JP2007061877A - 円筒状物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合部裏面における未接合部乃至はキッシングボンド等の欠陥のない、健全な円筒状物品を、有利に製造することのできる方法を提供する。
【解決手段】突き合わされるそれぞれの端部の両側において側方にそれぞれ突出した所定幅の突出部１２ａ、１２ｂ；１４ａ、１４ｂを有し、且つそれぞれの端部の対応する一方の側の突出部１２ａ、１４ａの突合せ面にそれぞれ開口する半円形状の凹所を有するブランク材１０を、所定の板材のプレス打抜き加工により形成した後、かかるブランク材を丸めて、その両端部を突き合わせ、円筒状と為すと共に、それぞれの端部における対応する突出部を突き合わせ、その際、半円形状の凹所の突合せによって、摩擦撹拌接合の開始端となる円形の挿入孔１６を形成し、そして、この得られた円筒状成形体２０の突合せ部２２を挿入孔１６にセットしたボビンツール型回転工具にて摩擦撹拌接合する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、円筒状物品、例えば、自動車、トラック、軌道車両、起重機、自転車、二輪車等の車輪用ホイールリムの製造方法に係り、特に、２ピースホイール外周部のリムを、板を曲げて接合することにより、製造する方法に関するものである。

従来から、円筒状物品が、各種の用途において用いられてきており、例えば、二輪乃至四輪自動車や軌道車両、起重機、自転車等の車輪用ホイールの一種として、アルミニウム合金製のリムを有し、このリムに対してディスクやスポーク等が一体的に設けられてなるホイールが知られている。なお、このアルミニウム合金製リムは、軽量性や成形性に優れているところから、かかるリムを有する車両用ホイールが、特に自動車用やバイク用、自転車用等のホイールとして、好適に使用されているのである。

ところで、そのような車輪用ホイールにおけるアルミニウム合金製リム等の円筒状物品は、一般に、先ず、優れた強度を有する５０００系アルミニウム合金の如き、所望の材質よりなる板材を円筒状にロール加工して、その周方向において突き合わされる突合せ部をＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、フラッシュバット溶接、或いはＤＣバット溶接等にて溶接し、一体化することにより、管体を得、そしてこの管体を目的とする形状に成型加工することによって、製造されているのであるが、この従来のアルミニウム合金製リム等の製造手法を採用する場合において、かかるリム等を与えるアルミニウム合金板材の突合せ部の接合が、材料を溶融せしめることからなる溶融溶接となるところから、かかる突合せ部の溶接後に、溶接部に多量に生ずるバリを除去するための余分な作業を行なわなければならず、また、場合によっては、溶接部にブローホールや酸化物巻込み等の溶融溶接特有の接合不良の問題が発生する恐れさえもあったのである。

このため、近年において注目されている、材料を加熱溶融させずに、固相状態のままで接合せしめる固相接合の一種たる摩擦撹拌接合手法を適用して、自動車用ホイールのリムを与えるアルミニウム合金板材を接合せしめることが、特開２００４−１８１５１７号公報（特許文献１）や特開２００５−５２８８４号公報（特許文献２）等において明らかにされ、また本願出願人も、特開２００３−２３０９７０号公報（特許文献３）において、その一つの手法を明らかにした。

