金属部件的制造装置的制作方法

本发明涉及金属部件的制造装置，更进一步特定地，涉及具有接合了由互不相同的金属制成的部件的结构的金属部件的制造装置。

背景技术：

有时会采用具有由互不相同的金属制成的部件彼此相互被固定的结构的金属部件作为机械部件。例如，作为液压泵或液压马达的柱塞滑靴，已知有在由钢制成的基部固定了由铜合金制成的滑动部的结构。这种柱塞滑靴中，有时会使用将滑动部铆接固定于基部的结构。

就将滑动部铆接固定于基部而言，在将滑动部安装于基部前，需要事先将滑动部加工成可铆接固定的形状。因此，存在因滑动部的加工费用而引起的滑动部件的制造成本变高的问题。对此，提出了如下的柱塞滑靴，即，向基部按压滑动部而使其变形，并使滑动部与基部卡合，由此将滑动部固定于基部(例如，参照(日本)特开平10－89241号公报(专利文献1))。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开平10－89241号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在上述专利文献1中记载的柱塞滑靴的结构中，不过是将滑动部卡合固定于基部。因此，在柱塞滑靴被施加了冲击的情况下，滑动部相对于基部的固定状态有可能变得不稳定。

本发明是为了解决上述问题点而进行的，其提供了一种具有由互不相同的金属制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的结构的金属部件的制造装置。

用于解决课题的技术方案

本发明的金属部件的制造装置是通过将由第一金属制成的第一部件和由第二金属制成的第二部件接合来制造金属部件的金属部件的制造装置。该金属部件的制造装置具备：主轴；基座部，其相对于主轴在轴向隔开间隔地配置；驱动部，其沿主轴的轴向驱动主轴及基座部中的至少一方。在主轴及基座部中的一方设有用于保持第一部件的第一保持部，在另一方以与第一保持部对置的方式配置有用于保持第二部件的模具。模具包括：底壁；侧壁，其从底壁沿与底壁交叉的方向延伸。在侧壁形成有相对于与主轴的轴向平行的面朝底壁侧倾斜的壁面即阻尼壁。

本发明人针对将由不同金属制成的部件彼此相互地直接牢固地接合的方案进行了研究。其结果，得到如下的见解而想到了本发明。在使第一部件在与模具内配置的第二部件接触的状态下不改变相对于第二部件的相对位置关系地绕旋转轴相对旋转而对第一部件及第二部件进行加热，之后，维持第一部件与第二部件接触的状态的同时对其进行冷却，由此能够将第一部件和第二部件直接接合。通过由第一部件相对于第二部件进行相对滑动而产生的摩擦热对第一部件及第二部件进行加热，将第一部件和第二部件接合。此时，在第一部件与第二部件的接合面的一部分，具体的是在包括第一部件的旋转中心在内的区域有时会形成有第一部件与第二部件未接合的区域(未接合区域)。该未接合区域的存在使第一部件与第二部件的接合强度下降。

当使第一部件在与模具内配置的第二部件接触的状态下旋转而对第一部件及第二部件进行加热时，在被加热状态下变形阻力比第一部件小的由第二金属制成的第二部件发生变形，其一部分侵入第一部件与模具侧壁间的间隙而形成毛刺。如果该毛刺变大，则形成有上述未接合区域的情况变多。可以认为这是由于因第一部件与第二部件的摩擦而产生了的摩擦热的一部分向毛刺流出，有助于接合的摩擦热在接合面附近不足。

在使用了本发明的金属部件的制造装置的情况下，在将第一部件保持于第一保持部的状态下使主轴绕轴旋转，同时通过驱动部对主轴和基座部间的间隔进行调节而向被模具保持的第二部件按压第一部件，由此加热第一部件及第二部件。之后，通过在第一部件与第二部件接触的状态下对其进行冷却，第一部件和第二部件被接合。上述毛刺沿模具的侧壁向离开底壁的方向生长。本发明的金属部件的制造装置中，在模具的侧壁形成有相对于与主轴的轴向平行的面朝底壁侧倾斜的壁面即阻尼壁。由于该阻尼壁，上述毛刺的生长被抑制。因此，向毛刺流出的摩擦热被减少，有助于接合的摩擦热大量残存于接合面附近。其结果，可抑制未接合区域的形成，从而达成第一部件与第二部件的牢固的接合。这样，根据本发明的金属部件的制造装置，能够制造具有由不同金属制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的结构的金属部件。

在上述金属部件的制造装置中，也可以构成为，上述阻尼壁是构成在上述侧壁形成的凹部或凸部的壁面。如此，能够容易地在上述侧壁形成上述阻尼壁。

在上述金属部件的制造装置中，也可以构成为，上述阻尼壁以在上述第一部件的旋转方向靠近上述底壁的方式延伸。如此，能够更可靠地抑制上述毛刺的生长。

在上述金属部件的制造装置中，也可以构成为，在主轴及基座部的至少任一方设置有用于对上述第一部件与上述第二部件的接触载荷进行检测的载荷传感器。由此，能够将第一部件与第二部件的接触载荷调节为合适的范围。

