特許 7194737 磁気パルスによりリングを管状部品に組み付ける方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-14

(45)【発行日】2022-12-22

(54)【発明の名称】磁気パルスによりリングを管状部品に組み付ける方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/06 20060101AFI20221215BHJP

【ＦＩ】

B23K20/06

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020533805

(86)(22)【出願日】2018-12-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-03-11

(86)【国際出願番号】 EP2018085859

(87)【国際公開番号】W WO2019129575

(87)【国際公開日】2019-07-04

【審査請求日】2021-11-24

(31)【優先権主張番号】1763207

(32)【優先日】2017-12-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】517100174

【氏名又は名称】エイディエム２８・エスアーエルエル

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】マンデル，エリック

【審査官】柏原 郁昭

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４９－０３８７７８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭６０－００８５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－０２４２４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２０／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リングを管状部品（２）に組み付ける方法であって、前記管状部品（２）は、内面（２１）および外面（２２）を有する円筒壁（２０）を備え、前記リング（３）および前記管状部品（２）は金属材料で構成されている、方法において、
当該方法は、
前記管状部品（２）の長手方向の一部分（２３）にわたって、前記管状部品（２）の前記壁（２０）の厚さを減少させることにより、前記長手方向部分（２３）の周囲に台形のリセスを形成するステップであって、前記管状部品（２）の前記壁（２０）の厚さを減少させることは、前記壁（２０）の前記外面（２２）から材料の層を除去することにより得られる、ステップと、
前記長手方向部分（２３）の周りに前記リング（３）を配置するステップであって、前記リング（３）は、前記リセスに面して、前記管状部品（２）の前記リセスの形状に相補的な形状を有する内面（３１）を有する、ステップと、
前記リング（３）がコイル（１０）に面して配置されるように、前記コイル（１０）の開口部に前記管状部品（２）／リング（３）・アセンブリを配置するステップと、
前記コイル（１０）で発生させた磁気パルスによって、前記リング（３）を前記管状部品（２）に溶接するステップと、を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記磁気パルス溶接ステップの後に、前記リング（３）の外面（３２）が前記管状部品（２）の前記壁（２０）の前記外面（２２）と面一になるように、前記リング（３）の前記外面（３２）から材料の層（３５）を除去することを伴って、前記リング（３）を機械加工するステップを含む、請求項１に記載の組み付け方法。

【請求項3】

前記磁気パルス溶接ステップの後に、前記壁（２０）の前記内面（２１）が前記リング（３）の前記内面（３１）と面一になるように、前記管状部品（２）の前記壁（２０）の前記内面（２１）から材料の層（２５）を除去することを伴って、前記管状部品（２）の前記壁（２０）を機械加工するステップを含む、請求項１または２のいずれか一項に記載の組み付け方法。

【請求項4】

前記磁気パルス溶接ステップの後に、前記壁（２０）の前記内面（２１）が前記リング（３）の前記内面（３１）と面一になるように、前記管状部品（２）の前記壁（２０）の前記内面（２１）から材料の層（２５）を除去することを伴って、前記管状部品（２）の前記壁（２０）を機械加工するステップを含み、前記リング（３）の前記外面（３２）を機械加工する前記ステップと、前記管状部品（２）の前記壁（２０）の前記内面（２１）を機械加工する前記ステップは、同時に実施される、請求項２に記載の組み付け方法。

【請求項5】

前記管状部品（２）の軸（ＸＸ’）における長手方向断面図による前記リセスの前記形状に対応した前記台形は、前記管状部品（２）の前記壁（２０）の前記外面（２２）において長辺を有するとともに、前記長辺に対向する短辺を有し、前記長辺と前記台形の一辺とで形成される各角度は、８°～２０°の間である、請求項１～４のいずれか一項に記載の組み付け方法。

【請求項6】

前記リング（３）は銅で構成されており、前記管状部品（２）はステンレス鋼で構成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の組み付け方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接の分野、より具体的には磁気パルス溶接の分野のものである。本発明は、リングを管状部品に組み付ける方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば自動車の構築のような特定の産業分野では、いくつかの特定の構成部品の製造で、例えば銅である特定の材料で構成されたリングを、例えばステンレス鋼である異なる材料で構成された管状部品に組み付けることが必要となる。

