(57)【要約】【課題】本発明は、隅肉部のろう付けの際、被接合部材とろう材の間における空孔の発生を抑制する隅肉部のレーザブレージング方法および装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数の被接合部材１を接合する接合部６に形成された隅肉部９をレーザを用いてろう付けするレーザブレージング方法であって、第一のろう材３にレーザを照射し、溶融した前記第一のろう材３を前記隅肉部９の角部へと供給する第一ステップと、前記第一ステップの後に行われ、第二のろう材５にレーザを照射し、溶融した第二のろう材５を前記被接合部材１と前記第一のろう材３に接触するように供給する第二ステップとを有している。【選択図】図１
2012115873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部をレーザを用いてろう付けするレーザブレージング方法であって、
第一のろう材に第一レーザを照射し、溶融した前記第一のろう材を前記隅肉部の角部へと供給する第一ステップと、
前記第一ステップの後に行われ、第二のろう材に第二レーザを照射し、溶融した第二のろう材を前記被接合部材と前記第一のろう材に接触するように供給する第二ステップと
を有することを特徴とするレーザブレージング方法。
【請求項２】
前記第一のろう材が第一供給口より供給され、
前記第二のろう材が第二供給口より供給され、
前記第一供給口の口径は、前記第二供給口の口径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のレーザブレージング方法。
【請求項３】
前記第一供給口と前記隅肉部の距離は、前記第二供給口と前記隅肉部の距離よりも短く、
前記第一のろう材と前記第二のろう材は前記隅肉部上の同一位置に供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザブレージング方法。
【請求項４】
前記レーザの照射位置を、前記第一のろう材と前記第二のろう材との間で移動させることを特徴とする請求項３に記載のレーザブレージング方法。
【請求項５】
前記第一供給口の口径の中心を通る軸線と前記第二供給口の口径の中心を通る軸線が平行であり、前記第一供給口と前記第二供給口が、同一の固定部材により近接して固定されていることを特徴とする請求項４に記載のレーザブレージング方法。
【請求項６】
前記第一供給口が、鋭角部の先端に設けられ、
前記鋭角部の角度は、前記隅肉部を形成する前記被接合部材同士がなす内角よりも小さく、
前記第一供給口から、溶融した第一のろう材を供給することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザブレージング方法。
【請求項７】
前記第一のろう材を収容するタンクを備え、
前記第一供給口は、前記タンクに接続され、
前記タンクは、前記第一のろう材を前記タンク内に供給する第一のろう材供給部と、
前記タンク内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
前記タンク内で前記第一のろう材供給部において前記第一のろう材に向けて第一レーザを照射する第一照射部と、
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザブレージング方法。
【請求項８】
前記第一ステップは、隅肉部に前記第一のろう材を予め設置した後に第一レーザを前記第一のろう材に照射することを特徴とする請求項１に記載のレーザブレージング方法。
【請求項９】
前記第二ステップは、前記第一のろう材が前記第二のろう材と混合するのに十分な熱を失う前に行われることを特徴とする請求項８に記載のレーザブレージング方法。
【請求項１０】
前記第一のろう材を、前記隅肉部の角部の形状に倣って変形させた状態で設置することを特徴とする請求項８または９に記載のレーザブレージング方法。
【請求項１１】
複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部をレーザを用いてろう付けするレーザブレージング方法であって、
第一のろう材を隅肉部または隅肉部周辺に位置させ 、前記第一のろう材に第一レーザを照射し、溶融した前記第一のろう材を前記隅肉部の角部へと供給する第一ステップと、
前記第一ステップの後に行われ、第一のろう材を、第一のろう材を圧迫する圧迫面を有する圧迫部材で隅肉部方向に圧迫する第二ステップを有することを特徴とするレーザブレージング方法。
【請求項１２】
前記圧迫面が、第一のろう材の軟化温度と比較して高融点の物質であり、
前記第二ステップ開始時において、前記第一のろう材が軟化状態であることを特徴とする請求項１１に記載のレーザブレージング方法。
【請求項１３】
前記圧迫部材が、接合が行われる方向に延在する接合線に直交する方向に回転軸を有する回転体を有し、
前記圧迫面が、前記回転体の表面に設けられていることを特徴とする請求項１１または１２に記載のレーザブレージング方法。
【請求項１４】
前記圧迫部材は、供給された電力によってジュール熱を発生する材質とされ、
前記第二ステップにおいて、ジュール熱によって発熱した前記圧迫部材によって前記第一のろう材を加熱して軟化させた状態で、該第一のろう材を圧迫することを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載のレーザブレージング方法。
【請求項１５】
前記圧迫面の、接合が行われる方向に延在する接合線方向に垂直な方向の曲率が、被接合部材に対して連続的であることを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載のレーザブレージング方法。
