專利名稱：壓入接合構(gòu)造的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將構(gòu)成金屬制單元零件的部件彼此壓入接合的構(gòu)造。
背景技術(shù)：
以往，在制造在汽車等中所使用的金屬制單元零件的情況下，通常是通過電弧焊接等將零件彼此接合。這就是，例如在將軸體(或筒體)接合到板上的情況下，將軸體嵌入設(shè)置在板上的孔中，通過電弧焊接等，使用焊填金屬，對(duì)與軸體的嵌合部位的全周或局部進(jìn)行焊接。另外，作為電阻焊接法，進(jìn)行點(diǎn)焊接法、通過凸出焊接法進(jìn)行的接合、或通過鉚接加工將部件彼此接合的方法。
另外，在專利文獻(xiàn)1(特開平7-40058號(hào)公報(bào))中記載了下述方法，即，在插入管連接孔的管部的插入側(cè)根部形成墊圈，或是在上述管連接孔的入口側(cè)周緣形成凸緣，進(jìn)行電阻焊接。
然而，根據(jù)上述接合方法，由于電弧焊接的焊接熱引起的熱變形等，而產(chǎn)生板、軸體等的母材的熱劣化或尺寸偏差，不能避免對(duì)精度的影響。在該情況下，存在焊接后的精加工需要很多的人工和費(fèi)用的問題，如在焊接后進(jìn)行后加工，提高制品的精度，或削除焊接部分的不要的焊填金屬等。
另外，上述電阻焊接法是以重疊電阻焊接法為主力，都是通過在接合部形成被稱為熔核的熔融組織進(jìn)行接合。在該重疊電阻焊接中，為了增強(qiáng)焊接，只有增加熔核的數(shù)量，其結(jié)果為，無法避免接合母材的熱劣化或?qū)Τ叽缇鹊挠绊?。另外，為了形成上述墊圈、或者凸緣，而使制造工序復(fù)雜化，另外，由于需要后加工等，所以存在花費(fèi)費(fèi)用的問題。
對(duì)此，本案的申請(qǐng)人提出了如專利文獻(xiàn)2(特開2001-353628號(hào)公報(bào))所示的非全周的壓入接合構(gòu)造。然而，在非全周的壓入接合構(gòu)造的情況下，在接合部的氣密性這一點(diǎn)上，例如，在使流體通過的管之間的接合上，不是很理想。在這里，在全周的壓入接合構(gòu)造中，因?yàn)榭梢栽黾映跗谕姇r(shí)的接觸面積，所以大量需要所需的電流，接合構(gòu)造的尺寸受到限制。因此，本案的申請(qǐng)人為了解決上述問題點(diǎn)，進(jìn)行了試驗(yàn)，以謀求新的壓入接合構(gòu)造的實(shí)用化。
另外，根據(jù)上述壓入接合構(gòu)造，上述接合界面被磨損，它被匯集在接合端部，形成作為毛刺的突起。象這樣，在上述壓入接合構(gòu)造中，由于壓入余量以及壓入深度等的條件，在接合部位產(chǎn)生毛刺，特別是若壓入余量在0.3mm以上時(shí)，則毛刺的量增多。
壓入余量通常在0.1mm到0.7mm左右，若減小該壓入余量，則雖可以抑制毛刺的量，但若減小壓入余量，則產(chǎn)生接合強(qiáng)度降低的問題。另外，雖可以通過切削加工除去該毛刺，但因此而使制造工序復(fù)雜化，另外也有加工費(fèi)用增加的問題。
本發(fā)明就是鑒于上述問題點(diǎn)，以提供一種制造容易，經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)異，并且加工精度良好，強(qiáng)度也優(yōu)異的壓入接合構(gòu)造為目的。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決以上的技術(shù)課題，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造如圖1等所示，使用第一部件2、22和第二部件4、24，該第一部件2、22其壓入部分的截面具有形成了同一的內(nèi)壁面部的孔部13、21；該第二部件4、24與上述孔部13、21形狀相似，且具有一定的截面，使第二部件4、24相對(duì)于上述第一部件2、22的孔部13、21的壓入余量(相對(duì)于直徑)為0.1mm以上，以規(guī)定的壓力，將上述第二部件4、24推壓到上述第一部件2、22的孔部13、21內(nèi)，同時(shí)，對(duì)這兩部件之間通電，使兩者的接合部產(chǎn)生電阻熱，將上述第二部件4、24壓入上述孔部13、21，使上述第二部件4、24和上述孔部13、21的內(nèi)壁面部的接合面部形成接合界面，并且使該接合為固相狀態(tài)的接合。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是在上述壓入接合后，再次對(duì)上述第一部件和上述第二部件之間進(jìn)行再通電，使兩者的接合部產(chǎn)生電阻熱，進(jìn)行回火。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是使上述壓入余量的上限為0.4mm，使上述壓入余量、上述第一部件和上述第二部件接合的壓入深度為(1-2×壓入余量)mm以上，將兩部件接合。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是使上述壓入余量的上限為0.4mm，使上述壓入余量、上述第一部件和上述第二部件接合的壓入深度為1.0mm以上，將兩部件接合。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是使上述第一部件和上述第二部件接合的壓入深度的上限為(9-20×壓入余量)mm，將兩部件接合。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是上述第一部件形成為筒體，該筒體具有貫通內(nèi)部的圓形的孔部。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是上述第一部件以及上述第二部件分別形成為圓形的筒體，對(duì)在該第一部件中的與上述第二部件的接合部的內(nèi)周同樣地?cái)U(kuò)徑，形成第一接合部，另一方面，對(duì)上述第二部件的接合部的外周同樣地縮徑，形成第二接合部，將上述第二接合部接合到上述第一接合部?jī)?nèi)。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是上述第一部件形成為具有圓形的孔部的板體，該圓形的孔部從板面開始在垂直方向形成內(nèi)壁面部。另外，使上述第一部件與第二部件的接合部的截面積在20平方cm以下。
有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，如圖14、15、16或圖18等所示，是下述的壓入接合構(gòu)造，即以規(guī)定的壓力，將第二部件62、63、82、92推壓到第一部件58、59、78、90的孔部?jī)?nèi)，該第二部件62、63、82、92與該孔部之間設(shè)有規(guī)定的壓入余量，同時(shí)，對(duì)這些部件之間進(jìn)行通電，使兩者的接合部位產(chǎn)生電阻熱，使第二部件在孔部?jī)?nèi)移動(dòng)，接合兩部件，且將這作為固相狀態(tài)的接合。在該壓入接合構(gòu)造中，通過切掉上述第一部件或第二部件的一部分或使其凹陷，在上述接合界面的端部附近形成作為空間部的毛刺收納部70，該空間部收納因上述插入，而使上述壓入余量受到摩擦，而被去掉的毛刺66。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是在接合時(shí)，將最初與上述第二部件接觸的上述第一部件的孔部的邊緣切掉或使其凹陷，形成上述毛刺收納部70。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是在上述第二部件82上設(shè)置階梯部85，形成接合部84，該階梯部85其外周面從端部開始向規(guī)定的范圍同樣地縮徑，切掉在上述第二部件中的階梯部的附近，或與該階梯部對(duì)應(yīng)的上述第一部件的部位，或使其凹陷，形成上述毛刺收納部70，并且在接合后，通過上述階梯部和上述第一部件，形成封閉上述毛刺收納部的封閉空間。也可以將在上述第二部件中的階梯部或其附近切割為周方向槽狀，從而形成上述毛刺收納部70。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是在上述第一部件78上設(shè)置階梯部81，形成接合部80，該階梯部81其內(nèi)周面從端部開始向規(guī)定的范圍，同樣地?cái)U(kuò)徑，切掉在上述第一部件中的階梯部的附近，或與該階梯部對(duì)應(yīng)的上述第二部件的部位，或使其凹陷，形成上述毛刺收納部70，并且在接合后，通過上述階梯部和上述第二部件，形成封閉上述毛刺收納部的封閉空間。