JPH05185252A - 金属の超音波溶接方法 - Google Patents
金属の超音波溶接方法Info
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- JPH05185252A JPH05185252A JP3352757A JP35275791A JPH05185252A JP H05185252 A JPH05185252 A JP H05185252A JP 3352757 A JP3352757 A JP 3352757A JP 35275791 A JP35275791 A JP 35275791A JP H05185252 A JPH05185252 A JP H05185252A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 軟らかい接点材料の接合面は変形に伴う塑性
流動で活性な金属表面が生じるが、硬いバネ材料には活
性な金属表面が生じにくい為、超音波溶接強度が得られ
難いので、この点を改善し、接点材料の如き軟らかい金
属片とバネ材料の如き硬い金属片との安定した超音波溶
接を得ること。 【構成】 ＹＡＧレーザ６をバネ２の表面に照射し、バ
ネ２の極表面層だけを溶融させた溶融層８ａを形成す
る。さらに、バネ２の溶融層８ａの面を用いてバネ２と
接点１とをホーン４を介して超音波溶接する。従って、
金属の調質部、及び加工硬化部等の硬い部分であって
も、レーザ前処理を行うことで材料の特性を犠牲にする
ことなく金属表面に極めて薄い層のみを溶融又は昇温さ
せることができき、超音波溶接時に活性化させやすくな
り、超音波溶接変形量を抑えた、安定した溶接状態を得
ることができる。
流動で活性な金属表面が生じるが、硬いバネ材料には活
性な金属表面が生じにくい為、超音波溶接強度が得られ
難いので、この点を改善し、接点材料の如き軟らかい金
属片とバネ材料の如き硬い金属片との安定した超音波溶
接を得ること。 【構成】 ＹＡＧレーザ６をバネ２の表面に照射し、バ
ネ２の極表面層だけを溶融させた溶融層８ａを形成す
る。さらに、バネ２の溶融層８ａの面を用いてバネ２と
接点１とをホーン４を介して超音波溶接する。従って、
金属の調質部、及び加工硬化部等の硬い部分であって
も、レーザ前処理を行うことで材料の特性を犠牲にする
ことなく金属表面に極めて薄い層のみを溶融又は昇温さ
せることができき、超音波溶接時に活性化させやすくな
り、超音波溶接変形量を抑えた、安定した溶接状態を得
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超音波を用い接点材料の
如き金属片を溶接する金属の超音波溶接方法に関する。
如き金属片を溶接する金属の超音波溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、接点の如き金属片とバネの如き
金属片を超音波溶接する方法としては図６及び図７に示
すような方法が一般的に挙げられる。すなわち、図６に
示すように、アンビル３に凹部１１を設けてその中に接
点１を入れ、接点１が移動しないように固定する。次に
バネ２を接点１の上に載置し、バネ２側からホーン４を
介して超音波振動を加え接点１とバネ２を溶接する。ま
た、図７に示すように、バネ２をアンビル３上に固定
し、バネ２上に接点１を載置し、接点１側からホーン４
を介して超音波振動を加え接点１とバネ２を溶接する。
金属片を超音波溶接する方法としては図６及び図７に示
すような方法が一般的に挙げられる。すなわち、図６に
示すように、アンビル３に凹部１１を設けてその中に接
点１を入れ、接点１が移動しないように固定する。次に
バネ２を接点１の上に載置し、バネ２側からホーン４を
介して超音波振動を加え接点１とバネ２を溶接する。ま
た、図７に示すように、バネ２をアンビル３上に固定
し、バネ２上に接点１を載置し、接点１側からホーン４
を介して超音波振動を加え接点１とバネ２を溶接する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の溶接方法では、一般的に軟らかい接点材料（例えばＡ
ｇ合金等）と接点材料より硬いバネ材料（例えばベリ
銅、りん青銅等）とを溶接した場合、軟らかい接点材料
の変形量が硬いバネ材料に比べ大きい為、接点機能上必
要となるバネ表面からの接点高さを管理するのが困難で
あった。また、軟らかい接点材料の接合面は変形に伴う
塑性流動で活性な金属表面が生じるが、硬いバネ材料に
は活性な金属表面が生じにくい為、超音波溶接強度が得
られ難い。超音波溶接強度をもっと向上させようとする
と、さらに変形量を増やす必要があった。硬いバネ材料
にＣｕ、Ａｇ、Ａｌ等の比較的軟らかい材料をコーティ
ングすることで上記問題点をある程度改善できるが、コ
スト的に高くなることと機能性が損なわれるという問題
点があった。
の溶接方法では、一般的に軟らかい接点材料（例えばＡ
ｇ合金等）と接点材料より硬いバネ材料（例えばベリ
銅、りん青銅等）とを溶接した場合、軟らかい接点材料
の変形量が硬いバネ材料に比べ大きい為、接点機能上必
要となるバネ表面からの接点高さを管理するのが困難で
