專利名稱：異種材料的摩擦接合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及異種材料的摩擦接合方法，更具體地涉及提供能夠通過 摩擦進行由異種材質(zhì)構(gòu)成的材料或者部件之間的接合的新方法。
背景技術(shù)：
作為用于接合相同或者不同種類的材料或部件的技術(shù)，有焊接接合、
螺栓接合、鉚釘接合、硬焊(BRAZE)接合、摩擦接合等各種方法，特 別是在由不同種類的材質(zhì)分離構(gòu)成的情況下通過接合構(gòu)成一個部件。
如前所述由異種材料構(gòu)成一個部件的理由在于，當以相同材質(zhì)構(gòu)成 時，在由于極難細致地加工或者體現(xiàn)復(fù)雜的形狀或設(shè)計的部件、大的部 件的情況等理由，而通過一道工序成形并不經(jīng)濟時，在由異種材質(zhì)分離 構(gòu)成后進行接合，從而完成一個部件。
對這樣由異種材質(zhì)構(gòu)成部件的代表性例子進行了研究，除了結(jié)構(gòu)和 形狀復(fù)雜之外，不需要極限耐久性的部位通過燒結(jié)成形而形成，而簡單 但要求強度的部位則通常以鋼鐵或者不銹鋼這樣的材料加工而成。
如前所述，在對由異種材料構(gòu)成的部件進行接合時，焊接、螺栓、 鉚釘接合都具有在部件為小型時無法適用的缺點，而硬焊則難以維持足 夠的強度，最理想的方法是摩擦接合。
一般的摩擦接合是通過使兩種材料固定于靜止夾具上和旋轉(zhuǎn)夾具上 進行連接后，對固定于靜止夾具上的材料施加壓力，并按壓固定于旋轉(zhuǎn) 夾具上的材料，利用摩擦熱進行兩種材料的接合。
在如前所述對兩種材料進行接合時，以往僅限于在材料的摩擦接合 面上沒有另外的加工過程，或者在不需要管孔那樣的加工的情況下限時 使用，因此對摩擦連接條件沒有大的影響。
但是當需要在接合后加工要進行摩擦接合的材料的接合面、或通過接合面加工如孔或其它部件安裝部位等的情況下，由于摩擦熱，在接合 過程中材料以接合面具有相當?shù)挠捕鹊姆绞竭M行變形，因此在接合后難 以進行加工。
當為了解決這種加工性問題而以在接合面上預(yù)先加工了孔等的狀態(tài) 進行摩擦接合時，由于摩擦熱，經(jīng)過加工的部位發(fā)生變形，無法維持正 常的形狀，存在再加工更加難以進行的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題而完成，在使燒結(jié)成形的制品與一般材料 的制品摩擦接合時，以燒結(jié)成形的制品插入在一般材料的制品內(nèi)部的方 式，在各個制品的外周緣部形成臺階形狀的接合，在中央部不受摩擦熱 的影響，由此來提高加工性，并且提供接合與加工性優(yōu)良的接合方法。


圖1是圖示為了說明本發(fā)明的技術(shù)而圖示出的異種材料的摩擦接合 方法的接合過程的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖示應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)進行異種材料的摩擦接合的狀態(tài)的剖 面圖。
，圖3是圖示通過應(yīng)用了本發(fā)明的技術(shù)的異種材料的摩擦接合方法進
行接合并加工完成的狀態(tài)的剖面圖。 標號說明
50:燒結(jié)部件；51:非燒結(jié)性金屬部件；52、 53:接合部位；55: 結(jié)合空間。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的接合方法進行說明。 圖1是圖示為了說明本發(fā)明的技術(shù)而圖示出的異種材料的摩擦接合 方法的接合過程的結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖示應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)進行異種材料 的摩擦接合的狀態(tài)的剖面圖。圖3以圖示通過應(yīng)用了本發(fā)明的技術(shù)的異種材料的摩擦接合方法進行接合并加工完成的狀態(tài)的剖面圖一起進行說 明。
