JP2005193254A - Friction stir joining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属部材の接合したい箇所に工具を押圧しつつ回転させて発生する摩擦熱により接合したい箇所の金属部材を塑性流動させ、金属部材の固相接合を行う摩擦攪拌接合方法に関する。 The present invention relates to a friction stir welding method in which a metal member at a location to be joined is plastically flowed by frictional heat generated by rotating the tool while pressing a tool at a location to which the metal member is to be joined, and solid phase joining of the metal members is performed.
固相接合方法の一つである摩擦攪拌接合法は、接合したい金属部材(以後、接合部材という)より硬くて大きな径を持つ円柱形状の回転子の回転軸線上に小さな径のピンが突出している形態をなす工具(以下、回転工具という)を2つの接合部材の接合したい箇所(以下、接合部という)に押圧しつつ回転させて、回転工具と接合部材との間に発生する摩擦熱により接合部材を塑性流動させ、ピンが接合部に埋まった形になったら、回転工具を回転させながら接合部に沿って移動させることによって、接合部材を固相接合するものである。これは下記の特許公報に示されている。 Friction stir welding, which is one of the solid-phase welding methods, has a pin with a small diameter protruding on the rotation axis of a cylindrical rotor that is harder and larger in diameter than the metal member to be joined (hereinafter referred to as a joining member). A tool (hereinafter referred to as a rotating tool) that is in a form of being pressed while being pressed against a location (hereinafter referred to as a bonded portion) where two joining members are to be joined, and caused by frictional heat generated between the rotating tool and the joining member. When the joining member is plastically flowed and the pins are buried in the joining portion, the joining member is solid-phase joined by moving along the joining portion while rotating the rotary tool. This is shown in the following patent publication.
2つの接合部材の接合部に互い違いとなる凹部と凸部を設け、凹部と凸部を嵌め合わせた切れ目部分を摩擦攪拌接合法で接合しようとする場合、凹部と凸部の嵌め合わせを円滑にするために、重なり方向に若干の隙間が必要である。 If the joints of two joint members are provided with concave and convex portions that are staggered, and the cut portion where the concave and convex portions are fitted together is to be joined by the friction stir welding method, the concave and convex portions can be smoothly fitted together. In order to achieve this, a slight gap is required in the overlapping direction.
この隙間は、摩擦攪拌接合をすると、以下に述べる悪影響を及ぼす。 This gap has the following adverse effects when friction stir welding is performed.
接合先行(面)側では回転工具の押圧力により接合部材の一方が押圧方向に移動して他方との隙間が無くなり、反対側の隙間が拡がる。 On the joining preceding (surface) side, one of the joining members is moved in the pressing direction by the pressing force of the rotary tool, the gap with the other is eliminated, and the gap on the opposite side is expanded.
両接合部材の外形を揃えてあると、移動した分だけ段差を生じてしまう。または接合先行(面)側の反対側では他方の接合部材が一方の接合部材から浮いた形となっているので、回転工具の押圧力で他方の接合部材はたわむことになる。そのたわみにより面変形が生じ、接合部に平坦性が求められる場合には、機械加工などにより平滑に仕上げる作業が必要となる。 If the outer shapes of both the joining members are aligned, a level difference is generated by the amount of movement. Alternatively, since the other joining member floats from the one joining member on the side opposite to the joining preceding (surface) side, the other joining member bends due to the pressing force of the rotary tool. When surface deformation occurs due to the deflection and flatness is required for the joint portion, an operation for smooth finishing by machining or the like is required.
そこで、治具などを用いて両接合部材を保持し、外形が揃うようにして摩擦攪拌接合を行うと、回転工具の回転により生じた塑性流動状態の金属が隙間に流入する。そのために接合部において金属の不足が生じ、空洞状の接合欠陥を発生することがある。 Therefore, when both the joining members are held using a jig or the like and the friction stir welding is performed so that the outer shapes are aligned, the metal in the plastic flow state generated by the rotation of the rotary tool flows into the gap. For this reason, a shortage of metal occurs in the joint, and a hollow joint defect may occur.
それゆえ本発明の目的は、嵌め合わせのための隙間を設けて接合をしても、接合部は平坦で接合欠陥が発生しない摩擦攪拌接合法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a friction stir welding method in which even when a gap is provided for fitting and bonding is performed, the bonded portion is flat and no bonding defect occurs.
上記目的を達成する本発明摩擦攪拌接合法の特徴とするところは、一方の接合部材は接合される凸部の厚さが端面部に向かうほど厚くなり外面側が末広がり状となったものを用い、この凸部を他方の接合部材における接合される凹部と嵌め合わせ、嵌め合わせた切れ目部分を回転工具により摩擦攪拌接合を行うことにある。 The feature of the friction stir welding method of the present invention that achieves the above object is that one of the joining members is thicker as the convex part to be joined is directed toward the end face part, and the outer surface side is divergent, This projecting part is to be fitted with a recessed part to be joined in the other joining member, and the fitted cut portion is to be subjected to friction stir welding with a rotary tool.
