JPH0512074B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0512074B2 JPH0512074B2 JP59234563A JP23456384A JPH0512074B2 JP H0512074 B2 JPH0512074 B2 JP H0512074B2 JP 59234563 A JP59234563 A JP 59234563A JP 23456384 A JP23456384 A JP 23456384A JP H0512074 B2 JPH0512074 B2 JP H0512074B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- dissimilar metals
- cemented carbide
- contact surface
- carbide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/067—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は異種金属でかつ融点が極端に異なる材
料の接合法に関するものである。
料の接合法に関するものである。
発明が解決しようとする問題点
従来より異種金属の溶接では、溶接面にクラツ
クが発生したり、異種金属同志が反応して金属間
化合物が生成したりするので困難とされている。
例えば超硬合金と鋼を溶接すると超硬合金の主成
分であるWCとFeが反応し（Fe3W3）ＣのM6C相
を生成され、合金強度が著しく劣化する。したが
つて超硬合金と鋼の接合ではロー付け方法が、一
般的に行なわれている。ロー付けの場合は超硬合
金と鋼の双方を600〜900℃まで加熱することによ
つて接合するので、超硬と鋼の熱膨張差で超硬合
金側に応力が発生する。この熱応力によるキレツ
発生、変形等の問題が出てくる。
クが発生したり、異種金属同志が反応して金属間
化合物が生成したりするので困難とされている。
例えば超硬合金と鋼を溶接すると超硬合金の主成
分であるWCとFeが反応し（Fe3W3）ＣのM6C相
を生成され、合金強度が著しく劣化する。したが
つて超硬合金と鋼の接合ではロー付け方法が、一
般的に行なわれている。ロー付けの場合は超硬合
金と鋼の双方を600〜900℃まで加熱することによ
つて接合するので、超硬と鋼の熱膨張差で超硬合
金側に応力が発生する。この熱応力によるキレツ
発生、変形等の問題が出てくる。
超硬合金と鋼を加熱することなく接合するには
超硬と鋼の当接面のみを溶解接合するのが望まし
い。これには電子ビームあるいはレーザービーム
によつて当接面をスリツト状に溶解して接合する
のが望ましい。高エネルギービームにて溶解する
時、ビームが照射される部分は5000〜10000℃に
急速加熱となるので、溶接部分とそれから１mm以
上離れた部分の熱勾配が急になり、合金が割れる
場合が多い。更に、このような接合時には、超硬
合金と鋼との溶接ビードが鋼側へ傾いていく傾向
にある。その超硬合金と鋼との接触面が溶接され
ずに、亀裂として残存し、接合強度として十分で
ない。このような亀裂を図示すると第１図にな
る。第１図は超硬合金１と鋼材２を溶接した時に
発生するキレツ６，７を示す。キレツ６は電子ビ
ーム４が当接面に照射された時熱勾配によつて発
生したキレツの伸展状態を示す。キレツ７は電子
ビームが先端部で、鋼材側２を優先的に溶解した
時、超硬側１に熱応力により発生した状態を示
す。
超硬と鋼の当接面のみを溶解接合するのが望まし
い。これには電子ビームあるいはレーザービーム
によつて当接面をスリツト状に溶解して接合する
のが望ましい。高エネルギービームにて溶解する
時、ビームが照射される部分は5000〜10000℃に
急速加熱となるので、溶接部分とそれから１mm以
上離れた部分の熱勾配が急になり、合金が割れる
場合が多い。更に、このような接合時には、超硬
合金と鋼との溶接ビードが鋼側へ傾いていく傾向
にある。その超硬合金と鋼との接触面が溶接され
ずに、亀裂として残存し、接合強度として十分で
ない。このような亀裂を図示すると第１図にな
る。第１図は超硬合金１と鋼材２を溶接した時に
発生するキレツ６，７を示す。キレツ６は電子ビ
ーム４が当接面に照射された時熱勾配によつて発
生したキレツの伸展状態を示す。キレツ７は電子
ビームが先端部で、鋼材側２を優先的に溶解した
時、超硬側１に熱応力により発生した状態を示
す。
問題点を解決するための手段
本発明者は超硬合金と鋼のような融点が極端に
異なる材料（超硬2500℃、鋼1500℃）の場合双方
の融点の差により大きな応力が発生すると考え、
各種接合条件を検討した。
異なる材料（超硬2500℃、鋼1500℃）の場合双方
の融点の差により大きな応力が発生すると考え、
各種接合条件を検討した。
本発明の１つの特徴は融点の異なる異種金属の
接合では、高融点側に高エネルギービームを照射
することにより、高融点側を優先的に溶解し、高
融点合金の溶解により、低融点合金を溶解させて
接合するものである。
接合では、高融点側に高エネルギービームを照射
することにより、高融点側を優先的に溶解し、高
融点合金の溶解により、低融点合金を溶解させて
接合するものである。
しかしながら溶接を進めていくにしたがい、電
子ビームによる溶接ビードが鋼へ傾いてしまう。
本発明者らは、電子ビーム溶接条件を種々検討し
たが、良好な結果は得られなかつた、 本発明者らは、更に鋭意検討を加え、電子ビー
ム溶接を行なう前に、超硬合金と鋼の当接面から
10mm以内の範囲で、予めビームをぼかした高エネ
