JP2007508145A - 過度の硬化を起こす傾向のある同じ材料どうしをあるいは互いに異なる材料をフィラー材料として銅または銅合金を使用することによってプラズマやレーザーや電子ビームにより溶接するための方法 - Google Patents

過度の硬化を起こす傾向のある同じ材料どうしをあるいは互いに異なる材料をフィラー材料として銅または銅合金を使用することによってプラズマやレーザーや電子ビームにより溶接するための方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、過度の硬化を起こす傾向を有しているような例えば鋳鉄や鋳鋼や可鍛鉄や焼結材料や表面焼入鋼や高Ｃ含有鋼や焼鈍鋼や高張力鋼などといったような同じ材料（１，２）どうしをあるいは互いに異なる材料（１，２）を高エネルギービームを使用して溶接するための方法に関するものである。本発明の目的は、精密なかつ脆弱なかつ仕上げ加工済みの部材（１，２）を、溶接によって組み立て可能とすることであり、これにより、コスト的な有利さをもたらすことである。この目的のため、銅、または、銅を大きな含有量で含有している銅合金と；互いに溶接すべき複数の基本材料でありかつ溶接シームを形成している複数の基本材料と；を、高エネルギービームを使用して、溶接シーム内において溶融させ、その溶融によって形成された溶融物を固化させることによって、複数の基本材料を溶接する。

Description

本発明は、過度の硬化を起こす傾向を有しているような例えば鋳鉄や鋳鋼や可鍛鉄や焼結材料や表面焼入鋼や高Ｃ含有鋼や焼鈍鋼や高張力鋼などといったような同じ材料どうしをあるいは互いに異なる材料を、溶接するための高エネルギービームを使用する方法に関するものであり、また、この方法の応用に関するものであり、さらに、本発明による方法に基づいて溶接された機械部材に関するものである。
高エネルギービームを使用することによって、キャスト部材と、表面焼入鋼から形成された部材と、を連結するプロセスは、特許文献１により公知である。この公知のプロセスを使用することにより、互いに異なるようなまた様々な表面仕上げ状態とされたようなまた既に硬化済みのような部材どうしを、例えば自動車の駆動チェインにおいて使用されるような部材の製造に関し、溶接によって、連結することができる。よって、仕上げ加工済みのかつ硬化済みの歯車を、キャスト部材として構成された中空キャスト部材に対して、連結することができる。この場合、歯車は、表面焼入鋼とすることができ、キャスト部材は、鋳鋼や、白色の可鍛鉄や、球状黒鉛鉄、から形成することができる。このようにして、空間や重量を節約した態様で、それら部材を構築することができる。それは、特に、従来よりそれら部材どうしの連結のために使用されていたような高強度ネジとフランジとを省略し得るからである。
上記部材どうしの溶接に際しては、常に、溶接時に形成される溶融物の温度が高温であることの結果として、すなわち、溶接対象をなす部材から形成された再溶融材料と、溶接フィラーと、の温度が高温であることの結果として、大きな熱入力が発生するとともに、連結対象をなす部材どうしの歪みが発生するというリスクが存在する。溶融物の粘度が大き過ぎる場合には、すなわち、溶融物が粘性的であり過ぎる場合には、溶接速度が遅すぎるという他の問題点が発生する。このため、大きな熱入力が必要であるばかりでなく、経済的な効率にも悪影響がある。
ＡＴ ００３２５３ Ｕ１
本発明は、上述した欠点や問題点の克服を目標とするものであり、本発明の目的は、上述した方法を提供することであり、これにより、例えば歯車の噛合パターンにおいていかなる位置ズレも許容されないといったように、溶接後においても非常に大きな精度を有している必要がある非常に精密な部材どうしを、可能な限り小さな熱影響領域でもってかつ大きな経済的効率でもって、相互連結し得るような方法を提供することである。本発明による方法は、大量生産においても、有利に使用することができる。
本発明においては、上記目的は、銅、または、銅を大きな含有量で含有している銅合金と；互いに溶接すべき複数の基本材料でありかつ溶接シームを形成している複数の基本材料と；を、高エネルギービームを使用して、溶接シーム内において溶融させ、その溶融によって形成された溶融物を固化させることによって、複数の基本材料を溶接することにより、達成される。溶接シーム内において、銅または銅合金が大きな銅含有量を有していることにより、溶融シーム内においては、従来技術の場合と比較して、はるかに低い融点を有した溶融物が形成される。融点は、例えば、鋼溶融物と比較して、３分の１にまで低減することができる。
そのため、熱入力量を低減させることができ、これにより、鋼溶融物を含有した溶接シームと比較して、歪み量をより小さなものとすることができる。加えて、銅を含有した溶融物は、より薄いものである。このことは、従来技術において公知の溶接速度と比較して、はるかに大きな溶接速度で動作可能であるという可能性をもたらす。溶接時間は、従来技術と比較して、より短くなり、半分にまで短縮される。連結対象をなす部材がインターロック表面を有している場合であっても、本発明による方法においては、方法の実施後に、それらインターロック表面を修正する必要はない。加えて、本発明に基づいて連結された部材であれば、大きな衝撃モーメントを伝達することができる。
