JPH05220583A - 金属部材の接合方法 - Google Patents
金属部材の接合方法Info
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- JPH05220583A JPH05220583A JP6142692A JP6142692A JPH05220583A JP H05220583 A JPH05220583 A JP H05220583A JP 6142692 A JP6142692 A JP 6142692A JP 6142692 A JP6142692 A JP 6142692A JP H05220583 A JPH05220583 A JP H05220583A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 固相接合作業において高い能率が得られる固
相接合方法を提供することにある。 【構成】 一対の金属部材12および14による圧接に
先立って、それら一対の金属部材12および14のうち
の少なくとも一方の接合面の炭素濃度が高められること
から、接合期間において接合面の炭素が金属部材12お
よび14内に拡散し、これに関連して一対の金属部材1
2および14の原子間の相互作用が促進されて、接合作
業の能率が好適に改善される。しかも、一対の金属部材
12および14の接合面における固相接合が促進される
結果、安定した接合品質が得られる。
相接合方法を提供することにある。 【構成】 一対の金属部材12および14による圧接に
先立って、それら一対の金属部材12および14のうち
の少なくとも一方の接合面の炭素濃度が高められること
から、接合期間において接合面の炭素が金属部材12お
よび14内に拡散し、これに関連して一対の金属部材1
2および14の原子間の相互作用が促進されて、接合作
業の能率が好適に改善される。しかも、一対の金属部材
12および14の接合面における固相接合が促進される
結果、安定した接合品質が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属部材を互いに圧接
した状態で加熱することにより、固相状態のまま相互に
結合させる固相接合方法に関するものである。
した状態で加熱することにより、固相状態のまま相互に
結合させる固相接合方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶融することなく、固相状態のまま著し
い変形を伴わないで一対の金属部材を接合する固相接合
が知られている。このような固相接合では、形状変形を
伴わないで接合ができることから、所望の寸法精度を有
する構造物を精密に製作できる特徴がある。
い変形を伴わないで一対の金属部材を接合する固相接合
が知られている。このような固相接合では、形状変形を
伴わないで接合ができることから、所望の寸法精度を有
する構造物を精密に製作できる特徴がある。
【0003】
【発明が解決すべき課題】ところで、上記固相接合で
は、0.1乃至0.5kg/mm2程度の比較的低い圧力で金
属部材を相互に圧接させた状態でその金属部材の融点よ
りも低い所定の温度にて所定時間継続的に加熱するので
あるが、その加熱時間がたとえば10時間乃至20時間
程度以上必要であるために接合作業の能率が低く、接合
コストが高くなるとともに設備が大型となって大量量産
に適しない欠点があった。
は、0.1乃至0.5kg/mm2程度の比較的低い圧力で金
属部材を相互に圧接させた状態でその金属部材の融点よ
りも低い所定の温度にて所定時間継続的に加熱するので
あるが、その加熱時間がたとえば10時間乃至20時間
程度以上必要であるために接合作業の能率が低く、接合
コストが高くなるとともに設備が大型となって大量量産
に適しない欠点があった。
【0004】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、固相接合作業に
おいて高い能率が得られる固相接合方法を提供すること
にある。
ものであり、その目的とするところは、固相接合作業に
おいて高い能率が得られる固相接合方法を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明等は種々検討を重ねた結果、積極的に接合面
における炭素濃度を高めておくと、比較的低い圧力で金
属部材を相互に圧接させた状態において従来よりも極め
て短時間で固相接合できることを見出した。本発明はか
かる知見に基づいて為されたものである。
めに本発明等は種々検討を重ねた結果、積極的に接合面
における炭素濃度を高めておくと、比較的低い圧力で金
属部材を相互に圧接させた状態において従来よりも極め
て短時間で固相接合できることを見出した。本発明はか
かる知見に基づいて為されたものである。
【0006】すなわち、本発明の要旨とするところは、
一対の金属部材を互いに圧接した状態で加熱することに
