JP2001047258A - バリの立たない摩擦攪拌接合方法 - Google Patents
バリの立たない摩擦攪拌接合方法Info
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- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
- B23K20/1245—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ピンの通過跡に由来する空洞等の接合欠陥や
表面から突出するバリがなく、外観の良好な接合部をも
つ接合製品を得る。 【構成】 被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 を相互に突き合わせた突
合せ部に回転ツールの回転子１と同軸になったピン２を
挿し込み、ピン２を回転させながら接合方向に移動させ
て被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 を摩擦攪拌接合する際、突合せ側
端部に厚肉部Ｔ1，Ｔ2 を設けた被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 を
使用し、被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 から立ち
上がる厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の傾斜面Ｓ1 ，Ｓ2 にショルダ
３の外周より内側にある底面を接触させ、、摩擦攪拌接
合時に発生するバリＢに下向きの力を加えながら被接合
材Ｔ1 ，Ｔ2 を摩擦攪拌接合する。
表面から突出するバリがなく、外観の良好な接合部をも
つ接合製品を得る。 【構成】 被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 を相互に突き合わせた突
合せ部に回転ツールの回転子１と同軸になったピン２を
挿し込み、ピン２を回転させながら接合方向に移動させ
て被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 を摩擦攪拌接合する際、突合せ側
端部に厚肉部Ｔ1，Ｔ2 を設けた被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 を
使用し、被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 から立ち
上がる厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の傾斜面Ｓ1 ，Ｓ2 にショルダ
３の外周より内側にある底面を接触させ、、摩擦攪拌接
合時に発生するバリＢに下向きの力を加えながら被接合
材Ｔ1 ，Ｔ2 を摩擦攪拌接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、摩擦攪拌接合法でアル
ミニウム材等の金属材料を接合する際、バリ除去等の後
処理の負担を軽減した接合方法に関する。
ミニウム材等の金属材料を接合する際、バリ除去等の後
処理の負担を軽減した接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】接合時に生じる熱歪みが小さく、接合後
に良好な形状精度が維持される固相接合法として、摩擦
攪拌接合法が注目されている。摩擦攪拌接合法では、図
１に示すように回転子１の同軸延長上に位置するピン２
を被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の突合せ面に挿し込み、高速回転
するピン２を突合せ線に沿って移動させる。被接合材Ｗ
1 ，Ｗ2 は、ピン２及び底面が凹状に湾曲したショルダ
３の摺擦による摩擦熱で昇温し、ピン２の回転で攪拌さ
れたメタルが被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の間で塑性流動する。
ピン２が通過した後では熱源が失われるため急激に冷却
され、被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 が接合される。塑性流動した
メタルは、回転ツールのショルダ３で上部への流出を規
制されながら、進行方向の後方に送られ、ピン２の通過
跡を埋める。このとき、後方へのメタル供給量が少なく
ピン２の通過跡を完全に埋めることができないと、接合
部に空洞状の欠陥が発生する。空洞状欠陥の発生は、被
接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面から若干低い位置までショルダ
３を押し下げ、メタルが若干余る条件下で接合すること
により防止される。
に良好な形状精度が維持される固相接合法として、摩擦