【0003】

従って、このようにして得られたアセンブリは、リングに二重の機能を有する。

【0004】

一方で、銅製のリングがアセンブリの構造的脆弱性を示す限りにおいて、リングは、メカニカルヒューズ機能を有することができる。従って、アセンブリは、衝撃が発生した場合に、リングにおいて破断する傾向がある。

【0005】

他方で、銅製のリングは、例えば、管状部品に流れる流体の流量を制御または調整し、その流量に応じて増減させた電流を流すための、電気的接触機能を有することができる。銅は、実際に、ステンレス鋼よりも優れた導電体である。

【0006】

そのようなアセンブリを半田付けによって形成することが知られている。図１は、いかにしてリング５を半田付けによって管状部品４に組み付けることができるかを概略的に示している。図１は、管状部品４の長手軸ＸＸ’における断面図で示している。

【0007】

リング５の内径ｄ₅₁は、管状部品４の内径ｄ₄₁よりも大きく、かつ管状部品４の外径ｄ₄₂よりも小さい。リング５の外径ｄ₅₂は、管状部品４の外径ｄ₄₂よりも大きい。

【0008】

リング５を管状部品４に組み付けることを可能とするためには、以下のことを順に行わなければならない。
－ 管状部品４の壁４０の長手方向の一部分４３にわたって、その周囲にリセスを機械加工により形成する。このリセスは、壁４０の外面４２を起点として、リセスでは、管状部品４の壁４０の外面４２の直径が、リング５の内径ｄ₅₁に略等しくなるように形成される（このリセスに、リング５が収容される）。
－ リセス内に、例えば銀の層である半田６の薄層を塗布する。
－ 軸ＸＸ’に直交するとともにリセスの真ん中を通る切断平面Ｓで、管状部品４を２つの部分に切断する。
－ 管状部品４の２つの切断端のそれぞれをリング５内に挿入する。
－ 半田付けによってリング５を管状部品４に溶接する。

【0009】

次に、半田の膨らみを除去して、アセンブリの壁の内面および外面の滑らかな外観を得るために、この組み付けによって得られた部品を機械加工する必要がある。

【0010】

半田付けによる溶接は、銅とステンレス鋼との界面で半田層６を溶融するために、得られたアセンブリを高温にした後に、それらの２つの材料を相互に接合するために急速冷却することを伴う。

【0011】

ところが、半田付けによる溶接には多くの欠点がある。実際に、それは、実施するのが特に複雑なプロセスである。良好な条件で半田付けを行うには、銅製のリングとステンレス鋼製の管状部品との間に特に清浄な界面を有していなければならない。これは、半田面において銅製のリングのポロシティを発生させる可能性のある複雑な洗浄方法によって得られる。従って、リングが示すメカニカルヒューズの破断条件を制御することが難しくなる。さらに、第３の材料すなわち半田を使用することによって、リングにおける電気的接触を妨げる可能性がある。また、管状部品の２つのピースのアライメントも特に困難である。さらに、このアライメントの問題は、アセンブリの変形を引き起こす可能性がある半田付けの加熱および冷却の段階が示す熱衝撃によっても顕著になる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明の目的は、特に上記で提示した、先行技術の欠点のすべてまたは一部を克服することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

この目的のため、第１の態様により、本発明は、リングを管状部品に組み付ける方法について提案する。その管状部品は、内面および外面を有する円筒壁を備える。リングおよび管状部品は金属材料で構成されている。この方法は、
－ 管状部品の長手方向の一部分にわたって、管状部品の壁の厚さを減少させることにより、その長手方向部分の周囲に台形のリセスを形成するステップであって、管状部品の壁の厚さを減少させることは、壁の外面から材料の層を除去することにより得られる、ステップと、
－ 長手方向部分の周りにリングを配置するステップであって、リングは、リセスに面して、管状部品のリセスの形状に相補的な形状を有する内面を有する、ステップと、
－ 長手方向部分がコイルに面して配置されるように、コイルの開口部に管状部品／リング・アセンブリを配置するステップと、
－ コイルで発生させた磁気パルスによって、リングを管状部品に溶接するステップと、を含む。

【0014】

リングは、例えば銅で構成されており、管状部品はステンレス鋼で構成されている（ただし、材料の他の選択も可能である）。「管状部品」とは、その部品が、その長さの全体または一部にわたって、少なくともリングとリセスが重なる領域で、管の形状を有することを意味する。