ルギービームを各々の金属あるいは、一方の金属
に照射した後に、異種金属の当接面の0.1〜１mm
内部に高エネルギービームを照射して、溶接する
と、前記種々の問題が解決できる方法である事が
わかつた。この方法以外に接合体全体を予熱した
後に電子ビーム溶接を行なう方法もあるが、異種
金属間の熱膨張係数の違いによる収縮歪が生じ、
十分な接合強度が、得られない。したがつて、こ
の歪の等を少なくするために、電子ビームで予め
微小部分を加熱し、ついで溶接する方法を発明し
たものである。
子ビームによる溶接ビードが鋼へ傾いてしまう。
本発明者らは、電子ビーム溶接条件を種々検討し
たが、良好な結果は得られなかつた、 本発明者らは、更に鋭意検討を加え、電子ビー
ム溶接を行なう前に、超硬合金と鋼の当接面から
10mm以内の範囲で、予めビームをぼかした高エネ
ルギービームを各々の金属あるいは、一方の金属
に照射した後に、異種金属の当接面の0.1〜１mm
内部に高エネルギービームを照射して、溶接する
と、前記種々の問題が解決できる方法である事が
わかつた。この方法以外に接合体全体を予熱した
後に電子ビーム溶接を行なう方法もあるが、異種
金属間の熱膨張係数の違いによる収縮歪が生じ、
十分な接合強度が、得られない。したがつて、こ
の歪の等を少なくするために、電子ビームで予め
微小部分を加熱し、ついで溶接する方法を発明し
たものである。
また、前記予熱の効果は、単なる急勾配のため
の亀裂発生防止効果のみでなく、次のような効果
がいちじるしい。すなわち、異種金属対は、温度
による熱起電力を生じ、接合面において溶接場所
近傍は温度が高く、未溶接場所は、温度が低い。
の亀裂発生防止効果のみでなく、次のような効果
がいちじるしい。すなわち、異種金属対は、温度
による熱起電力を生じ、接合面において溶接場所
近傍は温度が高く、未溶接場所は、温度が低い。
この温度差により電流が、流れるため、電子ビ
ームは偏向させられている。このため、溶解ビー
ドが当接面と傾いて溶接されるものである事が判
つたのである。この解決のために当接面から10mm
以内の範囲に予め、ビームをぼかした高エネルギ
ービームを照射する。この後に電子ビームで溶接
すると良好な接合面が得られる事が明らかになつ
たのである。この場合、特に電子ビームを超硬合
金側にする事により熱応力の低減が図れ、接合強
度も高いものが得られるので有効である。
ームは偏向させられている。このため、溶解ビー
ドが当接面と傾いて溶接されるものである事が判
つたのである。この解決のために当接面から10mm
以内の範囲に予め、ビームをぼかした高エネルギ
ービームを照射する。この後に電子ビームで溶接
すると良好な接合面が得られる事が明らかになつ
たのである。この場合、特に電子ビームを超硬合
金側にする事により熱応力の低減が図れ、接合強
度も高いものが得られるので有効である。
以下実施例で説明する。
第２図８の点線はビーム軌跡を示す。超硬側に
ビームを入れると超硬合金の熱伝導率が良いので
急な熱勾配が出来ず、熱応力による割れも防止出
来る。もしピーム位置が超硬合金と鋼の当接面に
当るとビームは融点の低い鋼側に入り、鋼を優先
的に溶解する。しかも鋼の熱伝導率は超硬合金の
約1/2であり、超硬側に十分な熱拡散が行なわれ
ない。したがつてビード面で超硬側の熱勾配が急
になり割れの発生になる。
ビームを入れると超硬合金の熱伝導率が良いので
急な熱勾配が出来ず、熱応力による割れも防止出
来る。もしピーム位置が超硬合金と鋼の当接面に
当るとビームは融点の低い鋼側に入り、鋼を優先
的に溶解する。しかも鋼の熱伝導率は超硬合金の
約1/2であり、超硬側に十分な熱拡散が行なわれ
ない。したがつてビード面で超硬側の熱勾配が急
になり割れの発生になる。
本発明の構成は異種金属の接合において、高エ
ネルギービームを高融点側に0.1〜1.0mmの範囲に
照射することにある。ビーム位置が0.1mm以下に
なると鋼材側が優先的に溶解され好ましくない。
一方１mmを越えると鋼材側を溶解する熱量が不足
する。好ましくは0.2〜0.7mm位が最も良い。本発
明において高エネルギービームは電子ビームある
いはレーザービームが望ましい。
ネルギービームを高融点側に0.1〜1.0mmの範囲に
照射することにある。ビーム位置が0.1mm以下に
なると鋼材側が優先的に溶解され好ましくない。
一方１mmを越えると鋼材側を溶解する熱量が不足
する。好ましくは0.2〜0.7mm位が最も良い。本発
明において高エネルギービームは電子ビームある
いはレーザービームが望ましい。
実施例
超硬リング（外径50mm、内径40mm、巾15mm）を
第３図の如く接合したメカニカルシールの製造を
試みた。超硬はWC−10％ Co−１％ Cr合金、
鋼材はステンレス材を用いた。超硬とステンレス
をロー付けにて接合したが、熱膨張により、張硬
リングに割れを生じた。
第３図の如く接合したメカニカルシールの製造を
試みた。超硬はWC−10％ Co−１％ Cr合金、
鋼材はステンレス材を用いた。超硬とステンレス
をロー付けにて接合したが、熱膨張により、張硬
リングに割れを生じた。
本発明の方法である予めぼかした電子ビームを
条件として100KV8mAで当接面より５mmの領域
に照射した後に、電子ビームを絞り当接面より
0.5mmを超硬側に照射した。電子ビームの条件と
して150KV30mAにて超硬を溶解したところ鋼材
と共に溶解し、完全接合が可能なつた。この時の
ビード幅は３mm、ビード深さは15mm。超硬とステ
ンレスは完全に接合し、キレツは全く見られなか
つた。
条件として100KV8mAで当接面より５mmの領域
