JPH05138371A - アルミ合金と炭素鋼の摩擦圧接方法 - Google Patents
アルミ合金と炭素鋼の摩擦圧接方法Info
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- JPH05138371A JPH05138371A JP33399691A JP33399691A JPH05138371A JP H05138371 A JPH05138371 A JP H05138371A JP 33399691 A JP33399691 A JP 33399691A JP 33399691 A JP33399691 A JP 33399691A JP H05138371 A JPH05138371 A JP H05138371A
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Abstract
ルミ合金と炭素鋼の摩擦接合方法を提供する。 【構成】 アルミ合金と炭素鋼を摩擦圧接するに際し、
Mg含有量が3.5%以下のアルミ合金とC含有量が0.
6%以下の炭素鋼を組合せたうえで、これら2つの部材
が接触してから相対的回転が停止するまでの実質摩擦時
間T1(sec)が次式 0.1≦T1≦−(4/5)X+1.2(X:炭素鋼のC含
有量(%)) を満足し、かつ、摩擦圧接条件におけるアプセット圧力
が12〜30kgf/mm2の条件で接合することを特徴とし
ている。
Description
用されるアルミ合金と炭素鋼との異種材料継手の摩擦圧
接方法に関する。
合金と炭素鋼をアーク溶接、電子ビーム溶接などのいわ
ゆる溶融接合法で接合すると、アルミと鉄の脆い金属間
化合物が生成するため、接合不可能である。
合法ではなく、固相接合に属するため、溶融接合法に比
べて金属間化合物が生成しにくい接合法ではある。
アルミ合金と炭素鋼の組合せでは、脆い性質の継手しか
得られず、アルミ合金母材強度と同等の継手強度は得ら
れていないのが現状である。
のであって、アルミ合金と炭素鋼の継手を製作するに際
し、アルミ合金母材に近い継手強度が得られる接合方法
を提供することを目的とするものである。
め、本発明者は、接合界面における化合物生成防止に比
較的有利と思われる摩擦圧接方法に着目したうえで、鋭
意研究を重ねた結果、接合部材の材質と特定の圧接条件
とを有機的に関連して規制することにより可能であるこ
とを見い出し、ここに本発明を完成したものである。
を摩擦圧接する方法において、Mg含有量が3.5%以下
のアルミ合金とC含有量が0.6%以下の炭素鋼を組合
せたうえで、これら2つの部材が接触してから相対的回
転が停止するまでの実質摩擦時間T1(sec)が次式 0.1≦T1≦−(4/5)X+1.2(X:炭素鋼のC含
有量(%)) を満足し、かつ、摩擦圧接条件におけるアプセット圧力
が12〜30kgf/mm2の条件で接合することを特徴とす
るアルミ合金と炭素鋼の摩擦圧接方法を要旨とするもの
である。
重要な事項は、接合界面における化合物生成の防止、酸
化物などの排除並びに接合に必要な加熱と圧力付与であ
る。
超えると、圧接中の接合界面での酸化物生成が過大とな
り、圧接条件の制御だけでは排除できず、高強度の継手
を得ることが難しい。したがって、アルミ合金はMg含
有量が3.5%以下のものを対象とする。
を超えると、アプセット時に発生する摩擦トルクが過小
となるため、化合物の排除及び強固な金属結合が難しく
なり、結果として高強度の継手が得られないので、C含
有量が0.6%以下の炭素鋼を対象とする。
ど、アプセット時に発生する摩擦トルクが低くなるた
め、長い摩擦時間(>T1)の条件では界面に生成した化
合物の排除が難しくなる。したがって、炭素鋼における
上述の範囲内のC含有量に応じて適正な摩擦時間(T1)
を選定する必要がある。
時間(T1)を制御する必要があることが判明した。 T1≦−(4/5)X+1.2(ここで、X:炭素鋼のC含
有量(%))
り短かいと、摩擦に要する加熱が不十分となるので、
0.1sec以上が必要である。したがって、本発明におい
ては、以下の式を満足する実質摩擦時間(T1)で接合す
る。 0.1≦T1≦−(4/5)X+1.2
ト時に発生する摩擦トルク及び圧力による界面の金属結
合の確保及び化合物の排除のため、或る値以上が必要で
ある。本発明が対象としているアルミ合金と炭素鋼の組
合せでは、少なくとも12kgf/mm2以上の圧力が必要で
あることが判明した。一方、30kgf/mm2を超える圧力
の場合、特にパイプ材の圧接時にアルミ合金材が座屈し
たり、半径方向に開いてしまい、良好な圧接部が得られ
ないことも判明した。したがって、適正なアプセット圧
力(P2)は12kgf/mm2以上、30kgf/mm2以下とす
る。
圧力(P1)、アプセット時間(T2)、回転数(N)及びブレ
ーキタイミングなどがあるが、これらは特に制限される
ものではないものの、以下の範囲に制御するのが推奨さ
れる。
面の加熱が不十分となり、過大であると加熱過大とな
り、界面の化合物生成を促進してしまう。このため、摩
擦圧力(P1)の適正範囲は2kgf/mm2以上、102kgf/
mm2以下が望ましい。
持時間であり、接合部の性能に直接影響するものではな
いが、熱伝導度の高いアルミ合金との接合では、3sec
以上保持すれば問題はない。
機の範囲(1000〜4000rpm)であれば問題はな
い。
ト圧力が付与された時点において、まだ回転成分が残っ
ている必要があるが(図2参照)、回転が完全に停止して
からアプセット圧力が付与する状態では、アプセット時
のトルクが0となり、界面における化合物排除が不十分
となるので留意する。
炭素鋼は、上述の成分が所定の含有量を満たす限り、必
要に応じて他の成分を適宜含有させ得ることは云うまで
もない。
6、A6061のアルミ合金パイプ(40mmφ×3mmt
×100mml)と、圧接部のみ40mmφ×3mmtに加工
した炭素鋼(S45C)の組合せで、ブレーキ式の摩擦圧
接機を使用し、
1に示す。圧接後、バリを削除したうえで、継手引張試
験を行った。それぞれの試験における継手強度と圧接条
件の関係を図3〜図5に示す。
A5056は、20kgf/mm2以上の強度が得られない
が、他の組合せでは、それぞれ、摩擦時間(T1)が或る
値(0.8sec)以下で、かつ、12kgf/mm2以上のアプセ
ット圧力(P2)の条件において、25kgf/mm2以上の強
度が得られている。
61のアルミ合金パイプと、
5C、S45C、S55C、SUP3)の組合せで、ブ
