【手続補正書】
【提出日】平成16年10月29日(2004.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、第１金属板のみをレーザ照射によって加熱した後、その第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させ、塑性変形を与えることによって当該両金属板を接合する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記第１金属板と前記第２金属板との接合部を、温度変化が相互拡散係数の高い温度帯を短時間に通過するように冷却させることを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項２】
請求項１に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記圧接ローラによって接合した接合部の温度を検出し、その温度データに基づいて冷却能力をフィードバック制御するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記圧接ローラによって前記第１金属板と前記第２金属板とを押圧した位置で、前記第２金属板を非接合面側から冷却するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記圧接ローラ及び前記第１金属板を冷却するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項５】
非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、非接合面側からパルス状のレーザ光を前記第１金属板に照射することによって加熱した後、その第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させ、塑性変形を与えることによって当該両金属板を接合する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記パルス状に出力するレーザ光の照射スポットを、前記第１金属板の非接合面に対して接合線方向に重なるように照射するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項６】
請求項５に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記照射スポットの重なりを、当該レーザ照射によって前記第１金属板の接合面側に生じる加熱スポットが連続するように決定して、前記パルス状のレーザ光を照射するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記加熱スポットが連続するように、パルス照射と第１及び第２金属板の送り速度とを同期させるようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
接合される両金属板の高温酸化を防止すべく、不活性ガスを両板の接合部に吹付けること、またはアルミニウムのように強固な酸化被膜をもつ材料側にフラックスを塗布するようにしたことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項９】
請求項８に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記フラックスの塗布量が２μｍ以下であることを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記第１金属板を鋼板とし、前記第２金属板をアルミ板又はアルミ合金板として接合を行うことを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項１１】
非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、第１金属板のみをレーザ照射によって加熱するレーザ照射手段と、そのレーザ照射手段によるレーザ光を照射して加熱した第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させるローラ押圧手段とを有し、加熱した第１金属板を第２金属板に押圧して塑性変形を与えることによって当該両金属板を接合させるようにした異種金属のレーザロール接合装置において、
前記第１金属板と前記第２金属板との接合部の温度変化が相互拡散係数の高い温度帯を短時間に通過するように冷却するようにした冷却手段を有することを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載する異種金属のレーザロール接合方法において、
前記圧接ローラによる接合した接合部の温度を検出する温度センサを有し、その温度センサから得られる温度データに基づいて前記冷却手段をフィードバック制御するようにしたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合方法。
【請求項１３】
請求項１１又は請求項１２に記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記冷却手段は、前記圧接ローラによって前記第１金属板と前記第２金属板とを押圧した位置で、前記第２金属板を非接合面側から冷却するように設けられたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１４】
請求項１１乃至請求項１３のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記冷却手段は、前記圧接ローラ及び前記第１金属板を冷却するように設けられたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１５】
非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、非接合面側からパルス状のレーザ光を前記第１金属板に照射することによって加熱するレーザ照射手段と、そのレーザ照射手段によるレーザ光を照射して加熱した第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させるローラ押圧手段とを有し、加熱した第１金属板を第２金属板に押圧して塑性変形を与えることによって当該両金属板を接合させるようにした異種金属のレーザロール接合装置において、