より、固相状態のまま相互に結合させる接合方法であっ
て、その一対の金属部材の圧接に先立って、その金属部
材の接合面の炭素濃度を予め局部的に高める工程を含む
ことにある。
一対の金属部材を互いに圧接した状態で加熱することに
より、固相状態のまま相互に結合させる接合方法であっ
て、その一対の金属部材の圧接に先立って、その金属部
材の接合面の炭素濃度を予め局部的に高める工程を含む
ことにある。
【0007】
【作用および発明の効果】このようにすれば、一対の金
属部材による圧接に先立って、それら一対の金属部材の
接合面の炭素濃度が予め局部的に高められることから、
圧接状態下における加熱によってその炭素が金属部材内
の金属原子間に拡散し、この拡散にともなって金属部材
の接合面の界面が相互に速やかに結合されると考えられ
る。また、それに伴って接合品質が安定して得られる。
属部材による圧接に先立って、それら一対の金属部材の
接合面の炭素濃度が予め局部的に高められることから、
圧接状態下における加熱によってその炭素が金属部材内
の金属原子間に拡散し、この拡散にともなって金属部材
の接合面の界面が相互に速やかに結合されると考えられ
る。また、それに伴って接合品質が安定して得られる。
【0008】ここで、前記工程は、好適には、前記金属
部材の接合面のうちの少なくとも一方の面に油脂を塗布
するものであり、また、その油脂の塗布量は、好適に
は、5g/cm2 乃至200g/cm2 である。
部材の接合面のうちの少なくとも一方の面に油脂を塗布
するものであり、また、その油脂の塗布量は、好適に
は、5g/cm2 乃至200g/cm2 である。
【0009】また、前記工程は、好適には、前記金属部
材の接合面のうちの少なくとも一方の面に炭素を固着さ
せるものであり、また、その炭素は、接合面において1
μm乃至30μmの厚みとなるように蒸着により形成さ
れる。
材の接合面のうちの少なくとも一方の面に炭素を固着さ
せるものであり、また、その炭素は、接合面において1
μm乃至30μmの厚みとなるように蒸着により形成さ
れる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一適用例を図面に基づいて詳
細に説明する。
細に説明する。
【0011】図1は、固相接合装置の要部を示す略図で
ある。図において、真空容器10内には、図示しない保
持装置により保持された一対の棒状の金属部材12およ
び14が、よく知られた油圧、空圧などによる図示しな
い押圧手段により16および18の方向へ所定の押圧力
で押圧されるようになっており、高周波誘導コイル20
によりそれら金属部材12および14の接合面付近が局
部的に加熱されるようになっている。
ある。図において、真空容器10内には、図示しない保
持装置により保持された一対の棒状の金属部材12およ
び14が、よく知られた油圧、空圧などによる図示しな
い押圧手段により16および18の方向へ所定の押圧力
で押圧されるようになっており、高周波誘導コイル20
によりそれら金属部材12および14の接合面付近が局
部的に加熱されるようになっている。
【0012】上記の固相接合装置を用いて接合する場合
には、先ず、鏡面研磨された接合面を有する一対の金属
部材12および14を用意し、それらの金属部材12お
よび14を図示しない固定装置に装着して互いの接合面
が対向し且つ所定距離離間させられている状態とする。
図2の(a) はこの状態を示す。次いで、その一対の金属
部材12および14の接合面、たとえば下側の金属部材
12の接合面に油脂22を塗布する。図2の(b) はこの
状態を示す。続いて、図示しない押圧手段によりそれら
一対の金属部材12および14を所定の押圧力にて16
および18の方向へ押圧して、それらの接合面に所定の
面圧を発生させるとともに、真空容器10内を図示しな
い真空装置を用いてたとえば10-4mmHg程度の真空とす
る。そして、前記高周波誘導コイル20を図示しない温
度制御装置によって駆動することにより、金属部材12
および14の融点の70%程度の温度に接合面付近を局
部的に加熱してこの温度をたとえば4時間程度保持す
る。図2の(c) はこの状態を示す。
には、先ず、鏡面研磨された接合面を有する一対の金属
部材12および14を用意し、それらの金属部材12お
よび14を図示しない固定装置に装着して互いの接合面
が対向し且つ所定距離離間させられている状態とする。
図2の(a) はこの状態を示す。次いで、その一対の金属
部材12および14の接合面、たとえば下側の金属部材
12の接合面に油脂22を塗布する。図2の(b) はこの
状態を示す。続いて、図示しない押圧手段によりそれら
一対の金属部材12および14を所定の押圧力にて16
および18の方向へ押圧して、それらの接合面に所定の
面圧を発生させるとともに、真空容器10内を図示しな
い真空装置を用いてたとえば10-4mmHg程度の真空とす
