JP2005230823A - Joining apparatus and joining method with pulse energization - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パルス通電による接合装置と接合方法に関するものである。 The present invention relates to a joining apparatus and a joining method using pulse energization.
近年、パルス通電による接合方法が様々な部材の接合に用いられている。
このパルス通電による接合方法においては、接合部材を加圧しつつパルス通電している。
接合時に接合部材にかかる圧力は、圧力センサーを使い、コントロールしている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, a joining method using pulse energization is used for joining various members.
In this joining method using pulse energization, pulse energization is performed while pressurizing the joining member.
The pressure applied to the joining member during joining is controlled using a pressure sensor (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、精度の厳しい接合部材や、温度がかかるとつぶれやすい接合部材などにおいては、精度よく接合することが困難であった。これは、圧力センサーからの信号に即時に応答するだけの圧力制御機構が実現できないためである。
特許文献1記載の発明では、ボールねじを電動モータで駆動することで圧力制御を行おうとしているが、接合時の昇温に伴う接合部材の熱膨張で圧力制御にタイムラグを生じ、接合部材のつぶれを引き起こすという問題があった。
However, it is difficult to join with high accuracy in a highly accurate joining member or a joining member that easily collapses when temperature is applied. This is because a pressure control mechanism that can respond immediately to a signal from the pressure sensor cannot be realized.
In the invention described in Patent Document 1, pressure control is performed by driving a ball screw with an electric motor. However, a time lag occurs in the pressure control due to thermal expansion of the joining member accompanying a temperature rise during joining, and There was a problem of causing collapse.
本発明は、このような従来の問題点を解消し、接合時の昇温で接合部材が熱膨張しても接合部材にかかる圧力をタイムラグを起こさないで軽減し、精度を損なうこと無く接合体を得ることのできるパルス通電による接合装置と接合方法を提供することを目的とするものである。 The present invention eliminates such conventional problems, and reduces the pressure applied to the joining member without causing a time lag even if the joining member thermally expands due to the temperature rise during joining, and the joined body without losing accuracy. It is an object of the present invention to provide a joining apparatus and a joining method by pulse energization that can obtain the above.
接合時にかける圧力をできるだけ少なくすると、昇温による熱膨張での接合部材のつぶれが少なくなるものの、初期圧力が異常に低いと、電極と接合部材間に僅かな隙間が発生し、異常発熱が発生することが分かった。この場合、接合部材はこの異常発熱で溶けるような不具合となる。
一方、この異常発熱を避けるために、初期圧力を高くすると、接合部材が昇温で熱膨張し、圧力が更に高くなって接合部材のつぶれが発生する。
そこで本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、本発明者は、接合部材にパルス電流を供給する電極構造に弾力性を持たせることで初期に設定した圧力が昇温で熱膨張しても該圧力を維持し、接合部材のつぶれを回避できることを知見し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
さらに、本発明者は、接合部材に接する電極構造にカーボンを用いることで、1000℃を超える高温まで電極構造の劣化無く使用可能となることを知見し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
If the pressure applied during joining is reduced as much as possible, the joining member will not collapse due to thermal expansion due to temperature rise, but if the initial pressure is abnormally low, a slight gap will occur between the electrode and the joining member, causing abnormal heat generation. I found out that In this case, the joining member has a problem that it melts due to this abnormal heat generation.
On the other hand, if the initial pressure is increased in order to avoid this abnormal heat generation, the joining member thermally expands at an elevated temperature, and the pressure further increases and the joining member is crushed.
Therefore, the present inventor has intensively studied to achieve the above object.
As a result, the present inventor has provided elasticity to the electrode structure that supplies the pulse current to the joining member, so that the initially set pressure can be maintained even when the temperature expands due to the temperature rise, and the joining member is crushed. Has been found to be able to be avoided, and the present invention has been completed based on this finding.
Furthermore, the present inventor has found that by using carbon for the electrode structure in contact with the joining member, it can be used without deterioration of the electrode structure up to a high temperature exceeding 1000 ° C., and the present invention is completed based on this knowledge. It came to.
請求項1に係る本発明は、通電可能な接合部材にパルス電流を供給する1対の電極と、前記電極にパルス電流を通電するパルス電流発生機と、前記電極を加圧するための加圧手段とを備えたパルス通電による接合装置において、前記電極が弾性力を有する電極であるパルス通電による接合装置を提供するものである。
請求項2に係る本発明は、弾性力を有する電極の材質の少なくとも一部にカーボンが使用されていることを特徴とする、請求項1記載の接合装置を提供するものである。
請求項3に係る本発明は、通電可能な接合部材の接合面を互いに突き合わせ、突き合わせられた接合面を密着させるように所定の圧力で加圧しつつ、前記接合部材の任意な方向に一対の電極をあて、前記接合部材のみにパルス通電させ接合するパルス通電による接合法において、前記接合部材にパルス電流を供給する電極として弾性力を有する電極を用いることを特徴とするパルス通電による接合方法を提供するものである。
請求項4に係る本発明は、弾性力を有する電極の材質の少なくとも一部にカーボンを使用することを特徴とする、請求項3記載の接合方法を提供するものである。
The present invention according to claim 1 is a pair of electrodes for supplying a pulse current to a joining member that can be energized, a pulse current generator for energizing the electrode with a pulse current, and a pressurizing means for pressurizing the electrode In the joining apparatus by pulse energization provided with the above, the joining apparatus by pulse energization in which the electrode is an electrode having elasticity is provided.
The present invention according to claim 2 provides the joining apparatus according to claim 1, wherein carbon is used for at least part of the material of the electrode having elasticity.
According to a third aspect of the present invention, a pair of electrodes are arranged in an arbitrary direction of the bonding member while pressing the bonding surfaces of the bonding members that can be energized to each other and pressurizing at a predetermined pressure so as to closely contact the butted bonding surfaces. In the joining method by pulse energization in which only the joining member is subjected to pulse energization, an electrode having elasticity is used as an electrode for supplying a pulse current to the joining member. To do.
The present invention according to
請求項1、2に係る本発明によれば、寸法精度の厳しい接合部材の接合が容易となり、圧力センサーやフィードバック装置等の高価な装置を必要とせずに接合部材のつぶれを回避することのできるパルス通電による接合装置が提供される。
また、請求項3、4に係る本発明によれば、寸法精度の厳しい接合部材の接合が容易となり、圧力センサーやフィードバック装置等の高価な装置を必要とせずに接合部材のつぶれを回避することができる。
According to the first and second aspects of the present invention, it is easy to join a joining member with strict dimensional accuracy, and the joining member can be prevented from being crushed without requiring an expensive device such as a pressure sensor or a feedback device. A joining apparatus using pulse energization is provided.
