JP5033371B2 - Method and apparatus for manufacturing joined body - Google Patents
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Description
本発明は、金属製ワークと鋳造成形品とが接合された接合体を製造する接合体の製造方法及びその装置に関する。 The present invention relates to a joined body manufacturing method and apparatus for manufacturing a joined body in which a metal workpiece and a cast product are joined.
プレス成形加工には、成形時間が短いという利点がある一方、複雑な形状を設けることが容易ではないという不都合がある。そこで、複雑な形状の製品を作製する場合には、製品の一部となる部材をプレス成形加工で各々作製し、得られた部材同士を溶接等によって接合するという手法が採用されている。 While press molding has the advantage of a short molding time, it has the disadvantage that it is not easy to provide a complex shape. Therefore, in the case of producing a product having a complicated shape, a method is employed in which members that are part of the product are produced by press molding, and the obtained members are joined by welding or the like.
しかしながら、この場合、各部材を作製するために形状の異なる成形型が個別に必要であり、従って、設備投資が高騰するという不都合を招く。また、溶接等の接合工程を別途行う必要があるので、製品を得るまでに長時間を要し、このために生産効率を向上させることが容易ではないという問題がある。 However, in this case, in order to produce each member, a mold having a different shape is individually required, and therefore, the inconvenience that equipment investment increases. In addition, since it is necessary to separately perform a joining process such as welding, it takes a long time to obtain a product, and thus there is a problem that it is not easy to improve production efficiency.
そこで、成形型の個数を低減することが可能であり、且つ溶接工程が不要となる鋳造加工によって製品全体を作製することが考えられるが、この場合、注湯・固化によって製品を成形する際に比較的長時間が必要である。しかも、該製品が冷却するに至るまで待機しなければならない。このため、鋳造加工では、製品を効率よく製造することは容易ではない。 Therefore, it is possible to reduce the number of molds and to produce the entire product by casting, which eliminates the need for a welding process, but in this case, when molding the product by pouring and solidifying A relatively long time is required. Moreover, it must wait until the product cools. For this reason, it is not easy to efficiently produce a product by casting.
このような不具合を回避するには、例えば、特許文献1に記載されているように、プレス成形加工が施されたワークを鋳ぐるむことが想起される。すなわち、ワークを鋳造成形型のキャビティに配置し、その後、該キャビティに溶湯を注湯する。 In order to avoid such a problem, for example, as described in Patent Document 1, it is recalled to cast a work subjected to press forming. That is, the workpiece is placed in the cavity of the casting mold, and then the molten metal is poured into the cavity.
注湯された溶湯は、ワークを囲繞するように流動して該ワークに付着し、その後、冷却によって固化する。ワークに付着した溶湯が固化することにより、ワークと鋳造成形品とが接合される。 The poured molten metal flows so as to surround the work, adheres to the work, and then solidifies by cooling. When the molten metal adhering to the work is solidified, the work and the cast product are joined.
鋳造成形によれば、複雑な形状の製品を設けることが可能である。また、上記のような作業を実施することにより、接合工程が不要となる。 According to casting, a product having a complicated shape can be provided. Moreover, a joining process becomes unnecessary by performing the above operations.
特許文献1には、前記ワークに対して予め通電することによって該ワークと鋳造成形品との溶融接合を促進することが提案されている。しかしながら、この手法では、例えば、アルミニウム製ワーク等、表面に酸化皮膜(不動態膜)が存在するワークを鋳造成形品に溶融接合することは困難である。この理由は、特許文献1の第1図及び第2図に示されるように、1組の通電用電極の双方がワークのみに当接しているので、電流が流れる箇所がワークの内部のみに限られてしまうからである。すなわち、酸化皮膜は絶縁体であるから、電流が酸化皮膜の厚み方向を横断するように流れて溶湯ないし鋳造成形品に到達することは著しく困難であり、このために溶融接合が促進されないからである。 Patent Document 1 proposes to promote fusion bonding between the workpiece and a cast product by energizing the workpiece in advance. However, with this technique, for example, it is difficult to melt and bond a workpiece having an oxide film (passive film) on its surface, such as an aluminum workpiece, to a cast product. The reason for this is that, as shown in FIG. 1 and FIG. 2 of Patent Document 1, since both of the pair of energizing electrodes are in contact with only the work, the location where the current flows is limited only to the inside of the work. Because it will be. In other words, since the oxide film is an insulator, it is extremely difficult for the current to flow across the thickness direction of the oxide film and reach the molten metal or cast product, and therefore, melt bonding is not promoted. is there.