也可以將在上述第一部件中的階梯部或其附近切割為周方向槽狀，從而形成上述毛刺收納部70。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是作為上述第一部件，使用具有孔部60的板體58，該孔部60從板面開始在垂直方向形成內(nèi)壁面部，作為上述第二部件，使用軸體61，該軸體61與上述孔部之間設(shè)置有規(guī)定的壓入余量，在周圍方向，形成多個(gè)朝向軸向的非接合部分。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是作為上述第一部件，使用壓入部分的截面帶有孔部的筒狀部件，該孔部形成有同一的內(nèi)壁面部，作為上述第二部件，使用筒狀部件，該筒狀部件相對(duì)于上述孔部，設(shè)置有規(guī)定的壓入余量，接合部具有一定的截面。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，是作為上述第一部件，使用壓入部分的截面帶有孔部的筒狀部件90，該孔部形成有同一的內(nèi)壁面部，作為上述第二部件，使用栓部件92，該栓部件92相對(duì)于上述孔部，設(shè)置有規(guī)定的壓入余量，接合部具有一定的截面。
圖1涉及本發(fā)明的實(shí)施方式，是使用工件A的壓入接合的說明圖，(a)表示設(shè)置在夾具上的部件、(b)表示部件之間的壓入余量、(c)表示部件之間的壓入深度。
圖2是表示工件A的圖，(a)表示第一筒體、(b)表示第二筒體、(c)表示部件之間的壓入接合狀態(tài)。
圖3涉及實(shí)施方式，是通過相對(duì)于溫度推移的加壓力以及壓力的變化得到的接合過程的說明圖。
圖4涉及實(shí)施方式，是表示通過加熱以及再通電進(jìn)行的回火的時(shí)間與溫度的關(guān)系的圖表。
圖5涉及實(shí)施方式，是工件A的接合界面的金屬顯微鏡的攝影照片。
圖6是金屬顯微鏡攝影照片的局部放大照片(a)、(b)。
圖7涉及實(shí)施方式，(a)是表示壓入接合工件A時(shí)的毛刺的形狀的圖、(b)是表示與工件B相關(guān)的毛刺的形狀的圖。
圖8涉及實(shí)施方式，是根據(jù)使用工件A的第一試驗(yàn)，表示合適的壓入余量與壓入深度的關(guān)系的圖。
圖9涉及本發(fā)明的實(shí)施方式，是使用工件B的壓入接合的說明圖，(a)表示設(shè)置在夾具上的部件、(b)表示部件之間的壓入余量、(c)表示部件之間的壓入深度。
圖10是表示有關(guān)工件B的板以及筒體的圖。
圖11涉及實(shí)施方式，是根據(jù)使用工件B的第二試驗(yàn)，表示合適的壓入余量與壓入深度的關(guān)系的圖。
圖12涉及實(shí)施方式，是表示第一試驗(yàn)結(jié)果的表。
圖13涉及實(shí)施方式，是表示第二試驗(yàn)結(jié)果的表。
圖14是與本發(fā)明的實(shí)施方式相關(guān)的壓入接合的說明圖，(a)表示設(shè)置在夾具上的部件、(b)表示壓入后的部件。
圖15是表示與實(shí)施方式相關(guān)的部件的圖，(a)是在孔部件上形成毛刺收納部，(b)是在軸轂部件上形成槽狀的毛刺收納部，(c)是在孔部件上形成毛刺收納部，(d)是在軸轂部件上形成槽狀的毛刺收納部。
圖16是與實(shí)施方式相關(guān)的壓入接合的說明圖，(a)表示設(shè)置在夾具上的部件、(b)表示壓入時(shí)的部件。
圖17涉及實(shí)施方式，是表示接合后的部件的截面的金屬顯微鏡照片。
圖18是與實(shí)施方式相關(guān)的壓入接合的說明圖，(a)表示設(shè)置在夾具上的部件、(b)表示壓入后的部件。
圖19涉及實(shí)施方式，是表示板的孔部和軸體的接合部的截面的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)附圖，說明有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式。
在有關(guān)該實(shí)施方式的壓入接合構(gòu)造以及壓入接合方法中，作為工件，對(duì)筒體之間的接合以及板與筒體的接合進(jìn)行說明。
圖1表示作為工件A，使用夾具，將第二筒體4接合到第一筒體2的方式。該夾具具有在上部設(shè)置有圓柱狀的孔部7的鉻銅制的下模具6，和在下部設(shè)置有圓柱狀的孔部9的鉻銅制的上模具8。這些下模具6和上模具8分別也可以作為電極10、12而發(fā)揮功能，可在兩模具之間通電。
在上述下模具6上，第一筒體2留有上部的接合部14的狀態(tài)下，嵌入上述孔部7內(nèi)，由于通電，上述第一筒體2的側(cè)壁面部2a和孔部7的側(cè)壁部7a緊密接觸。象這樣，在第一筒體2的側(cè)壁面部2a上作為設(shè)置電極10的構(gòu)成，是在第一筒體2的下面部設(shè)置電極，因?yàn)榈谝煌搀w2自身的電阻會(huì)影響到通電，所以為了減輕這種情況，而使通電良好。當(dāng)然，在第一筒體2上設(shè)置電極的方式，除了上述方法以外，也可以是例如使電極突入到第一筒體2的筒內(nèi)等的方法，主要是將電極設(shè)置在第一筒體2的接合部14的附近。然后，在上模具8上裝備未圖示出的加壓機(jī)構(gòu)，對(duì)上模具8加壓使之下降。
上述第一筒體2如圖2(a)所示，是筒的內(nèi)徑φ1(直徑)為19mm、外徑φ2為22mm、筒厚t為1.5mm的圓筒形狀。其接合部14從第一筒體2的端部開始，到一定范圍的內(nèi)周面向外被同樣地切除，進(jìn)行擴(kuò)徑，形成由內(nèi)徑為φ3的圓周面構(gòu)成的孔部13。
第二筒體4如圖2(b)所示，是筒的內(nèi)徑φ4為19mm、外徑φ5為22mm、以及筒厚t為1.5mm的圓筒形狀。其接合部16將第二筒體4的外周面從端部開始到一定范圍向內(nèi)(中心方向)同樣地切除，進(jìn)行縮徑，形成外徑為φ6的圓周面。然后，如圖2(c)所示，將上述第二筒體4的接合部16接合在上述第一筒體2的接合部14上。
此時(shí)，如圖1(b)所示，第二筒體4的外徑φ6比第一筒體2的內(nèi)徑φ3稍大，該差(φ6-φ3)為相對(duì)于直徑的壓入余量(d)(相對(duì)于半徑為d/2的壓入余量)。由于該壓入余量(d)，第二筒體4的外周部位形成與第一筒體2的內(nèi)周部位連接的接合面部。
在這些兩筒體的接合部14、16上設(shè)置壓入余量(d)的情況下，使各個(gè)接合部14、16的筒厚相等，取得平衡。因此，使接合部14的內(nèi)徑φ3的尺寸為20.5mm-壓入余量(d)/2，另外，使接合部16的外徑φ6為20.5mm+壓入余量(d)/2。
對(duì)于壓入深度，通常如圖1(b)所示，作為兩筒體2、4的接合部14、16，將形成階梯差的部位的整體作為壓入深度(h)。在試驗(yàn)中，為了便于進(jìn)行對(duì)毛刺15等的觀測(cè)，如圖1(c)所示，在留有接合部14、16的一部分的狀態(tài)下，為壓入深度(h)。
在這里，通過公司內(nèi)部試驗(yàn)，作為上述工件A，壓入接合上述第一筒體2和上述第二筒體4的全周，就觀察接合狀態(tài)的結(jié)果進(jìn)行說明。作為該第一筒體2以及第二筒體4的材料，均使用鉻鉬鋼(SCM420)。作為其他的材料，可以將SUS(不銹鋼)用于第一筒體2以及第二筒體4，也可以將SUS和碳素鋼組合使用。
再有，作為其他的材料，不僅是一般的鋼材，也可以應(yīng)用機(jī)械構(gòu)造用碳素鋼、機(jī)械構(gòu)造用合金鋼、耐熱鋼、工具鋼、彈簧鋼、鑄鐵、易切鋼、軸承鋼、壓力容器用鋼材等，還可以應(yīng)用鈦、合金、鋁、鎂等的輕金屬等。另外，在該壓入接合中，將低碳素鋼彼此組合，將低碳素鋼和高碳素鋼組合以及將高碳素鋼彼此組合等都可以。主要是因?yàn)槔迷诮雍喜恐械碾娮锜岫M(jìn)行的壓入加工，所以只要不是銅、純鋁那樣的電阻低的金屬，并沒有特別的限制。特別是，只要是相同的材料、或熔點(diǎn)以及硬度同等程度的材料，就可以簡(jiǎn)單地接合，均一地形成接合界面的組織，進(jìn)行良好的接合。
作為實(shí)施條件，施加的電流為22kA。加壓力為從4kN到5kN的范圍。該加壓力為低于母材的應(yīng)力(在這里為阻止第二筒體4突入到第一筒體2內(nèi)的阻力)的壓力。因此，在該加壓力超過因母材的軟化而降低的應(yīng)力時(shí)，開始?jí)喝搿?br>