在本發(fā)明中，使燒結(jié)成形的燒結(jié)部件50和由鋼材形成的非燒結(jié)性金
屬部件51的接合部位52、 53形成為彼此突出，在所述接合部位52、 53 中，燒結(jié)部件50的接合部位52無需后續(xù)加工，并一體形成管孔54。
當在所述非燒結(jié)性金屬部件51的接合部位53上形成結(jié)合空間55， 以使進行摩擦接合時，燒結(jié)部件50的接合部位52能夠以在變形的同時 進行插入的方式收容在該結(jié)合空間55中，所述結(jié)合空間55的深度H形 成為比結(jié)合深度H1更深，以能夠使在摩擦接合時產(chǎn)生的熱對應(yīng)形成于非 燒結(jié)性金屬部件51的中央部的管孔56的影響最小化，非燒結(jié)性金屬部 件51的外徑D考慮到最終加工狀態(tài)而具有比最終制品的外徑D1大的直 徑。
所述非燒結(jié)性金屬部件51上形成的結(jié)合空間55的內(nèi)側(cè)面優(yōu)選形成 為，向接合方向的相反方向凹入以使摩擦接合時的熱傳遞最小。
在如前所述的狀態(tài)下，使燒結(jié)部件50固定在接合裝置60所具有的 靜止夾具61上，使非燒結(jié)性金屬部件51固定在旋轉(zhuǎn)夾具62上，然后， 在使旋轉(zhuǎn)夾具62旋轉(zhuǎn)的同時，對固定于靜止夾具61上的燒結(jié)部件50向 非燒結(jié)性部件51的方向加壓，使它們彼此通過產(chǎn)生摩擦熱而接合。
此時，優(yōu)選用于產(chǎn)生適當?shù)哪Σ翢岬淖罴艳D(zhuǎn)速能夠維持在1500 2000 ipm左右，而摩擦連接所需的壓力使最終接合時的非燒結(jié)性金屬部 件51與燒結(jié)部件50能夠維持為4 10mm的長度左右的結(jié)合深度Hl 。
當所述結(jié)合深度Hl過淺時，燒結(jié)部件50與非燒結(jié)性金屬部件51 之間的結(jié)合力較弱，在接合后的加工工序或組裝工序等后續(xù)工序中可能 發(fā)生分離或者脫落。當結(jié)合深度H1過深時，則存在由于摩擦熱多而使燒 結(jié)部件50和非燒結(jié)性金屬部件51整體硬化，從而無法進行加工的問題。
在使所述燒結(jié)部件50和非燒結(jié)性部件51摩擦接合時，非燒結(jié)性金 屬部件51的接合部位53，收容燒結(jié)部件50的接合部位52的一半，而另 一半則以深入的方式形成，在最終階段，非燒結(jié)性金屬部件51的接合部 位53在燒結(jié)部件50的接合部位52形成臺階形狀65，由此能夠排除未接合部，并且能夠增大接合面積使結(jié)合力增大。如前所述的本發(fā)明，作為燒結(jié)部件50，提供應(yīng)用于汽車真空泵的轉(zhuǎn)子體，作為非燒結(jié)性金屬部件51，提供與轉(zhuǎn)子體結(jié)合的轉(zhuǎn)子軸，在將它 們分別固定于接合裝置60的靜止夾具61上和旋轉(zhuǎn)夾具62上之后，在使 旋轉(zhuǎn)夾具62旋轉(zhuǎn)的同時，向靜止夾具61的后方施加壓力。如前所述，在燒結(jié)部件50旋轉(zhuǎn)的同時，進行與非燒結(jié)性金屬部件 51的摩擦，通過該摩擦熱，燒結(jié)部件50和非燒結(jié)性金屬部件51的接合 部位52、 53在烙融的同時進行接合，因此成為燒結(jié)部件50的接合部位 52滲透到在非燒結(jié)性金屬部件51的接合部位53上形成的結(jié)合空間55內(nèi) 的方式。在如前所述完成了接合的狀態(tài)下，接合部位52、 53由于熔融而處于 向外部突出的狀態(tài)，該部位通過切削等方法進行加工而成為最終尺寸。當由于接合部位52、 53的熔融而彼此滲透的結(jié)合深度Hl處于4 10mm的范圍時，接合力最佳，當結(jié)合深度H1為4 10mm范圍以下時， 燒結(jié)部件50和非燒結(jié)性金屬部件51雖然維持了結(jié)合狀態(tài)，但是當受到 來自外部的沖擊等時則容易出現(xiàn)分離或者脫落的結(jié)果。另外，當結(jié)合深度H1為4 10mm的范圍以上時，由于摩擦熱，在 形成于非燒結(jié)性金屬部件51的結(jié)合空間55整體發(fā)生硬化，從而無法形 成管孔56，或者發(fā)生已經(jīng)形成于燒結(jié)部件50的管孔54被埋等情況，使 后續(xù)加工性變差，而無法完成最終制品。如上所述的本發(fā)明，在使燒結(jié)成形的制品與由一般材料構(gòu)成的制品 摩擦接合時，以在一般材料制品的內(nèi)部插入燒結(jié)成形的制品的方式，在 各自的外周緣部形成臺階形狀的接合，并使在中央部不受摩擦熱的影響， 由此，提高了加工性，從而提供一種接合與加工性優(yōu)良的接合方法。