好ましくは、溶接シーム内において溶融される合金は、３８％という最小銅含有量を有している。
溶接シーム内へは、銅を、様々な態様でもって、供給すなわち挿入することができる。第１変形例においては、銅または銅合金は、溶接時に供給される補助的ワイヤという態様でもって、溶接シーム内へと挿入される。
しかしながら、本発明の好ましい方法においては、銅または銅合金は、また、例えばメッキや圧延や噴霧や成型品の挿入等といったような手法によって、溶接前に、溶接シーム内へと挿入することもできる。
他の変形例においては、溶接シーム内における銅は、付加的にはＳｎおよび／またはＺｎといったような合金成分と一緒に、化学的にあるいは電気的に、溶接前に適用される。
金属シームに関する様々な有利な組成は、請求項６〜２２に記載されている。
有利には、高エネルギービームとして、プラズマビームあるいはレーザービームあるいは電子ビームを使用することができ、この場合、プラズマビームまたは電子ビームの使用は、スプラッシュの形成を回避し得るという利点を有している。これにより、例えばツースフランク等といったような仕上げ加工済み表面に対するカバーを、不要なものとすることができる。
本発明による方法は、有利には、機械部材に対して適用することができ、少なくとも一方の部材を、請求項１に例示された材料から形成し得るとともに、それら機械部材を、仕上げ加工済みの部材とすることができる。
機械部材をなす２つの部材の連結に際して本発明による方法を使用することの１つの利点は、エッジ調整操作を不要とし得ることである。つまり、例えば炭化したケースの除去操作（剥離操作）といったような付加的な操作を、不要とすることができる。
本発明による方法の特に好適な適用においては、オフロードカーおよび／または道路車両における駆動チェインをなす部材が提供される、とりわけ、歯車が設けられた部材が提供される。
本発明は、さらに、互いに溶接された少なくとも２つの部材から形成された機械部材に関するものであって、溶接シームが、本発明による方法に基づいて形成されている。このような溶接シームは、好ましくは３８％よりも大きな銅含有量といったような、大きな銅含有量を有しているとともに、１０ｍｍ×１．５ｍｍよりも小さいような、好ましくは６ｍｍ×０．８ｍｍよりも小さいような、横断面積を有している。『溶接シーム』という用語は、互いに溶接される複数の部材と、溶接フィラーと、から形成された再溶融材料を意味するものとして、理解されたい。レーザービームまたは電子ビームによる溶接の場合には、１ｍｍという幅の溶接シームが形成されることが示された。一方、プラズマビームによる溶接の場合には、最大で１．５ｍｍという幅の溶接シームが形成されることが示された。
好ましくは、互いに溶接されるべき２つの部材は、少なくとも１つの位置決め表面を使用して互いに支持される。これにより、溶接プロセス時に、部材どうしを特別に位置決めする必要がない。
上述したように、少なくとも一方の部材は、溶接前の時点において、例えばインターロック表面などといったような精密仕上げ表面を有することができる。
本発明につき、添付図面を参照しつつ、いくつかの実施形態に関して、さらに詳細に例示する。
後述する例示としての３つの実施形態に関し、以下の特性を有したレーザー溶接プラントを使用した。すなわち、６ｋＷという放射パワーを有した Rofin Sinar 860 HF （登録商標）放射源；回転旋回軸線を有したクロスジェット式の一体型ワイヤ供給ユニットを備えたＣＯ２ レーザーからなるＲＦ励起されるレーザーヘッド；焦点合わせミラーの焦点距離が１５０〜３００ｍｍという範囲（好ましい値：２５０ｍｍという焦点距離）とされた制御機構 Sinumerik 840 D（登録商標）。Ｃｕからなる１．０ｍｍの中実ワイヤが使用される場合には、本発明においては、ワイヤ供給速度と溶接速度との比は、例示としての実施形態に関し、０．８：１から３：１までという範囲とされ、好ましくは、１：１から２：１までという範囲とされ、特に好適には、１．５：１という比に調節される。
後述する例示としてのすべての実施形態は、自動車の駆動チェインにおける連結部材に関するものである。必要とされる溶接の深さは、いずれの場合においても、伝達すべきトルクの大きさに依存し、また、溶接連結を行う直径に依存する。通常的な溶接深さは、１．５〜８ｍｍであり、好ましくは、３〜５ｍｍである。単位長さあたりのエネルギー入力は、０．５〜４ｋＪ／ｃｍであり、好ましくは、０．７〜２ｋＪ／ｃｍであり、最適値は、１ｋＪ／ｃｍである。
図１Ａおよび図１Ｂに示す例示としての実施形態においては、種々のケーシング１が、クラッチバスケット２に対して溶接され、それにより、ユニットが形成される。様々なケーシング１は、球状黒鉛 GJS-500-7を有した鋳鉄から形成され、クラッチバスケット２は、１１００Ｎ／ｍｍ２ にまで焼き入れして強化した硬化済みの 40 NiCrMo 22 から製造される。