すなわち、この摩擦撹拌接合方式を利用した、アルミニウム合金製リムの如き円筒状物品の製造方法では、一般に、先ず、円筒状にロール加工された５０００系アルミニウム合金等の適当な板材の突合せ部に対して、ロッド状の回転治具の先端に同心的に設けたピンを、かかる回転治具と共に一体的に回転させつつ差し込み、相対的に移動させることにより、摩擦熱を発生せしめて、その摩擦熱にて突合せ部を塑性加工可能な状態と為し、更にピンの高速回転による撹拌作用にて、突合せ部の組織を入り交わらせ、以て、それらの突合せ部を溶融せしめることなく接合せしめて、所定の管体が形成される。その後、この得られた管体に対して、接合部を円弧状に矯正する矯正加工を行ない、更に、必要に応じて、かかる管体を所定の形状に成形加工することによって、目的とするリム等の円筒状物品が得られるのである。従って、このような製造手法によれば、所定の板材の突合せ部を接合する際に、かかる突合せ部が、何等溶融せしめられることがないため、そのような突合せ部を溶融溶接する場合とは異なって、バリや溶接特有の接合不良が解消され、しかも入熱が少なく、接合部の強度低下や歪みが有利に抑制され得るのであり、その結果として、優れた接合品質と強度を有するリム等の円筒状物品が、高度な製造効率をもって、有利に製造され得ることとなるのである。

しかしながら、そのような摩擦撹拌接合において用いられる回転工具は、一般に、接合される板材の厚さよりも所定寸法短い長さのピンを備えたピン型工具となるところから、突合せ部において、かかる回転工具のピンが裏面側にまで到達せず、従って、ピンが貫通位置せしめられない部分では、メタルが充分に撹拌され得ず、そのために、接合部の裏面（円筒状物品の内面）側に、未接合部乃至はキッシングボンド（kissing bond）が残存する場合があり、これによって、疲労強度が低下せしめられる恐れがあったのである。また、そのような接合不良は、円筒状物品の内側に形成されるところから、その検出も困難であるといった問題もあった。

一方、米国特許第６１９９７４５号明細書（特許文献４）、特表平７−５０５０９０号公報（特許文献５）、特開２００４−４２１１５号公報（特許文献６）等には、摩擦撹拌接合用の回転工具として、上記したピン型工具とは異なる構造を有するボビン型工具（糸巻型工具）乃至はボビンツール型回転工具が、明らかにされている。そして、そのような回転工具は、一般に、接合対象である板材を挟持するように対向配置された一対のショルダ面を与える二つのショルダ部材と、それら二つのショルダ部材の間に同軸的に設けられて、それらを連結するピンとを有して、構成されているのである。また、そこでは、二つのショルダ部材にて板材を挟むようにして、その両側の面を押圧しつつ、それらショルダ部材及びピンを一体的に高速回転せしめることにより、それぞれの面で摩擦熱を発生させることが出来るようになっている。このため、かかるボビン型の工具を用いて、摩擦撹拌接合を行なえば、円筒状物品の内側の面も確実に接合することが可能となり、以て、上述せる如きキッシングボンド等の接合不良の発生を極めて有利に防止することが出来、また、一対のショルダ部材によって、相互の押圧力を受ける（支持する）ようになっているため、裏当て部材が不要となる等といった利点も享受され得るのである。

しかしながら、そのような摩擦撹拌接合工具（ボビン型の工具）を用いて、円筒状にロール加工された板材の突合せ部を摩擦撹拌接合したときに、その接合開始端をロール加工された円筒状の板材に対して設けることが、場所的に、また作業上において困難である問題があり、更に、そのような開始端の周辺部位では、材料の飛散やバリの発生等の問題が生じることに加えて、接合の開始端と終了端は、必然的に接合製品に残ることとなるところから、それら接合終始端を切除する必要があるところ、一個一個別々に接合されるホイールリムの如き円筒状製品では、その切断除去代が多くなり、材料の大きな損失を招く問題があり、また、接合後の円筒切断に時間と手間がかかる等の問題も、内在することとなる。

特開２００４−１８１５１７号公報 特開２００５−５２８８４号公報 特開２００３−２３０９７０号公報 米国特許第６１９９７４５号明細書 特表平７−５０５０９０号公報 特開２００４−４２１１５号公報

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、接合部の裏面における未接合部乃至はキッシングボンド等の欠陥のない、健全な円筒状物品を有利に製造することのできる方法を、提供することにある。

