专利名称：钨极惰性气体熔接方法和以该方法熔接的构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对高熔点构件和低熔点构件进行钨极惰性气体(TungstenInertion Gas(TIG))熔接的钨极惰性气体熔接方法，其中两构件的熔点彼此不同，和以该方法熔接的构造。
背景技术：
钨极惰性气体熔接方法通常将两构件彼此叠接，且以钨极惰性气体熔接气炬产生面对并邻近两构件的的叠接部分的熔接电弧。两构件同时熔融并相互混合，然后固化以形成熔珠。
但是在前述传统的钨极惰性气体熔接方法中，作为熔接主体的两构件的熔点的间的差异导致该两构件的熔融程度不一致。因此，无法获得充分的熔接强度。更明确地说，若以传统的钨极惰性气体熔接方法将熔点相对较高的韧炼铜(tough pitchcopper)熔接于熔点相对较低的铜锌合金，则铜锌合金充分熔融，但韧炼铜则没有充分熔融。另一方面，当韧炼铜充分熔融时，铜锌合金内所含的锡会升华成气体，然后产生许多气孔。上述两种状况都会使传统的钨极惰性气体熔接方法无法获得充分的熔接强度。
值得注意的是，虽然JIS(日本工业标准)工业用语辞典(由日本标准协会出版)描述了钨极惰性气体熔接方法，但是并没有公报或文件说明将熔点彼此不同的两种金属以钨极惰性气体熔接的技术。
发明内容
本发明已考虑前述环境而设计，且目的在于提供与传统的方法和构造相比能提升熔点彼此不同的诸构件间的熔接强度的钨极惰性气体熔接方法和熔接构造。
为了获得上述和其它目的，本发明提供钨极惰性气体熔接方法，用以对熔点彼此不同的一高熔点构件和一低熔点构件进行熔接。在该方法中，一钨极惰性气体熔接气炬被设置成与低熔点构件相比更接近高熔点构件，以产生电弧。
本发明提供以钨极惰性气体熔接的熔接构造，其由熔点彼此不同的一高熔点构件和一低熔点构件熔接而成。在该构造中，该高熔点构件从该低熔点构件的一侧表面或一端表面突出，并且使该突部熔融而形成一熔珠，以覆盖该高熔点构件和该低熔点构件的间的接合部。
通过参考下列较佳实施例的详细说明，并连同附图一起考虑时，将更容易地了解并更好地理解本发明的各种其它目的、特征和许多随的而来的优点其中图1是关于本发明第一实施例的组成电动机的零件的分解图；图2是电动机的定子铁心和圆筒壳体的侧剖视图；图3是圆筒壳体和总线固持器的平面图；图4(A)是显示总线的组装的状态的立体图；图4(B)是显示总线被熔接在一起的状态的立体图；图5是显示钨极惰性气体熔接气炬和总线的侧视图；图6是显示试件的照片的表格；图7是显示韧炼铜和铜锌合金的性质的表格；图8是显示熔接条件的表格；图9(A)是显示导线组装于总线的状态的立体图；图9(B)是显示导线熔接于总线的状态的立体图；图10是显示钨极惰性气体熔接气炬、总线和导线的侧视图。
标号说明10电动机11圆筒壳体12定子铁心14铁心体15线圈16导线
20总线固持器30第一总线39舌片40第二总线41总线42总线43突部45斜面46、46’ 槽50熔珠51连接器52导线53导线70钨极惰性气体熔接气炬70A 末端部71韧炼铜(高熔点构件)72韧炼铜(高熔点构件)73韧炼铜(高熔点构件)81铜锌合金(低熔点构件)82铜锌合金(低熔点构件)83铜锌合金(低熔点构件)85第一试件86第二试件87第三试件R1、R2、R3边界具体实施方式
基于图1至图5叙述本发明的一较佳实施例，该较佳实施例被应用于电动机内的连接部。图1所示的电动机10为汽车内动力转向系统所用的无刷电动机，其具有位于一圆筒壳体11内的一定子铁心12。