あった。また、軟らかい接点材料の接合面は変形に伴う
塑性流動で活性な金属表面が生じるが、硬いバネ材料に
は活性な金属表面が生じにくい為、超音波溶接強度が得
られ難い。超音波溶接強度をもっと向上させようとする
と、さらに変形量を増やす必要があった。硬いバネ材料
にＣｕ、Ａｇ、Ａｌ等の比較的軟らかい材料をコーティ
ングすることで上記問題点をある程度改善できるが、コ
スト的に高くなることと機能性が損なわれるという問題
点があった。
【０００４】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、接点材料の如き軟らかい金属片とバネ材料の
如き硬い金属片との安定した超音波溶接を得る金属の超
音波溶接方法を提供することを目的とする。
のであり、接点材料の如き軟らかい金属片とバネ材料の
如き硬い金属片との安定した超音波溶接を得る金属の超
音波溶接方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の金属の超音波溶接方法は、金属基材の表面に
前もってレーザ光を照射して表面層を軟化させた後、レ
ーザ照射面を超音波溶接することに特徴を有している。
に本発明の金属の超音波溶接方法は、金属基材の表面に
前もってレーザ光を照射して表面層を軟化させた後、レ
ーザ照射面を超音波溶接することに特徴を有している。
【０００６】
【作用】本発明の金属の超音波溶接方法によれば、調質
材（熱処理材）や、加工硬化材の表面にレーザを照射す
ることで、表面の極めて薄い層のみを溶融又は昇温させ
ることができる。従って、バネ材料の特性が損なわれな
いで表面を軟化させることができるため、超音波溶接時
に活性化させやすくなり、超音波溶接変形量を抑えた、
安定した溶接状態を得ることができる。
材（熱処理材）や、加工硬化材の表面にレーザを照射す
ることで、表面の極めて薄い層のみを溶融又は昇温させ
ることができる。従って、バネ材料の特性が損なわれな
いで表面を軟化させることができるため、超音波溶接時
に活性化させやすくなり、超音波溶接変形量を抑えた、
安定した溶接状態を得ることができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を接点材料とバネ材
料の溶接を例にとり図面に基づいて説明する。 （実施例１）第１実施例を図１（ａ）及び（ｂ）に基づ
いて説明する。従来例の図６及び図７で示した如く、例
えば、バネ２の材料をＢｅＣｕ１１合金、板厚０．１ｍ
ｍ、ビッカース硬度は２００Ｈｖ以上とし、接点１の材
料を外径φ２．５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、材質Ａｇ合金
として、超音波溶接（周波数１５ｋＨｚ、加圧力４０ｋ
ｇｆ、約０．１ｓｅｃ）すると軟らかい接点１が変形
し、接合面でつぶれが生じる。この時の剪断破壊強度は
約１０ｋｇｆ程度である。
料の溶接を例にとり図面に基づいて説明する。 （実施例１）第１実施例を図１（ａ）及び（ｂ）に基づ
いて説明する。従来例の図６及び図７で示した如く、例
えば、バネ２の材料をＢｅＣｕ１１合金、板厚０．１ｍ
ｍ、ビッカース硬度は２００Ｈｖ以上とし、接点１の材
料を外径φ２．５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、材質Ａｇ合金
として、超音波溶接（周波数１５ｋＨｚ、加圧力４０ｋ
ｇｆ、約０．１ｓｅｃ）すると軟らかい接点１が変形
し、接合面でつぶれが生じる。この時の剪断破壊強度は
約１０ｋｇｆ程度である。
【０００８】そこで、図１（ａ）に示すように、ＹＡＧ
（ＣＯ2 ）レーザ６をバネ２の表面に照射（照射時間〜
数ｍｓ）し バネ２の極表面層（〜３０μｍ）だけを溶
融させた溶融層８ａを形成する。その結果、バネ２の表
面のビッカース硬度は１００Ｈｖ以下に低下する。さら
に（ｂ）に示すように、バネ２の溶融層８ａの面を用い
てバネ２と接点１とをホーン４を介して超音波溶接する
と、接合面でのつぶれが無く、かつ剪断破壊強度は２０
ｋｇｆ以上が得られる。
（ＣＯ2 ）レーザ６をバネ２の表面に照射（照射時間〜
数ｍｓ）し バネ２の極表面層（〜３０μｍ）だけを溶
融させた溶融層８ａを形成する。その結果、バネ２の表
面のビッカース硬度は１００Ｈｖ以下に低下する。さら
に（ｂ）に示すように、バネ２の溶融層８ａの面を用い
てバネ２と接点１とをホーン４を介して超音波溶接する
と、接合面でのつぶれが無く、かつ剪断破壊強度は２０
ｋｇｆ以上が得られる。
【０００９】（実施例２）第２実施例を図２（ａ）、
（ｂ）及び（ｃ）に基づいて説明する。接点１の材料を
例えば外径φ２．５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、材質Ａｇ合
金とし、接点１の裏面にＣｕの裏打ち１０を厚さ０．１
ｍｍ設ける。（ａ）に示すように、超音波溶接時の溶接
部所の安定化の為に〜１００μｍ程度の凹凸付けをパン
チ５のプレスフォーミング等で裏打ち１０に行う。
（ｂ）に示すように、プレスフォーミングによる加工硬
化で超音波溶接性が悪くなるためＹＡＧレーザ６を接点
１の裏打ち１０に照射し、フォーミング部表面を加熱す