そして、本発明にあっては、そのような課題を解決するために、全体として矩形形状を呈する所定大きさの板状素材を円筒状に丸めて、その両端部を突き合わせた後、かかる突合せ部を摩擦撹拌接合することにより、一体的な円筒状物品を製造するに際して、（ａ）前記板状素材として、突き合わされるそれぞれの端部の両側において側方にそれぞれ突出した所定幅の突出部を有し、且つそれぞれの端部の対応する一方の側の突出部の突合せ面にそれぞれ開口する半円形状の凹所を有するブランク材を、所定の板材のプレス打抜き加工により形成して、準備する工程と、（ｂ）かかるブランク材を丸めて、その両端部を突き合わせ、円筒状と為すと共に、それぞれの端部における対応する突出部を突き合わせ、前記一方の側の突出部に設けられた対応する半円形状の凹所の突合せによって、前記摩擦撹拌接合の開始端となる円形の挿入孔を形成する工程と、（ｃ）前記ブランク材の突合せ部を挟持し得るように対向配置した一対のショルダ部材とそれら一対のショルダ部材間に同軸的に配設されたピン部材とを備えたボビンツール型回転工具を用い、かかる回転工具のピン部材を前記突出部の突合せ部位に形成された前記挿入孔内に挿通した状態においてセットせしめた後、該回転工具を回転させつつ、前記突合せ部に沿って相対的に移動させることにより、該突合せ部を摩擦撹拌接合せしめて、前記一方の側とは反対側の突出部の突合せ部位に到達させる工程とを、含むことを特徴とする円筒状物品の製造方法を、その要旨とするものである。

なお、かかる本発明に従う円筒状物品の製造方法の好ましい態様の一つによれば、前記ブランク材のプレス打抜き操作によって、その突き合わされる両端部の少なくとも何れか一方の側に設けられた対応する突出部の突合せ面の一方に凸部が、他方に凹部がそれぞれ形成され、それら凸部と凹部の嵌合によって、該ブランク材の両端部の突合せ位置が固定せしめられるように、構成される。

また、本発明にあっては、有利には、前記ブランク材が、アルミニウム合金板材のプレス打抜き加工により形成される一方、前記円筒状物品として、車輪用ホイールリムが製造されることとなる。

このような本発明に従う円筒状物品の製造方法によれば、円筒状に丸められたブランク材の突合せ部の両側の面にて摩擦熱をそれぞれ発生せしめることが可能な構造の、所謂ボビンツール型回転工具が、摩擦撹拌接合工具として用いられていることにより、突合せ部の裏側（円筒形状の内側）においても、充分な可塑化が実現されて、未接合部乃至はキッシングボンド等の発生が効果的に防止され得ることとなるのであり、しかも、そのようなボビンツール型回転工具を用いた摩擦撹拌接合操作が、特定形状のブランク材を用いていることによって、有利に行なわれ得ることとなるのである。

すなわち、本発明にあっては、丸められるブランク材の突合せ端部の両側において、側方にそれぞれ突出した所定幅の突出部が設けられ、更に、それぞれの端部の対応する一方の側の突出部の突合せ面にそれぞれ開口する、半円形状の凹所が設けられていることにより、かかるブランク材を丸めたとき、その突合せ部の側方に、摩擦撹拌接合の終始端と為し得るタブ板部が、突き合わされた対応する二つの突出部によって、それぞれ形成されることとなる。そして、その一方のタブ板部において、対応する半円形状の凹所の突合せによって、摩擦撹拌接合の開始端となる円形の挿入孔が形成されることとなるところから、その円形の挿入孔に、ボビンツール型回転工具のピン部材を挿通した状態において、摩擦撹拌接合を行なうようにすることによって、かかるボビンツール型回転工具による摩擦撹拌接合操作が、効果的に行なわれ得ることとなり、しかも、突合せ部の両側に位置するタブ板部の一方から摩擦撹拌接合操作を開始して、他方のタブ板部において、そのような摩擦撹拌接合操作を終了せしめることにより、その接合の終始端の処理も、単に、それら両側のタブ板部を切断除去することだけで済むところから、接合製品における材料損失の問題や、その切断除去作業上の問題も、効果的に緩和され得るのである。