定子铁心12具有可沿圆周方向分割成多个铁心体的构造。线圈15沿着纵向(轴向)缠绕在每个铁心体14周围。构成线圈15的导线16的两端设置于定子铁心12的一端(图2中的上端)，且穿过一环状总线固持器20。如图3所示，多个第一总线30固持在总线固持器20中且彼此绝缘。第一总线30的突部朝向圆筒壳体11的内圆周部，且每一突部熔接于相关导线16的一端部。此实施例有三个第一总线30，且每个第一总线30具有四个突部。此外，构成线圈15的导线16在其另一端彼此电气连接在一起，以构成三相电动机电路。
第一总线30的末端部从总线固持器20向图2的上方突出，以形成舌片39。此外，如图3所示，连接器51附接于圆筒壳体11的圆周表面，且以嵌入成型的方式容纳三个第二总线40。第二总线40的末端部从圆筒壳体11的内周面向圆筒壳体11的内部空间突出，且熔接于从总线固持器20突出的第一总线30的末端部(舌片39)(参考图4(B))。
本实施例的第一总线30是由韧炼铜制成，作为本发明的“高熔点构件”。另一方面，第二总线40是由铜锌合金制成，作为本发明的“低熔点构件”。值得注意的是“高熔点”和“低熔点”代表两构件之间的相对关系。当两构件的熔点彼此不同，则具有相对较高熔点的构件称为“高熔点”，而具有相对较低熔点的构件称为“低熔点”。
本实施例将本发明体现在第一总线30和第二总线40间的熔接部中。更明确地说，图4(A)显示第一总线30和第二总线40熔接在一起之前的状态。如该图所示，第二总线40形成有使其末端部开口的一槽46，槽46的宽度与第一总线30的厚度基本上相同。槽46的深度与第一总线30的舌片39的宽度基本上相同。
如图4(A)所示，形成在第二总线40的槽46两侧的诸突部43相对于槽46呈线性对称。每一突部43的外边缘形成斜面45，该斜面45随着接近槽46的末端而靠近槽46。第一总线30的舌片39被插入槽46的底部，并被固持成从第二总线40的上表面突出。突部的长度基本上是第二总线40的厚度的一至三倍。
以钨极惰性气体熔接方式将如上所述构造的第一总线30和第二总线40熔接在一起，更明确地说，如图5所示，钨极惰性气体熔接气炬70的末端部70A位于邻近第一总线30的舌片39处，然后产生电弧。因此，邻近钨极惰性气体熔接气炬70的第一总线30(高熔点构件)与第二总线40(低熔点构件)相比接受更多的热。因此，第一总线30和第二总线40适当地熔融。此外，因为第二总线40的突部43形成锥状，所以突部43的末端两侧会确实地熔融。然后，第一总线30和第二总线40在融熔状态中混合。当熔融金属凝固时，如图4(B)所示，第一总线30和第二总线40间的交叉部形成熔珠50，然后，第一总线30和第二总线40连接成一体。
因为导线16是由与第一总线30相同的韧炼铜所制成的，所以导线16和第一总线30以传统的熔接方法熔接在一起，即熔接具有相同熔点的构件，以连接成一体。
依据钨极惰性气体熔接方法和上述本实施例的熔接构造，钨极惰性气体熔接气炬70被设置在与第二总线40相比更接近第一总线30，然后产生电弧。因此，可防止过度加热作为低熔点构件的第二总线40，抑制气孔的产生，消除作为高熔点构件的第一总线30的不充分熔融，并且与传统方法和构造相比改善了融接强度。依据钨极惰性气体熔接方法和本实施例所涉及的熔接构造，便可以将例如前述电动机10的电气设备中的两不同熔点的金属构件加以熔接，该电动机10被应用于车辆，且遭受振动和温度变化。
