JPH0740063A - 金属材料の接合方法 - Google Patents
金属材料の接合方法Info
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- JPH0740063A JPH0740063A JP20830993A JP20830993A JPH0740063A JP H0740063 A JPH0740063 A JP H0740063A JP 20830993 A JP20830993 A JP 20830993A JP 20830993 A JP20830993 A JP 20830993A JP H0740063 A JPH0740063 A JP H0740063A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】一対の金属材料の接合部を、これより低融点の
インサート材とともに加熱して接合を行なう方法におい
て、金属材料の加熱部の結晶粒粗大化に基づく機械的特
性の低下を防止する。 【構成】接合すべき一対の金属材料１０の間に、それら
の融点よりも低融点のインサート材１２を挿入して加圧
力を加え、インサート材１２及び一対の金属材料１０の
接合部をインサート材１２の融点よりも高く且つ金属材
料１０の融点よりも低い温度に加熱してインサート材１
２を溶融させ、以てそれら一対の金属材料１０を接合す
る。その際接合のための加熱処理を施した後、金属材料
１０の接合部及び周辺部を８００℃〜５００℃の冷却時
間が１００秒以下の条件で急冷する。
インサート材とともに加熱して接合を行なう方法におい
て、金属材料の加熱部の結晶粒粗大化に基づく機械的特
性の低下を防止する。 【構成】接合すべき一対の金属材料１０の間に、それら
の融点よりも低融点のインサート材１２を挿入して加圧
力を加え、インサート材１２及び一対の金属材料１０の
接合部をインサート材１２の融点よりも高く且つ金属材
料１０の融点よりも低い温度に加熱してインサート材１
２を溶融させ、以てそれら一対の金属材料１０を接合す
る。その際接合のための加熱処理を施した後、金属材料
１０の接合部及び周辺部を８００℃〜５００℃の冷却時
間が１００秒以下の条件で急冷する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は互いに接合すべき一対
の金属材料の間にインサート材を挿入し、これを加熱・
溶融させてこれら金属材料を接合する方法に関する。
の金属材料の間にインサート材を挿入し、これを加熱・
溶融させてこれら金属材料を接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属材料の接合方法として、互いに接合
すべき一対の金属材料の間に低融点、即ちこれら一対の
金属材料の融点よりも低い融点の薄いインサート材を挿
入して加圧力を加え、その状態でインサート材及び金属
材料の接合部を、インサート材の融点よりも高く且つ金
属材料の融点よりも低い温度に加熱してこれら一対の金
属材料を接合する方法が知られている。この方法の場
合、加熱によりインサート材が溶融して一対の金属材料
が互いに接合する。
すべき一対の金属材料の間に低融点、即ちこれら一対の
金属材料の融点よりも低い融点の薄いインサート材を挿
入して加圧力を加え、その状態でインサート材及び金属
材料の接合部を、インサート材の融点よりも高く且つ金
属材料の融点よりも低い温度に加熱してこれら一対の金
属材料を接合する方法が知られている。この方法の場
合、加熱によりインサート材が溶融して一対の金属材料
が互いに接合する。
【０００３】図４はこの接合方法のプロセスを模式的に
示したものである。図４（Ａ）において１００は接合す
べき金属材料で、１０２はインサート材である。この方
法は（Ａ）（ｉ）に示しているように一対の金属材料１
００の間にインサート材１０２を挿入して一対の金属材
料１００をかかるインサート材１０２を介して突き合
せ、そしてその突合せ方向（図中上下方向）に加圧力を
加えつつ、（ii）に示しているように高周波誘導加熱コ
イル１０４等の加熱手段にてインサート材１０２及び金
属材料１００の各端面周辺を加熱する。この加熱処理に
よりインサート材１０２が溶融し、液相拡散現象によっ
て一対の金属材料１００が互いに接合する。
示したものである。図４（Ａ）において１００は接合す
