JP6873777B2 - 金属部材の接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、第１金属部材と、前記第１金属部材よりも融点が低い第２金属部材とを接合する金属部材の接合方法に関する。

例えば、特許文献１には、形状の設計自由度が制限され易い圧入や、焼きばめ等の方法によらずに、第１金属部材と第２金属部材とを接合する接合方法が開示されている。すなわち、この接合方法では、第１金属部材と第２金属部材とをろう材を介して当接させ、互いに近接する方向に加圧しながら通電を行う。これによって発熱した第１金属部材及び第２金属部材からろう材に熱を伝達し、該ろう材を溶融しながら、第１金属部材及び第２金属部材の間から排出する。その結果、第１金属部材と第２金属部材とが液相拡散接合された接合金属部材が得られる。

特開平１１−１７００３４号公報

上記の接合方法では、予め一律に定められた時間に基づく加圧タイミングのみによって、第１金属部材及び第２金属部材の相対的な接合位置が決定される。このため、例えば、第１金属部材及び第２金属部材の形状や、ろう材の厚さ等にばらつきがある場合には、加圧により第１金属部材と第２金属部材とを所望の位置関係となるまで近接させたり、ろう材を十分に溶融して排出したりすることが困難になる懸念がある。また、例えば、第１金属部材と第２金属部材とを当接させる位置や向き等がずれた状態で、加圧及び通電が行われた場合、該位置ずれが生じたまま第１金属部材と第２金属部材とが接合されてしまい、得られる接合金属部材の品質が低下してしまう懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、形状のばらつきや、接合する際の当接位置及び向きのずれ等によらず、第１金属部材と第２金属部材とを高精度に接合して品質に優れた接合金属部材を得ることが可能な金属部材の接合方法を提供する。

上記の目的を達成するため、本発明は、環状の第１金属部材の外周と、前記第１金属部材よりも融点が低い第２金属部材に設けられた開口の周縁部である開口周縁部とを接合する金属部材の接合方法であって、前記第１金属部材の外周に設けられた第１位置決め面と、前記第２金属部材の前記開口周縁部に設けられた第２位置決め面とを間隔をおいて臨ませるとともに、前記第１金属部材の第１接合面に、前記第２金属部材の第２接合面から突出する凸部の角部を線接触させた状態で、前記第１金属部材と前記第２金属部材に加圧力を加えつつ通電することにより、溶融した前記凸部を前記第１接合面と前記第２接合面との間から排出しながら、前記第１金属部材と前記第２金属部材とを近接させる第１工程と、前記第１位置決め面と前記第２位置決め面とが接触すると同時に通電を停止し、且つ加圧力の付加を停止することにより、前記第１接合面と前記第２接合面が接合部位となり、互いに当接した第１位置決め面及び第２位置決め面が非溶融部位となる接合金属部材を得る第２工程と、を有し、前記第１接合面は、前記第１工程で前記第１金属部材と前記第２金属部材とを近接させる際に前側となる一端側から、後側となる他端側に向かって前記第１金属部材の外径を拡径するテーパ状であり、前記第２接合面は、前記第１接合面に沿ったテーパ状であり、前記第１位置決め面は、前記第１接合面の前記一端側に連続して設けられ、前記第２位置決め面は、前記第２接合面の前記一端側に連続して設けられ、前記第１位置決め面及び前記第２位置決め面は、前記第１接合面及び前記第２接合面よりもテーパ角度が大きいテーパ状であり、前記凸部は、前記第２接合面から前記開口の軸心側に向かって突出し、前記第１工程では、前記凸部が前記角部から溶融しながら前記第１接合面に接触することで、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが近接するにつれて、前記第１接合面と前記凸部との接触面積が、前記第１接合面に沿って前記開口の径方向に対して拡大していき、前記第２工程で形成される前記接合部位の全体は、前記第１接合面に沿ったテーパ状であることを特徴とする。

この金属部材の接合方法では、第１金属部材に第１位置決め面及び第１接合面が設けられ、第１金属部材よりも融点が低い第２金属部材に第２位置決め面及び第２接合面が設けられている。第１位置決め面及び第２位置決め面は、互いに当接したときに、第１金属部材と第２金属部材とが所望の接合位置関係となるように形成されている。