那么，在接合時(shí)，如圖1所示，上述第一筒體2嵌入上述下模具6的孔部7，另一方面，第二筒體4嵌入上模具8的孔部9。然后，施加一定的加壓力，推壓上模具8，同時(shí)，在第一筒體2和第二筒體4之間通電。這樣一來，產(chǎn)生電阻熱，同時(shí)開始第二筒體4的壓入，第二筒體4的接合部16在第一筒體2的孔部13的接合部14內(nèi)下降移動(dòng)。在該情況下，在兩部件的接合界面上產(chǎn)生擠拉的作用，通過以變薄拉延為基礎(chǔ)的制造工序，進(jìn)行壓入接合。
此時(shí)，以一定的加壓力、一定的下降速度進(jìn)行壓入接合，在瞬間，接合部發(fā)熱，在短時(shí)間，第二筒體4的前端部17到達(dá)第一筒體2的階梯差部18，結(jié)束接合。此時(shí)，在第一筒體2的接合部16和第二筒體4的接合部14之間，形成固相焊接的接合界面19。在固相焊接中，在其接合面是否可以得到潔凈的表面組織，左右著接合的好壞。根據(jù)與該實(shí)施方式相關(guān)的壓入接合，在上述接合界面19上，通過第二筒體4和第一筒體2的各壁面彼此之間在滑動(dòng)方向的移動(dòng)而擠拉，據(jù)此，擦除掉表面的不純物質(zhì)層，使表面得到潔凈化，在該潔凈的組織上，進(jìn)行固相焊接。
圖3是相對(duì)于通過電阻熱產(chǎn)生的接合部的溫度推移的加壓力、以及母材接合部的母材的變形阻力的變化，所得到的上述接合的過程。在這里，縱軸為接合部的溫度和接合部的母材的變形阻力，橫軸為接合過程的時(shí)間軸。首先，沿時(shí)間軸進(jìn)行說明，在開始的時(shí)刻，接合部的溫度保持常溫，由于母材(第一筒體2以及第二筒體4)的硬度也是原料的硬度而保持不便，所以相對(duì)于加壓力，保持有足夠的變形阻力。因此，在該時(shí)刻，雖然被加壓，第二筒體4仍位于第一筒體2的上部，沒有改變。
隨著時(shí)間的經(jīng)過，同時(shí)通過通電產(chǎn)生的電阻熱，接合面部升溫，與此相伴，接合面部開始軟化。由于接合面部的軟化，變形阻力下降，克服加壓力的點(diǎn)為同圖的壓入開始的點(diǎn)，第二筒體4一面擠拉第一筒體2的接合部14，一面下降移動(dòng)?？梢哉J(rèn)為在該開始時(shí)刻，接合面部的溫度達(dá)到最高點(diǎn)。
然后，隨著壓入的進(jìn)行，接合面部的接合面積增加，反之，因?yàn)榻孛娣e差減少，所以電流密度下降，其結(jié)果為減少電阻熱的產(chǎn)生，接合面部的溫度降低。象這樣，作為母材的第二筒體4在第一筒體2內(nèi)移動(dòng)，結(jié)束接合過程。以上的從加壓以及通電開始至壓入開始、壓入結(jié)束的整個(gè)流程是在不到1秒鐘的短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的。這樣，在壓入結(jié)束后，通過冷卻，回復(fù)接合部的母材的硬度，從而牢固地接合。
在這里，在沒有進(jìn)行回火的情況下，按照加壓→通電→壓入→制冷(快速冷卻)的過程發(fā)展。這樣，在壓入后，若象這樣直接制冷，則通過銅制的電極進(jìn)行快速地冷卻。因此，在進(jìn)行淬火性良好的材料的壓入接合的情況下，在接合部進(jìn)行淬火，材質(zhì)變脆。作為進(jìn)行該淬火的理由，因?yàn)槭窃谏鲜鰤喝虢雍现?，施加局部且劇烈的熱，所以接合部和非接合部的溫度梯度增大，被加熱到鋼的臨界溫度(A3)以上的接合部停止加熱，同時(shí)被快速冷卻，用于使馬氏體組織產(chǎn)生變化。該馬氏體組織與材料的碳素當(dāng)量和接合材料的大小成比例地增加。
在該實(shí)施方式中，通過加熱后的急速冷卻進(jìn)行接合之后，立即再次對(duì)第一筒體2和第二筒體4之間進(jìn)行熱處理(回火)通電，進(jìn)行加熱。通過該再次加熱，進(jìn)行回火處理，回復(fù)接合部的韌性。圖4是通過圖表，表示在上述壓入接合工序中，加入回火工序時(shí)的溫度的變化。如該圖所示，整體按順序由工序①加壓、通電(壓入)，工序②制冷(快速冷卻)，工序③通電(回火)，工序④制冷(緩慢冷卻)這4個(gè)工序構(gòu)成。
上述回火，不僅僅是淬火、回火的一般的理論，將通過淬火產(chǎn)生的馬氏體中所含有的過飽和碳素，通過回火通電，從馬氏體中，作為微小碳化物而析出的效果也很大。此時(shí)，作為淬火組織的馬氏體變化為回火馬氏體，韌性回復(fù)，可以進(jìn)行回火。因?yàn)檫@些工序在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，所以最好一開始就利用設(shè)置部件的夾具進(jìn)行。上述淬火特別是在作為工件，使用S30C以上的含有碳素量的鋼材，或碳素當(dāng)量在0.3％以上的材料的情況下，十分有效。
圖5以及圖6是在將第二筒體4壓入接合到上述第一筒體2時(shí)的、在接合界面中的接合部的金屬顯微鏡攝影照片。此時(shí)的壓入余量(d)為0.2mm。觀察工件的結(jié)果為，接合部的周圍的熱影響范圍(硬度變化范圍)比較狹窄，在接合部的周圍的熱影響部中，沒有生成結(jié)晶粒，沒有規(guī)則，可以觀察到粒狀的組織。這樣，在接合界面沒有發(fā)現(xiàn)異常的碳化物或氧化物，處于良好的接合狀態(tài)，以后，可以確保機(jī)械強(qiáng)度。
根據(jù)上述觀察的結(jié)果，在壓入之后，由于接合面部狹窄，所以電流集中，組織的表層部軟化，或僅僅是被限定的薄層熔融，可以說接合狀態(tài)達(dá)到了伴隨著由于壓入而引起的塑性變形的固相焊接。因此，有關(guān)上述實(shí)施方式的壓入接合與以往的重疊電阻焊接不同，由于在接合部基本不存在熔融凝固層，所以是固相焊接或接近固相焊接的接合構(gòu)造。
特別是，在上述壓入接合中重要的點(diǎn)是在壓入工序中，作為所謂壓入的流程的效果，在接合界面產(chǎn)生滑動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)，據(jù)此，可以獲得擦掉除去表面的不純物質(zhì)層的作用。通過該作用，形成固相焊接所必須的清潔的接合表面，兩者的接合也可以牢固地進(jìn)行，可以說是在該接合方法中的具有特征的作用效果。
在這里，就針對(duì)上述工件A所進(jìn)行的在公司內(nèi)的第一試驗(yàn)進(jìn)行說明。在該試驗(yàn)中，對(duì)于上述工件A，相對(duì)于上述直徑的壓入余量(d)在0.1mm～0.4mm范圍，另外，壓入深度(h)在0.5mm～10.0mm的范圍，進(jìn)行壓入接合。圖12的表是對(duì)有關(guān)此時(shí)的接合部的拉拔強(qiáng)度、以及在接合端部產(chǎn)生的毛刺15的量、壓入深度的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的總結(jié)。
在該試驗(yàn)中，是就第一筒體2和第二筒體4的壓入余量(d＝φ6-φ3)為0.1mm以下而進(jìn)行的，但這是因?yàn)轭A(yù)測(cè)到壓入余量的研磨量少，接合不穩(wěn)定，以及在電阻焊接時(shí)，由初期加壓力進(jìn)行的壓入，所以試驗(yàn)比較困難，由于不能獲得正確的數(shù)據(jù)，所以從試驗(yàn)的對(duì)象中除去。另外，在壓入余量(d)在0.5mm以上的情況下，由于因壓入深度和壓入余量所摩擦掉的量過多，因?yàn)橥瓿傻耐庥^不良，所以從試驗(yàn)對(duì)象中除去。
另外，同表所示的拉拔強(qiáng)度，是將試驗(yàn)樣本的第一筒體2固定，從壓入方向的反方向，向第二筒體4的端面上施加壓縮的負(fù)載，測(cè)定將第二筒體4從第一筒體2上剝離的脫離負(fù)載(接合部的破壞負(fù)載)的結(jié)果。作為強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)，使用萬能牽引試驗(yàn)機(jī)“萬能精密材料試驗(yàn)機(jī)”(autograph)(島津制作所制)。
“拉拔強(qiáng)度”的單位是(kN)，標(biāo)注“母材”的部分是母材自身斷裂的強(qiáng)度。該母材的斷裂是在作為母材的接合部和非接合部的交界處的熱影響部產(chǎn)生的，在接合部沒有發(fā)現(xiàn)斷裂。
