JPS6059069B2 - 金属部材のろう付け方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属部材の接合法、例えば金型のライニング
のような、耐磨耗性を必要とする部材のライニング部材
と裏打ち部材との接合法に関する。

一般に、プレス金型、例えば金属板用プレス金型、鋼や
非鉄金属の鍛造用金型、溶融ガラスのプレス成形用金型
もしくはプラスチックやゴム等の塑性物成形用金型等の
、被加工材と接触する面、あるいは、ガイド用摺動面や
ノズル内面ては、優れた耐摩耗性が要求される。

従来このような耐摩耗性部材には、ダイス鋼、オーステ
ナイト型不銹鋼もしくはマルテンサイト型不銹鋼等が用
いられ、あるいはこれらの鋼に硬’質クロムめつきや硬
質自溶性合金（例えばコロモノイ等）の被覆を施して用
いられてきた。

しかしながら、前記ダイス鋼や不銹鋼は、素材が高価で
あるばかりでなく、本来硬度が硬いので金型への切削、
研削、研磨仕上け加工に多大の労力と時間を要するとい
う難点があつた。

さらに、これらの加工部材にクロムめつき等の被覆処理
を施す場合は一層のコスト高を招来する。このような難
点を解消するために、最近では、耐磨耗性を強く要求さ
れる部位をライニング部材とし、必要な形を整え、ある
いはライニング部材をサポートする部位を裏打ち部材と
して、金属部材の持つべき機能によつて部材を分離し、
これを組み合せる方法が採られるようになつた。

例えばライニング部材を電鋳により作成し、山裏打ち部
材を機械加工により作成して、前記ライニング部材を嵌
合する方法、（２）裏打ち部材を粉末治金により成形し
前記ライニング部材と結合させる方法、（３）裏打ち部
材の鋳型を作成して前記ライニング部材と共に鋳込んで
結合させる方法等が知られている。このような方法は、
作業の容易性、経済性の面で有利さはあるが、機械加工
した裏打ち部材へのライニング嵌合は強固な両者の接合
が得られず、鋳込みによる方法も、湯の凝固による体積
の収縮、内部の巣発生等の欠陥を生するとともに、両者
の接合状態も十分ではない。

粉末治金法も焼結時の体積収縮を伴い、必すしも良好で
はない。さらに、ライニング部材と裏打ち部材の端部を
公知の溶接法、例えばろう付け法等により接合する方法
も試みられたが、接合強度の点で問題がある。特に、接
合面積が広い場合に、全面に亘る溶接ができないために
、接合強度は弱いものとなる。また、ライニング部材と
裏打ち部材の間隙に、裏打ち部材をガスバーナーで加熱
しながらろう材を注入して接合する方法もあるが、この
方法では両者の間隙に完全にろう材が充填できず、空隙
を残して、強度上も問題がある。

特に接合部が単純な形状を呈していない場合は、両者の
間隙に、ろう材を充填する場合は、極めて困難なもので
ある。このような、ライニング部材と裏打ち部材との接
合の場合、両者の接合は、完全に一体化された強固な状
態てあることを要し、もし両者の接合間隙に空気層が存
在していたならば、加熱・冷却を伴う金属部材において
は、使用の過程において、両者の剥離を生するなどの欠
陥を伴い、好ましくない。

またライニング部材が加熱されることによりライニング
部材の硬度が低下し、十分な耐磨耗性が得られない等の
問題点を有する。本発明は、このような従来技術の欠陥
に鑑み、ライニング部材と裏打ち部材との接合を強固に
し、両者を完全に一体化結合させる金属部材のろう付け
方法を提供することを目的とするものであり、さらに本
発明の他の目的は、ライニング部材と裏打ち部材との間
隙の空気層をろう材の充填により消滅させ、熱伝導性の
すぐれた金属部材を製造する方法を提供することであつ
て、次のような特徴と効果を有する。

すなわち、加工成形された裏打ち部材の接合部を凹形に
形成し、該凹部に、溶融した金属接合用ろう材を存在さ
せ、該ろう材の溶融状態を保持しながら、他方の部材を
、０．１〜１００ｋ９／Ｃｌｉの圧力で圧入して、前記
溶融ろう材を両部材の接合面の微小間隙に完全に充満さ
せ、前記圧入状態を保持しながら冷却して、両部材を接
合することを特徴とするものである。

この接合方法の採用によつて、従来の欠陥は解・消され
、極めて強固なライニング部材と裏打ち部材の結合が得
られ、耐磨耗性を要する諸金属部材が、安価に、容易に
、作成されるものである。

以下、本発明の内容を図面に従つて詳しく説明する。本
発明の接合方法による第１段階は、例えば、第１図に示
すように裏打ち部材１の、ライニング部材２との接合面
を凹形状に形成する。

この裏打ち部材１は、機械切削法、鋳造法、粉末治金法
等によつて形成される。裏打ち部材１の材質は、金属部
材の使用目的により適宜決定される。例えば溶融ガラス
成形用金型、プラスチック成形用金型等のように熱間て
素材の成形用に用いられる金型の場合は、金型の放熱を
促進するため銅合金を使用するのが好ましい。しかし、
ガラス成形機やプラスチック成形機の加工成形速度など
、その他の要因も考慮に入れて、裏打ち部材１の材質は
決定されなければならない。つぎに第２段階は、前記凹
部に接合用のろう材３を充填する工程てある。