レーキ式の摩擦圧接機を使用し、表2に示す条件で摩擦
圧接試験を行った。試験片は実施例1と同じ形状のもの
を用いた。圧接後、バリを削除したうえで、継手引張試
験を行った。それぞれの試験における継手強度と圧接条
件の関係を図6〜図10に示す。
UP3では20kgf/mm2程度の強度しか得られなかった
が、他の組合せでは、それぞれ、摩擦時間(T1)が或る
値以下で、かつ、12kgf/mm2以上のアプセット圧力
(P2)の条件において、25kgf/mm2以上の強度が得ら
れている。
いて、25kgf/mm2以上の強度が得られる条件を、炭素
鋼のC含有量と実質摩擦時間(T1)との関係で整理した
ものである。図に示すように、負傾斜の実線(T1=−
(4/5)X+1.2)以下の範囲で上記強度が得られるこ
とがわかる。
アルミ合金と炭素鋼との摩擦圧接に際し、アルミ合金の
Mg含有量及び炭素鋼のC含有量を規制すると共に、特
に実質摩擦時間を炭素鋼のC含有量との関係で規制する
と同時にアプセット圧力を制御するので、アルミ合金母
材に近い継手強度が得られる。
の関係を説明する図である。
炭素鋼(S45C)の継手において、各種のアプセット圧
力(P2)における継手強度(TS)と実質摩擦時間(T1)の
関係を示す図である。
炭素鋼(S45C)の継手において、各種のアプセット圧
力(P2)における継手強度(TS)と実質摩擦時間(T1)の
関係を示す図である。
炭素鋼(S45C)の継手において、各種のアプセット圧
力(P2)における継手強度(TS)と実質摩擦時間(T1)の
関係を示す図である。
炭素鋼(S15C)の継手において、各種のアプセット圧
力(P2)における継手強度(TS)と実質摩擦時間(T1)の
関係を示す図である。
炭素鋼(S25C)の継手において、各種のアプセット圧
力(P2)における継手強度(TS)と実質摩擦時間(T1)の
関係を示す図である。
炭素鋼(S45C)の継手において、各種のアプセット圧
力(P2)における継手強度(TS)と実質摩擦時間(T1)の
関係を示す図である。
炭素鋼(S55C)の継手において、各種のアプセット圧
力(P2)における継手強度(TS)と実質摩擦時間(T1)の
関係を示す図である。
と炭素鋼(SUP3)の継手において、各種のアプセット
圧力(P2)における継手強度(TS)と実質摩擦時間(T1)
の関係を示す図である。
m2以上の継手強度が得られる条件を炭素鋼のC含有量と
実質摩擦時間(T1)の関係で示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 アルミ合金と炭素鋼を摩擦圧接する方法
において、重量%で(以下、同じ)、Mg含有量が3.5%
以下のアルミ合金とC含有量が0.6%以下の炭素鋼を
組合せたうえで、これら2つの部材が接触してから相対
的回転が停止するまでの実質摩擦時間T1(sec)が次式 0.1≦T1≦−(4/5)X+1.2(X:炭素鋼のC含
有量(%)) を満足し、かつ、摩擦圧接条件におけるアプセット圧力
が12〜30kgf/mm2の条件で接合することを特徴とす
るアルミ合金と炭素鋼の摩擦圧接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33399691A JP3088162B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | アルミ合金と炭素鋼の摩擦圧接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33399691A JP3088162B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | アルミ合金と炭素鋼の摩擦圧接方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05138371A true JPH05138371A (ja) | 1993-06-01 |
JP3088162B2 JP3088162B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=18272330
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33399691A Expired - Lifetime JP3088162B2 (ja) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | アルミ合金と炭素鋼の摩擦圧接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3088162B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003048079A (ja) * | 2001-08-06 | 2003-02-18 | Honda Motor Co Ltd | アルミニウム合金部材と鉄鋼部材との摩擦圧接方法 |
CN111545892A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-18 | 航天工程装备(苏州)有限公司 | 一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法 |
-
1991
- 1991-11-22 JP JP33399691A patent/JP3088162B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003048079A (ja) * | 2001-08-06 | 2003-02-18 | Honda Motor Co Ltd | アルミニウム合金部材と鉄鋼部材との摩擦圧接方法 |
JP4540268B2 (ja) * | 2001-08-06 | 2010-09-08 | 本田技研工業株式会社 | アルミニウム合金部材と鉄鋼部材との摩擦圧接方法 |
CN111545892A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-18 | 航天工程装备(苏州)有限公司 | 一种电机壳搅拌摩擦焊缝及母材硬度均匀性的改进方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3088162B2 (ja) | 2000-09-18 |
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