【請求項１６】
複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部をレーザを用いてろう付けするレーザブレージング装置であって、
第一のろう材を隅肉部に供給する第一供給口と、
前記第一のろう材に第一レーザを照射する第一照射部と、
第二のろう材を隅肉部に供給する第二供給口と、
前記第二のろう材に第二レーザを照射する第二照射部と
を有し、
前記第一供給口が第一のろう材を隅肉部に供給した後に、前記第一照射部が前記第一のろう材に第一レーザを照射し、前記第一照射部が前記第一のろう材にレーザを照射した後に、前記第二供給口が前記第二のろう材を隅肉部に供給し、前記第二供給口が前記第二のろう材を隅肉部に供給した後に、前記第二照射部が前記第二のろう材に第二レーザを照射することを特徴とするレーザブレージング装置。
【請求項１７】
前記第一の供給口が、鋭角部の先端に設けられ、
前記鋭角部の角度は、前記隅肉部を形成する前記被接合部材同士がなす内角よりも小さく、
前記第一の供給口から、溶融した第一のろう材を供給することを特徴とする請求項１６に記載のレーザブレージング装置。
【請求項１８】
前記第一照射部は、隅肉部に予め設置された前記第一のろう材に第一レーザを照射することを特徴とする請求項１６に記載のレーザブレージング装置。
【請求項１９】
複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部をレーザを用いてろう付けするレーザブレージング装置であって、
第一のろう材を隅肉部または隅肉部周辺に位置させる第一設置部と、
前記第一のろう材に第一レーザを照射する第一照射部と、
前記第一のろう材を圧迫する圧迫面を有する圧迫部材と
を有することを特徴とするレーザブレージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隅肉部に用いて好適なレーザブレージング方法およびレーザブレージング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
隅肉部の接合方法として、被接合部材を溶融させずに複数の被接合部材を接合することができるろう付けがある。ろう付けでは、接合する被接合部材よりも融点の低い、例えば銀等の金属をろう材として用い、複数の被接合部材を接合する接合点に溶融したろう材を凝固させることで、複数の部材を接合する。
【０００３】
ろう付けの中でも、レーザをろう材に照射してろう材を溶かすレーザブレージング方法は、ろう付け速度が速く、ろう材と被接合部材の接合部の形状が良好であるという利点がある。また、レーザの照射範囲をろう材のみに限定することができるため、熱影響を受ける範囲が狭く、接合時の熱による接合部や被接合部材の変形量が小さい。また、ホットワイヤ方式を用いることにより、レーザの熱量を少なくすることが可能である。ホットワイヤ方式とは、ろう材にレーザを照射する前に、ろう材をあらかじめ加熱しておくことである。
【０００４】
以上のような利点から、レーザブレージングは、例えば自動車産業等で広く利用されている。
図１４は、従来のレーザブレージング方法および装置を示す側面図である。
また、図１５は、従来のレーザブレージング方法および装置によって接合された接合部の断面図である。
従来のレーザブレージング方法において、レーザ１１７により加熱されるのは、ろう材１０３を中心とする局所的な部分であり、このことが、ろう材１０３と被接合部材１０１の間に空孔１０７を発生させる。詳しくは、まず、溶融したろう材１０３は、被接合部材１０１と接触した後、被接合部材１０１上を流れて隅肉部１０９に広がり複数の被接合部材１０１と接触することで複数の被接合部材１０１を接合する。しかし、ろう材１０３を中心としてレーザ１１７が照射されるため、被接合部材１０１の温度は低く、被接合部材１０１に接触したろう材１０３はすぐに熱を失うため、被接合部材１０１上を流れて隅肉部１０９に広がりにくい。よって、ろう材１０３が流れずに固まり、固まったろう材１０３は、以降のろう材１０３の流れをさらに妨げるため、ろう材１０３が流れ込まない部分ができ、その部分を覆うようにろう材１０３を供給したとしても、ろう材１０３はすぐに冷えて固まるため、結果、空孔１０７が発生してしまう。この空孔１０７が被接合部材１０１とろう材１０３の間に存在することで、接合部１１１に応力が加えられた際、空孔１０７の周囲に応力が集中し、応力が集中した部分から接合部１１１が破損するおそれがある。
【０００５】
ところで、ろう材２０３を適切な位置に確実に供給するための装置が、例えば、特許文献１に開示されている。この装置を、図１６及び図１７に示す。これは、Ｕ字形のろう材２０３を供給するノズル２１５の断面形状を菱形としたものである。従来は、図１８及び図１９に示すように、ノズル３１５の断面形状が長方形でありノズル３１５とろう材３０３の間に隙間３１７が生じていた。図１６及び図１７に示したノズル２１５は、菱形とされた断面形状の各辺方向から菱形の内側へばね力を加える。Ｕ字形のろう材２０３は、Ｕ字形の半円弧部と対向する側の先端を、ノズル２１５外に向けて供給されるが、この時、ろう材は四方向からのばね力により、四点においてノズル２１５の内側と接する。さらに、ノズル２１５の先端は、Ｖ字形の切り欠き２１７を有するため、Ｕ字形のろう材２０３の半円弧部がノズル２１５の出口部分に位置している場合でも、四点においてろう材２０３はノズル２１５内で支持される。これにより、ろう材２０３はノズル２１５から、始終支持された状態で供給されるため、ろう材を確実な位置に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１６７５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１のように、ろう材を適切に供給するためにノズルの形状に工夫をした例はあるが、隅肉部における空孔の発生を防ぐための方法や装置は存在しない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、隅肉部のろう付けの際、被接合部材とろう材の間における空孔の発生を抑制する隅肉部のレーザブレージング方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の隅肉部のレーザブレージング方法および装置は以下の手段を採用する。