利用本发明的金属部件的制造装置而能够实施的金属部件的制造方法具备如下的工序：准备由第一金属制成的第一部件和由第二金属制成的第二部件；在具有底壁和从底壁沿与该底壁交叉的方向延伸的侧壁的模具内配置上述第二部件；通过使上述第一部件在与上述模具内配置的上述第二部件接触的状态下不改变相对于上述第二部件的相对位置关系地绕旋转轴相对旋转，对上述第一部件及上述第二部件进行加热；通过对加热后的上述第一部件和上述第二部件在相互接触的状态下进行冷却，将上述第一部件和上述第二部件接合。在配置上述第二部件的工序中，以与上述模具的上述底壁接触并被上述侧壁包围的方式配置上述第二部件。在对上述第一部件及上述第二部件进行加热的工序中，在被加热后的状态下，上述第二金属的变形阻力比上述第一金属小。而且，在上述侧壁形成有相对于与主轴的轴向平行的面朝底壁侧倾斜的壁面即阻尼壁。

在上述金属部件的制造方法中，在模具的侧壁形成有相对于与主轴的轴向平行的面朝底壁侧倾斜的壁面即阻尼壁。上述毛刺沿模具的侧壁向离开底壁的方向生长。上述阻尼壁阻碍这种毛刺的生长。因此，向毛刺流出的摩擦热被减少，有助于接合的摩擦热大量残存于接合面附近。其结果，可抑制未接合区域的形成，从而达成第一部件与第二部件的牢固的接合。这样，根据上述金属部件的制造方法，能够制造具有由不同金属制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的结构的金属部件。

在上述金属部件的制造方法中，上述阻尼壁也可以是构成在上述侧壁形成的凹部或凸部的壁面。如此，能够容易地在上述侧壁形成上述阻尼壁。

在上述金属部件的制造方法中，上述阻尼壁也可以以在上述第一部件的旋转方向靠近上述底壁的方式延伸。如此，能够更可靠地抑制上述毛刺的生长。

在上述金属部件的制造方法中，在对上述第一部件及上述第二部件进行加热的工序中，也可以在上述模具内存在脱模剂的状态下对上述第一部件及上述第二部件进行加热。

通过使用脱模剂，可容易将金属部件从模具分离。但是，由于使用脱模剂，有时会帮助上述毛刺的生长。通过采用在模具的侧壁形成有阻尼壁的本发明的金属部件的制造方法，即使在因脱模剂的存在而毛刺生长被助长的情况下，也能够有效地抑制毛刺的生长。

发明效果

由以上说明可知，根据本发明的金属部件的制造装置，能够制造具有由不同金属制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的结构的金属部件。

附图说明

图1是对柱塞滑靴的结构进行表示的概要剖视图。

图2是将图1的区域II放大表示的概要剖视图。

图3是对柱塞滑靴的制造方法的概要进行表示的流程图。

图4是对柱塞滑靴的制造装置的结构进行表示的概要图。

图5是对柱塞滑靴的制造装置的动作进行表示的概要剖视图。

图6是对模具的结构进行表示的概要俯视图。

图7是对模具的结构进行表示的概要立体图。

图8是对封闭摩擦接合工序中主轴的转速、按压载荷及接合部的温度的经时变化进行表示的图。

图9是对变形例一中的模具的结构进行表示的概要立体图。

图10是对变形例二中的模具的结构进行表示的概要立体图。

图11是对变形例三中的模具的结构进行表示的概要立体图。

图12是对变形例四中的模具的结构进行表示的概要立体图。

图13是对变形例五中的模具的结构进行表示的概要立体图。

图14是对变形例六中的模具的结构进行表示的概要立体图。

图15是对接合后的试片外观进行表示的照片(实施例)。

图16是将图15的一部分放大表示的照片。

图17是对接合后的试片外观进行表示的照片(比较例)。

图18是对超声波探伤试验的结果进行表示的图(实施例)。

图19是对超声波探伤试验的结果进行表示的图(比较例)。

具体实施方式

以下，说明本发明的一实施方式。需要说明的是，在以下的附图中，对相同或相当的部分赋予相同的附图标记，不对其进行重复说明。

图1是对可通过本发明的金属部件的制造装置来制造的金属部件(机械部件)的一例即柱塞滑靴的结构进行表示的概要剖视图。参照图1，柱塞滑靴1是与液压泵或液压马达的柱塞主体(未图示)连接的相对于斜板滑动的部件。柱塞滑靴1具备：由钢(第一金属)制成的基部2(第一部件)、形成有滑动面31且由铜合金(第二金属)制成且与基部2接合的滑动部3(第二部件)。作为构成基部2的钢，例如可采用经过了调质处理、即淬火处理及回火处理的JIS规格SCM440等机械构造用合金钢或机械构造用碳素钢。基部2包括：具有球形状且应与柱塞主体可摆动地连接的球状部21、与球状部21连接且具有带台阶的圆盘形状的圆盘部22c。