第１接合面及び第２接合面は、第１金属部材と第２金属部材とが接合された状態にあるとき、互いの間に接合部位が形成される。一方、第１金属部材と第２金属部材とが接合される前、すなわち、接合部位が形成されていない状態では、第２接合面に凸部が形成されている。

具体的には、この金属部材の接合方法では、先ず、第１位置決め面と第２位置決め面とを間隔をおいて臨ませるとともに、第１接合面に第２接合面から突出する凸部を接触させた状態で、第１金属部材と第２金属部材に加圧力を加えつつ通電する。これによって、溶融した凸部を第１接合面と第２接合面との間から排出しながら、第１金属部材と第２金属部材とを近接させることができる。

このようにして、第１金属部材と第２金属部材を近接させていき、第１位置決め面と第２位置決め面とが接触すると、それまでの第１接合面と凸部のみが接触していた場合に比べて、第１金属部材と第２金属部材との接触面積が急増する。このため、第１金属部材と第２金属部材との間に流れる単位面積あたりの電流値が小さくなる（接触抵抗が小さくなる）。一方で、第１金属部材及び第２金属部材の接触面の熱容量は大きくなる。その結果、第２金属部材を溶融させるために必要な熱量を得ることができなくなり、一時的に第２金属部材の溶融が停止する。

従って、第１位置決め面と第２位置決め面との接触に応じて通電を停止することで、第２位置決め面が溶融することを回避して、第１位置決め面と第２位置決め面とを当接させることができる。すなわち、例えば、予め一律に定められた時間に基づく加圧タイミングのみによって、第１金属部材及び第２金属部材の相対的な接合位置が決定される場合とは異なり、第１金属部材と第２金属部材とを所望の位置関係となるように高精度に位置決めした状態で接合することができる。

以上から、この金属部材の接合方法によれば、第１金属部材及び第２金属部材の形状にばらつきがある場合や、第１金属部材と第２金属部材の当接位置及び向き等がずれた状態で加圧及び通電が行われた場合であっても、第１金属部材と第２金属部材とを所望の位置関係となるように高精度に接合して品質に優れた接合金属部材を得ることができる。

上記の金属部材の接合方法において、前記第１位置決め面と前記第２位置決め面とを間隔をおいて臨ませるとともに、前記第１接合面に前記凸部を接触させた状態の前記第１金属部材及び前記第２金属部材に対して、通電を停止した状態で前記加圧力を加え、該加圧力が所定の大きさに至ったときから通電を開始することが好ましい。この場合、第１接合面と凸部との間に良好に接触抵抗を生じさせて凸部を溶融させることができる。ひいては、第１接合面と第２接合面との間に良好に接合部位を形成することができるため、接合金属部材のさらなる品質向上を図ることが可能になる。

上記の金属部材の接合方法において、前記第１位置決め面と前記第２位置決め面とが接触する直前、又は接触すると同時に通電を停止することが好ましい。この場合、第２位置決め面が溶融することを一層効果的に回避することができるため、第１位置決め面と第２位置決め面との当接による、第１金属部材と第２金属部材との位置決めをより高精度に行うことが可能になる。その結果、接合金属部材のさらなる品質向上を図ることができる。

上記の金属部材の接合方法において、前記第１金属部材は鉄系材料からなり、前記第２金属部材はアルミニウム系材料からなることが好ましい。上記の通り、この金属部材の接合方法では、第１位置決め面と第２位置決め面との接触に応じて、通電を停止することで、第１金属部材及び第２金属部材のそれ以上の加熱を回避できる。このため、鉄とアルミニウムの拡散を抑制することができ、第１金属部材と第２金属部材との間に脆い金属間化合物が形成されることを抑制できる。すなわち、鉄系材料からなる第１金属部材と、アルミニウム系材料からなる第２金属部材とであっても、高強度且つ高精度に接合することが可能である。

上記の金属部材の接合方法において、前記第１金属部材は、鉄よりも電気伝導率が高い高電気伝導率材料を含むことが好ましい。この場合、通電時に第１金属部材の内部よりも、該第１金属部材と第２金属部材との接触面で効果的に発熱を生じさせることが可能になる。このため、第１接合面と第２接合面との間に良好に接合部位を形成して、第１金属部材と第２金属部材の接合強度を向上させることができる。