しかも、そのような特定形状のブランク材は、所定の板材のプレス打抜き加工によって形成されることとなるところから、ボビンツール型回転工具のピン部材が挿通されて、摩擦撹拌接合の開始端となる円形の挿入孔を与える半円形状の凹所と共に、突合せ端部の両側において、側方にそれぞれ突出する突出部も、ブランク材本体と同時に形成され得ることとなるのであり、このため、目的とする円筒状物品を製造すべく、摩擦撹拌接合に供される材料を有利に得ることが出来ることとなり、以て、その製造工程の簡略化にも、大きく寄与し得るのである。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。

先ず、図１には、本発明に従う円筒状物品の製造方法において用いられるブランク材の一例が、中間部を省略した形態の平面図において、示されている。そこにおいて、ブランク材１０は、目的とする円筒状物品を与える、全体として矩形形状を呈する所定大きさの板状素材からなり、それが、円筒状に丸められたときに突き合わされる、図１において上下の対応する端部の両側には、それぞれ、側方に所定長さ突出した所定幅の突出部１２ａ、１２ｂ；１４ａ、１４ｂが、それぞれ設けられている。ここで、それら突出部１２ａ、１２ｂ；１４ａ、１４ｂの大きさとしては、それらの突合せによって形成されるタブ板部（２４ａ、２４ｂ）の大きさに応じて、適宜に決定されることとなる。そして、かかるブランク材１０の突き合わされるそれぞれの端部の対応する一方の側（図１において左側）の突出部１２ａ、１４ａには、それらの突合せ面にそれぞれ開口するように、半円形状の凹所１６ａ、１６ｂが、設けられている。

なお、このようなブランク材１０の材質としては、目的とする円筒状物品に応じて、適宜に選定され、例えば、アルミニウム若しくはアルミニウム合金からなるアルミニウム部材、銅若しくは銅合金からなる銅部材、マグネシウム若しくはマグネシウム合金からなるマグネシウム部材等の金属部材を始め、摩擦撹拌接合可能な公知の各種の材料を挙げることが出来る。そして、その中でも、円筒状物品として、車輪用ホイールリムを対象とする場合にあっては、５０００系のアルミニウム合金が、好適に用いられることとなるのである。

また、かかるブランク材１０は、よく知られているように、プレス操作によって、所定の板材に対して、従来と同様に打抜き加工することにより、一般に、一工程において容易に製造され得るものである。勿論、ブランク材１０を得るべく、複数のプレス工程を組み合わせて、目的とする外形形状のブランク材とすることも可能であるが、何れにしても、所定の板材のプレス打抜き加工によって、図１に示されるブランク材１０が形成され得るのであり、特に、そこでは、二組の突出部１２ａ、１２ｂ；１４ａ、１４ｂと共に、半円形状の凹所１６ａ、１６ｂが、ブランク材１０の本体と共に、プレス打抜き加工によって形成されることとなる。