攪拌接合法が注目されている。摩擦攪拌接合法では、図
１に示すように回転子１の同軸延長上に位置するピン２
を被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の突合せ面に挿し込み、高速回転
するピン２を突合せ線に沿って移動させる。被接合材Ｗ
1 ，Ｗ2 は、ピン２及び底面が凹状に湾曲したショルダ
３の摺擦による摩擦熱で昇温し、ピン２の回転で攪拌さ
れたメタルが被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の間で塑性流動する。
ピン２が通過した後では熱源が失われるため急激に冷却
され、被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 が接合される。塑性流動した
メタルは、回転ツールのショルダ３で上部への流出を規
制されながら、進行方向の後方に送られ、ピン２の通過
跡を埋める。このとき、後方へのメタル供給量が少なく
ピン２の通過跡を完全に埋めることができないと、接合
部に空洞状の欠陥が発生する。空洞状欠陥の発生は、被
接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面から若干低い位置までショルダ
３を押し下げ、メタルが若干余る条件下で接合すること
により防止される。
【０００３】しかし、余剰メタルが生じる条件下で摩擦
攪拌接合すると、バリＢの発生が避けられない。バリＢ
は、図１に示すように被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面から斜
め上方に向けて突出する。接合製品から突出したバリＢ
は、製品の取扱い，運搬，据付け等の際に作業者の衣服
や身体に引っ掛り、不測の事態を招く虞れがある。ま
た、外観にも悪影響を与え、商品価値を低下させる原因
にもなる。バリの発生を抑制する方法として、特開平１
１−３３７４９号公報では、突合せ部からショルダの外
周側に向けて肉厚が次第に減少する厚肉部を被接合材の
突合せ側端部に形成し、突き合わせた両被接合材の厚肉
部の合計幅にほぼ等しい直径のショルダをもつ回転ツー
ルで摩擦攪拌接合することが紹介されている。ショルダ
の直径を厚肉部の合計幅にほぼ等しく設定することによ
り、接合部中心を挟む両側の残部厚肉部は僅か或いはほ
とんどなく、バリが生じないとされている。
攪拌接合すると、バリＢの発生が避けられない。バリＢ
は、図１に示すように被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面から斜
め上方に向けて突出する。接合製品から突出したバリＢ
は、製品の取扱い，運搬，据付け等の際に作業者の衣服
や身体に引っ掛り、不測の事態を招く虞れがある。ま
た、外観にも悪影響を与え、商品価値を低下させる原因
にもなる。バリの発生を抑制する方法として、特開平１
１−３３７４９号公報では、突合せ部からショルダの外
周側に向けて肉厚が次第に減少する厚肉部を被接合材の
突合せ側端部に形成し、突き合わせた両被接合材の厚肉
部の合計幅にほぼ等しい直径のショルダをもつ回転ツー
ルで摩擦攪拌接合することが紹介されている。ショルダ
の直径を厚肉部の合計幅にほぼ等しく設定することによ
り、接合部中心を挟む両側の残部厚肉部は僅か或いはほ
とんどなく、バリが生じないとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前掲の方法でバリ発生
を防止するためには、両被接合材の突合せ側端部にある
厚肉部の肉厚が一定していることが前提である。肉厚に
変動があると、余剰メタルに起因するバリの発生やメタ
ル不足に起因する空洞等の接合欠陥が生じ易い。ところ
が、押出形材等を被接合材に使用する場合、押出形材に
寸法のバラツキが生じ易く、依然として接合欠陥やバリ
のある接合部が形成される。そのため、押出形材を摩擦
攪拌接合する実作業では、被接合材の中にショルダを若
干埋めた状態で接合することにより、空洞等の接合欠陥
を抑制している。その結果、被接合材の表面から斜め上
方に突出したバリが接合部に発生する。バリは摩擦攪拌
接合後の機械切削で除去されるが、バリ除去作業が余分
に必要とされ、製品コストが上昇する原因となる。
を防止するためには、両被接合材の突合せ側端部にある
厚肉部の肉厚が一定していることが前提である。肉厚に
変動があると、余剰メタルに起因するバリの発生やメタ
ル不足に起因する空洞等の接合欠陥が生じ易い。ところ
が、押出形材等を被接合材に使用する場合、押出形材に
寸法のバラツキが生じ易く、依然として接合欠陥やバリ
のある接合部が形成される。そのため、押出形材を摩擦
攪拌接合する実作業では、被接合材の中にショルダを若
干埋めた状態で接合することにより、空洞等の接合欠陥
を抑制している。その結果、被接合材の表面から斜め上