Further, according to the third and fourth aspects of the present invention, it is easy to join the joining member with strict dimensional accuracy, and the collapsing of the joining member is avoided without requiring an expensive device such as a pressure sensor or a feedback device. Can do.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
請求項1に係る本発明は、通電可能な接合部材(以下、単に「接合部材」と称することがある。)にパルス電流を供給する1対の電極と、前記電極にパルス電流を通電するパルス電流発生機と、前記電極を加圧するための加圧手段とを備えたパルス通電による接合装置において、前記電極が弾性力を有する電極であるパルス通電による接合装置である。
図1は、請求項1に係る本発明のパルス通電による接合装置の一態様を示す説明図である。
図1において、符号1は接合部材を示し、符号2は電極を示している。また、符号3は、パルス電流発生機を示し、符号4は、電極を加圧するための加圧手段(例えば、エアーシリンダーや油圧シリンダー)を示している。
なお、図1において、符号2Aは上ラム電極を示し、符号2Bは下ラム電極を示している。但し、これら上下のラム電極は、それぞれ上下の電極2と一体となったものでも良い。また、符号5は、チャンバー内を真空状態にしうる真空チャンバーを示している。この真空チャンバーは、真空雰囲気だけでなく、必要に応じて不活性ガス雰囲気とすることもできるようにされている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
According to the first aspect of the present invention, a pair of electrodes for supplying a pulse current to an energized joining member (hereinafter simply referred to as “joining member”), and a pulse for energizing the electrode with a pulse current. In a joining apparatus by pulse energization provided with a current generator and a pressurizing means for pressurizing the electrode, the joining apparatus by pulse energization, in which the electrode is an electrode having elasticity.
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of a joining apparatus using pulse energization according to the first aspect of the present invention.
In FIG. 1, the code | symbol 1 shows the joining member and the code | symbol 2 has shown the electrode. Reference numeral 3 represents a pulse current generator, and
In FIG. 1, reference numeral 2A denotes an upper ram electrode, and
図1において、接合部材1は弾性電極2、2で挟まれ、該弾性電極2、2はそれぞれ上下ラム電極2A、2Bに接している。
下ラム電極2Bは、その下部に設けられている、電極を加圧するための加圧手段により接合部材1を持ち上げ加圧するように構成されている。電極を加圧するための加圧手段としては、例えば、エアーシリンダーや油圧シリンダーが挙げられる。
なお、図1では、電極が上下一対設けられているものを示しているが、これに限定されるものではない。例えば、並列的に上下一対ずつ設けられている電極間に、本発明で特色とする弾性電極を使用することにより、一度に多数個の接合体を得ることができる。
In FIG. 1, the joining member 1 is sandwiched between elastic electrodes 2 and 2, which are in contact with the upper and
The
Although FIG. 1 shows a case where a pair of upper and lower electrodes are provided, the present invention is not limited to this. For example, a large number of joined bodies can be obtained at a time by using the elastic electrode featured in the present invention between the upper and lower electrodes arranged in parallel.
請求項1に係る発明においては、接合部材にパルス電流を供給する電極として、弾性力を有する電極2を用いることが必要である。
パルス通電接合装置としては、本発明の方法で特色とする「弾性力を有する電極」以外は、基本的には一般に用いられている、接合部材にパルス電流を供給する1対の電極と、前記電極にパルス電流を通電するパルス電流発生機と、前記電極を加圧するための加圧手段とを備えたパルス通電による接合装置を用いることができる。必ずしも図1に示されるようなパルス通電接合装置に限定されるものではない。
In the invention which concerns on Claim 1, it is necessary to use the electrode 2 which has elastic force as an electrode which supplies a pulse current to a joining member.
As a pulse energization joining apparatus, a pair of electrodes for supplying a pulse current to a joining member, which is basically used, except for “an electrode having elastic force”, which is characterized by the method of the present invention, It is possible to use a pulse energization joining device provided with a pulse current generator for energizing the electrode with a pulse current and a pressurizing means for pressurizing the electrode. The present invention is not necessarily limited to the pulse current bonding apparatus as shown in FIG.
弾性力を有する電極2としては、例えば、つるまきバネのようなバネを用いたものが挙げられる。バネ材としては、ステンレス製でも良いが、耐熱性が高く、しかも素材自体にも若干の弾力性があることから、カーボン製が好ましい。なお、1回限りの使用の場合には、カーボンシートを積み重ねることによっても弾性力を有する電極2とすることができる。
即ち、請求項1に係る発明における弾性力を有する電極2としては、請求項2に記載したように、弾性力を有する電極の材質の少なくとも一部にカーボンが使用されていることが好ましい。接合部材に接する電極構造にカーボンを用いることで、1000℃を超える高温まで電極構造の劣化無く使用可能となる。
以下、「弾性力を有する電極」を単に「弾性電極」と称することがある。また、「弾性力を有するカーボン製の電極」は単に「弾性カーボン電極」と称することがある。
Examples of the electrode 2 having elasticity include those using a spring such as a helical spring. The spring material may be made of stainless steel, but is preferably made of carbon because it has high heat resistance and the material itself has some elasticity. In the case of one-time use, the electrode 2 having elastic force can be obtained by stacking carbon sheets.
That is, as the electrode 2 having elastic force in the invention according to claim 1, as described in claim 2, carbon is preferably used for at least a part of the material of the electrode having elastic force. By using carbon for the electrode structure in contact with the bonding member, the electrode structure can be used up to a high temperature exceeding 1000 ° C. without deterioration of the electrode structure.
Hereinafter, the “electrode having elasticity” may be simply referred to as “elastic electrode”. The “carbon electrode having elasticity” may be simply referred to as “elastic carbon electrode”.