べき金属材料で、１０２はインサート材である。この方
法は（Ａ）（ｉ）に示しているように一対の金属材料１
００の間にインサート材１０２を挿入して一対の金属材
料１００をかかるインサート材１０２を介して突き合
せ、そしてその突合せ方向（図中上下方向）に加圧力を
加えつつ、（ii）に示しているように高周波誘導加熱コ
イル１０４等の加熱手段にてインサート材１０２及び金
属材料１００の各端面周辺を加熱する。この加熱処理に
よりインサート材１０２が溶融し、液相拡散現象によっ
て一対の金属材料１００が互いに接合する。
【０００４】尚加熱手段としては上記高周波誘導加熱に
よる他、（Ｂ）に示しているようにガス炎１０８の噴出
による加熱或いはその他の加熱手段を用いることも可能
である。
よる他、（Ｂ）に示しているようにガス炎１０８の噴出
による加熱或いはその他の加熱手段を用いることも可能
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの接合方法
においては、従来加熱処理後に接合部を自然冷却するよ
うにしているが、この場合、加熱により金属材料１００
の接合部（突合せ端部）及び周辺部１０６の結晶粒が粗
大化し、そして自然冷却の際に同部分が結晶粒粗大のま
ま冷却されてしまい、同部分の機械的特性が低下する問
題が生じていた。
においては、従来加熱処理後に接合部を自然冷却するよ
うにしているが、この場合、加熱により金属材料１００
の接合部（突合せ端部）及び周辺部１０６の結晶粒が粗
大化し、そして自然冷却の際に同部分が結晶粒粗大のま
ま冷却されてしまい、同部分の機械的特性が低下する問
題が生じていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになされたものである。而して本願の発
明は、接合すべき一対の金属材料の間に、それらの融点
よりも低融点のインサート材を挿入して加圧力を加え、
該インサート材及び該一対の金属材料の接合部を該イン
サート材の融点よりも高く且つ該金属材料の融点よりも
低い温度に加熱して該インサート材を溶融させ、以てそ
れら一対の金属材料を接合する方法において、前記接合
のための加熱処理を施した後、続く冷却過程で若しくは
一旦冷却した後の再加熱に続く冷却過程で該金属材料の
接合部及び周辺部を８００℃〜５００℃の冷却時間が１
００秒以下の条件で急冷することを特徴とする（請求項
１）。
を解決するためになされたものである。而して本願の発
明は、接合すべき一対の金属材料の間に、それらの融点
よりも低融点のインサート材を挿入して加圧力を加え、
該インサート材及び該一対の金属材料の接合部を該イン
サート材の融点よりも高く且つ該金属材料の融点よりも
低い温度に加熱して該インサート材を溶融させ、以てそ
れら一対の金属材料を接合する方法において、前記接合
のための加熱処理を施した後、続く冷却過程で若しくは
一旦冷却した後の再加熱に続く冷却過程で該金属材料の
接合部及び周辺部を８００℃〜５００℃の冷却時間が１
００秒以下の条件で急冷することを特徴とする（請求項
１）。
【０００７】本発明においては、その一態様として、請
求項１の接合方法において前記接合のための加熱処理を
高周波誘導加熱コイルを用いて行うとともに、該高周波
誘導加熱コイルにノズルを装備させて、該ノズルより液
体又は気体を前記接合部及び／又は周辺部に向けて噴出
させることにより該接合部及び周辺部を急冷することが
できる（請求項２）。
求項１の接合方法において前記接合のための加熱処理を
高周波誘導加熱コイルを用いて行うとともに、該高周波
誘導加熱コイルにノズルを装備させて、該ノズルより液
体又は気体を前記接合部及び／又は周辺部に向けて噴出
させることにより該接合部及び周辺部を急冷することが
できる（請求項２）。
【０００８】また別の態様として、請求項１又は２の接
合方法において前記金属材料の接合部及び／又は周辺部
の表面温度を放射温度計を用いて測定し、その測定結果
に基づいて該接合部及び周辺部に対する加熱装置，強制
冷却装置による加熱，冷却を制御することができる（請
求項３）。
合方法において前記金属材料の接合部及び／又は周辺部
の表面温度を放射温度計を用いて測定し、その測定結果
に基づいて該接合部及び周辺部に対する加熱装置，強制
冷却装置による加熱，冷却を制御することができる（請
求項３）。
【０００９】