例子执行下列试验，以确认本发明实施例的效果。
1)提供由韧炼铜制成的矩形杆状高熔点构件71、72和73(参考图6)，它们的性质显示于图7。
2)提供由铜锌合金制成的矩形杆状低熔点构件81、82和83(参考图6)，它们的性质显示于图7。
3)如图6左栏所示，高熔点构件71和低熔点构件81在各自的侧壁处彼此接触，且被固持成高熔点构件71向上突出低熔点构件81的上表面的状态。只在钨极惰性气体熔接气炬和高熔点构件71间的余隙区域产生电弧。因此，熔融的高熔点构件71附着于下侧的低熔点构件81，而形成第一试件85。
4)如图6中间栏所示，高熔点构件72和低熔点构件82在各自的侧壁处彼此接触，且被固持成低熔点构件82向上突出高熔点构件72的上表面的状态。只在钨极惰性气体熔接气炬和低熔点构件82间的余隙区域产生电弧。因此，熔融的低熔点构件82附着于下侧的高熔点构件72，而形成第二试件86。
5)如图6右栏所示，高熔点构件73和低熔点构件83在各自的侧壁处彼此接触，且被固持成高熔点构件73和低熔点构件83两者的上表面平齐的状态。钨极惰性气体熔接气炬接近高熔点构件73和低熔点构件83间的接触面，然后产生电弧以形成第三试件87。
6)切断试件85-87，并对各试件的切割表面进行蚀刻处理。以金相显微镜检查每一试件的熔接部，以了解气孔和高熔点构件与低熔点构件的混合程度。以金向显微镜所拍摄的试件85-87的切割表面的照片显示在图6的底部。步骤3)、4)和5)的钨极惰性气体熔接都依照图8所示的相同条件进行。
比较试件85-87可发现，在以本实施例的钨极惰性气体熔接方法所制成的第一试件85中，气孔所占的面积少于以其它钨极惰性气体熔接方法所制成的第二、三试件86或87。更明确地说，第一试件85显示少于约1％的气孔产生，第二试件86显示约5％的气孔产生，而第三试件87显示约5％的气孔产生。
关于第二试件86，焊珠B和高熔点构件72间的边界R2清晰地显现。另一方面，关于使用本实施例的钨极惰性气体熔接方法的第一试件85，焊珠B和低熔点构件81间的边界R1并未清晰地显现。此外，至于第三试件87，当照片是彩色时，发现焊珠B和高熔点构件73间的边界R3是清晰的。因此，证明了在本实施例的第一试件85与第二、三试件86、87相比可使高熔点构件71和低熔点构件81充分地混合。
其它实施例本发明并不限于前述的实施例，例如下述的修改也包含于本发明所要保护的范围内。
1)在前述的实施例中，本发明以应用于电动机内的连接部为例，但是本发明能应用于设置在除电动机以外的各种电气设备中的两构件间的连接部。
2)在本实施例中，本发明以应用于韧炼铜和铜锌合金间的熔接为例。但是，本发明能应用于其它类型的铜合金构件之间的熔接，且也可应用于铁合金构件之间或铝合金构件之间的熔接。此外，本发明可应用于例如铜合金构件和铝合金构件之间的熔接，即，基于彼此不同的金属的不同类型的合金之间的熔接。
3)在本实施例中，本发明体现在总线30和40之间的熔接。但是，如图9(A)和图9(B)所示，本发明可应用于总线41和导线52之间的一部分熔接。导线52设于总线41的槽46’中，且突出总线41的上表面，槽46’的末端的构造与前述实施例的第二总线40的构造基本上相同。在此状态时，将钨极惰性气体熔接气炬设于接近导线52的末端，以产生电弧(参考图9(B))。
4)本实施例也可体现在例如图10所示的熔接。更明确地说，沿水平方向延伸的总线42的末端向上弯曲成直角。导线53与总线42的弯曲末端相接触，并突出总线42的末端。在此状态，钨极惰性气体熔接气炬设于接近导线53的末端，以产生电弧。