結局、酸化皮膜が形成されるワークを鋳造成形品に鋳ぐるむべく、鋳ぐるみを行う前に該ワークに予備的な通電を行ったとしても、両者を溶融接合することは困難である。 Eventually, in order to cast a workpiece on which an oxide film is to be formed into a cast product, even if preliminary energization is performed on the workpiece before casting, it is difficult to melt and bond the two.
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、金属製ワークの材質に関わらず鋳造成形品との接合が容易となる接合体の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for manufacturing a joined body that can be easily joined to a cast product regardless of the material of the metal workpiece. .
前記の目的を達成するために、本発明は、第1部材と第2部材とが接合された接合体を製造する接合体の製造方法であって、
成形型に設けられたキャビティに前記第1部材を収容する工程と、
前記キャビティに溶湯を注湯して第2部材を成形する工程と、
前記第1部材と前記第2部材との間に通電を行う工程と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is a method for manufacturing a joined body for producing a joined body in which a first member and a second member are joined,
Accommodating the first member in a cavity provided in a mold;
Pouring molten metal into the cavity and forming the second member;
Conducting electricity between the first member and the second member;
It is characterized by having.
この場合、前記通電を前記成形型内で行うことが好ましい。 In this case, the energization is preferably performed in the mold.
また、本発明は、金属製ワークと鋳造成形品とが接合された接合体を製造する接合体の製造方法であって、
成形面に電極が配設された第1型及び第2型でキャビティを形成するとともに前記キャビティに金属製ワークを収容する工程と、
前記キャビティに溶湯を注湯し、前記第1型の電極と前記第2型の電極との間に、前記溶湯と前記金属製ワークとの積層部、又は前記溶湯が固化した鋳造成形品と前記金属製ワークとの積層部を形成する工程と、
前記電極間に通電を行うことによって前記積層部を接合して接合体を設ける工程と、
を有することを特徴とする。
Further, the present invention is a method for manufacturing a joined body for producing a joined body in which a metal workpiece and a cast molded product are joined,
Forming a cavity with the first mold and the second mold in which electrodes are arranged on the molding surface and accommodating a metal workpiece in the cavity;
A molten metal is poured into the cavity, and a laminated portion of the molten metal and the metal workpiece, or a cast molded product in which the molten metal is solidified, between the first-type electrode and the second-type electrode, and the above-mentioned Forming a laminated portion with a metal workpiece;
Providing a joined body by joining the laminated parts by energizing the electrodes; and
It is characterized by having.
すなわち、本発明においては、溶湯又は鋳造成形品と金属製ワークとの間に通電を行う。これにより、両者が接合される。また、金属製ワークの表面に酸化皮膜が存在する場合、金属製ワークの深さ方向を横断するように配置された電極間に電流が流れることに伴い、該酸化皮膜が破壊される。 That is, in the present invention, energization is performed between the molten metal or cast product and the metal workpiece. Thereby, both are joined. Further, when an oxide film is present on the surface of the metal workpiece, the oxide film is destroyed as current flows between the electrodes arranged so as to cross the depth direction of the metal workpiece.
酸化皮膜が破壊された金属製ワークは、溶湯ないし鋳造成形品と容易に接合する。従って、接合体を容易に得ることができる。 The metal workpiece with the oxide film destroyed is easily joined to the molten metal or cast product. Therefore, a joined body can be obtained easily.
また、この場合、溶湯の熱で金属製ワークの温度が上昇する。すなわち、金属製ワークが効率よく加熱され、このために酸化皮膜を破壊するために必要な電流値を小さくすることができるので、コスト的に有利である。 In this case, the temperature of the metal workpiece rises due to the heat of the molten metal. That is, the metal workpiece is efficiently heated, and therefore, the current value necessary for breaking the oxide film can be reduced, which is advantageous in terms of cost.
本発明においては、金属製ワークにプレス成形加工を施す型と鋳造成形を行う型とを同一にするようにしてもよい。すなわち、第1型と第2型で金属製ワークに対してプレス成形加工を施した後、該第1型と該第2型で形成されるキャビティに溶湯を注湯するようにしてもよい。この場合、接合体を得るまでの時間が短縮されるとともに、用意すべき型の個数が低減する。従って、接合体の生産効率が向上し、しかも、設備投資も低廉化する。 In the present invention, the mold for performing press forming on a metal workpiece and the mold for performing casting may be the same. That is, after the metal mold workpiece is press-formed with the first mold and the second mold, the molten metal may be poured into a cavity formed by the first mold and the second mold. In this case, the time required to obtain the joined body is shortened, and the number of molds to be prepared is reduced. Therefore, the production efficiency of the joined body is improved and the capital investment is reduced.
