JPH09122924A - 異種材間の抵抗接合法 - Google Patents
異種材間の抵抗接合法Info
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- JPH09122924A JPH09122924A JP7280239A JP28023995A JPH09122924A JP H09122924 A JPH09122924 A JP H09122924A JP 7280239 A JP7280239 A JP 7280239A JP 28023995 A JP28023995 A JP 28023995A JP H09122924 A JPH09122924 A JP H09122924A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】異種材を、大気中で、短時間に接合できる。
【解決手段】異種材間の抵抗接合法は、導電性のある異
種の被接合材1,2に雌雄対となるテーパ面1a,2a
を形成し、この互いのテーパ面1a,2aを当接させた
状態で加圧し、通電することにより界面を加熱活性化し
て接合を行なう。
種の被接合材1,2に雌雄対となるテーパ面1a,2a
を形成し、この互いのテーパ面1a,2aを当接させた
状態で加圧し、通電することにより界面を加熱活性化し
て接合を行なう。
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】この発明は、導電性のある異
種の被接合材同士を互いに当接させて接合する異種材間
の抵抗接合法に関するものである。
種の被接合材同士を互いに当接させて接合する異種材間
の抵抗接合法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】導電性のある異種材間の抵抗接合法とし
て、例えば拡散接合法があり、この拡散接合法は、材料
が大きく変形しない程度の圧力をその材料の接合面に加
えるとともに、材料の融点を越えない温度まで加熱を行
ない、接合面で生じる原子の拡散を利用して固相状態で
接合する。
て、例えば拡散接合法があり、この拡散接合法は、材料
が大きく変形しない程度の圧力をその材料の接合面に加
えるとともに、材料の融点を越えない温度まで加熱を行
ない、接合面で生じる原子の拡散を利用して固相状態で
接合する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この拡散接合法は、一
般に溶融溶接法等に比べ、全体の変形が少なく、異種材
間の接合に適していると言われている。しかし、通常の
拡散接合法では、その接合強度が、表面の清浄度や、面
粗度の影響を受けやすい上、処理温度を被接合材の融点
直下と高く、真空や不活性ガス雰囲気中で長い処理時間
を必要としている。
般に溶融溶接法等に比べ、全体の変形が少なく、異種材
間の接合に適していると言われている。しかし、通常の
拡散接合法では、その接合強度が、表面の清浄度や、面
粗度の影響を受けやすい上、処理温度を被接合材の融点
直下と高く、真空や不活性ガス雰囲気中で長い処理時間
を必要としている。
【0004】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、異種材を、大気中で、短時間に接合できる異種材
間の抵抗接合法を提供することを目的としている。
ので、異種材を、大気中で、短時間に接合できる異種材
間の抵抗接合法を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決し、かつ
目的を達成するために、請求項1記載の発明の異種材間
の抵抗接合法は、導電性のある異種の被接合材に雌雄対
となるテーパ面を形成し、この互いのテーパ面を当接さ
せた状態で加圧し、通電することにより界面を加熱活性
化して接合を行なうことを特徴としている。
目的を達成するために、請求項1記載の発明の異種材間
の抵抗接合法は、導電性のある異種の被接合材に雌雄対
となるテーパ面を形成し、この互いのテーパ面を当接さ
せた状態で加圧し、通電することにより界面を加熱活性
化して接合を行なうことを特徴としている。
【0006】このように、2つの被接合材をテーパ面で
当接させ、軸方向に適当な加圧力を加え、この加圧力は
接触面の電気抵抗が大きくばらつかない範囲の値とし、
被接合材の適切な接合のために最適な値を選び、その
後、電流を流すと、被接合材は接触部の電気抵抗が内部
のそれより大きいために接触部で発熱して接合され、被
接合材は母材強度と同等の接合強度が得られ、大気中で
処理でき、接合に要する時間が短くなり極めて生産性が
よい。
当接させ、軸方向に適当な加圧力を加え、この加圧力は
接触面の電気抵抗が大きくばらつかない範囲の値とし、
被接合材の適切な接合のために最適な値を選び、その
後、電流を流すと、被接合材は接触部の電気抵抗が内部
のそれより大きいために接触部で発熱して接合され、被
接合材は母材強度と同等の接合強度が得られ、大気中で
処理でき、接合に要する時間が短くなり極めて生産性が
よい。
【0007】請求項2記載の発明の異種材間の抵抗接合
法は、前記雌雄対となるテーパ面が、2段に形成されて
いることを特徴としている。このように、雌雄対となる
テーパ面が2段に形成されており、被接合材の接合強度
が大きくなる。
法は、前記雌雄対となるテーパ面が、2段に形成されて
いることを特徴としている。このように、雌雄対となる
テーパ面が2段に形成されており、被接合材の接合強度
が大きくなる。
【0008】請求項3記載の発明の異種材間の抵抗接合
法は、前記雌雄対となる少なくとも一方のテーパ面は、
円周から見て線接触する接触部を有することを特徴とし