上記の金属部材の接合方法において、高電気伝導率材料の好適な例としては、銅系材料が挙げられる。この場合、コストを高騰させることなく、容易に上記の作用効果を得ることが可能になる。

上記の金属部材の接合方法において、前記第１金属部材は、バルブシートであり、前記第２金属部材は、シリンダヘッド本体であり、前記シリンダヘッド本体に設けられたポートの開口周縁部に前記バルブシートを接合して前記接合金属部材を得ることが好ましい。

この場合、上記の通り、バルブシートの第１接合面とシリンダヘッド本体の第２接合面とを抵抗溶接により接合することができる。このため、バルブシートとシリンダヘッド本体とを圧入や、焼きばめ等により接合する場合とは異なり、小さな固定スペースで十分な接合強度を得ることができる。つまり、バルブシートの厚さを小さくすることができる分、ポートの向き等の自由度を向上させたり、バルブシートのバルブ当接面と冷却ジャケットとの距離を短くして、バルブ等の冷却効率を高めたりすることが可能になる。

また、この接合方法によれば、上記の通り、バルブシートとシリンダヘッドとを所望の位置関係で高精度に、すなわち、隙間無く接合することができるため、バルブシートとシリンダヘッド本体の熱伝導率を効果的に高めることができる。これによっても、バルブシートを介したバルブ等の冷却効率を高めることが可能になる。

また、本発明は、燃焼室に向かって開口するようにシリンダヘッド本体に設けられたポートの開口周縁部に、バルブシートを接合した接合金属部材であって、前記バルブシートのバルブ当接面側の外周に設けられた第１接合面と、前記開口周縁部の前記燃焼室側に設けられた第２接合面とが溶接による接合部位を形成し、前記バルブシートのバルブ当接面と反対側に設けられた第１位置決め面と、前記開口周縁部の前記燃焼室と反対側に設けられた第２位置決め面とが互いに当接した状態で非溶融部位を形成することを特徴とする。

この接合金属部材は、上記の金属部材の接合方法を適用して得ることができる。このため、バルブシート及びシリンダヘッド本体の形状にばらつきがある場合や、互いの接合前の当接位置及び向き等がずれていた場合であっても、バルブシートとシリンダヘッド本体とを所望の位置関係で高精度に接合することができる。すなわち、接合金属部材の品質を容易に向上させることができる。

また、この接合金属部材では、バルブシートとシリンダヘッド本体とが溶接による接合部位を介して接合されるため、上記と同様の理由により、ポートの向き等の自由度を向上させることや、バルブ等の冷却効率を高めることが可能になる。

本発明によれば、第１位置決め面及び第２位置決め面が溶融することを回避して、互いを当接させることにより、第１金属部材と第２金属部材とを所望の位置関係になるように位置決めした状態で高精度に接合することができる。従って、第１金属部材及び第２金属部材の形状にばらつきがある場合や、互いの当接位置及び向き等がずれた状態で加圧及び通電が行われた場合であっても、品質に優れた接合金属部材を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る接合金属部材（シリンダヘッド）の要部概略断面図である。 図２は、接合前の第１金属部材（バルブシート）及び第２金属部材（シリンダヘッド本体）の断面図である。 図３は、第１金属部材の第１接合面と、第２金属部材の第２接合面に設けられた凸部とを当接させた様子を説明する説明図である。 図４は、図３の凸部を溶融させて、第１金属部材と第２金属部材を近接させた様子を説明する説明図である。 図５は、図４の第１金属部材と第２金属部材をさらに近接させて、第１位置決め面と第２位置決め面を当接させた様子を説明する説明図である。 図６は、通電や加圧等の制御方法を示すタイミングチャートである。

本発明に係る金属部材の接合方法及び接合金属部材について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

以下では、図１〜図５に示すように、本実施形態に係る接合金属部材がシリンダヘッド１０であり、本実施形態に係る金属部材の接合方法を、バルブシート１２である第１金属部材と、シリンダヘッド本体１４である第２金属部材とを接合して、シリンダヘッド１０を得る場合に適用した例について説明する。

しかしながら、接合金属部材は、シリンダヘッド１０に限定されるものではない。また、金属部材の接合方法を適用することが可能な第１金属部材及び第２金属部材は、バルブシート１２やシリンダヘッド本体１４に限定されるものではない。第１金属部材及び第２金属部材は、通電及び加圧によって接合可能な材料からなり、且つ第１金属部材よりも第２金属部材の融点が低ければよい。また、接合金属部材は、このような第１金属部材及び第２金属部材を接合して得られるものであればよく、種々の形状及び用途のものを採用することができる。

