JP2017177133A - Different-material joined component and different-material joining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異種材料からなる部品同士による異種材料接合部品及び異種材料接合方法に関する。 The present invention relates to a dissimilar material joining part and a dissimilar material joining method using parts made of different materials.
異種材料からなる金属部品同士を接合する技術としては、拡散接合、摩擦接合、超音波振動接合、ろう付け、溶接等の技術がある。その中でも、摩擦接合の技術においては、第1金属部品を回転させながら、第1金属部品と第2金属部品とを接触させ、第1金属部品と第2金属部品との間に生じる摩擦熱によって、両部品を接合する。 Techniques for joining metal parts made of different materials include techniques such as diffusion joining, friction joining, ultrasonic vibration joining, brazing, and welding. Among them, in the friction welding technique, the first metal part and the second metal part are brought into contact with each other while rotating the first metal part, and frictional heat generated between the first metal part and the second metal part is caused. Join both parts.
例えば、特許文献1の摩擦接合方法においては、磁性体金属からなる穴付き部材のストレート状の穴部に、穴付き部材よりも硬度の高い金属材料からなる軸状部材のテーパ状の先端部を嵌合して摩擦接合することが開示されている。この摩擦接合は、軸状部材に荷重を与えて、軸状部材を穴付き部材に圧接させながら、両者を相対的に回転させて行っている。
また、特許文献2の段落[0027]及び図17に開示されたコモンレールにおいては、厚肉鋼管又は中実丸棒からなるコモンレール本体に、先端が平らな円錐形状の突起を有する分岐接合体を、摩擦溶接することが開示されている。
For example, in the friction joining method of
Moreover, in the common rail disclosed in paragraph [0027] and FIG. 17 of
特許文献1に開示された摩擦接合の方法においては、軸状部材のテーパ状の先端部の傾斜角度は一定である。そして、軸状部材の先端部が回転しながら穴付き部材の穴部に圧接される際に、軸状部材に与えられる荷重によって、軸状部材のテーパ状の先端部に垂直に作用する圧力成分は、先端部の全体において均一になる。そのため、摩擦接合が最終的に開始されるテーパ状の先端部の基端側部分から穴付き部材に、摩擦接合をするための十分な圧力が加わらないおそれがある。その結果、テーパ状の先端部の基端側部分と穴付き部材の穴部との間に未接合部分が形成されるおそれがある。
In the friction welding method disclosed in
一方、特許文献2の段落[0027]及び図17に開示されたコモンレールにおいては、分岐接合体の突起の先端面及び側面の全体が、コモンレール本体に形成された凹部と摩擦溶接される。そのため、分岐接合体からコモンレール本体に作用する圧力の多くが、分岐接合体の突起の先端面に加わり、分岐接合体の突起の側面には、摩擦溶接をするための十分な圧力が加わらないおそれがある。その結果、摩擦溶接が最終的に開始される、分岐接合体の突起の側面の基端側部分と、コモンレール本体との間に未接合部分が形成されるおそれがある。
On the other hand, in the common rail disclosed in paragraph [0027] of
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、第1金属部品と第2金属部品との接合強度を効果的に高めることができる異種材料接合部品及び異種材料接合方法を提供しようとして得られたものである。 The present invention has been made in view of such problems, and is obtained by providing a dissimilar material joining component and a dissimilar material joining method that can effectively increase the joining strength between the first metal component and the second metal component. It is a thing.
本発明の一態様は、一般軸部、及び該一般軸部よりも外周が縮径された縮径部を有する第1金属部品と、
該第1金属部品の融点よりも融点が低く、上記縮径部と接合された接合穴を有する第2金属部品と、を備え、
上記縮径部における、上記接合穴に接合された接合部は、
段階的に傾斜し、上記一般軸部に対して上記縮径部が形成された先端側に位置する傾斜面ほど、上記第1金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面を有する、異種材料接合部品にある。
One aspect of the present invention is a first metal part having a general shaft portion and a reduced diameter portion whose outer periphery is reduced in diameter than the general shaft portion;
A second metal part having a melting point lower than the melting point of the first metal part and having a joining hole joined to the reduced diameter part,
The joint portion joined to the joint hole in the reduced diameter portion is
A plurality of inclined surfaces that are inclined stepwise and have a smaller inclination angle as an acute angle with respect to the central axis of the first metal part as the inclined surface is located on the tip side where the reduced diameter portion is formed with respect to the general shaft portion. Or a dissimilar material joined part having a curved inclined surface that is recessed in a curved shape.