複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部をレーザを用いてろう付けするレーザブレージング方法であって、第一のろう材に第一レーザを照射し、溶融した前記第一のろう材を前記隅肉部の角部へと供給する第一ステップと、前記第一ステップの後に行われ、第二のろう材に第二レーザを照射し、溶融した第二のろう材を前記被接合部材と前記第一のろう材に接触するように供給する第二ステップとを有することを特徴とするレーザブレージング方法を発明した。
【００１０】
まず、第一のろう材に第一レーザを照射し、溶融した第一のろう材を、複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部の角部に供給する。これにより、複数の被接合部材を接合する。次に、第一のろう材と被接合部材に接触するように、第二レーザを照射して溶融させた第二のろう材を供給する。隅肉部の接合を、第一のろう材と第二のろう材に分けて行うことで、第一のろう材を、複数の被接合部材の接合点である隅肉部の角部に入り込ませることができ、空孔の発生しない細さとすることができる。そして、第二のろう材を、第一のろう材と被接合部材に接触するように供給することで、第二のろう材が、第一のろう材と被接合部材を連結する。これにより、空孔の発生を抑制しながら、隅肉部の接合強度を十分とすることが可能である。
【００１１】
前記第一のろう材が第一供給口より供給され、前記第二のろう材が第二供給口より供給され、前記第一供給口の口径は、前記第二供給口の口径よりも小さいことが好ましい。
【００１２】
第一のろう材が第二のろう材に対して細いため、第一のろう材は、隅肉部の角部へより入り込むことができる。これにより、第一のろう材と被接合部材間に発生する空孔をより低減することができる。また、第二のろう材が第一のろう材よりも太いため、第二のろう材で第一のろう材を覆うことで、被接合部材と、第一のろう材と第二のろう材との接触面積が大きくなるため、接続部の強度をさらに上げることができる。また、一本の第二のろう材で第一のろう材の両端部を一度に接合することで、接合にかかる作業を低減することができる。
【００１３】
前記第一供給口と前記隅肉部の距離は、前記第二供給口と前記隅肉部の距離よりも短く、前記第一のろう材と前記第二のろう材は前記隅肉部上の同一位置に供給されることが好ましい。
【００１４】
第一供給口は、第二供給口よりも隅肉部に近接して設けられる。また、第一供給口と第二供給口は、第一のろう材と第二のろう材を、隅肉部上の同一位置に供給する。したがって、第一供給口と第二供給口は、第一のろう材と第二のろう材を、接合が行われる方向に延在する接合線に対して例えば略鉛直線上に供給可能である。また、第一供給口と隅肉部の距離を第二供給口と隅肉部の距離よりも短くしているので、第一のろう材供給口から第一のろう材が供給された直後に、第一のろう材供給口に近接する第二のろう材供給口から、第一のろう材に向けて第二のろう材を供給することができるため、第一のろう材の温度が下がらないうちに第一のろう材と第二のろう材の接合が混合し、隅肉部の接合の強度がより高くなる。
【００１５】
前記レーザの照射位置を、前記第一のろう材と前記第二のろう材との間で移動させることが好ましい。
【００１６】
レーザの照射位置を第一のろう材と第二のろう材との間で移動させることにより、一本のレーザで第一のろう材と第二のろう材の両方に順番に照射することとした。これにより、使用するレーザ装置は一台としてレーザブレージングを行うことができる。したがって、レーザ装置をろう材の本数に対応させて用意する必要がないため、接合に有するコストを低減することができる。
【００１７】
前記第一供給口の口径の中心を通る軸線と前記第二供給口の口径の中心を通る軸線が平行であり、前記第一供給口と前記第二供給口が、同一の固定部材により近接して固定されていることが好ましい。
【００１８】
第一供給口と第二供給口が、例えばノズル等の同一の固定部材に、その軸線方向を平行にして設けられることで、第一供給口と第二供給口の距離が近接する。これにより、第一のろう材に第一レーザが照射された後、レーザの照射位置が移動し第二のろう材に第二レーザが照射されるまでのレーザの移動距離を短縮することができるので、第一のろう材に第二のろう材が接触するまでの時間間隔を短縮することができ、第一のろう材と第二のろう材が接触する際の第一のろう材の温度は高い状態となる。そのため、第一のろう材と第二のろう材の混合が促され、隅肉部の接合の強度を更に高めることができる。
【００１９】
前記第一供給口が、鋭角部の先端に設けられ、前記鋭角部の角度は、前記隅肉部を形成する前記被接合部材同士がなす内角よりも小さく、前記第一供給口から、溶融した第一のろう材を供給することが好ましい。
【００２０】