そして、このようにして得られたブランク材１０を用いて、それを、図２に示される如く、ロール加工（ロールフォーミング）等の公知の手法により、突き合わされる両端部の所定幅部分を残して、円筒形に曲げて（丸めて）、周方向において両端部が突き合わされてなる形態の円筒状成形体２０を形成するのである。かくして、かかる円筒状成形体２０にあっては、ブランク材１０の両端部を突き合わせることによって、突合せ部２２が形成され、この突合せ部２２が、円筒状成形体２０の軸方向に延びる形態となっているのである。また、周方向において突き合わされるブランク材１０の両端部が、突合せ部２２を間にして、両側にそれぞれ所定幅において、平坦部位が存在せしめられて、後述する摩擦撹拌接合操作が容易に行なわれ得るようになっている。なお、かかる円筒状成形体２０の形成によって、突合せ端部の両側に設けた突出部１２ａ、１４ａ及び１２ｂ、１４ｂが、それぞれ組み合わされて、タブ板部２４ａ、２４ｂが形成されると共に、その一方のタブ板部２４ａにおいては、突き合わされる二つの突出部１２ａ、１４ａの突合せ面に設けられた半円形状の凹所１６ａ、１６ｂの突合せによって、後述するように、摩擦撹拌接合に際してその開始端となる、円形の挿入孔１６が形成されるのである。また、かかる挿入孔１６の大きさは、後述するボビンツール型回転工具（３１）のピン部材（３０）を挿通し得るに可及的に小さな直径となるように、決定されることとなる。

また、本発明にあっては、上述の如き円筒状成形体２０の突合せ部２２を摩擦撹拌接合するために、ボビンツール型回転工具３１が用いられることとなる。このボビンツール型回転工具３１は、図３に例示される如く、ブランク材１０（円筒状成形体２０）の突合せ部２２を上下（内外）両側から挟持し得るように対向配置せしめた一対のショルダ部材２６、２８と、それらショルダ部材間に同軸的に配設されたピン部材３０とを備えて、構成されている。具体的には、ここでは、図において上方に位置するショルダ部材２６は、全体として円筒形状を呈しており、その先端面が水平方向に拡がる平坦な円環面からなるショルダ面２６ａとされている。また、下方に位置するショルダ部材２８は、全体として厚肉の円盤形状を呈しており、その中心に垂直に取り付けられたロッド状のピン部材３０が、ショルダ部材２６の中心孔を貫通して、配設されていると共に、それら二つのショルダ部材２６、２８及びピン部材３０が、軸回りに高速回転可能とされている。また、ショルダ部材２８の他方のショルダ部材２６のショルダ面２６ａ側の面が、ショルダ面２６ａと同一の外径及び内径を有する、水平方向に拡がる平坦な円環面からなるショルダ面２８ａとされている。

そして、かくの如き構成のボビンツール型回転工具３１を用いて、前記した円筒状成形体２０の突合せ部２２を摩擦撹拌接合するに際しては、かかる円筒状成形体２０における突合せ部２２の両端部位に位置せしめられた二つのタブ板部２４ａ、２４ｂの一方に形成された円形の挿入孔１６内に、かかる回転工具３１のピン部材３０を挿通せしめた状態において、二つのショルダ部材２６、２８が相対的に接近移動せしめられ、そのショルダ面２６ａ、２８ａにて、タブ板部２４ａの表面（外面）及び裏面（内面）にそれぞれ当接するようにして、タブ板部２４ａを挟持せしめ、そして、その状態において、ショルダ部材２６、２８及びピン部材３０を、それらの軸回りに高速回転せしめて、摩擦発熱させる。そして、挿入孔１６部位を摩擦撹拌接合の開始端として、他方のタブ板部２４ｂ側に、突合せ部２２に沿って、回転工具３１を相対的に移動せしめることにより、目的とする摩擦撹拌接合操作が進行せしめられ得て、図４に示される如く、円筒状成形体２０の内側（裏側）においても、摩擦撹拌領域が表面に露呈する形態の接合部３２が、突合せ部２２における回転工具３１の進行方向後方側に形成されることとなるのである。そして、かかる回転工具３１を用いた摩擦撹拌接合操作は、挿入孔１６の設けられていない他方のタブ板部２４ｂに回転工具３１が到達した後に、終了せしめられることとなる。