図１Ａに示すように、２つの部材１，２は、２対をなす位置決め表面３，４によって、とりわけ、径方向に延在した対３および円筒形状をなす対４によって、互いに支持されている。溶接シームのために設けられた領域５は、一対をなす円筒形状位置決め表面４と比較して、径方向外側に延在している。
図１Ｂに示す例示としての実施形態においては、径方向に延在した位置決め表面３は、溶接シームの形成領域すなわち領域５の直下に配置されている、つまり、溶接シームの形成領域すなわち領域５と比較して径方向内側に配置されている。
双方の場合において、エッジ形成操作を行った。すなわち、ベル形状シームに似たようなＵ字形状キャビティ６を、溶接のために、形成した。Ｕ字形状キャビティ６は、各部材の周縁回りにおいて径方向に延在する狭い断面領域である。そして、径方向外側エッジ７の丸め操作を行った。
１ｍｍという厚さの銅からなる溶接ワイヤを供給しながら、なおかつ、３．６４ｍｍという溶接深さのところにおいて単位長さあたり０．９ｋＪ／ｃｍというエネルギーを入力しつつ、溶接を行った。銅ワイヤの化学組成は、以下のようなものであった。すなわち、Ｓｎ＝１．５％、Ｍｎ＝１．５％、Ｆｅ＝０．５％、Ｓｉ＝４％、Ａｌ＝０．０１％、Ｐｂ＝０．０２％、残部＝Ｃｕ。
図２は、図１Ａの実施形態における溶接シーム８を横断して示す冶金学的横断面図である。図２においては、溶接シームの深さは、合計で３．６４ｍｍとなっている。極端に狭い溶接シーム８と、同様に非常に狭い熱影響領域９と、を認識することができる。
図３は、他のケーシング１０を示しており、このケーシング１０は、リングギヤ１１に対して溶接されるものとして、準備された。このケーシング１０は、球状黒鉛 GJS-600-3から形成され、リングギヤ１１は、表面焼入鋼 20 MnCr 5 から製造される。
リングギヤ１１は、円筒形状の中心合わせ表面１２と、径方向に延在する位置決め表面１３と、によって、位置決めされている。これら表面１２，１３は、共通のエッジ面取り部分を除いては、ケーシング１０上に設けられたものである。何らの特別のシームも、形成されていない。リングギヤ１１のうちの、溶接が行われる表面１３は、すなわち、径方向に延在する表面１３は、炭化時にはカバーされなかった。さらに、溶接前に、ケースを除去しなかった。
図４の冶金学的横断面図からわかるように、この場合にも、非常に小さな熱影響領域９しか、形成されなかった。溶接シーム８の上端エッジのところにおいて、図２の場合と同様に、最後に固化した溶融物の痕跡として特徴的な領域１４を、明瞭に認識することができる。溶接は、１ｍｍという直径を有したかつ以下のような化学組成を有した銅ワイヤを供給しつつ、４．５ｍｍという深さのところにおいて１ｋＪ／ｃｍという単位長さあたりのエネルギー入力でもって、行った。銅ワイヤの化学組成は、Ａｌ＝９．８％、Ｆｅ＝１．１％、残部＝Ｃｕ、であった。
図５は、球状黒鉛 GJG-500-7を含有した鋳鉄から形成された補償用ギヤボックスケーシング１５と、表面焼入鋼 18 CrNiMo 7-6から形成された歯車１６とを、溶接する様子を示している。ケーシング１５は、軸線方向に直交した第１の表面（以下、『第１軸線方向直交表面』と称す）１７を有している。この第１軸線方向直交表面１７に対しては、外部円筒形状位置決め表面１９を形成している円筒形状カラー１８が、取り付けられる。より大きな壁厚さのところにおいては、ケーシングには、周縁グルーブ２０を設けることができる。周縁グルーブ２０は、丸められた横断面形状を有しているとともに、溶接されるべき第１表面に対して平行に延在している。
歯車１６上には、溶接されることとなる表面であるとともに、軸線に対して直交した平面内に位置した第２表面２１と；ケーシング１５の円筒形状位置決め表面１９に対して当接して配置される円筒形状位置決め表面２２と；が設けられている。溶接対象をなす円筒形状位置決め表面１９，２２と、溶接対象をなす位置決め表面１７，２１と、の間には、エンラージメント領域２３が設けられている。ケーシングの回転軸線は、符号２４によって示されており、溶接ヘッドは、符号２５によって示されている。
ブランクをなす硬化済みベース材料内において、溶接を行った。ケースは、手動の機械加工によって除去した。図１Ａおよび図１Ｂの場合と同様のエッジ調整操作を行った。溶接は、約６ｍｍという溶接深さのところにおいて単位長さあたり１．３ｋＪ／ｃｍというエネルギーを入力しつつ、溶接を行った。フィラー材料の化学組成は、以下のようなものであった。すなわち、Ｓｎ＝１．５％、Ｍｎ＝１．８％、Ｆｅ＝０．８％、Ｓｉ＝３．３％、トレース量のＡｇ、残部＝Ｃｕ。冶金学的横断面図は、図６に見ることができる。
この場合にも、非常に小さな熱影響領域を、認識することができる。溶接深さは、合計で６ｍｍである。
本発明による方法は、多様な応用を有している。様々な溶接準備を想定することができる。例えば、以下のような溶接準備を想定することができる。
−突き合わせ接合
−Ｖ字形状準備
−Ｕ字形状準備
−ＨＶ形状準備
−ＨＵ形状準備
−これらの組合せ
−溶接対象をなす２つの部材の連結（押圧）のための単一の共通エッジの面取り。すなわち、シーム準備『無し』
