JP3395438B2 - 誘導加熱接合方法および装置 - Google Patents

誘導加熱接合方法および装置

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    • Y02P10/25Process efficiency

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属材料等の熱間拡散
接合に関し、特に接合条件が厳しく接合温度の急速な制
御が必要な材料の接合や、硬度差の大きい材料間の接合
に適する。
【0002】
【従来の技術】複数の金属材料を圧接させ、その接触部
分を加熱して熱間拡散接合を行うという接合技術が従来
より知られている。接合部位を加熱する手法としては、
ヒーター等の抵抗加熱手段を用いる方法と、高周波誘導
コイル等の誘導加熱手段を用いる方法とが知られてい
る。通常、熱間拡散接合を行う際には、接合部位を数百
度まで加熱するため、抵抗加熱では所定の温度まで加熱
するのに数十分は要してしまう。しかし、誘導加熱手段
によれば、数分で急加熱が可能で、しかも接合部位のみ
を局所的に加熱することができるため、誘導加熱手段を
用いることが望ましい。
【0003】一方、接合完了後に急冷することにより、
接合材料を過飽和固溶体にすることができ、時効処理に
よる硬化が可能となる。冷却は、気密チャンバー壁に設
けられたガス導入口より冷媒ガスを導入して行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般にこの種の接合処
理は異種金属間において行われるので、専ら双方の金属
材料での硬度が異なっている。従って、接合自体は強固
にできるものの力学的には不連続の状態となっており、
一連の接合物に外部から力がはたらいた際には、応力が
均一に分散されず、前記不連続部位において剪断力とな
って破損し、結局、全体として強固な接合製品が得られ
ないという問題を抱えていた。
【0005】また、冷媒ガスを気密チャンバー内に充満
させても、実際には滞留によって接合材料近傍に存在す
るガスのみしか冷却には寄与せず、冷媒ガスの冷却能力
が低下して冷却に長時間を要してしまう。また、急冷が
できなくなるため、冷却の間にも接合反応が進行して接
合条件の制御精度が悪くなり、望む接合条件を実現する
ことができない。更に、急冷できないために材料に過飽
和固溶体を形成できず、時効硬化が期待できなくなり、
特に、JIS6061系アルミニウム等の析出硬化材を
用いた場合には、急冷できなければ強度の向上が難し
い。
【0006】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであり、急加熱及び急冷性能に優れ、しかも
接合後の材料における力学的不連続の少ない強固な接合
を可能とする誘導加熱接合方法及び装置を提供すること
を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述のような問題点を解
消するため、本発明に係る誘導加熱接合方法では、接合
材料を誘導加熱により熱間拡散接合すると同時に、該接
合材料を溶体化温度まで加熱した後急冷して過飽和固溶
体を形成させ、再び時効加熱して人工時効処理を施し硬
化させて、接合材料間の硬度差を小さくすることによっ
て力学的不連続を小さくし、接合後の材料の状態を更に
強化することを特徴とする。
【0008】また、本発明に係る誘導加熱接合装置は、
開閉可能なガス導入口及び排気口を備えた気密チャンバ
ーと、複数の接合材料の接合部を圧接保持する保持手段
と、該接合材料を誘導加熱する加熱手段と、該接合材料
の温度をモニターする測温手段と、該チャンバー内に配
置されるガス強制循環用のファンとからも構成される。
【0009】
【作用】上記の構成によれば、接合材料近傍に滞留して
いた冷媒ガスがファンによって強制循環され、接合材料
近傍には常に高い冷却能をもつ冷媒ガスが順次供給され
て接合材料を良好に急冷する。そのため、接合部位の硬
度は高くなり、また接合条件の制御状態も良くなり、望
む接合条件を実現することができる。
【0010】また、異種材料間においては、材料全体を
人工時効処理により硬化させて材料間での硬度差を小さ
くしているため、一連の接合物における力学的不連続の
状態が小さくなり、外部からの応力が均一に分散され、
剪断破損に強い強固な接合物が得られる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。
【0012】(実施例の構成)図1は、本発明に係る誘
導加熱接合装置の一構成例を示す模式図である。誘導加
熱接合装置1では、バルブ等により開閉可能なガス導入