いずれの場合においても、電極の材質として、固有抵抗値が金属製ワーク及び鋳造成形品に比して高く、且つ融点が金属製ワーク及び鋳造成形品の沸点に比して高い物質を選定することが好ましい。これにより、積層部を効率的に加熱することができる。しかも、電極と金属製ワーク又は鋳造成形品との間に固相拡散が生じて合金化が起こることを抑制することができる。 In any case, a material having a specific resistance value higher than that of the metal workpiece and the cast molded product and a higher melting point than that of the metal workpiece and the cast molded product should be selected as the electrode material. Is preferred. Thereby, a laminated part can be heated efficiently. In addition, it is possible to suppress alloying from occurring due to solid phase diffusion between the electrode and the metal workpiece or cast product.
さらに、本発明は、第1部材と、鋳造成形される第2部材との接合体を製造するための接合体製造装置であって、
前記第1部材を収容する収容部、及び前記第2部材を成形する成形部を具備する成形型と、
前記成形型に電気的に接続される電源と、
を有することを特徴とする。
Furthermore, the present invention is a joined body manufacturing apparatus for manufacturing a joined body of a first member and a second member to be cast.
A housing part for housing the first member, and a molding die comprising a molding part for molding the second member;
A power source electrically connected to the mold;
It is characterized by having.
この場合、収容部及び成形部を介して電流が流れるように電源を接続すると、前記第1部材と前記第2部材との接合が容易となるので好ましい。 In this case, it is preferable to connect the power source so that a current flows through the housing portion and the molding portion, because the first member and the second member can be easily joined.
さらにまた、本発明は、金属製ワークと鋳造成形品との接合体を製造するための接合体製造装置であって、
成形面に電極が配設された第1型及び第2型と、
前記第1型の電極と前記第2型の電極とに電気的に接続された電源と、
を有し、
前記第1型及び前記第2型によって形成されるキャビティに溶湯を注湯するための通路が設けられたことを特徴とする。
Furthermore, the present invention is a joined body manufacturing apparatus for manufacturing a joined body of a metal workpiece and a cast product,
A first mold and a second mold in which electrodes are disposed on the molding surface;
A power source electrically connected to the first type electrode and the second type electrode;
Have
A passage for pouring molten metal is provided in a cavity formed by the first mold and the second mold.
すなわち、これらの接合体製造装置では、鋳造成形を行う型の成形面に通電がなされる。その結果、溶湯又は鋳造成形品と金属製ワークとの接触部位に通電が行われ、両者が接合する。 That is, in these joined body manufacturing apparatuses, electricity is applied to the molding surface of the mold that performs casting. As a result, energization is performed at the contact portion between the molten metal or cast product and the metal workpiece, and both are joined.
このように、本発明によれば、金属製ワークと溶湯又は鋳造成形品への通電を行い、これにより前記積層部を容易に接合することが可能である。 Thus, according to the present invention, it is possible to energize the metal workpiece and the molten metal or cast product, thereby easily joining the stacked portions.
接合体製造装置の第1型と第2型は、上記したように、プレス成形加工の型を兼ねることもできる。この場合、型締めによって金属製ワークにプレス成形加工を施し、変形した金属製ワークに対して溶湯ないし鋳造成形品とともに通電を行えばよい。 As described above, the first mold and the second mold of the joined body manufacturing apparatus can also serve as a press-molding mold. In this case, the metal workpiece may be press-molded by clamping, and the deformed metal workpiece may be energized together with the molten metal or cast product.
さらに、上記した理由から、電極を、固有抵抗値が金属製ワーク及び鋳造成形品に比して高く、且つ融点が金属製ワーク及び鋳造成形品の沸点に比して高い材質で構成することが好ましい。 Furthermore, for the reasons described above, the electrode may be made of a material having a specific resistance value higher than that of the metal workpiece and the cast molded product and a melting point higher than the boiling point of the metal workpiece and the cast molded product. preferable.
なお、本発明における「鋳造成形品」には、溶湯が半凝固した状態のものを含むものとする。 In addition, the “cast molded product” in the present invention includes a semi-solidified molten metal.