なお、このような円筒状成形体２０に対する摩擦撹拌接合操作においては、円筒状成形体２０の突合せ部２２近傍の平坦部分を除く、円弧状部分の円筒形状が、接合操作中に維持され得るように、円筒状成形体２０の円弧状部分が、従来と同様に、所定の拘束治具にて外側から拘束されることとなるが、その際、従来のピン型回転工具を用いた場合の如く、円筒状成形体２０の内側に、裏当て治具が配設されることはない。ここで用いられるボビンツール型回転工具３１における上方のショルダ部材２６による押圧力の反力として、下方のショルダ部材２８が、突合せ部２２を円筒状成形体２０の内側（裏側）から押圧するようになっているからである。

その後、かくして得られた円筒状成形体２０の摩擦撹拌接合製品には、その円筒状本体部から軸方向に突出する、両側のタブ板部２４ａ、２４ｂを切除せしめる加工が施され、これによって、摩擦撹拌接合操作において望ましくない欠陥部となる接合開始端と終了端とが、それらタブ板部２４ａ、２４ｂの部位の材料の損失に止めつつ、接合製品から有利に除去されることとなる。

また、かかる接合製品には、必要に応じて、接合部３２に対して研磨が施され、更に、その平坦な接合部３２を、他の部分の円弧形状と同様な曲率を有するように、円弧状に成形して矯正する矯正加工が、ロール加工等の公知の成形加工手法によって実施される。これによって、全体として凹みのない円筒形状の製品を得ることが出来るのである。なお、このような矯正加工等の加工や、従来からの仕上げ加工は、目的とする円筒状物品に応じて、従来から公知の手法が適宜に採用され得るものであることは、言うまでもないところである。

このように、上記した実施形態によれば、円筒状成形体２０の突合せ部２２を、両側から、ボビンツール型回転工具３１にて摩擦撹拌接合するものであるところから、図４に示される如く、裏側（内側）においても、有効な摩擦撹拌領域が形成され得て、未接合の亀裂或いはキッシングボンド等の欠陥の発生のない健全な接合製品を得ることが出来るのであり、また、そのようなボビンツール型回転工具３１による摩擦撹拌接合のために、その開始端と終了端が、ブランク材１０に一体的に設けた突出部１２ａ、１２ｂ；１４ａ、１４ｂにて構成されるタブ板部２４ａ、２４ｂにそれぞれ位置するようにしたことによって、それらタブ板部２４ａ、２４ｂの切除のみによって、接合の開始端及び終了端を始末することが出来ることに加えて、その特定形状のブランク材が、所定板材のプレス打抜き加工によって、巧みに形成され得ることによって、目的とする接合製品、ひいては円筒状物品の製造工程が、効果的に簡略化され得ることとなったのである。

以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。

例えば、ブランク材１０を丸めて、その両端部を突き合わせて得られる円筒状成形体２０において、その突合せ部２２が軸方向にずれないように、例えば図５に示される如く、ブランク材１０から突出するように設けられた突出部の一方１２ａ、１２ｂに、凸部３４ａ、３４ｂを、それぞれ一体的に設ける一方、他方の突出部１４ａ、１４ｂに、それら凸部３４ａ、３４ｂに対応した形状の凹部３６ａ、３６ｂを、それぞれ設け、それら突出部１２ａ、１４ａ；１２ｂ、１４ｂが突き合わされたときに、それら凸部３４ａ、３４ｂと凹部３６ａ、３６ｂが、それぞれ凹凸嵌合せしめられて、かかるブランク材１０の丸められた両端部の突合せ位置が固定され得るようにすることが、後の摩擦撹拌接合操作を有利に進行せしめる上において、特に有効である。そして、それら凸部３４ａ、３４ｂや凹部３６ａ、３６ｂも、ブランク材１０のプレス打抜き操作によって、同時に形成され得ることとなることに加えて、摩擦撹拌接合操作の終了後において、タブ板部２４ａ、２４ｂの切除によって、接合製品から、接合の終始端と共に、除去することが可能である。