本発明によれば、接合時に回転工具の押圧力により、一方の接合部材は接合される凸部における厚さが厚くなり始める部分で他方の接合部材側に折れ曲がる形となって、両接合部材の重なり方向に存在している隙間を解消する。 According to the present invention, one joining member bends to the other joining member side at the portion where the thickness of the convex part to be joined begins to increase due to the pressing force of the rotary tool during joining, and both joining members Eliminate gaps that exist in the direction of overlap.
一方の接合部材は折れ曲がり撓まないので外面は平坦であり、両接合部材が接触したときに外形が揃うようにしておくことで、段差は発生せず接合部の平坦性が得られ、接合後に余分な加工作業を必要としない。 One joint member does not bend and bend, so the outer surface is flat, and when the two contact members are in contact with each other, the outer shape is aligned so that there is no step and the flatness of the joint is obtained. No extra processing work is required.
両接合部材の重なり方向に隙間がないことから、回転工具の回転により生じた塑性流動状態の金属が隙間に流入し、金属が不足するようなことは起こらず、接合欠陥は発生しない。 Since there is no gap in the overlapping direction of both joining members, the metal in the plastic flow state generated by the rotation of the rotary tool flows into the gap, and there is no shortage of metal, and no joining defect occurs.
本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1において、10,20は摩擦攪拌接合により接合しようとしている中空形材で、図1は中空形材10,20の断面を示している。
In FIG. 1, 10 and 20 are hollow members to be joined by friction stir welding, and FIG. 1 shows a cross section of the
中空形材10,20は、それぞれ図1(a)において実質的に上下で平行な2枚の面板11,12,21,22と各面板11,12,21,22を接続する複数の接続板(リブ)13,23からなり、接続板13,23は面板11,21,12,22に対して直交しており、中空形材10,20は縦リブ構成となっている。
The
中空形材20の1個の接続板23aは中空形材10側の中空形材20の端部にあり、角部に切欠部24,25がある。中空形材10の端部には中空形材20における接続板23aに相当するものはなく、面板11,12の中空形材20側は自由端であり、脚部14,15と呼ぶ。
One connection plate 23a of the
摩擦攪拌接合により接合する場合、脚部14,15を切欠部24,25に嵌め合わせる。
When joining by friction stir welding, the
従って、中空形材10は一方の接合部材で、脚部14,15は切欠部24,25に接合される互い違いとなる凸部に相当し、中空形材20は他方の接合部材で、切欠部24,25は脚部14,15と接合される互い違いとなる凹部に相当する。
Therefore, the
脚部14,15は端面部に向かうほど厚くなり、外面側が末広がり状となっている。脚部14,15における端部での厚さtは端部に向かうほど面板11,12の厚さより厚くなり、切欠部24,25の深さdに合わせてある。接続板13,23の寸法により、面板11,12の平坦な部分の表面位置は、面板21,22の平坦な表面位置に一致するように位置合わせをしてある。なお、中空形材10,20は、縦リブ型中空押出形材を用いている。
The
図1(b)に示すように、接合時に中空形材10の脚部14,15と中空形材20の切欠部24,25を嵌め合わせると、中空形材20の切欠部24,25に脚部14,15が重なり、面板11,12と面板21,22の端面が突き合わされる。
As shown in FIG. 1B, when the
中空形材20の端部における接続板23aに切欠部24,25を設けて突出した部分は、脚部14,15を重ねた時の裏当てとして機能する。
The protruding portions of the connection plate 23a provided with the
中空形材10,20を突き合わせたとき、突き合わせ部の隙間は出来るだけ小さくするように拘束治具等を用いて固定する。しかしながら、脚部14,15と切欠部24,25の間には裏当て隙間sが発生する。これは、中空形材10の端部と中空形材20の端部を嵌め合わせるとき、必要なものである。
When the
図1(b)において、30は大径部分のショルダ31の先端に小径部のピン32を設けた回転工具である。ピン32にはネジ状の溝または軸方向に溝を設けることがある。ピン32の長さは切欠部24,25の深さdにほぼ等しい。
In FIG. 1B,
接合に際しては、中空形材10,20の突き合わせ部に回転工具30を回転させながら挿入する。回転工具30による押付力が発生すため、脚部14,15は押付力を受けて変形する。この変形は、脚部14,15は厚さが均一の場合、撓みとなり曲面状に変形する。
At the time of joining, the
しかしながら、脚部14,15は厚さが均一でなく、端部に向かうほど厚くなっているために、接続板13との根本部分A,Bのところで折れ曲がる形の変形となる。
However, since the
回転工具30を回転させながら接合部に沿って移動させることによって、脚部14,15と切欠部24,25は切れ目部分を塑性流動させ摩擦攪拌接合により接合していく。
By moving the
回転工具30の軸心が面板11,12,21,22の嵌め合わせた切れ目部分になるようにして、ピン32を挿入する。挿入量は、ショルダ31の下端が、面板11,12,21,22の外面より若干挿入されるようにする。また、ピン32の下端を切欠部24,25の深さdより若干深い位置まで挿入するようにして、嵌め合わせた切れ目部分は充分塑性流動するようにすると良い。
The
接合前には脚部14,15と切欠部24,25の間には裏当て隙間sが存在するが、接合中の脚部14,15の折れ曲がり変形により解消され、脚部14,15の外面と中空形材20の面板21,22の外面は一致し、図1(c)に示すように、接合後は平坦面が得られる。従って、接合後に平坦化加工を施す必要はない。
Before joining, there is a backing gap s between the
図1(c)において領域Wは、接合したい箇所の金属部材を塑性流動させ固相接合をした領域である。両接合部材10,20の重なり方向に隙間がないことから、回転工具30の回転により生じた塑性流動状態の金属が隙間に流入して金属が不足するようなことは起こらず、接合欠陥は発生しない。
In FIG. 1C, a region W is a region where a metal member at a location to be joined is plastically flowed and solid phase joined. Since there is no gap in the overlapping direction of both the joining
脚部14,15の端部は回転工具30のショルダ31により表面部の金属を内部に押し込むようにすると、接合部に若干の凹部ができる。この凹部ができないようにするために、ショルダ31の接触する範囲においては脚部の外側に突起部分を設けることが望ましい。
When the end portions of the
本発明の他の実施例を、図2を用いて説明する。 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図2において、図1に示したものと同一物・相当物には同一符号を付けて、説明の簡略化を図った。 In FIG. 2, the same components as those shown in FIG.
