JPS59127982A - 異種部材の摩擦圧接接合方法 - Google Patents

異種部材の摩擦圧接接合方法

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JPS59127982A JP58003307A JP330783A JPS59127982A JP S59127982 A JPS59127982 A JP S59127982A JP 58003307 A JP58003307 A JP 58003307A JP 330783 A JP330783 A JP 330783A JP S59127982 A JPS59127982 A JP S59127982A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、異種部材を摩擦圧接によって接合させる方
法に関するものである。
異種部材例えば異種金属の接合方法としては、溶融接合
、固相接合等の方法が試みられているが、一般的に異種
金属の接合にあっては金属間化合物を生成する゛と継手
部が脆くなることから溶融接合よりは固相接合の方が有
利である。そして、固相接合の中でも摩擦圧接は、継手
部の強度が高く、接合時間が短いなどの高能率な接合方
法であり、異種金属の接合に適したものである。
しかし、上記の摩擦圧接による接合でも例えば鋼とアル
ミニウム合金、銅合金とアルミニウム合金等といった異
種金属の組合わせにあっては、接合は可能であるとして
も継手の強度が充分得られなかったり、使用中に金属間
化合物の層を生成して継手強度の劣化を生じることがあ
るという問題点があった。そのほか、異種部材の接合方
法として、一方の部材の外周側に接合フランジ段部とこ
れに続く環状四部とを設け、前記一方の部材に他方の部
材を嵌合して、接合フランジ段部と他方の部材とを突き
合わせて摩擦圧接し、他方の部材の流動膨出部を環状凹
部内に充填するもの（実開昭５０−７３６５号参照）も
あるが、この場合、流動膨出部はその外周側からは何ら
拘束を受けないものであり、接合強度のより一層の向」
二が望まれていた。
この発明は、上述のような問題点に着目してなされたも
ので、従来より実施されてきた通常の摩擦圧接によって
も充分な継手強度を得難いような異種部材の強固な接合
を可能とすることを目的とし、異種部材のうち硬質部材
側の接合端面に環状の突出部をあらかじめ形成しておき
、前記両部材を相対回転させながら前記接合端面同士を
圧接する過程で、前記突出部を軟質部材の接合端面に圧
入し、前記圧入後の加圧によって前記突出部を軟質部材
内で変形させて両部材を接合することを特徴とする接合
方法である。
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
第１図（ａ）〜（ｄ）および第２図は、この発明の第一
実施態様を説明する断面図であって、■は丸棒状で接合
端面１ａに略同心状の環状突出部２を有する硬質部材、
３は丸棒状で平面状の接合端面３ａを有する軟質部材で
ある。
まず、第１図（ａ）に示すように、両方の部材１．３の
接合端面１ａ、３ａを向い合わせ、相対的に回転させな
がら圧接していくと、第１図（ｂ）に示すように、硬質
部材１側の突出部２が軟質部材３側の接合端面３ａに食
い込んでいき、突出部２の中空部２ａ内に＠：￥！１部
材３が入り込む。続いて、第１図（ｃ）に示すように、
前記中空部２ａ内に軟質部材３が充填されたのちさらに
圧力が加わると、前記中空部２ａ内の軟質部材３の圧力
は突出部２を外方向に押し広げる力となり、次いで第１
図（ｄ）に示すように、前記突出部２は、軟質部材３の
中で先端が外方向に広がった形状に変形する。
すなわち、硬質部材１に形成した突出部２が、軟質部材
３内で掛止するように変形するため、特に引張力に対し
て強度が高く、通常の摩擦圧接法で得られる冶金的な接
合力と、変形した突出部２による機械的な接合力とを備
えた強固な継手を得ることができる。
なお、この実施態様によって得られた継手の接合部は、
冶金的接合と機械的接合とを兼ね備えた強度の高いもの
であることは先述の通りであるが、例えば第２図に示す
ように、圧接時の圧力が高すぎると突出部２はさらに外
方向に開き、変形量が大となるので接合部付近に割れを
生じる可能性があり、機械的な接合力を損なう恐れがあ
る。
したがって、突出部２の変形量を制御する加圧が必要で
ある。
第３図および第４図（ａ）〜（Ｃ）は、この発明の第二
実施態様を説明する図であって、第３図に示すように、
硬質部材１の接合端面１ａにおける環状突出部２の先端
部２ｂの外周側にテーパ部２ｃを形成した場合を示して
いる。
上述の突出部２を有する硬質部材１と軟質部材３との接