【0015】

磁気パルス溶接（ＭＰＷ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｕｌｓｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ）は、一般に「磁気溶接」とも呼ばれ、電磁力を用いて周囲温度で「冷間溶接」を発生させる。これにより、半田の場合のように熱または第３の接合材料を使用する必要なく、２つの異なる金属材料を相互に溶接することが可能となる。このようにして、原子的および化学的に純粋なアセンブリが得られ、すなわち、アセンブリは、リングと管状部品との間に、第３の汚染物質で構成されたバリアを伴うことなく完璧な界面を有する。磁気パルス溶接ステップでは、２つの金属の原子が電子を共有するように、リングを管状部品に対して力で突出させて、これにより２つの基本材料を混合することによって金属アセンブリを形成する。

【0016】

管状部品の軸に沿った長手方向断面図では、リセスは台形の形状を有する。この台形の長辺は、管状部品の壁の外面に位置する。その長辺と、台形の底辺ではない辺と、によって形成される角度は、磁気溶接プロセスにおいて特に重要である。実際に、「衝突角度」または「衝撃角度」と呼ばれるこの角度によって、磁気パルス溶接を行うことができる。リングと管状部品との接合は、実際に、台形の非平行な２つの辺において主に行われる。磁気溶接ステップでは、リセスのこれらの斜辺に沿って空気が高速で押し出されるとともに、リングと管状部品との界面において材料の第１の層から不純物が剥がされて、これにより原子レベルでの結合が可能となる。

【0017】

「相補的な形状」とは、磁気溶接ステップでリングがリセスに収容されるように、リセスに面して配置されるリングの内面が、リセスの形状に対して類似した形状であって反転した形状を有することを意味する。

【0018】

具体的な実施形態では、本発明は、以下の特徴の１つ以上を、単独で、または技術的に可能なあらゆる組み合わせで、さらに有することができる。

【0019】

具体的な実施形態では、この組み付け方法は、磁気パルス溶接ステップの後に、リングの外面が管状部品の外面と面一になるように、リングの外面から材料の層を除去することを伴って、リングを機械加工するステップを含む。

【0020】

「面一」とは、リングの外面が管状部品の外面と同じ高さであることを意味する。この機械加工を、磁気溶接ステップの後に実施することによって、リングを管状部品に組み付けることにより得られる製品の完全に滑らかな外面を得ることが可能となる。美的外観に加えて、これにより、アセンブリの外面上の突出した切断の可能性がある部分がいずれも除去されるので、安全面でも利点が得られる。

【0021】

具体的な実施形態では、この組み付け方法は、磁気パルス溶接ステップの後に、壁の内面がリングの内面と面一になるように、管状部品の壁の内面から材料の層を除去することを伴って、管状部品の壁を機械加工するステップを含む。

【0022】

この機械加工を、磁気溶接ステップの後に実施することによって、管内を循環する流体とリングとの間の導電性を確保することが可能となる。実際に、この機械加工によって、リングの内壁の下に残っているステンレス鋼の薄層が除去される。従って、得られたアセンブリは、リングで連結された２ピースの管に相当し、リングにおいては、管の内側が銅製のリングの内面に直接接触している。この機械加工によって、メカニカルヒューズ機能を最適化することも可能となり得る。

【0023】

具体的な実施形態では、リングの外面および管状部品の内面を機械加工するステップは、同時に実施される。

【0024】

具体的な実施形態では、管状部品の軸における長手方向断面図によるリセスの形状に対応した台形は、管状部品の壁の外面において長辺を有するとともに、長辺に対向する短辺を有し、長辺と台形の一辺とで形成される各角度は、８°～２０°の間である。

【0025】

このような値の衝突角度によって、実際に、磁気パルス溶接のための最適な条件を得ることが可能となる。

【0026】

具体的な実施形態では、リングは銅で構成されており、管状部品はステンレス鋼で構成されている。

【0027】

本発明は、図１～５を参照して、非限定的な例として提示される以下の説明を読解することで、より良く理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、半田付けによる管状部品へのリングの組み付けの図（背景技術において既に説明された図）である。

【図2】図２は、磁気溶接による組み付けのための装置の斜視図である。

【図3】図３は、磁気溶接による組み付けのための装置のコイル内への管状部品およびリングの配置の長手方向断面図である。

【図4】図４は、リングを管状部品に磁気溶接することによって得られるアセンブリの長手方向断面図である。

【図5】図５は、本発明による組み付け方法で可能な他の形状のリングの図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