−様々なギャップ（溶接対象をなす表面どうしを完全に当接させない）
これにより、表面硬化の場合には、ケースを完全に残すことができ、ケースは、部分的にあるいは完全に消失することができる、すなわち、溶接対象表面は、アウトセットから被覆される。これにより、炭化を防止することができる（リングによって機械的に、フレームキャリアによって機械的に、ペーストによって、銅メッキ等の電気メッキによって）。
その目的のために、溶接シームは、それぞれ個別の構造的な解決手法に依存して、軸線方向にあるいは径方向にあるいは斜め向きに、延在することができる。
銅を含有した中間層は、電流によって、電気化学的に、噴霧によって、圧延によって機械的に、押圧によって、クランプによって、挿入／追加によって、溶接前に押圧することによって、あるいは、溶接プロセス時に補助的ワイヤ／補助的粉末を供給することによって、形成することができる。
本発明による方法によれば、溶接時に通常は過度の硬化を起こしてしまうような材料どうしを溶接することができる。表面焼入鋼に代えて、熱による焼結と高圧ガスによるクエンチとによって硬化させた焼結鋼（最小密度６．６ｇ／ｃｍ３ ）を、同様にして溶接することができる。炭素含有量が０．６〜０．９％である場合には（例えば、FLC-4608、あるいは、FLNC-4408 ）、そのような鋼を炭化させるる必要がない。焼結鋼の合金成分の典型的な範囲は、次のようなものである。すなわち、Ｆｅ＝８９．１５〜９７．７５％；Ｃ＝０．６〜０．９％；Ｎｉ＝０〜７％；Ｍｏ＝０．３９〜１．７％；Ｃｕ＝０〜３％。同様に、駆動トレイン（あるいは、駆動チェイン）の場合に頻繁に使用されるような、表面のリン酸塩コーティングは、決して、本発明による溶接プロセスを妨害しない。
溶接シームによって互いに連結されるべき複数の機械部材を示す断面図である。 溶接シームによって互いに連結されるべき複数の機械部材を示す断面図である。 複数の機械部材に関連したそれぞれの溶接シームを示す顕微鏡写真である。 溶接シームによって互いに連結されるべき複数の機械部材を示す断面図である。 複数の機械部材に関連したそれぞれの溶接シームを示す顕微鏡写真である。 溶接シームによって互いに連結されるべき複数の機械部材を示す断面図である。 複数の機械部材に関連したそれぞれの溶接シームを示す顕微鏡写真である。
符号の説明
１ ケーシング、部材
２ クラッチバスケット、部材
３ 位置決め表面
４ 位置決め表面
５ 溶接シームの形成領域
６ Ｕ字形状キャビティ
１０ ケーシング
１１ リングギヤ
１２ 中心合わせ表面
１３ 位置決め表面
１５ ケーシング
１６ 歯車
１７ 第１軸線方向直交表面
１９ 外部円筒形状位置決め表面

Claims (31)

  1. 過度の硬化を起こす傾向を有しているような例えば鋳鉄や鋳鋼や可鍛鉄や焼結材料や表面焼入鋼や高Ｃ含有鋼や焼鈍鋼や高張力鋼などといったような同じ材料どうしをあるいは互いに異なる材料を高エネルギービームを使用して溶接するための方法であって、
    銅、または、銅を大きな含有量で含有している銅合金と；互いに溶接すべき複数の基本材料でありかつ溶接シームを形成している複数の基本材料と；を、前記高エネルギービームを使用して、前記溶接シーム内において溶融させ、その溶融によって形成された溶融物を固化させることによって、前記複数の基本材料を溶接することを特徴とする方法。
  2. 請求項１記載の方法において、
    前記溶接シーム内において溶融されかつ大きな銅含有量を有している前記銅合金を、３８％という最小銅含有量を有したものとすることを特徴とする方法。
  3. 請求項１または２記載の方法において、
    溶融される前記銅または前記銅合金を、溶接時に供給される補助的ワイヤという態様でもって、前記溶接シーム内へと挿入することを特徴とする方法。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、
    前記銅または前記銅合金を、メッキや圧延や噴霧や成型品の挿入等といったような手法によって、溶接前に、前記溶接シーム内へと挿入することを特徴とする方法。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内における前記銅を、付加的にはＳｎおよび／またはＺｎといったような合金成分と一緒に、化学的にあるいは電気的に、溶接前に適用することを特徴とする方法。
  6. 請求項５記載の方法において、
    銅合金を、５５〜７０％のＣｕと、残部をなすＺｎと、不可避不純物と、からなるものとすることを特徴とする方法。
  7. 請求項５記載の方法において、
    銅合金を、８０〜８６％のＣｕと、残部をなすＳｎと、不可避不純物と、からなるものとすることを特徴とする方法。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内へと挿入される前記銅合金の融点を、９５０〜１１５０℃という範囲とすることを特徴とする方法。
  9. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法において、