本発明の他の態様は、一般軸部、及び該一般軸部よりも外周が縮径された縮径部を有する第1金属部品と、該第1金属部品の融点よりも融点が低く、上記縮径部が配置される接合穴を有する第2金属部品とを接合する方法であって、
上記縮径部における、上記接合穴に配置される接合部の外周は、
段階的に傾斜し、上記一般軸部に対して上記縮径部が形成された先端側に位置する傾斜面ほど、上記第1金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面として形成し、
上記第2金属部品に対して、上記第1金属部品を、その中心軸線を中心に相対的に回転させながら圧接させ、上記接合部の上記複数の傾斜面又は上記曲面状傾斜面に倣って上記接合穴の内壁面を変形させて、上記第1金属部品と上記第2金属部品とを接合する、異種材料接合方法にある。
Another aspect of the present invention is a first metal part having a general shaft part and a reduced diameter part whose outer periphery is smaller than the general shaft part, and the melting point is lower than the melting point of the first metal part, A method of joining a second metal part having a joining hole in which a reduced diameter portion is disposed,
In the reduced diameter portion, the outer periphery of the joint portion arranged in the joint hole is
A plurality of inclined surfaces that are inclined stepwise and have a smaller inclination angle as an acute angle with respect to the central axis of the first metal part as the inclined surface is located on the tip side where the reduced diameter portion is formed with respect to the general shaft portion. Or formed as a curved inclined surface recessed in a curved shape,
The first metal component is pressed against the second metal component while being relatively rotated about a central axis thereof, and the plurality of inclined surfaces or the curved inclined surface of the joint is followed. In the dissimilar material joining method, the inner wall surface of the joining hole is deformed to join the first metal part and the second metal part.
上記異種材料接合部品においては、第1金属部品の縮径部における、第2金属部品の接合穴に接合された接合部の形状に工夫をし、第1金属部品と第2金属部品との接合強度を高めている。具体的には、縮径部における接合部は、先端側に位置する傾斜面ほど、第1金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面を有する。 In the dissimilar material joining part, the shape of the joining part joined to the joining hole of the second metal part in the reduced diameter part of the first metal part is devised to join the first metal part and the second metal part. Strength is increased. Specifically, the joint portion in the reduced diameter portion has a plurality of inclined surfaces having a smaller inclination angle as an acute angle with respect to the central axis of the first metal part, or a curved surface shape that is recessed into a curved surface, as the inclined surface is located on the distal end side. Has an inclined surface.
第1金属部品の中心軸線に対する複数の傾斜面の鋭角としての傾斜角度は、先端側に位置する傾斜面ほど小さい。そして、第1金属部品と第2金属部品とが摩擦接合等によって接合されるときには、第1金属部品と第2金属部品との間に加えられる荷重によって、複数の傾斜面に垂直な方向に作用する圧力成分は、基端側に位置する傾斜面ほど大きくなる。そのため、このような複数の傾斜面を有する異種材料接合部品においては、特に、接合部の最も基端側に位置する傾斜面の基端側部分と接合穴との間に、接合強度を弱める隙間等が存在しない。 The inclination angle as an acute angle of the plurality of inclined surfaces with respect to the central axis of the first metal part is smaller as the inclined surface is located on the tip side. When the first metal part and the second metal part are joined by friction welding or the like, the first metal part and the second metal part act in a direction perpendicular to the plurality of inclined surfaces by the load applied between the first metal part and the second metal part. The pressure component to be increased becomes larger as the inclined surface is located on the base end side. For this reason, in such dissimilar material joined parts having a plurality of inclined surfaces, in particular, a gap that weakens the bonding strength between the proximal end portion of the inclined surface located on the most proximal side of the joined portion and the joining hole. Etc. does not exist.