これらの図面では、異なる図面で同一の参照符号は、同一または類似の要素を示している。明確にするため、図示の要素は、特に明記されない限り、必ずしも縮尺通りではない。

【0030】

本発明による組み付け方法は、磁気溶接によりリングを管状部品に組み付けることを目的とする。

【0031】

図２は、磁気パルス溶接を実施するように構成された装置を概略的に示している。

【0032】

この装置は、図２に示すように、コイル１０と、蓄電ユニット５０と、１つ以上のスイッチ５１と、を備える。

【0033】

蓄電ユニット５０は、コイル１０およびスイッチ（群）５１に接続されている。蓄電ユニット５０は、例えば数十キロジュール（ｋＪ）程度の高エネルギーを蓄積するように構成されている。

【0034】

好ましい実施形態では、蓄電ユニット５０は、放電コンデンサのバンクである。

【0035】

コイル１０は、図２に示すように、周面と呼ばれる面１２１によって画成される開口部１２が形成された本体１１を有する。この管状開口部は、溶接するための管状部品およびリングを受容するように構成されている。すなわち、開口部１２は、例えば、その直径がリングの最大横断面よりも大きい円形の横断面を有する。

【0036】

本体１１は、一方で、数十万アンペア程度の非常に高強度の電流を流すために、塑性変形に対する機械的耐性に関して、他方で、溶接プロセス中に溶融しないように、高温耐性（すなわち、高溶融温度）に関して、特有の特性を有する材料で構成される。

【0037】

例示的な一実施形態では、本体１１は鋼で構成される。

【0038】

コイル１０は、これに高強度の電流が流れて、磁場を生成することが可能であるように構成される。

【0039】

また、コイル１０は、コイルのある領域における電流密度が溶接条件を満たすのに十分であるように構成される。この領域は、有効部と呼ばれる。

【0040】

本実施形態に記載のコイル１０の場合、電流は、有効部において、表皮厚さに対応した厚さを有する周面１２１によって規定される層に集中する。従って、電流は、開口部１２内で、集中した磁場を生成する。鋼で構成されたコイル１０の非限定的な例では、数十ｋＨｚの周波数の場合に、表皮厚さは数ミリメートル程度である。

【0041】

図３は、図２を参照して説明したような磁気溶接による組み付けのための装置のコイル１０内に管状部品２およびリング３を配置することを、軸ＸＸ’に沿った長手方向断面図で概略的に示している。

【0042】

「管状部品」とは、管状部品２が、その長さの全体または一部にわたって、かつ少なくとも組み付け時にリング３が押し当てられる長手方向部分２３において、管の形状を有することを意味する。管状部品２は、好ましくは円形の横断面を有する。すなわち、管状部品２は、好ましくは、少なくとも長手方向部分２３において、直円柱（すなわち回転柱）の形状の壁２０を有する。

【0043】

円形横断面の場合の管状部品２について、詳細に説明および図示しているが、楕円形、矩形、または三角形のような他の横断面形状を適用することもできる。

【0044】

図３に示すように、管状部品２の円筒壁２０は、軸ＸＸ’に沿って延在するとともに、内面２１および外面２２を有する。管状部品２は、内径ｄ₂₁および外径ｄ₂₂を有する。従って、外径ｄ₂₂と内径ｄ₂₁との差は、管状部品２の壁２０の厚さの２倍に相当する。

【0045】

非限定的に提示される考察中の例では、管状部品２の壁２０は、ステンレス鋼で構成されており、１．７５ｍｍの厚さを有する。管状部品２の外径ｄ₂₂は、１３．５ｍｍである。

【0046】

次に、本発明による組み付け方法について説明する。

【0047】

第１のステップで、管状部品２の壁２０の厚さを、長さＬ₂₃を有する長手方向部分２３にわたって、減少させる。

【0048】

好ましくは、長手方向部分２３は、管状部品２の端２４を始点としていない。

【0049】

長手方向部分２３の周囲に台形のリセスを形成するように、管状部品２の壁２０の厚さを減少させる。すなわち、長手方向部分２３の長さにわたって、管状部品２の壁２０の厚さを以下のように減少させる。
－ 長手方向部分２３の第１の部分２３３にわたって、壁２０の厚さが単調減少する。
－ 第１の部分に連続した、長手方向部分２３の第２の部分２３４にわたって、管状部品２の壁２０の厚さが一定である。
－ 第２の部分に連続した、長手方向部分２３の第３の部分２３５にわたって、管状部品２の壁２０の厚さが単調増加する。