    銅含有量が９９．０〜９９．９％とされかつ残部が不可避不純物とされた純粋な銅を、前記溶接シーム内へと挿入することを特徴とする方法。
  10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｃｕが４１．０〜９９．９％，Ｓｎが０〜１３．０％，Ｚｎが０〜３８．０％，Ｍｎが０〜１３．０％，Ｎｉが０〜１．５％，Ｆｅが０〜０．５％，Ａｇが０〜１．０％および不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｓｎが０．６〜１０％，Ｓｉが最大で０．３％，Ｍｎが最大で０．３％，残部がＣｕおよび不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  12. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｃｕが８７〜９５％，Ｓｎが５〜１３％であり好ましくはＳｎが６．０％であり特にＳｎが１２％，および不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  13. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｃｕが５６．０〜６２．０％，Ｚｎが３８〜４４％，Ｓｉが１％未満というトレース量，Ｓｎが１％未満というトレース量，Ｍｎが１％未満というトレース量，Ｆｅが１％未満というトレース量，および不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  14. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｃｕが９６．５〜９７．５％，Ｎｉが２．５〜３．５％，および不可避不純物が最大でも１．５％という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  15. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｃｕが９８．８〜９９．２％，Ａｇが０．８〜１．２％，および不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  16. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｓｎが最大で１．５％，Ｍｎが最大で１．５％，Ｆｅが最大で０．５％，Ｓｉが２．４〜４．０％，不可避不純物が最大で０．５％，残部がＣｕという組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  17. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｓｉが３．０％，Ｍｎが１．０％，Ｆｅが最大で０．５％，Ｓｎが０．１％，Ｆｅが０．１％，Ｚｎが０．１％，残部がＣｕおよび不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  18. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｍｎが２．５％，Ｓｎが０．８％，残部がＣｕおよび不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  19. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ａｌが７．５〜１４．０％，Ｍｎが最大で１．７％，Ｆｅが最大で１．０％，残部がＣｕおよび不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  20. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ａｌが８．０％または１０．０％，Ｆｅが１．０％，残部がＣｕおよび不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  21. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ａｌが７．５％，Ｍｎが１．７％，Ｆｅが０．７％，残部がＣｕおよび不可避不純物という組成の銅合金を、または、Ａｌが１２．０〜１４．０％，残部がＣｕおよび不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  22. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
    前記溶接シーム内において、Ｍｎが最大で１３．０％，Ａｌが最大で８．０％，Ｆｅが最大で２．５％，Ｎｉが最大で２．０％，残部がＣｕおよび不可避不純物という組成の銅合金を、溶融させることを特徴とする方法。
  23. 請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法において、