權(quán)利要求
1、異種材料的摩擦接合方法，在這種摩擦接合中，使燒結(jié)部件(50)固定在接合裝置(60)的靜止夾具(61)上，使鋼材等非燒結(jié)性金屬部件(51)固定在旋轉(zhuǎn)夾具(62)上之后，在使旋轉(zhuǎn)夾具(62)旋轉(zhuǎn)的同時，對固定于靜止夾具(61)上的燒結(jié)部件(50)向非燒結(jié)性金屬部件(51)的方向加壓，兩個制品的接合部位通過摩擦而接合，其特征在于，在所述燒結(jié)部件(50)的接合部位(52)上一體形成不需要后續(xù)加工的管孔(54)，在所述非燒結(jié)性金屬部件(51)的接合部位(53)上形成結(jié)合空間(55)，以使在摩擦接合時，燒結(jié)部件(50)的接合部位(52)以在變形的同時進行插入的方式收容在該接合空間(55)中，所述結(jié)合空間(55)的深度H形成為比結(jié)合深度H1的深度要深，以使在摩擦接合時，產(chǎn)生的熱對于應(yīng)形成在非燒結(jié)性金屬部件(51)的中央部的管孔(56)的影響最小，考慮到最終加工狀態(tài)，所述非燒結(jié)性金屬部件(51)的外徑D以維持比最終制品的外徑D1大的直徑的狀態(tài)進行接合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種材料的摩檫接合方法，其特征在于， 所述非燒結(jié)性金屬部件(51)上所形成的結(jié)合空間(55)的內(nèi)側(cè)面，形成為向與接合方向相反的方向凹入，以使摩擦接合時的熱傳遞最小。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種材料的摩擦接合方法，其特征在于， 所述燒結(jié)部件(50)和非燒結(jié)性金屬部件(51)之間的結(jié)合深度H1維持4 10mm的長度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種材料的摩擦接合方法，其特征在于， 在使所述燒結(jié)部件(50)和非燒結(jié)性金屬部件(51)摩擦接合后，在最終階段，接合部位(52、 53)成為臺階形狀(65)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種異種材料的摩擦接合方法，使燒結(jié)部件和非燒結(jié)性金屬部件分別固定在接合裝置的靜止和旋轉(zhuǎn)夾具上，在使旋轉(zhuǎn)夾具旋轉(zhuǎn)的同時對燒結(jié)部件向非燒結(jié)性金屬部件的方向加壓，兩制品接合部位通過摩擦而接合，在燒結(jié)部件接合部位上一體形成有管孔，在非燒結(jié)性金屬部件接合部位上形成有收容燒結(jié)部件接合部位的結(jié)合空間，結(jié)合空間比結(jié)合深度深，以使摩擦接合時產(chǎn)生的熱對應(yīng)形成在非燒結(jié)性金屬部件中央部的管孔的影響最小，非燒結(jié)性金屬部件以大于最終制品外徑的外徑接合，由此，燒結(jié)成形制品與一般材料制品摩擦接合，其中以燒結(jié)成形制品插入在一般材料制品內(nèi)部的方式在各自外周緣部形成臺階形狀的接合，使中央部不受摩擦熱影響，從而提高加工性。
文檔編號B23K33/00GK101293306SQ200710154430
公開日2008年10月29日 申請日期2007年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日
發(fā)明者李珍旭 申請人:大韓燒結(jié)金屬株式會社