【0050】

管状部品２の壁２０の厚さは、効果的には、壁２０の外面２２を起点として減少する。

【0051】

壁２０の厚さの減少は、管状部品２の壁２０の外面２２から材料の層を除去することによって得られる。

【0052】

この第１のステップを実施するための手段は、例えば、機械加工によって管状部品２の壁２０の厚さを減少させることを伴う。

【0053】

従って、軸ＸＸ’における長手方向断面図によるリセスの形状に対応した台形は、管状部品２の壁２０の外面２２において、長さＬ₂₃の長辺を有する。台形は、長辺に平行かつＬ₂₃よりも小さい長さの短辺を有する。図３に示す考察中の例では、台形は、等脚台形であり、長辺と台形の非平行な辺の１つとで形成される角度αを有する。

【0054】

図３に示すように、台形のリセスは、台形の高さ（すなわち、その長辺と短辺との間の距離）が管状部品２の壁２０の厚さよりも小さいように形成される。また、リング３の厚さは、台形の高さに少なくとも等しい。

【0055】

長手方向部分２３の長さＬ₂₃は、最大で、コイル１０の周面１２１の軸方向長さＬ₁₂₁に等しい。

【0056】

第２のステップで、管状部品２の周りにリング３を配置する。

【0057】

リング３は、管状部品２の外径ｄ₂₂よりも大きい最小横断面を有する。好ましくは、リング３の横断面は、管状部品２の横断面の形状と同様の形状を有する。説明および図示される例では、リング３は円形の横断面を有する。従って、リング３は、管状部品２の外径ｄ₂₂よりも大きい内径ｄ₃₁と、外径ｄ₃₂と、を有する。従って、リング３の外径ｄ₃₂と内径ｄ₃₁との差は、リング３の最大厚さの２倍に相当する。

【0058】

ここで非限定的に説明される考察中の例では、リング３は２ｍｍの厚さを有する。

【0059】

リングは、好ましくは金属材料で構成される。効果的には、リングの材料は、管状部品の材料とは異なる。ここで説明される例では、リング３の材料は銅である。

【0060】

リング３は、その重なり位置にオーバラップ領域２５を形成するように、管状部品２の周りに同軸状に配置される。

【0061】

管状部品２は、オーバラップ領域２５が少なくとも管状部品２の長手方向部分２３をカバーするように、リング３に係合する。

【0062】

図３に示すように、リング３は、外面３２および内面３１を有する。リング３の内面３１は、管状部品２の壁２０の長手方向部分２３に面して配置される目的のものであり、管状部品２の壁２０に形成されたリセスの形状に相補的な形状を有する。すなわち、後の磁気溶接ステップでリング３がリセスに収容されるように、リセスに面して配置されるリング３の内面３１は、リセスの形状に対して類似した形状であって反転した形状を有する。

【0063】

従って、リング３も台形形状を有する。台形の短辺は、リセス形状の台形の短辺と同じ長さを有する。それでも、軸ＸＸ’に沿ったリング３の長手方向断面によって形成される台形の高さは、リセス形状の台形の高さよりも高いことがあり得る。考察中の例では、台形は等脚台形であり、台形の長辺と台形の各辺とで形成される角度は、上記で定義された角度αに等しい。

【0064】

リング３は、オーバラップ領域２５において、リセスに相補的な内面３１の形状がリセスに面して配置されるように、位置決めされる。磁気溶接ステップで、リング３は、管状部品２の壁２０のリセスに収容される。

【0065】

第３のステップで、管状部品２／リング３・アセンブリは、オーバラップ領域２５の全体または一部がコイル１０の周面１２１に面するように、磁気溶接による組み付けのための装置のコイル１０の円形開口部１２内に配置される。