球状部21可摆动地保持于在柱塞主体形成的具有球面状的内壁的保持部(未图示)。另外，在球状部21的与圆盘部22连接一侧的相反侧的端部形成有平面状的平坦部21A。另一方面，在圆盘部22的与球状部21相反的相反侧的端部形成有平面状的基部接合面23(第一部件接合面)。

而且，具有厚度比圆盘部22小的圆盘形状的滑动部3与基部接合面23接合。滑动部3在一方的主表面即滑动部接合面32(第二部件接合面)与圆盘部22的基部接合面23接合。另外，滑动部3的另一方的主表面成为滑动面31。滑动面31例如相对于液压泵的斜板(未图示)滑动。滑动部3由滑动特性良好的铜合金制成，由此可抑制斜板与柱塞滑靴1间的摩擦力。作为构成滑动部3的铜合金，除高强度黄铜等黄铜以外，还可采用铝青铜等青铜，但本实施方式中，滑动部3由高强度黄铜制成。进一步地，在滑动面31形成有形成为同心圆状的圆环状的多个槽31A。通过在这些槽31A保持适量的油，可进一步抑制斜板与柱塞滑靴1间的摩擦力。

柱塞滑靴1具有相对于中心轴A对称的形状。然后，在柱塞滑靴1中，在包括中心轴A的区域形成有从球状部21的平坦部21A到滑动部3的滑动面31地将柱塞滑靴1贯通的直线状的中心孔29。中心孔29包括：第一区域29A、第二区域29B、第三区域29C、第四区域29D。第一区域29A从平坦部21A朝滑动面31延伸。第二区域29B与第一区域29A连接，其与长度方向(轴A方向)垂直的截面的截面积小于第一区域29A。第三区域29C与第二区域29B连接，其与轴向垂直的截面的截面积随着靠近滑动面31而变大。第四区域29D与第三区域29C连接，其与轴向垂直的截面的截面积大于第三区域29C。

接着，对基部2与滑动部3的接合部附近的结构进行说明。图2是将图1的区域II放大表示的概要剖视图。参照图2，在基部2以将基部接合面23包括在内的方式形成有晶粒比基部2的其他区域小的基部接合区域24，并且基部2和滑动部3直接接合。

本实施方式的柱塞滑靴1中，形成有晶粒比基部2的其他区域小的基部接合区域24的基部2和滑动部3冶金结合。即，柱塞滑靴1具有由于晶粒小而韧性良好的基部接合区域24与滑动部3冶金结合的结构(基部接合区域24与滑动部3直接接合的结构)。因此，滑动部3稳定地固定于基部2。以该方式，柱塞滑靴1是滑动部3稳定地固定于基部2的金属部件(滑动部件)。

在此，参照图2，包括柱塞滑靴1的表面1A的区域中的基部接合区域24的厚度t₂也可以比内部的基部接合区域24的厚度t₁大。由此，在接合面附近，能够对有可能成为龟裂起点的基部2的表层区域更可靠地赋予高韧性。本实施方式中，基部接合区域24的厚度随着靠近柱塞滑靴1的表面1A而逐渐变大。

另外，也可以在滑动部3以将与基部2接合的面即滑动部接合面32包括在内的方式形成有硬度比滑动部3的其他区域低的滑动部接合区域34。由此，能够缓和滑动部3与基部2的接合部处的应变。

该滑动部接合区域34的与滑动部接合面32垂直的方向上的厚度优选为0.2mm以下。这样，通过不将滑动部接合区域34的厚度在必要程度以上设得过大，能够对滑动部3赋予足够的强度。

进而也可以构成为，构成滑动部3的高强度黄铜含有硬度比杂矿石高的析出物，滑动部接合区域34内的析出物的大小小于滑动部3的其他区域的析出物的大小。由此，能够提高该接合部附近的滑动部的韧性。

另外，也可以在滑动部接合区域34内的与滑动部接合面32相接的区域形成有集合了上述析出物的析出物集合部。通过在滑动部接合面32附近形成微细的析出物的集合部，能够不大幅降低韧性地提高滑动部结合面32附近的强度。

进一步地，滑动部接合区域34的α相的比例也可以比其他区域多。由此，能够提高结合部附近的滑动部3的韧性。

接着，对上述柱塞滑靴1的制造方法进行说明。图3是对柱塞滑靴的制造方法的概要进行表示的流程图。另外，图4是对柱塞滑靴的制造装置的结构进行表示的概要图。另外，图5是对柱塞滑靴的制造装置的动作进行表示的概要剖视图。另外，图6是对柱塞滑靴的制造装置中所包含的模具的结构进行表示的概要俯视图。另外，图7是对模具的结构进行表示的概要立体图。图7中表示分离成两个的模具的一方。