    前記高エネルギービームとして、プラズマビームを使用することを特徴とする方法。
  24. 請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法において、
    前記高エネルギービームとして、レーザービームを使用することを特徴とする方法。
  25. 請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法において、
    前記高エネルギービームとして、電子ビームを使用することを特徴とする方法。
  26. 機械部材をなす部材と、請求項１に例示された材料から形成された少なくとも１つの部材と、を連結するに際しての、請求項１〜２５のいずれか１項に記載された方法の使用であって、
    前記機械部材を、仕上げ加工済みの部材とすることを特徴とする使用。
  27. 請求項２６記載の使用において、
    前記機械部材をなす前記部材を、エッジ調整操作を行うことなく、組み付けて溶接することを特徴とする使用。
  28. 請求項２６または２７記載の使用において、
    前記機械部材が、車両技術に関連するものとされ、特に、オフロードカーおよび／または道路車両における駆動チェインをなす部材とされ、とりわけ、歯車が設けられた部材とされることを特徴とする使用。
  29. 互いに溶接された少なくとも２つの部材から形成された機械部材であって、
    少なくとも一方の部材が、請求項１において例示された材料とされ、
    再溶融した材料が、好ましくは３８％よりも大きな銅含有量といったような、大きな銅含有量を有し、
    前記溶接シームが、１０ｍｍ×１．５ｍｍよりも小さいような、好ましくは６ｍｍ×０．８ｍｍよりも小さいような、横断面積を有していることを特徴とする機械部材。
  30. 請求項２９記載の機械部材において、
    前記少なくとも２つの部材が、例えば押圧といったような手法によって、少なくとも１つの位置決め表面を使用して互いに支持されていることを特徴とする機械部材。
  31. 請求項３０記載の機械部材において、
    少なくとも一方の部材が、溶接前の時点において、例えばインターロック表面などといったような精密仕上げ表面を有していることを特徴とする機械部材。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101169315B1 (ko) 2010-12-28 2012-07-30 재단법인 포항산업과학연구원 용가재 합금 조성물 및 표면처리 강판의 아크 브레이징 방법
US8747275B2 (en) 2009-01-27 2014-06-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Differential device
CN110923505A (zh) * 2019-12-31 2020-03-27 内蒙古工业大学 Cu-Ni-Mn合金及其制备方法和应用

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080314877A1 (en) * 2004-11-05 2008-12-25 Rolf Cremerius Plasma Keyhole Welding of Hardenable Steel
JP2006167279A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Bridgestone Sports Co Ltd ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法
DE102005023230B4 (de) * 2005-05-04 2010-10-07 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Verschweißen eines Tellerrads mit einem Ausgleichsgehäuse eines Getriebes
JP2007054167A (ja) 2005-08-23 2007-03-08 Bridgestone Sports Co Ltd ゴルフパターヘッド
ITMI20071992A1 (it) * 2007-10-16 2009-04-17 Foxley Ventures Llc Tubo per roto-percussione
DE102009045424A1 (de) * 2009-10-07 2011-04-14 Zf Friedrichshafen Ag Achsdifferenzial eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zur Montage eines Achsdifferenzial
JP5359813B2 (ja) * 2009-11-24 2013-12-04 トヨタ自動車株式会社 車両用デファレンシャル切替装置