また、曲面状傾斜面の鋭角としての傾斜角度は、先端側に向かうほど、第1金属部品の中心軸線に近づくよう変化する。そして、第1金属部品と第2金属部品とが摩擦接合等によって接合されるときには、第1金属部品と第2金属部品との間に加えられる荷重によって、曲面状傾斜面に垂直な方向に作用する圧力成分は、曲面状傾斜面の基端側に行くほど大きくなる。そのため、このような曲面状傾斜面を有する異種材料接合部品においては、特に、接合部の曲面状傾斜面の基端側部分と接合穴との間に、接合強度を弱める隙間等が存在しない。 Further, the inclination angle as the acute angle of the curved inclined surface changes so as to approach the central axis of the first metal component as it goes toward the tip side. When the first metal part and the second metal part are joined by friction welding or the like, the first metal part and the second metal part act in a direction perpendicular to the curved inclined surface by a load applied between the first metal part and the second metal part. The pressure component to be increased increases toward the base end side of the curved inclined surface. Therefore, in the dissimilar material joined part having such a curved inclined surface, there is no gap or the like that weakens the bonding strength between the proximal end portion of the curved inclined surface of the joint and the joint hole.
それ故、上記異種材料接合部品によれば、第1金属部品と第2金属部品との接合強度を効果的に高めることができる。 Therefore, according to the dissimilar material bonded component, the bonding strength between the first metal component and the second metal component can be effectively increased.
上記異種材料接合方法においては、縮径部における接合部が、先端側に位置する傾斜面ほど、第1金属部品の中心軸線に対する傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面を有する第1金属部品を、第2金属部品と接合する。
第1金属部品と第2金属部品とを接合する際には、第2金属部品に対して、第1金属部品を、その中心軸線を中心に相対的に回転させながら圧接させる。このとき、接合部の外周が複数の傾斜面として形成されている場合には、第1金属部品と第2金属部品との間に加えられる荷重によって、複数の傾斜面に垂直な方向に作用する圧力成分は、基端側に位置する傾斜面ほど大きくなる。そのため、基端側に位置する傾斜面ほど摩擦接合を行うための拡散エネルギーを増大させることができる。そして、特に、接合部の最も基端側に位置する傾斜面の基端側部分と接合穴との間の摩擦接合を効果的に行うことができ、最も基端側に位置する傾斜面の基端側部分と接合穴との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。
In the above-described dissimilar material joining method, the joint portion in the reduced diameter portion has a curved surface that is recessed into a plurality of inclined surfaces having a smaller inclination angle with respect to the central axis of the first metal part or a curved surface as the inclined surface is located on the tip side. The first metal part having the inclined surface is joined to the second metal part.
When joining the first metal part and the second metal part, the first metal part is brought into pressure contact with the second metal part while being relatively rotated about its central axis. At this time, when the outer periphery of the joint is formed as a plurality of inclined surfaces, it acts in a direction perpendicular to the plurality of inclined surfaces by a load applied between the first metal component and the second metal component. The pressure component increases as the inclined surface is located on the base end side. Therefore, the diffusion energy for performing friction welding can be increased as the inclined surface is located on the base end side. In particular, it is possible to effectively perform the frictional bonding between the proximal end portion of the inclined surface located on the most proximal side of the joint portion and the joining hole, and the base of the inclined surface located on the most proximal side. It is possible to prevent a gap or the like that weakens the bonding strength from being formed between the end side portion and the bonding hole.
また、第2金属部品に対して、第1金属部品を、その中心軸線を中心に相対的に回転させながら圧接させるとき、接合部の外周が曲面状傾斜面として形成されている場合には、第1金属部品と第2金属部品との間に加えられる荷重によって、曲面状傾斜面に垂直な方向に作用する圧力成分は、曲面状傾斜面の基端側に行くほど大きくなる。そのため、曲面状傾斜面の基端側に行くほど摩擦接合を行うための拡散エネルギーを増大させることができる。そして、特に、接合部の曲面状傾斜面の基端側部分と接合穴との間の摩擦接合を効果的に行うことができ、曲面状傾斜面の基端側部分と接合穴との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。 In addition, when the outer periphery of the joint is formed as a curved inclined surface when the first metal component is pressed against the second metal component while rotating relative to the center axis of the first metal component, Due to the load applied between the first metal part and the second metal part, the pressure component acting in the direction perpendicular to the curved inclined surface becomes larger toward the base end side of the curved inclined surface. Therefore, the diffusion energy for performing the friction welding can be increased toward the base end side of the curved inclined surface. In particular, it is possible to effectively perform frictional bonding between the proximal end portion of the curved inclined surface of the joint portion and the joining hole, and between the proximal end portion of the curved inclined surface and the joining hole. Further, it is possible to prevent a gap or the like that weakens the bonding strength from being formed.