参照图3，在本实施方式的柱塞滑靴1的制造方法中，首先，作为工序(S10)而实施成型部件准备工序。该工序(S10)中，参照图5，准备由经过了调质处理的机械构造用合金钢组成的基部件4(第一部件)和由高强度黄铜组成的圆盘形状的滑动部件5(第二部件)。基部件4包括：具有圆盘状的形状的圆盘部4B、与圆盘部4B连接且外径比圆盘部小的圆柱部4C。在圆盘部4B的与圆柱部4C相反的相反侧的端部形成有应与滑动部件5接合的平坦面即基部件接触面4A(第一部件接触面)。另外，滑动部件5的一方的主表面成为应与基部件4接合的平坦面即滑动部件接触面5A(第二部件接触面)。

接着，作为工序(S20)而实施清洗工序。该工序(S20)中，清洗在工序(S10)中准备好的基部件4及滑动部件5。更具体地，使用甲醇、乙醇、丙酮等液体对基部件4及滑动部件5进行清洗。由此，在准备基部件4及滑动部件5的切断、加工等流程中附着在基部件4及滑动部件5上的异物等被去除。需要说明的是，本实施方式的柱塞滑靴1的制造方法中，可以省略对滑动部件接触面5A的细致精加工，例如，滑动部件接触面5A也可以保持为切断后的状态。

接着，参照图3，实施封闭摩擦接合工序。该封闭摩擦接合工序包括接合准备工序、摩擦工序及冷却工序。在此，对通过实施封闭摩擦接合来制造柱塞滑靴的柱塞滑靴(金属部件)的制造装置进行说明。

参照图4，柱塞滑靴的制造装置即封闭摩擦接合装置9具备：可绕轴线α旋转的主轴95、相对于主轴95而在轴线α方向隔开间隔地配置的基座部98、通过沿轴线α方向驱动主轴95来对主轴95和基座部98间的间隔进行调节的驱动部97、支承主轴95及基座部98的框架90。

参照图4，在框架90内设置有相对于轴线α平行地延伸的轴90A。该轴90A沿轴90A的延伸方向可移动地支承对主轴95进行支承的主轴支承部90C。进一步地，在轴90A连接有对轴90A进行驱动的主轴移动电机90B。轴90A被主轴移动电机90B驱动，由此被主轴支承部90C支承的主轴95沿轴线α方向移动。由此，能够对主轴95和基座部98间的间隔进行调节。轴90A、主轴支承部90C及主轴移动电机90B构成驱动部97。

在利用驱动部97对主轴95和基座部98间的间隔进行调节而使基部件4与滑动部件5接触的状态下(图5的状态)，以腔室10的第一侧壁12A将滑动部件5中与基部件4接触的面即滑动部件接触面5A的外周包围的方式，配置夹具94(第一保持部)及模具93。参照图5，轴线α方向上的腔室10的第一侧壁12A的高度比滑动部件5的厚度大。

参照图4，在主轴95以与基座部98对置的方式设有作为保持基部件4的第一保持部的夹具94。另外，在主轴95连接有绕轴线α旋转驱动主轴95的主轴电机95B。进一步地，在主轴95设有对基部件4与滑动部件5的接触载荷进行检测的载荷传感器96。该载荷传感器96根据夹具94上施加的基部件4和滑动部件5的接触的反作用力的大小，检测基部件4与滑动部件5的接触载荷。载荷传感器96在封闭摩擦接合装置9中不是必要结构，但通过设置该传感器，可容易将基部件4与滑动部件5的接触载荷调节为合适的范围。

在基座部98以与夹具94对置的方式配置有作为保持滑动部件5的第二保持部的模具93。更具体地，参照图4及图5，基座部98包括基体91、模具支座92、模具93。基体91设置在框架90上。模具支座92固定在基体91上。模具93嵌入固定于在模具支座92上形成的凹部即模具保持部92A。如图6所示，模具93能够分离成两个部件99、99。

参照图6及图7，模具93包括：圆形的平面即底壁11、从底壁11起沿与底壁11交叉的方向(垂直的方向)延伸的第一侧壁12A、与第一侧壁12A连接且向从底壁11分离的一侧延伸的第二侧壁12B。底壁11、第一侧壁12A及第二侧壁12B划定了腔室10。第一侧壁12A与具有圆形形状的底壁11的外周连接，并且具有圆柱面形状，该圆柱面形状具有与底壁11相同的直径。第二侧壁12B与第一侧壁12A连接，具有直径随着离开底壁11而变大的圆锥面形状。