【作用及び発明の効果】以上のように本発明は、接合の
ために加熱された部分を高温状態から強制冷却により急
冷するものであり、而してその冷却条件を８００℃〜５
００℃の冷却時間が１００秒以下とした場合において、
加熱により粗大化した結晶粒を良好に微細化でき、接合
部及び周辺部の機械的特性を効果的に改善できることが
判明した。
ために加熱された部分を高温状態から強制冷却により急
冷するものであり、而してその冷却条件を８００℃〜５
００℃の冷却時間が１００秒以下とした場合において、
加熱により粗大化した結晶粒を良好に微細化でき、接合
部及び周辺部の機械的特性を効果的に改善できることが
判明した。
【００１０】尚この強制冷却による急冷は接合に際して
の加熱処理に引き続いて行なうのが好都合であるが、場
合により一旦冷却（例えば自然冷却）した後に再び所定
温度（望ましくは５００℃以上）まで加熱を行ない、そ
の後の冷却過程で急冷処理を行なうようにしても良い。
後者の場合には複数対の金属材料をある程度まとめて加
熱・冷却処理することが容易である利点がある。
の加熱処理に引き続いて行なうのが好都合であるが、場
合により一旦冷却（例えば自然冷却）した後に再び所定
温度（望ましくは５００℃以上）まで加熱を行ない、そ
の後の冷却過程で急冷処理を行なうようにしても良い。
後者の場合には複数対の金属材料をある程度まとめて加
熱・冷却処理することが容易である利点がある。
【００１１】本発明においては種々の加熱手段を用いる
ことが可能であるが、かかる加熱手段として高周波誘導
加熱を用いるのが好適である。
ことが可能であるが、かかる加熱手段として高周波誘導
加熱を用いるのが好適である。
【００１２】更に加熱又は冷却に際し、放射温度計を用
いて接合部及び／又は周辺部の温度を監視し、その測定
結果に基づいて加熱装置，強制冷却装置による加熱，冷
却を制御するようにすれば、材料の種類に応じた適正な
速度で金属材料を加熱し又は冷却し得て好都合である。
いて接合部及び／又は周辺部の温度を監視し、その測定
結果に基づいて加熱装置，強制冷却装置による加熱，冷
却を制御するようにすれば、材料の種類に応じた適正な
速度で金属材料を加熱し又は冷却し得て好都合である。
【００１３】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図１において、１０は互いに接合すべき金属
材料であって、１２はこれらの間に介挿されるインサー
ト材である。１４は高周波誘導加熱コイルであって、コ
イル冷却用の冷却水を流通させるための通路１６を備え
ている。
説明する。図１において、１０は互いに接合すべき金属
材料であって、１２はこれらの間に介挿されるインサー
ト材である。１４は高周波誘導加熱コイルであって、コ
イル冷却用の冷却水を流通させるための通路１６を備え
ている。
【００１４】この高周波誘導加熱コイル１４には、内向
きの噴出孔１８と冷却用の気体又は液体を流通させるた
めの通路１９とを有するノズル２０が装着されており、
このノズル２０の噴出孔１８より冷却用気体又は液体を
噴出するようになっている。
きの噴出孔１８と冷却用の気体又は液体を流通させるた
めの通路１９とを有するノズル２０が装着されており、
このノズル２０の噴出孔１８より冷却用気体又は液体を
噴出するようになっている。
【００１５】本例の方法では、インサート材１２を間に
挟んで一対の金属材料１０を突合せ状態とし、そして加
圧状態の下で高周波誘導加熱コイル１４にてインサート
材１２及び一対の金属材料１０の突合せ端部及びその周
辺部を加熱する。
挟んで一対の金属材料１０を突合せ状態とし、そして加
圧状態の下で高周波誘導加熱コイル１４にてインサート
材１２及び一対の金属材料１０の突合せ端部及びその周
辺部を加熱する。
【００１６】このときインサート材１２及び金属材料１
０をインサート材１２の融点よりも高く且つ金属材料１
０の融点よりも低い温度に加熱する。これによりインサ
ート材１２が溶融して液相拡散が生じ、一対の金属材料
１０が互いに接合する。
０をインサート材１２の融点よりも高く且つ金属材料１
０の融点よりも低い温度に加熱する。これによりインサ
ート材１２が溶融して液相拡散が生じ、一対の金属材料
１０が互いに接合する。
【００１７】この加熱処理の後、本例の方法ではノズル
２０の噴出孔１８より気体又は液体を噴出して金属材料