本発明によれば、金属製ワークと溶湯又は鋳造成形品との接触部位をキャビティで構成し、この接触部位に対して通電を行うようにしているので、該接触部位が接合される。金属製ワークの表面に酸化皮膜が存在する場合、該酸化皮膜を深さ方向に横断するような位置に配置された電極を介して通電を行うようにしている。このため、前記酸化皮膜が破壊され、結局、金属製ワークと鋳造成形品とが接合された接合体を容易に作製することができる。 According to the present invention, the contact portion between the metal workpiece and the molten metal or cast product is constituted by the cavity, and energization is performed on the contact portion. Therefore, the contact portion is joined. When an oxide film is present on the surface of the metal workpiece, energization is performed through electrodes arranged at positions that cross the oxide film in the depth direction. For this reason, the said oxide film is destroyed and after all, the joined body by which the metal workpiece | work and the cast molded article were joined can be produced easily.
また、金属製ワークのプレス成形加工と、鋳造成形とを同一型で行うようにすることにより、成形時間を著しく短縮することができ、且つ成形型の個数を低減することができる。結局、接合体の生産効率を向上させるとともに設備投資を低廉化することができる。 Further, by performing the press molding process of the metal workpiece and the casting molding in the same mold, the molding time can be remarkably shortened and the number of molding dies can be reduced. Eventually, the production efficiency of the joined body can be improved and the capital investment can be reduced.
以下、本発明に係る接合体の製造方法につきそれを実施する装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the method for manufacturing a joined body according to the present invention will be described in detail in relation to an apparatus for carrying out the method, with reference to the accompanying drawings.
本実施の形態に係る接合体製造装置10の要部拡大断面図を図1に示す。この接合体製造装置10は、互いに接近・離間自在に第1マシニングセンタ12、第2マシニングセンタ14と、これら第1マシニングセンタ12、第2マシニングセンタ14の各々に設置された第1型16及び第2型18とを有する。勿論、第1型16及び第2型18は、互いに対向する位置に設けられ、型締めがなされた際にはキャビティ19が形成される。
The principal part expanded sectional view of the conjugate |
第1型16には、キャビティ19に面する成形面と面一になるようにして電極20aが埋設されている。この電極20aの材質としては、後述する金属製ワークMW及び溶湯に比して固有抵抗値が高く、沸点が金属製ワークMW及び溶湯の融点に比して高いものが選定される。例えば、金属製ワークMWの材質がアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、鋳鉄、ステンレス等であり、溶湯がアルミニウムや鋳鉄等である場合、タングステン、モリブデン、ニオブ、又はこれらの中の2種以上の合金が電極20aの材質として選定される。
An
第1型16には、略逆L字状の挿入孔22aが設けられており、この挿入孔22aの鉛直方向延在部には通電用柱状体24aが挿入され、水平方向延在部には前記電極20aが埋設された電極支持体26aが挿入されている。この場合、通電用柱状体24a及び電極支持体26aは銅からなり、且つこれら通電用柱状体24aの側部と電極支持体26aとの底部は互いに当接している。
The
通電用柱状体24aと電極支持体26aには、冷媒通路28aが連通するようにして電極20a近傍まで設けられている。通電用柱状体24aの冷媒通路28aには供給チューブ30aと排出チューブ32aとが接続されており、供給チューブ30aから供給された冷媒は、通電用柱状体24aから電極支持体26aを通過して再度通電用柱状体24aに戻り、排出チューブ32aを介して排出される。
The energizing
以上の構成において、通電用柱状体24a、電極支持体26aと第1型16の間には絶縁体33aが介在されている。
In the above configuration, the
残余の第2型18も第1型16と略同様に構成されており、従って、同一の構成要素には参照符号のaに代えてbを付し、その詳細な説明を省略する。なお、第2型18には、溶湯を注湯するための通路34が設けられている。
The remaining
ここで、通電用柱状体24a、24bには、リード線36a、36bを介して電源38が電気的に接続されている。すなわち、電源38から供給された電流は、通電用柱状体24a、電極支持体26a、電極20a、金属製ワークMW、鋳造成形品CM、電極20b、電極支持体26b、通電用柱状体24bを経由するように流れる。
Here, a
本実施の形態に係る接合体製造装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果につき接合体の製造方法との関係で説明する。
The joined
先ず、第1型16及び第2型18の成形面に、電極20a、20bが露呈した箇所を除いて離型材を塗布する。そして、第1型16の成形面に金属製ワークMWを当接させる。この当接に伴い、金属製ワークMWの一端面に電極20aが当接する。
First, a mold release material is applied to the molding surfaces of the