方に突出したバリが接合部に発生する。バリは摩擦攪拌
接合後の機械切削で除去されるが、バリ除去作業が余分
に必要とされ、製品コストが上昇する原因となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、摩擦攪拌接合で
接合部に生じることが避けられないバリを被接合材の表
面に沿って倒伏した形状にすることにより、バリによる
危険性を抑え、且つ空洞等の接合欠陥がない接合部を形
成することを目的とする。本発明は、その目的を達成す
るため、被接合材を相互に突き合わせた突合せ部に回転
ツールの回転子と同軸になったピンを挿し込み、ピンを
回転させながら接合方向に移動させて被接合材を摩擦攪
拌接合する際、突合せ側端部に厚肉部を設けた被接合材
を使用し、被接合材の表面から立ち上がる厚肉部の傾斜
面にショルダの外周より内側にある底面を接触させ、摩
擦攪拌接合時に発生するバリに下向きの力を加えながら
被接合材を摩擦攪拌接合することを特徴とする。
題を解消すべく案出されたものであり、摩擦攪拌接合で
接合部に生じることが避けられないバリを被接合材の表
面に沿って倒伏した形状にすることにより、バリによる
危険性を抑え、且つ空洞等の接合欠陥がない接合部を形
成することを目的とする。本発明は、その目的を達成す
るため、被接合材を相互に突き合わせた突合せ部に回転
ツールの回転子と同軸になったピンを挿し込み、ピンを
回転させながら接合方向に移動させて被接合材を摩擦攪
拌接合する際、突合せ側端部に厚肉部を設けた被接合材
を使用し、被接合材の表面から立ち上がる厚肉部の傾斜
面にショルダの外周より内側にある底面を接触させ、摩
擦攪拌接合時に発生するバリに下向きの力を加えながら
被接合材を摩擦攪拌接合することを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明者等は、接合部に空洞等の接合欠陥を発
生させないために被接合材にショルダを若干埋めて摩擦
攪拌接合することを前提とし、この条件下で被接合材の
突合せ側端部形状及び回転ツールの関係がバリに及ぼす
影響を種々調査検討した。その結果、図２に示すように
突合せ側端部を厚肉にした被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 を摩擦攪
拌接合する際、回転ツールの回転軸を含み接合方向に直
交する面において、被接合材の表面から立ち上がる厚肉
部の傾斜面にショルダの外周より内側にある底面を接触
させることが有効であることを見出した。ショルダ３が
厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 に接触する位置を規制することによ
り、摩擦攪拌接合で生じるバリＢは、被接合材Ｗ1 ，Ｗ
2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 に倒伏した形状になる。ショルダ３
と厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 との接触位置がバリＢの方向性に及
ぼす影響は、次のように考えられる。
生させないために被接合材にショルダを若干埋めて摩擦
攪拌接合することを前提とし、この条件下で被接合材の
突合せ側端部形状及び回転ツールの関係がバリに及ぼす
影響を種々調査検討した。その結果、図２に示すように
突合せ側端部を厚肉にした被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 を摩擦攪
拌接合する際、回転ツールの回転軸を含み接合方向に直
交する面において、被接合材の表面から立ち上がる厚肉
部の傾斜面にショルダの外周より内側にある底面を接触
させることが有効であることを見出した。ショルダ３が
厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 に接触する位置を規制することによ
り、摩擦攪拌接合で生じるバリＢは、被接合材Ｗ1 ，Ｗ
2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 に倒伏した形状になる。ショルダ３
と厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 との接触位置がバリＢの方向性に及
ぼす影響は、次のように考えられる。
【０００７】空洞等の欠陥発生を防止するため余剰メタ
ルが生じる条件下で摩擦攪拌接合すると、接合界面Ｆを
中心として外側に向かったバリＢが接合部に発生する。
発生したバリＢは、ショルダ３により下向きの力を受
け、且つ厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の傾斜面Ｓ1 ，Ｓ2 とショル
ダ３の底面との間に隙間があるため、被接合材Ｗ1 ，Ｗ