る。そして、前記高周波誘導コイル20を図示しない温
度制御装置によって駆動することにより、金属部材12
および14の融点の70%程度の温度に接合面付近を局
部的に加熱してこの温度をたとえば4時間程度保持す
る。図2の(c) はこの状態を示す。
【0013】一対の金属部材12および14の接合面で
は、上記の加熱によって油脂が分解して炭素が多量に発
生させられるとともに、その炭素が接合面から金属部材
12および14内へ拡散する。このため、金属部材12
および14を構成する原子の相互拡散が積極的に行われ
て原子間の相互作用が発生すると考えられ、従来に比較
して極めて短時間で接合が完了する。
は、上記の加熱によって油脂が分解して炭素が多量に発
生させられるとともに、その炭素が接合面から金属部材
12および14内へ拡散する。このため、金属部材12
および14を構成する原子の相互拡散が積極的に行われ
て原子間の相互作用が発生すると考えられ、従来に比較
して極めて短時間で接合が完了する。
【0014】次に、本発明者等による実験例を詳細に説
明する。この実施例では、炭素濃度を高めるための油脂
の塗布に加えて、直接的に炭素を接合面に蒸着した例が
含まれている。
明する。この実施例では、炭素濃度を高めるための油脂
の塗布に加えて、直接的に炭素を接合面に蒸着した例が
含まれている。
【0015】実験例 (接合条件) 被接合材料:S45C鋼(50mmφ) 非接合材料の接合面粗度:1μmRmax 以下 接合温度:1100℃ 接合面圧:0.3kgf /mm2 雰囲気:真空(10-4mmHg)
【0016】(接合結果)油脂の塗布量、塗布面、或い
は炭素の蒸着厚さ、蒸着面の異なる各試料について、上
記の接合条件下で固相接合し、それらの試料の破断位置
および評価結果を、表1に示す。試料No.1および試料N
o.2は、油脂および炭素を付着させないで固相接合した
比較例である。試料No.1においては、接合された試料に
引張荷重をかけて破断させたときの破断位置はいずれも
母材であるため、各試料の接合強度はいずれも満足すべ
きものであったが、接合時間が他のものよりも倍となっ
ているために試料No.1の総合的な評価は三角印となって
いる。試料No.3乃至試料No.6の範囲の塗布量(5〜20
0g/m2)においては接合時間が4時間であって従来より
も大幅に改善され、接合強度も得られる。しかし、試料
No.7および試料No.8に示すように、油脂の塗布量が合計
で300g/m2以上となると、この接合時間では充分な接
合強度が得られなかった。過剰炭素が接合面に残ってい
るためであると考えられる。
は炭素の蒸着厚さ、蒸着面の異なる各試料について、上
記の接合条件下で固相接合し、それらの試料の破断位置
および評価結果を、表1に示す。試料No.1および試料N
o.2は、油脂および炭素を付着させないで固相接合した
比較例である。試料No.1においては、接合された試料に
引張荷重をかけて破断させたときの破断位置はいずれも
母材であるため、各試料の接合強度はいずれも満足すべ
きものであったが、接合時間が他のものよりも倍となっ
ているために試料No.1の総合的な評価は三角印となって
いる。試料No.3乃至試料No.6の範囲の塗布量(5〜20
0g/m2)においては接合時間が4時間であって従来より
も大幅に改善され、接合強度も得られる。しかし、試料
No.7および試料No.8に示すように、油脂の塗布量が合計
で300g/m2以上となると、この接合時間では充分な接
合強度が得られなかった。過剰炭素が接合面に残ってい
るためであると考えられる。
【0017】炭素の蒸着厚みが0.5μmである場合に
は、試料No.10 に示すように4時間の接合時間では充分
な接合強度が得られないが、試料No.9に示すように倍の
接合時間であれば満足すべき接合強度が得られる。しか
し、接合時間が他のものよりも倍となっているために試
料No.9の総合的な評価は三角印となっている。試料No.1
1 乃至試料No.14 の範囲の蒸着厚み(1〜30μm)に
おいては接合時間が4時間であって従来よりも大幅に改
善され、接合強度も得られる。しかし、試料No.15 およ
び試料No.16 に示すように、炭素の蒸着厚みが合計で4
0μm以上となると、この接合時間では充分な接合強度
が得られなかった。これも過剰炭素が接合面に残ってい
るためであると考えられる。
は、試料No.10 に示すように4時間の接合時間では充分
な接合強度が得られないが、試料No.9に示すように倍の
接合時間であれば満足すべき接合強度が得られる。しか
し、接合時間が他のものよりも倍となっているために試
料No.9の総合的な評価は三角印となっている。試料No.1
1 乃至試料No.14 の範囲の蒸着厚み(1〜30μm)に
おいては接合時間が4時間であって従来よりも大幅に改
善され、接合強度も得られる。しかし、試料No.15 およ
び試料No.16 に示すように、炭素の蒸着厚みが合計で4