ている。このように、雌雄対となる少なくとも一方のテ
ーパ面が円周から見て線接触する接触部を有しており、
この線接触する接触部の電流密度が上り、この部分から
溶融し易くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生
産性がよい。
法は、前記雌雄対となる少なくとも一方のテーパ面は、
円周から見て線接触する接触部を有することを特徴とし
ている。このように、雌雄対となる少なくとも一方のテ
ーパ面が円周から見て線接触する接触部を有しており、
この線接触する接触部の電流密度が上り、この部分から
溶融し易くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生
産性がよい。
【0009】請求項4記載の発明の異種材間の抵抗接合
法は、前記雌雄対となる少なくとも一方のテーパ面は、
円周から見て面接触する接触部を有することを特徴とし
ている。このように、雌雄対となる少なくとも一方のテ
ーパ面が円周から見て面接触する接触部を有しており、
この面接触する接触部の電流密度が上り、この部分から
溶融し易くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生
産性がよい。
法は、前記雌雄対となる少なくとも一方のテーパ面は、
円周から見て面接触する接触部を有することを特徴とし
ている。このように、雌雄対となる少なくとも一方のテ
ーパ面が円周から見て面接触する接触部を有しており、
この面接触する接触部の電流密度が上り、この部分から
溶融し易くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生
産性がよい。
【0010】請求項5記載の発明の異種材間の抵抗接合
法は、前記雌雄対となるテーパ面は、異なるテーパ角度
に設定したことを特徴としている。このように、雌雄対
となるテーパ面が異なるテーパ角度に設定され、この線
接触する部分の電流密度が上り、この部分から溶融し易
くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生産性がよ
い。
法は、前記雌雄対となるテーパ面は、異なるテーパ角度
に設定したことを特徴としている。このように、雌雄対
となるテーパ面が異なるテーパ角度に設定され、この線
接触する部分の電流密度が上り、この部分から溶融し易
くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生産性がよ
い。
【0011】請求項6記載の発明の異種材間の抵抗接合
法は、前記雌雄対となる少なくとも一方のテーパ面にめ
っき等により薄いインサート材を付着させて加圧通電に
よる接合を行い、接合終了後、接合界面にインサート材
が残存しないことを特徴としている。
法は、前記雌雄対となる少なくとも一方のテーパ面にめ
っき等により薄いインサート材を付着させて加圧通電に
よる接合を行い、接合終了後、接合界面にインサート材
が残存しないことを特徴としている。
【0012】このように電流を流すと、被接合材は接触
部の電気抵抗が内部のそれより大きいために接触部で発
熱し、この際インサート材と被接合材の間に双方の材料
原子の相互拡散が生じ、その結果、界面付近に合金層が
形成される。
部の電気抵抗が内部のそれより大きいために接触部で発
熱し、この際インサート材と被接合材の間に双方の材料
原子の相互拡散が生じ、その結果、界面付近に合金層が
形成される。
【0013】請求項7記載の発明の異種材間の抵抗接合
法は、前記テーパ面の面粗度を、Ra0.1〜10に調
整したことを特徴としている。このように、テーパ面の
面粗度が、Ra0.1〜10に調整され、表面の清浄度
が悪くても接合強度に影響を与えないので、切削クーラ
ントや潤滑油が付着していても洗浄の必要が無く、イン
ラインで行う接合方法として優れている。
法は、前記テーパ面の面粗度を、Ra0.1〜10に調
整したことを特徴としている。このように、テーパ面の
面粗度が、Ra0.1〜10に調整され、表面の清浄度
が悪くても接合強度に影響を与えないので、切削クーラ
ントや潤滑油が付着していても洗浄の必要が無く、イン
ラインで行う接合方法として優れている。
【0014】請求項8記載の発明の異種材間の抵抗接合
法は、前記テーパ面に鋳造ままの表面状態を用いたこと
を特徴としている。このように、テーパ面に鋳造ままの
表面状態を用いており、同様に表面の清浄度が悪くても
接合強度に影響を与えないので、切削クーラントや潤滑
油が付着していても洗浄の必要が無く、インラインで行
う接合方法として優れている。
法は、前記テーパ面に鋳造ままの表面状態を用いたこと
を特徴としている。このように、テーパ面に鋳造ままの
表面状態を用いており、同様に表面の清浄度が悪くても
接合強度に影響を与えないので、切削クーラントや潤滑
油が付着していても洗浄の必要が無く、インラインで行
う接合方法として優れている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の異種材間の抵抗
接合法の実施例について説明する。図1は異種材間の接
合部の断面形状と接合過程を示している。
接合法の実施例について説明する。図1は異種材間の接
合部の断面形状と接合過程を示している。
【0016】この実施例では、導電性のある異種の被接
合材1,2には、それぞれ雌雄対となるテーパ面1a,
2aが形成されている。被接合材1のテーパ面1aに
は、めっき等により薄いインサート材3が付着されてい
る。被接合材1,2の互いのテーパ面1a,2aを当接
させた状態で加圧し、通電することにより界面を加熱活
性化して接合を行なう。
