JPH06277854A - 短繊維強化型金属材料の接合方法 - Google Patents
短繊維強化型金属材料の接合方法Info
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- JPH06277854A JPH06277854A JP5802793A JP5802793A JPH06277854A JP H06277854 A JPH06277854 A JP H06277854A JP 5802793 A JP5802793 A JP 5802793A JP 5802793 A JP5802793 A JP 5802793A JP H06277854 A JPH06277854 A JP H06277854A
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- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 短繊維強化型金属材料の接合方法に関する。
【構成】 短繊維強化型金属材料の抵抗溶接あるいは摩
擦溶接において、接合部に予め金属素地と同種材料のイ
ンサート材をセッテイングして接合する短繊維強化型金
属材料の接合方法。
擦溶接において、接合部に予め金属素地と同種材料のイ
ンサート材をセッテイングして接合する短繊維強化型金
属材料の接合方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は短繊維強化型金属材料の
接合方法に関する。
接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】短繊維強化型金属の場合、溶融溶接する
と欠陥が入りやすく接合強度も低いため、従来は機械的
接合（リベット，ボルトなど）重ね継手によるろう付あ
るいは短繊維がない箇所での溶接を行っている。
と欠陥が入りやすく接合強度も低いため、従来は機械的
接合（リベット，ボルトなど）重ね継手によるろう付あ
るいは短繊維がない箇所での溶接を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従
来、短繊維強化型金属材料を構造部材に組立てるには材
料設計段階で予め接合部の短繊維を除去しておいて溶接
するか、ろう付を行う場合が多い。前者の場合は決った
対象製品にしか適用できず、応用範囲が狭くコスト高に
なる。また、後者の場合は強度上の問題があり、短繊維
強化型金属材料としての利点を発揮できない。
来、短繊維強化型金属材料を構造部材に組立てるには材
料設計段階で予め接合部の短繊維を除去しておいて溶接
するか、ろう付を行う場合が多い。前者の場合は決った
対象製品にしか適用できず、応用範囲が狭くコスト高に
なる。また、後者の場合は強度上の問題があり、短繊維
強化型金属材料としての利点を発揮できない。
【０００４】本発明は上記技術水準に鑑み、素材として
大量生産した短繊維強化型金属材料を用いて構造体に組
上げるに際して高い継手強度の接合部が得られる接合方
法を提供しようとするものである。
大量生産した短繊維強化型金属材料を用いて構造体に組
上げるに際して高い継手強度の接合部が得られる接合方
法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】短繊維強化型金属材料の
場合、通常の溶融溶接（ＴＩＧ，ＭＩＧなど）を行うと
繊維の溶融あるいは蒸発などによって気孔などの溶接欠
陥が発生する。そのため、溶融幅の小さい摩擦圧接ある
いは抵抗溶接を用い、できるだけ短繊維を溶融させずに
接合させることを鋭意研究したが、これらの接合部にお
いても、短繊維の凝集、短繊維の配向の変化あるい
は棒状の短繊維が小さく折れ、粒状化したりして母材
に比べはるかに接合強度が劣ることを確認した。そのた
めこれらの問題を解決するために、予め接合部に母材の
短繊維強化型金属材料と同じ金属材料をインサート材と
して用いて、適正な接合材料を選択してやれば上記〜
の問題を緩和でき、継手効率の高い接合部を得ること
ができる。との知見を得、本発明はこの知見に基いて完
成されたものである。
場合、通常の溶融溶接（ＴＩＧ，ＭＩＧなど）を行うと
繊維の溶融あるいは蒸発などによって気孔などの溶接欠
陥が発生する。そのため、溶融幅の小さい摩擦圧接ある
いは抵抗溶接を用い、できるだけ短繊維を溶融させずに
接合させることを鋭意研究したが、これらの接合部にお
いても、短繊維の凝集、短繊維の配向の変化あるい
は棒状の短繊維が小さく折れ、粒状化したりして母材
に比べはるかに接合強度が劣ることを確認した。そのた
めこれらの問題を解決するために、予め接合部に母材の
短繊維強化型金属材料と同じ金属材料をインサート材と
して用いて、適正な接合材料を選択してやれば上記〜
の問題を緩和でき、継手効率の高い接合部を得ること
ができる。との知見を得、本発明はこの知見に基いて完
成されたものである。
【０００６】すなわち、本発明は短繊維強化型金属材料
の抵抗溶接あるいは摩擦圧接において、接合部に予め金
属素地と同種材料をインサート材としてセッテイングし
て、接合することを特徴とする短繊維強化型金属材料の