0μm以上となると、この接合時間では充分な接合強度
が得られなかった。これも過剰炭素が接合面に残ってい
るためであると考えられる。
【0018】
【表1】
【0019】上記の本固相接合方法によれば、一対の金
属部材12および14による圧接に先立って、それら一
対の金属部材12および14のうちの少なくとも一方の
接合面の炭素濃度が高められることから、接合期間にお
いて接合面の炭素が金属部材12および14内に拡散
し、これに関連して一対の金属部材12および14の原
子間の相互作用が促進されて、接合作業の能率が好適に
改善される。しかも、一対の金属部材12および14の
接合面における固相接合が促進される結果、安定した接
合品質が得られる。
属部材12および14による圧接に先立って、それら一
対の金属部材12および14のうちの少なくとも一方の
接合面の炭素濃度が高められることから、接合期間にお
いて接合面の炭素が金属部材12および14内に拡散
し、これに関連して一対の金属部材12および14の原
子間の相互作用が促進されて、接合作業の能率が好適に
改善される。しかも、一対の金属部材12および14の
接合面における固相接合が促進される結果、安定した接
合品質が得られる。
【0020】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。
【0021】たとえば、前述の実施例において、金属部
材12および14の接合面上に油脂が塗布されたり、或
いは炭素が蒸着されたりして炭素濃度が高められている
が、よく知られた浸炭処理が施されることにより接合面
の炭素濃度が高められていてもよいし、炭素を含む有機
質接着剤を塗布してもよいし、充分な量の炭素を含むシ
ート、たとえばポリエチレンフィルムを金属部材12お
よび14の接合面に接着したり或いはそれらの間に挟圧
させてもよい。このポリエチレンフィルムを用いた場合
には、加熱時に分解して接合面の炭素濃度を固相接合の
開始前に高めることになるのである。
材12および14の接合面上に油脂が塗布されたり、或
いは炭素が蒸着されたりして炭素濃度が高められている
が、よく知られた浸炭処理が施されることにより接合面
の炭素濃度が高められていてもよいし、炭素を含む有機
質接着剤を塗布してもよいし、充分な量の炭素を含むシ
ート、たとえばポリエチレンフィルムを金属部材12お
よび14の接合面に接着したり或いはそれらの間に挟圧
させてもよい。このポリエチレンフィルムを用いた場合
には、加熱時に分解して接合面の炭素濃度を固相接合の
開始前に高めることになるのである。
【0022】また、前述の実施例においては、棒状の金
属部材12および14が用いられていたが、棒状でなく
てもよいし、接合面は平面でなくてもよく、互いに嵌合
し合う円錐面、凹・凸状球面などの曲面であってもよ
い。
属部材12および14が用いられていたが、棒状でなく
てもよいし、接合面は平面でなくてもよく、互いに嵌合
し合う円錐面、凹・凸状球面などの曲面であってもよ
い。
【0023】また、前述の図1に示す固相接合装置で
は、高周波誘導加熱コイル20を内部に備えた真空容器
10が用いられているが、外部に備えた真空容器であっ
てもよく、また、内部にアルゴンガスが充填される容器
であってもよい。
は、高周波誘導加熱コイル20を内部に備えた真空容器
10が用いられているが、外部に備えた真空容器であっ
てもよく、また、内部にアルゴンガスが充填される容器
であってもよい。
【0024】また、前述の実験例では、被接合材料であ
る金属部材12および14としてS45C鋼が用いられ
ていたが、STKM13A機械構造用鋼管などの他の鉄
系材料あるいは非鉄系材料であってもよく、一対の金属
部材12および14は互いに異なる材質であってもよ
い。
る金属部材12および14としてS45C鋼が用いられ
ていたが、STKM13A機械構造用鋼管などの他の鉄
系材料あるいは非鉄系材料であってもよく、一対の金属
部材12および14は互いに異なる材質であってもよ
い。
【0025】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更が加えられ得るものである。
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更が加えられ得るものである。
【図1】本発明方法が適用される固相接合装置の要部構
成を説明する図である。
成を説明する図である。
【図2】図1に固相接合装置を用いて接合する工程を説
明する図である。
明する図である。
12,14 金属部材(接合部材) 22 油脂
Claims (5)
- 【請求項1】 一対の金属部材を互いに圧接した状態で
加熱することにより、固相状態のまま相互に結合させる
接合方法であって、 前記一対の金属部材の圧接に先立って、該金属部材の接
合面の炭素濃度を予め局部的に高める工程を含むことを
特徴とする金属部材の接合方法。 - 【請求項2】 前記工程は、前記金属部材の接合面のう
