JPH07124783A

JPH07124783A - 接合方法

Info

Publication number: JPH07124783A
Application number: JP26889293A
Authority: JP
Inventors: Yoshitsune Tochio; 善恒杤尾; Hiroyuki Takeda; 裕之武田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-10-27
Filing date: 1993-10-27
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】【目的】接合面断面形状がＶ字型である場合の如く、
接合面を２面以上各々隣接して有する基材とそれに対応
する接合面を有する部材とを応力緩和材を介してインサ
ート材の溶融により接合するに際し、被接合処理材セッ
ト時や昇温中の各接合面間の位置ズレを、接合途中に被
接合処理材に触れずに簡単に補正でき、そのため炉中ろ
う付け法により接合する場合でも位置ズレを補正し得、
その結果、位置ズレに起因する接合欠陥の発生を防止し
得る接合方法を提供する。【構成】第１被接合処理材Ａと、これと同様構成の第
２被接合処理材Ｂとを、各々の接合面同士を対向させて
並べ、各々の部材2A，2B上に該部材よりも熱膨張率の大
きい第１ブロック1A及び第２ブロック1Bを各々載置し、
これらブロック同士をインサート材の溶融前に接触させ
た状態にすることを特徴とする接合方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接合方法に関し、詳細
には、接合面を２面以上各々隣接して有する基材とそれ
に対応する接合面を有する部材とを応力緩和材を介して
接合する接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスや超硬合金は、耐熱性及び
耐磨耗性等に優れた材料であることから、耐熱性及び耐
磨耗性等を必要とする機器等の本体に使用される他、本
体の耐熱性及び耐磨耗性等を必要とする個所に接合し部
材として使用される。この中、後者の接合使用例として
は、切削チップ、引抜きダイス、破砕機等の工具部材と
して使用される例が多い。

【０００３】かかるセラミックスや超硬合金（部材）と
本体構成金属（基材）との接合に際し、接合方法として
は一般的にろう付け法が採用される。このとき、部材と
基材とは熱膨張率が大きく異なることが多く、その場合
には応力緩和材を介して接合する接合方法が採用される
ことが多い。即ち、ろう付け法は、一般的には接合対象
材の接合面間に銀ろう等のろう付け材（インサート材）
を配し、加熱溶融させることにより接合対象材同士を直
接接合するものであるが、このような方法により上記部
材と基材とを直接接合すると、両者の熱膨張率の差に起
因して発生する残留応力が大きく、従って、この残留応
力を緩和するために部材と基材との間に中間層として銅
等の応力緩和材を介在させてろう付けし、部材と基材と
を応力緩和材を介して間接的に接合する方法が採用され
ることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
応力緩和材を介して接合する接合方法においては、接合
面の断面形状がＶ字型やＬ字型である場合の如く、接合
面が２面以上各々隣接して存在する場合、下記の如き問
題点があった。応力緩和材としては、通常、接合面の形状に合う一
体型形状のものを機械加工により製作し、これを使用す
るが、このとき寸法及び形状精度が良くなるように機械
加工する必要があること等からコストが非常に高くな
る。上記機械加工で得られる応力緩和材の寸法及び形状
精度が充分でない場合には、接合の際に接合面に隙間が
存在し、又、接合面と応力緩和材との間の位置関係のズ
レ、即ち、接合面と応力緩和材との正確な位置関係から
のズレ（以降、位置ズレという）が存在し、そのため接
合欠陥が生じる。応力緩和材として、一体型形状のものではなく、接
合面を構成する面毎に分割したもの（平板）を使用する
と、部品数が増えてセットする作業が煩雑になると共
に、位置ズレが生じ易くなる。

【０００５】そこで、これらの問題点を解決すべく検討
がなされ、その結果、接合面の形状に合う一体型形状の
応力緩和材を、機械加工ではなく、成形加工により製作
し、これを焼きなまし処理した後、応力緩和材として接
合面間に配して使用することに特徴を有する接合方法が
開発されている（特願平4-197459号）。