る。（ｃ）に示すように、接点１とバネ２をホーン４を
介して超音波溶接する。その結果、フォーミング時に生
じた残留応力を除去し、軟化させることで、超音波溶接
性の安定の向上が図れる。
（ｂ）及び（ｃ）に基づいて説明する。接点１の材料を
例えば外径φ２．５ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、材質Ａｇ合
金とし、接点１の裏面にＣｕの裏打ち１０を厚さ０．１
ｍｍ設ける。（ａ）に示すように、超音波溶接時の溶接
部所の安定化の為に〜１００μｍ程度の凹凸付けをパン
チ５のプレスフォーミング等で裏打ち１０に行う。
（ｂ）に示すように、プレスフォーミングによる加工硬
化で超音波溶接性が悪くなるためＹＡＧレーザ６を接点
１の裏打ち１０に照射し、フォーミング部表面を加熱す
る。（ｃ）に示すように、接点１とバネ２をホーン４を
介して超音波溶接する。その結果、フォーミング時に生
じた残留応力を除去し、軟化させることで、超音波溶接
性の安定の向上が図れる。
【００１０】なお、図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示
すように、図１に示した第１実施例におけるバネ１の接
合面にプレスフォーミング等で凹凸加工を施し、接合部
所の安定化を図った場合も、同レーザ処理が有効的なこ
とは言うまでもない。
すように、図１に示した第１実施例におけるバネ１の接
合面にプレスフォーミング等で凹凸加工を施し、接合部
所の安定化を図った場合も、同レーザ処理が有効的なこ
とは言うまでもない。
【００１１】（実施例３）第３実施例を図４（ａ）及び
（ｂ）に基づいて説明する。これは第１実施例及び第２
実施例において、エキシマレーザ７を照射したものであ
る。エキシマレーザ７を用いることでＹＡＧレーザ６と
は異なり、紫外領域の波長を持つレーザであり、非常に
薄い溶融層（〜数μｍ）を形成することが可能である。
（ａ）に示すように、エキシマレーザ７をバネ２に照射
してバネ２の表面に極めて薄い溶融層８ｂを形成するこ
とができる。（ｂ）に示すように、接点１とバネ２をホ
ーン４を介して超音波溶接する。従って、材料特性を全
く損なうことなく軟化層を形成することができ、その結
果超音波溶接性が向上し、超音波溶接時の溶接部所の安
定化が図られる。
（ｂ）に基づいて説明する。これは第１実施例及び第２
実施例において、エキシマレーザ７を照射したものであ
る。エキシマレーザ７を用いることでＹＡＧレーザ６と
は異なり、紫外領域の波長を持つレーザであり、非常に
薄い溶融層（〜数μｍ）を形成することが可能である。
（ａ）に示すように、エキシマレーザ７をバネ２に照射
してバネ２の表面に極めて薄い溶融層８ｂを形成するこ
とができる。（ｂ）に示すように、接点１とバネ２をホ
ーン４を介して超音波溶接する。従って、材料特性を全
く損なうことなく軟化層を形成することができ、その結
果超音波溶接性が向上し、超音波溶接時の溶接部所の安
定化が図られる。
【００１２】図５（ａ）及び（ｂ）は、第１実施例及び
第２実施例において、エキシマレーザ７を照射した他の
第３実施例である。（ａ）に示すように、エキシマレー
ザ７のエネルギー密度を調整することで、レーザ照射面
に数μｍ程度の微細凹凸の凹凸層９を加工硬化なしに瞬
時に形成することができる。（ｂ）に示すように、接点
１とバネ２をホーン４を介して超音波溶接する。従っ
て、超音波溶接時の溶接部所の安定化が図られる。
第２実施例において、エキシマレーザ７を照射した他の
第３実施例である。（ａ）に示すように、エキシマレー
ザ７のエネルギー密度を調整することで、レーザ照射面
に数μｍ程度の微細凹凸の凹凸層９を加工硬化なしに瞬
時に形成することができる。（ｂ）に示すように、接点
１とバネ２をホーン４を介して超音波溶接する。従っ
て、超音波溶接時の溶接部所の安定化が図られる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属の超
音波溶接方法では、金属基材の表面に前もってレーザ光
を照射して表面層を軟化させた後、レーザ照射面を超音
波溶接するようにしたので、金属の調質部、及び加工硬
化部等の硬い部分であっても、レーザ前処理を行うこと
で材料の特性を犠牲にすることなく金属表面に極めて薄
い層のみを溶融又は昇温させることができる。従って、
超音波溶接時に活性化させやすくなり、超音波溶接変形
量を抑えた、安定した溶接状態を得ることができる。
音波溶接方法では、金属基材の表面に前もってレーザ光
を照射して表面層を軟化させた後、レーザ照射面を超音
波溶接するようにしたので、金属の調質部、及び加工硬
化部等の硬い部分であっても、レーザ前処理を行うこと
で材料の特性を犠牲にすることなく金属表面に極めて薄
い層のみを溶融又は昇温させることができる。従って、
超音波溶接時に活性化させやすくなり、超音波溶接変形
量を抑えた、安定した溶接状態を得ることができる。
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１実施例におけ
る金属の超音波溶接を示す図である。