【0066】

より具体的には、管状部品２およびリング３は、オーバラップ領域２５がコイル１０の有効部１２５に面して配置されるように、コイル１０の開口部１２内に配置される。

【0067】

管状部品２およびリング３をコイル１０の開口部１２内に保持することを可能とする固定手段は、図３に示していない。

【0068】

管状部品２およびリング３は、コイル１０の開口部１２内で、軸ＸＸ’に沿って互いに同軸状かつ開口部１２と同軸状に保持される。

【0069】

管状部品２は、例えば、コイルの外部の固定手段によって所定位置に保持される。リング３は、例えば、コイル１０の周面１２１とリング３との間に配置される例えば約１ｍｍの厚さのプラスチック環である絶縁材料の環を挿し込むことによって、所定位置に保持される。このプラスチック環の外径は、コイル１０の開口部１２の直径に対応する。このプラスチック環の内径は、リング３の外径ｄ₃₂に対応する。

【0070】

第２と第３のステップの実施順序は、制限されるものではなく、本方法の実施形態によれば、記載された順序と逆の順序で実施することができ、または、これらのステップの結果が変わることなく同時に実施することができる。

【0071】

これらのステップの結果として、管状部品２およびリング３は、相互に位置決めされるとともに、コイル１０内に位置決めされる。

【0072】

本発明による組み付け方法は、次に、磁気パルスによって管状部品２／リング３・アセンブリを溶接するステップを含む。

【0073】

蓄電ユニット５０は、高エネルギーを蓄積する。スイッチ（群）５１が閉じているときには、コイル１０は蓄電ユニットに接続される。従って、エネルギーは、数マイクロ秒程度で非常に急速にコイル１０に放出されて、高強度の電流がコイル１０の有効部１２５に流れる。

【0074】

電流によって、コイル１０とリング３との間に可変磁場が発生して、リング３に渦電流が誘導される。

【0075】

周囲の磁場に関連してリング３に誘導される電流は、ローレンツ力と呼ばれるかなりの体積力をリングにおいて発生させる。これらのローレンツ力は、リング３のあらゆる点において径方向に磁気圧力をリング３に作用させ、これによりリングを管状部品２の方向に加速させる。

【0076】

従って、これらの求心力の作用によって、リング３は非常に高速で管状部品２に対して突出する。リング３が管状部品２に対して衝突することにより、リング３は管状部品２に即時溶接される。

【0077】

リング３と管状部品２との磁気パルス溶接が有効であるためには、リング３の銅と管状部品２のステンレス鋼との衝突は、それらの２つの表面が原子を交換できる特定の条件で行われなければならない。この目的のため、２つの表面は、原子的および化学的に純粋でなければならない。そのために、銅がステンレス鋼に衝突する作用によって、加熱し、加速し（速度は７００ｍ／ｓに達し得る）、２つの表面をスイープし、あらゆる汚染物質（塵埃、第１の材料層の不純物、など）を除去する空気を押し出すことにより、２つの表面は洗浄される。組み付けされる表面から剥がされた固形物のこのマイクロメトリック「ジェット」の発生は、２つの部品間の接触の開始時に起こって、台形の非平行な辺２６、２７に対応した組み付けラインの全体に沿って非常に高速で伝搬する。これにより、接触面が露出して、溶融することなく原子レベルでの結合が可能となる。

【0078】

空気の排出速度は、衝突角度αの大きさに依存する。記載の例において考察中の材料および寸法では、角度αが８°～２０°の間であるときに最適な溶接条件が生じることが観測されている。考察中の例では、角度αは、好ましくは１０°の値をとる。図面を分かりやすくするために、図３に示す角度αは、上記の範囲よりも大きいことに留意すべきである。実際には、台形は、はるかに「扁平な」形状である。

【0079】

銅製のリング３がステンレス鋼製の管状部品２に対して非常に高速で衝突すると、２つの材料は、それらの界面で、非常に短時間（数十μｓ）の間、固体状態から粘塑性状態に移行し、これにより原子結合を引き起こす。

【0080】

この磁気パルス溶接ステップの後に、リング３と管状部品２は、管状部品２の壁２０に形成された台形のリセスの非平行な辺２６、２７によって管状部品２の周囲に形成された表面において、主に溶接される。

【0081】

磁気溶接ステップ中に、リング３は変形する。より具体的には、その直径は、これが長手方向部分２３における管状部品２の周りのリセスに押し込まれるときにコイル１０によって発生する電磁力の作用によって、減少する。