然后，参照图7，在第一侧壁12A形成有多个槽13。槽13形成为从第一侧壁12A的底壁11侧朝第二侧壁12B侧延伸。槽13以在主轴95的旋转方向(箭头β的方向)从第二侧壁12B侧向底壁11侧靠近的方式相对于轴向(沿轴线α的方向)倾斜地形成。对槽13进行划定的壁面中相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面为阻尼壁13A。阻尼壁13A是对槽13进行划定的壁面中在轴线α方向与底壁相反的相反侧(主轴95的旋转方向上的前方侧)的壁。在腔室10的第一侧壁12A形成有相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面即阻尼壁13A。阻尼壁13A以在主轴95的旋转方向从第二侧壁12B侧向底壁11侧靠近的方式倾斜地形成。阻尼壁13A是构成在第一侧壁12A上形成的凹部的壁面。

接着，说明封闭摩擦接合工序的具体步骤。图8是对封闭摩擦接合工序中主轴95的转速、基部件4与滑动部件5的接触载荷(按压载荷)及基部件4与滑动部件5的接合部的温度的经时变化进行表示的图。参照图4及图5，作为工序(S30)所实施的接合准备工序中，在圆柱部4C的外周面基部件4被夹具94保持，并且滑动部件5被设置在模具93的腔室10内。此时，以基部件接触面4A与滑动部件接触面5A对置，并且基部件4及滑动部件5的中心轴与夹具94的旋转轴α相一致的方式，配置基部件4和滑动部件5。另外，向腔室10内导入脱模剂。由此，在后述的工序(S40)，在腔室10内存在脱模剂的状态下对基部件4及滑动部件5进行加热。该脱模剂的导入不是必要步骤，但通过导入脱模剂，能够容易在后述的工序(S50)将基部件4和滑动部件5所接合构成的构造体从模具93取出。脱模剂可以为液体状也可以为粉末状。

接着，工序(S40)实施摩擦工序。该工序(S40)中，主轴95被主轴电机95B驱动而绕轴线α旋转，并且被主轴移动电机90B驱动而靠近基座部98。由此，夹具94绕轴线α旋转的同时靠近模具93。此时，参照图8，在时刻S₀开始旋转的主轴95的转速在时刻S₁达到期望的转速，之后维持该转速。进而，在时刻S₂，如图5所示，基部件接触面4A与滑动部件接触面5A接触。由此，基部件4不改变相对于滑动部件5的相对位置地以载荷L向滑动部件5按压的同时相对旋转。其结果，基部件4与滑动部件5的接触部(接合部)的温度因摩擦热而上升。然后，在时刻S₃，由载荷传感器96检测的按压载荷(基部件接触面4A与滑动部件接触面5A的接触载荷)达到期望的大小，之后维持该按压载荷。在此期间，基部件4与滑动部件5的接触部的温度继续上升。

然后，在时刻S₄，基部件4与滑动部件5的接触部的温度上升至A₁相变点以上且不到固相线温度。其结果，基部件4中包括基部件接触面4A在内的区域被加热至A1相变点以上且不到固相线温度的温度，构成该区域的钢成为不含液相的奥氏体状态。

另一方面，经过了加热的滑动部件5软化。其结果，基部件4即使绕轴线α旋转，滑动部件5也不随之旋转。另外，在这样被加热的状态下，构成滑动部件5的高强度黄铜(铜合金)的变形阻力比构成基部件4的机械构造用合金钢(钢)小。因此，软化了的滑动部件5的一部分侵入基部件4的圆盘部4B的外周面与模具93的腔室10的第一侧壁12A的间隙而形成毛刺。该毛刺沿着腔室10的第一侧壁12A朝离开底壁11的方向生长。如上所述，在本实施方式中所采用的模具93的腔室10的第一侧壁12A形成有相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面即阻尼壁13A。阻尼壁13A阻碍上述毛刺的生长。因此，向毛刺流出的摩擦热被减少，有助于基部件4与滑动部件5的接合的摩擦热大量残存于接合面附近。尤其，本实施方式中所采用的模具93的阻尼壁13A在基部件4的旋转方向，即主轴95的旋转方向(参照图5的箭头β的方向)以靠近底壁11的方式延伸。因此，可进一步有效地阻碍上述毛刺的生长。

接着，工序(S50)实施冷却工序。该工序(S50)中，首先降低主轴95的转速，在时刻S₅停止该旋转。之后，降低由载荷传感器96检测的按压载荷。在此期间，基部件4和滑动部件5维持相互压合的状态的同时基部件4与滑动部件5的接触部被冷却。由此，基部件4与滑动部件5被接合。然后，在时刻S₆，使按压载荷为0，基部件4和滑动部件5被接合而构成的构造体从封闭摩擦接合装置9被取出。

在此，基部件4中包括在工序(S40)被加热至A₁相变点以上的温度的基部件接触面4A在内的区域在工序(S50)被冷却至不到A₁相变点的温度。这样，在一旦被加热至A₁相变点以上的温度后，被冷却至不到A₁相变点的温度的该区域的晶粒被微细化。其结果，形成了晶粒比其他区域小的基部接合区域24(参照图2)。通过以上步骤，封闭摩擦接合工序结束。