また、本発明に従う摩擦撹拌接合操作を、挿入孔１６の設けられていない側のタブ板部２４ｂにおいて終了せしめるに際しては、回転工具３１の移動を、かかるタブ板部２４ｂ上において停止させる場合の他、かかるタブ板部２４ｂの突合せ部位、換言すれば突出部１２ｂ、１４ｂの突合せ部位から外方に抜け出した位置において、かかる回転工具３１の作動を停止させることによっても可能であり、更に、終了端側となるタブ板部２４ｂにも、挿入孔１６と同様な貫通孔を形成して、かかる貫通孔部位に回転工具３１が到達したときに、摩擦撹拌接合操作を停止させるようにすることも可能である。

さらに、本発明において用いられるボビンツール型回転工具の構造としては、図３に示されるように、一対のショルダ部材２６、２８にて、突合せ部２２が挟持され、そして、それら一対のショルダ部材２６、２８を同軸的に連結するピン部材３０を有し、それら一対のショルダ部材２６、２８とピン部材３０とが高速回転せしめられ得るような構成のものであれば、公知の如何なる回転工具をも使用可能であり、また、一対のショルダ部材２６、２８の対向するショルダ面２６ａ、２８ａにあっても、平坦面のみならず、中心に向かって湾曲する凹面形状であっても、何等差支えなく、従来から公知の形状が適宜に採用され得るものである。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、そして、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。

以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、また、言うまでもないところである。

実施例 １
先ず、厚さが４ｍｍのＪＩＳ５４５４アルミニウム合金の板材（Ｏ材）を準備し、この板材から、外径：４００ｍｍ及び長さ：５００ｍｍのパイプを与える、図１に示される如き、全体として矩形形状を呈し、且つ両端部にそれぞれ突出部を有し、更に対応する突出部に半円形凹所を有するブランク材を、通常のプレス打抜き操作による外形抜き加工によって、製造した。

次いで、かかるブランク材を、公知のロール加工により円筒形に曲げて、幅方向両側に突出部が一体的に設けられてなる両端部を、周方向において互いに突き合わせ、図２に示される如き円筒状成形体（外形：４００ｍｍ、長さ：５００ｍｍ）を成形した。なお、この円筒状成形体の突合せ部の両側に形成された二つのタブ板部の一方には、図３に示される如き、回転工具のピン部材が、僅かな隙間をもって挿通せしめられ得る、可及的に小さな孔径の挿入孔が、形成されている。また、この得られた円筒状成形体は、その円筒形状が維持されるように、公知の拘束治具にて、外側から固定した。

そして、図３に示される如き構成の鋼製の回転工具を用い、そのピン部材を円筒状成形体のタブ板部に予め設けられたピン径に合わせた挿入孔に差し込み、更に、裏側に別のショルダ部材を位置させて、ピン部材の先端部に固定せしめた後、かかる回転工具を高速回転せしめて、摩擦撹拌接合を開始し、回転数：１５００ｒｐｍ、接合速度：５００ｍｍ／分にて、円筒状成形体の突合せ部に沿って移動せしめることにより、かかる摩擦撹拌接合操作を進行せしめ、他方のタブ板部に達した時点において、摩擦撹拌接合操作を終了させた。

かくして得られた接合製品は、その接合終始端部が、接合部両端のタブ板部に存在していることにより、かかるタブ板部を切除することによって、かかる終始端部位を容易に除去することが可能であり、しかも、接合部裏側（内側）には、何等の亀裂も認められない、健全なものであって、後のホイールの製作工程において、何等の不都合も生じるものではなかった。即ち、上記で得られたパイプ状の接合製品を、ホイール形にスピニング加工し、更に、ディスクを嵌め込み、アーク溶接にて接合することにより、ホイールを作製したが、その製作工程において、何等の不都合も認められなかった。

実施例 ２
図５に示される如き円筒状成形体を得るべく、実施例１と同様にして、タブ板部における突出部の突合せ形状を変えたブランク材１０を、プレス打抜き操作による外形抜き加工によって得た。