それ故、上記異種材料接合方法によれば、第1金属部品と第2金属部品との接合強度を効果的に高めることができる。 Therefore, according to the dissimilar material joining method, the joining strength between the first metal part and the second metal part can be effectively increased.
上述した異種材料接合部品及び異種材料接合方法にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
(実施形態1)
本形態の異種材料接合部品1は、図1に示すように、第1金属部品2と、第1金属部品2の融点よりも融点が低い第2金属部品3とが接合(接続)されたものである。第1金属部品2は、一般軸部21と、一般軸部21よりも外周が縮径された縮径部22とを有する。第2金属部品3は、縮径部22が配置され、縮径部22と接合された接合穴31を有する。図2に示すように、縮径部22における、接合穴31に接合された接合部23は、段階的に傾斜し、一般軸部21に対して縮径部22が形成された先端側D1に位置する傾斜面ほど、第1金属部品2の中心軸線Cに対する鋭角としての傾斜角度θ1,θ2が小さい複数の傾斜面24,25を有する。
A preferred embodiment of the above-described dissimilar material joining component and dissimilar material joining method will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the dissimilar material joined
まず、本形態の異種材料接合部品1について詳説する。
本形態の異種材料(異材)接合部品1は、摩擦接合としての固相接合が行われたものであり、強度が異なる2つの金属部品2,3から構成された機械部品として、種々の用途に用いられる。第1金属部品2は、鉄を含有する鉄系材料から構成されており、第2金属部品3は、アルミニウムを含有するアルミニウム材料から構成されている。第1金属部品2の硬度及び強度は、第2金属部品3の硬度及び強度よりも高い。
第1金属部品2は軸状部品であり、第2金属部品3は、接合穴31が形成された板状部品(フランジ部品)である。本形態の異種材料接合部品1は、例えば、軸状部分には高い強度が要求される一方、板状部分には軽量化が要求される用途に用いられる。
First, the dissimilar
The dissimilar material (dissimilar material) joining
The
図1、図2に示すように、本形態の縮径部22は、第1金属部品2の先端部に形成されており、接合部23は縮径部22の全体となる。接合部23を構成する複数の傾斜面24,25は、2段階に傾斜しており、複数の傾斜面24,25は、第1傾斜面24と、第1傾斜面24の先端側D1に隣接し、中心軸線Cに対する第1傾斜面24の鋭角としての傾斜角度θ1よりも傾斜角度θ2が小さい第2傾斜面25とからなる。傾斜角度θ1,θ2は、第1金属部品2の中心軸線Cと各傾斜面24,25との間の基端側D2に形成される鋭角状の角度とする。接合部23の外周面は、第1傾斜面24と第2傾斜面25との境界部が内周側に窪む形状に形成されている。なお、第1傾斜面24と第2傾斜面25との境界部は、曲面状に形成されていてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the reduced
異種材料接合部品1は、最も基端側D2に位置する第1傾斜面24の基端側部分241と接合穴31との間に、接合強度を弱める隙間が存在しないようにしたものである。本形態の第1金属部品2の接合部23は、その全体が接合穴31に接触して接合されている。また、第2金属部品3の接合穴31には、第1金属部品2の縮径部22の接合部23以外にも、第1金属部品2の一般軸部21における、接合部23に隣接する部分211が接合されている。この構成により、最も基端側D2に位置する第1傾斜面24の基端側部分241が接合穴31内により確実に埋設され、基端側部分241と接合穴31との間に、より隙間が形成されにくくすることができる。
The dissimilar
次に、本形態の異種材料接合方法について説明する。
異種材料接合方法においては、摩擦圧接によって第1金属部品2と第2金属部品3とを接合する。
まず、図3に示すように、一般軸部21及び縮径部22を有する第1金属部品2と、縮径部22が配置される接合穴31を有する第2金属部品3とを準備する。第1金属部品2の縮径部22における、接合穴31に配置される接合部23の外周は、2段階に傾斜させて形成する。接合部23の外周は、第1傾斜面24と、第1傾斜面24の先端側D1に隣接する第2傾斜面25とによって形成する。また、第2金属部品3の接合穴31は、第2金属部品3の表面に対して垂直に形成する。
Next, the dissimilar material bonding method of this embodiment will be described.