圖7(a)是表示將第二筒體4壓入接合到第一筒體2時(shí)的毛刺15(第一筒體2的前端部的毛刺)以及毛刺15’(第二筒體4的前端部的毛刺)的形狀。象該第一筒體2和第二筒體4的接合那樣，在接合部為對(duì)稱的(各截面形狀大致相同)的形式的情況下，毛刺產(chǎn)生的狀態(tài)因材料的高溫變形阻力的不同而不同。圖7(b)是表示將筒體22壓入接合到后述的板20上時(shí)的毛刺37的形狀。
毛刺15的量是用目視判定的。在該目試判定中，如圖7所示，大致是以相對(duì)于壓入深度(h)的同方向的毛刺的露出量(v)為基準(zhǔn)，該比例若在約20％以內(nèi)，則判斷為露出量少，若在20％以上，則判斷為露出量多。另外，在試驗(yàn)時(shí)，對(duì)于各接合部件，是在接觸部位的端部實(shí)施倒角，進(jìn)行壓入接合，在測(cè)定的程度上，將增加有該倒角的部分的深度作為壓入深度。
在圖12以及下述圖13的表中，對(duì)“毛刺”的判定結(jié)果，用“○”表示基本沒有毛刺露出的狀態(tài)，用“△”表示毛刺的露出量少的狀態(tài)，用“×”表示毛刺的露出量多的狀態(tài)。另外，對(duì)于“壓入深度”，表示能否壓入到該深度，(○)表示可以壓入到，(×)表示不能壓入到該深度。
圖8是根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，用圖表表示可獲得良好的接合的范圍。在這里，作為可稱為接合良好的標(biāo)準(zhǔn)，被認(rèn)為是①接合強(qiáng)度在10kN以上，②因壓入接合而產(chǎn)生的毛刺的量少，③因壓入接合造成的壓入物下壓彎曲(挫屈)、縮小等的永久變形小。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，如同圖所示，隨著壓入余量或壓入深度的增大，接合強(qiáng)度也增加。接合強(qiáng)度是否合適的標(biāo)準(zhǔn)因制品的用途而不同，由于通常是數(shù)kN，所以“10kN程度以上”為合適的強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。
首先，在壓入余量沒有達(dá)到0.1mm的情況下，由于壓入余量的研磨量少，接合不穩(wěn)定，所以被排除。因此，壓入余量的范圍成為下述公式③。
0.1≤壓入余量(mm)公式③若壓入余量多，則由于因毛刺，造成接合部的外觀不良，所以壓入余量少較好，但若減少該壓入余量，則接合力降低。在接合時(shí)，接合界面的潔凈度只要是在壓入時(shí)、對(duì)該接合部施加有擠拉，就可以發(fā)揮除去氧化皮膜的功能，確保接合力。能夠恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行該擠拉的壓入余量在上述公式③的范圍內(nèi)。
接著，就用于獲得良好的強(qiáng)度(10kN程度以上)以及品質(zhì)(毛刺)的在各壓入余量中的壓入深度的范圍(下限以及上限)進(jìn)行討論。對(duì)于上述范圍的下限，由于品質(zhì)(毛刺)良好，不成為問題，所以在該情況下，受到接合強(qiáng)度的限制。從圖12的表中可以看出，在相對(duì)于直徑的壓入余量為0.1mm時(shí)，壓入深度為1.0mm，在壓入余量為0.2mm時(shí)，壓入深度為1.0mm，在壓入余量為0.3mm時(shí)，壓入深度為0.5mm，在壓入余量為0.4mm時(shí)，壓入深度為0.5mm，這些用(△)標(biāo)注。
將這些的△用直線連接，特別要注意壓入余量為0.1mm以及壓入余量為0.3mm，若將它們作為壓入深度的下限，則1-2×壓入余量≤壓入深度(mm)公式④可推導(dǎo)出簡(jiǎn)單的公式④。以后，壓入深度的下限在該公式④的范圍良好。若壓入深度小于公式④的范圍，則因?yàn)閴喝霑r(shí)的研磨量少，所以接合強(qiáng)度小。
要在整個(gè)范圍的壓入余量中(相對(duì)于直徑為0.1～0.4mm)獲得良好的強(qiáng)度，壓入深度要在0.5mm以上，最好是在1.0mm以上，只要在該范圍，就可以確保更穩(wěn)定且良好的壓入強(qiáng)度。
然后，對(duì)于上述范圍的上限，因?yàn)榻雍蠌?qiáng)度良好(10kN)，不成為問題，所以在該情況下，受到品質(zhì)(毛刺)的限制。對(duì)于壓入深度的好壞，即使是在壓入深度不好(×)的情況下，由于也可以獲得足夠的強(qiáng)度，所以對(duì)范圍的判斷沒有考慮壓入深度。品質(zhì)良好的標(biāo)準(zhǔn)是，作為不用進(jìn)行制品的精加工的范圍，以達(dá)到露出量少(△)的范圍為良好。
其結(jié)果為，有關(guān)為了獲得良好的品質(zhì)的、在各壓入余量中的壓入深度的上限為，在壓入余量為0.1mm時(shí)，壓入深度為10.0mm，在壓入余量為0.2mm時(shí)，壓入深度為5.0mm，在壓入余量為0.3mm時(shí)，壓入深度為3.0mm，在壓入余量為0.4mm時(shí)，壓入深度為3.0mm，這些用(○)標(biāo)注。
將這些的標(biāo)注用直線連接，特別要注意壓入余量為0.2mm以及壓入余量為0.3mm，若將它們作為壓入深度的上限，則壓入深度(mm)≤9-20×壓入余量公式②可推導(dǎo)出簡(jiǎn)單的公式。以后，壓入深度的上限在該公式②的范圍良好。
在該壓入接合中，由于壓入，在兩部件的接合界面進(jìn)行擠拉加工，因該擠拉而被擦掉的部分成為毛刺，堆積在接合部。因?yàn)樵撁逃袚p制品的外觀，所以希望在不影響接合強(qiáng)度的范圍內(nèi)，盡可能地少。壓入深度在公式②的范圍外時(shí)，因壓入深度和壓入余量進(jìn)行的磨掉的量過多，完成的不好。
因此，作為用于良好地進(jìn)行該壓入接合的，相對(duì)于壓入余量的壓入深度的合適的范圍，可以推導(dǎo)出由上述范圍②、范圍③以及范圍④劃分的三角形狀的范圍①。若是保持在該范圍①內(nèi)的壓入余量和壓入深度的關(guān)系的壓入接合，則對(duì)于壓入強(qiáng)度，或關(guān)于毛刺量，都可以進(jìn)行良好的壓入接合。
再有，若壓入余量達(dá)到0.3mm以上，則在圖12的表中沒有具體表現(xiàn)，但在0.4mm中，毛刺的量比較多，以后，壓入余量在0.3mm以下更適合。另外，若壓入深度達(dá)到3.0mm以上，則因?yàn)榻雍蠌?qiáng)度大致達(dá)到母材的水平，所以若從強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，在其以上的壓入深度沒有必要，由于反而使毛刺的量增加，所以壓入深度在3.0mm以下更合適。
上述第二筒體4即使是棒狀(實(shí)心)，也沒有在壓入接合中的技術(shù)的差異，可以期待同樣的效果。在這里的工件的接合部從容易制造或?qū)嵱蒙系挠^點(diǎn)出發(fā)，其截面為圓形，它即使是其他的形狀，例如橢圓形、三角、四角等的多角形，在技術(shù)上也是相同的，可以應(yīng)用，在設(shè)置同等程度的壓入余量的情況下，可以期待同樣的效果。
另外，對(duì)于工件的接合部的截面尺寸，在理論上雖沒有限制，但特別是在全周接合的情況下，需減小電阻，需要大容量的電流，另外，因?yàn)檫€兼用電弧焊接等的其他的焊接，所以在實(shí)質(zhì)上，接合部的截面積在20平方cm以下(這大致相當(dāng)于在截面為圓形的情況下的直徑50mm以下)是合適的。若工件的接合部的大小在此以上，則產(chǎn)生電流供給設(shè)備的能力的問題(一般焊接機(jī)的最大容量為45kA左右)、電極自身的電阻的影響等的實(shí)用上的問題。
圖9表示作為工件B，將設(shè)置有圓形的孔部21的圓形狀的板20與圓形的筒體22接合的方式。在該情況下，也是使用夾具，將筒體22接合到板20上。該夾具具有鉻銅制的下模具24，以及在下部設(shè)置有圓柱狀的孔部26的鉻銅制的上模具28，這些下模具24和上模具28也有分別作為電極30、32的功能。
在上述上模具28上，筒體22在留有下部的接合部34的狀態(tài)下，嵌入到上述孔部26內(nèi)，由于通電，筒體22的側(cè)壁面部22a和孔部26的側(cè)壁面部26a緊密接觸。對(duì)象這樣設(shè)置電極32而構(gòu)成的理由如上所述。然后，在上模具28上，裝備未圖示出的加壓機(jī)構(gòu)，對(duì)上模具28加壓，使之下降。
如圖10所示，上述板20具有規(guī)定的厚度(p)，設(shè)置在該板20上的孔部21是截面的直徑為φ10的圓形，形成從板20的板面開始在垂直方向，作為孔部21的內(nèi)壁面部的接合部36。
