JP2006175498A - 摩擦点接合方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第2の加圧力よりも低い第3の加圧力で3段目の加圧を行い、回転ツールの上板に対する過挿入を抑制しつつ上板を塑性流動させ、接合部近傍の温度を上板が軟化する温度に維持する。
【選択図】 図12
Description
まず、図16に示すように、接合強度試験の試験方法として、十字引っ張り試験を採用した。すなわち、第1、第2金属部材W1,W2を十字形状に重ね合せてクランプした状態で、第1金属部材W1の上側から十字の中央部の接合部Pの位置に摩擦接合を行った後、第1金属部材W1を上方向矢印M1の向きに引っ張り、第2金属部材W2を下方向矢印M2の向きに引っ張って、両金属部材W1,W2が剥離したときの引っ張り力(剥離強度)を調べた。接合の条件を図17に示し、剥離強度の測定結果を図18に示す。なお、この図18に示した剥離強度の結果は、上記十字引っ張り試験を3回行ったときの剥離強度の値の平均値を示しており、第1金属部材W1にアルミ6000系合金(厚さ1.4mm)を用い、第2金属部材W2に亜鉛メッキ鋼板(厚さ1.0mm)を用いた。
次に、異種の金属部材である第1金属部材(アルミ合金板)W1と第2金属部材(鋼板)W2とを摩擦点接合した場合における接合強度の試験を、同じく3段目の加圧時間をそれぞれ0s、0.5s、1.5sに設定して行った。
また、図30のグラフから、上板W1に6000系アルミ合金C(銅の添加なし、厚さ1.4mm)を用いた場合と、6000系アルミ合金D(銅の添加あり、厚さ1.4mm)を用いた場合とでは、第1、第2金属部材W1,W2の温度(接合部Pの温度)に大きな違いは見られなかった。
10 接合ガン(加圧力制御手段)
14 加圧用モータ(移動手段)
15 回転用モータ(回転手段)
16 回転ツール
16b ショルダ部
16c ピン部
17 受け具
P 接合部
W1 第1金属部材
W2 第2金属部材
Claims (6)
- 第1金属部材と該第1金属部材より融点の高い第2金属部材とを重ね合せたワークに第1金属部材の側から回転ツールを押し込んで該回転ツールの回転及び加圧動作により発生する摩擦熱で第1金属部材を軟化及び塑性流動させて両金属部材を摩擦点接合する方法であって、回転ツールとして、ワークと対向するショルダ部と、回転ツールの回転軸心上に位置して上記ショルダ部からワークの側に突出するピン部とを有するものを用い、該回転ツールを回転させながらワークに押し込んでいく過程において、該ツールの上記ピン部又は上記ピン部及びショルダ部が第1金属部材に当接して該第1金属部材が軟化するまでは第1の加圧力で回転ツールを押し込む第1の工程と、回転ツールの上記ピン部の先端が第1金属部材と第2金属部材との接合境界面に所定の距離に近接するまでは上記第1の加圧力より大きい第2の加圧力で回転ツールを押し込む第2の工程と、上記ピン部の先端が上記接合境界面に所定の距離まで近接したのち所定の時間が経過するまでは回転ツールの加圧力を上記第2の加圧力より小さい第3の加圧力に保持する第3の工程とを経ることを特徴とする摩擦点接合方法。
- 第1の加圧力は1.47kN以上、3.43kN以下であり、第2の加圧力は1.74kN以上、5.88kN以下であり、第3の加圧力は0.49kN以上、1.47kN以下であることを特徴とする請求項1に記載の摩擦点接合方法。
- 第1の工程では回転ツールを中ないし高回転の回転速度で回転させ、第2の工程では中回転の回転速度で回転させ、第3の工程では低ないし高回転の回転速度で回転させることを特徴とする請求項1又は2に記載の摩擦点接合方法。
- 回転ツールとして、ピン部の周囲のショルダ部に環状の凹部を有している回転ツールを用いることを特徴とする請求項1に記載の摩擦点接合方法。
- 第1金属部材はアルミニウム合金製であり、第2金属部材は鋼製であって、両金属部材を接合境界面において固相状態で接合することを特徴とする請求項1又は2に記載の摩擦点接合方法。
- 第1金属部材と該第1金属部材より融点の高い第2金属部材とを重ね合せたワークに第1金属部材の側から回転ツールを押し込んで該回転ツールの回転及び加圧動作により発生する摩擦熱で第1金属部材を軟化及び塑性流動させて両金属部材を摩擦点接合する装置であって、回転ツールは、ワークと対向するショルダ部と、回転ツールの回転軸心上に位置して上記ショルダ部からワークの側に突出するピン部とを有するものであると共に、該回転ツールを回転させる回転手段と、該回転ツールをワークに対して進退移動させる移動手段と、上記回転手段及び移動手段で該ツールを回転させながらワークに押し込んでいく過程において、回転ツールの上記ピン部又は上記ピン部及びショルダ部が第1金属部材に当接して該第1金属部材が軟化するまでは第1の加圧力で回転ツールを押し込み、回転ツールの上記ピン部の先端が第1金属部材と第2金属部材との接合境界面に所定の距離に近接するまでは上記第1の加圧力より大きい第2の加圧力で回転ツールを押し込み、上記ピン部の先端が上記接合境界面に所定の距離まで近接したのち所定の時間が経過するまでは回転ツールの加圧力を上記第2の加圧力より小さい第3の加圧力に保持する加圧力制御手段とを備えていることを特徴とする摩擦点接合装置。
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