１０の加熱部分に吹き付け、同部分を強制冷却する。即
ち急冷処理を行なう。
２０の噴出孔１８より気体又は液体を噴出して金属材料
１０の加熱部分に吹き付け、同部分を強制冷却する。即
ち急冷処理を行なう。
【００１８】表１は以下の条件で本例の方法を実施し、
その後引張試験を行なったときの結果を示している。 ［条件］ ・金属材料（被接合材）：Ｓ４５Ｃ鋼丸棒（φ２０ｍ
ｍ：ＪＩＳ Ｇ ４０５１） ・インサート材：Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ−Ｂ系合金シート（ｔ
２５μｍ） ・加熱方法：高周波誘導加熱（周波数：２０ｋＨｚ，電
源出力：３０ｋＷ） ・冷却条件：表１参照
その後引張試験を行なったときの結果を示している。 ［条件］ ・金属材料（被接合材）：Ｓ４５Ｃ鋼丸棒（φ２０ｍ
ｍ：ＪＩＳ Ｇ ４０５１） ・インサート材：Ｆｅ−Ｃ−Ｓｉ−Ｂ系合金シート（ｔ
２５μｍ） ・加熱方法：高周波誘導加熱（周波数：２０ｋＨｚ，電
源出力：３０ｋＷ） ・冷却条件：表１参照
【００１９】
【表１】
【００２０】表１の結果から、本発明に従い加熱後の冷
却過程において８００℃〜５００℃の冷却時間が１００
秒以下の条件で強制冷却を行なうことにより、接合部及
び周辺部の機械的特性が、急冷を行なわない場合に比べ
て大幅に向上していることが分る。
却過程において８００℃〜５００℃の冷却時間が１００
秒以下の条件で強制冷却を行なうことにより、接合部及
び周辺部の機械的特性が、急冷を行なわない場合に比べ
て大幅に向上していることが分る。
【００２１】図２は本発明の他の実施例を示したもの
で、この例では高周波誘導加熱コイル１４に、放射温度
計２２による温度測定用の開口２４を設け、かかる放射
温度計２２にて接合部の表面温度測定を行なうととも
に、その測定結果を制御装置２６にフィードバックし、
その測定結果に基づいてノズル２０を通じて冷却水を霧
状に噴出する冷却水噴射装置２８及び高周波発生装置３
０による冷却・加熱を制御するようにしたものである。
尚３２は、冷却水の蒸気によって光路が妨げられるのを
防止すべくエアを噴出するための噴出孔であり、３４は
エアの供給通路である。
で、この例では高周波誘導加熱コイル１４に、放射温度
計２２による温度測定用の開口２４を設け、かかる放射
温度計２２にて接合部の表面温度測定を行なうととも
に、その測定結果を制御装置２６にフィードバックし、
その測定結果に基づいてノズル２０を通じて冷却水を霧
状に噴出する冷却水噴射装置２８及び高周波発生装置３
０による冷却・加熱を制御するようにしたものである。
尚３２は、冷却水の蒸気によって光路が妨げられるのを
防止すべくエアを噴出するための噴出孔であり、３４は
エアの供給通路である。
【００２２】本例によれば、金属材料１０の接合部の温
度を材料の種類に応じて適正に制御でき、接合部及び周
辺部の機械的特性を効果的に高め得る利点がある。
度を材料の種類に応じて適正に制御でき、接合部及び周
辺部の機械的特性を効果的に高め得る利点がある。
【００２３】尚、図３に示しているように高周波誘導加
熱コイル１４の中間部に開口３６を設け、この開口３６
を通じて金属材料１０の突合せ部に直接冷却用の気体を
噴出させるとともに、噴出流によって放射温度計２２の
温度測定のための光路を確保するようになすことも可能
である。この場合金属材料１０の突合せ部を直接冷却で
き、好都合である。
熱コイル１４の中間部に開口３６を設け、この開口３６
を通じて金属材料１０の突合せ部に直接冷却用の気体を
噴出させるとともに、噴出流によって放射温度計２２の
温度測定のための光路を確保するようになすことも可能
である。この場合金属材料１０の突合せ部を直接冷却で
き、好都合である。
【００２４】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明は他の形態，材料の金属材
料の接合に際しても適用可能であるなど、その主旨を逸
脱しない範囲において、当業者の知識に基づき様々な変
更を加えた態様で実施可能である。
くまで一例示であり、本発明は他の形態，材料の金属材
料の接合に際しても適用可能であるなど、その主旨を逸
脱しない範囲において、当業者の知識に基づき様々な変
更を加えた態様で実施可能である。
【図１】本発明の一実施例である金属材料の接合方法の
説明図である。
説明図である。
