(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
すり合わせ工程ですり合わされた後、摩擦工程で溶融される排気マニホールドと触媒ケースの圧接面において、前記すり合わせ工程時に発生する摩耗粉を排出しやすいように、前記圧接面には、内側から外側に貫通する切削溝が全周に亘り形成され、該切削溝は、すり合わせ工程時の摺動方向と交差する方向に形成されているとともに、前記摩擦工程に移る前には消滅する程度の深さに設定されていることを特徴とする排気マニホールドと触媒ケースの摩擦圧接面形状。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、排気マニホールドと触媒ケースの摩擦圧接面の形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来、例えば図７に示すように、排気マニホールド１と触媒ケース２を摩擦圧接により接合する際に、それぞれセット治具３，４に固定して、図８のように圧接面Ｐで当接させて、先ず図１０に示すように、触媒ケース２側に回転を与えて、すり合わせ工程が行なわれ、所定の圧力と回転数により圧接面Ｐを摺動させてすり合わせる。
このすり合わせ工程により、圧接面Ｐを均一化させて全面接触するようにした後、摩擦工程では、圧力と回転数を高めて圧接面Ｐに摩擦熱を発生させ、溶融層と、ある深さまでの軟化層を生成させて、その後の最終工程であるアップセット工程では、回転を止め、高い圧力を加えて、溶融層と軟化層の一部を排出して接合させるものであり、摩擦工程に移る時の圧接面Ｐの状態が安定していることが、良好な摩擦圧接接合を得るための必要条件となっていた。
【０００３】
しかしながら、排気マニホールド１と触媒ケース２が鋳物材料で形成されているような場合には、すり合わせ工程の初期には、鋳物材料のもろさから、材料の脱落が生じて、図９に示すように、圧接面Ｐで摩耗粉Ｍが発生し、圧接面Ｐは転がり摩擦のような状態となり、発熱が不安定となって、摩擦工程に移る時の圧接面Ｐの状態も安定しないという問題点があった。
なお、このような摩耗粉Ｍは、体積に対し表面積が大きいことから、摩耗粉Ｍが圧接面Ｐに長く存在すると、酸化物を生成しやすく、酸化物は金属と金属同士の融点よりも高いために分解されずに圧接面Ｐに残存することとなり、良好な接合面が得られなくなり、また、酸化物の存在で、摩擦工程中の軟化層の深さが減少してしまい、アップセット工程での寄り代が変化して、接合後の製品形状の長さがばらついてしまうという問題点があった。
このような摩耗粉Ｍを発生させないためには、圧接面Ｐの面粗さを平滑に精度良く加工し、セット治具３，４に対する圧接面Ｐの垂直度の精度を高めて、加工精度を高める必要があり、加工に時間が掛かり、コスト高となってしまうという問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の問題点に鑑み案出したものであって、摩耗粉を良好に排出して、圧接面が全面接触し、良好な接合状態が得られる排気マニホールドと触媒ケースの摩擦圧接面形状を提供せんことを目的とし、その要旨は、すり合わせ工程ですり合わされた後、摩擦工程で溶融される排気マニホールドと触媒ケースの圧接面において、前記すり合わせ工程時に発生する摩耗粉を排出しやすいように、前記圧接面には、内側から外側に貫通する切削溝が全周に亘り形成され、該切削溝は、すり合わせ工程時の摺動方向と交差する方向に形成されているとともに、前記摩擦工程に移る前には消滅する程度の深さに設定されていることである。
【０００５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、排気マニホールド１と触媒ケース２を摩擦圧接により接合する際の状態図であり、排気マニホールド１の外周にボス部１ａを形成させておき、これを外側より固定治具３でクランプして固定し、一方の触媒ケース２の外周にもボス部２ａを形成させて、このボス部２ａを外側より固定治具４でクランプして固定しておき、前述した如く、触媒ケース２側を回転させて、すり合わせ工程を行なうのであるが、図２に示すように、触媒ケース２の圧接面Ｐには、予め内側から外側に向かって貫通する切削溝５が全周に亘って形成されており、この切削溝５は、すり合わせ工程における圧接面Ｐの摺動方向と交差する方向にそれぞれ形成されており、切削溝５の深さは、すり合わせ工程中に消滅してなくなる程度の深さに切削痕状に形成されたものとなっている。
なお、一方側の排気マニホールド１の圧接面Ｐは平滑に加工されたものとなっている。
【０００６】
図３のように、排気マニホールド１と触媒ケース２の圧接面Ｐを芯ズレが生じないようにセットし、触媒ケース２側を回転させて、すり合わせ工程を実施すると、すり合わせ工程中に発生する摩耗粉Ｍは切削溝５内に脱落して、図４に示すように、触媒ケース２の回転により生ずる遠心力により、摩耗粉Ｍは切削溝５に沿って外部に排出されることとなり、次第にこの切削溝５は摩耗によりなくなり、その時点では、排気マニホールド１の圧接面と触媒ケース２の圧接面は全面で接触する状態となる。
【０００７】
即ち、この段階では、圧接面Ｐの中央部付近では金属と金属の接触状態となり、従来のように摩耗粉Ｍが存在して酸化物が生成されることがなく、摩擦工程に移る時点では、安定した全面接触状態となり、摩擦工程では、圧接面Ｐの全面に均一に摩擦熱を発生させて、溶解層と一定深さの軟化層を良好に生成させて、その後のアップセット工程では、溶融層と軟化層の一部を良好に排出し、酸化物の存在しない状態で、排気マニホールド１と触媒ケース２の接合を設定した寄り代で完了することができるものとなる。
【０００８】
なお、このように摩耗粉排出用の切削溝５が形成されていることにより、従来ほど圧接面を平滑に加工する必要もなく、また、固定治具３，４のセット精度を従来ほど精密に行なう必要がないため、固定用のボス部２ａを省略して、加工コストを低減させることができるものとなる。
なお、切削溝は、図５に示すようにクロスハッチ状の切削溝５ａとしても良く、このクロスハッチ状の切削溝５ａを介して摩耗粉を良好に外部に排出させることができるものとなる。
このようなクロスハッチ状の切削溝５ａは、図６に示すようなカッター６を用いて切削加工することができ、カッター６の径と送り速度を設定することで、容易に加工することができるものとなる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明は、すり合わせ工程ですり合わされた後、摩擦工程で溶融される排気マニホールドと触媒ケースの圧接面において、前記すり合わせ工程時に発生する摩耗粉を排出しやすいように、前記圧接面には、内側から外側に貫通する切削溝が全周に亘り形成され、該切削溝は、すり合わせ工程時の摺動方向と交差する方向に形成されているとともに、前記摩擦工程に移る前には消滅する程度の深さに設定されていることにより、すり合わせ工程中に発生する摩耗粉を遠心力を利用して良好に切削溝に沿って外部に排出することができ、摩耗粉による酸化物の生成をなくし、摩擦工程に移る際には圧接面が全面接触した状態となり、摩擦面全域を均一に溶融させて、排気マニホールドと触媒ケースが鋳物材料で形成されている場合にも、良好な安定した接合状態を得ることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  排気マニホールドと触媒ケースをクランプして圧接面を当接させた状態の配置構成図である。
【図２】  触媒ケースの圧接面に切削溝を形成した斜視構成図である。
【図３】  すり合わせ工程開始前の配置構成図である。
【図４】  すり合わせ工程中に発生する摩耗粉を切削溝に沿って外側へ排出している作用説明図である。
【図５】  切削溝の別例を示す斜視構成図である。
【図６】  図５の切削溝をカッターで切削加工している概略平面構成図である。
【図７】  従来の摩擦圧接部材の配置構成図である。
【図８】  従来の摩擦圧接の開始状態の概略構成図である。
【図９】  従来、すり合わせ工程で摩耗粉が発生した概略状態図である。
【図１０】  摩擦圧接による寄り代と圧力と回転数の関係線図である。
【符号の説明】
１  排気マニホールド
１ａ  ボス部
２  触媒ケース
３，４  固定治具
５  切削溝
５ａ  クロスハッチ状切削溝
６  カッター
Ｐ  圧接面
Ｍ  摩耗粉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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