In the dissimilar material joining method, the
First, as shown in FIG. 3, a
本形態の接合穴31は、第2金属部品3の表面に対して垂直なストレート状の穴として形成する。接合穴31の内径は、接合部23における第2傾斜面25が形成された部位の外径の変化範囲内の大きさで形成する。接合穴31の内径は、接合部23における第2傾斜面25の先端側D1の最小外径と、接合部23における第2傾斜面25の基端側D2の最大外径との間の大きさで形成する。なお、接合穴31は、例えば、第1金属部品2が位置する基端側D2に向けて穴径がテーパ状に拡大する穴として形成することもできる。
The joining
次いで、第1金属部品2は、回転速度の調整が可能であって進退可能に構成された主軸に保持させ、第2金属部品3は、保持台に保持させる。次いで、同図に示すように、第2金属部品3に対して第1金属部品2を対向させ、第1金属部品2を回転させながら第2金属部品3に接近させる。そして、第1金属部品2の接合部23における第2傾斜面25に、第2金属部品3の接合穴31の基端側開口部311が接触する。このとき、第1金属部品2から第2金属部品3に荷重Fが加わり、第2傾斜面25と接合穴31との間で摩擦圧接が行われる。
Next, the
そして、第2傾斜面25と接合穴31との間で摩擦圧接が行われるときには、接合穴31の周辺の素材が第2傾斜面25に倣うように変形する。また、第1金属部品2から第2金属部品3に荷重Fを加えた状態を維持すると、第2金属部品3の変形が進行して、第1金属部品2が第2金属部品3にさらに接近する。そして、第2金属部品3の接合穴31の周辺の素材は、第1金属部品2の接合部23における第1傾斜面24にも接触する。このとき、第1金属部品2から第2金属部品3に荷重Fが加わり、第2傾斜面25と接合穴31との間だけでなく、第2傾斜面25と接合穴31との間においても摩擦圧接が行われる。
When friction welding is performed between the second
こうして、接合穴31の内壁面を、接合部23の先端側D1に位置する第2傾斜面25に先に接触させ、その後、接合穴31の内壁面が接触する範囲を、第2傾斜面25だけでなく、第2傾斜面25の基端側D2に位置する第1傾斜面24にも拡大させる。そして、接合部23の第1傾斜面24及び第2傾斜面25に倣って接合穴31の内壁面を変形させて、第1金属部品2と第2金属部品3とを摩擦接合する。
In this way, the inner wall surface of the
図4に示すように、第1金属部品2から第2金属部品3に加えられる荷重Fは、1段階目の荷重F1と、1段階目の荷重F1よりも大きい2段階目の荷重F2との2段階に変化する。同図においては、主軸による第1金属部品2の回転速度Vと、第1金属部品2から第2金属部品3に加えられる荷重Fの時間的変化を示す。
1段階目の荷重F1は、摩擦圧接が始まってから、接合穴31の周辺の素材が、第1傾斜面24及び第2傾斜面25に沿った状態に変形するまでに、第1金属部品2から第2金属部品3に加えられる。2段階目の荷重F2は、接合穴31の周辺の素材が、第1傾斜面24及び第2傾斜面25に沿った状態に変形した後に、第1金属部品2と第2金属部品3との接合をより強固にするために、第1金属部品2から第2金属部品3に加えられる。
As shown in FIG. 4, the load F applied from the
The first-stage load F1 is the
また、1段階目の荷重F1によって摩擦圧接が行われる初期段階においては、第1金属部品2における第1傾斜面24及び第2傾斜面25の表面と、第2金属部品3における接合穴31の内壁面の表面とに存在する酸化膜が除去される。
第1金属部品2から第2金属部品3に1段階目の荷重F1を加えるときには、摩擦圧接として、第1金属部品2の回転速度Vを一定に保ち、第2金属部品3に対して第1金属部品2を摺動させて、第1金属部品2と第2金属部品3との間に摩擦熱を生じさせる。その後、第1金属部品2から第2金属部品3に2段階目の荷重F2を加えるときには、第1金属部品2の回転を停止することができる。この場合、第1金属部品2から第2金属部品3へは、推力押しとして、回転による摩擦を伴わない推力のみが、2段階目の荷重F2として加えられる。
Further, in the initial stage where the friction welding is performed by the first stage load F <b> 1, the surfaces of the first
When the first-stage load F1 is applied from the
摩擦圧接が行われるときには、固相状態の第1金属部品2と固相状態の第2金属部品3との間に生じる摩擦熱によって、第1金属部品2よりも融点が低い第2金属部品3の素材の一部分が変形する。また、摩擦熱によって、第1傾斜面24の基端側部分241から外部へ、第2金属部品3の素材の一部分がバリ(微小な金属片)として排出される。このバリは、第1金属部品2から第2金属部品3に2段階目の荷重F2が加えられるときに、より多く排出される。
When friction welding is performed, the