このろう材３はあらかじめ溶融状態のものであつても、
未溶融状態のものであつても構わないが、ライニング部
材２の圧入時には、溶融状態として存在していることが
必要である。そのため、必要に応じ裏打ち部材１の加熱
操作を行う。つぎに第３段階は、ライニング部材２を接
合面に押圧することである。

押圧に要する力は、第１図口に示すように前記溶融ろう
材３が凹形状下部より押出され、ライニング部材２と裏
打ち部材１との間隙に完全に満たされるのに十分な大き
さでなければならない。したがつて、この大きさは両者
の間隙の幅、ろう材３のの種類、温度等によつて種々異
なり、適宜決定されるものである。０．１ｋ９／ｄ以下
の圧力では両者の間隙へのろう材の十分なまわり込みが
期待できず、１００ｋ９／ＣＦｌ！以上ではライニング
部材の破壊変形がおこつたり、ろう材が両者間隙に残留
しなかつたりするので好ましくない。

本発明の最後の段階は、以上のようにして嵌合一体化し
た金属部材を冷却する過程てある。

冷却時には、前記圧入終了時の状態を保ちつつ、強制空
冷を行い、ろう材３を凝固させる。また第２図は金属圧
延板製造時のガイドのような裏打ち部材１の接合状態図
を示す。

第１図は筒状の裏打ち部材（金属部材）のろう付方法を
示したものであるが、第２図は薄片状の金属部材の接合
部材のろう付け方法を示す。この場合においても裏打ち
部材１を凹形状に形成し、この部分にライニング部材２
を圧入する。ライニング部材２の厚みは必すしも裏打ち
部材１の凹形状の深さと一致させる必要はない。本発明
の方法を適用すれば、所謂クラッド材（はり合わせ材）
の形成が容易に製造可能である。なお、嵌合（接合）後
の接着強度向上のため、両者の嵌合（接合）面の一部又
は全部に適宜の凹凸を形成させることもできる。

例えば、ライニング部材２の圧入時にろう材３の流れを
促進させるような溝を形成することもできる。また、嵌
合（接合）させるライニング部材２は単純な筒状や平板
状である必要はない。たとえばライニング部材２が波形
状であつたり、複雑な凹凸形状であつてもよい。次に本
発明の実施例を示す。

実施例１ 電鋳法によつて、厚み３Ｔｎｍのニッケル−コバルト合
金製のライニング部材を製造し、端面加工した。

このライニング部材の外形に相似形の裏打ち部材を施盤
加工により製作し、ライニング部材と裏打ち部材との間
隙を０．３〜０．５醜に設定した。次に裏打ち部材の凹
部に銀ろう材をあらかじめ計算した量だけ小片状で投入
し、裏打ち部材とともに電気炉にて９００℃に加熱溶融
した。その後これをすみやかに炉よりとり出し、あらか
じめフラックスを塗布してあつたライニング部材を凹部
に１．０ｋ９／ｄの圧力で圧入し、間隙から銀ろう材が
あふれ出るのを確認するまで挿入した。次に時を移さず
圧縮空気を吹きつけ、一体となつた金属部材を冷却した
。以上のようにして製造した金属部材を超音波検査法に
てろう材の存在を調べた結果、接合面全面にわたつてろ
う材がゆきわたつていることが確認できた。

この金属部材をガラス成形用金型として２万個のガラス
コップをブレス成形したが、ライニング部材と裏打ち部
材との剥離は認められなかつた。

これに対して、ライニング部材と裏打ち部材との両端部
をろう付しただけのガラス成形用金型は、１頷個のガラ
スコップを成形しただけで、ろう付部分の剥離が生じ、
ガラス成形作業を中止した。実施例２裏打ち部材として
、２０％銅一鉄合金粉末を使用し、成形焼結後、実施例
１と同様にしてライニング部材と嵌合させた。

得られた金属部材の熱伝導率は、０．１６４ｃａ１／Ａ
ｎ．ｓｅｃ．℃であつた。これは従来ガラス成形用金型
材料として使用されているステンレス合金（ＳＵＳ３Ｏ
９Ｓ）の０．０６ｃａ１／Ｃ７Ｆ！．Ｓｅｃ．℃，鋳鉄
（Ｃ：３．６４％，Ｎｉ：１．２１％，Ｃｒ：０．３２
％，ＣＵ：１．１８％，Ｆｅ：残部％）の０．０９Ｃａ
Ｉ／Ｃ７ｌ．ｓｅｃ．℃よりもすぐれた熱伝導性を示し
た。Ｌ

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものて、第１図，第２図と
も接合方法の実施態様の模式断面図てある。 １・・・・・・裏打ち部材、２・・・・・ライニング部
材、３・・・・ろう材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ライニング部材と裏打ち部材をろう付けする方法に
   おいて、次のステップすなわち、（ａ）裏打ち部材の、
   ライニング部材との接合部を凹形に形成し、（ｂ）該凹
   部に、溶融した金属接合用ろう材を存在させ、（ｃ）該
   ろう材の溶融状態を保持しながらライニング部材を０．
   １〜１００ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力で圧入して、前記溶融
   ろう材を両部材の接合面の微小間隙に完全に充満させ、
   （ｄ）前記圧入状態を保持しながら冷却して、両部材を
   接合する。 ことを特徴とする金属部材のろう付け方法。 ２ 溶融した金属接合用ろう材が、裏打ち部材の凹部に
   、既溶融の状態で投入したろう材であるか、または、未
   溶融の状態で投入して、凹部を有する裏打ち部材ととも
   に加熱して溶融させたろう材である特許請求の範囲第１
   項記載の金属部材のろう付け方法。