合材1,2には、それぞれ雌雄対となるテーパ面1a,
2aが形成されている。被接合材1のテーパ面1aに
は、めっき等により薄いインサート材3が付着されてい
る。被接合材1,2の互いのテーパ面1a,2aを当接
させた状態で加圧し、通電することにより界面を加熱活
性化して接合を行なう。
【0017】2つの被接合材1,2をテーパ面1a,2
aで当接させ、軸方向に適当な加圧力Pを加える。加圧
力Pは、接触面の電気抵抗が大きくばらつかない範囲の
値とし、被接合材1,2の適切な接合のために最適な値
を選ぶ。その後、直流電流を流すと、被接合材1,2は
接触部の電気抵抗が内部のそれより大きいために接触部
で発熱する。この際、インサート材3と被接合材2の間
に双方の材料原子の相互拡散が生じ、その結果、界面付
近に合金層4が形成され、被接合材1,2は母材強度と
同等の接合強度が得られ、大気中で処理でき、接合に要
する時間は例えば1秒以下であり、極めて生産性がよ
い。
aで当接させ、軸方向に適当な加圧力Pを加える。加圧
力Pは、接触面の電気抵抗が大きくばらつかない範囲の
値とし、被接合材1,2の適切な接合のために最適な値
を選ぶ。その後、直流電流を流すと、被接合材1,2は
接触部の電気抵抗が内部のそれより大きいために接触部
で発熱する。この際、インサート材3と被接合材2の間
に双方の材料原子の相互拡散が生じ、その結果、界面付
近に合金層4が形成され、被接合材1,2は母材強度と
同等の接合強度が得られ、大気中で処理でき、接合に要
する時間は例えば1秒以下であり、極めて生産性がよ
い。
【0018】インサート材3は、被接合材2と共晶合金
を作るような組み合わせとなるように選定しておけば、
こうしてできる合金層4は、引き続いておこる温度上昇
の過程で、優先的に液相を生じ、拡散反応が著しく助長
される。界面は加圧されているので、その中に発生した
液相は、温度上昇に伴って非接合材が塑性変形するのに
乗じて、外部へと排出され、この排出部5は加工により
排除される。
を作るような組み合わせとなるように選定しておけば、
こうしてできる合金層4は、引き続いておこる温度上昇
の過程で、優先的に液相を生じ、拡散反応が著しく助長
される。界面は加圧されているので、その中に発生した
液相は、温度上昇に伴って非接合材が塑性変形するのに
乗じて、外部へと排出され、この排出部5は加工により
排除される。
【0019】この過程で、被接合材1,2の表面の酸化
皮膜が破壊されると同時に、被接合材1と被接合材2の
間で直接拡散反応が生じることになり、界面付近に合金
層4が形成され、接合終了後、接合界面にインサート材
が残存しない。
皮膜が破壊されると同時に、被接合材1と被接合材2の
間で直接拡散反応が生じることになり、界面付近に合金
層4が形成され、接合終了後、接合界面にインサート材
が残存しない。
【0020】なお、被接合材1,2のテーパ面1a,2
aの重なり部の幅は、被接合材1,2の組み合わせや接
合に使用する機械の容量にもよるが、0.1mmから1
0mmが望ましい。
aの重なり部の幅は、被接合材1,2の組み合わせや接
合に使用する機械の容量にもよるが、0.1mmから1
0mmが望ましい。
【0021】図2は他の実施例の異種材間の接合部の断
面形状と接合過程を示している。この実施例の異種材間
の抵抗接合法は、2つの被接合材1,2の雌雄対となる
テーパ面1a,2aが、底面1a1,2a1と立ち面1
a2,2a2を有し、テーパ面1a,2aが2段に形成
されている。テーパ面1a,2aは、底面1a1,2a
1と立ち面1a2,2a2とが異なるテーパ角度に設定
され、テーパ面1aの底面1a1とテーパ面2aの底面
2a1とのなす角度がβであり、テーパ面1aの立ち面
1a2とテーパ面2aの立ち面2a2とのなす角度がα
であり、角度βが角度αと同じか小さく設定されてい
る。
面形状と接合過程を示している。この実施例の異種材間
の抵抗接合法は、2つの被接合材1,2の雌雄対となる
テーパ面1a,2aが、底面1a1,2a1と立ち面1
a2,2a2を有し、テーパ面1a,2aが2段に形成
されている。テーパ面1a,2aは、底面1a1,2a
1と立ち面1a2,2a2とが異なるテーパ角度に設定
され、テーパ面1aの底面1a1とテーパ面2aの底面
2a1とのなす角度がβであり、テーパ面1aの立ち面
1a2とテーパ面2aの立ち面2a2とのなす角度がα
であり、角度βが角度αと同じか小さく設定されてい
る。
【0022】さらに、被接合材2には、底面2a1と立
ち面2a2との間に、接触部2a3が形成され、この接
触部2a3によって、図2(a)に示すように円周から
見て線接触している。
ち面2a2との間に、接触部2a3が形成され、この接
触部2a3によって、図2(a)に示すように円周から
見て線接触している。
【0023】被接合材1,2の互いのテーパ面1a,2
aを当接させた状態で加圧し、通電することにより界面
を加熱活性化して接合を行なうが、雌雄対となる一方の
テーパ面2aが円周から見て線接触する接触部2a3を
有しており、この線接触する接触部2a3の電流密度が
上り、この部分から溶融し易くなり、さらに図2(a)
〜(d)のようにテーパ面1a,2aが異なるテーパ角
度であるため、上下の部分4a,4bにおいて円周から
見て線接触状態を保ちながら溶融して接合し、接合に要
する時間が短くなり極めて生産性がよい。また、雌雄対
となるテーパ面1a,2aが2段に形成されており、被
接合材1,2の接合強度が大きくなる。
aを当接させた状態で加圧し、通電することにより界面
を加熱活性化して接合を行なうが、雌雄対となる一方の
テーパ面2aが円周から見て線接触する接触部2a3を
有しており、この線接触する接触部2a3の電流密度が
上り、この部分から溶融し易くなり、さらに図2(a)