図4に示すように、第1傾斜面24及び第2傾斜面25と接合穴31との間において摩擦圧接及び推力押しが行われるとき、第1傾斜面24の傾斜角度θ1と第2傾斜面25の傾斜角度θ2との違いにより、第1傾斜面24に垂直な方向に作用する圧力成分σ1は、第2傾斜面25に垂直な方向に作用する圧力成分σ2よりも大きくなる。より具体的には、第1傾斜面24に垂直な方向において、第1傾斜面24から接合穴31の周辺の素材に加わる圧力成分σ1は、第2傾斜面25に垂直な方向において、第2傾斜面25から接合穴31の周辺の素材に加わる圧力成分σ2よりも大きくなる。ここで、第1金属部品2から第2金属部品3に荷重F(kN)が作用する単位面積をS(m2)としたとき、圧力成分σ1,σ2は、σ1=F/S×cos(90°−θ1)、σ2=F/S×cos(90°−θ2)によって表される。
As shown in FIG. 4, when friction welding and thrust pushing are performed between the first
そのため、第1傾斜面24と接合穴31の周辺の素材との間に生じる、摩擦接合を行うための拡散エネルギーは、第2傾斜面25と接合穴31の周辺の素材との間に生じる、摩擦接合を行うための拡散エネルギーよりも大きくなる。これにより、特に、接合部23の最も基端側D2に位置する第1傾斜面24の基端側部分241と接合穴31との間の摩擦接合を効果的に行うことができる。そして、第1傾斜面24の基端側部分241と接合穴31との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。
Therefore, the diffusion energy for performing the friction welding generated between the first
また、第1金属部品2から第2金属部品3に2段階目の荷重F2を加えるときには、一般軸部21における、接合部23に隣接する部分211を、接合穴31内に埋設させることができる。また、この埋設は、第1金属部品2から第2金属部品3に1段階目の荷重F1を加えて、接合部23の第1傾斜面24及び第2傾斜面25に倣って接合穴31の内壁面を変形させる際に行うこともできる。これらの場合には、第1傾斜面24の基端側部分241が接合穴31内により確実に埋設され、基端側部分241と接合穴31との間に、より隙間が形成されにくくすることができる。
Further, when the second stage load F2 is applied from the
このようにして製造された異種材料接合部品1においては、特に、接合部23の最も基端側D2に位置する第1傾斜面24の基端側部分241と接合穴31との間に、接合強度を弱める隙間等が存在しない。
それ故、本形態の異種材料接合部品1及び異種材料接合方法によれば、第1金属部品2と第2金属部品3との接合強度を効果的に高めることができる。
In the dissimilar
Therefore, according to the dissimilar
接合部23に形成する複数の傾斜面は、第1傾斜面24と第2傾斜面25との2段階に形成する以外にも、3段階以上に形成することもできる。この場合には、一般軸部21に対して縮径部22が形成された先端側D1に位置する傾斜面ほど、第1金属部品2の中心軸線Cに対する鋭角としての傾斜角度が小さくなるようにする。
また、第1金属部品2の縮径部22は、第2金属部品3の接合穴31を貫通して突出する長さに形成されていてもよい。この場合、縮径部22は、複数の傾斜面24,25を有する接合部23と、一般軸部21よりも外径が小さい一般縮径部22とによって形成される。
The plurality of inclined surfaces formed in the
Further, the reduced
また、第1金属部品2の中心部には、その中心軸線Cに沿った中空穴が形成されていてもよい。
また、第1金属部品2を回転させる代わりに第2金属部品3を回転させることもできる。また、第1金属部品2から第2金属部品3に荷重Fを加える代わりに、第2金属部品3から第1金属部品2に荷重Fを加えることもできる。
また、第1金属部品2と第2金属部品3との摩擦圧接を行う際には、第1金属部品2及び第2金属部品3の少なくとも一方を、固相状態が保たれる範囲内で加熱することもできる。
In addition, a hollow hole along the central axis C may be formed at the center of the
Further, instead of rotating the
Further, when performing friction welding between the
(実施形態2)
本形態は、図5に示すように、縮径部22における、接合穴31に接合された接合部23が、内周側に曲面状に窪む曲面状傾斜面26を有する場合について示す。
曲面状に窪む曲面状傾斜面26は、実施形態1に示した複数の傾斜面24,25の形成段階数を多くした場合と考えることができる。図6に示すように、曲面状傾斜面26の鋭角としての傾斜角度θ3は、先端側D1に向かうほど、第1金属部品2の中心軸線Cに近づくよう変化する。そして、第1金属部品2と第2金属部品3とが摩擦接合によって接合されるときには、第1金属部品2と第2金属部品3との間に加えられる荷重Fによって、曲面状傾斜面26に垂直な方向に作用する圧力成分σ3は、曲面状傾斜面26の基端側D2に行くほど大きくなる。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 5, this embodiment shows a case where the