接着，工序(S60)实施机械加工工序。该工序(S60)中，对在工序(S50)得到的构造体实施机械加工。具体地，参照图1，通过对滑动部件5的外周面进行加工而形成圆盘状的滑动部3。另外，通过对基部件4的圆柱部进行加工而形成球状部21。进一步地，中心孔29、平坦部21A及槽31A也在该工序被形成。

接着，工序(S70)实施气体软氮化工序。该工序(S70)中，参照图1，在工序(S60)中形成的球状部21被嵌入另行准备的在柱塞主体形成的具有球面状的内壁的保持部(未图示)，在此基础上，实施气体软氮化处理。具体地，通过在含有氨气的环境中加热至不到A₁相变点的温度，而在基部件4(基部2)及柱塞主体(未图示)的表层部形成氮化层。另外，此时，通过用于气体软氮化处理的加热，在与滑动部件5的滑动部件接触面5A相接的滑动部件5内的区域形成有α相的比例比其他区域多的区域。由此，参照图2，滑动部接合区域34的α相的比例比其他区域多。

接着，工序(S80)实施精加工工序。该工序中，对在工序(S70)实施了气体软氮化处理的基部件4、滑动部件5及柱塞主体(未图示)，根据需要而实施精加工处理。通过以上步骤，在本实施方式的柱塞滑靴1与柱塞主体组合的状态下完成。

以该方式，根据使用了本实施方式的封闭摩擦接合装置9的柱塞滑靴的制造方法，能够制造上述本实施方式的柱塞滑靴1。在此，如上所述，在本实施方式所采用的模具93的腔室10的第一侧壁12A形成有相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面即阻尼壁13A，上述毛刺的生长被阻碍。因此，向毛刺流出的摩擦热被减少，有助于基部件4与滑动部件5接合的摩擦热大量残存于接合面附近。其结果，能够抑制未接合区域的形成，并达成基部件4与滑动部件5的牢固的接合。

以该方式，根据使用了本实施方式的封闭摩擦接合装置9的柱塞滑靴(金属部件)的制造方法，能够制造具有由不同金属制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的结构的柱塞滑靴(金属部件)。

另外，参照图5，在工序(S40)中基部件4不改变相对于滑动部件的相对位置地旋转，由此基部件4相对于滑动部件5的圆周速度随着离开轴线α而变快。因此，因摩擦产生的热在基部件4的外周侧变多。其结果，基部件4中因摩擦热而超过A₁相变点的区域的厚度在基部件4的外周侧变大。由此，参照图2，能够使晶粒大小比其他区域小的基部接合区域24的厚度与内部相比在外周侧即在包括柱塞滑靴1的表面1A的区域中变大。进一步地，参照图5，上述本实施方式的基部件4的圆柱部4C的外径比圆盘部4B小。由此，在基部件接触面4A的外周部产生的摩擦热难以向圆柱部4C传递。其结果，基部件4中因摩擦热而超过A₁相变点的区域的厚度在基部件4的外周侧进一步变大。因此，根据本实施方式的柱塞滑靴1的制造方法，容易使基部接合区域24的厚度与内部相比在外周侧即在包括柱塞滑靴1的表面1A的区域中变大。

另外，本实施方式的柱塞滑靴1的制造方法中，参照图5，轴线α方向上的第一侧壁12A的高度大于滑动部件5的厚度。其结果，在工序(S40)及(S50)，可在滑动部件接触面5A的外周侧维持滑动部件5被约束的状态。由此，能够抑制软化了的滑动部件5的变形量。更具体地，在所制造的柱塞滑靴1中，能够将由滑动部件5的变形而形成的滑动部接合区域34的与滑动部接合面32垂直的方向上的厚度设为0.2mm以下。其结果，可减少接合后的机械加工的加工量，故而滑动部件5的材料的成品率提高。另外，即使在滑动部件5的厚度小的情况下，也可抑制滑动部件5中塑性变形了的区域向柱塞滑靴1的滑动面31露出，从而滑动部3的滑动特性稳定。另外，通过不将硬度低的滑动部接合区域34的厚度在必要程度以上设得过大，能够对滑动部3赋予足够的强度。

需要说明的是，在上述实施方式，对滑动部件被固定、基部件旋转的情况进行了说明，但使用了本发明的金属部件的制造装置的金属部件的制造方法不限于此，也可以基部件被固定而滑动部件旋转，还可以通过两者旋转而一方相对于另一方相对滑动。

另外，在上述实施方式，作为封闭摩擦接合装置9(金属部件即滑动部件的制造装置)而说明了主轴可沿轴向移动的结构，但本发明的滑动部件的制造装置不限于此，也可以是基座部可沿轴向移动的构造。

进一步地，在上述实施方式，对模具93的腔室10的形状俯视观察时(从沿着轴线α的方向观察时)为圆形形状的情况进行了说明，但可采用的模具不限于此，保持部的形状例如也可以为多边形。