【０００６】この接合方法によれば、応力緩和材の寸法
及び形状精度が優れているので、位置ズレがないように
応力緩和材を接合面間に正確にセットすることにより、
前記、及びの問題点を解決し得る。しかしなが
ら、かかる応力緩和材の正確なセットを常に実現するこ
とは容易ではなく、従って、セット時に位置ズレが大な
り小なり生じ、この位置ズレに起因して接合面に隙間が
存在し、そのため接合欠陥が生じる可能性があるという
問題点がある。尚、かかる応力緩和材の正確なセットを
実現しようとする場合には、セットに熟練を要すると共
に非常に時間を要するという問題点がある。

【０００７】又、上記セット時に位置ズレがないとして
も、接合に際して被接合処理材（セット後のもの）を加
熱するとき、その昇温中に生じる熱変形に起因して位置
ズレが起こり、その結果接合欠陥が生じることがあると
いう問題点がある。

【０００８】ところで、ろう付け法には、高周波ろう付
け等の大気中での手ろう付けによる方法と、真空ろう付
け等の炉中ろう付けによる方法とがあり、最近は前者か
ら後者に移行して、後者を採用する頻度が増大してい
る。この中、前者の手ろう付けの場合は、接合途中でも
被接合処理材に触れることができるので、セット時に位
置ズレがあっても、この位置ズレをインサート材の加熱
溶融中に補正して修正し得る。しかし、後者の炉中ろう
付けの場合は、接合途中に被接合処理材に触れることが
できないので、セット時の位置ズレや、昇温中の熱変形
による位置ズレをインサート材の加熱溶融中に補正する
ことができない。従って、後者の場合は、セット時の位
置ズレや昇温中熱変形による位置ズレがあると、それら
は補正できず、接合欠陥が発生し易くなるという問題点
がある。

【０００９】本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、接合面を２面以上各々隣接
して有する基材とそれに対応する接合面を有する部材と
を応力緩和材を介して接合するに際し、被接合処理材の
セット時の位置ズレや、被接合処理材の昇温中の熱変形
による位置ズレを、接合途中に被接合処理材に触れるこ
となく且つ簡単に補正でき、又、そのために炉中ろう付
け法により接合する場合にあっても、これら位置ズレを
補正して修正し得、その結果、位置ズレに起因する接合
欠陥の発生を防止し得る接合方法を提供しようとするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る接合方法は次のような構成としてい
る。即ち、請求項１記載の接合方法は、接合面を２面以
上各々隣接して有する基材と該基材の接合面に応力緩和
材を介して接合される接合面を有する部材との各接合面
間に、応力緩和材を配すると共に該緩和材と各接合面と
の間にインサート材を配した一組の第１被接合処理材
と、該処理材と同様の構成を有する他の一組の第２被接
合処理材とを、各々の接合面同士を対向させて並べて配
置し、各々の部材上に該部材よりも熱膨張率の大きい材
料よりなる第１ブロック及び第２ブロックを各々載置
し、これらを加熱してインサート材を加熱溶融させるこ
とにより基材と部材とを応力緩和材を介して接合する接
合方法であって、前記第１ブロックと第２ブロックとを
インサート材の溶融前に接触させることを特徴とする接
合方法である。

【００１１】請求項２記載の接合方法は、前記第１及び
第２ブロックの載置時に該ブロック同士を接触させてお
く請求項１記載の接合方法である。請求項３記載の接合
方法は、前記加熱時に生じる第１及び第２ブロックの熱
膨張により該ブロック同士を接触させる請求項１記載の
接合方法である。請求項４記載の接合方法は、前記基材
の隣接する２面の接合面の断面形状がＶ字型である請求
項１、２又は３記載の接合方法である。請求項５記載の
接合方法は、前記基材の隣接する２面の接合面のなす角
度が 150°以下であると共に、該接合面の中の少なくと
も１面が水平に対し40°以下の傾きである請求項１、
２、３又は４記載の接合方法である。請求項６記載の接
合方法は、前記対向させる接合面同士の中で最短距離に
ある接合面の各々の水平に対する傾きを40°以下にする
請求項１、２、３、４又は５記載の接合方法である。