2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 に倒伏した形状になる。
ルが生じる条件下で摩擦攪拌接合すると、接合界面Ｆを
中心として外側に向かったバリＢが接合部に発生する。
発生したバリＢは、ショルダ３により下向きの力を受
け、且つ厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の傾斜面Ｓ1 ，Ｓ2 とショル
ダ３の底面との間に隙間があるため、被接合材Ｗ1 ，Ｗ
2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 に倒伏した形状になる。
【０００８】発生したバリＢは、図１で説明した被接合
材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面から突出したバリＢと異なり表面Ｆ
1 ，Ｆ2 に倒伏しているため、接合製品の運搬，取扱
い，据付け等の際に作業者の衣服や身体に引っ掛ること
がない。また、表面Ｆ1 ，Ｆ2にバリＢが倒伏している
ため、接合部にバリＢを残したままでも外観が悪化しな
い。したがって、バリＢの除去を省略し、摩擦攪拌接合
された被接合材Ｗ1 ，Ｗ 2 をそのまま接合製品として使
用できる。
材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面から突出したバリＢと異なり表面Ｆ
1 ，Ｆ2 に倒伏しているため、接合製品の運搬，取扱
い，据付け等の際に作業者の衣服や身体に引っ掛ること
がない。また、表面Ｆ1 ，Ｆ2にバリＢが倒伏している
ため、接合部にバリＢを残したままでも外観が悪化しな
い。したがって、バリＢの除去を省略し、摩擦攪拌接合
された被接合材Ｗ1 ，Ｗ 2 をそのまま接合製品として使
用できる。
【０００９】
【実施の形態】突合せ側端部に厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 を付け
た被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 として、代表的には押出材が使用
されるが、型ロール等を用いて製造した圧延板材も使用
できる。厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 は、被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の主
部肉厚に比較して０．３〜３ｍｍ程度の肉厚差Δｔで被
接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 から回転ツール側に
***していることが好ましい。摩擦攪拌接合時に生じた
ピン２の通過跡を埋めるに十分な量のメタルが厚肉部Ｔ
1 ，Ｔ2 で確保され、空洞等の接合欠陥が防止される。
肉厚差Δｔが０．３ｍｍに達しないと、摩擦攪拌接合時
に発生したバリＢの逃げ場が少なくなり、バリＢの形状
制御が困難になる。逆に３ｍｍを超える肉厚差Δｔで
は、被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の端部肉厚を不必要に厚くして
コスト面で不利になるばかりでなく、厚肉形状に起因し
て接合製品の用途に制約が加わる。
た被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 として、代表的には押出材が使用
されるが、型ロール等を用いて製造した圧延板材も使用
できる。厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 は、被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の主
部肉厚に比較して０．３〜３ｍｍ程度の肉厚差Δｔで被
接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 から回転ツール側に
***していることが好ましい。摩擦攪拌接合時に生じた
ピン２の通過跡を埋めるに十分な量のメタルが厚肉部Ｔ
1 ，Ｔ2 で確保され、空洞等の接合欠陥が防止される。
肉厚差Δｔが０．３ｍｍに達しないと、摩擦攪拌接合時
に発生したバリＢの逃げ場が少なくなり、バリＢの形状
制御が困難になる。逆に３ｍｍを超える肉厚差Δｔで
は、被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の端部肉厚を不必要に厚くして
コスト面で不利になるばかりでなく、厚肉形状に起因し
て接合製品の用途に制約が加わる。
【００１０】被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の主部表面Ｆ1 ，Ｆ2
から厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 が回転ツール側に立ち上がる傾斜