在接合時(shí)，如圖9所示，將上述板20載置在上述下模具24的上面部35上，另一方面，將上述筒體22嵌入到上模具28的孔部26。這樣，施加一定的加壓力，推壓上模具28，同時(shí)通過電極30、32，在板20和筒體22之間通電。這樣一來，產(chǎn)生電阻熱，同時(shí)開始筒體22的壓入，筒體22的接合部34在板20的孔部21的接合部36內(nèi)下降移動(dòng)。在該情況下，通過壓入余量(d2)，在兩部件的接合界面上產(chǎn)生擠拉作用，進(jìn)行壓入接合。壓入如圖9(c)所示，一直進(jìn)行到板20的板厚的范圍的壓入深度(h2)為止。
如同圖所示，上述筒體22的接合部34的外徑(直徑)φ11比板20的孔部21的直徑φ10稍大，壓入余量(d2)成為它們的差(d2＝φ11-φ10)(相對(duì)于半徑為d2/2的壓入余量)。由于該壓入余量(d2)，筒體22的接合部34的外周部位與板20的孔部21的接合部36接觸，形成接合面部。具體地說，上述筒體22是外徑φ11為17.0+壓入余量(d2)mm的圓形形狀，內(nèi)徑φ12為14mm，壁厚(t2)大致為1.5mm的圓筒形。
接著，就在公司內(nèi)的第二試驗(yàn)進(jìn)行說明。在該試驗(yàn)中，作為上述工件B，是將設(shè)置有孔部21的板20和筒體22的全周進(jìn)行壓入接合。在這里，使上述壓入余量(d2)在0.1mm～0.4mm的范圍，另外，使壓入深度(h2)在1.0mm～7.0mm范圍，進(jìn)行壓入接合。在上述第一試驗(yàn)中，是對(duì)壓入深度為0.5進(jìn)行了試驗(yàn)，在第二試驗(yàn)中，將板20的板厚作為0.5mm，在試驗(yàn)上難以獲得壓入深度(0.5mm)，排除在試驗(yàn)對(duì)象之外。另外，根據(jù)材料的狀況，對(duì)壓入深度為3.2mm(替代3.0mm)進(jìn)行了試驗(yàn)。
圖13的表，是對(duì)有關(guān)此時(shí)的接合部的拉拔強(qiáng)度，以及在接合端部產(chǎn)生的毛刺37的量，壓入深度的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。對(duì)于材料，板20使用滲碳處理材料，筒體22使用S20C(碳素鋼)。另外，與上述第一試驗(yàn)相同，進(jìn)行通過再通電進(jìn)行的回火。
在該試驗(yàn)中，對(duì)于壓入余量(d2)為0.1 mm以下，0.5mm以上沒有進(jìn)行，是基于與上述第一試驗(yàn)的情況相同的理由。其他的條件以及試驗(yàn)內(nèi)容與第一試驗(yàn)的情況相同。
對(duì)于該圖13的表，可以發(fā)現(xiàn)與上述圖12的表大致相同的結(jié)果，對(duì)于接合強(qiáng)度、毛刺的量、壓入深度等在上述表中討論的事項(xiàng)，在該圖13的表中也大致適合，以后，即使接合的方式以及部件不同，也可以期待同樣的壓入接合的作用效果。
圖11是根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，用圖表表示可獲得良好的接合的范圍。在這里，作為可稱為接合良好的標(biāo)準(zhǔn)，與上述第一試驗(yàn)相同，被認(rèn)為是①接合強(qiáng)度在10kN以上，②因壓入接合而產(chǎn)生的毛刺37的量少，③沒有因壓入接合造成的壓入物下壓彎曲、縮小等的永久變形。
首先，對(duì)于壓入余量，如上所述，在沒有達(dá)到0.1mm的情況下，由于壓入余量的研磨量少，接合不穩(wěn)定，所以被排除。因此，壓入余量的范圍成為下述公式③’。
0.1≤壓入余量(mm)公式③’接著，就用于獲得良好的強(qiáng)度(10kN程度以上)以及品質(zhì)(毛刺)的，在各壓入余量中的壓入深度的范圍(下限以及上限)進(jìn)行討論。對(duì)于上述范圍的下限，由于品質(zhì)(毛刺)良好，不成為問題，因此，在該情況下，受到接合強(qiáng)度的限制。從圖13的表中可以看出，在壓入深度為1.0mm的情況下，即使任意的壓入余量為0.1mm～0.4mm，接合強(qiáng)度都沒有問題。
因此，若壓入深度在1.0mm以上則良好，可得到下述的公式④’。
1.0≤壓入深度(mm)公式④’若壓入深度沒有滿足公式④’的范圍，則因?yàn)閴喝霑r(shí)的研磨量少，所以接合強(qiáng)度小。
然后，對(duì)于壓入深度的上限，因?yàn)榻雍蠌?qiáng)度良好(10kN)，不成為問題，所以在該情況下，受到品質(zhì)(毛刺)的限制。對(duì)于壓入深度的好壞，即使是在壓入深度不好(×)的情況下，由于也可以獲得足夠的強(qiáng)度，所以對(duì)上述范圍的判斷沒有考慮。品質(zhì)良好的標(biāo)準(zhǔn)是，作為不用進(jìn)行制品的精加工的范圍，以達(dá)到露出量少(△)為良好。
其結(jié)果為，有關(guān)為了獲得良好的品質(zhì)的，在各壓入余量中的壓入深度的上限，在壓入余量為0.1 mm時(shí)，壓入深度為7.0mm以上，在壓入余量為0.2mm時(shí)，壓入深度為5.0mm，在壓入余量為0.3mm時(shí)，壓入深度為3.2mm，在壓入余量為0.4mm時(shí)，壓入深度為3.2mm，這些用(○)標(biāo)注。
將這些的標(biāo)注用直線連接，特別要注意壓入余量為0.2mm以及壓入余量為0.3mm，若將它們作為壓入深度的上限，則壓入深度(mm)≤9-20×壓入余量公式②’可推導(dǎo)出簡(jiǎn)單的公式。以后，壓入深度的上限在該公式②’的范圍良好。
因此，作為用于良好地進(jìn)行該壓入接合的，相對(duì)于壓入余量的壓入深度的合適的范圍，可以推導(dǎo)出由上述范圍②’、范圍③’以及范圍④’劃分的三角形狀的范圍①’。若保持在該范圍①’內(nèi)的壓入余量和壓入深度的關(guān)系的壓入接合構(gòu)造，則對(duì)于壓入強(qiáng)度以及毛刺量，都可以進(jìn)行良好的壓入接合。
再有，在圖13的表中沒有具體表現(xiàn)，若壓入余量達(dá)到0.3mm以上，則毛刺37的量也比較多，以后，壓入余量在0.3mm以下更適合。另外，若壓入深度達(dá)到大致3.0mm以上，則可充分地獲得接合強(qiáng)度，從強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，由于在其以上的壓入深度沒有必要，反而使得毛刺的量增加，所以壓入深度在3.0mm以下更合適。
上述筒體22即使是棒狀(實(shí)心)，也沒有技術(shù)上的差異，可以期待同樣的效果。另外，上述板20的孔部21也可以不是貫通孔，主要是在壓入深度以上的深孔即可。在這里的工件的接合部，其截面為圓形，即使它是其他的形狀，例如橢圓形、三角、四角等的多角形，在技術(shù)上也是相同的，可以應(yīng)用，在設(shè)置同等程度的壓入余量的情況下，可以期待同樣的效果。
上述壓入接合可以應(yīng)用于汽車的單元零件等的制造，例如應(yīng)用于制造變速器的控制桿組件、換檔桿組件等、將筒體接合到板部的方式的零件、或發(fā)動(dòng)機(jī)零件等。
因此，根據(jù)有關(guān)上述實(shí)施方式的壓入接合，僅通過壓入和通電簡(jiǎn)單的工序，就可以使部件之間的全周或接近全周的接合迅速，且容易進(jìn)行制造，制造成本廉價(jià)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異。另外，還具有下述效果，即，接合界面被潔凈化，可以良好地進(jìn)行接合，強(qiáng)度方面也優(yōu)異，此外，由于接合為固相狀態(tài)的焊接，因而給予母材的熱影響范圍少，所以可以確保高精度的接合，完成精度良好，基本無需后加工等。
因此，通過提高板體和筒體的各單個(gè)零件精度，可以不加改變地提高完成品的精度，不用修正零件的直角度、同軸度、孔距等的焊接后的精度變化，就可以直接作為完成品使用。另外，在全周接合中，可以確保接合部的氣密性，特別是在管之間、管與凸緣等的接合上有效。