通常、このようなバネの上下に、カーボンブロックの平板などからなるバネ部材7(上側バネ部材7Aと下側バネ部材7B)を配置したものを、弾性力を有する電極2として用いる。図2は、電極2として、そのようなバネ6の上下にカーボンブロックの平板からなるバネ部材7(上側バネ部材7Aと下側バネ部材7B)を配置したものを示す断面説明図である。
また、バネ6単独の他に、バネ6の周囲に、カーボンチップ又はカーボンファイバー8を充填したものを、弾性力を有する電極2として用いることもできる。図3は、電極2として、そのようなバネ6の周囲に、カーボンチップ又はカーボンファイバー8を充填し、さらにその上下にカーボンブロックの平板からなるバネ部材7(上側バネ部材7Aと下側バネ部材7B)を配置したものを示す断面説明図である。
Usually, a spring member 7 (
In addition to the
さらには、バネを用いずに、カーボンチップ又はカーボンファイバーをカーボンブロックの平板などからなる上側バネ部材7Aと下側バネ部材7Bとの間に充填したものを弾性力を有する電極2として用いることもできる。図4は、電極2として、バネ6を用いずに、カーボンチップ又はカーボンファイバー8をカーボンブロックの平板からなる上側バネ部材7Aと下側バネ部材7Bの間に充填したものを示す断面説明図である。
カーボンチップ又はカーボンファイバー8は、塊となると弾性を有し、接合時のパルス電流の通り道となるので、接合部材1へパルス電流をより効率的に供給することができる。
また、カーボンチップ又はカーボンファイバー8は、パルス電流で発熱することから、接合部材1への熱供給が可能となる。
Furthermore, without using a spring, a carbon chip or carbon fiber filled between an
Since the carbon chip or the
Further, since the carbon chip or the
通常、カーボンブロックの平板などからなるバネ部材7(上側バネ部材7Aと下側バネ部材7B)、バネ6、カーボンチップ又はカーボンファイバー8の外周は、図5に示すように、厚さ0.2mm程度のカーボンシート9で2重に巻かれている。
カーボンブロックの平板などからなるバネ部材7(上側バネ部材7Aと下側バネ部材7B)のうち、一方のバネ部材をSUS製等の針金で縛るなどして固定し、他方のバネ部材は自由に上下動できるようにしておく、ことが好ましい。
Usually, the outer periphery of the spring member 7 (
Of the spring members 7 (
なお、電極2としては、上記したようにバネ6の上下にカーボンブロックの平板7からなるバネ部材7(上側バネ部材7Aと下側バネ部材7B)を配置したものだけでなく、図6に示すように、下側バネ部材7Bとしてカーボンブロックの平板の代わりに、カーボンブロックをくりぬいた如き形状のものを用いることができる。この場合、外周に巻くカーボンシート9は省略することができる。
As shown in FIG. 6, the electrode 2 is not only one in which the spring members 7 (the
また、図7〜10に示すように、上下のバネ部材7(上側バネ部材7Aと下側バネ部材7B)のいずれか一方又は両方をカーボンブロックの平板でなく、カーボンブロックの平板の中央部に突起10を設けた形状のものとすることができる。
図6〜10において、上下のバネ部材7(上側バネ部材7Aと下側バネ部材7B)のいずれか一方が、上下動できるようになっている。
図7は、下側バネ部材7Bとして、カーボンブロックの平板7の代わりに、カーボンブロックの平板の中央部に突起10を設けた形状のものを用いた例を示している。図7の場合、バネ6は2本用いられている。
図8は、図7においてバネ6を1本用いた例を示している。
図9は、図7の例において、下側バネ部材7Bだけでなく、上側バネ部材7Aも、カーボンブロックの平板の中央部に突起10を設けた形状のものを用いた例を示している。
図10は、図9において、バネ6を1本用いた例を示す断面説明図である。つまり、図10は、図8の例において、下側バネ部材7Bだけでなく、上側バネ部材7Aも、カーボンブロックの平板の中央部に突起10を設けた形状のものを用いた例を示している。即ち、内蔵するバネ6は、突起10を取り囲んで1本でもいいし、突起10を挟んで2本以上使用してもよい。
Further, as shown in FIGS. 7 to 10, either one or both of the upper and lower spring members 7 (
6 to 10, any one of the upper and lower spring members 7 (the
FIG. 7 shows an example in which a
FIG. 8 shows an example in which one
FIG. 9 shows an example in which, in the example of FIG. 7, not only the
FIG. 10 is a cross-sectional explanatory view showing an example in which one
図7〜10に示すように、上下のバネ部材7(上側バネ部材7Aと下側バネ部材7B)のいずれか一方又は両方をカーボンブロックの平板でなく、カーボンブロックの平板の中央部に突起10を設けた形状のものとした場合には、いわゆる戸当りの如く機能し、バネ6が完全に押し縮められる前に、この突起10で相手側のバネ部材7を押す構造となっている。このため、初期加重を大きくする必要がある場合に有効である。
As shown in FIGS. 7 to 10, one or both of the upper and lower spring members 7 (
請求項1、2に係る本発明においては、上記した如き「弾性力を有する電極」以外は、基本的には一般に用いられているパルス通電接合装置をそのまま用いることができる。 In the present invention according to claims 1 and 2, a generally used pulse current bonding apparatus can be used as it is, except for the “electrode having elasticity” as described above.
次に、請求項3に係る本発明は、パルス通電による接合工法において、接合部材にパルス電流を供給する電極として弾性力を有する電極を用いることを特徴とするパルス通電による接合方法を提供するものであり、請求項4に係る本発明は、弾性力を有する電極の材質の少なくとも一部にカーボンを使用することを特徴とする、請求項3記載の接合方法を提供するものである。
請求項3、4に係る本発明においても、上記した如き「弾性力を有する電極」以外は、基本的には一般に用いられているパルス通電接合方法をそのまま用いることができる。パルス通電接合の条件も、基本的には一般に用いられているパルス通電接合方法における条件を採用することができる。
パルス通電接合法は、基本的にはパルス通電による自己発熱を利用した接合法である。
「弾性力を有する電極」としては、上記請求項1、2に係る本発明において記載したとおりである。
Next, the present invention according to claim 3 provides a joining method by pulse energization characterized by using an electrode having elasticity as an electrode for supplying a pulse current to the joining member in the joining method by pulse energization. The present invention according to
Also in the present invention according to
The pulse energization joining method is basically a joining method using self-heating by pulse energization.
The “electrode having elasticity” is as described in the present invention according to claims 1 and 2 above.
パルス通電接合は、通常、真空又は不活性ガス雰囲気中において行われる。即ち、パルス通電接合を行う際には、真空雰囲気としておくことが望ましいが、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下において行っても良い。 The pulse current bonding is usually performed in a vacuum or an inert gas atmosphere. That is, it is desirable to perform a pulse energization bonding in a vacuum atmosphere, but it may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.
接合部材としては、通電可能なものであれば特に制限されないが、極めて高精度の寸法加工が施されたものを用いることが好ましい。また、接合部材の両面又は片面は、予め洗浄し、汚れや付着物などを取り除いておくことが望ましい。具体的には例えば、超音波等を用い、イソプロパノールなどの有機溶剤を用いて接合部材の両面又は片面を洗浄しておくことが望ましい。或いは、接合部材の両面又は片面に、スパッタ、洗浄液等による清浄化を施し、接合界面の異物、酸化膜、不動態被膜等を除去して接合を行っても良い。さらには、接合部材の両面又は片面に、アルゴン雰囲気下でのプラズマ処理もしくは大気圧下でのプラズマ照射処理による界面改質を施しておいても良い。このようなアルゴン雰囲気下でのプラズマ処理による界面改質を施すことにより、界面の酸化被膜等を除去し、接合を容易ならしめることができる。 The joining member is not particularly limited as long as it can be energized, but it is preferable to use a member subjected to dimensional processing with extremely high accuracy. Moreover, it is desirable that both surfaces or one surface of the joining member be cleaned in advance to remove dirt and adhered matters. Specifically, for example, it is desirable to clean both surfaces or one surface of the bonding member using an ultrasonic solvent or the like and an organic solvent such as isopropanol. Alternatively, both surfaces or one surface of the bonding member may be cleaned by sputtering, cleaning liquid, or the like, and bonding may be performed by removing foreign matter, oxide film, passive film, or the like at the bonding interface. Furthermore, interface modification by plasma treatment under an argon atmosphere or plasma irradiation treatment under atmospheric pressure may be performed on both surfaces or one surface of the bonding member. By performing such interface modification by plasma treatment in an argon atmosphere, the oxide film and the like at the interface can be removed, and the bonding can be facilitated.
さらに、接合部材としては、接合面の両面又は片面に鏡面乃至平滑化処理を施されたものが好ましい。接合面の両面又は片面に鏡面乃至平滑化処理を施す方法としては、研磨、バフ仕上げ等公知の方法が挙げられる。この処理により接合面の表面粗度を0.5μm以下の鏡面乃至平滑面に仕上げておくことが望ましい。
なお、パルス通電による接合を行うにあたっては、接合部材は、必要に応じて、Vブロックなどを用いて正確な位置決めを行ってもよい。
Furthermore, as a joining member, the thing by which the mirror surface thru | or smoothing process was given to both surfaces or one side of the joining surface is preferable. Examples of a method for applying a mirror surface or a smoothing treatment to both surfaces or one surface of the joint surface include known methods such as polishing and buffing. It is desirable to finish the surface roughness of the joining surface to a mirror surface or a smooth surface of 0.5 μm or less by this treatment.
In joining by pulse energization, a joining member may perform exact positioning using a V block etc. as needed.
本発明において、接合部材1にパルス電流を供給する電極として弾性力を有する電極を用いる理由は次のとおりである。
即ち、パルス通電接合中に、接合部材1が昇温し、ある一定温度以上になると接合部材1が軟化し、降伏応力が減衰する。接合部材1が軟化すると、加圧力が分散し、横への変形が起こる。横に膨らむ変形が起こるということは、圧力が横方向に分散し、接合方向にかからず、加圧力の応答性が悪くなり、良い結果が得られないことになる。従って、接合部材1が昇温し、降伏応力が減衰するのに伴い、加圧力をそれ以下の範囲で徐々に下げることが望ましい。つまり、降伏応力と加圧力の最も適切な応答性のある接合加圧力に調節することが良い。
しかも、パルス通電時における加熱により接合部材1が発熱し、膨張することから、加熱膨張による加圧力の上昇をも考慮しなければならない。
このため、パルス通電接合の初期と比べて、その後の段階では、加圧力を下げている。これにより、接合力の低下を防ぎ、加圧力の調節を行わない場合と比べて、接合力を増大させることができる。
しかしながら、接合部材1の加熱による膨張分を適宜測定し、或いは降伏応力の減衰を適宜測定し、これに合わせて加圧力を逐一弱めるためには、圧力センサーやフィードバック装置等の高価な装置を必要とする。また、接合時の昇温に伴う接合部材の熱膨張で圧力制御にタイムラグを生じ、接合部材のつぶれを引き起こすという問題もある。
本発明では、弾性力を有する電極2を用いることにより、圧力センサーやフィードバック装置等の高価な装置を必要とせず、しかも接合時の昇温に伴う接合部材の熱膨張で圧力制御にタイムラグを生じ、接合部材のつぶれを引き起こすという問題を生ずることなく、パルス通電時における加熱膨張による加圧力の上昇を適宜抑えることができる。この結果、寸法精度が良好な製品に仕上げることができる。
In the present invention, the reason why an electrode having elasticity is used as an electrode for supplying a pulse current to the bonding member 1 is as follows.
That is, the temperature of the bonding member 1 is increased during pulse current bonding, and when the temperature exceeds a certain temperature, the bonding member 1 is softened and the yield stress is attenuated. When the joining member 1 is softened, the applied pressure is dispersed and lateral deformation occurs. When the deformation which swells laterally occurs, the pressure is dispersed in the lateral direction and does not apply in the joining direction, so that the responsiveness of the applied pressure is deteriorated and a good result cannot be obtained. Therefore, it is desirable to gradually lower the applied pressure in a range below that as the joining member 1 rises in temperature and the yield stress attenuates. That is, it is good to adjust to the joining pressure with the most appropriate responsiveness of the yield stress and the pressure.
In addition, since the bonding member 1 generates heat and expands due to heating during pulse energization, it is necessary to consider an increase in pressure due to heat expansion.
For this reason, compared with the initial stage of pulse energization joining, the applied pressure is lowered in the subsequent stage. Thereby, the fall of joining force can be prevented and joining force can be increased compared with the case where adjustment of applied pressure is not performed.
However, in order to appropriately measure the expansion due to heating of the joining member 1 or to appropriately measure the attenuation of the yield stress, and to weaken the applied pressure one by one, an expensive device such as a pressure sensor or a feedback device is required. And In addition, there is a problem that a time lag occurs in the pressure control due to thermal expansion of the joining member accompanying a temperature rise during joining, and the joining member is crushed.
In the present invention, by using the electrode 2 having elastic force, an expensive device such as a pressure sensor or a feedback device is not required, and there is a time lag in the pressure control due to the thermal expansion of the joining member accompanying the temperature rise at the time of joining. And the rise of the pressurizing force by the heating expansion at the time of pulse energization can be appropriately suppressed without causing the problem of causing the joining member to be crushed. As a result, a product with good dimensional accuracy can be finished.
即ち、パルス通電接合の初期より後の段階では、自己発熱により接合部材1がかなり高温となり膨張することから、膨張した分だけ加圧力を弱めることが必要となる。
この場合、通常の弾性力のない電極であると、加熱による膨張分を適宜測定し、これに合わせて加圧力を逐一弱める必要がある。そのためには圧力センサーやフィードバック装置等の高価な装置を必要とする。また、接合時の昇温に伴う接合部材の熱膨張で圧力制御にタイムラグを生じ、接合部材のつぶれを引き起こすという問題もある。
しかしながら、このような弾性力を有する電極(弾性カーボン電極)2を用いると、加熱による膨張分を吸収し、パルス通電時における加熱膨張による加圧力のいわば必然的に起こる上昇をある程度自動的に抑えることができる。また、接合部材1にかかる偏圧を防ぎ、より寸法精度の高い仕上がりとすることができる。
通常のカーボン電極を使用すると、接合部材1の各部位の寸法にバラツキが発生し、精度を確保することができないが、このような弾性カーボン電極2を使用することにより、圧力センサーやフィードバック装置等の高価な装置を必要とすることなく、接合部材1の各部位の寸法の偏差をなくし、寸法精度の良い仕上がりとすることができる。また、このような弾性力を有する電極を使用することで、真空チャンバー内の負圧による電極間の圧力変化も吸収することができる。
That is, in a stage after the initial stage of pulse energization joining, the joining member 1 becomes considerably hot and expands due to self-heating, so it is necessary to weaken the applied pressure by the amount of expansion.
In this case, if the electrode has no normal elasticity, it is necessary to appropriately measure the amount of expansion due to heating and to weaken the applied pressure one by one. For this purpose, expensive devices such as pressure sensors and feedback devices are required. In addition, there is a problem that a time lag occurs in the pressure control due to thermal expansion of the joining member accompanying a temperature rise during joining, and the joining member is crushed.
However, when an electrode (elastic carbon electrode) 2 having such an elastic force is used, the expansion due to heating is absorbed, and so-called increase in pressure caused by heating expansion during pulse energization is automatically suppressed to some extent. be able to. Moreover, the uneven pressure applied to the joining member 1 can be prevented, and a finish with higher dimensional accuracy can be achieved.
If a normal carbon electrode is used, the dimensions of each part of the joining member 1 vary, and accuracy cannot be ensured. However, by using such an elastic carbon electrode 2, a pressure sensor, a feedback device, etc. Without requiring an expensive device, it is possible to eliminate a deviation in the dimensions of each part of the joining member 1 and achieve a finish with high dimensional accuracy. In addition, by using an electrode having such an elastic force, a pressure change between the electrodes due to a negative pressure in the vacuum chamber can be absorbed.
なお、本発明においては、接合部材1の熱の発散を防止し、温度ムラを防ぐために、接合部材1外周に、1重乃至多重の反射板を設置することができる。 In the present invention, in order to prevent heat diffusion of the bonding member 1 and to prevent temperature unevenness, a single or multiple reflectors can be installed on the outer periphery of the bonding member 1.
以下、パルス通電の条件等について、請求項3、4に係る本発明を参照しつつ述べる。
請求項3、4に係る本発明は、通電可能な接合部材1の接合面を互いに突き合わせ、突き合わせられた接合面を密着させるように所定の圧力で加圧しつつ、前記接合部材の任意な方向に一対の電極2をあて、前記接合部材1のみにパルス通電させ接合するパルス通電による接合方法に関するものである。
請求項3、4に係る本発明は、このようなパルス通電による接合方法において、接合部材1にパルス電流を供給する電極2として弾性力を有する電極を用いることを特徴とするものである。
ここで接合部材1にパルス電流を供給する電極2として弾性力を有する電極としては、請求項1、2に係る本発明において記載したものを用いることができる。
Hereinafter, the conditions of pulse energization will be described with reference to the present invention according to
According to the third and fourth aspects of the present invention, the joining surfaces of the joining members 1 that can be energized are abutted to each other, and are pressed at a predetermined pressure so that the abutted joining surfaces are brought into close contact with each other. The present invention relates to a joining method by pulse energization in which a pair of electrodes 2 are applied and only the joining member 1 is pulsed and joined.
The present invention according to
Here, as an electrode having elasticity as the electrode 2 for supplying a pulse current to the bonding member 1, those described in the present invention according to claims 1 and 2 can be used.
請求項3、4に係る本発明において、パルス通電接合方法としては、基本的には一般に用いられているパルス通電接合方法を用いることができる。
即ち、接合部材1の接合面を互いに突き合わせ、突き合わせられた接合面を密着させるように所定の圧力で加圧しつつ、接合部材の任意な方向に一対の電極2をあて、接合部材1のみにパルス通電させる。
図1では、電極方向と接合界面加圧方向とが同じものを示しているが、電極方向と接合界面加圧方向とは、異なっていても良いし、同じであっても良い。
接合部材1と接する電極2の形状は、接合部材1の形状に合わせ、円盤状でも、通電可能なローラー状でも良いし、さらには彫り込んだものであっても良い。
In the present invention according to
That is, the bonding surfaces of the bonding members 1 are abutted with each other, and a pair of electrodes 2 are applied in an arbitrary direction of the bonding member while applying pressure to the bonding members 1 so that the butted bonding surfaces are brought into close contact with each other. Energize.
In FIG. 1, the electrode direction and the bonding interface pressure direction are the same, but the electrode direction and the bonding interface pressure direction may be different or the same.
The shape of the electrode 2 in contact with the bonding member 1 may be a disk shape, a roller shape that can be energized, or may be engraved according to the shape of the bonding member 1.
ここで「のみに通電させる。」とは、接合部材以外に通電するようなものを使用しないということであり、換言すると放電プラズマ焼結法で一般に用いられている、接合部材を取り囲むようなカーボン型を使用しないということである。
電極間に接合部材以外の接合部材を取り囲む通電可能なカーボン型を使用しないことによって、通電可能なカーボン型を使用することによる電流密度の低下を防ぎ、また、接合部材側帯部の直接温度制御を可能にして効率の良い接合をし、併せて、これまでカーボン型の中で円盤又は円柱状のみしかできなかった接合部材の形状的制約を排除し、任意な形状の接合が可能となり、飛躍的に接合範囲を拡大した。
Here, “only energize” means not using anything other than the joining member, and in other words, carbon that surrounds the joining member, which is generally used in the spark plasma sintering method. This means that no type is used.
By not using a carbon type that can be energized to enclose a joining member other than the joining member between the electrodes, a decrease in current density due to the use of a carbon type that can be energized is prevented, and direct temperature control of the band part on the side of the joining member is achieved. In addition, it enables efficient joining, and at the same time, it eliminates the shape restrictions of joining members that have only been able to be made only in the shape of a disk or a cylinder in the carbon mold so far. The joint range was expanded.
このとき、突き合わせられた接合面近傍を外部から強制的に加熱しながら通電させることができる。これにより長尺の部材などを短時間に効率良く接合することができる。
このような外部から強制的に加熱する手段としては特に制限はないが、マイクロ波誘導加熱、ミリ波誘導加熱、サブミリ波誘導加熱などの誘導加熱方式が最も好ましい。この他に高周波加熱等が挙げられ、これらの1種を単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
外部から強制的に加熱する際の加熱時間は、一般的には60分以下とすれば良い。
At this time, it is possible to energize the vicinity of the butted joint surfaces while forcibly heating from the outside. Thereby, a long member etc. can be joined efficiently in a short time.
The means for forcibly heating from the outside is not particularly limited, but induction heating methods such as microwave induction heating, millimeter wave induction heating, and submillimeter wave induction heating are most preferable. In addition, high-frequency heating and the like can be mentioned, and one of these can be used alone, or two or more can be used in combination.
The heating time for forcibly heating from the outside may generally be 60 minutes or less.
パルス電流としては通常直流が用いられ、請求項3、4に係る本発明においては、デューティー比、つまりパルスのONとOFFの比(ON/ON+OFF)が86〜99.9%、好ましくは90〜99.9%のパルス電流を流すことが好ましい。
このようなパルスのON時間の比率の高いパルス電流を流し、自己発熱により全体を緩やかに昇温させて、なるべく部材全体を均一に昇温させることが好ましい。
As the pulse current, direct current is normally used. In the present invention according to
It is preferable that a pulse current having a high ON time ratio of such a pulse is supplied, the temperature of the entire member is gradually increased by self-heating, and the temperature of the entire member is increased as uniformly as possible.
また、パルス電流としては、100〜50000A、好ましくは300〜30000Aの範囲のものが用いられ、電圧は100V以下である。本発明においては、このようなパルス電流による通電処理を2段階に分けて行うことができる。 Moreover, as a pulse current, the thing of the range of 100-50000A, Preferably 300-30000A is used, and a voltage is 100V or less. In the present invention, such energization processing using a pulse current can be performed in two stages.
請求項3、4に係る本発明においては、パルス通電による接合を行った後、所定温度で熱処理することが好ましい。
パルス通電による接合時には、自己発熱により温度を上げ所定温度としているが、上記熱処理はパルス通電によるものではないことから、外部加熱により温度を上げ所定温度とする必要がある。
In the present invention according to
During bonding by pulse energization, the temperature is raised to a predetermined temperature by self-heating, but since the heat treatment is not due to pulse energization, it is necessary to raise the temperature by external heating to the predetermined temperature.
請求項3、4に係る本発明においては、上記したように接合部材を取り囲むカーボン型を使用せず、接合部材1のみに通電させることにより、電流密度を上げ、接合界面間にパルス電流を流すことによって、パルス通電による接合処理を行う。
パルス通電による接合時には、上記したようなパルス電流を流し、必要に応じて外部から強制的に加熱しながら通電させ、接合部材、例えば銅製のリング状セルの溶融点(1083℃)の65%以上、90%未満まで自己発熱により温度を上昇させる。より具体的には、前記したように700℃以上1000℃以下の温度まで自己発熱により温度を上昇させる。この温度帯域に達したときの温度(ピーク温度)を、0.5〜60分間程度保持することにより、パルス通電による接合処理を行う。なお、この際には真空雰囲気としておくことが望ましいが、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下において行っても良い。
In the present invention according to
At the time of joining by pulse energization, the above-described pulse current is passed and energized while forcibly heating from the outside as necessary, and 65% or more of the melting point (1083 ° C.) of the joining member, for example, a copper ring-shaped cell. The temperature is raised by self-heating to less than 90%. More specifically, as described above, the temperature is raised to 700 ° C. or more and 1000 ° C. or less by self-heating. By holding the temperature (peak temperature) when this temperature band is reached for about 0.5 to 60 minutes, the joining process by pulse energization is performed. In this case, a vacuum atmosphere is desirable, but it may be performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas.
請求項1に係る本発明においては、このようにしてパルス通電による接合処理を行った後に、所定の条件で熱処理する。この熱処理により、相互拡散されることから、この熱処理を「相互拡散接合処理」ということもできる。このような相互拡散接合処理を行うことにより、完全にかつ短時間で接合することができる。1回の相互拡散接合処理では完全に接合しない場合も考えられることから、1回だけでなく、それ以上の複数回にわたる相互拡散接合処理を行ってもよい。
これまでは焼結後にいわゆる焼き戻し処理などを行うことにより、固相状態で接合することは行われてきたが、これとこの相互拡散接合処理とは全く異なる。パルス通電における相互拡散接合処理はこれまで他に見られない。
In this invention which concerns on Claim 1, after performing the joining process by pulse energization in this way, it heat-processes on predetermined conditions. Since this heat treatment causes mutual diffusion, this heat treatment can also be referred to as “interdiffusion bonding treatment”. By performing such an interdiffusion bonding process, it is possible to bond completely and in a short time. Since it may be considered that a single interdiffusion bonding process does not completely bond, the interdiffusion bonding process may be performed not only once but multiple times.
In the past, so-called tempering treatment has been performed after sintering, so that joining in a solid state has been performed, but this and this interdiffusion joining treatment are completely different. No other interdiffusion bonding process in pulse energization has been found so far.
このような相互拡散接合処理は、接合部材、例えば銅製のリング状セルの溶融点(1083℃)の70%以上、90%未満で行うことができる。より具体的には、前記したように800℃以上1000℃以下の温度で行う。この温度は、前記原子間微小溶融時の温度と同程度、或いはこれより若干高い温度である。前記したように、この熱処理はパルス通電によるものではないことから、外部加熱により温度を上げる必要がある。 Such an interdiffusion bonding process can be performed at 70% or more and less than 90% of the melting point (1083 ° C.) of a bonding member, for example, a copper ring-shaped cell. More specifically, as described above, the temperature is 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. This temperature is the same as or slightly higher than the temperature during the interatomic micromelting. As described above, since this heat treatment is not performed by pulse energization, it is necessary to increase the temperature by external heating.
なお、本発明でいう「温度」とは、あくまで接合面近傍表面、つまり接合面側帯表面を、例えば赤外線パイロスコープ、放射温度計、熱電対等を用いて測ったときの温度を指している。接合界面の温度は、実際には測定できないのが現状である。接合界面は、実際には極めて微小範囲であり、極めて短時間に溶融点以上の温度を繰り返し、微小局部においては材料成分の高温高圧蒸気状態を繰り返して塑性流動を促していると推測される。 The “temperature” in the present invention refers to the temperature when the surface in the vicinity of the joint surface, that is, the surface of the joint surface side band is measured using, for example, an infrared pyroscope, a radiation thermometer, a thermocouple, or the like. At present, the temperature of the bonding interface cannot be actually measured. The bonding interface is actually in a very small range, and it is assumed that the temperature above the melting point is repeated in a very short time, and the plastic flow is promoted by repeating the high-temperature and high-pressure vapor state of the material components in the minute local area.
この相互拡散接合処理を行う際には、パルス電流は流さない。また、加圧は特に必要ないが、前段階からの加圧をそのまま引き続いて行っても良い。この相互拡散接合処理を行う際には、800℃以上1000℃以下の温度に達したときの温度(ピーク温度)を0.5〜3時間、好ましくは0.5〜1.5時間保持することが望ましい。これにより極めて強固かつ短時間に接合することができる。 When this interdiffusion bonding process is performed, no pulse current flows. Further, although pressurization is not particularly necessary, pressurization from the previous stage may be performed as it is. When performing this interdiffusion bonding treatment, the temperature (peak temperature) when the temperature reaches 800 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower is maintained for 0.5 to 3 hours, preferably 0.5 to 1.5 hours. Is desirable. Thereby, it can join very strongly and in a short time.
請求項3、4に係る本発明では、上記したようにパルス通電による接合処理を行った後に、引き続いて所定条件にて熱処理する相互拡散接合処理を行うこと、つまりパルス通電による接合処理を行い液相状態とした後に、相互拡散接合処理すること、が好ましい。
このような液相状態とした後の相互拡散接合処理は、あくまでパルス通電における液相状態とした後の相互拡散接合処理を指しており、従来公知の液相拡散接合とは異なっている。従来公知の液相拡散接合は、接合面間に低融点部材をインサートして行う場合に生ずる現象を指しており、明らかにここでいう液相状態とした後の相互拡散接合処理とは異なっているが、そのような液相状態での拡散がパルス通電においても生ずることが分かった。なお、この「液相状態とした後の相互拡散接合処理」は、溶融させて液相状態とした後に相互拡散させる点で、溶融させてはおらず固相状態で拡散させる「固相拡散」とは明確に異なる。
In the present invention according to
The interdiffusion bonding process after the liquid phase state is used refers to the mutual diffusion bonding process after the liquid phase state in pulse energization, and is different from the conventionally known liquid phase diffusion bonding. The conventionally known liquid phase diffusion bonding refers to a phenomenon that occurs when a low melting point member is inserted between the bonding surfaces, and clearly differs from the mutual diffusion bonding processing after the liquid phase state described here. However, it has been found that such diffusion in the liquid phase state occurs even in pulse energization. In addition, this “interdiffusion bonding treatment after being in a liquid phase state” is “solid phase diffusion” in which it is not melted but diffused in a solid phase state in that it is melted and then liquid phase state is allowed to cause mutual diffusion. Are clearly different.
このようなパルス通電において液相状態とした後の熱処理(相互拡散接合処理)によれば、ねじり試験等において、母材と同等の特性を有するものと認められるほどの強固な接合が得られ、接合部材1を極めて強固かつ確実に短時間で、しかも低コストで接合することができる。 According to the heat treatment (interdiffusion bonding treatment) after making the liquid phase state in such pulse energization, in the torsion test or the like, a strong bonding enough to be recognized as having the same characteristics as the base material is obtained, The joining member 1 can be joined extremely firmly and reliably in a short time and at low cost.
本発明は以上の如きものである。このようにして本発明によれば、寸法精度の厳しい接合部材の接合が容易となり、圧力センサーやフィードバック装置等の高価な装置を必要とせずに接合部材のつぶれを回避することができる。なお、接合完成後、所望の公知各種熱処理を施すこともできる。 The present invention is as described above. As described above, according to the present invention, it is possible to easily join a joining member with strict dimensional accuracy, and it is possible to avoid crushing the joining member without requiring an expensive device such as a pressure sensor or a feedback device. In addition, after completion of joining, desired various known heat treatments can be performed.
次に、本発明を実施例により詳しく説明するが、本発明はこれらによって何ら制限されるものではない。
実施例1
(1)接合
図1に示すようなパルス通電接合装置、即ち接合部材1にパルス電流を供給する1対の電極2と、前記電極2にパルス電流を通電するパルス電流発生機3と、前記電極2を加圧するための加圧手段4とを備え、さらに真空チャンバー5を備えたパルス通電による接合装置を用いてパルス通電による接合を行った。
電極2としては、上側電極として、図3、図5に示すような、バネ6の周囲に、カーボンチップ8を充填し、さらにその上下にカーボンブロックの平板7を配置した構造を有する弾性カーボン電極(直径100mm×厚さ93mm)を用いた。また、下側電極として、図4に示すような、バネ6を用いずに、カーボンチップ8をカーボンブロックの平板7の間に充填した構造を有する弾性カーボン電極(直径100mm×厚さ67mm)を用いた。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not restrict | limited at all by these.
Example 1
(1) Joining Pulse energization joining apparatus as shown in FIG. 1, that is, a pair of electrodes 2 for supplying a pulse current to the joining member 1, a pulse current generator 3 for energizing the electrode 2 with a pulse current, and the electrodes 2 and pressurizing means 4 for pressurizing, and further, joining by pulse energization was performed using a joining apparatus by pulse energization provided with a
As the electrode 2, as an upper electrode, an elastic carbon electrode having a structure in which a
また、接合部材1として、表面粗度が0.5μm以下であり、直径61mm、厚さ8.74mmの円板の中央部に直径20mmの空洞を有する無酸素銅製のリング状セル10枚を用いた。なお、接合面積は25cm2である。
このリング状セル1をまず超音波を用い、イソプロパノールで洗浄した。
次いで、このリング状セル1を10段重ね、100kgの加重をかけてパルス通電による接合(第1段階接合)を行った。パルス比は98:2とした。このとき温度は最大310℃まで上昇した。パルス電流は400Aであった。
以上の操作の間、雰囲気は10Pa以下の真空に保った。
その後、100kgの荷重をかけて加圧した状態で、接合部材1の両端に一対の電極をあて、接合部材1のみに通電させることにより電流密度を上げ、接合界面間にパルス比が98:2のパルス電流(600A)を流すことによって、パルス通電による接合(第2段階接合)処理を行った。このときの接合部温度(接合側帯部表面温度)は800℃であり、保持時間は3分間であった。
なお、このとき接合部材1の周囲に反射板を1重に巻き付け覆った。
Further, as the joining member 1, ten oxygen-free copper ring-shaped cells having a surface roughness of 0.5 μm or less and having a cavity having a diameter of 20 mm in the center of a disc having a diameter of 61 mm and a thickness of 8.74 mm are used. It was. Note that the bonding area is 25 cm 2 .
The ring cell 1 was first washed with isopropanol using ultrasonic waves.
Subsequently, 10 stages of the ring-shaped cells 1 were stacked, and a weight of 100 kg was applied to perform joining by pulse energization (first stage joining). The pulse ratio was 98: 2. At this time, the temperature rose to a maximum of 310 ° C. The pulse current was 400A.
During the above operation, the atmosphere was kept at a vacuum of 10 Pa or less.
Thereafter, in a state where a pressure of 100 kg is applied, a pair of electrodes is applied to both ends of the joining member 1, and only the joining member 1 is energized to increase the current density, and the pulse ratio is 98: 2 between the joining interfaces. By applying a pulse current (600 A), joining by pulse energization (second stage joining) was performed. The junction temperature (joint side band surface temperature) at this time was 800 ° C., and the holding time was 3 minutes.
At this time, the reflector was wrapped around the joining member 1 in a single layer and covered.
しかる後、パルス通電を止め、外部加熱により850℃の温度において熱処理を行った。
以上の操作の間、雰囲気は5Pa以下の真空に保った。
即ち、前記液相での原子間微小溶融させた後の10段の接合部材1について、この10段の接合部材1を850℃の温度で110分間保持することにより、相互拡散接合処理した。
このようにして、10段のリング状セル接合物を製造した。
Thereafter, pulse energization was stopped and heat treatment was performed at a temperature of 850 ° C. by external heating.
During the above operation, the atmosphere was kept at a vacuum of 5 Pa or less.
That is, the ten-stage bonding member 1 after the inter-atomic minute melting in the liquid phase was subjected to an interdiffusion bonding process by holding the ten-stage bonding member 1 at a temperature of 850 ° C. for 110 minutes.
In this way, a 10-stage ring-shaped cell joined body was produced.
(2)ねじり破壊試験
このようにして得られた10段のリング状セル接合物より切り出した試験片について、接合面をねじるようにレンチを用いてねじり破壊試験を行った。図11は、10段のリング状セル接合物より切り出した試験片について、ねじり破壊試験を行った後における状態を示す写真像図である。この図11には、併せて試験片を切り出した後の10段のリング状セル接合物も示されている。
その結果、図11に示すように、レンチで両接合片が大変形してねじれても接合部から剥離破断しなかった。
(2) Torsional fracture test About the test piece cut out from the 10-stage ring-shaped cell joined article thus obtained, a torsional fracture test was performed using a wrench so as to twist the joint surface. FIG. 11 is a photographic image showing a state after a torsional fracture test is performed on a test piece cut out from a 10-stage ring-shaped cell joined body. FIG. 11 also shows a ten-stage ring-shaped cell joint after the test piece is cut out.
As a result, as shown in FIG. 11, even when both the joining pieces were greatly deformed and twisted with a wrench, they were not peeled and broken from the joined portion.
(3)寸法変化の測定結果
次に、このようにして得られた10段のリング状セル接合物について、図12に示す4箇所の測定部位(A,B,C,D)における寸法変化を調べた。結果を図13に示す。
図13によれば、本発明のように弾性カーボン電極を用いることにより、著しく寸法変化が小さいことが分かる。即ち、偏差は僅か8μm以内(寸法比0.009%以下)に収まっており、非常に寸法精度の高い仕上がりとすることができることが分かる。
(3) Dimensional change measurement results Next, with respect to the 10-stage ring-shaped cell joined body thus obtained, the dimensional changes at the four measurement sites (A, B, C, D) shown in FIG. Examined. The results are shown in FIG.
According to FIG. 13, it can be seen that the dimensional change is remarkably small by using the elastic carbon electrode as in the present invention. That is, the deviation is only within 8 μm (size ratio is 0.009% or less), and it can be seen that the finish can be made with very high dimensional accuracy.
比較例1
実施例1において、弾性カーボン電極の代わりに通常のカーボン電極を用いたこと以外は、実施例1(1)と同様にして接合し、実施例1(3)と同様にして寸法変化を測定した。結果を図14に示す。
図14によれば、通常のカーボン電極を用いた場合、寸法変化が大きいことが分かる。即ち、偏差が大きく、寸法精度にバラツキが出ることが分かる。
また、このときの電流値をみると、2800Aも必要であった。
Comparative Example 1
In Example 1, except that a normal carbon electrode was used instead of the elastic carbon electrode, bonding was performed in the same manner as in Example 1 (1), and dimensional change was measured in the same manner as in Example 1 (3). . The results are shown in FIG.
As can be seen from FIG. 14, the dimensional change is large when a normal carbon electrode is used. That is, it can be seen that the deviation is large and the dimensional accuracy varies.
Also, looking at the current value at this time, 2800 A was also necessary.
以上の結果からみると、本発明のように弾性カーボン電極を用いることにより、著しく寸法変化が小さく、非常に寸法精度の高い仕上がりとすることができることが分かる。
また、このときの電流値をみると、通常のカーボン電極を用いた場合には、2800Aも必要であったのに対して、本発明のように弾性カーボン電極を用いた場合には、600Aで接合することができ、著しく低い電流値でよいことが分かる。
これは本発明の弾性カーボン電極がバネ構造の故に電流密度が上がり発熱したため、接合部材へ熱供給を容易ならしめたためであると推察される。
From the above results, it can be seen that by using the elastic carbon electrode as in the present invention, the dimensional change is remarkably small and the finish can be made with very high dimensional accuracy.
Also, when looking at the current value at this time, when a normal carbon electrode was used, 2800 A was required, whereas when an elastic carbon electrode was used as in the present invention, it was 600 A. It can be seen that it can be joined and a significantly lower current value is sufficient.
This is presumably because the elastic carbon electrode of the present invention has a spring structure and the current density is increased and heat is generated, so that the heat supply to the joining member is facilitated.
本発明によれば、寸法精度の厳しい接合部材の接合が容易となり、圧力センサーやフィードバック装置等の高価な装置を必要とせずに、接合部材のつぶれを回避することができる。
従って、本発明は、特に寸法精度の厳しい接合部材の接合に極めて有効に利用することができる。また、例えば並列的に上下一対ずつ設けられている電極間に、当該弾性電極を使用することにより、一度に多数個の接合体を得ることもでき、著しく生産性を高めることが可能となる。
According to the present invention, it is easy to join a joining member with strict dimensional accuracy, and it is possible to avoid crushing the joining member without requiring an expensive device such as a pressure sensor or a feedback device.
Therefore, the present invention can be used extremely effectively for joining of joining members having particularly strict dimensional accuracy. Further, for example, by using the elastic electrode between the electrodes provided in pairs in parallel, a large number of joined bodies can be obtained at one time, and the productivity can be remarkably increased.
1 接合部材
2 電極
2A 上ラム電極
2B 下ラム電極
3 パルス電流発生機
4 加圧手段
5 真空チャンバー
6 バネ
7 バネ部材
7A 上側バネ部材
7B 下側バネ部材
8 カーボンチップ又はカーボンファイバー
9 カーボンシート
10 突起
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Joining member 2 Electrode 2A
Claims (4)
4. The bonding method according to claim 3, wherein carbon is used for at least a part of the material of the electrode having elasticity.
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