口9及び排気口8を備えた気密チャンバー2内に接合材
料3,4が配置され、圧接保持手段5a,5bにより接
合材料3,4の接合面が圧接保持されている。接合材料
3,4の周囲には誘導加熱コイル6が周設され、接合材
料の測温手段7が配置されている。気密チャンバー2内
の雰囲気を制御するため、排気口8には図示しない排気
手段が、ガス導入口9には図示しない雰囲気ガス及び/
又は冷媒ガス供給源が接続され、また、冷媒ガス強制対
流用のファン10が図示しない公知のファン駆動機構と
共に設けられている。
【0013】上記の構成において、気密チャンバー2
は、ステンレスなどの耐久性・耐腐蝕性・耐圧性に富ん
だ材質で加工される。排気口8には真空ポンプ等の真空
引き機構やガス抜き流路が接続され、バルブ等により気
密可に設けられている。また、必要に応じて、雰囲気ガ
スの導入口と冷媒ガスの導入口とを別に設けても良い
し、真空引き用の排気口と冷却ガス抜き用の排気口とを
別に設けても良い。
【0014】圧接保持手段5a,5bは、ロッド状、板
状等の形状を問わず、保持方向も接合部位を圧接する方
向であれば縦横を問わない。加圧機構もアクチュエータ
や圧力センサー等を備えた圧接力が可変である公知構造
を備えることが望ましいが、拡散接合に最低限必要な圧
接力のみを得られるように各種発条体等を用いた簡易構
造とすることもできる。また、圧接保持手段5a,5b
は、気密チャンバー2から気密下に突出するように構成
してもよいし、完全に内部に配置してもよい。
【0015】誘導加熱コイル6は、高周波誘導加熱コイ
ル等であって、コイル形、円形、馬蹄形等の形状を問わ
ず、また、1重、2重、3重など巻数を問わない。接合
材料の必要とする部位を効率良く加熱できるよう、材料
の大きさや形状に合わせて適宜採用することが望まし
い。
【0016】測温手段7は接合材料の温度変化を常時モ
ニターできるものであって、熱電対等の直接測温手段の
他、公知の各種放射式測温手段を用いてもよい。測温手
段7の設置数は、最低限接合部位の温度が測定できる位
置に1個あればよいが、材料の大きさ、形状、時効処理
における材料の温度分布等を鑑みて、複数箇所に備える
ようにしてもよい。
【0017】気密チャンバー2内の雰囲気としては、処
理中は、大気のままでもよいし、排気口8から公知の真
空ポンプ等によって真空引きを行ってもよく、また、ガ
ス導入口9から水素等の還元ガスやチッソ、ヘリウム、
アルゴン等の不活性ガスを導入してもよく、還元ガスと
不活性ガスとの混合雰囲気としてもよい。特に、不活性
ガス雰囲気は、接合部を酸化させず、また冷媒ガスとし
て同一のガスを利用できるという利点があり望ましい。
気密チャンバー2内をガス雰囲気に置き換える際には、
排気口8を簡易なバルブで構成し解放状態としてから不
活性ガスをガス導入口9より導入して置き換えてもよい
し、あるいは排気後気密状態のままで不活性ガスを導入
し圧力雰囲気としても良い。
【0018】強制対流用のファン10は、図示しない公
知の駆動機構によって回転運動または直線往復運動を
し、気密チャンバー2内の雰囲気を強制対流させる。ま
た、ファン10のON/OFFのタイミングとしては、
積極的に還元雰囲気を利用する場合以外は主として冷却
時にのみONとなる。
【0019】(実施例の作用)このような構成におい
て、例えば真空中においてアルミニウム合金とステンレ
ス鋼とを熱間固相拡散接合を行う場合を例に説明する。
【0020】気密チャンバー2の図示しない扉より上記
接合材料を搬入し、固定ロッド5a,5bにより接合面
に40t程度の圧接力が加わるように材料を挟持させ
る。気密チャンバー2内を排気口8より真空ポンプを用
いて 5×10-5Torr以下、望ましくは 1×10-5Torr以下程
度の真空度に引いた後、材料に周設されている高周波誘
導加熱コイル6により材料を500 ℃まで急加熱する。加
熱や冷却の際の温度制御は、測温手段7よって接合材料
の現在温度をモニターしながら行う。500 ℃のまま90分
間維持して熱間固相拡散接合を行った後、冷却工程に入
る。
【0021】冷媒ガス(不活性ガス)導入口9より、気
密チャンバー2内に冷媒ガスを導入し、熱交換により接
合材料を 100℃まで冷却する。このとき、ファン10を
ONにして接合材料周辺に滞留している熱交換済みの冷
媒ガスを強制的に対流させて、材料周辺に常に冷却能力
の高いガスを供給するようにして急冷する。気密チャン
バー2内の気圧が高くなり過ぎるのを防ぐため、内圧が
1.5kgf/cm 2 以上になった時点で排気口8を解放する。
【0022】上記の冷却工程の後、接合された材料間に
は大きな硬度差があり、力学的に不連続な状態となって
いる。そのため、不活性ガス雰囲気にて再度高周波誘導
加熱コイル6により材料を180 ℃まで加熱し、そのまま