接合方法である。
の抵抗溶接あるいは摩擦圧接において、接合部に予め金
属素地と同種材料をインサート材としてセッテイングし
て、接合することを特徴とする短繊維強化型金属材料の
接合方法である。
【０００７】
【作用】以下、短繊維強化型金属材料の代表例として、
金属素地がＡｌ合金、短繊維がＳｉＣウイスカ（以下、
ＳｉＣｗと略す）の短繊維強化型金属材料（ＳｉＣｗ／
Ａｌ）を例に採って、本発明方法を図１に、また従来方
法を図５に示し、両者の対比により本発明の作用を説明
する。
金属素地がＡｌ合金、短繊維がＳｉＣウイスカ（以下、
ＳｉＣｗと略す）の短繊維強化型金属材料（ＳｉＣｗ／
Ａｌ）を例に採って、本発明方法を図１に、また従来方
法を図５に示し、両者の対比により本発明の作用を説明
する。
【０００８】先ず、図５に示す従来方法について説明す
る。図５（ａ）は接合前の短繊維強化型金属材料（Ｓｉ
Ｃｗ／Ａｌ）、図５（ｂ）は接合後の同材料、図５
（ｃ）は図５（ｂ）の接合部Ａの拡大図を示す。図５に
おいて、１は短繊維強化型金属材料（ＳｉＣｗ／Ａｌ合
金）、２は短繊維（ＳｉＣｗ）、３は金属素地（Ａｌ合
金）、４は接合部を示す。
る。図５（ａ）は接合前の短繊維強化型金属材料（Ｓｉ
Ｃｗ／Ａｌ）、図５（ｂ）は接合後の同材料、図５
（ｃ）は図５（ｂ）の接合部Ａの拡大図を示す。図５に
おいて、１は短繊維強化型金属材料（ＳｉＣｗ／Ａｌ合
金）、２は短繊維（ＳｉＣｗ）、３は金属素地（Ａｌ合
金）、４は接合部を示す。
【０００９】図５に示す従来方法においては、通常、抵
抗溶接あるいは摩擦圧接にて短繊維強化型金属材料（Ｓ
ｉＣｗ／Ａｌ合金）１同志を接合する場合には、接合中
に接合部４近傍の金属素地３のＡｌ合金が溶融して外に
押し出され、そのため、接合部４は図５（ｃ）に示すよ
うにＡｌ合金の不足によるＳｉＣｗの凝集（ＳｉＣｗ
同志は接合しにくい）、ＳｉＣｗの配向の変化（母材
と直接方向）およびＳｉＣｗが小さく折れ、粒状化な
どの問題が生じ、母材（ＳｉＣｗ／Ａｌ合金）に比べ接
合強度がかなり低下する原因となる。
抗溶接あるいは摩擦圧接にて短繊維強化型金属材料（Ｓ
ｉＣｗ／Ａｌ合金）１同志を接合する場合には、接合中
に接合部４近傍の金属素地３のＡｌ合金が溶融して外に
押し出され、そのため、接合部４は図５（ｃ）に示すよ
うにＡｌ合金の不足によるＳｉＣｗの凝集（ＳｉＣｗ
同志は接合しにくい）、ＳｉＣｗの配向の変化（母材
と直接方向）およびＳｉＣｗが小さく折れ、粒状化な
どの問題が生じ、母材（ＳｉＣｗ／Ａｌ合金）に比べ接
合強度がかなり低下する原因となる。
【００１０】次に、図１に示す本発明方法の一態様につ
いて説明する。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は図２の
（ａ），（ｂ），（ｃ）に対応するもので、符号も図５
と同じ部分には同一符号を付してあるので説明は省略す
るが、図１において、５は短繊維強化型金属材料（Ｓｉ
Ｃｗ／Ａｌ合金）１の金属素地（Ａｌ合金）３と同種の
Ａｌ合金よりなるインサート材を示す。インサート材の
厚さは一般的に０．００１〜２mmのものが使用される。
いて説明する。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は図２の
（ａ），（ｂ），（ｃ）に対応するもので、符号も図５
と同じ部分には同一符号を付してあるので説明は省略す
るが、図１において、５は短繊維強化型金属材料（Ｓｉ
Ｃｗ／Ａｌ合金）１の金属素地（Ａｌ合金）３と同種の
Ａｌ合金よりなるインサート材を示す。インサート材の
厚さは一般的に０．００１〜２mmのものが使用される。
【００１１】図１に示す本発明方法によれば、接合部４
にインサート材５を挟さみ込んで抵抗溶接あるいは摩擦
圧接を行なうと、接合中にインサート材５が溶融し、接
合部４近傍の金属素地３の溶融Ａｌ合金の不足を補い、
上記〜の問題（特に、の防止効果）を緩和するこ
とができ、短繊維強化型金属材料１同志の接合強度を高
めることができる。
にインサート材５を挟さみ込んで抵抗溶接あるいは摩擦
圧接を行なうと、接合中にインサート材５が溶融し、接
合部４近傍の金属素地３の溶融Ａｌ合金の不足を補い、
上記〜の問題（特に、の防止効果）を緩和するこ
とができ、短繊維強化型金属材料１同志の接合強度を高
めることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例をあげて説明する。
こゝで使用した短繊維強化型金属材料の金属素地はＡ７
０７５（Ａｌ−Ｚｎ系）であり、短繊維は径０．１〜
０．５×長さ０．２〜１０μｍのＳｉＣｗで、この短繊
維が金属素地中に２５vol%含まれたものである。この母
材である短繊維強化型金属材料の組織の走査型電子顕微
鏡写真（５０００倍）を図２に示す。図２より明らかな
ように、接合前の母材中にはＡｌ合金（Ａ７０７５）中
に細長いＳｉＣｗがほゞ均一に分散している。
こゝで使用した短繊維強化型金属材料の金属素地はＡ７
０７５（Ａｌ−Ｚｎ系）であり、短繊維は径０．１〜
０．５×長さ０．２〜１０μｍのＳｉＣｗで、この短繊
維が金属素地中に２５vol%含まれたものである。この母