第一供給口を鋭角の先端に有する鋭角部は、隅肉部を形成する被接合部材同士がなす内角よりも小さい角度であるため、複数の被接合部材同士の接合点である隅肉部の角部に入り込むことができる。そして、第一供給口からは、すでに溶融状態にした第一のろう材を供給する。これにより、第一のろう材と第二のろう材の固形状態における太さが同一であっても、第一のろう材を溶融させて、鋭角部の先端に設けられた第一供給口から、隅肉部の角部へ第一のろう材を入り込ませることができるので、第一のろう材と第二のろう材として、太さの異なるろう材を用意する必要がない。よって、接合におけるコストと手間の低減をすることができる。
【００２１】
前記第一のろう材を収容するタンクを備え、前記第一供給口は、前記タンクに接続され、前記タンクは、前記第一のろう材を前記タンク内に供給する第一のろう材供給部と、前記タンク内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記タンク内で前記第一のろう材供給部において前記第一のろう材に向けて第一レーザを照射する第一照射部とを有することが好ましい。
【００２２】
タンク内に、第一のろう材供給部から固形状態の第一のろう材が供給される。第一照射部により、第一のろう材に第一レーザが照射され、溶融した第一のろう材はタンク内の重力方向に溜まる。不活性ガス供給部から、タンク内に不活性ガスが供給され、気体である不活性ガスはタンク内を加圧する。タンクは、第一のろう材を隅肉部へ供給する第一供給口と接続されており、不活性ガスによって加圧された第一のろう材は、第一供給口へ流れ込む。第一供給口へ流入した第一のろう材は、第一供給口から隅肉部へ供給される。これにより、第一のろう材は、溶融した状態で第一供給口から隅肉部へ供給されるため、第一レーザを照射される前すなわち固形状態の第一のろう材の太さは、第二のろう材と同じとすることが可能となる。よって、隅肉部の角部に入り込みやすいろう材を別途用意するコストや手間を削減することができる。
【００２３】
前記第一ステップは、隅肉部に前記第一のろう材を予め設置した後に第一レーザを照射することを特徴とすることが好ましい。
【００２４】
第一のろう材を隅肉部に予め設置することで、被接合部材同士の隅肉部の角部の頂点まで第一のろう材が入り込むため、第一のろう材に第一レーザを照射して、被接合部材と第一のろう材の間に第一のろう材が入り込まないがために空孔が発生することを防止できる。
【００２５】
前記第二ステップは、前記第一のろう材が前記第二のろう材と混合するのに十分な熱を失う前に行われることが好ましい。
【００２６】
第一のろう材が冷えて第二のろう材と混合するのに十分な熱を失う前に第二のろう材を第一のろう材に接触させる。これにより、第一のろう材と第二のろう材をより混合させることができ、隅肉部の接合の強度を高めることが可能である。
【００２７】
前記第一のろう材を、前記隅肉部の角部の形状に倣って変形させた状態で設置することが好ましい。
【００２８】
第一のろう材を隅肉部の角部の形状に倣って変形させた状態で設置することとしたので、第一のろう材と被接合部材の間に空孔を有することなく第一のろう材を予め載置することができる。これにより、溶融した第一のろう材を複雑な形状の溶接部に供給するために必要な第一のろう材供給ノズルの溶接部に対する位置調整が不要となる。
【００２９】
複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部をレーザを用いてろう付けするレーザブレージング方法であって、第一のろう材を隅肉部または隅肉部周辺に位置させ
、前記第一のろう材に第一レーザを照射し、溶融した前記第一のろう材を前記隅肉部の角部へと供給する第一ステップと、前記第一ステップの後に行われ、第一のろう材を、第一のろう材を圧迫する圧迫面を有する圧迫部材で隅肉部方向に圧迫する第二ステップを有することが好ましい。
【００３０】
第一レーザを照射されて軟化状態となっている第一のろう材を圧迫部材で隅肉部方向に圧迫することで、第一のろう材が隅肉部の角部へ押し込められるため、第一のろう材と被接合部材間の空孔を低減することができる。
【００３１】
前記圧迫面が、第一のろう材の軟化温度よりも融点が高い物質であり、前記第二ステップ開始時において、前記第一のろう材が軟化状態であることが好ましい。
【００３２】
圧迫部材の、第一のろう材と接触して第一のろう材を圧迫する圧迫面の物質を、第一のろう材の軟化温度よりも融点が高い物質とすることで、軟化状態の第一のろう材を圧迫するために圧迫部材が第一のろう材に接触した際、第一のろう材が軟化状態にあっても、圧迫面は軟化しない。これにより、第一のろう材を圧迫部材によって確実に成形できる。
【００３３】
前記圧迫部材が、接合が行われる方向に延在する接合線に直交する方向に回転軸を有する回転体を有し、前記圧迫面が、前記回転体の表面に設けられていることが好ましい。
【００３４】
圧迫部材が接合が行われる方向に延在する接合線に直交する方向に回転軸を有する回転体とされているので、圧迫部材の圧迫面を、接合線方向に回転する例えばローラ等の回転体上に設けることができる。これにより、接合部を接合線に沿って圧迫部材で圧迫する際、接合線方向への圧迫部材の移動を円滑に行うことができる。また、圧迫部材が連続的に接合線上を移動するため、接合部の表面を滑らかに成形することが可能である。
【００３５】
前記圧迫部材は、供給された電力によってジュール熱を発生する材質とされ、前記第二ステップにおいて、ジュール熱によって発熱した前記圧迫部材によって前記第一のろう材を加熱して軟化させた状態で、該第一のろう材を圧迫することが好ましい。
【００３６】
圧迫部材を、供給された電力によってジュール熱を発生する材質とし、発熱可能とした。そして、第二ステップにて、発熱した圧迫部材によって第一のろう材を加熱して軟化させた状態で第一のろう材を圧迫することとした。これにより、第一のろう材が冷えて硬化した状態であっても、第一のろう材を容易に変形させることができる。