図１に示すように、シリンダヘッド１０（接合金属部材）は、例えば、鋼材等の鉄系材料の焼結体からなる環状のバルブシート１２（第１金属部材）と、例えば、純アルミニウムや、アルミニウム合金等のアルミニウム系材料からなるシリンダヘッド本体１４（第２金属部材）とを主に備える。本実施形態では、バルブシート１２は、さらに、銅系材料等の高電気伝導率材料を含んでいる。

シリンダヘッド本体１４には、一端側が燃焼室１６に向かってそれぞれ開口する吸気ポート１８及び排気ポート２０（以下、これらを総称してポートともいう）が形成されている。これらのポートの開口周縁部２２に、バルブシート１２がそれぞれ接合される。

具体的には、図１及び図２に示すように、バルブシート１２のバルブ当接面１２ａ側の外周に設けられた第１接合面２４と、開口周縁部２２の燃焼室１６側に設けられた第２接合面２６とが溶接による接合部位２８を形成している。また、バルブシート１２のバルブ当接面１２ａと反対側に設けられた第１位置決め面３０と、開口周縁部２２の燃焼室１６と反対側に設けられた第２位置決め面３２とが互いに当接した状態で非溶融部位３４を形成している。なお、バルブシート１２及び開口周縁部２２等の詳細については後述する。

シリンダヘッド本体１４の開口周縁部２２に接合されたバルブシート１２のバルブ当接面１２ａに対して、バルブ３６が着座又は離間することにより、ポートのそれぞれが開閉可能となっている。また、シリンダヘッド本体１４の吸気ポート１８と排気ポート２０との間には、冷却水を流通させる冷却ジャケット３８が設けられ、バルブ３６の熱を、バルブシート１２及びシリンダヘッド本体１４を介して冷却ジャケット３８に伝達することで、バルブ３６等を良好に冷却することが可能になっている。

本実施形態に係るシリンダヘッド１０は、基本的には以上のように構成されるものである。次に、図２〜図６を参照しつつ、本実施形態に係る金属部材の接合方法により、シリンダヘッド１０を得る工程について説明する。

図２に示すように、バルブシート１２は、軸方向の一端側（矢印方向Ｘ側、以下単に一端側ともいう）から、シリンダヘッド本体１４の開口周縁部２２に挿入される。このバルブシート１２には、その一端側の外周に第１位置決め面３０が設けられ、該第１位置決め面３０よりも軸方向の他端側（矢印方向Ｙ側、以下単に他端側ともいう）の外周に第１接合面２４が設けられている。

第１位置決め面３０及び第１接合面２４は、それぞれ異なるテーパ角度で一端側から他端側に向かって拡径するテーパ状であり、第１位置決め面３０のテーパ角度が、第１接合面２４のテーパ角度よりも大きく設定されている。

バルブシート１２と接合する前のシリンダヘッド本体１４の開口周縁部２２には、その一端側の内周に第２位置決め面３２が設けられ、該第２位置決め面３２よりも他端側に設けられた第２接合面２６から凸部４０が突出している。

第２位置決め面３２は、第１位置決め面３０と略等しいテーパ角度となるように、一端側から他端側に向かって拡径するテーパ状である。第１位置決め面３０及び第２位置決め面３２は、互いに当接したときに、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４とが所望の接合位置関係となるように設定されている。

凸部４０は、第２位置決め面３２の他端部から軸方向に沿って所定の長さ延在する周面４０ａと、該周面４０ａの他端部から開口周縁部２２の軸心と反対側に向かって径方向に沿って延在する端面４０ｂとを有する。また、互いに直交する周面４０ａと端面４０ｂとによって、角部４０ｃが形成されている。

第２接合面２６は、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４とが接合された際に、第１接合面２４に沿って延在する。一方、第２接合面２６は、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４とが接合される前は、凸部４０によって、一部又は全部が覆われている。

この金属部材の接合方法では、先ず、図３に示すように、第１位置決め面３０と第２位置決め面３２とを間隔をおいて臨ませるとともに、第１接合面２４に凸部４０の角部４０ｃを接触させた状態でバルブシート１２とシリンダヘッド本体１４を一組の電極のうち、一方の電極５０と、他方の電極（不図示）との間にセットする。

一組の電極は、例えば、コンデンサを介して電源に接続されるとともに、加圧シリンダ等の駆動機構（何れも、不図示）によって、互いに近接又は離間する方向に駆動可能となっている。従って、この一組の電極を互いに近接する方向に駆動することで、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４に対して、互いに近接する方向に加圧力を加えることができる。

図６のタイムチャートに実線Ａで示すように、前記加圧力は、時間Ｔ１から加え始められて、徐々に増大し、時間Ｔ２において、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４とを抵抗溶接するのに適した所定の大きさのＰ１となる。この加圧力の増大に伴い、図６に破線Ｂで示すように、シリンダヘッド本体１４の開口周縁部２２に対するバルブシート１２の押し込み量も徐々に増大する。

そして、加圧力がＰ１に達した時間Ｔ２直後の時間Ｔ３から、バルブシート１２及びシリンダヘッド本体１４に対する通電を開始する。この際、加圧力の大きさはＰ１に維持したままである。これに伴い、図６に一点鎖線Ｃで示すように、一方の電極５０と他方の電極（不図示）との間に流れる電流値が上昇する。また、図６に破線Ｄで示すように、一方の電極５０と他方の電極（不図示）との間の抵抗値が上昇する。

この通電によって、第１接合面２４と凸部４０との接触部を通してバルブシート１２からシリンダヘッド本体１４へ電流が流れる。第１接合面２４と凸部４０との接触部の電気抵抗によって、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４との接触部が発熱する。

上記の通り、通電を停止した状態で加圧力を加え始め、該加圧力がＰ１に至った後の時間Ｔ３から通電を開始することによって、上記の第１接合面２４と凸部４０との接触部を良好に発熱させることが可能になる。

この際、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４とが、第１接合面２４と凸部４０の角部４０ｃという小さな面積で接触していることや、バルブシート１２が高電気伝導率材料を含むことによって、バルブシート１２やシリンダヘッド本体１４の内部よりも、第１接合面２４と凸部４０との接触部で効果的に発熱を生じさせることができる。

また、シリンダヘッド本体１４は、バルブシート１２よりも融点が低い。このため、上記の熱によって昇温した第１接合面２４と凸部４０との接触部が、時間Ｔ４において、シリンダヘッド本体１４（凸部４０）の融点に達し、凸部４０が溶融し始める。その結果、上記の通り、加圧力の大きさをＰ１に維持した状態で、開口周縁部２２に対するバルブシート１２の押し込み量が再び増大し始める。

すなわち、図４に示すように、溶融した凸部４０を、第１接合面２４と第２接合面２６との間から排出しながら、バルブシート１２と開口周縁部２２とを近接させることができる。そして、図５に示すように、凸部４０の略全体が溶融すると、第１接合面２４と第２接合面２６との間に接合部位２８が形成されるとともに、第１位置決め面３０と第２位置決め面３２が当接する。

第１位置決め面３０と第２位置決め面３２とが当接すると、それまでの第１接合面２４と凸部４０のみが接触していた場合に比べて、バルブシート１２と開口周縁部２２との接触面積が急増する。このため、バルブシート１２と開口周縁部２２との間に流れる単位面積あたりの電流値が小さくなる（接触抵抗が小さくなる）。一方で、バルブシート１２と開口周縁部２２の接触面の熱容量は大きくなる。その結果、シリンダヘッド本体１４を溶融させるために必要な熱量を得ることができなくなり、一時的にシリンダヘッド本体１４の溶融が停止する。

従って、第１位置決め面３０と第２位置決め面３２とが接触する直前、又は接触と同時のタイミングとなる時間Ｔ５で通電を停止することで、シリンダヘッド本体１４がそれ以上溶融すること、換言すると、第２位置決め面３２が溶融することを回避できる。

なお、第１位置決め面３０と第２位置決め面３２とが接触した場合、一方の電極５０と他方の電極（不図示）との間の電圧が急降下するため、例えば、この電圧降下を検出することにより、第１位置決め面３０と第２位置決め面３２とが接触したことを検出することができる。従って、この電圧降下を検出して、通電停止の制御を行ってもよいし、予めこの電圧降下のタイミングを検出しておくことにより、通電停止の制御を行ってもよい。

つまり、図６に示すように、時間Ｔ５で通電を停止すると、第１位置決め面３０と第２位置決め面３２とを当接させた状態を維持でき、開口周縁部２２に対するバルブシート１２の押し込み量はそれ以上増大しない。この通電の停止に伴い、電流値及び抵抗値は減少する。また、本実施形態では、通電を停止すると同時に加圧力の付加も停止する。

その結果、第１位置決め面３０と第２位置決め面３２とを良好に当接させて、バルブシート１２と開口周縁部２２とを所望の位置関係となるように位置決めすることができる。そして、この状態で、第１接合面２４と第２接合面２６とを、互いの間に形成された接合部位２８を介して接合することができる。

このようにして、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４の開口周縁部２２とを接合した後、バルブシート１２に機械加工を施して、バルブ当接面１２ａを形成することにより、シリンダヘッド１０が得られる。すなわち、このシリンダヘッド１０では、第１接合面２４と第２接合面２６との間に溶接による接合部位２８が形成され、且つ第１位置決め面３０と第２位置決め面３２との間が互いに当接するのみの非溶融部位３４となる。

以上から、この金属部材の接合方法によれば、例えば、予め一律に定められた時間に基づく加圧タイミングのみによって、バルブシート１２及び開口周縁部２２の相対的な接合位置が決定される場合とは異なり、バルブシート１２と開口周縁部２２とを位置決めした状態で接合することができる。従って、バルブシート１２及び開口周縁部２２等の形状にばらつきがある場合や、第１接合面２４と凸部４０の当接位置及び向き等がずれた状態で加圧及び通電が行われた場合であっても、バルブシート１２と開口周縁部２２とを所望の位置関係となるように高精度に接合して品質に優れたシリンダヘッド１０を得ることができる。

このシリンダヘッド１０は、上記の通り、バルブシート１２が鉄系材料からなり、シリンダヘッド本体１４がアルミニウム系材料からなる。この場合であっても、上記の通り、第１位置決め面３０と第２位置決め面３２との接触に応じて、通電を停止することで、バルブシート１２及びシリンダヘッド本体１４のそれ以上の加熱を回避できる。これによって、鉄とアルミニウムの拡散を抑制することができるため、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４との間に脆い金属間化合物が形成されることを抑制できる。その結果、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４とを高強度且つ高精度に接合することができる。

このシリンダヘッド１０は、上記の通り、バルブシート１２の第１接合面２４とシリンダヘッド本体１４の第２接合面２６とが抵抗溶接により接合されている。このため、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４とを圧入や、焼きばめ等により接合する場合とは異なり、小さな固定スペースで十分な接合強度を得ることができる。つまり、バルブシート１２の厚さを小さくすることができる分、ポートの向き等の自由度を向上させたり、バルブシート１２のバルブ当接面１２ａと冷却ジャケット３８との距離を短くして、バルブ３６等の冷却効率を高めたりすることが可能になる。

また、上記の通り、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４とを所望の位置関係で高精度に、すなわち、隙間無く接合することができるため、バルブシート１２とシリンダヘッド本体１４の熱伝導率を効果的に高めることができる。これによっても、バルブシート１２を介したバルブ３６等の冷却効率を高めることが可能になる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施形態では、バルブシート１２が高電気伝導率材料を含むこととしたが、該高電気伝導率材料は必須の構成要素ではない。また、高電気伝導率材料は、銅系材料に限定されるものではなく、バルブシート１２の材料よりも電気伝導率が高い材料からなるものであればよい。

また、上記の実施形態に係る金属部材の接合方法では、図６に示すタイミングチャートに基づいて、加圧や通電を行うこととしたが、加圧や通電のタイミングは特にこれに限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、加圧力がＰ１に達した時間Ｔ２直後の時間Ｔ３から、バルブシート１２及びシリンダヘッド本体１４に対する通電を開始することとしたが、時間Ｔ２より前や、時間Ｔ２と同時に通電を開始してもよい。

また、上記の実施形態では、第１位置決め面３０と第２位置決め面３２とが接触する直前、又は接触と同時のタイミングとなる時間Ｔ５で通電を停止することとしたが、通電を停止するタイミングは、第２位置決め面３２が溶融しないタイミングであれば、特に限定されるものではない。