金属製ワークMWの材質は、上記したように、電極20a、20bに比して固有抵抗値が低く、且つ電極20a、20bの沸点に比して融点が低いものが選定される。電極20a、20bがタングステン、モリブデン、ニオブ、又はこれらの中の2種以上の合金からなる場合、金属製ワークMWの材質の好適な例としては、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、鋳鉄、ステンレス等が挙げられる。このような材質からなる金属製ワークMWには、大気中の酸素と接触することに伴って酸化皮膜が自発的に形成されている。なお、本実施の形態において、金属製ワークMWは板形状である。
As described above, a material having a lower specific resistance value than the
次に、第1マシニングセンタ12及び第2マシニングセンタ14の作用下に、第1型16及び第2型18を互いに接近させて型締めを行う。これにより、キャビティ19が形成される。なお、キャビティ19が形成された後も、第1型16と第2型18には所定の押圧力が付与される。
Next, under the action of the
この型締めに伴い、電極20a、20bは、酸化皮膜の深さ方向を横断する位置に配置される。
With this clamping, the
次に、このキャビティ19に溶湯を注湯する。すなわち、通路34を介してキャビティ19に溶湯を供給する。なお、溶湯も、金属製ワークMWと同様に電極20a、20bに比して固有抵抗値が低く、且つ電極20a、20bの沸点に比して融点が低い金属であり、好適な例としては、アルミニウム、アルミニウム合金、鋳鉄が挙げられる。
Next, molten metal is poured into the
溶湯の一部は、キャビティ19において金属製ワークMWに接触する。この状態で、溶湯が冷却固化され、キャビティ19の形状に対応する鋳造成形品CMが作製される。従って、溶湯として金属製ワークMWに接触していた部位には、金属製ワークMWと鋳造成形品CMの一部同士が重なり合った積層部Lが形成される。
A part of the molten metal contacts the metal workpiece MW in the
その後、第1型16と第2型18に所定の押圧力の付与が続行され且つ鋳造成形品CMが高熱を保持している状態で、電源38からの電流供給が行われる。電流は、リード線36aを介して通電用柱状体24a、電極支持体26a、電極20aに流れる。
Thereafter, the current supply from the
ここで、金属製ワークMWの表面には酸化皮膜が存在する。このため、積層部Lを構成する金属製ワークMWの酸化皮膜が破壊される程度の電流値で電流を供給する。 Here, an oxide film is present on the surface of the metal workpiece MW. For this reason, an electric current is supplied with the electric current value of the grade which the oxide film of the metal workpiece | work MW which comprises the laminated part L is destroyed.
上記したように、本実施の形態においては、第1型16と第2型18に所定の押圧力の付与が続行されている状態で電流が供給される。従って、電極20aが金属製ワークMWに押圧されるとともに電極20bが鋳造成形品CMに押圧され、このため、電流が比較的容易に流れる状態となっている。従って、電流値を低くすることができる。
As described above, in the present embodiment, a current is supplied in a state where a predetermined pressing force is continuously applied to the
また、鋳造成形品CMが高熱を保持しているので、金属製ワークMWにも熱が伝達される。これにより、低電流値でも金属製ワークMWの酸化皮膜が破壊され易くなる。 Further, since the cast molded product CM retains high heat, heat is also transmitted to the metal workpiece MW. Thereby, the oxide film of the metal workpiece MW is easily broken even at a low current value.
しかも、電極20a、20bの材質として固有抵抗値が高い物質を選定しているので、金属製ワークMWと鋳造成形品CMとの当接箇所のみならず、電極20aと金属製ワークMWとの当接箇所、及び鋳造成形品CMと電極20bとの当接箇所においても熱が発生し易い。すなわち、積層部Lが効率的に加熱される。このことによっても、金属製ワークMWの酸化皮膜が破壊され易くなる。
In addition, since a material having a high specific resistance is selected as the material of the
以上のように金属製ワークMWの加熱が効率的になされることから、酸化皮膜の破壊電流値を一層低く設定することができる。 Since the metal workpiece MW is efficiently heated as described above, the breakdown current value of the oxide film can be set further lower.
電流値は、例えば、およそ10000Aに設定すればよい。この値は、アルミニウム合金の溶接を行う際、酸化皮膜を破壊するために流される電流が20000〜40000Aであるのに対し、著しく低い。 For example, the current value may be set to approximately 10,000 A. This value is remarkably low, compared to 20000 to 40000 A, which is applied to destroy the oxide film when welding an aluminum alloy.
すなわち、本実施の形態によれば、溶接を行う場合に比して酸化皮膜を破壊するための電流値を著しく小さくすることができる。従って、コスト的に有利である。 That is, according to the present embodiment, the current value for breaking the oxide film can be remarkably reduced as compared with the case where welding is performed. Therefore, it is advantageous in terms of cost.