材である短繊維強化型金属材料の組織の走査型電子顕微
鏡写真（５０００倍）を図２に示す。図２より明らかな
ように、接合前の母材中にはＡｌ合金（Ａ７０７５）中
に細長いＳｉＣｗがほゞ均一に分散している。
【００１３】この母材を前記図１に示したように、母材
の金属素地と同じ金属（Ａ７０７５）よりなる厚さ０．
０１mmのインサート材を母材間にセッテイングして抵抗
溶接した。溶接後の短繊維強化型金属材料の組織を示す
走査型電子顕微鏡写真（５０００倍）を図３に示す。図
３より、特に接合部のＡｌ合金の不足によるＳｉＣｗの
凝集、ＳｉＣｗの配向の変化が殆んどないことが確認さ
れた。また、図４に示すように、継手強度もインサート
材を用いない場合に比し優れていることが確認された。
の金属素地と同じ金属（Ａ７０７５）よりなる厚さ０．
０１mmのインサート材を母材間にセッテイングして抵抗
溶接した。溶接後の短繊維強化型金属材料の組織を示す
走査型電子顕微鏡写真（５０００倍）を図３に示す。図
３より、特に接合部のＡｌ合金の不足によるＳｉＣｗの
凝集、ＳｉＣｗの配向の変化が殆んどないことが確認さ
れた。また、図４に示すように、継手強度もインサート
材を用いない場合に比し優れていることが確認された。
【００１４】以上の実施例は抵抗溶接の例であるが、摩
擦溶接の場合もほゞ同様な効果が得られた。
擦溶接の場合もほゞ同様な効果が得られた。
【００１５】これに対し、上記実施例と同じ母材をイン
サート材を使用することなく、前記図５に示した従来法
によって実施例と同じ母材を抵抗溶接した後の短繊維強
化型金属材料の組織を示す走査型電子顕微鏡写真（５０
００倍）を図６に示す。
サート材を使用することなく、前記図５に示した従来法
によって実施例と同じ母材を抵抗溶接した後の短繊維強
化型金属材料の組織を示す走査型電子顕微鏡写真（５０
００倍）を図６に示す。
【００１６】図６と図３とを比較することにより、従来
法ではＳｉＣｗの凝集、ＳｉＣｗの配向の変化及びＳｉ
Ｃｗの折れ、粒状化が激しいことがわかる。また、図４
より明らかなように、インサート材を使用した本発明方
法よりも継手強度が劣っていることがわかる。
法ではＳｉＣｗの凝集、ＳｉＣｗの配向の変化及びＳｉ
Ｃｗの折れ、粒状化が激しいことがわかる。また、図４
より明らかなように、インサート材を使用した本発明方
法よりも継手強度が劣っていることがわかる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、接合部の金属素地の不
足による強化用短繊維の不足、同短繊維の配向の変化及
び同短繊維の折れ、粒状化が緩和され、継手強度の向上
が図れる効果が奏される。
足による強化用短繊維の不足、同短繊維の配向の変化及
び同短繊維の折れ、粒状化が緩和され、継手強度の向上
が図れる効果が奏される。
【図１】本発明の一実施態様の説明図
【図２】本発明の一実施態様の短繊維強化型金属材料母
材の組織の走査電子顕微鏡写真
材の組織の走査電子顕微鏡写真
【図３】本発明の一実施態様の接合後の短繊維強化型金
属材料の組織の走査電子顕微鏡写真
属材料の組織の走査電子顕微鏡写真
【図４】本発明の効果を示す図表
【図５】従来の短繊維強化型金属材料の接合の一態様の
説明図
説明図
【図６】従来法で接合した短繊維強化型金属材料の組織
の走査電子顕微鏡写真
の走査電子顕微鏡写真
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 図５に示す従来方法においては、通常、
抵抗溶接あるいは摩０圧接にて短繊維強化型金属材料
（ＳｉＣｗ／Ａｌ合金）１同志を接合する場合には、接
合中に接合部４近傍の金属素地３のＡｌ合金が溶融して
外に押し出され、そのため、接合部４は図５（ｃ）に示
すようにＡｌ合金の不足によるＳｉＣｗの凝集（Ｓｉ
Ｃｗ同志は接合しにくい）、ＳｉＣｗの配向の変化
（母材と直角方向）およびＳｉＣｗが小さく折れ、粒
状化などの問題が生じ、母材（ＳｉＣｗ／Ａｌ合金）に
比べ接合強度がかなり低下する原因となる。
抵抗溶接あるいは摩０圧接にて短繊維強化型金属材料
（ＳｉＣｗ／Ａｌ合金）１同志を接合する場合には、接
合中に接合部４近傍の金属素地３のＡｌ合金が溶融して
外に押し出され、そのため、接合部４は図５（ｃ）に示
すようにＡｌ合金の不足によるＳｉＣｗの凝集（Ｓｉ
Ｃｗ同志は接合しにくい）、ＳｉＣｗの配向の変化
（母材と直角方向）およびＳｉＣｗが小さく折れ、粒
状化などの問題が生じ、母材（ＳｉＣｗ／Ａｌ合金）に
比べ接合強度がかなり低下する原因となる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
Claims (1)
- 【請求項１】 短繊維強化型金属材料の抵抗溶接あるい
は摩擦圧接において、接合部に予め金属素地と同種材料
をインサート材としてセッテイングして、接合すること