The curved
本形態において、図7に示すように、第1金属部品2を回転させながら第2金属部品3に接近させるときには、第1金属部品2の接合部23における曲面状傾斜面26の先端側部分に、第2金属部品3の接合穴31の基端側開口部311が接触する。そして、第2金属部品3に対して、第1金属部品2を、その中心軸線Cを中心に相対的に回転させながら圧接させるときには、接合穴31の周辺の素材は、変形しながら、曲面状傾斜面26の先端側部分だけでなく、曲面状傾斜面26の基端側部分にも接触していく。そして、曲面状傾斜面26と接合穴31の周辺の素材との間に摩擦圧接が行われ、接合穴31の周辺の素材が曲面状傾斜面26に倣うように変形する。
こうして、接合穴31の内壁面を、接合部23の曲面状傾斜面26における先端側部分に先に接触させるとともに、接合穴31の内壁面が曲面状傾斜面26に接触する範囲が基端側D2へ拡大される。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, when the
In this way, the inner wall surface of the
本形態において、図6に示すように、第1金属部品2と第2金属部品3との間に加えられる荷重Fによって、曲面状傾斜面26に垂直な方向に作用する圧力成分σ3は、曲面状傾斜面26の基端側D2に行くほど大きくなる。そのため、曲面状傾斜面26の基端側D2に行くほど摩擦接合を行うための拡散エネルギーを増大させることができる。そして、特に、接合部23の曲面状傾斜面26の基端側部分261と接合穴31との間の摩擦接合を効果的に行うことができ、曲面状傾斜面26の基端側部分261と接合穴31との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。
本形態においても、異種材料接合部品1及び異種材料接合方法のその他の構成及び図中の符号が示す構成要素は実施形態1と同様であり、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the pressure component σ3 acting in the direction perpendicular to the curved
Also in this embodiment, the other components of the dissimilar
(実施形態3)
本形態は、参考として、第1金属部品2及び第2金属部品3の形状が実施形態1,2の場合と大きく異なる異種材料接合部品1について示す。本形態の異種材料接合部品1においては、図8に示すように、第1金属部品2が中空穴27を有し、接合部23Aにおける曲面状傾斜面26Aが、中空穴27の先端側D1に隣接して、中空穴27の内径よりも拡径して形成されている。
接合部23Aは、中空穴27の内径よりも内周が拡径して形成された拡径部22Aにおける、中空穴27と隣接する位置に形成されている。本形態の第1金属部品2の接合部23Aにおいては、外周側に曲面状に窪む曲面状傾斜面26Aが形成されている。また、第2金属部品3も中空穴37を有しており、第2金属部品3の先端部32は、接合部23Aと接合されている。
(Embodiment 3)
This form shows the dissimilar-
The
図9に示すように、本形態の曲面状傾斜面26Aの鋭角としての傾斜角度θ4も、先端側D1に向かうほど、第1金属部品2の中心軸線Cに近づくよう変化する。摩擦圧接を行う際には、第2金属部品3の先端部を曲面状傾斜面26Aに接触させ、上記各実施形態と同様にして、第1金属部品2と第2金属部品3とを接合することができる。このとき、第1金属部品2と第2金属部品3との間に加えられる荷重Fによって、曲面状傾斜面26Aに垂直な方向に作用する圧力成分σ4は、曲面状傾斜面26Aの基端側D2に行くほど大きくなる。そのため、本形態においても、図8に示すように、特に、第1金属部品2における接合部23Aの曲面状傾斜面26Aの基端側部分262と、第2金属部品3の先端部32との間に、接合強度を弱める隙間等が形成されないようにすることができる。
As shown in FIG. 9, the inclination angle θ4 as an acute angle of the curved
なお、接合部23Aには、曲面状傾斜面26Aに代えて、段階的に傾斜する複数の傾斜面を形成することもできる。この場合には、複数の傾斜面は、先端側D1に位置する傾斜面ほど、第1金属部品2の中心軸線Cに対する鋭角としての傾斜角度を小さくすることができる。
本形態においても、異種材料接合部品1及び異種材料接合方法のその他の構成及び図中の符号が示す構成要素は実施形態1,2と同様であり、実施形態1,2と同様の作用効果を得ることができる。
In addition, instead of the curved
Also in this embodiment, the other components of the dissimilar
また、本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。 Further, the present invention is not limited only to the respective embodiments, and further different embodiments can be configured without departing from the gist thereof.