【0082】

図４は、リング３を管状部品２に磁気溶接することにより得られるアセンブリを、長手方向断面図で概略的に示している。

【0083】

図４に示すように、リング３の下の管状部品２の壁２０には材料の層２５が残っている。考察中の例では、この層２５は０．５ｍｍの厚さを有する。

【0084】

この材料層２５を、追加の機械加工ステップによって、管状部品２の壁２０の内面２１から除去することにより、この内面２１をリング３の内面３１と面一にすることが効果的であり得る。「面一」とは、管状部品２の壁２０の内面２１がリング３の内面３１と同じ高さであることを意味する。

【0085】

これは、この機械加工ステップの後に、リング３／管状部品２・アセンブリの内面は、銅で構成されているリング３の位置を除いて、主にステンレス鋼で構成されていることを意味する。これにより、効果的に、管状部品２内に流れる流体とリング３との間の良好な導電性を確保することが可能となる。さらに、リング３が果たすメカニカルヒューズ機能も最適化される。

【0086】

ただし、主にメカニカルヒューズ機能に関心がある場合であって、かつ、銅製のリング３とステンレス鋼の薄層２５で構成されるアセンブリによって提供される構造的脆弱性が目的の用途に適している場合には、この機械加工ステップはオプションにとどまる。

【0087】

図４に示すように、一般的に、磁気溶接ステップの後には、管状部品２の壁２０の外面２２から突出したリング３の材料の層３５も残る。

【0088】

この材料層３５を、追加の機械加工ステップによって、リング３の外面３２から除去することにより、リング３の外面３２を管状部品２の壁２０の外面２２と面一にすることが効果的であり得る。

【0089】

これは、この機械加工ステップの後に、リング３／管状部品２・アセンブリの外面が完全に滑らかであることを意味する。美的外観に加えて、これにより、アセンブリの外面上の突出した切断の可能性がある部分がいずれも除去されるので、安全面でも利点が得られる。

【0090】

磁気溶接ステップの後に実施されるこれらの２つのオプションの機械加工ステップは、同時に実施できることに留意すべきである。

【0091】

特に、磁気パルス溶接ステップの後にリング３の外面３２が管状部品２の壁２０の外面２２と直接面一になるように、リング３の適切な厚さを決定することによって、リング３の外面３２を機械加工するステップを回避することが可能である。

【0092】

磁気溶接による組み付け後に実施されるこれらの機械加工ステップは、特にコストがかかるので、本発明による組み付け方法によって形成される部品の生産コストを削減するために、これらの機械加工ステップを回避することが効果的である。

【0093】

リング３は、図３または４に示すような台形形状を必ずしも有するわけではないことに留意すべきである。リング３は、実際に、管状部品２の壁２０に形成されるリセスの形状に相補的な台形形状に一部のみが対応した様々な形状を有することができる。例えば、図５は、リセスの形状に相補的な台形形状が追加された矩形ベース３６を有する具体的な形状のリング３を概略的に示している。

【0094】

上記説明は、本発明が、その様々な特徴およびそれらの効果によって、設定した目標を達成することを明確に示している。

【0095】

特に、磁気パルス溶接プロセスは非常に高速である（パルスは典型的には１０～１００μｓ持続し、総サイクル時間の唯一の制約は、それらの部品を組み付け装置内に配置することによるものである）。

【0096】

それは、大量生産によく適合した、信頼性の高いプロセスであり、様々に異なる融点を有する材料間を溶接するための多くの可能性を提供する。

【0097】

これは冷間溶接であるため、組み付けられた部品の望ましくない変形が生じない。

【0098】

例えば半田付けの場合のような、接合面の複雑な洗浄は必要ない。

【0099】

磁気パルス溶接プロセスの利点は、２つの部品の組み付けが固体状態で実施されることにあり、これにより、材料の溶融を伴う従来の溶接で知られているあらゆる問題を解消することが可能となる。

【0100】

本発明について、非限定的な例として、非常に特別な寸法を有するステンレス鋼製の管状部品２と銅製のリング３の場合について説明した。しかしながら、リング３および管状部品２について、他の材料および他の寸法を選択することが可能であることに留意すべきである。従って、リセスの形状、より具体的には衝突角度αは、磁気パルス溶接の専門家に周知の方法で適切に決定される。

【0101】

リング３および管状部品２の材料、形状、および／または寸法の選択は、本発明の変形例を構成するにすぎない。リング３および管状部品２は、好ましくは、様々に異なる機械的特性および／または電気的特性を有するように、様々に異なる材料で構成される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】