次いで、かかる得られたブランク材を、外径：４００ｍｍ、長さ：５００ｍｍのパイプになるように丸めて、その両端部を突き合わせ、円筒状の成形体とした後、その外周を従来と同様にして拘束して、接合中に円筒形状を保持し得るようにしたところ、突き合わせ時に、タブ板部において凹凸嵌合にて位置決めされることとなったために、その拘束が容易であって、しかも、ギャップを０．１ｍｍ以内に抑えることが出来た。

その後、かかる拘束された円筒状成形体について、図３に示される如き鋼製のショルダ部材とピン部材とからなる回転工具を用いて、実施例１と同様にして、摩擦撹拌接合を行なったところ、接合部裏側に亀裂等の欠陥のない、健全な接合製品（パイプ）を有利に得ることが出来た。

本発明において用いられるブランク材の一例を示す、中間部が省略された平面説明図である。 図１に示されるブランク材を丸めて得られる円筒状成形体を示す斜視説明図である。 本発明において用いられるボビンツール型回転工具の一例を示す正面部分説明図である。 本発明に従う摩擦撹拌接合状態を示す斜視部分説明図である。 本発明に従うブランク材の他の例を用いて得られた円筒状成形体について、その突合せ部を正面から見た説明図である。

符号の説明

１０ ブランク材
１２ａ、１２ｂ；１４ａ、１４ｂ 突出部
１６ 挿入孔
１６ａ、１６ｂ 凹所
２０ 円筒状成形体
２２ 突合せ部
２４ａ、２４ｂ タブ板部
２６、２８ ショルダ部材
２６ａ、２８ａ ショルダ面
３０ ピン部材
３１ 回転工具
３２ 接合部
３４ａ、３４ｂ 凸部
３６ａ、３６ｂ 凹部

Claims (3)

1. 全体として矩形形状を呈する所定大きさの板状素材を円筒状に丸めて、その両端部を突き合わせた後、かかる突合せ部を摩擦撹拌接合することにより、一体的な円筒状物品を製造するに際して、
   前記板状素材として、突き合わされるそれぞれの端部の両側において側方にそれぞれ突出した所定幅の突出部を有し、且つそれぞれの端部の対応する一方の側の突出部の突合せ面にそれぞれ開口する半円形状の凹所を有するブランク材を、所定の板材のプレス打抜き加工により形成して、準備する工程と、
   かかるブランク材を丸めて、その両端部を突き合わせ、円筒状と為すと共に、それぞれの端部における対応する突出部を突き合わせ、前記一方の側の突出部に設けられた対応する半円形状の凹所の突合せによって、前記摩擦撹拌接合の開始端となる円形の挿入孔を形成する工程と、
   前記ブランク材の突合せ部を挟持し得るように対向配置した一対のショルダ部材とそれら一対のショルダ部材間に同軸的に配設されたピン部材とを備えたボビンツール型回転工具を用い、かかる回転工具のピン部材を前記突出部の突合せ部位に形成された前記挿入孔内に挿通した状態においてセットせしめた後、該回転工具を回転させつつ、前記突合せ部に沿って相対的に移動させることにより、該突合せ部を摩擦撹拌接合せしめて、前記一方の側とは反対側の突出部の突合せ部位に到達させる工程とを、
   含むことを特徴とする円筒状物品の製造方法。
2. 前記ブランク材のプレス打抜き操作によって、その突き合わされる両端部の少なくとも何れか一方の側に設けられた対応する突出部の突合せ面の一方に凸部が、他方に凹部がそれぞれ形成され、それら凸部と凹部の嵌合によって、該ブランク材の両端部の突合せ位置が固定せしめられる請求項１に記載の円筒状物品の製造方法。
3. 前記ブランク材が、アルミニウム合金板材のプレス打抜き加工により形成される一方、前記円筒状物品として、車輪用ホイールリムが製造される請求項１又は請求項２に記載の円筒状物品の製造方法。
   

Images