〜(d)のようにテーパ面1a,2aが異なるテーパ角
度であるため、上下の部分4a,4bにおいて円周から
見て線接触状態を保ちながら溶融して接合し、接合に要
する時間が短くなり極めて生産性がよい。また、雌雄対
となるテーパ面1a,2aが2段に形成されており、被
接合材1,2の接合強度が大きくなる。
【0024】図3は他の実施例の異種材間の接合部の断
面形状を示している。この実施例の異種材間の抵抗接合
法は、2つの被接合材1,2の雌雄対となるテーパ面1
a,2aが、底面1a1,2a1と立ち面1a2,2a
2を有し、テーパ面1a,2aが2段に形成されてい
る。2つの被接合材1,2は、テーパ面2aの底面2a
1とテーパ面1aの立ち面1a2が異なるテーパ角度に
設定され、テーパ面1aの底面1a1とテーパ面2aの
立ち面2a2が同じテーパ角度に設定され、テーパ面1
a,2aが円周から見て面接触する接触部1a4,2a
4を有している。テーパ面1aの底面1a1とテーパ面
2aの底面2a1とのなす角度がβであり、テーパ面1
aの立ち面1a2とテーパ面2aの立ち面2a2とのな
す角度がαであり、角度βが角度αと同じか小さく設定
されている。
面形状を示している。この実施例の異種材間の抵抗接合
法は、2つの被接合材1,2の雌雄対となるテーパ面1
a,2aが、底面1a1,2a1と立ち面1a2,2a
2を有し、テーパ面1a,2aが2段に形成されてい
る。2つの被接合材1,2は、テーパ面2aの底面2a
1とテーパ面1aの立ち面1a2が異なるテーパ角度に
設定され、テーパ面1aの底面1a1とテーパ面2aの
立ち面2a2が同じテーパ角度に設定され、テーパ面1
a,2aが円周から見て面接触する接触部1a4,2a
4を有している。テーパ面1aの底面1a1とテーパ面
2aの底面2a1とのなす角度がβであり、テーパ面1
aの立ち面1a2とテーパ面2aの立ち面2a2とのな
す角度がαであり、角度βが角度αと同じか小さく設定
されている。
【0025】このテーパ面1a,2aが円周から見て面
接触する接触部1a4,2a4の幅Dは、図3(a)〜
(c)のように、2つの被接合材1,2の相対的な位置
関係によって変化し、接触面積が変わり、面接触する接
触部1a4,2a4の電流密度が上り、この部分から溶
融し易くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生産
性がよい。
接触する接触部1a4,2a4の幅Dは、図3(a)〜
(c)のように、2つの被接合材1,2の相対的な位置
関係によって変化し、接触面積が変わり、面接触する接
触部1a4,2a4の電流密度が上り、この部分から溶
融し易くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生産
性がよい。
【0026】図4はさらに他の実施例の異種材間の接合
部の断面形状を示している。この実施例の異種材間の抵
抗接合法は、図2の実施例と同様に形成されるが、テー
パ面1aの底面1a1とテーパ面2aの底面2a1との
なす角度βよりテーパ面1aの立ち面1a2とテーパ面
2aの立ち面2a2とのなす角度αが、同じか小さく設
定され、立ち面1a2と立ち面2a2との距離L1が極
端に近くなり、電流が優位的に流れるため、電流密度が
上がり、被接合材2の立ち面2a2の下側部分2a6が
溶融し易くなる。
部の断面形状を示している。この実施例の異種材間の抵
抗接合法は、図2の実施例と同様に形成されるが、テー
パ面1aの底面1a1とテーパ面2aの底面2a1との
なす角度βよりテーパ面1aの立ち面1a2とテーパ面
2aの立ち面2a2とのなす角度αが、同じか小さく設
定され、立ち面1a2と立ち面2a2との距離L1が極
端に近くなり、電流が優位的に流れるため、電流密度が
上がり、被接合材2の立ち面2a2の下側部分2a6が
溶融し易くなる。
【0027】一方、図2に示す実施例では、図5に示す
ように、テーパ面1aの底面1a1とテーパ面2aの底
面2a1とのなす角度βがテーパ面1aの立ち面1a2
とテーパ面2aの立ち面2a2とのなす角度αと、同じ
か小さく設定され、底面1a1と底面2a1との距離L
2が極端に近くなり、電流が優位的に流れるため、電流
密度が上がり、被接合材2の底面2a1の上側部分2a
7が溶融し易くなる。
ように、テーパ面1aの底面1a1とテーパ面2aの底
面2a1とのなす角度βがテーパ面1aの立ち面1a2
とテーパ面2aの立ち面2a2とのなす角度αと、同じ
か小さく設定され、底面1a1と底面2a1との距離L
2が極端に近くなり、電流が優位的に流れるため、電流
密度が上がり、被接合材2の底面2a1の上側部分2a
7が溶融し易くなる。
【0028】図6乃至図8は他の実施例の異種材間の接
合部の断面形状を示している。図6の実施例では、2つ
の被接合材1,2の雌雄対となるテーパ面1a,2aの
テーパ角度が異なり、被接合材1のテーパ面1aの下端
部が被接合材2のテーパ面2aの中央部に点接触して当
接させた状態で加圧し、通電することにより界面を加熱
活性化して接合を行なう。
合部の断面形状を示している。図6の実施例では、2つ
の被接合材1,2の雌雄対となるテーパ面1a,2aの
テーパ角度が異なり、被接合材1のテーパ面1aの下端
部が被接合材2のテーパ面2aの中央部に点接触して当
接させた状態で加圧し、通電することにより界面を加熱
活性化して接合を行なう。
【0029】図7の実施例では、被接合材1のテーパ面
1aが底面1a1と立ち面1a2との2段に形成され、
この角の接触部1a7を、被接合材2のテーパ面2aに
点接触して当接させた状態で加圧し、通電することによ
り界面を加熱活性化して接合を行なう。
1aが底面1a1と立ち面1a2との2段に形成され、