EP2527075B1 (en) * 2010-01-22 2021-11-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Welded structure and welding method
DE102011077562B4 (de) * 2011-06-15 2017-10-12 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Verschweißen zweier Teile, sowie aus den beiden Teilen gebildete Baugruppe
AT510985B1 (de) * 2011-07-22 2012-08-15 Miba Sinter Austria Gmbh Baugruppe mit zwei stoffschlüssig miteinander verbundenen bauteilen
US20140034622A1 (en) * 2012-08-03 2014-02-06 Lincoln Global, Inc. Method and system for narrow grove welding using laser and hot-wire system
CN103056552B (zh) * 2013-01-16 2015-04-08 苏州金仓合金新材料有限公司 一种用于焊接的无铅铜合金新材料及其制备方法
JP6031074B2 (ja) * 2014-09-22 2016-11-24 富士重工業株式会社 超音波探傷装置および超音波探傷方法
WO2016046594A1 (en) * 2014-09-22 2016-03-31 Arcelormittal Automotive vehicle structural part and method of producing the same
JP6501584B2 (ja) * 2015-03-30 2019-04-17 武蔵精密工業株式会社 伝動装置
US20190203818A1 (en) 2016-06-24 2019-07-04 Nathan Fredrick Broker Differential overmolded weldable ring
JP6828444B2 (ja) * 2017-01-10 2021-02-10 日立金属株式会社 導電線の製造方法、並びにケーブルの製造方法
US10794461B2 (en) * 2017-04-19 2020-10-06 American Axle & Manufacturing, Inc. Method for forming a welded assembly and related welded assembly
US20180306300A1 (en) * 2017-04-19 2018-10-25 American Axle & Manufacturing, Inc. Method for forming a welded assembly and related welded assembly
CN107283050B (zh) * 2017-08-11 2024-03-15 重庆江陆激光科技有限公司 一种深孔激光熔覆用的导光装置
CN113983144B (zh) * 2021-09-24 2023-08-08 北京航空航天大学 一种基于sma丝及螺旋摩擦副的空间轴系变预载机构
CN115537596B (zh) * 2022-10-13 2023-03-14 郑州航空港区速达工业机械服务有限公司 一种高硬度耐腐蚀性镍铝青铜焊丝及其制备方法、在合金熔覆中的应用
CN117305649B (zh) * 2023-11-29 2024-02-27 中铝科学技术研究院有限公司 铜合金材料及其制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1852847A (en) * 1928-10-15 1932-04-05 Gen Electric Welding and brazing rod
US1976803A (en) * 1934-02-28 1934-10-16 Scovill Manufacturing Co Copper alloy
DE814992C (de) * 1950-03-21 1952-02-18 Edwin Dipl-Ing Nagelstein Verfahren zur Verbundschweissung von Grauguss mit Gleitlagermetallen
JPS5166629A (ja) * 1974-12-02 1976-06-09 Toyota Motor Co Ltd
JPS54109042A (en) * 1978-02-15 1979-08-27 Hitachi Ltd Jointing method for cast iron part and mild steel part
JPS597555B2 (ja) * 1978-11-11 1984-02-18 株式会社クボタ 球状黒鉛鋳鉄の溶接ワイヤ