角度θは、３０〜９０度の範囲で設定することが好まし
い。３０度に達しない傾斜角度θでは、厚肉部Ｔ1 ，Ｔ
2 を設けた意義が薄れ、表面Ｆ1 ，Ｆ2 から斜め上方に
突出するバリＢが形成され易くなる。逆に９０度を超え
る傾斜角度θでは、バリＢの突出は抑制されるものの、
厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の肩部が鋭角的になって支障を来す。
厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の頂面Ｆ3 ，Ｆ4 は、ピン２の通過跡
を埋めるに足るメタル量に必要な質量を厚肉部Ｔ1 ，Ｔ
2 がもつ限り、平坦又は湾曲面の何れであっても良い。
から厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 が回転ツール側に立ち上がる傾斜
角度θは、３０〜９０度の範囲で設定することが好まし
い。３０度に達しない傾斜角度θでは、厚肉部Ｔ1 ，Ｔ
2 を設けた意義が薄れ、表面Ｆ1 ，Ｆ2 から斜め上方に
突出するバリＢが形成され易くなる。逆に９０度を超え
る傾斜角度θでは、バリＢの突出は抑制されるものの、
厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の肩部が鋭角的になって支障を来す。
厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の頂面Ｆ3 ，Ｆ4 は、ピン２の通過跡
を埋めるに足るメタル量に必要な質量を厚肉部Ｔ1 ，Ｔ
2 がもつ限り、平坦又は湾曲面の何れであっても良い。
【００１１】最外接触点Ｃと最下点Ｌとの間の段差α
は、０．１〜０．４ｍｍの範囲が好ましい。すなわち、
厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の頂面Ｆ3 ，Ｆ4 より段差αに当たる
押し込み量で回転ツールを接合部に押し込み、被接合材
Ｗ1 ，Ｗ2 を摩擦攪拌接合する。段差αが０．１ｍｍ未
満では、ショルダ３による拘束力がバリＢに働き難く、
倒伏したバリＢが安定して形成されない傾向が強く、メ
タル不足に起因した空洞等の接合欠陥が生じ易くなる。
逆に０．４ｍｍを超える段差αでは、厚肉部Ｔ1，Ｔ2
の強く圧潰され過ぎ、多量のバリが発生し形状制御が困
難になる。
は、０．１〜０．４ｍｍの範囲が好ましい。すなわち、
厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 の頂面Ｆ3 ，Ｆ4 より段差αに当たる
押し込み量で回転ツールを接合部に押し込み、被接合材
Ｗ1 ，Ｗ2 を摩擦攪拌接合する。段差αが０．１ｍｍ未
満では、ショルダ３による拘束力がバリＢに働き難く、
倒伏したバリＢが安定して形成されない傾向が強く、メ
タル不足に起因した空洞等の接合欠陥が生じ易くなる。
逆に０．４ｍｍを超える段差αでは、厚肉部Ｔ1，Ｔ2
の強く圧潰され過ぎ、多量のバリが発生し形状制御が困
難になる。
【００１２】
【実施例】被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 として、主部肉厚が４ｍ
ｍのアルミニウム合金押出材を使用した。被接合材Ｗ
1 ，Ｗ2 の突合せ側端部に、肉厚差Δｔ＝０．５ｍｍ，
傾斜角度θ＝４５度，厚肉部頂面Ｆ3 ，Ｆ4 の幅７ｍｍ
（合計１４ｍｍ）の厚肉部Ｔ 1 ，Ｔ2 を押出成形時に予
め付けた。回転ツールとしては、外周に０．６ｍｍのア
ールをつけ、底面が凹状に湾曲した直径１５ｍｍのショ
ルダ３をもつ回転子１に直径５ｍｍ，長さ４．１ｍｍの
ピン２を同軸上に固着したものを使用した。被接合材Ｗ
1 ，Ｗ2 の端面を互いに突き合わせ、長さ３０００ｍｍ
の突合せ部を設けた。この突合せ部に、最外接触点Ｃと
最下点Ｌとの間の段差αが０．２ｍｍとなる押込み量で
回転ツールのピン２を突合せ部に挿し込み、ツールに向
けて主部表面Ｆ1 ，Ｆ2 から立ち上がる厚肉部Ｔ1 ，Ｔ
2 の傾斜面Ｓ1 ，Ｓ2 にショルダ３の底面を接触させ、
毎分２８００ｒｐｍで回転させながら回転子１を接合線
に沿って４００ｍ／分で移動させた。
ｍのアルミニウム合金押出材を使用した。被接合材Ｗ
1 ，Ｗ2 の突合せ側端部に、肉厚差Δｔ＝０．５ｍｍ，
傾斜角度θ＝４５度，厚肉部頂面Ｆ3 ，Ｆ4 の幅７ｍｍ
（合計１４ｍｍ）の厚肉部Ｔ 1 ，Ｔ2 を押出成形時に予
め付けた。回転ツールとしては、外周に０．６ｍｍのア
ールをつけ、底面が凹状に湾曲した直径１５ｍｍのショ
ルダ３をもつ回転子１に直径５ｍｍ，長さ４．１ｍｍの
ピン２を同軸上に固着したものを使用した。被接合材Ｗ
1 ，Ｗ2 の端面を互いに突き合わせ、長さ３０００ｍｍ
の突合せ部を設けた。この突合せ部に、最外接触点Ｃと
最下点Ｌとの間の段差αが０．２ｍｍとなる押込み量で