【００１２】

【作用】本発明に係る接合方法は、前記の如き第１被接
合処理材及び第２被接合処理材を並べて配置し、各々の
部材上に該部材よりも熱膨張率の大きい材料よりなる第
１ブロック及び第２ブロックを各々載置し、これらを加
熱する。そして、これらブロック同士をインサート材の
溶融前に接触させるようにしている。従って、このブロ
ック同士の接触時点からインサート材の溶融時点までの
間、更にはインサート材の溶融の間において、各ブロッ
クの熱膨張によりブロック同士が互いに押し合う。この
とき、各ブロックは各部材上に載っており、各ブロック
は各部材に比して熱膨張率が大きいので、重力方向の力
（各ブロックの載置時から作用）の他、各部材に水平方
向の力が作用する。尚、この力の方向は各部材間の距離
を増大させようとする方向であり、力の大きさは各ブロ
ックと各部材との熱膨張率の差、及び、各ブロックと各
部材との間の摩擦係数等に応じた大きさである。

【００１３】インサート材の溶融の間においては、応力
緩和材と部材及び基材との間の摩擦は殆どなくなるの
で、上記部材に作用する水平方向の力は、部材を水平方
向に且つ各部材間距離を増大させる方向に移動させ、従
って、この移動により被接合処理材のセット時の位置ズ
レや、被接合処理材の昇温中の熱変形による位置ズレが
補正され修正される。

【００１４】このとき、必要以上の移動は、接合面の形
状（単なる平面ではなく、接合面が２面以上各々隣接し
ている）からして反重力方向の力となり、又、接合面の
形状によっては機械的に止められるので、防ぐことがで
きる。更には、第１及び第２被接合処理材を接合面同士
を対向させて配置するに際し、水平に対する傾き角度が
最も小さい接合面同士が最短距離に位置するように配置
することにより、被接合処理材のセット時の位置ズレの
方向と上記部材に作用する力の方向とは逆方向にでき
る。即ち、かかる配置の場合、セット時の位置ズレは上
記部材に作用する力の方向とは逆方向に生じている（ズ
レている）ことになる。何故なら、セット時においても
上記インサート材の溶融時と同様に重力との関係により
上記部材に作用する力の方向のズレは安定せず自然に補
正され、又、接合面の形状によっては機械的に止められ
るので、セット時の位置ズレが上記部材に作用する力の
方向に生じることはないからである。従って、上記位置
ズレの補正は過不足なく適正に行われる。

【００１５】このように、接合面を２面以上各々隣接し
て有する基材とそれに対応する接合面を有する部材とを
応力緩和材を介して接合するに際し、被接合処理材のセ
ット時の位置ズレや、被接合処理材の昇温中の熱変形に
よる位置ズレを、接合途中に部材上のブロックが部材に
作用する力により過不足なく適正に補正し得る。従っ
て、かかる位置ズレを接合途中に被接合処理材に触れる
ことなく且つ簡単に補正でき、又、そのために炉中ろう
付け法により接合する場合にあっても、これら位置ズレ
を補正して修正し得、その結果、位置ズレに起因する接
合欠陥の発生を防止し得る。

【００１６】前記ブロック同士の接触時点をインサート
材の溶融前としているのは、インサート材の溶融途中或
いは溶融後（冷却途中）にすると、その時点ではブロッ
クが熱膨張しないか或いは収縮するため、前記部材に作
用する力がなくなって位置ズレの補正ができなくなるか
らである。ここで、インサート材溶融前でのブロック同
士の接触のさせ方としては、部材上へのブロックの載置
時にブロック同士を接触させておく方法の他、ブロック
の載置時には少し離しておき、加熱時に生じるブロック
の熱膨張によりブロック同士を接触させる方法等があ
る。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）実施例１に係る第１被接合処理材及び第２
被接合処理材を図１に示す。この第１被接合処理材Ａ
は、断面形状Ｖ字型の接合面を有する基材4Aと、それに
対応する接合面を有する部材2Aとを、接合面間に応力緩
和材3A及びインサート材（図示していない）を挟んで重
ね合わせたものであり、第２被接合処理材Ｂもこれと同
様のものである。第１被接合処理材の接合面と第２被接
合処理材の接合面とは対象に向き合っている。尚、第１
被接合処理材Ａと第２被接合処理材Ｂとで基材４を共有
している（基材４は基材4A部と4B部とからなる一体型の
ものである）。