象這樣，上述壓入接合因?yàn)槟覆牡臒崃踊跇O度限定的范圍內(nèi)，所以不需要焊接后的矯正，或消除應(yīng)力的熱處理，另外，因?yàn)閷?duì)尺寸精度的影響基本沒有，所以不需要焊接后的精加工，可以大幅削減加工費(fèi)用。另外，對(duì)于該焊接的接合強(qiáng)度，也可以確保與焊接相匹配的強(qiáng)度，與鉚接等的接合方法不同，也可以在焊接后進(jìn)行熱處理，還可以進(jìn)行高碳素鋼的焊接，費(fèi)用也低廉。再有，上述壓入接合因?yàn)槭菍㈦姌O設(shè)置在筒體的接合面部附近的側(cè)壁面部上，所以可以排除筒體自身的電阻的影響，可以良好地進(jìn)行通電，可以確保恰當(dāng)?shù)碾娮锜帷?br>
如以上所說明，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造由于是使第二部件相對(duì)于第一部件的孔部的壓入余量為0.1mm以上，將第二部件推壓到第一部件的孔部?jī)?nèi)，進(jìn)行通電，產(chǎn)生電阻熱，使接合界面的接合為固相狀態(tài)的接合的結(jié)構(gòu)，所以存在下述的效果，即，通過簡(jiǎn)單的工序，迅速地進(jìn)行接合，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異，另外，接合界面被潔凈化，可以良好地進(jìn)行接合，強(qiáng)度方面也優(yōu)異，此外，因?yàn)榻雍蠟楣滔酄顟B(tài)的焊接，所以不存在接合部的熱劣化，完成精度良好。
另外，根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，因?yàn)槭鞘箟喝胗嗔康纳舷逓?.4mm，使壓入深度的下限為(1-2×壓入余量)mm，或在1.0mm以上的范圍內(nèi)，將兩部件接合，所以在上述效果的基礎(chǔ)上，存在如下效果，即，可以獲得穩(wěn)定的強(qiáng)度，同時(shí)完成精度良好，不需要后加工。
另外，根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，因?yàn)槭沁M(jìn)一步使壓入余量的上限為(9-20×壓入余量)mm的范圍內(nèi)，將兩部件接合，所以存在如下效果，即，特別是完成精度良好，因此由于不需要后加工，所以很經(jīng)濟(jì)。
另外，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，因?yàn)槭窃诰哂胸炌▋?nèi)部的圓形的孔部的筒體上形成第一部件，所以存在如下效果，即，進(jìn)一步可以容易且迅速地進(jìn)行管之間的接和，并且完成精度良好，強(qiáng)度方面也優(yōu)異。
接著，就擴(kuò)展有關(guān)上述實(shí)施方式的壓入接合，在接合部上形成毛刺收納部的壓入接合構(gòu)造進(jìn)行說明。該壓入接合的基本的壓入工序以及作用與上述壓入接合相同，在這里省略詳細(xì)說明。
圖14是表示有關(guān)該實(shí)施方式的壓入接合構(gòu)造。該接合構(gòu)造是設(shè)置規(guī)定的壓入余量，將截面圓形的軸體62壓入接合到設(shè)置于板58上的圓形的孔部60上，再有，在這里，在板58的孔部60的上端部，形成作為收納毛刺66的空間部的毛刺收納部70。該毛刺收納部70是將孔部60的接合開始部切為凹狀而形成，此外也可切為錐狀，或通過沖壓加工而產(chǎn)生的踏邊(角部凹陷的R形狀)。
用于上述壓入接合的板58以及軸體62等的材料，大多使用鋼材(低碳素鋼、高碳素鋼、合金鋼)、不銹鋼材等，其他的只要是銅、純鋁以外的金屬材料，即可進(jìn)行壓入接合。另外，也可以是不銹鋼和鋼材、鈦和鋼材、鎳合金和鋼材等的異種材料的接合。
作為該毛刺收納部70的方式，有圖15所示的方式，在將上述軸體62等作為軸鼓部件63、將板58等作為孔部件59時(shí)，是將在孔部件59中的接合開始部的周圍切為凹狀(或錐狀、R狀)或使其凹陷，形成毛刺收納部70(例如同圖(a))，是將與接合結(jié)束時(shí)的上述接合開始部相對(duì)應(yīng)的軸鼓部件63的部位的周圍切為槽狀，形成毛刺收納部70(例如同圖(b))。在壓入后，分別將毛刺匯集在各毛刺收納部70的附近。
在上述板58的孔部60上形成的毛刺收納部70相當(dāng)于同圖(a)的毛刺收納部70的方式，此外，也可以采用同圖(b)所述的毛刺收納部70的方式(在軸體62上形成毛刺收納部)。另外，特別是在毛刺的量多的情況下，也可以同時(shí)采用同圖(a)以及(b)的兩種方式。
另外，作為毛刺收納部70的方式，在對(duì)與孔部件59的接合部的外徑進(jìn)行縮徑，將形成有階梯差部67的軸鼓部件63接合在孔部件59的方式中，有將在該孔部件59中的接合開始部的周圍切為凹狀(或錐狀、R狀)或使其凹陷，形成毛刺收納部70(例如圖15(c))，將與接合結(jié)束時(shí)的上述接合開始部相對(duì)應(yīng)的軸鼓部件63的階梯差部67的里部切為槽狀，環(huán)狀地形成毛刺收納部70(例如同圖(d))。
在這些接合方式中，因?yàn)槭窃谏鲜鲭A梯差部67的里部附近形成毛刺，所以將其收納在毛刺收納部70。另外，在毛刺的量多的情況下，也可以同時(shí)采用圖15(c)以及(d)的兩種方式。特別是，在同圖(c)、(d)所示的方式中，通過接合后的上述軸鼓部件63的階梯差部67和上述孔部件59的表面部69，形成封閉上述毛刺收納部70的封閉空間。因此，接合后，毛刺收納在毛刺收納部70中，由于從外部無法目視到毛刺收納部70，所以外觀上的完成精度非常良好。
象這樣，具有各種毛刺收納部70的方式，主要是在接合部件之間時(shí)，將產(chǎn)生毛刺的部位的附近相等地切掉，形成(一方或雙方的部件的)空間部，從而可以將毛刺收納在該空間部的尺寸的范圍內(nèi)。另外，毛刺收納部70的容積(這與切掉的部分的體積相等)，最好等于或高于預(yù)測(cè)的毛刺的量，若容量小，則毛刺露出。
還有，作為上述圖14所示的壓入接合的順序，與上述實(shí)施方式相同，在產(chǎn)生電阻熱的同時(shí)，開始軸體62的壓入，在兩部件的接合界面64上，產(chǎn)生擠拉的作用，進(jìn)行壓入接合。此時(shí)，在上述接合界面64上，由于各部件的各壁面彼此之間在滑動(dòng)方向的移動(dòng)而被擠拉，據(jù)此，擦掉除去表面的不純物質(zhì)層，使表面潔凈化，在該清潔的組織上進(jìn)行固相焊接。這樣，如圖14(b)所示，通過上述壓入接合而軟化，被擦掉除去的毛刺66被導(dǎo)入設(shè)置在孔部60上的毛刺收納部70，并被收納，同時(shí)毛刺的突出高度受到抑制，被封入其中。
若壓入后，就這樣直接冷凍，則通過銅制的電極，進(jìn)行急速冷卻。在進(jìn)行淬火性優(yōu)良的材料的壓入接合的情況下，在接合部位淬火，材質(zhì)變脆。因此，在接合部位的部件上充分地產(chǎn)生馬氏體變性后，進(jìn)行二次通電，在接合部位進(jìn)行回火處理。通過該回火處理，作為淬火組織的馬氏體變化為回火馬氏體，韌性回復(fù)，接合強(qiáng)度也有提高。
另外，如圖19所示，作為上述軸體62的其他方式，也可以使用在周圍的多個(gè)位置(例如4個(gè)位置)上形成凹狀部65的軸體61。在該情況下，軸體61與上述板58的孔部60接觸的部分(凸?fàn)畈?4)是與該孔部60相似的形狀。這樣，在軸體61的凸?fàn)畈?4和板58的孔部60之間，形成壓入余量(相對(duì)于直徑為0.1 mm～0.7mm)，在該接合部位上形成上述毛刺收納部20。另外，上述板58的孔部60只要是軸體的壓入深度以上深的孔，不是貫通孔也可以。
因此，根據(jù)有關(guān)上述實(shí)施方式的壓入接合，是僅通過壓入和通電的簡(jiǎn)單的工序，而且可以迅速地進(jìn)行接合，制造容易，經(jīng)濟(jì)性也優(yōu)異。另外，接合界面潔凈化，可進(jìn)行良好的接合，在強(qiáng)度方面也優(yōu)異，再加上因?yàn)榻雍鲜枪滔酄顟B(tài)的焊接，所以對(duì)母材的熱影響范圍少，可確保高精度的接合。再有，由于因壓入接合而產(chǎn)生的毛刺被引導(dǎo)到毛刺收納部，并被封入，所以完成精度良好，無需后加工，非常經(jīng)濟(jì)。
因此，通過提高板體和筒體的各單個(gè)零件精度，可以不加改變地提高完成品的精度，不用修正零件的直角度、同軸度、孔距等的焊接后的精度變化，就可以直接作為完成品使用。另外，對(duì)于該焊接的接合強(qiáng)度，也可以確保與焊接相匹配的強(qiáng)度，與鉚接等的接合方法不同，也可以在焊接后進(jìn)行熱處理，也可以對(duì)高碳素鋼等的碳素當(dāng)量高的鋼材進(jìn)行焊接。