【００３７】
前記圧迫面の、接合が行われる方向に延在する接合線方向に垂直な方向の曲率が、被接合部材に対して連続的であることが好ましい。
【００３８】
圧迫面が、例えばフィレット関数やクロソイド曲線等により表現可能な、被接合部材に対して連続的な曲率を有することで、接合線に垂直な方向にある第一のろう材の端部の形状が滑らかになる。これにより、隅肉部の端部の接合の強度を上げることが可能となる。
【００３９】
複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部をレーザを用いてろう付けするレーザブレージング装置であって、第一のろう材を隅肉部に供給する第一供給口と、前記第一のろう材に第一レーザを照射する第一照射部と、第二のろう材を隅肉部に供給する第二供給口と、前記第二のろう材に第二レーザを照射する第二照射部とを有し、前記第一供給口が第一のろう材を隅肉部に供給した後に、前記第一照射部が前記第一のろう材に第一レーザを照射し、前記第一照射部が前記第一のろう材に第一レーザを照射した後に、前記第二供給口が前記第二のろう材を隅肉部に供給し、前記第二供給口が前記第二のろう材を隅肉部に供給した後に、前記第二照射部が前記第二のろう材に第二レーザを照射することが好ましい。
【００４０】
まず、第一のろう材に第一レーザを照射し、溶融した第一のろう材を、複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部の角部に供給する。これにより、複数の被接合部材を接合する。次に、第一のろう材と被接合部材に接触するように、第二レーザを照射して溶融させた第二のろう材を供給する。隅肉部の接合を、第一のろう材と第二のろう材に分けて行うことで、第一のろう材を、複数の被接合部材の接合点である隅肉部の角部に入り込ませることができ、空孔の発生しない細さとすることができる。そして、第二のろう材を、第一のろう材と被接合部材に接触するように供給することで、第二のろう材が、第一のろう材と被接合部材を連結する。これにより、空孔の発生を抑制しながら、隅肉部の接合強度を十分とすることが可能である。
【００４１】
前記第一の供給口が、鋭角部の先端に設けられ、前記鋭角部の角度は、前記隅肉部を形成する前記被接合部材同士がなす内角よりも小さく、前記第一の供給口から、溶融した第一のろう材を供給することが好ましい。
【００４２】
第一の供給口を鋭角の先端に有する鋭角部は、隅肉部を形成する被接合部材同士がなす内角よりも小さい角度であるため、複数の被接合部材同士の接合点である隅肉部の角部に入り込むことができる。そして、第一の供給口からは、すでに溶融状態にした第一のろう材を供給する。これにより、第一のろう材と第二のろう材の固形状態における太さが同一であっても、第一のろう材を溶融させて、鋭角部の先端に設けられた第一供給口から、隅肉部の角部へ第一のろう材を入り込ませることができるので、第一のろう材と第二のろう材として、太さの異なる複数種類のろう材を用意する必要がない。よって、接合におけるコストと手間の低減をすることができる。
【００４３】
前記第一照射部は、隅肉部に予め設置された前記第一のろう材に 第一レーザを照射することが好ましい。
【００４４】
第一のろう材を隅肉部に予め設置することで、被接合部材同士の隅肉部の角部の頂点まで第一のろう材が入り込むため、第一のろう材に第一レーザを照射して、被接合部材と第一のろう材の間に第一のろう材が入り込まないがために空孔が発生することを防止できる。
【００４５】
複数の被接合部材を接合する接合部に形成された隅肉部をレーザを用いてろう付けするレーザブレージング装置であって、第一のろう材を隅肉部または隅肉部周辺に位置させる第一設置部と、前記第一のろう材に第一レーザを照射する第一照射部と、前記第一のろう材を圧迫する圧迫面を有する圧迫部材とを有することが好ましい。
【００４６】
第一レーザを照射されて溶融状態となっている第一のろう材を圧迫部材で隅肉部方向に圧迫することで、第一のろう材が隅肉部の角部へ押し込められるため、第一のろう材と被接合部材間の空孔を低減することができる。
【発明の効果】
【００４７】
これにより、隅肉部において被接合部材とろう材の間に発生する空孔による接合部の強度低下を回避して、隅肉部のレーザブレージングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるレーザブレージング方法および装置の斜視図である。
【図２】図１に示した実施形態の変形例であり、第一供給口と第二供給口の斜視図である。
【図３】図１に示した実施形態の変形例であり、固定部材の正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態にかかるレーザブレージング方法および装置の側面図である。
【図５】図４に示した実施形態の変形例であり、第一ノズルの内部機構を示した第一ノズルの断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかるレーザブレージング方法および装置の斜視図である。
【図７】図６に示した実施形態の変形例であり、圧迫部材の内部機構を示した圧迫部材の断面図である。
【図８】図６に示した実施例の変形例であり、圧迫面と被接合部材の側面図である。
【図９】図６に示した実施例の変形例であり、圧迫面と被接合部材の側面図である。
【図１０】図６に示した実施例の変形例であり、圧迫面の曲率の例を示す側面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかるレーザブレージング方法および装置の側面図である。
【図１２】図１１に示した実施形態にかかるレーザブレージング方法および装置の斜視図である。