另外，在上述实施方式，将柱塞滑靴作为金属部件的一例进行了说明，但可通过本发明的金属部件的制造装置进行制造的金属部件不限于此，其能够制造包括具有由不同金属制成的部件彼此相互被直接接合的结构的机械部件在内的各种金属部件。更具体地，在上述实施方式说明了第一金属与第二金属的组合为钢与铜合金的组合的情况，但例如可以采用铸铁与铜合金的组合、铜与铝合金的组合、镍基超合金与钢的组合、超硬合金与钢的组合等各种组合。

接着，说明在本实施方式的金属部件的制造装置中可采用的其他结构的模具。

(变形例一)

图9是对变形例一中的模具的结构进行表示的概要立体图。参照图9，变形例一中的模具93基本上具有与上述实施方式中的模具93相同的结构，起到相同的效果。但是，变形例一的模具93在阻尼壁的形成方式上与上述实施方式的情况不同。

具体地，参照图9，在第一侧壁12A形成有槽13。槽13以沿第一侧壁12A的周向延伸的方式形成为螺旋状。槽13以在主轴95的旋转方向(箭头β的方向)从第二侧壁12B侧向底壁11侧靠近的方式形成为螺旋状。对槽13进行划定的壁面中相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面为阻尼壁13A。阻尼壁13A是对槽13进行划定的壁面中在轴线α方向与底壁相反的相反侧(主轴95的旋转方向上的前方侧)的壁。在腔室10的第一侧壁12A形成有相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面即阻尼壁13A。阻尼壁13A以在主轴95的旋转方向从第二侧壁12B侧向底壁11侧靠近的方式螺旋状地形成。对槽13进行规定的壁面中与阻尼壁13A相对的壁面朝向模具93的开口侧。阻尼壁13A是构成在第一侧壁12A形成的凹部的壁面。

(变形例二)

图10是对变形例二中的模具的结构进行表示的概要立体图。参照图10，变形例二中的模具93基本上具有与上述实施方式中的模具93相同的结构，起到相同的效果。但是，变形例二的模具93在阻尼壁的形成方式上与上述实施方式的情况不同。

具体地，参照图10，在第一侧壁12A形成有槽13。槽13相对于底壁11平行地延伸。对槽13进行划定的壁面中相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面为阻尼壁13A。阻尼壁13A是对槽13进行划定的壁面中在轴线α方向与底壁相反的相反侧的壁。在腔室10的第一侧壁12A形成有相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面即阻尼壁13A。对槽13进行划定的壁面中与阻尼壁13A相对的壁面朝向模具93的开口侧。阻尼壁13A是构成在第一侧壁12A形成的凹部的壁面。

(变形例三)

图11是对变形例三中的模具的结构进行表示的概要立体图。参照图11，变形例三中的模具93基本上具有与上述实施方式中的模具93相同的结构，起到相同的效果。但是，变形例三的模具93在阻尼壁的形成方式上与上述实施方式的情况不同。

具体地，参照图11，在第一侧壁12A形成有多个槽13。槽13形成为从第一侧壁12A的底壁11侧朝第二侧壁12B延伸。槽13具有如下的结构，即，分别以在主轴95的旋转方向(箭头β的方向)从第二侧壁12B侧向底壁11侧靠近的方式相对于轴向(沿着轴线α的方向)倾斜地形成的一对槽由向该一对槽的相反侧倾斜形成的槽连接。对槽13进行划定的壁面中相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面为阻尼壁13A。阻尼壁13A是对槽13进行划定的壁面中在轴线α方向与底壁11相反的相反侧的壁。在腔室10的第一侧壁12A形成有相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面即阻尼壁13A。阻尼壁13A是构成在第一侧壁12A形成的凹部的壁面。

(变形例四)

图12是对变形例四中的模具的结构进行表示的概要立体图。参照图12，变形例四中的模具93基本上具有与上述实施方式中的模具93相同的结构，起到相同的效果。但是，变形例四的模具93在阻尼壁的形成方式上与上述实施方式的情况不同。

具体地，参照图12，在第一侧壁12A形成有相对于底壁11平行延伸的槽14和从底壁11侧朝第二侧壁12B侧延伸且与槽14交叉的多个槽15。槽15具有与上述实施方式的槽13相同的结构。另外，槽14具有与上述变形例二的槽13相同的结构。在变形例四，形成为组合上述实施方式中的槽13和上述变形例二中的槽13。对槽14进行划定的壁面中相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面为阻尼壁14A。对槽14进行划定的壁面中，阻尼壁14A朝向底壁11侧，与阻尼壁14A对置的壁面朝向模具93的开口侧。另外，对槽15进行划定的壁面中相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面为阻尼壁15A。在腔室10的第一侧壁12A形成有相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面即阻尼壁14A、15A。阻尼壁14A、15A是构成在第一侧壁12A形成的凹部的壁面。

(变形例五)