8時間の人工時効処理を施す。時効処理により特にアル
ミニウム合金が硬化してステンレスとの硬度差が小さく
なり、一連の接合物における力学的不連続の状態が小さ
くなり、外部からの応力がかかった場合にも均一に分散
され、剪断破損に強い強固な接合物が得られた。
【0023】(実施例の実証実験)従来法と本法とで同
材料で引張強度試験を行ったところ、接合処理後に徐冷
したものでは 560kgf で破断したが、上記本発明の方法
によれば 700kgf までの強度が得られた。
【0024】(他の実施態様)上記の本発明による全工
程は、適宜自動化して一貫処理してもよい。例えば、熱
処理温度設定手段と、熱処理時間設定手段と、熱処理実
行時間を計測するタイマーと、熱処理温度の設定値と被
処理物測温手段からの実測値とを比較する熱処理温度比
較判定手段と、熱処理時間の設定値と該タイマーの計測
値とを比較する熱処理時間比較判定手段とを備え、熱処
理温度比較判定手段により該接合材料を誘導加熱する加
熱手段のON/OFF制御を行って、被処理物への熱処
理実行温度を設定値に調節すると共に、被処理物が設定
温度に達した時点からタイマーを始動し、熱処理温度比
較判定手段により予め設定された熱処理時間となるまで
熱処理を行うことにより被処理物の熱間拡散接合と人工
時効処理とを一貫処理するようにしてもよい。
【0025】また、接合材料の周囲に脱着可能な非気密
性の囲体を設け、該囲体内部に冷却手段を設けることに
より、冷媒ガスとの熱交換を行い、冷媒ガスの冷却能力
を高めて接合材料を急冷するように構成することもでき
る。
【0026】本発明の構成において、ファン10を設け
る代わりに冷媒ガスの導入口をノズルまたはシャワーに
より接合材料近傍まで延設し、材料に冷媒ガスを直接吹
き付けて冷却効率を高めるように構成することもでき
る。
【0027】
【発明の効果】本発明に係る誘導加熱接合方法および装
置によれば、接合材料近傍に滞留していた冷媒ガスがフ
ァンによって強制循環され、接合材料近傍には常に高い
冷却能をもつ冷媒ガスが順次供給されて接合材料を良好
に急冷する。そのため、接合部位の硬度は高くなり、ま
た接合条件の制御状態も良くなり、望む接合条件を実現
することができる。
【0028】また、異種材料間においては、材料全体を
人工時効処理により硬化させて材料間での硬度差を小さ
くしているため、一連の接合物における力学的不連続の
状態が小さくなり、外部からの応力が均一に分散され、
剪断破損に強い強固な接合物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る誘導加熱接合装置の一構成例を示
す模式図である。
【符号の説明】
1・・・・・・・・・・誘導加熱接合装置 2・・・・・・・・・・気密チャンバー 3,4・・・・・・・・接合材料 5a,5b・・・・・・圧接ロッド 6・・・・・・・・・・誘導加熱コイル 7・・・・・・・・・・熱電対 8・・・・・・・・・・排気口 9・・・・・・・・・・ガス導入口 10・・・・・・・・・ファン

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の接合材料を誘導加熱により熱間拡散
    接合すると同時に、該接合材料を溶体化温度まで加熱し
    た後急冷して過飽和固溶体を形成させ、再び時効加熱し
    て人工時効処理を施し硬化させて、接合材料間の硬度差
    を小さくし、更に接合を強化することを特徴とする誘導
    加熱接合方法。
  2. 【請求項2】開閉可能なガス導入口及び排気口を備えた
    気密チャンバーと、複数の接合材料の接合部を圧接保持
    する保持手段と、該接合材料を誘導加熱する加熱手段
    と、該接合材料の温度をモニターする測温手段と、該チ
    ャンバー内に配置され該接合材料を急冷して過飽和固溶
    体を形成させるガス強制循環用のファンとを備えてなる
    誘導加熱接合装置。
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JP2014188536A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 National Institute For Materials Science 金属材の拡散接合方法および金属材の拡散接合装置
KR101360665B1 (ko) * 2013-04-17 2014-02-10 선박안전기술공단 유도 가열 방식의 다중 금속 박판 접합 장치 및 방법과 이를 이용한 배터리 전극 탭 접합 장치 및 방법

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