【図１３】図１０に示した実施形態の変形例であり、第一のろう材と隅肉部の形状を示す斜視図である。
【図１４】従来の隅肉部のレーザブレージング方法および装置の側面図である。
【図１５】従来の隅肉部を示す隅肉部の側面図である。
【図１６】先行技術文献１に示されたロウ付け用ロウ材供給装置のノズルの平面図である。
【図１７】先行技術文献１に示された従来技術のロウ材供給装置のノズルの断面図である。
【図１８】先行技術文献１に示された従来技術のロウ材供給装置のノズルの正面図である。
【図１９】先行技術文献１に示された従来技術のロウ材供給装置のノズルの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至図３を用いて説明する。
図１には、複数の被接合部材１の接合作業が、二種類のろう材を用いて行われている状態が示されている。
接合は、第一のろう材３と第二のろう材５を、接合する被接合部材１同士の接する部分を仮想の線とする接合線７上の隅肉部９に供給し、第一のろう材３、第二のろう材５を介して被接合部材１同士を連結させることで行う。
【００５０】
第一のろう材３は、固形の棒状であり、円筒形の第一ノズル１３内に、第一のろう材３の軸方向と第一ノズル１３の軸方向を略同一として収容されている。第一ノズル１３の軸方向の先端には、第一ノズル１３外に第一のろう材３を供給する第一供給口１５が設けられている。第一のろう材３には、図示しない第一照射部が照射する第一レーザ１７の焦点が合わせられている。
【００５１】
第二のろう材５も、第一のろう材３と同様に、固形の棒状である。第二のろう材５は、円筒形の第二ノズル１９内に、第二のろう材５と第二ノズル１９の軸方向を略同一として収容されている。第二ノズル１９の軸方向の先端には、第二ノズル１９外に第二のろう材５を供給する第二供給口２１が設けられている。第二のろう材５には、図示しない第二照射部が照射する第二レーザ２３の焦点が合わせられている。第一ノズル１３と第二ノズル１９は、溶融状態となる第一のろう材３と第二のろう材５をそれぞれ隅肉部９に供給可能なように、接合線７周辺に位置し、第一供給口１５と第二供給口２１は、隅肉部９に対向している。接合は、接合の進行方向を示すＸ方向へ、第一ノズル１３と第二ノズル１９を移動させることで進行する。第一ノズル１３は、第二ノズル１９に対し、Ｘ方向に先行して位置する。第一のろう材３と第二のろう材５は、例えば銀等である。
【００５２】
次に、接合の過程を説明する。
まず、第一供給口１５から、第一のろう材３が押し出される。第一照射部は、押し出された第一のろう材３の先端に第一レーザ１７を照射する。第一レーザ１７を照射された第一のろう材３は、第一レーザ１７による熱を受けた部分が溶融する。第一供給口１５は隅肉部に対向しているので、溶融した第一のろう材は、隅肉部９の角部へ滴下し、角部へ入り込む。
次に、接合部の強度を確保するために、第一のろう材と被接合部材を、第二のろう材で連結する。具体的には、まず、第二ノズル１９がＸ方向へ、第一ノズルに追随して移動し、第一のろう材が滴下された接合部の上方へ位置する。第二供給口２１からは、第二のろう材５が押し出されている。第二照射部は、押し出された第二のろう材５の先端に第二レーザ２３を照射する。第二レーザ２３の照射を受けて溶融した第二のろう材５は、第一のろう材３上に滴下するため、第一のろう材３を被覆しながら隅肉部に広がり、被接合部材１と第一のろう材３の両方に接触する。これにより、被接合部材１と第一のろう材３が、第二のろう材５により連結され、接合部の強度が得られる。このような工程を、接合線７上の任意の位置において行い、Ｘ方向へ進行させることで、接合を行う。
【００５３】
なお、図１に示すように、第一のろう材３は、第二のろう材５よりも細いことが好ましい。
また、図２に示すように、第一ノズル１３と第二ノズル１９は、接合線７上の同一位置に、第一のろう材３と第二のろう材５を供給可能に近接していることが好ましい。または、図３に示すように第一ノズル１３と第二ノズル１９が同一の固定部材１１によって構成されていることが好ましい。
さらに、レーザ照射部は、その照射位置を、第一のろう材３と第二のろう材５の間で移動させるオシレート機能を有することとしても良い。
【００５４】
このようなレーザブレージング方法および装置によれば、ろう材を、第一のろう材３と第二のろう材５として二度に分けて隅肉部に順次供給することで、まず、第一のろう材３が隅肉部９の角部へ入り込むため、隅肉部に空孔が発生することを防ぎ、第二のろう材５により第一のろう材３と被接合部材１を連結することで、接合部に必要な強度を確保することができる。
また、第一ノズル１３と第二ノズル１９を近接させることで、隅肉部９上の第一のろう材３が、レーザ照射による熱を失わずに高温であるうちに、第二のろう材５と接触する。よって、第一のろう材３と第二のろう材５の混合が進むため、接合部の強度をより高いものにすることができる。さらに、第一ノズル１３と第二ノズル１９を同一のノズルとすれば、ノズルを移動させる機構も一台で済むため、接合に必要な設備のコストを削減することができる。
そして、レーザ照射部は、オシレート機能により、第一のろう材３と第二のろう材５に、順にレーザを照射することとすれば、レーザ照射部を、第一のろう材３に照射位置を合わせるものと、第二のろう材５に照射位置を合わせるものとして、別個に用意する必要がないため、接合に必要な設備のコストを削減することができる。
【００５５】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、複数の被接合部材１のレーザブレージング方法が、鋭角部を有する第一ノズルを用いて行われている状態が、隅肉部９に対向した状態の第一ノズル１３と被接合部材１を、接合線７に水平な方向から示されている。