【００１８】ここで、基材４（基材4A，4B）は鋼、部材
2A，2Bは超硬、応力緩和材3Aは銅よりなり、又、インサ
ート材には銀ろうを用いた（この各材質は、以降の実施
例の場合も同様である）。部材2A，2Bの上面の寸法は各
々50×50mmである。隣接する接合面同士のなす角度は 1
40°である。又、対向する接合面同士の中で最短距離に
ある接合面の水平に対する傾き（接合面の傾き）は14°
であり、該接合面に隣接する他の接合面の傾きは26°で
ある。即ち、水平に対する傾き角度が最も小さい接合面
同士が最短距離に位置するように配置している。これ
は、被接合処理材のセット時の位置ズレの方向と、イン
サート材溶融時にブロックが部材に作用する力の方向と
を逆方向にするためであり、引いては位置ズレの補正を
的確に行うためである。

【００１９】上記第１及び第２被接合処理材の部材（超
硬）2A，2Bの上に、超硬よりも熱膨張率の大きい軟鋼製
の第１ブロック1A及び第２ブロック1B（寸法：各々55×
55×80mm）を、図２に示す如くブロック同士を接触させ
た状態で載置した。しかる後、これを真空炉中で 870℃
に加熱し、接合（銀ろう付け）を行った。かかる接合を
300 個の被接合処理材について実施した後、得られた接
合体について接合部の超音波探傷試験を行ったところ、
接合欠陥が無く、全て健全な接合体であることが確認さ
れた。又、これら接合体を破砕機のハンマとして使用し
たところ、割れや剥離等が生じず、良好な破砕性能を示
した。

【００２０】尚、比較のため、上記ブロック同士を接触
させずに相当離して載置し、上記と同様の加熱条件で接
合し、100 個の接合体を得、上記と同様の超音波探傷試
験を行ったところ、７個（７％）の接合体に欠陥が認め
られた。それらを切断し欠陥発生原因を調査した結果、
この欠陥は、位置ズレにより生じた接合面間の間隙によ
り発生した接合欠陥であることがわかった。

【００２１】（実施例２）実施例２に係る第１及び第２
被接合処理材を図３に示す。第１被接合処理材Ａは、断
面形状Ｌ字型の接合面を有する基材4Aと、それに対応す
る接合面を有する部材2Aとを、接合面間に応力緩和材3A
及びインサート材を挟んで重ね合わせたものであり、第
２被接合処理材もこれと同様のものである。そして、こ
れら第１及び第２被接合処理材を、各々の接合面同士を
対向させて並べて配置している。各材質は実施例１の場
合と同様である。

【００２２】上記第１及び第２被接合処理材の部材（超
硬）2A，2Bの上に、軟鋼製の第１及び第２ブロック1A，
1Bを、図４に示す如くブロック同士を接触させた状態で
載置した後、実施例１の場合と同様、真空炉中 870℃の
条件で接合し、300 個の接合体を得た。そして、実施例
１と同様の超音波探傷試験を行ったところ、全て健全な
接合体であることが確認された。又、これら接合体を建
設機械の切断刃に適用したところ、割れや剥離等が生じ
ず、良好に使用し得た。

【００２３】尚、比較のため、上記ブロック同士を接触
させずに相当離して載置し、上記と同様の加熱条件で接
合し、100 個の接合体を得、上記と同様の超音波探傷試
験を行ったところ、５個（５％）の接合体に欠陥が認め
られた。それらを切断し欠陥発生原因を調査した結果、
この欠陥は、位置ズレにより生じた接合面間の間隙によ
り発生した接合欠陥であることがわかった。

【００２４】（実施例３）下記の点を除き、実施例１と
同様の被接合処理材について、同様に（図２に示す如
く）ブロックを載置し、同様の加熱条件で接合を行っ
た。被接合処理材の隣接する接合面同士のなす角度を表
１に示す如く変化させた。但し、最短距離にある接合面
の傾きは実施例１と同様の14°の一定とした。被接合処理材のセット時に、基材4A，4Bの接合面と
部材2A，2Aの接合面とがずれるようにした。即ち、セッ
ト時の位置ズレを意識して生じさせた。

【００２５】その結果、接合面同士のなす角度が 150°
以上の場合には、セット時の位置ズレが、前述の部材に
作用する力（インサート材溶融の間に部材に作用する
力）の方向と同方向に残ることがあり、そのときには位
置ズレが補正されなかった。これに対し、 140°以下の
場合には必ずセット時の位置ズレが補正され、部材上の
ブロックが部材に作用する力により補正する効果が常に
あることが確認された。