る金属の超音波溶接を示す図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の第２実施
例における金属の超音波溶接を示す図である。
例における金属の超音波溶接を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の他の第２
実施例における金属の超音波溶接を示す図である。
実施例における金属の超音波溶接を示す図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第３実施例におけ
る金属の超音波溶接を示す図である。
る金属の超音波溶接を示す図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の他の第３実施例に
おける金属の超音波溶接を示す図である。
おける金属の超音波溶接を示す図である。
【図６】従来例における金属の超音波溶接を示す図であ
る。
る。
【図７】従来例における他の金属の超音波溶接を示す図
である。
である。
１ 接点 ２ バネ ３ アンビル ４ ホ−ン ５ パンチ ６ ＹＡＧレーザ ７ エキシマレーザ ８ａ、８ｂ 溶融層 ９ 凹凸層 １０ 裏打ち １１ 凹部
Claims (1)
- 【請求項１】 金属基材の表面に前もってレーザ光を照
射して表面層を軟化させた後、レーザ照射面を超音波溶
接することを特徴とする金属の超音波溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3352757A JP2889032B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 接点材の溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3352757A JP2889032B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 接点材の溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05185252A true JPH05185252A (ja) | 1993-07-27 |
| JP2889032B2 JP2889032B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=18426236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3352757A Expired - Lifetime JP2889032B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 接点材の溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889032B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6423921B2 (en) * | 2000-03-13 | 2002-07-23 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and apparatus for processing components in which a molten phase is produced by local energy input |
| KR100469293B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2005-02-02 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 초음파/레이저 병용 접합방법 |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP3352757A patent/JP2889032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6423921B2 (en) * | 2000-03-13 | 2002-07-23 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and apparatus for processing components in which a molten phase is produced by local energy input |
| KR100469293B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2005-02-02 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 초음파/레이저 병용 접합방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2889032B2 (ja) | 1999-05-10 |
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