JPH0456711B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は金属部材の接合方法に係り、特に、棒
状または筒状の第１の金属部材に嵌合した筒状ま
たは板状の第２の金属部材を一体に緊密に接合す
る方法に関する。 従来例の構成とその問題点 従来、金属部材の接合方法としては、リベツ
ト接合やネジ止めによる機械的接合法、融接、
ろう接、拡散接合等の高温溶接法、鋳ぐるみ法
等が知られている。機械的接合法は、リベツトや
ネジ等の接合部材、被接合部への穿孔、リベツテ
イング等に費用が嵩むほか、接合部材の頭部の処
理が困難であり、精細な接合部には原理的な制約
がある。溶接法では、接合部が高温に加熱される
ため、熱変形、変質が避けられない。その上、溶
接部材と溶接棒、ろう材等に選択性が高く、接合
精度が低い欠点がある。鋳ぐるみ法は、接合部材
の材質組合せに強い選択性があり、部材を高温に
加熱するため、溶接法と同様の欠点は避けられな
い。 上記の接合方法は何れも接合後に何らかの仕上
加工を不可欠とするに対し、鍛造圧接法〔以下、
鍛接法と称す〕は鍛造成形と接合を同時に行いう
る点できわめて生産性の高い接合法である。特に
冷間鍛接法は部材を加熱することによつて生ずる
諸欠点がなく、精度の高い接合に好適である。特
公昭55−48895号、特公昭56−37014号、特公昭58
−12093号、特開昭54−135649号はこの例であつ
て、２個の部材の結合間〓に第３の軟質結合部材
を挿入し冷間加圧して塑性流動させる結合方法で
あり、両部材の結合表面に予めローレツト加工等
による凹部を形成せしめ、該凹部に塑性流動させ
る方法である。 しかしながらこのような接合方法は、両部材の
結合表面に凹部を形成するために予備加工費か嵩
む上、材質に選択性のある第３の結合部材を予備
整形する必要がある等、コスト高となる難点があ
るのが現状である。 発明の目的 本発明は２個の金属部材を高生産性、低コスト
で、一本にしかも緊密に接合できる金属部材の接
合方法を提供することを目的とする。 発明の構成 本発明の金属部材の接合方法は、棒状または筒
状の第１の金属部材の筒状または有孔板状の第２
の金属部材とを接合するに際し、第１の金属部材
の一端の外周上に一体に形成された肉厚の帯状部
の端面と前記帯状部の外径よりも小さい内径を有
する前記第２の金属部材の一方の端面とを当接さ
せると共にこの当接面の少なくとも一方にろう接
フラツクスおよびまたはろう材を披着し、この接
合部の周囲を金型で包囲した状態で第２の金属部
材の他方の端面を第１の金属部材の軸心方向に加
圧して塑性変形させた後、該接合部を上記ろう接
フラツクスおよびろう材の融点以上の温度に加熱
し第１の金属部材と第２の金属部材とを接合させ
ることを特徴とする。 第１の金属部材の水平断面形状に制限はなく、
直線形、円形のいづれでもよいが接合部が全周均
質に形成され易い点で好ましくは円形断面であ
る。第１部材の接合位置の外周上に一体に形成さ
れる肉厚の帯状部は通常１段でよいが、必要に応
じて２段もしくはそれ以上の多段に肉厚を増加さ
せた複数の帯状部を軸心方向に隣接してもよい。 第２の金属部材は筒状または有孔板状である
が、その水平断面形状では第１の金属部材に適合
させ、第１の金属部材に嵌合するに適した内径を
有する。ただし、その内径は第１の金属部材の上
記帯状部の外径より小さく、従つて第２部材は帯
状部を貫通することなく、その端面で当接して止
まる。 部材間の材質の組合せは特に限定しないが、よ
り好ましくは第２の金属部材は第１の金属部材に
比して変形抵抗の小さい材料であり、例えば第１
の金属部材がFe、Cu基材では、第２の金属部材
はAl、Sn、Pb、Zn、Cd基材等が優れた接合強度
を示し、第１の金属部材が黄銅棒であれば第２の
金属部材はAlまたはAl基合金が強固な接合部を
形成する。 また、本願発明の特徴適構成要件の１つは、鍛
接前に予め接合部の両部材対向面にろう接フラツ
クスおよびまたはろう材を被着することにある。
この場合、両部材対向面は予め表面の清浄化処理
（脱脂、酸化膜除去）を施すことが望ましい。ろ
う接フラツクス及びろう材は両部材の金属又は合
金の組合せによつて選択されるが、ろう接温度が
鍛造後の接合部材の熱処理温度以下であるとこが
好ましく、その場合は熱処理と同時に接合部に冶
金的結合層を形成させることができ、特別に工程
を増す必要がなく、エネルギー経済、生産性の面
から甚だ有利である。 ろう接フラツクスの被着は、その溶融翼中に部
材をドブ漬けする方法が操業上簡便かつ確実であ
る。またろう材は板状として両部材対向面間に挿
入するか、予め一方の部材の接合面に被着してお
くのがよい。両部材の組合せ材質にもよるが、多
くの場合、ろう接フラツクスまたはろう材の単用
あるいは併用が可能である。 実施例の説明 以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づい
て説明する。 第１図と第２図は本発明による接合方法の接合
過程を示す。 接合工程は、先ず、第１図のように金型３，５
によつて形成されるキヤビテイ底部に、デイスク
状底端部１ａと肉厚の帯状部１ｂを有する円形断
面棒状の第１の金属部材〔以下、第１部材と称