1 異種材料接合部品
2 第1金属部品
21 一般軸部
22 縮径部
23 接合部
24 第1傾斜面
25 第2傾斜面
26 曲面状傾斜面
3 第2金属部品
31 接合穴
DESCRIPTION OF
Claims (10)
該第1金属部品の融点よりも融点が低く、上記縮径部と接合された接合穴を有する第2金属部品と、を備え、
上記縮径部における、上記接合穴に接合された接合部は、
段階的に傾斜し、上記一般軸部に対して上記縮径部が形成された先端側に位置する傾斜面ほど、上記第1金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面を有する、異種材料接合部品。 A first metal component having a general shaft portion and a reduced diameter portion whose outer periphery is smaller than the general shaft portion;
A second metal part having a melting point lower than the melting point of the first metal part and having a joining hole joined to the reduced diameter part,
The joint portion joined to the joint hole in the reduced diameter portion is
A plurality of inclined surfaces that are inclined stepwise and have a smaller inclination angle as an acute angle with respect to the central axis of the first metal part as the inclined surface is located on the tip side where the reduced diameter portion is formed with respect to the general shaft portion. Or a dissimilar material joined part having a curved inclined surface that is recessed in a curved shape.
上記縮径部における、上記接合穴に配置される接合部の外周は、
段階的に傾斜し、上記一般軸部に対して上記縮径部が形成された先端側に位置する傾斜面ほど、上記第1金属部品の中心軸線に対する鋭角としての傾斜角度が小さい複数の傾斜面、又は曲面状に窪む曲面状傾斜面として形成し、
上記第2金属部品に対して、上記第1金属部品を、その中心軸線を中心に相対的に回転させながら圧接させ、上記接合部の上記複数の傾斜面又は上記曲面状傾斜面に倣って上記接合穴の内壁面を変形させて、上記第1金属部品と上記第2金属部品とを接合する、異種材料接合方法。 A first metal part having a general shaft part, and a reduced diameter part whose outer periphery is smaller than the general shaft part, and a joint having a melting point lower than the melting point of the first metal part and the reduced diameter part being disposed A method of joining a second metal part having a hole,
In the reduced diameter portion, the outer periphery of the joint portion arranged in the joint hole is
A plurality of inclined surfaces that are inclined stepwise and have a smaller inclination angle as an acute angle with respect to the central axis of the first metal part as the inclined surface is located on the tip side where the reduced diameter portion is formed with respect to the general shaft portion. Or formed as a curved inclined surface recessed in a curved shape,
The first metal component is pressed against the second metal component while being relatively rotated about a central axis thereof, and the plurality of inclined surfaces or the curved inclined surface of the joint is followed. A dissimilar material joining method for joining the first metal part and the second metal part by deforming an inner wall surface of a joining hole.
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CN114951959A (en) * | 2022-07-04 | 2022-08-30 | 河北科技大学 | Friction stir welding tool |
CN115464251A (en) * | 2022-10-12 | 2022-12-13 | 常州星宇车灯股份有限公司 | Automobile lamp vibration friction welding method based on pressing and vibration directions |
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2016
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CN115464251B (en) * | 2022-10-12 | 2023-09-15 | 常州星宇车灯股份有限公司 | Vibration friction welding method for automobile lamp based on pressing and vibration directions |
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