この角の接触部1a7を、被接合材2のテーパ面2aに
点接触して当接させた状態で加圧し、通電することによ
り界面を加熱活性化して接合を行なう。
【0030】図8の実施例では、被接合材1のテーパ面
1aが底面1a1と立ち面1a2との2段に形成され、
この屈曲した接触部1a8を、被接合材2のテーパ面2
aの接触部2a3に点接触して当接させた状態で加圧
し、通電することにより界面を加熱活性化して接合を行
なう。
1aが底面1a1と立ち面1a2との2段に形成され、
この屈曲した接触部1a8を、被接合材2のテーパ面2
aの接触部2a3に点接触して当接させた状態で加圧
し、通電することにより界面を加熱活性化して接合を行
なう。
【0031】この異種材間の抵抗接合法では、被接合材
のテーパ面の面粗度が、Ra0.1〜10に調整され、
表面の清浄度が悪くても接合強度に影響を与えない、ま
た被接合材のテーパ面に鋳造ままの表面状態を用いてお
り、同様に表面の清浄度が悪くても接合強度に影響を与
えないので、切削クーラントや潤滑油が付着していても
洗浄の必要が無く、インラインで行う接合方法として優
れている。
のテーパ面の面粗度が、Ra0.1〜10に調整され、
表面の清浄度が悪くても接合強度に影響を与えない、ま
た被接合材のテーパ面に鋳造ままの表面状態を用いてお
り、同様に表面の清浄度が悪くても接合強度に影響を与
えないので、切削クーラントや潤滑油が付着していても
洗浄の必要が無く、インラインで行う接合方法として優
れている。
【0032】次に、この異種材間の抵抗接合方法を実施
するために用いるプレス装置について説明する。図9は
プレス装置の正面図、図10はプレス装置の側面図、図
11は加圧力パターン、電流値パターンおよび沈み量を
示すグラフである。
するために用いるプレス装置について説明する。図9は
プレス装置の正面図、図10はプレス装置の側面図、図
11は加圧力パターン、電流値パターンおよび沈み量を
示すグラフである。
【0033】このプレス装置24は、基台25の下部に
下部プラテン26を固定し、この下部プラテン26の上
方に、この下部プラテン26に対して接離するように上
部プラテン27を昇降自在に配設している。この上部プ
ラテン27は、基台上部に軸線が上下方向を向くよう取
付けたシリンダ装置28の作用端となるロッド28aの
下端に固定している。
下部プラテン26を固定し、この下部プラテン26の上
方に、この下部プラテン26に対して接離するように上
部プラテン27を昇降自在に配設している。この上部プ
ラテン27は、基台上部に軸線が上下方向を向くよう取
付けたシリンダ装置28の作用端となるロッド28aの
下端に固定している。
【0034】下部プラテン26及び上部プラテン27は
それぞれ導電部材26a,27aを介して図示していな
い給電装置から給電される構造になっている。なお、上
部プラテン27に接続した導電部材27aは、上部プラ
テン27の昇降動作に合わせて変形あるいは昇降するよ
うに構成している。また、この実施例では、上部プラテ
ン27が陽極となり下部プラテン26が陰極となるよう
に構成している。
それぞれ導電部材26a,27aを介して図示していな
い給電装置から給電される構造になっている。なお、上
部プラテン27に接続した導電部材27aは、上部プラ
テン27の昇降動作に合わせて変形あるいは昇降するよ
うに構成している。また、この実施例では、上部プラテ
ン27が陽極となり下部プラテン26が陰極となるよう
に構成している。
【0035】また、シリンダ装置28を支持する基台上
部には、上部プラテン27の前部に固定した反射部材2
9にレーザー光を反射させて、この反射部材29との距
離から上部プラテン27の変位量を測定するレーザー変
位計30が取り付けてある このプレス装置24を使用して被接合材1のバルブシー
トを接合するには、先ず、下部プラテン26上に下側電
極31を固定し、この下側電極31上に被接合材2のシ
リンダヘッド本体を載置固定し、被接合材1のバルブシ
ートを載せて、上側電極33を載せる。
部には、上部プラテン27の前部に固定した反射部材2
9にレーザー光を反射させて、この反射部材29との距
離から上部プラテン27の変位量を測定するレーザー変
位計30が取り付けてある このプレス装置24を使用して被接合材1のバルブシー
トを接合するには、先ず、下部プラテン26上に下側電
極31を固定し、この下側電極31上に被接合材2のシ
リンダヘッド本体を載置固定し、被接合材1のバルブシ
ートを載せて、上側電極33を載せる。
【0036】次に、シリンダ装置28を駆動して上部プ
ラテン27を下降させ、上側電極33を介して被接合材
1のバルブシートを一定な押圧力をもって被接合材2の
シリンダヘッド本体に押し付ける。
ラテン27を下降させ、上側電極33を介して被接合材
1のバルブシートを一定な押圧力をもって被接合材2の
シリンダヘッド本体に押し付ける。
【0037】この押圧力は、図11中に実線で示す押圧
力パターンに基づいて変化させる。
力パターンに基づいて変化させる。
【0038】即ち、すなわち、相対的に低い一定の第1
押圧力P1を接合工程初期に加え、その後は下降終了ま
で相対的に高い一定の第2押圧力P2を加える。
押圧力P1を接合工程初期に加え、その後は下降終了ま
で相対的に高い一定の第2押圧力P2を加える。
【0039】第1押圧力P1による加圧を開始した後、
上部プラテン27が安定したときに、レーザー変位計3
0によりこれと反射部材29までの距離を測定し、この
距離を上部プラテン27の下降開始位置として記録す
る。また、第1押圧力P1による加圧開始から図11に
示すように時間T1が経過した後、上部プラテン27及
び下部プラテン26に電圧を印加し、これら両プラテン