に照射した後に、電子ビームを絞り当接面より
0.5mmを超硬側に照射した。電子ビームの条件と
して150KV30mAにて超硬を溶解したところ鋼材
と共に溶解し、完全接合が可能なつた。この時の
ビード幅は３mm、ビード深さは15mm。超硬とステ
ンレスは完全に接合し、キレツは全く見られなか
つた。
一方予めぼかした電子ビームを超硬とステンレ
スの当接面近傍に当てなかつた時、ビームはそれ
てステンレス側にビードを形成し、超硬側にキレ
ツが見られた。
スの当接面近傍に当てなかつた時、ビームはそれ
てステンレス側にビードを形成し、超硬側にキレ
ツが見られた。
第１図は超硬と鋼材を電子ビーム溶接した時に
発生するキレツの状態を示す。１は超硬、２は鋼
材、３は当接面を示す。６，７はキレツを示す。
第２図は本発明の方法における溶解部ならびにビ
ードの位置を示す。１は超硬、２は鋼材、３は当
接面を示す。８はビームの軌跡、９はビード形成
面。第３図は本発明の実施例のメカニカルシール
リングの形状を示す正面図。１は超硬、１０はス
テンレス、３は当接面を示す。
発生するキレツの状態を示す。１は超硬、２は鋼
材、３は当接面を示す。６，７はキレツを示す。
第２図は本発明の方法における溶解部ならびにビ
ードの位置を示す。１は超硬、２は鋼材、３は当
接面を示す。８はビームの軌跡、９はビード形成
面。第３図は本発明の実施例のメカニカルシール
リングの形状を示す正面図。１は超硬、１０はス
テンレス、３は当接面を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 融点の異る異種金属の接合において、異種金
属同志の当接面から10mm以内の範囲で予めビーム
をぼかした高エネルギービームを、各々の金属あ
るいは一方の金属に照射した後、異種金属の当接
面から高融点金属側の0.1〜1.0mm内部に高エネル
ギービームを照射して溶接することを特徴とする
異種金属の接合方法。 ２ 異種金属が超硬合金と鋼であり、高エネルギ
ービームを当接面の超硬合金側に照射し、当接面
の一部または全部を溶接することを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の異種金属の接合方法。 ３ 高エネルギービームが電子ビームあるいはレ
ーザービームであることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載の異種金属の接合方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59234563A JPS61115688A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 異種金属の接合方法 |
| US06/737,397 US4628178A (en) | 1984-05-29 | 1985-05-23 | Tool for warm and hot forgings and process for manufacturing the same |
| DE19853519114 DE3519114A1 (de) | 1984-05-29 | 1985-05-28 | Werkzeug zum halbwarm- und warmschmieden sowie verfahren zum herstellen eines solchen werkzeugs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59234563A JPS61115688A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 異種金属の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61115688A JPS61115688A (ja) | 1986-06-03 |
| JPH0512074B2 true JPH0512074B2 (ja) | 1993-02-17 |
Family
ID=16972972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59234563A Granted JPS61115688A (ja) | 1984-05-29 | 1984-11-07 | 異種金属の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61115688A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6749305B2 (ja) * | 2017-11-27 | 2020-09-02 | 矢崎総業株式会社 | 異種金属の溶接方法 |
| KR20240158976A (ko) * | 2022-03-10 | 2024-11-05 | 닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤 | 조립 슬래브의 제조 방법 및 조립 슬래브, 그리고 클래드 강판의 제조 방법 |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP59234563A patent/JPS61115688A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61115688A (ja) | 1986-06-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |