摩擦接合方法以及接合构造体技术

通过加热工序的处理，第1接合工序开始时的一对金属部件（W）、（T）的各接合面（Wa）、（Ta）的温度为金属部件（W）、（T）的材料的熔点的20％以上，优选40％以上，通过加热工序的处理，第1接合工序开始时的一对金属部件（W）、（T）的加热深度（h）为1.0mm以上。

Friction joint method and joint structure

By processing the heating process, a first engagement of the metal parts at the beginning of the process (W), (T) the joint surface (Wa), (Ta) the temperature of the metal parts (W) and (T) above the melting point of 20%, preferably 40% or above, through the heating process. First joining a pair of metal parts at the beginning of the process (W), (T) heating depth (H) is more than 1.0mm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摩擦接合方法以及接合构造体
本专利技术涉及利用在一对金属部件(包含发动机部件)的各接合面上产生的摩擦热，接合一对金属部件的各接合面的摩擦接合方法等。
技术介绍
例如，在制造燃气涡轮发动机的压缩机或者涡轮的转子，即将盘和动叶片构成为一体型构造的一体型叶轮(叶轮盘(blisk))的情况下，采用与切削加工相比，能够实现材料成本的削减以及加工时间的缩短的摩擦接合。而且，对一般的摩擦接合简单地进行说明，如下。在用于构成一体型盘轮等接合构造体的一对金属部件的各接合面对置的状态下，使一方的金属部件向另一方的金属部件侧相对移动，从而使一对金属部件的各接合面接触。然后，在使一对金属部件的各接合面对置接触的状态下，使一方的金属部件相对于另一方的金属部件朝着与对置方向正交的方向相对往复移动，将一方的金属部件向另一方的金属部件侧相对按压，直到一对金属部件的靠近量(位移量)达到目标靠近量(位移量)为止。由此，从一对金属部件的各接合面排出氧化物或者污垢等作为溢料，通过摩擦热能够使一对金属部件的各接合面软化而接合。此外，与本专利技术相关的现有技术例如有，日本国专利公开公报特开2009 - 297788号(专利文献I)、特开2005 - 199355号(专利文献2)、日本国专利公报第3072239号(专利文献3)。
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，为了充分确保一对金属部件的接合强度，需要增大将一方的金属部件向另一方的金属部件侧相对地按压的接合负荷(按压负荷)，提高溢料的排出性，在使一对金属部件的各接合面活性化的状态下进行接合。因此，如果一对金属部件的强度或者刚性不够高，则无法增大接合负荷，接合一对金属部件是非常困难的。另外，还存在将一方的金属部件向另一方的金属部件侧相对地按压的促动器(按压机构的一个例子)等大型化，用于进行接合的装置(摩擦接合装置)整体大规模化的问题。根据本专利技术，提供不用增大接合工序中将金属部件向其他金属部件按压时的接合负荷，也能够加速接合面的软化而提高溢料的排出的摩擦接合方法。用于解决课题的方法本申请的【专利技术者】为了解决前述的问题，反复试行错误，得到2种新的见解，基于这些新见解而完成了本专利技术。在说明本专利技术的特征之前，说明得到这些新的见解的经过。如图6 (a) (b)所示，假设通过使接合品的接合面和对称面(对象侧的接合品的接合面)对置接触，将单位体积的摩擦输入热量赋予接合品的接合面，而将接合品的接合面和对称面接合的情况下，对于接合开始时的接合品的接合面的温度(加热温度)和接合品的靠近开始时间以及靠近速度的关系，进行利用有限元素法的非稳态热弹塑性解析(第一个非稳态热弹塑性解析)，总结该非稳态热弹塑性解析结果，则如图7 (a) (b)所示。另外，在第一个非稳态热弹塑性解析中，将接合开始时的接合品的加热深度设定为2.0mm。这里，所谓单位体积的摩擦输入热量是指由接合负荷和接合品的往复振幅和接合品的往复频率的积规定的热量。靠近开始时间是指从向接合品的接合面赋予单位体积的摩擦输入热量到开始接合品的对置方向(按压方向)的位移为止的时间。靠近速度是指从开始接合品的对置方向的位移到成为目标的靠近量(目标的位移量)为止的接合品的对置方向的位移速度。加热深度(加热长度)是指温度成为接合面的温度(摄氏温度)的90?100%的对置方向的长度。根据第一个非稳态热弹塑性解析结果，判明了如图7 (a)所示，若接合开始时的接合品的接合面的温度为该接合品的材料的熔点(摄氏温度)的20%以上，则能够缩短接合品的靠近开始时间，换言之，加速接合品的接合面的软化，而提高从接合品的接合面产生的溢料的排出性(排出速度)。特别是，判明了如图7 (b)所示，若接合开始时的接合品的接合面的温度为该接合品的材料的熔点(摄氏温度)的40%以上，则能够提高接合品的靠近速度，换言之，加速接合品的接合面的软化，而进一步提高溢料的排出性。由此，本申请的【专利技术者】得到第一种新见解，即预先对接合品的接合面加热以使接合开始时的接合品的接合面的温度为该接合品的材料的熔点的20%以上，优选40%以上，从而不用增大将接合品向对称面侧按压的接合负荷(按压负荷)，也能够加速接合品的接合面的软化，而提高溢料的排出性。如图6 (a) (b)所示，假设通过使接合品的接合面和对称面对置接触，将单位体积的摩擦输入热量赋予接合品的接合面，而将接合品的接合面和对称面接合的情况下，对于接合开始时的接合品的加热深度和接合品的靠近开始时间以及靠近速度的关系，进行利用有限元素法的第二个非稳态热弹塑性解析，若总结该非稳态热弹塑性解析结果，则如图8(a)(b)所示。另外，在第二个非稳态热弹塑性解析中，将接合开始时的接合品的接合面的温度设定为接合品的材料的熔点的44%。根据第二个非稳态热弹塑性解析结果，判明了如图8 (a) (b)所示，若接合开始时的接合品的加热深度为1.0mm以上，则能够缩短接合品的靠近开始时间，提高溢料的排出性。特别是，判明了如图8(b)所示，若接合开始时的接合品的加热深度为2.0mm以上，则能够提高接合品的靠近速度，换言之，加速接合品的接合面的软化，而进一步提高溢料的排出性。由此，本申请的【专利技术者】得到第二种新见解，即通过预先对接合品的接合面加热以使接合开始时的接合品的加热深度成为1.0mm以上，优选2.0mm以上，而不用增大将接合品向对称面侧按压的接合负荷，也能够加速接合品的接合面的软化，而提高溢料的排出性。根据本专利技术的第I技术侧面，是利用在一对金属部件的各接合面产生的摩擦热，接合一对上述金属部件的各接合面的摩擦接合方法，其特征在于，具备:(I)对一对上述金属部件中的至少任一的上述金属部件的接合面进行加热的加热工序；(2)上述加热工序结束后，在一对上述金属部件的各接合面对置的状态下，使一方的上述金属部件向另一方的上述金属部件侧相对移动，从而使一对上述金属部件的各接合面接触的接触工序；(3)上述接触工序结束后，在一对上述金属部件的各接合面对置接触的状态下，使一方的上述金属部件相对于另一方的上述金属部件向与上述对置接触的接合面平行的方向相对地往复运动，同时将一方的上述金属部件向另一方的上述金属部件侧相对地按压，直到一对上述金属部件的靠近量(位移量)成为目标的靠近量为止，从而通过摩擦热使一对上述金属部件的各接合面软化而接合的接合工序，通过上述加热工序的处理，上述接合工序开始时的至少任一的上述金属部件的接合面的温度成为该上述金属部件的材料的熔点的20%以上。这里，本申请的说明书以及权利要求书中，“金属部件”除了包含用于燃气涡轮发动机等发动机的发动机部件以外，还包含各种金属制的机械部件。另外，“对置方向”指一对金属部件的各接合面相对置的方向。此外，熔点以摄氏为单位。根据本专利技术的第2技术侧面，其特征在于，在第I特征的基础上，通过上述加热工序的处理，上述接合工序开始时的任一的上述金属部件的加热深度(温度成为接合面的温度的90?100%的对置方向的长度)为1.0mm以上。【附图说明】图1 (a) (b) (C)是说明本专利技术的实施方式的摩擦接合方法中的加热工序的示意图。图2 Ca)是说明本专利技术的实施方式的摩擦接合方法中的接触工序的示意图，图2(b)(C)是说明本专利技术的实施方式的摩擦接合方法中的第I接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦接合方法，是利用在一对金属部件的各接合面产生的摩擦热，接合一对上述金属部件的各接合面的摩擦接合方法，其特征在于，具备：对一对上述金属部件中的至少任一的上述金属部件的接合面进行加热的加热工序；上述加热工序结束后，在一对上述金属部件的各接合面对置的状态下，使一方的上述金属部件向另一方的上述金属部件侧相对移动，从而使一对上述金属部件的各接合面接触的接触工序；以及上述接触工序结束后，在一对上述金属部件的各接合面对置接触的状态下，使一方的上述金属部件相对于另一方的上述金属部件向与上述对置接触的接合面平行的方向相对地往复运动，同时将一方的上述金属部件向另一方的上述金属部件侧相对地按压，直到一对上述金属部件的靠近量成为目标的靠近量为止，从而通过摩擦热使一对上述金属部件的各接合面软化而接合的接合工序，通过上述加热工序的处理，上述接合工序开始时的至少任一的上述金属部件的接合面的温度为该上述金属部件的材料的熔点的20％以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.25 JP 2011-0974561.一种摩擦接合方法，是利用在一对金属部件的各接合面产生的摩擦热，接合一对上述金属部件的各接合面的摩擦接合方法，其特征在于，具备: 对一对上述金属部件中的至少任一的上述金属部件的接合面进行加热的加热工序； 上述加热工序结束后，在一对上述金属部件的各接合面对置的状态下，使一方的上述金属部件向另一方的上述金属部件侧相对移动，从而使一对上述金属部件的各接合面接触的接触工序；以及 上述接触工序结束后，在一对上述金属部件的各接合面对置接触的状态下，使一方的上述金属部件相对于另一方的上述金属部件向与上述对置接触的接合面平行的方向相对地往复运动，同时将一方的上述金属部件向另一方的上述金属部件侧相对地按压，直到一对上述金属部件的靠近量成为目标的靠近量为止，从而通过摩擦热使一对上述金属部件的各接合面软化而接合的接合工序， 通过上述加热工序的处理，上述接合工序开始时的至少任一的上述金属部件的接合面的温度为该上述金属部件的材料的熔点的20%以上。2.根据权利要求1所述的摩擦接合方法，其特征在于， 通过上述加热工序的处理，使上述接合工序开始时的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：大岩直贵，坂元理绘，大竹泰弘，津乘充良，中村贤治，河岛宏明，
申请(专利权)人：株式会社IHI，
类型：
国别省市：