の間、即ち上側電極33、被接合材1のバルブシート、
被接合材2のシリンダヘッド本体及び下側電極31に電
流を流す。このとき、電流は上側電極33から被接合材
2のシリンダヘッド本体へ向けて流れる。このときの電
流値も図11中に線で示す電流値パターンに基づいて変
化させる。すなわち、電流値が増大した後に一度電流値
を0付近まで低下させ、その後さらに電流値を増大させ
て接合終期において押圧力を加えている途中で電流値を
0とする。
上部プラテン27が安定したときに、レーザー変位計3
0によりこれと反射部材29までの距離を測定し、この
距離を上部プラテン27の下降開始位置として記録す
る。また、第1押圧力P1による加圧開始から図11に
示すように時間T1が経過した後、上部プラテン27及
び下部プラテン26に電圧を印加し、これら両プラテン
の間、即ち上側電極33、被接合材1のバルブシート、
被接合材2のシリンダヘッド本体及び下側電極31に電
流を流す。このとき、電流は上側電極33から被接合材
2のシリンダヘッド本体へ向けて流れる。このときの電
流値も図11中に線で示す電流値パターンに基づいて変
化させる。すなわち、電流値が増大した後に一度電流値
を0付近まで低下させ、その後さらに電流値を増大させ
て接合終期において押圧力を加えている途中で電流値を
0とする。
【0040】このとき、被接合材1,2が接触する部分
の面積がきわめて小さいことから、通電されると電気抵
抗が大きくなってこの接触部が発熱するようになる。こ
の熱は被接合材1,2の接触界面の全体に伝導する。こ
のように被接合材1,2の接触界面の温度が上昇する
と、固相状態で互いに圧接し合う材料金属の原子が活発
に運動するようになり、これらの原子同士が相互に拡散
するようになる。
の面積がきわめて小さいことから、通電されると電気抵
抗が大きくなってこの接触部が発熱するようになる。こ
の熱は被接合材1,2の接触界面の全体に伝導する。こ
のように被接合材1,2の接触界面の温度が上昇する
と、固相状態で互いに圧接し合う材料金属の原子が活発
に運動するようになり、これらの原子同士が相互に拡散
するようになる。
【0041】界面付近の温度がさらに上昇し、共晶合金
層の一部が液相に変化するようになると原子の拡散現象
は一層活発となり、この共晶合金層が成長してこれに伴
なって固相と液相との界面が拡大する。
層の一部が液相に変化するようになると原子の拡散現象
は一層活発となり、この共晶合金層が成長してこれに伴
なって固相と液相との界面が拡大する。
【0042】この共晶合金層の一部が接触部から排除さ
れ、図11中にT2で示すときに被接合材1が被接合材
2内に沈み込み始めることになる。このように被接合材
1が沈み込み始めてから図11中に示す時間T3に達し
たときに押圧力を増大させて第2押圧力P2とする。
れ、図11中にT2で示すときに被接合材1が被接合材
2内に沈み込み始めることになる。このように被接合材
1が沈み込み始めてから図11中に示す時間T3に達し
たときに押圧力を増大させて第2押圧力P2とする。
【0043】押圧力が増大することにより合金の塑性流
動量が増大し、これに伴って共晶合金の排除量が増量さ
れる。この結果、接触部の未反応部分において新たに共
晶合金が生成され、前記現象が繰り返されてこの共晶合
金層が液相化しさらに排除される。
動量が増大し、これに伴って共晶合金の排除量が増量さ
れる。この結果、接触部の未反応部分において新たに共
晶合金が生成され、前記現象が繰り返されてこの共晶合
金層が液相化しさらに排除される。
【0044】第2押圧力P2による押圧を開始してから
図11に示す時間T4に達したときに、電流値を一度0
付近まで低下させ、さらに元の値まで上昇させる。電流
値を低下させることにより発熱が一時抑えられることに
なり、塑性流動が抑えられて図11に示すように被接合
材1の沈み込み量の増加割合が一時低下する。このよう
に電流値を一時的に低下させるのは、合金が熱により溶
融してしまうのを防ぐためである。
図11に示す時間T4に達したときに、電流値を一度0
付近まで低下させ、さらに元の値まで上昇させる。電流
値を低下させることにより発熱が一時抑えられることに
なり、塑性流動が抑えられて図11に示すように被接合
材1の沈み込み量の増加割合が一時低下する。このよう
に電流値を一時的に低下させるのは、合金が熱により溶
融してしまうのを防ぐためである。
【0045】電流値を上述したように元の値まで上昇さ
せた後、時間T5に達してから時間T6に達するまでの
間に徐々に低下させて0とする。電流が流れている間は
勿論、通電が断たれた後も反応不能温度まで温度が低下
するまでは前記反応が進行し、共晶合金層の生成→液層
化→塑性流動に伴なう排除、という現象と、鉄系焼結合
金とアルミニウム合金との原子相互拡散という現象が同
時に起こりながら被接合材1が沈み込み続け、被接合材
2内に埋没するようになる。
せた後、時間T5に達してから時間T6に達するまでの
間に徐々に低下させて0とする。電流が流れている間は
勿論、通電が断たれた後も反応不能温度まで温度が低下
するまでは前記反応が進行し、共晶合金層の生成→液層
化→塑性流動に伴なう排除、という現象と、鉄系焼結合
金とアルミニウム合金との原子相互拡散という現象が同
時に起こりながら被接合材1が沈み込み続け、被接合材
2内に埋没するようになる。
【0046】この沈み込み量が図11に示すように略増
加しなくなったとき(時間T7で示すとき)にシリンダ
装置28による押圧を停止し、レーザー変位計30によ
ってこれと反射部材29との距離から上部プラテン27
の最終位置を求めた後に上部プラテン27を上昇させ、
被接合材2をプレス装置24から取外す。なお、平均電