ちの少なくとも一方の面に油脂を塗布するものである請
求項1に記載の金属部材の接合方法。 - 【請求項3】 前記工程における油脂の塗布量は、5g/
cm2 乃至200g/cm2 である請求項2に記載の金属部材
の接合方法。 - 【請求項4】 前記工程は、前記金属部材の接合面のう
ちの少なくとも一方の面に、炭素を固着させるものであ
る請求項1に記載の金属部材の接合方法。 - 【請求項5】 前記工程は、1μm乃至30μmの厚み
の炭素層を蒸着により形成するものである請求項4に記
載の金属部材の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06142692A JP3185328B2 (ja) | 1992-02-15 | 1992-02-15 | 金属部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06142692A JP3185328B2 (ja) | 1992-02-15 | 1992-02-15 | 金属部材の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05220583A true JPH05220583A (ja) | 1993-08-31 |
| JP3185328B2 JP3185328B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=13170740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06142692A Expired - Fee Related JP3185328B2 (ja) | 1992-02-15 | 1992-02-15 | 金属部材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3185328B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016175447A1 (ko) * | 2015-04-28 | 2016-11-03 | 동양피스톤 주식회사 | 금속 접합 방법 및 이를 이용한 금속 접합 구조체 |
| WO2017094596A1 (ja) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | 本田技研工業株式会社 | 鋼材の接合方法及び鋼材の接合装置 |
| US20220088807A1 (en) * | 2019-01-23 | 2022-03-24 | Verd Steel, Inc. | Internal Gradient Materials, Implements and Methods |
-
1992
- 1992-02-15 JP JP06142692A patent/JP3185328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016175447A1 (ko) * | 2015-04-28 | 2016-11-03 | 동양피스톤 주식회사 | 금속 접합 방법 및 이를 이용한 금속 접합 구조체 |
| WO2017094596A1 (ja) * | 2015-12-03 | 2017-06-08 | 本田技研工業株式会社 | 鋼材の接合方法及び鋼材の接合装置 |
| JPWO2017094596A1 (ja) * | 2015-12-03 | 2018-06-14 | 本田技研工業株式会社 | 鋼材の接合方法及び鋼材の接合装置 |
| US10562129B2 (en) | 2015-12-03 | 2020-02-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Method for bonding steel material and device for bonding steel material |
| US20220088807A1 (en) * | 2019-01-23 | 2022-03-24 | Verd Steel, Inc. | Internal Gradient Materials, Implements and Methods |
| US12138818B2 (en) * | 2019-01-23 | 2024-11-12 | Verd Steel, Inc. | Internal gradient materials, implements and methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3185328B2 (ja) | 2001-07-09 |
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