技術分野
異種又は同種の金属材料同士を固相の状態で接合する金属接合方法
発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋
しかしながら、特許文献1,2,3に記載された接合構造は、いずれも冶金反応による接合方法ではなく、機械的に接合されたものであり、接合強度及び信頼性が低く、界面での剥離が生じやすいものである。また、特許文献4に開示されたクラッド材は固相状態における冶金的な接合であるが、圧延プロセスのため適用形状における自由度が極めて低いほか、その接合強度も低く、例えば自動車車両の生産ラインに用いられる従来の抵抗溶接の代替適用などは不可能である。同様に、特許文献5に開示された結合部材も、油圧プレス装置で部材を静的に加圧し接合するもので、荷重保持時間20秒、1プロセスで数十秒以上と、接合のための処理時間が掛かり、自動車車両の生産ラインに用いるには生産性に問題があった。
課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋
本発明は、固相状態の金属材料同士を重ね合わせた状態で所定の衝撃荷重を加えて機械的に加圧し、前記金属材料同士が接した界面で塑性流動を生じさせるとともに界面の面積を増大させ、前記界面の少なくとも一方の金属材料に他方の金属材料の原子が拡散した拡散層を形成させて前記金属材料同士を一体に接合する金属接合方法である。
発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋
本発明の金属接合方法によれば、アルミニウム部材やマグネシウム部材、鉄や銅等の合金、その他種々の金属材料を固相状態において、短時間で効率よく高強度に接合することができる。これは、瞬間的な衝撃荷重により塑性流動を生じさせ表面の酸化膜を除去するとともに極短時間の荷重保持時間により極めて薄い拡散層を形成し、脆弱な金属間化合物相の生成をナノメートルオーダーに抑え込むことによる。また、接合対象の金属の形状も問わないものであり、多くの金属製品に適用可能なものである。さらに、異種金属材料同士の接合においては、適切なインサート材の中間層を介在させることにより、より高強度な接合が可能になる。
また、本発明によれば、従来の抵抗溶接等のライン設備や汎用プレス機から置き換えることができ、導入が容易であるとともに、特に、自動車車両生産ライン等において最も活用されている抵抗溶接法の代替として、これまで対応が困難であったアルミニウム合金同士あるいは異種金属の組合せの接合にも対応し、生産性の高い高強度接合が可能になる。
この特許の権利範囲[特許請求の範囲]
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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋
【図1】
本発明の金属接合方法の実施形態の概念を示す接合処理前の概略正面図(a)と、接合処理後の概略正面図(b)である。
【図2】
本発明の一実施形態に用いる金属接合装置であるACサーボプレス装置の概略斜視図である。
【図3】
本発明の一実施形態に用いる金属接合装置であるロボットガンタイプのプレス装置の概略図である。
【図4】
本発明の一実施形態の金属接合装置を複数用いて、複数の接合箇所について並列に接合処理する金属部材接合システムを説明する概念図である。
【図5】
本発明の一実施形態の金属接合装置を複数用いて、複数の接合箇所について順次処理する金属部材接合システムを説明する概念図である。
【図6】
本発明の金属接合方法の一実施例のマグネシウム合金部材とアルミニウム合金部材の接合処理前(a)と、接合処理後(b)を示す写真である。
【図7】
本発明の金属接合方法による実施例のチタンとマグネシウム合金部材の接合界面断面の透過型電子顕微鏡明視野像(a)と、さらにその拡大像(b)である。
【図8】
本発明の金属接合方法による実施例の引張試験後の破面(破壊界面は、チタンとマグネシウム合金部材の間であり、そのチタン側破断面)の走査型電子顕微鏡反射電子像(a)と、さらにその拡大像(b)である。
【図9】
本発明の金属接合方法による実施例の素材予熱温度が引張強さに及ぼす影響を示すグラフである。
【図10】
本発明の金属接合方法による実施例のチタンインサート材の厚さが引張強さに及ぼす影響を示すグラフである。
【図11】
本発明の金属接合方法による実施例の荷重保持時間(下死点保持時間)が引張強さに及ぼす影響を示すグラフである。
【図12】
本発明の金属接合方法による実施例の接合界面の研磨処理が引張強さに及ぼす影響を示すグラフである。
10 金属接合部材
12 マグネシウム合金部材
14 アルミニウム合金部材
16 インサート材
16a 中間層
17 第1拡散層
18 第2拡散層
20 金属接合装置
21 本体フレーム
22 ボルスタ
24 サーボプレス装置
26 スライド
28 ベッド
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