此处所描述的实施例应视为示例而非限制。本发明可达成多个目的，但在只达成其中之一目的时，本发明仍是有用的。在不背离本发明的精神的情况下，其它人可以做出变化和改变并使用等价物。因此，显然将落入权利要求书所定义的本发明精神和范围内的变化、改变和等价物都被包含在内。
权利要求
1.一种钨极惰性气体熔接方法，用以对熔点彼此不同的一高熔点构件和一低熔点构件进行熔接，其中，一钨极惰性气体熔接气炬设置成与该低熔点构件相比更接近该高熔点构件，以产生电弧。
2.如权利要求1所述的钨极惰性气体熔接方法，其特征在于，该高熔点构件和该低熔点构件主要由相同的金属组成。
3.如权利要求2所述的钨极惰性气体熔接方法，其特征在于，该高熔点构件和该低熔点构件都是主要由铁组成。
4.如权利要求2所述的钨极惰性气体熔接方法，其特征在于，该高熔点构件和该低熔点构件都是主要由铝组成。
5.如权利要求2所述的钨极惰性气体熔接方法，其特征在于，该高熔点构件和该低熔点构件都是主要由铜组成。
6.如权利要求5所述的钨极惰性气体熔接方法，其特征在于，该高熔点构件由韧炼铜制成，且该低熔点构件由铜锌合金制成。
7.如权利要求1所述的钨极惰性气体熔接方法，其特征在于，该低熔点构件是一总线，该总线具有将其末端裂开的一槽，且该高熔点构件的一末端插入该槽内。
8.一种以钨极惰性气体熔接的熔接构造，其由熔点彼此不同的一高熔点构件和一低熔点构件熔接而成，其中该高熔点构件从该低熔点构件的一侧表面或一端表面突出，并且该突部熔融而形成一熔珠，以覆盖该高熔点构件和该低熔点构件之间的接合部。
9.如权利要求8所述的以钨极惰性气体熔接的熔接构造，其特征在于，该高熔点构件和该低熔点构件设置在一车辆用的电气设备内。
10.如权利要求9所述的以钨极惰性气体熔接的熔接构造，其特征在于，该电气设备为应用于一动力转向装置的一电动机，且该高熔点构件和该低熔点构件是熔接在一起的总线。
11.如权利要求10所述的以钨极惰性气体熔接的熔接构造，其特征在于，该低熔点构件是一总线，该总线具有将其末端裂开的一槽，该高熔点构件的一末端插入该槽内，以从该总线的一侧表面突出，然后熔融而形成一熔珠。
12.一种钨极惰性气体熔接方法，用以对熔点彼此不同的一高熔点构件和一低熔点构件进行熔接，其中，该高熔点构件从该低熔点构件突出，且将钨极惰性气体熔接气炬朝向该高熔点构件以产生电弧。
13.一种钨极惰性气体熔接方法，用以对熔点彼此不同的一高熔点构件和一低熔点构件进行熔接，该方法包括以下步骤用以在该低熔点构件上形成一槽的一步骤；用以将该高熔点构件插入该槽内，以从该槽突出的一步骤；用以使一钨极惰性气体熔接气炬与该低熔点构件相比更接近该高熔点构件的一步骤；用以产生电弧的一步骤。
全文摘要
一种钨极惰性气体熔接气炬(70)，它被设置成与第二总线(40)相比更接近第一总线(30)，以产生电弧。结果，可防止过度加热作为低熔点构件的第二总线(40)，抑制气孔的发生，且改善作为高熔点构件的第一总线(30)的不适当熔融，以提升熔接强度。此方法可以应用于车辆内的电气设备，特别是电动机。
文档编号B23K9/23GK1658438SQ20051000956
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月18日 优先权日2004年2月20日
发明者山本哲治, 桑原宽文 申请人:丰田工机株式会社