回転ツールのピン２を突合せ部に挿し込み、ツールに向
けて主部表面Ｆ1 ，Ｆ2 から立ち上がる厚肉部Ｔ1 ，Ｔ
2 の傾斜面Ｓ1 ，Ｓ2 にショルダ３の底面を接触させ、
毎分２８００ｒｐｍで回転させながら回転子１を接合線
に沿って４００ｍ／分で移動させた。
【００１３】摩擦攪拌接合された被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の
接合部断面を観察したところ、図３に示すように最外接
触点Ｃから傾斜面Ｓ1 ，Ｓ2 に沿ったバリＢが発生して
いた。バリＢは、表面Ｆ1 ，Ｆ2 に向かって延びてお
り、表面Ｆ1 ，Ｆ2 から外向きに突出するバリＢは接合
線の全長にわたって検出されなかった。そのため、接合
部を手で触った場合に手に刺さるようなバリＢがなく、
接合部の外観も良好であった。したがって、摩擦攪拌接
合後にバリ除去作業する必要なく、接合された被接合材
Ｗ1 ，Ｗ2 をそのまま接合製品として使用できた。比較
のため、幅２０ｍｍの厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 を付けた被接合
材Ｗ1 ，Ｗ2 を使用する以外は、同じツールを用いて同
じ条件下で摩擦攪拌接合した。この条件下では、ショル
ダ３と被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 との最外接触点が厚肉部Ｔ
1 ，Ｔ2 の頂面に位置した。接合された被接合材Ｗ1 ，
Ｗ2 を観察したところ、接合部の全長にわたって表面か
ら３．０ｍｍの高さで突出したバリＢが検出された。ま
た、厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 を付けていない平板状押出材を同
様な条件下で摩擦攪拌接合したところ、接合部の全長に
わたって被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面Ｆ1 ，Ｆ 2 から斜め
上方に先端を向けたバリＢが形成されていた。被接合材
Ｗ1 ，Ｗ2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 から３．０ｍｍの高さで突
出するバリＢもあり、接合製品とするためにはバリ除去
作業が必要であった。
接合部断面を観察したところ、図３に示すように最外接
触点Ｃから傾斜面Ｓ1 ，Ｓ2 に沿ったバリＢが発生して
いた。バリＢは、表面Ｆ1 ，Ｆ2 に向かって延びてお
り、表面Ｆ1 ，Ｆ2 から外向きに突出するバリＢは接合
線の全長にわたって検出されなかった。そのため、接合
部を手で触った場合に手に刺さるようなバリＢがなく、
接合部の外観も良好であった。したがって、摩擦攪拌接
合後にバリ除去作業する必要なく、接合された被接合材
Ｗ1 ，Ｗ2 をそのまま接合製品として使用できた。比較
のため、幅２０ｍｍの厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 を付けた被接合
材Ｗ1 ，Ｗ2 を使用する以外は、同じツールを用いて同
じ条件下で摩擦攪拌接合した。この条件下では、ショル
ダ３と被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 との最外接触点が厚肉部Ｔ
1 ，Ｔ2 の頂面に位置した。接合された被接合材Ｗ1 ，
Ｗ2 を観察したところ、接合部の全長にわたって表面か
ら３．０ｍｍの高さで突出したバリＢが検出された。ま
た、厚肉部Ｔ1 ，Ｔ2 を付けていない平板状押出材を同
様な条件下で摩擦攪拌接合したところ、接合部の全長に
わたって被接合材Ｗ1 ，Ｗ2 の表面Ｆ1 ，Ｆ 2 から斜め
上方に先端を向けたバリＢが形成されていた。被接合材
Ｗ1 ，Ｗ2 の表面Ｆ1 ，Ｆ2 から３．０ｍｍの高さで突
出するバリＢもあり、接合製品とするためにはバリ除去
作業が必要であった。
【００１４】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の摩擦攪
拌接合法においては、突合せ側端部に厚肉部を設けた被
接合材を接合する際、、被接合材の表面から立ち上がる
厚肉部の傾斜面にショルダの外周より内側にある底面を
接触させ、摩擦攪拌接合時に生じるバリに下向きの力を
加えている。そのため、発生したバリは被接合材の表面
から外側に突出せず倒伏形態になるので、摩擦攪拌接合
後のバリ除去作業を省略でき、接合部の外観も良好にな
る。このようにして本発明によるとき、少ない工数で良
好な形状の接合製品が製造される。
拌接合法においては、突合せ側端部に厚肉部を設けた被
接合材を接合する際、、被接合材の表面から立ち上がる
厚肉部の傾斜面にショルダの外周より内側にある底面を
接触させ、摩擦攪拌接合時に生じるバリに下向きの力を
加えている。そのため、発生したバリは被接合材の表面
から外側に突出せず倒伏形態になるので、摩擦攪拌接合