US4726854A (en) * 1979-09-19 1988-02-23 Research Corporation Cast iron welding electrodes
JPS59110481A (ja) * 1982-12-14 1984-06-26 Mitsubishi Electric Corp 焼結金属材料の溶接方法
US5064982A (en) * 1983-06-10 1991-11-12 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Electric resistance seam welding method
ATE45904T1 (de) * 1985-07-11 1989-09-15 Berkenhoff Gmbh Zusatzwerkstoff zum schweissen.
JP2517752B2 (ja) * 1988-12-12 1996-07-24 ダイハツ工業株式会社 焼結部品の接合方法
US5197351A (en) * 1989-02-28 1993-03-30 Viv Engineering Inc. Cam shaft and process for manufacturing the same
US5136780A (en) * 1990-07-30 1992-08-11 Viv Engineering Inc. Process for manufacturing a cam shaft
WO1999058287A1 (de) * 1998-05-12 1999-11-18 Steyr-Daimler-Puch Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Verfahren zum verbinden eines gussteiles mit einem teil aus einsatzgehärtetem stahl und nach diesem verfahren hergestellter bauteil
US6176152B1 (en) * 1998-08-10 2001-01-23 Alfred Balacan Victoria Housing for a differential mechanism of an automotive vehicle
US6706992B2 (en) * 1999-08-06 2004-03-16 International Aluminum Holdings Limited Welding apparatus and method for welding overlapping coated sheets
DE10013430A1 (de) * 2000-03-17 2001-09-27 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Verbinden von Bauteilen aus einsatzgehärtetem Stahl untereinander und mit Bauteilen aus Gußeisen
DE10013429C5 (de) * 2000-03-17 2009-10-01 Daimler Ag Ausgleichgetriebe
US6410885B1 (en) * 2001-05-03 2002-06-25 Praxair Technology, Inc. MIG brazing power source
JP4319817B2 (ja) * 2001-11-19 2009-08-26 新日本製鐵株式会社 耐塩酸腐食性および耐硫酸腐食性に優れた低合金鋼およびその溶接継手
US7003868B2 (en) * 2003-02-26 2006-02-28 T.A. Caid Industries Inc. Coated stainless-steel/copper weld for electroplating cathode

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8747275B2 (en) 2009-01-27 2014-06-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Differential device
KR101169315B1 (ko) 2010-12-28 2012-07-30 재단법인 포항산업과학연구원 용가재 합금 조성물 및 표면처리 강판의 아크 브레이징 방법
CN110923505A (zh) * 2019-12-31 2020-03-27 内蒙古工业大学 Cu-Ni-Mn合金及其制备方法和应用

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Publication number Publication date
WO2005030423A1 (de) 2005-04-07
CA2541236A1 (en) 2005-04-07
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