前記レーザ照射手段は、制御手段に接続され、その制御手段による駆動制御により、パルス状に出力されるレーザ光の照射スポットが、前記第１金属板の非接合面において接合線方向に重ねて照射されるようにしたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記制御手段は、前記照射スポットを重ねることにより前記第１金属板の接合面側に生じる加熱スポットが連続するように、前記レーザ照射手段の駆動を制御するよう設定されたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１７】
請求項１５又は請求項１６に記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記制御手段は、前記加熱スポットが連続するように、パルス照射と第１及び第２金属板の送り速度とを同期させるようにしたものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１８】
請求項１１乃至請求項１７のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
接合される両金属板の高温酸化を防止すべく、不活性ガスを両板の接合部に吹付け、またはアルミニウムのように強固な酸化被膜をもつ材料側にフラックスを塗布する、酸化防止手段を有することを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記酸化防止手段は、フラックス塗布をスプレー、スクリーン印刷またはディスペンサによって行うものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【請求項２０】
請求項１１乃至請求項１９のいずれかに記載する異種金属のレーザロール接合装置において、
前記第１金属板を鋼板とし、前記第２金属板をアルミ板又はアルミ合金板として接合を
行うものであることを特徴とする異種金属のレーザロール接合装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係る異種金属のレーザロール接合装置は、非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、第１金属板のみをレーザ照射によって加熱するレーザ照射手段と、そのレーザ照射手段によるレーザ光を照射して加熱した第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させるローラ押圧手段とを有し、加熱した第１金属板を第２金属板に押圧して塑性変形を与えることによって当該両金属板を接合させるようにしたものであって、前記第１金属板と前記第２金属板との接合部の温度変化が相互拡散係数の高い温度帯を短時間に通過するように冷却するようにした冷却手段を有することを特徴とする。
また、本発明に係る異種金属のレーザロール接合装置は、前記圧接ローラによる接合した接合部の温度を検出する温度センサを有し、その温度センサから得られる温度データに基づいて前記冷却手段をフィードバック制御するようにしたものであることが望ましい。
前記冷却手段は、前記圧接ローラによって前記第１金属板と前記第２金属板とを押圧した位置で、前記第２金属板を非接合面側から冷却するように設けられたものであることが望ましい。
また、前記冷却手段は、前記圧接ローラ及び前記第１金属板を冷却するように設けられたものであることが望ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
従って、前記レーザロール接合装置により、本発明に係る異種金属のレーザロール接合方法、すなわち、非接触状態で保持された材質の異なる第１金属板と第２金属板とに対し、第１金属板のみをレーザ照射によって加熱した後、その第１金属板の加熱部を圧接ローラによって第２金属板に押圧して密着させ、塑性変形を与えることによって両金属板を接合する過程で、前記第１金属板と前記第２金属板との接合部の冷却を実行する。その際、接合部を冷却するために、前記圧接ローラによって前記第１金属板と前記第２金属板とを押圧した位置で、前記第２金属板を非接合面側から冷却したり、また前記圧接ローラ及び前記第１金属板を冷却する。
よって、本発明によれば、加熱のために金属板に入った熱は効果的に内部拡散して接合部分の温度が緊急に低下することになる。そのため、脆性な化合物が生成される温度を極めて短時間に通過するので、延性のある金属間化合物の生成量を多くして継手の接合強度を向上させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明に係る異種金属のレーザロール接合装置は、接合される両金属板の高温酸化を防止するための酸化防止手段を有することが望ましく、不活性ガスを両板の接合部に吹付け、またはアルミニウムのように強固な酸化被膜をもつ材料側にフラックスを塗布するようにする。そうした酸化防止手段としては、フラックス塗布をスプレー、スクリーン印刷またはディスペンサによって行うものであることが望ましい。
更に、本発明に係る異種金属のレーザロール接合装置は、前記第１金属板を鋼板とし、前記第２金属板をアルミ板又はアルミ合金板として接合を行うものであることが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
従って、接合界面にできる比較的延性のあるFeAlの金属間化合物は、SPCC鋼板３がアルミ合金板４に押し付けられ、鉄中のアルミニウムが拡散する拡散係数が上昇する温度にまで一気に加熱されることにより生成される。しかし、冷却時には、アルミ合金板４が直接
加熱されていないため熱の内部拡散によって急速に冷却されるものの、アルミニウム中の鉄の拡散が起きる４５０〜６００℃を通過して温度が下がる際、その通過時間が１〜２秒程度で接合界面に脆性なアルミリッチの金属化合物が生成されてしまう。つまり、接合界面の冷却スピードが、レーザロール接合において接合強度を左右する重要な要因となるものであった。図１５に示すように脆性の金属間化合物の割合が多くなっているのも、送り速度が遅いため入熱量が多く、その分、冷却スピードも遅いためであると考えられる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
よって、以上詳細に説明したように、本実施の形態の異種金属のレーザロール接合方法およびレーザロール接合装置によれば、金属板を積極的に冷却することにより、接合界面の温度は、効果的に熱の内部拡散が生じることによって緊急に低下することになる。そのため、脆性な化合物が生成される温度を極めて短時間に通過させることができ、延性のある金属間化合物の生成量を多くして継手の接合強度を向上させることが可能になった。
また、レーザ光Ｂをパルス照射にしたり、接合面へ直接照射することにより、金属板への入熱量を抑えて冷却効果を高めることで、やはり脆性な化合物が生成される温度を極めて短時間に通過させることができ、延性のある金属間化合物の生成量を多くして継手の接合強度を向上させることが可能になった。