合は、第４図（ａ）に示すように、両方の部材１，３の
接合端面１ａ、３ａを対向させ、相対回転ごせながら圧
接していくと、第４図（ｂ）に示すように、硬質部材ｌ
の突出部２が軟質部材３の接合端面に圧入されると共に
、前記突出部２の中空部２ａ内にも前記軟質部材３が入
り込んでくる。このとき、突出部２の先端部２ｂ外周側
にテーパ部２Ｃが形成されているため、第３図に示すよ
うに、軟質部材３の流れＡによる圧力がテーパ部２Ｃを
内側（図中矢印Ｂ方向）に押圧する作用をし、先端部２
ｂを固定するのと同様の効果を有するので、第４図（ｃ
）に示すように、接合後の突出部２は中ぶくれとなり、
先端部２ｂを内側に巻き込んだ状態に変形する。したが
って、第一実施態様と同様の効果を得ることができると
共に、前記先端部２ｂのテーパ部２ｃによって該先端部
２ｂにおける外方向への変形量が少ないため、急激な変
形を生ずることがなく、適正圧接条件の範囲を広げるこ
とができる。
第５図は、この発明の第三実施態様を示す図であって、
接合端面の他の形状例を説明するものである。
図中において４は円盤状の硬質部材、５はパイプ状の軟
質部材であって、硬質部材４の接合端面４ａには、軟質
部材５の接合端面５ａの径および肉厚に対応する環状の
突出部４ｂ　、４ｃが二重に形成されている。この両突
出部４ｂ、４ｃの先端も、第二実施態様に習って外側の
突出部４ｂは外側に、内側の突出部４ｃは中心側にテー
パ部を有しているため、圧接後は両突出部４ｂ　、４ｃ
の間に充埴された軟質部材５を巻き込む状態で前記両突
出部４ｂ　、４ｃが変形し、先述の実施態様と同様の効
果を得ることができる。
第６図はこの発明の第四実施態様を示す図であって、接
合端面のさらに別の形状例を説明するものである。
すなわち、図中において、６は円盤状で接合端面６ａに
環状の突出部６ｂを有する硬質部材、７は軸状で接合端
面７ａが平面状の軟質部材であり、圧接によって前記突
出部６ｂを変形させることで先述の実施態様と同様の効
果を得ることができる。
なお、」−記の第一〜第四実施態様にあっては、各突出
部２．６ｂの中空部内または突出部４ｂ。
４ｃの間に空気が密封されることがら圧接後に硬質部材
と軟質部材との間に空隙が生じ、冶金的な接合が全面で
得ることが難しいことがある。そこで、第７図に示すよ
うに、硬質部材８の接合端面８ａに形成した突出部８ｂ
の付は根に小径の貫通孔８ｃを開孔させておけば、圧接
時の圧力で中空部８ｄ内の空気は外に排出され、冶金的
な接合が全面で得られるため継手強度を向上させること
ができる。また、第８図に示すように、硬質部材８の先
端付近側面に孔８ｅを形成し、さらに、突出部８ｂの底
面から前記孔８ｅに通じる貫通孔８ｆを形成しても同様
の効果を得ることができる。
先述の各実施態様で説明した接合方法によって継手を得
た異種部材の接合物は、その応用例として例えば自動車
用エンジンのブツシュロッドなどとして製作されること
があり、前記プッシュッロッドにおいて、耐摩耗性が要
求される両端部には鋼を用い、軸部をアルミニウム合金
にして１量化を図ることによりエンジン効率を向上させ
ることができる。その他にも同様に、カム部を耐摩耗性
のある鋼にし、軸部を軒量なアルミニウム合金としたカ
ムシャフトを接合成形することができる。そのほか、こ
の発明における異種部材としては、熱可塑性樹脂との組
合わせも考えられる。
次に、この発明の実施例を比較例と共に説明する。また
、第９図（ａ）〜（ｄ）には比較例および実施例による
供試材の形状を示す。
第９図（ａ）　〜（ｄ）において、１０−１３は中実丸
棒状の軟鋼（ＪＩＳ、５２０Ｃ）からなる硬質部材、２
０は同じく中実丸棒状のアルミニウム合金（ＪＩＳ；Ａ
３０５２）からなる軟質部材テあって、双方の部材１０
−１３．２０はいずれも直１’ｌｄ＝３０ｍｍである。
また、比較例用としては、第９図（ａ）に示すように、
従来の平面状接合端面１０ａ、２０ａを有する各部材１
０．２０を用い、実施例として１士、第９図（ｂ）に示
スように、硬質部材１１の接合端面１１ａにテーパなし
の突出部１１ｂを有するものと、第９図（ｃ）に示すよ
うに、同じく突出部１２ｂの先端外側にテーパ部１２ｃ
を有するものと、第９図（ｄ）に示すように、同じく突
出部１３ｂの先端外周側にテーパ部１３ｃおよび付は根
に空気排出用の貫通孔１３ｄを有するものとの三種類を
使用し、前記各突出部１１ｂ、１２ｂ、１３ｂの寸法は
、いずれも外ｆＪｄｌ＝１８ｍｍ、内径ｄ２＝１２ｍｍ
、長さ文−１０ｍｍ　（（ｂ）参照）である。なお、軟
質部材２０の接合端面２　’Ｏａはいずれも平面状であ
る。
次に、摩擦圧接方式は、端面同士を突き合わせて相対的