金属製ワークMWから鋳造成形品CMに電流が流れることにより、最終的に、金属製ワークMWの表面に存在した酸化皮膜が破壊される。すなわち、金属製ワークMWの下地と鋳造成形品CMとの間に酸化皮膜が介在しなくなる。換言すれば、酸化皮膜が破壊されることに伴い、金属製ワークMWにおける露呈した下地が鋳造成形品CMに当接するようになり、このため、これら金属製ワークMWと鋳造成形品CMとが堅牢に接合される。電流は、さらに、電極20b、電極支持体26b、通電用柱状体24bを経由し、リード線36bを介して電源38に戻る。
When an electric current flows from the metal workpiece MW to the cast product CM, the oxide film present on the surface of the metal workpiece MW is finally destroyed. That is, no oxide film is interposed between the base of the metal workpiece MW and the cast product CM. In other words, with the destruction of the oxide film, the exposed base in the metal workpiece MW comes into contact with the cast molded product CM, so that the metal workpiece MW and the cast molded product CM are robust. To be joined. The electric current further returns to the
なお、第1型16及び第2型18の各成形面には、絶縁体である離型材が塗布されているので、電流が成形面で分散することはない。また、通電用柱状体24a、24b、電極支持体26a、26bと第1型16及び第2型18の間には絶縁体33a、33bが介在しているので、電流が第1型16内又は第2型18内で分散することもない。
In addition, since the mold release material which is an insulator is apply | coated to each molding surface of the 1st type |
そして、電極20a、20bは、溶湯の沸点に比して融点が高い物質からなるので、通電がなされている間に、電極20aと金属製ワークMW、又は鋳造成形品CMと電極20bとの間に固体拡散が生じることによって合金化が生じることが著しく抑制される。
Since the
以上のようにして通電がなされることに伴い、金属製ワークMWと鋳造成形品CMとの積層部Lが接合され、接合体が得られるに至る。なお、通電の間、冷媒通路28a、28bに冷却水等が流通され、これにより、銅からなる通電用柱状体24a、24b及び電極支持体26a、26bの温度が過度に上昇することが抑制される。
With the energization as described above, the laminated portion L of the metal workpiece MW and the cast product CM is joined, and a joined body is obtained. During the energization, cooling water or the like is circulated through the
図2に、この接合体における接合部位を示す。図2中、網掛けで示した部分が電極20a、20bを介して通電された箇所である。
In FIG. 2, the joining site | part in this conjugate | zygote is shown. In FIG. 2, the shaded portions are portions that are energized through the
電極20a、20bで挟まれた積層部Lは、金属製ワークMWと鋳造成形品CMが一体的に接合し、両部材MW、CMの間に界面が認められない。このことは、通電によって金属製ワークMWから酸化皮膜が除去され、該金属製ワークMWが鋳造成形品CMと堅牢に接合されたことを意味する。
In the laminated portion L sandwiched between the
なお、上記した実施の形態では、溶湯が固化して鋳造成形品CMとなった後に通電を開始するようにしているが、注湯が終了して溶湯が固化する以前から通電を開始するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the energization is started after the molten metal is solidified and becomes the cast product CM. However, the energization is started before the molten metal is solidified after the pouring is finished. May be.
また、この実施の形態では、板形状の金属製ワークMWに何らの塑性変形加工を施すことなく鋳造成形品CMを接合するようにしているが、金属製ワークMWにプレス成形加工を施して塑性変形させ、続けて、この際に用いた型で変形後の金属製ワークMWと鋳造成形品CMとを接合するようにしてもよい。この場合につき、図3を参照して説明する。 Further, in this embodiment, the cast molded product CM is joined to the plate-shaped metal workpiece MW without performing any plastic deformation processing. However, the metal workpiece MW is subjected to press molding processing to be plastic. The deformed metal workpiece MW and the cast product CM may be joined with the mold used at this time. This case will be described with reference to FIG.