を特徴とする短繊維強化型金属材料の接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5802793A JPH06277854A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 短繊維強化型金属材料の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5802793A JPH06277854A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 短繊維強化型金属材料の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06277854A true JPH06277854A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=13072472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5802793A Withdrawn JPH06277854A (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 短繊維強化型金属材料の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06277854A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080217379A1 (en) * | 2007-03-10 | 2008-09-11 | Eugen Abramovici | Method for cohesively bonding metal to a non-metallic substrate |
| US20100084380A1 (en) * | 2008-08-19 | 2010-04-08 | Thyssenkrupp Steel Ag | Conductive stud welding |
| CN102319954A (zh) * | 2011-08-18 | 2012-01-18 | 西安交通大学 | 大直径多道无针搅拌摩擦加工制备纤维增强金属基复合材料的方法 |
| US8426762B2 (en) * | 2006-12-08 | 2013-04-23 | E.O. Paton Electric Welding Institute Of The National Academy Of Sciences Of Ukraine | Method of resistance butt welding using corrugated flux-filled metal inserts |
| CN116278105A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-23 | 江苏科技大学 | 用于搅拌摩擦焊的纤维丝材制备方法和设备及焊接方法 |
-
1993
- 1993-02-24 JP JP5802793A patent/JPH06277854A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8426762B2 (en) * | 2006-12-08 | 2013-04-23 | E.O. Paton Electric Welding Institute Of The National Academy Of Sciences Of Ukraine | Method of resistance butt welding using corrugated flux-filled metal inserts |
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| US8186566B2 (en) * | 2007-03-10 | 2012-05-29 | Nexgeneering Technology Llc | Method for cohesively bonding metal to a non-metallic substrate |
| US8397976B2 (en) | 2007-03-10 | 2013-03-19 | Nexgeneering Technology Llc | Method for cohesively bonding metal to a non-metallic substrate using capacitors |
| US20100084380A1 (en) * | 2008-08-19 | 2010-04-08 | Thyssenkrupp Steel Ag | Conductive stud welding |
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| CN102319954A (zh) * | 2011-08-18 | 2012-01-18 | 西安交通大学 | 大直径多道无针搅拌摩擦加工制备纤维增强金属基复合材料的方法 |
| CN116278105A (zh) * | 2023-03-03 | 2023-06-23 | 江苏科技大学 | 用于搅拌摩擦焊的纤维丝材制备方法和设备及焊接方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000509 |