图13是对变形例五中的模具的结构进行表示的概要立体图。参照图13，变形例五中的模具93基本上具有与上述实施方式中的模具93相同的结构，起到相同的效果。但是，变形例五的模具93在阻尼壁的形成方式上与上述实施方式的情况不同。

具体地，参照图13，在第一侧壁12A形成有多个凹部16。凹部16由圆形的底壁和与该底壁连接的圆筒面即周壁所划定。对凹部16进行划定的周壁中相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的区域为阻尼壁16A。阻尼壁16A是对凹部16进行划定的周壁中在轴线α方向与底壁相反的相反侧(上半部分)的壁。在腔室10的第一侧壁12A形成有相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面即阻尼壁16A。阻尼壁16A是构成在第一侧壁12A形成的凹部的壁面。

(变形例六)

图14是对变形例六中的模具的结构进行表示的概要立体图。参照图14，变形例六中的模具93基本上具有与上述实施方式中的模具93相同的结构，起到相同的效果。但是，变形例六的模具93在阻尼壁的形成方式上与上述实施方式的情况不同。

具体地，参照图14，在第一侧壁12A形成有突条部17。突条部17以沿第一侧壁12A的周向延伸的方式形成为螺旋状。突条部17以在主轴95的旋转方向(箭头β的方向)从第二侧壁12B侧向底壁11侧靠近的方式形成为螺旋状。构成突条部17的壁面中相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面为阻尼壁17A。阻尼壁17A是构成突条部17的壁面中在轴线α方向上的底壁侧(主轴95的旋转方向上的后方侧)的壁。在腔室10的第一侧壁12A形成有相对于与主轴95的轴线α方向平行的面朝底壁11侧倾斜的壁面即阻尼壁17A。阻尼壁17A以在主轴95的旋转方向(箭头β的方向)从第二侧壁12B侧向底壁11侧靠近的方式形成为螺旋状。阻尼壁17A是构成在第一侧壁12A形成的凸部的壁面。

实施例

实施上述实施方式的工序(S10)～(S50)的步骤，制作了基部件和滑动部件通过封闭摩擦接合而被接合的试片(实施例)。另外，为了进行比较，也准备了使用未形成有阻尼壁的模具而以相同步骤制作成的试片(比较例)。然后，观察实施例及比较例的试片的外观，并且实施基部件与滑动部件的接合部的超声波探伤试验。

图15是对实施例的试片的外观进行表示的照片。图16是将图15的一部分(图15中与区域XVI相对应的区域)放大表示的照片。另外，图17是对比较例的试片的外观进行表示的照片。参照图15及图17，可确认，与比较例的试片相比，可在实施例的试片抑制毛刺的形成。另外，参照图16，在实施例的试片形成有与模具上形成的槽(阻尼壁)相对应的凸部。由此可确认，通过在模具上形成槽(阻尼壁)，能够抑制毛刺的形成。

图18是表示对实施例的试片进行超声波探伤试验的结果的图。另外，图19是表示对比较例的试片进行超声波探伤试验的结果的图。参照图19，比较例的试片中，在中心附近形成有未接合区域40。与此相对，参照图18，在实施例的试片未确认到未接合区域。可以认为在实施例的试片中，由于向毛刺流出的摩擦热被减少，有助于接合的摩擦热大量残存于接合面附近，故而可避免未接合区域的形成。

通过以上的实验结果可确认，根据本发明的金属部件的制造方法及金属部件的制造装置，能够制造具有由不同金属制成的部件彼此相互被直接牢固地接合的结构的金属部件。

应理解本次所公开的实施方式及实施例只不过是例举，而不构成一种限定。本发明的范围是权利要求所示的范围而并上述说明的范围，并且旨在包括与权利要求同等的含义及在范围内进行的所有变更、改良。

工业可利用性

本发明的金属部件的制造方法及金属部件的制造装置可特别合适地适用于具有由不同金属制成的部件彼此相互被直接接合的结构的金属部件的制造。

附图标记说明

1柱塞滑靴、1A表面、2基部、3滑动部、4基部件、4A基部件接触面、4B圆盘部、4C圆柱部、5滑动部件、5A滑动部件接触面、9封闭摩擦接合装置、10腔室、11底壁、12A第一侧壁、12B第二侧壁、13槽、13A阻尼壁、14槽、14A阻尼壁、15槽、15A阻尼壁、16凹部、16A阻尼壁、17突条部、17A阻尼壁、21球状部、21A平坦部、22圆盘部、23基部接合面、24基部接合区域、29中心孔、29A第一区域、29B第二区域、29C第三区域、29D第四区域、31滑动面、31A槽、32滑动部接合面、34滑动部接合区域、40未接合区域、90框架、90A轴、90B主轴移动电机、90C主轴支承部、91基体、92模具支座、92A模具保持部、93模具、94夹具、95主轴、95B主轴电机、96载荷传感器、97驱动部、98基座部、99部件。