流値や総通電時間も全工程が終了するまでの間に求めて
おく。
加しなくなったとき(時間T7で示すとき)にシリンダ
装置28による押圧を停止し、レーザー変位計30によ
ってこれと反射部材29との距離から上部プラテン27
の最終位置を求めた後に上部プラテン27を上昇させ、
被接合材2をプレス装置24から取外す。なお、平均電
流値や総通電時間も全工程が終了するまでの間に求めて
おく。
【0047】図12は異種材間の抵抗接合法が適用され
る接合形態のバリエーションと適用例を示しており、基
本的な形状の組み合わせとしては、図12(a)の孔を
有すブロック90、リング91の接合例で、図12
(b)のシリンダ92、リング93、シャフト94の接
合例で、図12(c)のシリンダ95、プレート96の
接合例で、図12(d)のブロック97、プレート9
8,99の接合例等がある。
る接合形態のバリエーションと適用例を示しており、基
本的な形状の組み合わせとしては、図12(a)の孔を
有すブロック90、リング91の接合例で、図12
(b)のシリンダ92、リング93、シャフト94の接
合例で、図12(c)のシリンダ95、プレート96の
接合例で、図12(d)のブロック97、プレート9
8,99の接合例等がある。
【0048】また、対象部品としては、図12(a)の
適用例としてバルブシート、ボルト座面、点火プラグ座
面、図12(b)の適用例としてカムシャフト、コンロ
ッド、バルブガイド、図12(c)の適用例としてリフ
ターバルブ、ピストン、図12(d)の適用例としてピ
ストン、ロッカーアーム、クラッチハブ、クラッチプレ
ート等がある。
適用例としてバルブシート、ボルト座面、点火プラグ座
面、図12(b)の適用例としてカムシャフト、コンロ
ッド、バルブガイド、図12(c)の適用例としてリフ
ターバルブ、ピストン、図12(d)の適用例としてピ
ストン、ロッカーアーム、クラッチハブ、クラッチプレ
ート等がある。
【0049】また、異種の被接合材は、導電性のある金
属であれば特に限定されず、例えばAC4B材、AC2
B材などを採用することができる。また、インサート材
の材料として例えば銅、すず、亜鉛、銀、黄銅、シリコ
ン、アルミニウムシリコン合金等を用いることができ、
被接合材の材料金属と共晶合金が生成されるものであれ
ばどのようなものでもよい。
属であれば特に限定されず、例えばAC4B材、AC2
B材などを採用することができる。また、インサート材
の材料として例えば銅、すず、亜鉛、銀、黄銅、シリコ
ン、アルミニウムシリコン合金等を用いることができ、
被接合材の材料金属と共晶合金が生成されるものであれ
ばどのようなものでもよい。
【0050】
【発明の効果】前記したように、請求項1記載の発明
は、導電性のある異種の被接合材に雌雄対となるテーパ
面を形成し、この互いのテーパ面を当接させた状態で加
圧し、通電することにより界面を加熱活性化して接合を
行なうから、被接合材は接触部の電気抵抗が内部のそれ
より大きいために接触部で発熱して接合され、被接合材
は母材強度と同等の接合強度が得られ、大気中で処理で
き、接合に要する時間が短くなり極めて生産性がよい。
は、導電性のある異種の被接合材に雌雄対となるテーパ
面を形成し、この互いのテーパ面を当接させた状態で加
圧し、通電することにより界面を加熱活性化して接合を
行なうから、被接合材は接触部の電気抵抗が内部のそれ
より大きいために接触部で発熱して接合され、被接合材
は母材強度と同等の接合強度が得られ、大気中で処理で
き、接合に要する時間が短くなり極めて生産性がよい。
【0051】請求項2記載の発明は、雌雄対となるテー
パ面が2段に形成されているため、被接合材の接合強度
が大きくなる。
パ面が2段に形成されているため、被接合材の接合強度
が大きくなる。
【0052】請求項3記載の発明は、雌雄対となる少な
くとも一方のテーパ面が円周から見て線接触する接触部
を有しているから、この線接触する接触部の電流密度が
上り、この部分から溶融し易くなり、接合に要する時間
が短くなり極めて生産性がよい。
くとも一方のテーパ面が円周から見て線接触する接触部
を有しているから、この線接触する接触部の電流密度が
上り、この部分から溶融し易くなり、接合に要する時間
が短くなり極めて生産性がよい。
【0053】請求項4記載の発明は、雌雄対となる少な
くとも一方のテーパ面が円周から見て面接触する接触部
を有しているから、この面接触する接触部の電流密度が
上り、この部分から溶融し易くなり、接合に要する時間
が短くなり極めて生産性がよい。
くとも一方のテーパ面が円周から見て面接触する接触部
を有しているから、この面接触する接触部の電流密度が
上り、この部分から溶融し易くなり、接合に要する時間
が短くなり極めて生産性がよい。
【0054】請求項5記載の発明は、雌雄対となるテー
パ面が異なるテーパ角度に設定されているから、この線
接触する部分の電流密度が上り、この部分から溶融し易
くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生産性がよ
い。
パ面が異なるテーパ角度に設定されているから、この線
接触する部分の電流密度が上り、この部分から溶融し易
くなり、接合に要する時間が短くなり極めて生産性がよ
い。
【0055】請求項6記載の発明は、雌雄対となる少な
くとも一方のテーパ面にめっき等により薄いインサート
材を付着させて加圧通電による接合を行い、接合終了
後、接合界面にインサート材が残存しないから、界面付
近に合金層が形成され、接合強度が大きくなる。
くとも一方のテーパ面にめっき等により薄いインサート
材を付着させて加圧通電による接合を行い、接合終了
後、接合界面にインサート材が残存しないから、界面付