圖16(a)是表示遍及全周進(jìn)行壓入的接合構(gòu)造，使用由作為電極的下模具74和上模具76構(gòu)成的鉻銅制的夾具，作為上述孔部件，使用第一筒體78，還有作為上述軸鼓部件，使用第二筒體82，將這些筒體78、82彼此接合。在這些筒體78、82上，使用鋼材(低碳素鋼、高碳素鋼)、不銹鋼鋼材等的上述第一實(shí)施方式所示的材料。
上述第一筒體78如圖16(b)所示，是具有規(guī)定的內(nèi)徑、外徑的圓筒形狀。該第一筒體78的接合部80，將從筒體的端部開始到一定范圍的內(nèi)周面向外同樣地?cái)U(kuò)徑，在與沒有擴(kuò)徑的部位的交界處，設(shè)置階梯差部81，形成內(nèi)徑由圓周面構(gòu)成的孔部件。再有，在該接合部80的上端部，形成毛刺收納部70，該毛刺收納部70是將筒體的內(nèi)側(cè)端部的周圍切為錐狀(或凹狀、R狀)。
上述第二筒體82如圖16(b)所示，是具有規(guī)定的內(nèi)徑、外徑的圓筒形狀。該第二筒體82的接合部84使筒體的外周面從端部開始到一定范圍，向內(nèi)(中心方向)同樣地縮徑，在與沒有縮徑的部位的交界處設(shè)置階梯差部85，形成由外徑為圓周面構(gòu)成的軸鼓部件。此時(shí)，第二筒體82的接合部84的外徑比第一筒體78的接合部80的內(nèi)徑稍大，形成壓入余量。通過使該壓入余量(相對(duì)于直徑)在0.1mm～0.4mm的范圍，另外，使壓入深度在0.4mm以上，可以獲得良好的壓入強(qiáng)度。
這樣，在上述接合部84的下端部形成毛刺收納部70，該毛刺收納部70是將筒體的外側(cè)端部的周圍切為錐狀(或凹狀、R狀)。在上述第一筒體78以及第二筒體82上形成的毛刺收納部70，相當(dāng)于上述圖15(c)所述的毛刺收納部70的方式，此外，也可以采用同圖(d)所述的毛刺收納部70的方式。在該情況下，是將各階梯差部81、85的里部的部位切為槽狀，形成毛刺收納部70。
另外，在這里，是對(duì)第一筒體78的接合部進(jìn)行擴(kuò)徑，并且對(duì)第二筒體82的接合部進(jìn)行縮徑，它還可以采用僅擴(kuò)徑第一筒體(不縮徑第二筒體)的方式，或僅縮徑第二筒體(不擴(kuò)徑第一筒體)的方式(分別要確保上述壓入余量)。此時(shí)，形成與擴(kuò)徑或縮徑的筒體的階梯差部相關(guān)的毛刺收納部。接合后，由于通過上述階梯差部81、85和上述接合部80、84的端面部86、88，形成封閉上述毛刺收納部70的封閉空間，所以在完成后，從外部無法目視到上述毛刺收納部70。
另外，在上述實(shí)施方式中，因?yàn)槭且环降牟考?板)載置在下模具上，在與該下模具接觸的部位，由于通過下模具阻止毛刺的突出形成，所以從外觀上看不到毛刺。而且，在該第二實(shí)施方式中，因?yàn)榈谝煌搀w78和第二筒體82產(chǎn)生毛刺的條件相同，毛刺66在接合部的兩端部上產(chǎn)生，所以在接合部80、84上分別形成毛刺收納部70。
接合時(shí)，與上述第一實(shí)施方式相同，在夾具的下模具74和上模具76上，分別安裝第一筒體78和第二筒體82，施加一定的加壓力，推壓上模具76，同時(shí)在兩筒體78、82之間通電。這樣一來，在產(chǎn)生電阻熱的同時(shí)，進(jìn)行壓入接合。通過擠拉，擦掉除去接合界面83的不純物質(zhì)層，進(jìn)行固相焊接。
這樣，因上述壓入接合而軟化并被除去的毛刺66，被導(dǎo)入分別設(shè)置在上述各接合部80、84上的毛刺收納部70中，并被封入。此時(shí)，通過階梯差部81、85和接合部80、84的端面部86、88，形成封閉各毛刺收納部70的封閉空間。另外，在壓入后，如上所述，在接合部位，由于進(jìn)行淬火，材質(zhì)變脆，所以進(jìn)行回火(熱處理)，通電加熱，進(jìn)行回火處理。
圖17是表示接合部分的截面的照片，該接合部分為將對(duì)接合部稍微縮徑的鋼制的管接合到在鋼制的板材上設(shè)置的孔部時(shí)的接合部分。象這樣，顯示出鋼板的表面以及管的表面平坦，形狀沒有變形，完成良好，并且毛刺被封入作為空間部的毛刺收納部，并且形成封閉毛刺收納部的封閉空間。另外，在該空間部，部分地留有沒有填充毛刺的空間，即使收納的毛刺沒有完全被填充也沒有問題。
即使在該實(shí)施方式中，也可獲得與上述實(shí)施方式同樣的效果，另外，在全周接合時(shí)，可以確保接合部位的氣密性，特別是對(duì)管之間的接合有效。另外，因?yàn)槭窃O(shè)置階梯差部，封閉毛刺收納部，所以由于不能目視到毛刺，所以外觀上的完成非常良好，并且，接合精度以及完成精度良好，不需要后加工。
另外，在上述全周的壓入接合構(gòu)造中，還有在板上設(shè)置孔部，將筒體接合到該孔部的方式。即使在該方式中，也是形成如上述圖15(a)或(b)所示的毛刺收納部，進(jìn)行壓入接合，可以獲得與上述壓入接合構(gòu)造同樣的作用效果。
圖18是表示與另外的其他的實(shí)施方式相關(guān)的壓入接合構(gòu)造。它是通過壓入接合，用栓部件92，封閉筒狀的筒狀部件90的端部。該情況下，也是使用由作為電極的下模具91和上模具96構(gòu)成的鉻銅制的夾具，將兩部件90、92接合。在這些筒狀部件90以及栓部件92上，使用鋼材(低碳素鋼、高碳素鋼)、不銹鋼鋼材等的上述實(shí)施方式所示的材料。
上述筒狀部件40如圖18(a)所示，是具有規(guī)定的內(nèi)徑、外徑的圓筒形狀。該筒狀部件90的接合部98形成由內(nèi)徑為圓周面構(gòu)成的孔部。再有，在該接合部98的上端部99上，形成毛刺收納部70，該毛刺收納部70是將筒體的內(nèi)側(cè)端部的周圍切為錐狀(或凹狀)。在上述筒狀部件90上形成的毛刺收納部70相當(dāng)于上述圖15(c)所述的毛刺收納部70的方式，此外，也可以采用同圖(d)所述的毛刺收納部70的方式(在栓部件92上形成毛刺收納部)。
上述栓部件92如圖18所示，具有圓柱狀的接合部94和端板部95，該接合部94形成具有規(guī)定的外徑的圓周面。該接合部94的外徑與端板部95的外徑相比被縮徑，在其交界處形成階梯差部97。另外，栓部件92的接合部94的外徑比筒狀部件90的接合部98的內(nèi)徑稍大(相對(duì)于直徑為0.2mm左右)，形成壓入余量。
接合時(shí)，與上述方式相同，在夾具上安裝筒狀部件90以及栓部件92，施加一定的加壓力，推壓上模具96，同時(shí)在兩部件90、92之間通電。這樣一來，在產(chǎn)生電阻熱的同時(shí)，進(jìn)行壓入接合，通過擠拉，擦掉接合界面93的表面的不純物質(zhì)層，使表面潔凈化，在該潔凈的組織上進(jìn)行固相焊接。
這樣，通過上述壓入接合而軟化或被擦掉除去的毛刺66被導(dǎo)入設(shè)置在上述接合部的毛刺收納部70中，并被封入，同時(shí)，通過上述階梯差部97和接合部98的上端部99，封閉毛刺收納部70。另外，在壓入后，如上所述，在接合部位為容易淬火的材質(zhì)的情況下，進(jìn)行回火(熱處理)，通電加熱，進(jìn)行回火處理。
即使是該實(shí)施方式，也可以獲得與上述實(shí)施方式同樣的效果，再有，在該實(shí)施方式中，由于除去的毛刺被收納在毛刺收納部70中，并且設(shè)置階梯差部，封閉毛刺收納部，使之不能目視，所以栓部件92與筒狀部件90緊密接觸，并且密封接合，被封閉的外觀上的完成也良好。
有關(guān)上述各實(shí)施方式的壓入接合構(gòu)造可以應(yīng)用于汽車的單元零件等的制造中，例如應(yīng)用于制造變速器的控制桿組件、換檔桿組件等、將筒體接合到板部的方式的零件、或發(fā)動(dòng)機(jī)零件等，還有液壓等的壓力系統(tǒng)的配管、泵零件等。
如上述說明，有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，由于是通過切掉第一部件或第二部件的一部分等，在接合界面的端部附近形成作為收納毛刺的空間部的毛刺收納部，該毛刺是由于壓入、除去了壓入余量，所以存在如下效果，即，通過簡(jiǎn)單的工序，即可迅速地進(jìn)行接合，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異，另外，接合界面被潔凈化，可以良好地進(jìn)行接合，強(qiáng)度方面也優(yōu)異，此外，由于壓入接合而產(chǎn)生的毛刺被封入毛刺收納部，完成精度良好，不需要后加工，經(jīng)濟(jì)性也優(yōu)異。