図５は、第一ノズル１３の断面であり、第一ノズル１３の内部構造を示している。
図４、図５に示すレーザブレージング方法は、第一のろう材３と、これを供給する第一供給口１５、第一供給口１５を有する第一ノズル１３と、第二のろう材５と、これを供給する第二供給口２１、第二供給口２１を有する第二ノズル１９を有する点で第１実施形態と共通する。したがって、これらの構成については同一符号を付しその説明を省略する。本実施形態は、第１実施形態に比べて、更に、第一ノズルが鋭角部３７を備えている点で相違する。
【００５６】
第一ノズル１３の、隅肉部９に対向する先端には、鋭角部２７が設けられている。鋭角部２７は、隅肉部９に対向する先端に、第一供給口１５を有している。鋭角部２７は、接合線７の水平方向からの鋭角部２７の断面形状において、鋭角部の角度が、被接合部材同士間の隅肉部側の角度よりも小さい。
図５は、第一ノズル１３の構造の一例を示す、第一ノズル１３の断面図である。
鋭角部２７の先端に設けられた第一供給口１５は、第一ノズル内に設けられたタンク２９と接続されている。また、タンク２９は、第一のろう材３をタンク２９内に供給する第一のろう材供給部３１と、不活性ガス３３をタンク２９内に供給する不活性ガス供給部３５とも接続されている。第一ノズル１３内には、第一のろう材供給部３１から供給される第一のろう材３に第一レーザ１７を照射する、図示しない第一照射部を有する。
【００５７】
次に、第一ノズル１３の動作を説明する。
第一のろう材供給部３１から、タンク２９内に第一のろう材３が供給される。第一照射部が、第一のろう材３に第一レーザ１７を照射し、第一レーザの熱により溶融した第一のろう材３は、タンク２９内に溜まる。次に、不活性ガス供給部３５から、不活性ガス３３がタンク内に供給される。不活性ガス３３は、タンク２９内に充満し、溶融状態の第一のろう材３を加圧する。加圧により、第一のろう材３は、タンク２９内から押し出され、第一供給口１５を通過して第一ノズル１３外すなわち隅肉部９の角部へ供給される。第一のろう材３を供給した後、第１実施形態で説明したように、第二ノズル１９から、第二のろう材５を、第一のろう材３と被接合部材１に接触させて供給する。
【００５８】
このような構造の第一ノズル１３を用いたレーザブレージング方法および装置によれば、鋭角部２７が隅肉部９の角部まで深く入り込むため、空孔の発生を抑制できる。
また、第一のろう材３は、溶融状態で第一供給口１５を通過するため、固形の時点での第一のろう材３の細さは、第１実施形態のように隅肉部９の角部へ供給が容易なように細くある必要はない。よって、第一のろう材３と第二のろう材５について、細さの異なるろう材をそれぞれ用意する必要はない。よって、接合に必要な材料の用意に関する手間とコストを削減することが可能である。
【００５９】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図６乃至図１０を用いて説明する。
図６には、複数の被接合部材１の接合作業が、ろう材と圧迫部材を用いて行われている状態が示されている。
図６に示すレーザブレージング装置は、第一のろう材３と、これを供給する第一供給口１５、第一供給口１５を有する第一ノズル１３を有する点で第１実施形態と共通する。したがって、これらの構成については同一符号を付しその説明を省略する。本実施形態は、第１実施形態に比べて、更に、圧迫部材３７を備えている点で相違する。
圧迫部材３７は、隅肉部９に供給された第一のろう材３と接触する圧迫面３９を有している。圧迫面３９を構成する材料は、第一のろう材３の軟化温度よりも高融点の材料とされ、例えば樹脂系の材料である。
図７に示すように、圧迫部材３７には、電力供給部４１が接触する。電力供給部４１は、例えば通電機構を有する電極等であり、圧迫部材３７に電力を供給する。圧迫部材３７は、電力を供給されるとジュール熱を発生する物質で構成される。
図８に示すように、圧迫面３９は、接合の進行方向から見たその断面形状において、被接合部材１と第一のろう材３に接触する部分の曲率が連続的である。連続的とは、例えばクロソイド曲線やフィレット関数により導出される曲線により表現可能であり、つまり、この曲線が二回以上微分可能な関数により表現されることを意味する。図１０に示すように、圧迫面の断面形状は、曲率が連続的であれば、例えば圧迫面３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄのように任意に定めることができる。また、圧迫面３９は、圧迫部材３７に設けられたローラ等の回転体４３の表面上に設けられていると好ましい。
【００６０】
次に、このレーザブレージング装置を用いたレーザブレージング方法の手順を説明する。
まず、第一供給口１５から、第一のろう材３が押し出される。第一照射部は、押し出された第一のろう材３の先端に第一レーザ１７を照射する。第一レーザ１７を照射された第一のろう材３は、第一レーザ１７による熱を受けた部分が溶融する。第一供給口１５は隅肉部に対向しているので、溶融した第一のろう材は、隅肉部９の角部へ滴下し、角部へ入り込む。
そして、圧迫部材３７を用いて、圧迫面３９を第一のろう材３に接触させ、第一のろう材３を被接合部材１方向に圧迫する。
第一のろう材３が、レーザを照射させてから時間が経過し、成形に必要な熱を有していない場合は、電力供給部４１により圧迫部材３７にジュール熱を発生させ、ジュール熱により圧迫面３９を加熱してから、第一のろう材３を圧迫する。圧迫面３９の熱が第一のろう材３に伝わり、第一のろう材３は成形に必要な熱を得るが、圧迫面３９は第一のろう材３の軟化温度よりも融点が高いので、第一のろう材３のみが溶融し、圧迫面３９は溶融しない。
