 前記第１部材の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板
   厚方向の中間部の少なくとも一部を凸状または凹状に形
   成して第１部材の接合面を造形する第１部材接合面造形
   工程と、 前記第２部材の該第１部材の接合面に対向する部位を、
   該第１部材の接合面に対して凸状または凹状に形成して
   第２部材の接合面を造形する第２部材接合面造形工程
   と、 該第１部材の該切欠きまたは穴に該第２部材を前記第３
   部材を介して挿入し、該第３部材を加圧して変形させ、
   該第１部材の接合面および該第２部材の接合面に嵌合さ
   せるカシメ工程と、 該第１部材と該第３部材との嵌合部の隙間および該第２
   部材と該第３部材との嵌合部の隙間にろう材を流入さ
   せ、該２つの嵌合部を密着させるろう付け工程と、を含
   んでなる２部材の接合方法。
4. 【請求項４】 板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有
   する板状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される
   第２部材とを、該第１部材と該第２部材との間に位置さ
   せる第３部材を介して接合させる２部材の接合方法であ
   って、 前記第１部材の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板
   厚方向の中間部の少なくとも一部を凹状に形成して第１
   部材の接合面を造形する第１部材接合面造形工程と、 前記第２部材の該第１部材の接合面に対向する部位を、
   該第１部材の接合面に対して凸状または凹状に形成して
   第２部材の接合面を造形する第２部材接合面造形工程
   と、 該第１部材の該切欠きまたは穴に該第２部材を前記第３
   部材を介して挿入し、該第３部材を加圧して変形させ、
   該第１部材の接合面および該第２部材の接合面に嵌合さ
   せる第１のカシメ工程と、 該第１部材の該切欠きまたは穴の近傍を加圧し、該第１
   部材の接合面を変形させ、該第１部材と該第３部材との
   嵌合部を密着させる第２のカシメ工程と、 該第２部材と該第３部材との嵌合部の隙間にろう材を流
   入させ、該嵌合部を密着させるろう付け工程と、を含ん
   でなる２部材の接合方法。
5. 【請求項５】 板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有
   する板状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される
   第２部材とを、該第１部材と該第２部材との間に位置さ
   せる第３部材を介して接合させる２部材の接合方法であ
   って、 前記第１部材の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板
   厚方向の中間部の少なくとも一部を凸状または凹状に形
   成して第１部材の接合面を造形する第１部材接合面造形
   工程と、 該第１部材の該切欠きまたは穴に前記第２部材を前記第
   ３部材を介して挿入し、該第３部材を加圧して変形さ
   せ、該第１部材の接合面に嵌合させかつ該第２部材の該
   第１部材の接合面に対向する部位に付着させるカシメ工
   程と、 該第２部材および該第３部材を加熱し、該第２部材と該
   第３部材との付着部を拡散接合させる拡散接合工程と、 該第１部材と該第３部材との嵌合部の隙間にろう材を流
   入させ、該嵌合部を密着させるろう付け工程と、を含ん
   でなる２部材の接合方法。
6. 【請求項６】 前記拡散接合工程と前記ろう付け工程と
   を同時に行う請求項５に記載の２部材の接合方法。
7. 【請求項７】 板厚方向に貫通する切欠きまたは穴を有
   する板状の第１部材と、該切欠きまたは穴に挿入される
   第２部材とを、該第１部材と該第２部材との間に位置さ
   せる第３部材を介して接合させる２部材の接合方法であ
   って、 前記第１部材の前記切欠きまたは穴を区画する壁面の板
   厚方向の中間部の少なくとも一部を凹状に形成して第１
   部材の接合面を造形する第１部材接合面造形工程と、 該第１部材の該切欠きまたは穴に前記第２部材を前記第
   ３部材を介して挿入し、該第３部材を加圧して変形さ
   せ、該第１部材の接合面に嵌合させかつ該第２部材の該
   第１部材の接合面に対向する部位に付着させる第１のカ
   シメ工程と、 該第２部材および該第３部材を加熱し、該第２部材と該
   第３部材との付着部を拡散接合させる拡散接合工程と、 該第１部材の該切欠きまたは穴の近傍を加圧し、該第１
   部材の接合面を変形させ、該第１部材と該第３部材との
   嵌合部を密着させる第２のカシメ工程と、 を含んでなる２部材の接合方法。
8. 【請求項８】 前記カシメ工程は、加圧して変形させる
   部材を加熱して行う請求項１、請求項３、請求項５、請
   求項６のいずれかに記載の２部材の接合方法。
9. 【請求項９】 前記第１のカシメ工程および前記第２の
   カシメ工程の少なくとも一方は、加圧して変形させる部
   材を加熱して行う請求項２、請求項４、請求項７のいず
   れかに記載の２部材の接合方法。
10. 【請求項１０】 前記加圧して変形させる部材の加熱
    は、通電抵抗により発熱させる抵抗加熱によって行う請
    求項８または請求項９に記載の２部材の接合方法。