図3は、別の実施形態に係る接合体製造装置50の概略全体斜視図である。この接合体製造装置50は、通路51が設けられた台座型52と、図示しないマシニングセンタの作用下に互いに接近・離間可能な第1型54及び第2型56と、これら第1型54及び第2型56の図3における後方に位置する後方型58と、第1型54及び第2型56の前方に位置する図示しない前方型とを有する。すなわち、第1型54及び第2型56は後方型58と前方型で挟まれ、これによりキャビティ60が形成される。
FIG. 3 is a schematic overall perspective view of a joined
また、第1型54、第2型56の各成形面には、それぞれ、電極62a、62bが設置されている。これら電極62a、62bの材質の好適な例としては、電極20a、20bと同様、タングステン、モリブデン、ニオブ、又はこれらの中の2種以上の合金が挙げられる。これら電極62a、62bは、リード線64a、64bを介して電源66に電気的に接続されている。
In addition,
なお、電極62a、62bと第1型54、第2型56の間には図示しない絶縁体が介在されており、これにより、電極62a、62bから第1型54、第2型56へ電流が流れることが阻止される。
An insulator (not shown) is interposed between the
この接合体製造装置50では、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金からなる板形状の金属製ワークMWが第1型54に支持され、前記マシニングセンタの作用下に第1型54と第2型56、後方型58と前記前方型が互いに接近して型締めがなされる。これに伴って板形状の金属製ワークMWに対してプレス成形加工が施され、該金属製ワークMWが、2箇所の屈曲部を有する屈曲体に変形される。
In this joined
次に、通路51からアルミニウムやアルミニウム合金等の溶湯をキャビティ60に注湯する。この場合、溶湯は、該溶湯の一端部が変形した金属製ワークMWの一端部に接触する位置まで注湯される。
Next, molten metal such as aluminum or aluminum alloy is poured into the
その後、溶湯が冷却固化され、これにより、キャビティ60に対応する形状の鋳造成形品CMが得られる。また、溶湯と金属製ワークMWとが接触した部位には、鋳造成形品CMと金属製ワークMWとの積層部Lが形成される。
Thereafter, the molten metal is cooled and solidified, whereby a cast product CM having a shape corresponding to the
以降は、上記した実施形態に準拠して通電を行えば、電流によって金属製ワークMWの酸化皮膜が破壊される等、同様の過程を経て積層部Lが接合され、図2に示すような接合部位、ひいては接合体が得られるに至る。勿論、この場合においても、電流値は10000アンペア程度とすればよい。また、電極62a、62bと積層部Lとの間で合金化が進行することも抑制される。
Thereafter, if energization is performed in accordance with the above-described embodiment, the laminated portion L is joined through a similar process such that the oxide film of the metal workpiece MW is destroyed by the current, and the joining as shown in FIG. A part and by extension, a joined body will be obtained. Of course, even in this case, the current value may be about 10,000 amperes. Further, it is possible to suppress the alloying from proceeding between the
この実施形態によれば、プレス成形加工用の型と、鋳造成形用の型とを兼用することができる。従って、用意すべき型の個数が低減されるので、設備投資が著しく低廉化される。しかも、接合体を得るまでの時間が短縮されるので、接合体の生産効率が向上する。 According to this embodiment, it is possible to use both a mold for press molding and a mold for casting. Accordingly, since the number of molds to be prepared is reduced, the capital investment is significantly reduced. And since the time until obtaining a joined body is shortened, the production efficiency of a joined body improves.
なお、この実施形態においても、上記の実施形態と同様に、電極62a、62bを第1型54及び第2型56に埋設するとともに、図示しない導電体及びリード線64a、64bを介して電源66に電気的に接続するようにしてもよい。この場合においても、電極62a、62b及び前記導電体と、第1型54及び第2型56との間に絶縁体を介在させればよい。
In this embodiment, as in the above embodiment, the
また、この実施形態でも、溶湯が固化する前に通電を開始してもよいことはいうまでもない。 Also in this embodiment, it goes without saying that energization may be started before the molten metal solidifies.
さらに、本発明は、酸化皮膜が存在する金属製ワークMWを接合する場合のみならず、種々の材質の金属製ワークを接合する場合に採用可能である。 Furthermore, the present invention can be employed not only when joining metal workpieces MW having an oxide film, but also when joining metal workpieces of various materials.