【図２】本発明の他の実施例方法の説明図である。
【図３】本発明の更に他の実施例方法の説明図である。
【図４】従来の接合方法のプロセスを模式的に表す図で
ある。
ある。
１０ 金属材料 １２ インサート材 １４ 高周波誘導加熱コイル ２０ ノズル ２２ 放射温度計
Claims (3)
- 【請求項１】 接合すべき一対の金属材料の間に、それ
らの融点よりも低融点のインサート材を挿入して加圧力
を加え、該インサート材及び該一対の金属材料の接合部
を該インサート材の融点よりも高く且つ該金属材料の融
点よりも低い温度に加熱して該インサート材を溶融さ
せ、以てそれら一対の金属材料を接合する方法において
前記接合のための加熱処理を施した後、続く冷却過程で
若しくは一旦冷却した後の再加熱に続く冷却過程で該金
属材料の接合部及び周辺部を８００℃〜５００℃の冷却
時間が１００秒以下の条件で急冷することを特徴とする
金属材料の接合方法。 - 【請求項２】 請求項１の接合方法において、前記接合
のための加熱処理を高周波誘導加熱コイルを用いて行う
とともに、該高周波誘導加熱コイルにノズルを装備させ
て、該ノズルより液体又は気体を前記接合部及び／又は
周辺部に向けて噴出させることにより該接合部及び周辺
部を急冷することを特徴とする金属材料の接合方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２の接合方法において、前
記金属材料の接合部及び／又は周辺部の表面温度を放射
温度計を用いて測定し、その測定結果に基づいて該接合
部及び周辺部に対する加熱装置，強制冷却装置による加
熱，冷却を制御することを特徴とする金属材料の接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20830993A JPH0740063A (ja) | 1993-07-31 | 1993-07-31 | 金属材料の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20830993A JPH0740063A (ja) | 1993-07-31 | 1993-07-31 | 金属材料の接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0740063A true JPH0740063A (ja) | 1995-02-10 |
Family
ID=16554126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20830993A Pending JPH0740063A (ja) | 1993-07-31 | 1993-07-31 | 金属材料の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0740063A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012110920A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Press Kogyo Co Ltd | アクスルケースの製造方法 |
| JP2013158829A (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 棒鋼の液相拡散接合継手及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-07-31 JP JP20830993A patent/JPH0740063A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012110920A (ja) * | 2010-11-24 | 2012-06-14 | Press Kogyo Co Ltd | アクスルケースの製造方法 |
| JP2013158829A (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-19 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 棒鋼の液相拡散接合継手及びその製造方法 |
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