また、上記の実施形態では、加圧力の付加を停止するタイミングを通電停止と同時としたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、通電を停止した直後に加圧力の付加を停止してもよいし、通電を停止してから所定の時間が経過した後に加圧力の付加を停止してもよい。

１０…シリンダヘッド １２…バルブシート
１２ａ…バルブ当接面 １４…シリンダヘッド本体
１６…燃焼室 １８…吸気ポート
２０…排気ポート ２２…開口周縁部
２４…第１接合面 ２６…第２接合面
２８…接合部位 ３０…第１位置決め面
３２…第２位置決め面 ３４…非溶融部位
３６…バルブ ３８…冷却ジャケット
４０…凸部 ４０ａ…周面
４０ｂ…端面 ５０…電極

Claims (6)

1. 環状の第１金属部材の外周と、前記第１金属部材よりも融点が低い第２金属部材に設けられた開口の周縁部である開口周縁部とを接合する金属部材の接合方法であって、
   前記第１金属部材の外周に設けられた第１位置決め面と、前記第２金属部材の前記開口周縁部に設けられた第２位置決め面とを間隔をおいて臨ませるとともに、前記第１金属部材の第１接合面に、前記第２金属部材の第２接合面から突出する凸部の角部を線接触させた状態で、前記第１金属部材と前記第２金属部材に加圧力を加えつつ通電することにより、溶融した前記凸部を前記第１接合面と前記第２接合面との間から排出しながら、前記第１金属部材と前記第２金属部材とを近接させる第１工程と、
   前記第１位置決め面と前記第２位置決め面とが接触すると同時に通電を停止し、且つ加圧力の付加を停止することにより、前記第１接合面と前記第２接合面が接合部位となり、互いに当接した第１位置決め面及び第２位置決め面が非溶融部位となる接合金属部材を得る第２工程と、
   を有し、
   前記第１接合面は、前記第１工程で前記第１金属部材と前記第２金属部材とを近接させる際に前側となる一端側から、後側となる他端側に向かって前記第１金属部材の外径を拡径するテーパ状であり、
   前記第２接合面は、前記第１接合面に沿ったテーパ状であり、
   前記第１位置決め面は、前記第１接合面の前記一端側に連続して設けられ、
   前記第２位置決め面は、前記第２接合面の前記一端側に連続して設けられ、
   前記第１位置決め面及び前記第２位置決め面は、前記第１接合面及び前記第２接合面よりもテーパ角度が大きいテーパ状であり、
   前記凸部は、前記第２接合面から前記開口の軸心側に向かって突出し、
   前記第１工程では、前記凸部が前記角部から溶融しながら前記第１接合面に接触することで、前記第１金属部材と前記第２金属部材とが近接するにつれて、前記第１接合面と前記凸部との接触面積が、前記第１接合面に沿って前記開口の径方向に対して拡大していき、
   前記第２工程で形成される前記接合部位の全体は、前記第１接合面に沿ったテーパ状であることを特徴とする金属部材の接合方法。
2. 請求項１記載の金属部材の接合方法において、
   前記第１位置決め面と前記第２位置決め面とを間隔をおいて臨ませるとともに、前記第１接合面に前記凸部を接触させた状態の前記第１金属部材及び前記第２金属部材に対して、通電を停止した状態で前記加圧力を加え、該加圧力が所定の大きさに至ったときから通電を開始することを特徴とする金属部材の接合方法。
3. 請求項１又は２記載の金属部材の接合方法において、
   前記第１金属部材は鉄系材料からなり、前記第２金属部材はアルミニウム系材料からなることを特徴とする金属部材の接合方法。
4. 請求項３記載の金属部材の接合方法において、
   前記第１金属部材は、鉄よりも電気伝導率が高い高電気伝導率材料を含むことを特徴とする金属部材の接合方法。
5. 請求項４記載の金属部材の接合方法において、
   前記高電気伝導率材料は、銅系材料であることを特徴とする金属部材の接合方法。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の金属部材の接合方法において、
   前記第１金属部材は、バルブシートであり、
   前記第２金属部材は、シリンダヘッド本体であり、
   前記シリンダヘッド本体に設けられたポートの開口周縁部に前記バルブシートを接合して前記接合金属部材を得ることを特徴とする金属部材の接合方法。

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