に回転させ、相互の摩擦による熱を発生させたのち、軸
推力であるアプセット圧を加えて接合をするという、い
わゆるブレーキ方式であり、軸の回転数１８０　Ｏｒ、
ｐ、ｍ、　、予熱圧５ｋｇｆ／ｍｍ２．アプセット圧１
０ｋｇｆ／ｍｍ２の条件で、各供試材について、予熱時
間をいくつか異ならせて圧接を行った。
そして、摩擦圧接後、各供試材について引張試験を行っ
た結果、次表に示す値を得た。
なお、軟質部材２０であるアルミニウム合金（Ａ５０５
２）の引張強さは約３０ｋｇｆ　７ｍｍ２であった。
この表から明らかなように、接合端面に突出部を有する
硬質部材を使用して圧接した継手部は、接合端面同士が
平面状で圧接した継手部の２〜３倍の引張強度を得るこ
とができた。
なお、実施例にあっては、供試材に軟鋼とアルミニウム
合金を使用したが、その他アルミニウム合金と銅、チタ
ン合金とアルミニウム合金等の接合に適用できることは
いうまでもない。また、熱可塑性樹脂との組合わせも可
能である。
以上説明してきたように、この発明によれば、異種部材
を摩擦圧接によって接合するに際し、両γ７３材のうち
硬質部材の接合端面に環状の突出部をあらかじめ形成し
ておき、前記両部材を相対回転させながら前記接合端面
同士を圧接する過程で、前記突出部を軟質部材の接合端
面に圧入し、前記圧入後の加圧によって前記突出部を軟
質部材内で変形させる方法としたため、摩擦圧接による
冶金的な接合力に加えて、前記突出部の変形による機械
的な接合力を兼ね備えた継手にすることができ、従来の
一般的な摩擦圧接によっては充分な継手強度が得難いよ
うな異種部材の強固な接合を得ることができるという著
大なる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）〜（ｄ）および第２図はこの発明の第一実
施態様による圧接過程を順次説明する断面説明図および
加圧が過剰である場合の断面説明図、第３図および第４
図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の第二実施態様による突出
部の拡大断面説明図および圧接過程を順次説明する断面
説明図、第５図はこの発明の第三実施態様による接合部
材の他の形状例を説明する断面図、第６図はこの発明の
第四実施態様による接合部材のさらに他の形状例を説明
する断面図、第７図および第８図は突出部の付は根およ
び底部に空気排出用の孔を形成した場合を示す各々断面
説明図、第９図（ａ）〜（ｄ）はこの発明による実施例
において使用した各供試材の形状。 寸法を説明する各々断面説明図である。 １．４，６，８，１０，１１，１２．１３・・・硬質部
材、ｌａ、４ａ、６ａ、８ａ、１０ａ。 １１ａ、１２ａ、１３ａ・・・硬質部材の接合端面、２
．４ｂ、４ｃ、６ｂ、８ｂ、ｌｌｂ、１２ｂ。 １３ｂ・・・突出部、３，５，７．２０・・・軟質部材
、３ａ、５ａ、７ａ、２０ａ・・・軟質部材の接合端面
。 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　小　　塩　　　豊 笛ζＭ ：ＱＪ　Ｌ／　　白 第６図 第７仄 第８図 （

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）異種部材を摩擦圧接によって接合するに際し、両
    部材のうち硬質部材の接合端面に環状の突出部をあらか
    じめ形成しておき、前記両部材を相対回転させながら前
    記接合端面同士を圧接する過程で、前記突出部を軟質部
    材の接合端面に圧入し、前記圧入後の加圧によって前記
    突出部を軟質部材内で変形させて両部材を接合すること
    を特徴とする異種部材の摩擦圧接接合方法。
JP58003307A 1983-01-14 1983-01-14 異種部材の摩擦圧接接合方法 Pending JPS59127982A (ja)

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JP58003307A JPS59127982A (ja) 1983-01-14 1983-01-14 異種部材の摩擦圧接接合方法

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JP58003307A JPS59127982A (ja) 1983-01-14 1983-01-14 異種部材の摩擦圧接接合方法

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Cited By (2)

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