図2の中空形材10,20では、トラスリブ型の中空押出形材を用いている。以下、図1の実施例との相違点を中心に説明する。
In the
接続板(リブ)13,23は面板11,12,21,22に対して傾斜しているが、中空形材20の端部の接続板23aは裏当て材として機能させるために面板21,22に対し直交するように設けてある。
Although the connection plates (ribs) 13 and 23 are inclined with respect to the
中空形材10における脚部14の構成は図1の脚部14の構成と同様であり、その厚さt1は中空形材20の切欠部24の深さd1と等しく、接続板13との根本部分Aから端部に向かうほど、厚さは厚くなり、外側に末拡がりになっている。
The configuration of the
しかしながら、中空形材10における脚部15の長さは脚部14の長さより短く、接合時に折れ曲がりにくいので、脚部15の厚さt2は中空形材20の切欠部25の深さd2と等しくしている。
However, since the length of the
図2(a)に示すように、接合前に面板12,22を同一平面に設置したときに、切欠部24の深さd1位置よりも中空形材10における脚部14の下端位置は上方にあって、両者の間に隙間sができる。この隙間sは中空形材10,20の端部同士を突き合わせるときの余裕として必要なものである。
As shown in FIG. 2A, when the
この隙間sは、図2(b)に示すように、回転工具30で中空形材10,20に押付力を掛けたときに、脚部14は撓むことなく接続板13との根本部分Aで折れ曲がったときに解消し、また、折れ曲がりにより、面板11,21は同一平面位置となる。
As shown in FIG. 2 (b), the gap s does not bend when the pressing force is applied to the
回転工具30のピン32を押し込む深さは中空形材20における切欠部24,25の深さd1,d2よりも深い位置とすると、脚部14,15と切欠部24,25の接合面の全てを塑性流動化させて接合することができる。
Assuming that the depth at which the
脚部14,15の端部は回転工具30のショルダ31により表面部の金属を内部に押し込むようにすると、接合部に若干の凹部ができる。この凹部ができないようにするために、ショルダ31の接触する範囲においては脚部の外側に突起部分を設けることが望ましい。
When the end portions of the
なお、図1の実施例でも片方の脚部は、図2の実施例の脚部15のように末広がり状としないで平坦であっても良い。
In the embodiment of FIG. 1, one leg may be flat instead of widening like the
10,20・・中空形材
11,12,21,22・・面板
13,23,23a・・接続板(リブ)
14,15・・脚部
24,25・・切欠部
30・・回転工具
31・・ショルダ
32・・ピン
10, 20, ... Hollow material
11, 12, 21, 22, .. face plate
13, 23, 23a ... Connection plate (rib)
14, 15 ... leg
24, 25 ... Cutout
30 ... Rotary tool
31. Shoulder
32 ... pin
Claims (3)
一方の接合部材は接合される凸部の厚さが端面部に向かうほど厚くなり外面側が末広がり状となったものを用い、この凸部を他方の接合部材における接合される凹部と嵌め合わせ、嵌め合わせた切れ目部分を回転工具により摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。 Provided with convex and concave portions that are staggered at the joint of the two joint members, and a small diameter on the axis of rotation of the cylindrical rotor that has a harder and larger diameter than the joint members at the cut portion where the convex and concave portions are fitted together Friction stir welding method for joining both joint members by causing the two joint members to plastically flow by frictional heat generated between the tool and both joint members by rotating the pins of the tool from which the pins protrude. In
One joining member uses the one where the thickness of the convex part to be joined becomes thicker toward the end face part, and the outer surface side is widened toward the end, and this convex part is fitted to the concave part to be joined in the other joining member. A friction stir welding method, wherein friction stir welding is performed on the combined cut portions with a rotary tool.
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JP2010064634A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | Manufacturing method of structure for railroad car by friction stir joining |
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