す〕１を配設し、中央に円孔を有するデイスク状
の第２の金属部材〔以下、第２部材と称す〕２を
第１部材１の頂部から嵌合させる。ここで第２部
材２の前記円孔は、第１部材１の棒状部の外径よ
り僅かに大きくて前記帯状部１ｂの外径よりも小
さく形成されているため、第１図において第２部
材２の下面は帯状部１ａの上面に当接して止まつ
ている。なお、第１、第２部材１，２の接合部対
向面、すなわち、第１部材１の下部および帯状部
１ａ、デイスク状底端部１ｂの外面、第２部材２
の下面および前記円孔内面は、清浄化処理後、一
部はフラツクスを施し、また一部は厚さ0.6mmの
薄板状ろう材を第２部材２に被着した。 次いで、第１部材１の棒状部の頂部を嵌挿しか
つ外周部は金型５のキヤビテイの内璧に摺接して
下降する加圧ポンチ４を作動させる。加圧ポンチ
４は、第１部材１の棒状部の周囲に筒状で下向き
に突出する加圧端４ａを有しており、該加圧端４
ａは第２部材２の上面の前記円孔の周囲に当接す
る。 第２図は加圧ポンチ４が充分下降し圧接が終了
した状態を示す垂直断面図で、加圧端４ａが鍛造
成形に必要なキヤビテイに第２部材２の外周部を
塑性変形させているのはいうまでもないが、第１
部材１と第２部材２の接合部では大きい塑性変
形、および塑性流動が見られる。 なお、第１部材１に形成される帯状部１ｂは第
４図イ，ロに示すごとく、１段または多段の帯状
部７，８であつてよい。これに当接する第２部材
２の形状は、第１部材１に嵌合しかつ最小の肉厚
を有する帯状部の外径より小さい内径を有する。
しかしながら、第２部材の下端は第４図イ，ロの
ように帯状部に被着するように開口９を有してい
るのも好ましい態様である。 このようにして成形された上記の鍛造成形部材
を溶体化処理した後、温水（60℃）焼入れし、次
いで焼戻し処理した。なお、比較のため、上記に
おいてフラツクス、ろう材を使用せず、また熱処
理も施さない冷間鍛接を実施した。 第１表に上記実施例、比較例の結果を示す、表
の捩りトルクは第２図の第２部材２をバイスによ
つて固定し、第１部材１の底面中心に穿設したボ
ルト頭部にトルクレンチを当接しその回転を始め
る直前の印加トルクを読み取つた値であり、また
表の引抜力は第２図の第２部材２の底面を固定支
持し、第１部材１の頂部より加圧（アムスラー試
験器）し、印加された最高荷重を示した。

【表】 第１表の結果から明らかなように、比較例の冷
却鍛接も相当の接合強度を有し、低コスト、高精
度、材料に変質をもたらさない等の利点があるの
で中程度以下の接合強度で足りる部分には有用な
方法である。これに比し本発明の接合方法によれ
ば、接合強度は大巾に増大し、冷間鍛圧法と大差
のある接合強度を示す。第３図に実施例No.２の場
合の両部材接合部分の垂直断面の顕微鏡写真を示
す。それによると、両部材接合境界には金属間化
合物（Al−Zn系）の粒子（写真では黒色）が両
部材組織マトリツクス内に分散形成され、冶金的
結合層を形成していることが認められる。本発明
の接合方法による高い接合強度はこのような結合
層によつて生ずるものである。 発明の効果 以上説明のように本発明の金属部材の接合方法
によれば、第１の金属部材の一端の外周上に一体
に形成された肉厚の帯状部の端面と前記帯状部の
外径よりも小さい内径を有する前記第２の金属部
材の一方の端面とを当接させると共にこの当接面
の少なくとも一方にろう接フラツクスおよびまた
はろう材を被着し、この接合部の周囲を金型で包
囲した状態で第２の金属部材の他方の端面を第１
の金属部材の軸心方向に加圧して塑性変形された
後、該接合部を上記ろう接フラツクスおよびろう
材の融点以上の温度に加熱し第１の金属部材と第
２の金属部材とを接合させるため、鍛造成形材の
熱処理と同時に冶金的接合が行われ、工程が簡単
であつて、高生産性、低コストであり、高い回転
トルクを必要とする接合部等に広く応用しうる優
れた接合方法であつて、各種精密機器、家電製
品、OA機器、電子機器、カーエアコン等の回転
部分等の接合に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の接合方法の具体的な
一実施例の接合過程図、第３図は顕微鏡写真によ
る接合部断面図、第４図は第１の金属部材と第２
の金属部材の加圧前の状態を示す他の実施例の要
部断面図である。 １……第１の金属部材、１ｂ……帯状部、２…
…第２の金属部材、３，５……金型、４……加圧
ポンチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 棒状または筒状の第１の金属部材の筒状また
   は有孔板状の第２の金属部材とを接合するに際
   し、第１の金属部材の一端の外周上に一体に形成
   された肉厚の帯状部の端面と前記帯状部の外径よ
   りも小さい内径を有する前記第２の金属部材の一
   方の端面とを当接させると共にこの当接面の少な
   くとも一方にろう接フラツクスおよびまたはろう
   材を被着し、この接合部の周囲を金型で包囲した
   状態で第２の金属部材の他方の端面を第１の金属
   部材の軸心方向に加圧して塑性変形させた後、該
   接合部を上記ろう接フラツクスおよびろう材の融
   点以上の温度に加熱し第１の金属部材と第２の金
   属部材とを接合させる金属部材の接合方法。