圧迫面３９が回転体４３上に設けられている場合、圧迫面３９を第一のろう材３に接触させた状態で回転体４３を回転させ、圧迫する位置を移動させても良い。
【００６１】
このようなレーザブレージング方法および装置によれば、圧迫部材３７により第一のろう材３を圧迫することで、第一のろう材３と被接合部材１間の空孔を埋めることができ、第一のろう材３の表面形状を、圧迫面３９の形状に合わせて最適化することができる。
さらに、圧迫面３９を、電力供給部４１からの電力により圧迫部材３７が熱を有し、圧迫面３９に熱が伝わっている状態で第一のろう材３に接触させることで、第一のろう材３が成形に必要な熱を有さない状態であっても、成形することが可能である。つまり、レーザを照射された第一のろう材３を隅肉部９に供給した直後に圧迫部材３７で圧迫する必要がないため、接合を含む作業工程を柔軟に組むことができる。
圧迫部材３７が、圧迫面３９を表面に有する回転体４３を有していることで、圧迫面３９を第一のろう材３に接触させた状態で回転体４３を回転することにより、圧迫部材４２の位置を移動させることができるので、第一のろう材３の圧迫する位置の変更が容易であり、接合作業を円滑に進めることができる。
曲率が連続的である圧迫面３９により第一のろう材３を圧迫することで、第一のろう材３と被接合部材１の境目に隣接する第一のろう材３の止端部の形状を、圧迫面３９に合わせて連続的に成形することができる。止端部の形状を連続的とすることで、被接合部材１との接着性が高まるため、接合部の強度をさらに高めることができる。
【００６２】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１１乃至図１３を用いて説明する。
図１１には、複数の被接合部材１の接合作業が、二種類のろう材を用いて行われている状態が示されている。
図１１に示すレーザブレージング方法および装置は、第一のろう材３と、第二ノズル１９に設けられた第二供給口２１から供給される第二のろう材を用いる点で第１実施形態と共通する。したがって、これらの構成については同一符号を付しその説明を省略する。本実施形態は、第１実施形態に比べて、更に、第一のろう材が、角部の形状に合わせてあらかじめ成形されている点で相違する。
第一のろう材３は、隅肉部９の角部の形状に合わせて成形されている。第一のろう材３の太さは、通常のレーザブレージングによる隅肉部の厚さよりも細いことが好ましい。隅肉部９が、例えば図１３のように、被接合部材１の高さの変化等による複数の接合方向を含む複雑な形状である場合は、その隅肉部９の角部に合わせた形状に成形されていることが好ましい。
【００６３】
図１２は、このレーザブレージング方法および装置を利用している斜視図である。
第一のろう材３を、角部に合わせて成形された部分を隅肉部９の角部に合わせて設置し、第一照射部から第一レーザ１７を照射して溶融させ、被接合部材１を第一のろう材３により接合する。次に、第二のろう材５を、第一のろう材３と被接合部材１を連結するよう、第１実施形態の場合と同様に供給する。第二のろう材５を供給する位置は、第一のろう材３に対する第一照射部の照射位置に近接した位置であることが好ましい。
【００６４】
本実施形態にかかるレーザブレージング方法および装置によれば、第一のろう材３と隅肉部９の角部の形状が一致しており、第一のろう材３と被接合部材１の角部を合わせて設置した状態で、第一のろう材３に第一レーザ１７を照射するため、第一のろう材３と被接合部材１の間に空孔が発生することを防ぐことができる。
本実施形態にかかるレーザブレージング方法は、ろう材をあらかじめ加熱してから隅肉部に供給するホットスポットワイヤ方式を利用できないため、ホットスポットワイヤ方式を利用した場合に比べてレーザによる入熱を高くしなければならないが、第一のろう材３を細いものとすることで、入熱を低く抑えることができる。
隅肉部９が複雑な形状であっても、隅肉部９の形状に合わせて第一のろう材３をあらかじめ成形しておくことで、複雑な形状の隅肉部９を容易に溶接することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  被接合部材
３  第一のろう材
５  第二のろう材
６  接合部
７  接合線
９  隅肉部
１１  固定ノズル
１３  第一ノズル
１５  第一供給口
１７  第一レーザ
１９  第二ノズル
２１  第二供給口
２３  第二レーザ
２７  鋭角部
２９  タンク
３１  第一のろう材供給部
３３  不活性ガス
３５  不活性ガス供給部
３７  圧迫部材
３９  圧迫面
４１  電力供給部
４３  回転体
【図１】
2012115873.tif 000003
【図２】
2012115873.tif 000004
【図３】
2012115873.tif 000005
【図４】
2012115873.tif 000006
【図５】
2012115873.tif 000007
【図６】
2012115873.tif 000008
【図７】
2012115873.tif 000009
【図８】
2012115873.tif 000010
【図９】
2012115873.tif 000011
【図１０】
2012115873.tif 000012
【図１１】
2012115873.tif 000013
【図１２】
2012115873.tif 000014
【図１３】
2012115873.tif 000015
【図１４】
2012115873.tif 000016
【図１５】
2012115873.tif 000017
【図１６】
2012115873.tif 000018
【図１７】
2012115873.tif 000019
【図１８】
2012115873.tif 000020
【図１９】
2012115873.tif 000021