後のバリ除去作業を省略でき、接合部の外観も良好にな
る。このようにして本発明によるとき、少ない工数で良
好な形状の接合製品が製造される。
【図１】 従来の摩擦攪拌接合にみられるバリの発生を
説明する図
説明する図
【図２】 本発明に従った摩擦攪拌接合の説明図
【図３】 バリが倒伏した接合部の断面図
１：回転ツールの回転子 ２：ピン ３：ショルダ Ｗ1 ，Ｗ2 ：被接合材 Ｔ1 ，Ｔ2 ：厚肉部 Ｆ
1 ，Ｆ2 ：主部表面 Ｆ 3 ，Ｆ4 ：厚肉部頂面
Ｆ：接合界面 Ｓ1 ，Ｓ2 ：厚肉部の傾斜面 Ｃ：
ショルダ底面と厚肉部との最外接触点 Ｌ：ショルダ
の最下点 Ｂ：バリθ：傾斜角度 Δｔ：厚肉部と
主部との肉厚差 α：最外接触点と最下点との段差
1 ，Ｆ2 ：主部表面 Ｆ 3 ，Ｆ4 ：厚肉部頂面
Ｆ：接合界面 Ｓ1 ，Ｓ2 ：厚肉部の傾斜面 Ｃ：
ショルダ底面と厚肉部との最外接触点 Ｌ：ショルダ
の最下点 Ｂ：バリθ：傾斜角度 Δｔ：厚肉部と
主部との肉厚差 α：最外接触点と最下点との段差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧田 慎也 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 Ｆターム(参考） 4E067 AA05 BG00 BG02 DA13 DA17
Claims (1)
- 【請求項１】 被接合材を相互に突き合わせた突合せ部
に回転ツールの回転子と同軸になったピンを挿し込み、
ピンを回転させながら接合方向に移動させて被接合材を
摩擦攪拌接合する際、突合せ側端部に厚肉部を設けた被
接合材を使用し、被接合材の表面から立ち上がる厚肉部
の傾斜面にショルダの外周より内側にある底面を接触さ
せ、摩擦攪拌接合時に発生するバリに下向きの力を加え
ながら被接合材を摩擦攪拌接合することを特徴とするバ
リの立たない摩擦攪拌接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22322899A JP3285013B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | バリの立たない摩擦攪拌接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22322899A JP3285013B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | バリの立たない摩擦攪拌接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001047258A true JP2001047258A (ja) | 2001-02-20 |
| JP3285013B2 JP3285013B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=16794811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22322899A Expired - Fee Related JP3285013B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | バリの立たない摩擦攪拌接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3285013B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007144479A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Honda Motor Co Ltd | 摩擦撹拌接合用工具及びそれを用いた摩擦撹拌接合方法 |
-
1999
- 1999-08-06 JP JP22322899A patent/JP3285013B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007144479A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Honda Motor Co Ltd | 摩擦撹拌接合用工具及びそれを用いた摩擦撹拌接合方法 |
| JP4734098B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2011-07-27 | 本田技研工業株式会社 | 摩擦撹拌接合方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3285013B2 (ja) | 2002-05-27 |
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