【００２６】（実施例４）下記の点を除き、実施例１と
同様の被接合処理材（図５）について、同様にブロック
を載置し（図６）、同様の加熱条件で接合を行った。隣接する接合面同士のなす角度Θ₁ を、図５に示す
如く60°とした。最短距離にある接合面の傾き（図７に示すΘ₂)を表
２に示す如く変化させた。但し、Θ₁ は一定（60°) で
ある。実施例３のと同様、セット時に位置ズレを意識し
て生じさせた。

【００２７】その結果、接合面の傾きΘ₂ が45°以上の
場合には、セット時の位置ズレが基本的に生じ難く、そ
のため部材上にブロックを載置する必要性は殆どなかっ
た。これに対し、45°未満の場合には、セット時の位置
ズレが生じ易いが、この位置ズレは補正され、部材上ブ
ロックが部材に作用する力により補正する効果があるこ
とを確認できた。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】上記実施例３及び４の結果より、特に、接
合面同士のなす角度が 150°以下であると共に最短距離
にある接合面の傾きΘ₂ を45°未満とした場合に、本発
明に係る接合方法の適用が効果的であることがわかる。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る接合方法は、以上のような
構成を有し作用をなすものであり、接合面を２面以上各
々隣接して有する基材とそれに対応する接合面を有する
部材とを応力緩和材を介して接合するに際し、被接合処
理材のセット時の位置ズレや、被接合処理材の昇温中の
熱変形による位置ズレを、接合途中に被接合処理材に触
れることなく且つ簡単に補正でき、又、そのために炉中
ろう付け法により接合する場合にあっても、これら位置
ズレを補正して修正し得、その結果、位置ズレに起因す
る接合欠陥の発生を防止し得るようになるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る被接合処理材の概要を示す斜視
図である。

【図２】実施例１に係るブロックが載置された被接合処
理材の概要を示す側断面図である。

【図３】実施例２に係る被接合処理材の概要を示す斜視
図である。

【図４】実施例２に係るブロックが載置された被接合処
理材の概要を示す側断面図である。

【図５】実施例４に係る被接合処理材の概要を示す斜視
図である。

【図６】実施例４に係るブロックが載置された被接合処
理材の概要を示す側断面図である。

【図７】実施例４に係る接合面同士のなす角度Θ₁及び
接合面の傾き角度Θ₂ を説明する図である。

【符号の説明】

1A--第１ブロック、1B--第２ブロック、2A，2B--部材、
3A，3B--応力緩和材、４--基材、4A，4B--基材、Ａ--第
１被接合処理材、Ｂ--第２被接合処理材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接合面を２面以上各々隣接して有する基
材と該基材の接合面に応力緩和材を介して接合される接
合面を有する部材との各接合面間に、応力緩和材を配す
ると共に該緩和材と各接合面との間にインサート材を配
した一組の第１被接合処理材と、該処理材と同様の構成
を有する他の一組の第２被接合処理材とを、各々の接合
面同士を対向させて並べて配置し、各々の部材上に該部
材よりも熱膨張率の大きい材料よりなる第１ブロック及
び第２ブロックを各々載置し、これらを加熱してインサ
ート材を加熱溶融させることにより基材と部材とを応力
緩和材を介して接合する接合方法であって、前記第１ブ
ロックと第２ブロックとをインサート材の溶融前に接触
させることを特徴とする接合方法。
【請求項２】前記第１及び第２ブロックの載置時に該
ブロック同士を接触させておく請求項１記載の接合方
法。
【請求項３】前記加熱時に生じる第１及び第２ブロッ
クの熱膨張により該ブロック同士を接触させる請求項１
記載の接合方法。
【請求項４】前記基材の隣接する２面の接合面の断面
形状がＶ字型である請求項１、２又は３記載の接合方
法。
【請求項５】前記基材の隣接する２面の接合面のなす
角度が 150°以下であると共に、該接合面の中の少なく
とも１面が水平に対し40°以下の傾きである請求項１、
２、３又は４記載の接合方法。
【請求項６】前記対向させる接合面同士の中で最短距
離にある接合面の各々の水平に対する傾きを40°以下に
する請求項１、２、３、４又は５記載の接合方法。