近に合金層が形成され、接合強度が大きくなる。
【0056】請求項7記載の発明は、テーパ面の面粗度
が、Ra0.1〜10に調整されるから、表面の清浄度
が悪くても接合強度に影響を与えないので、切削クーラ
ントや潤滑油が付着していても洗浄の必要が無く、イン
ラインで行う接合方法として優れている。
が、Ra0.1〜10に調整されるから、表面の清浄度
が悪くても接合強度に影響を与えないので、切削クーラ
ントや潤滑油が付着していても洗浄の必要が無く、イン
ラインで行う接合方法として優れている。
【0057】請求項8記載の発明は、テーパ面に鋳造ま
まの表面状態を用いているから、同様に表面の清浄度が
悪くても接合強度に影響を与えないので、切削クーラン
トや潤滑油が付着していても洗浄の必要が無く、インラ
インで行う接合方法として優れている。
まの表面状態を用いているから、同様に表面の清浄度が
悪くても接合強度に影響を与えないので、切削クーラン
トや潤滑油が付着していても洗浄の必要が無く、インラ
インで行う接合方法として優れている。
【図1】異種材間の接合部の断面形状と接合過程を示し
ている。
ている。
【図2】他の実施例の異種材間の接合部の断面形状と接
合過程を示している。
合過程を示している。
【図3】他の実施例の異種材間の接合部の断面形状を示
している。
している。
【図4】さらに他の実施例の異種材間の接合部の断面形
状を示している。
状を示している。
【図5】さらに他の実施例の異種材間の接合部の断面形
状を示している。
状を示している。
【図6】他の実施例の異種材間の接合部の断面形状を示
している。
している。
【図7】他の実施例の異種材間の接合部の断面形状を示
している。
している。
【図8】他の実施例の異種材間の接合部の断面形状を示
している。
している。
【図9】プレス装置の正面図である。
【図10】プレス装置の側面図である。
【図11】加圧力パターン、電流値パターンおよび沈み
量を示すグラフである。
量を示すグラフである。
【図12】異種材間の抵抗接合法が適用される接合形態
のバリエーションと適用例を示す図である。
のバリエーションと適用例を示す図である。
1,2 被接合材 1a,2a テーパ面
Claims (8)
- 【請求項1】導電性のある異種の被接合材に雌雄対とな
るテーパ面を形成し、この互いのテーパ面を当接させた
状態で加圧し、通電することにより界面を加熱活性化し
て接合を行なうことを特徴とする異種材間の抵抗接合
法。 - 【請求項2】前記雌雄対となるテーパ面は、2段に形成
されていることを特徴とする請求項1記載の異種材間の
抵抗接合法。 - 【請求項3】前記雌雄対となる少なくとも一方のテーパ
面は、円周から見て線接触する接触部を有することを特
徴とする請求項1または請求項2記載の異種材間の抵抗
接合法。 - 【請求項4】前記雌雄対となる少なくとも一方のテーパ
面は、円周から見て面接触する接触部を有することを特
徴とする請求項1または請求項2記載の異種材間の抵抗
接合法。 - 【請求項5】前記雌雄対となるテーパ面は、異なるテー
パ角度に設定したことを特徴とする請求項1乃至請求項
4記載のいずれかに記載の異種材間の抵抗接合法。 - 【請求項6】前記雌雄対となる少なくとも一方のテーパ
面にめっき等により薄いインサート材を付着させて加圧
通電による接合を行い、接合終了後、接合界面にインサ
ート材が残存しないことを特徴とする請求項1乃至請求
項5のいずれかに記載の異種材間の抵抗接合法。 - 【請求項7】前記テーパ面の面粗度を、Ra0.1〜1
0に調整したことを特徴とする請求項1乃至請求項6の
いずれかに記載の異種材間の抵抗接合法。 - 【請求項8】前記テーパ面に鋳造ままの表面状態を用い
たことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに
記載の異種材間の抵抗接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7280239A JPH09122924A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 異種材間の抵抗接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7280239A JPH09122924A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 異種材間の抵抗接合法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09122924A true JPH09122924A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=17622245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7280239A Pending JPH09122924A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 異種材間の抵抗接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09122924A (ja) |
Cited By (19)
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1995
- 1995-10-27 JP JP7280239A patent/JPH09122924A/ja active Pending
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