另外，根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，因?yàn)槭窃诘诙考耐庵苊婊虻谝徊考膬?nèi)周面上設(shè)置階梯差部，在該階梯差部的附近等形成毛刺收納部，在接合后封閉毛刺收納部，所以在上述效果的基礎(chǔ)上，存在如下效果，即，由于不會(huì)目視到毛刺，所以外觀上的完成精度良好，此外，由于階梯差部使得接合精度以及完成精度良好，另外，不需要后加工。
另外，根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，因?yàn)樽鳛榈谝徊考褂猛矤畈考?，作為第二部件使用設(shè)置有規(guī)定的壓入余量的筒狀部件，所以具有下述效果，即，筒狀部件之間氣密性以及精度良好地接合，另外，由于不需要后加工，所以經(jīng)濟(jì)。
另外，根據(jù)有關(guān)本發(fā)明的壓入接合構(gòu)造，因?yàn)樽鳛榈谝徊考褂猛矤畈考鳛榈诙考褂迷O(shè)置有規(guī)定的壓入余量的栓部件，所以具有下述效果，即，筒狀部件和栓部件氣密性以及精度良好地接合，筒狀部件的端部被良好地密封。
權(quán)利要求
1.一種壓入接合構(gòu)造，其特征在于，使用第一部件和第二部件，該第一部件其壓入部分的截面具有形成了同一的內(nèi)壁面部的孔部；該第二部件與上述孔部形狀相似，且具有一定的截面，使第二部件相對(duì)于上述第一部件的孔部的壓入余量為0.1mm以上，以規(guī)定的壓力，將上述第二部件推壓到上述第一部件的孔部?jī)?nèi)，同時(shí)，對(duì)這些兩部件之間通電，使兩者的接合部產(chǎn)生電阻熱，將上述第二部件壓入上述孔部，使上述第二部件和上述孔部的內(nèi)壁面部的接合面部形成接合界面，并且使該接合為固相狀態(tài)的接合。
2.如權(quán)利要求1所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，在上述壓入接合后，再次對(duì)上述第一部件和上述第二部件之間進(jìn)行再通電，使兩者的接合部產(chǎn)生電阻熱，進(jìn)行回火。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，使上述壓入余量的上限為0.4mm，使上述壓入余量、上述第一部件和上述第二部件接合的壓入深度為(1-2×壓入余量)mm以上，將兩部件接合。
4.如權(quán)利要求1或2所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，使上述壓入余量的上限為0.4mm，使上述壓入余量、上述第一部件和上述第二部件接合的壓入深度為1.0mm以上，將兩部件接合。
5.如權(quán)利要求4所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，使上述第一部件和上述第二部件接合的壓入深度的上限為(9-20×壓入余量)mm，將兩部件接合。
6.如權(quán)利要求4所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，上述第一部件形成為筒體，該筒體具有貫通內(nèi)部的圓形的孔部。
7.如權(quán)利要求6所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，上述第一部件以及上述第二部件分別形成為圓形的筒體，對(duì)在該第一部件中的與上述第二部件的接合部的內(nèi)周同樣地?cái)U(kuò)徑，形成第一接合部，另一方面，對(duì)上述第二部件的接合部的外周同樣地縮徑，形成第二接合部，將上述第二接合部接合到上述第一接合部?jī)?nèi)。
8.如權(quán)利要求4所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，上述第一部件形成為具有圓形的孔部的板體，該圓形的孔部從板面開始在垂直方向形成內(nèi)壁面部。
9.如權(quán)利要求4所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，使上述第一部件與第二部件的接合部的截面積在20平方cm以下。
10.如權(quán)利要求1或2所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，通過切掉上述第一部件或第二部件的一部分或使其凹陷，在上述接合界面的端部附近形成作為空間部的毛刺收納部，該空間部收納因上述插入而使上述壓入余量受到摩擦而被去掉的毛刺。
11.如權(quán)利要求10所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，在接合時(shí)，將最初與上述第二部件接觸的上述第一部件的孔部的邊緣切掉或使其凹陷，形成上述毛刺收納部。
12.如權(quán)利要求10所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，在上述第二部件上設(shè)置階梯部，形成接合部，該階梯部其外周面從端部開始向規(guī)定的范圍，同樣地縮徑，切掉在上述第二部件中的階梯部的附近，或與該階梯部對(duì)應(yīng)的上述第一部件的部位，或使其凹陷，形成上述毛刺收納部，并且在接合后，通過上述階梯部和上述第一部件，形成封閉上述毛刺收納部的封閉空間。
13.如權(quán)利要求10所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，在上述第一部件上設(shè)置階梯部，形成接合部，該階梯部其內(nèi)周面從端部開始向規(guī)定的范圍，同樣地?cái)U(kuò)徑，切掉在上述第一部件中的階梯部的附近，或與該階梯部對(duì)應(yīng)的上述第二部件的部位，或使其凹陷，形成上述毛刺收納部，并且在接合后，通過上述階梯部和上述第二部件，形成封閉上述毛刺收納部的封閉空間。
14.如權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，作為上述第一部件，使用具有孔部的板體，該孔部從板面開始在垂直方向形成內(nèi)壁面部，作為上述第二部件，使用軸體，該軸體與上述孔部之間設(shè)置有規(guī)定的壓入余量，在周圍方向，形成多個(gè)朝向軸向的非接合部分。
15.如權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，作為上述第一部件，使用壓入部分的截面帶有孔部的筒狀部件，該孔部形成有同一的內(nèi)壁面部，作為上述第二部件，使用筒狀部件，該筒狀部件相對(duì)于上述孔部，設(shè)置有規(guī)定的壓入余量，接合部具有一定的截面。
16.如權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的壓入接合構(gòu)造，其特征在于，作為上述第一部件，使用壓入部分的截面帶有孔部的筒狀部件，該孔部形成有同一的內(nèi)壁面部，作為上述第二部件，使用栓部件，該栓部件相對(duì)于上述孔部，設(shè)置有規(guī)定的壓入余量，接合部具有一定的截面。
全文摘要
涉及將構(gòu)成金屬制單元零件的部件之間的接合，以提供一種制造容易，經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)異，并且加工精度良好，強(qiáng)度也優(yōu)異的壓入接合構(gòu)造為課題。作為該解決手段是以下構(gòu)造，即，使用第一部件2和第二部件4，該第一部件2其壓入部分的截面具有同一的孔部13；該第二部件4與孔部13形狀相似，且具有一定的截面，使第二部件4相對(duì)于第一部件2的孔部13的壓入余量為0.1mm以上，以規(guī)定的壓力，將第二部件4推壓到第一部件2的孔部13內(nèi)，同時(shí)，對(duì)這些兩部件之間通電，使兩者的接合部產(chǎn)生電阻熱，將第二部件4壓入上述孔部13，使第二部件4和孔部13的內(nèi)壁面部的接合面部形成接合界面，并且使該接合為固相狀態(tài)的接合。
文檔編號(hào)B23K20/00GK1691999SQ200380100399
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2003年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者野末明, 金原理, 水谷正幸, 齊藤拓也, 原田和愛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大橋技研, 株式會(huì)社 Tk