そして、第1型16、54及び第2型18、56に電極20a、20b、62a、62bを埋設することなく、第1型16、54及び第2型18、56と外部電源とを電気的に接続し、接合時に該外部電源から第1型16、54と第2型18、56とに通電を行うようにしてもよい。
Then, without embedding the
10、50…接合体製造装置 12、14…マシニングセンタ
16、18、54、56…型 19、60…キャビティ
20a、20b、62a、62b…電極 28a、28b…冷媒通路
33a、33b…絶縁体 34、51…通路
38、66…電源 CM…鋳造成形品
L…積層部 MW…金属製ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (12)
成形型に設けられたキャビティに前記第1部材を収容する工程と、
前記キャビティに溶湯を注湯して第2部材を成形する工程と、
前記第1部材と前記第2部材の互いの接触部位に通電を行うことで前記接触部位同士を接合する工程と、
を有することを特徴とする接合体の製造方法。 A manufacturing method of a joined body for producing a joined body in which a first member and a second member are joined,
Accommodating the first member in a cavity provided in a mold;
Pouring molten metal into the cavity and forming the second member;
Joining the contact parts by energizing each contact part of the first member and the second member;
A method for producing a joined body, comprising:
成形面に電極が配設された第1型及び第2型でキャビティを形成するとともに前記キャビティに金属製ワークを収容する工程と、
前記キャビティに溶湯を注湯する工程と、
前記第1型の電極と前記第2型の電極との間に介在した、前記溶湯と前記金属製ワークとの積層部、又は前記溶湯が固化した鋳造成形品と前記金属製ワークとの積層部のいずれかを介して電流が流れるように、前記電極間に通電を行うことによって前記積層部を接合して接合体を設ける工程と、
を有することを特徴とする接合体の製造方法。 A manufacturing method of a joined body for producing a joined body in which a metal workpiece and a cast molded product are joined,
Forming a cavity with the first mold and the second mold in which electrodes are arranged on the molding surface and accommodating a metal workpiece in the cavity;
Pouring molten metal into the cavity;
A laminated portion of the molten metal and the metal workpiece interposed between the first type electrode and the second type electrode, or a laminated portion of the cast product and the metal workpiece solidified by the molten metal. A step of providing a joined body by joining the laminated parts by energizing the electrodes so that a current flows through any of
A method for producing a joined body, comprising:
前記第1部材を収容する収容部、及び前記第2部材を成形する成形部を具備するとともに、前記第1部材と前記第2部材との積層部を形成する形状の成形型と、
前記成形型に設けられた電極に対して電気的に接続される電源と、
を有し、
前記電極を、固有抵抗値が前記第1部材及び前記第2部材に比して高く、且つ融点が前記第1部材及び前記第2部材の沸点に比して高い材質で構成するとともに、
前記電極を、前記収容部に収容された前記第1部材と、前記成形部に収容されて前記第2部材を得るための金属溶湯、又は前記金属溶湯が固化した前記第2部材とが積層する積層部を介して電流が流れるように、前記積層部をその積層方向から挟む位置に設けることを特徴とする接合体製造装置。 A joined body manufacturing apparatus for manufacturing a joined body of a first member and a second member to be molded,
A molding die having a shape that forms a laminated portion of the first member and the second member, and a housing portion that houses the first member and a molding portion that molds the second member ,
A power source electrically connected to the electrodes provided in the mold;
Have
It said electrodes, high resistivity compared to the first member and the second member, and the melting point is composed of a material high in comparison with the boiling point of the first member and the second member together,
The electrode includes the first member accommodated in the accommodating portion and the molten metal for obtaining the second member accommodated in the forming portion, or the second member in which the molten metal is solidified. An apparatus for manufacturing a joined body , wherein the laminated part is provided at a position sandwiched from the lamination direction so that a current flows through the laminated part .
成形面に電極が配設されて前記金属製ワークが収容される第1型と、
成形面に電極が配設されて前記鋳造成形品を得るための金属溶湯が注湯される第2型と、
前記第1型の電極と前記第2型の電極とに電気的に接続された電源と、
を有し、
前記第1型及び前記第2型によって形成されるキャビティに溶湯を注湯するための通路が設けられ、
且つ前記電極を、固有抵抗値が前記金属製ワーク及び前記鋳造成形品に比して高く、且つ融点が前記金属製ワーク及び前記鋳造成形品の沸点に比して高い材質で構成するとともに、
前記電極を、前記第1型に予め収容された前記金属製ワークと、前記第2型に収容されて前記鋳造成形品を得るための金属溶湯、又は前記金属溶湯が固化した前記鋳造成形品とが積層する積層部を介して電流が流れるように、前記積層部をその積層方向から挟む位置に設けることを特徴とする接合体製造装置。 A joined body manufacturing apparatus for manufacturing a joined body of a metal workpiece and a cast molded product,
A first mold in which an electrode is disposed on the molding surface and the metal workpiece is accommodated ;
A second mold in which an electrode is disposed on the molding surface and a molten metal for pouring the cast molded product is poured ;
A power source electrically connected to the first type electrode and the second type electrode;
Have
A passage for pouring molten metal into the cavity formed by the first mold and the second mold is provided;
The electrode is made of a material having a specific resistance value higher than that of the metal workpiece and the cast molded product and a melting point higher than the boiling point of the metal workpiece and the cast molded product ,
The electrode, the metal workpiece previously accommodated in the first mold, the molten metal for obtaining the cast molded article accommodated in the second mold, or the cast molded article in which the molten metal is solidified; An apparatus for manufacturing a joined body , wherein the laminated part is provided at a position sandwiched from the lamination direction so that a current flows through the laminated part where the two layers are laminated .
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