JP2009208121A - 摩擦攪拌接合方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】接合ツールの過度の加熱と、接合部における内部欠陥の発生を防止する。
【解決手段】縁部に面取り部2を設けた第1の被接合材3と、縁部に面取り部のない第2の被接合材6とを突き合わせ、その突き合わせ部7に沿って所定の方向に回転している接合ツール8を移動させながら突き合わせ部7を接合する摩擦攪拌接合方法である。接合ツール8の外周面に接すると共に前記突き合わせ部7と平行な第1の接線mの位置における接合ツール8の回転方向Bと接合ツール8の進行方向Aとが同じ方向になる前進側に第1の被接合材3を配置し、接合ツール8の外周面に接すると共に前記突き合わせ部7と平行な第2の接線nの位置における接合ツールの回転方向B’と接合ツール8の進行方向Aとが正反対になる後退側に第2の被接合材6を配置して摩擦攪拌接合を行う。
【選択図】図2
【解決手段】縁部に面取り部2を設けた第1の被接合材3と、縁部に面取り部のない第2の被接合材6とを突き合わせ、その突き合わせ部7に沿って所定の方向に回転している接合ツール8を移動させながら突き合わせ部7を接合する摩擦攪拌接合方法である。接合ツール8の外周面に接すると共に前記突き合わせ部7と平行な第1の接線mの位置における接合ツール8の回転方向Bと接合ツール8の進行方向Aとが同じ方向になる前進側に第1の被接合材3を配置し、接合ツール8の外周面に接すると共に前記突き合わせ部7と平行な第2の接線nの位置における接合ツールの回転方向B’と接合ツール8の進行方向Aとが正反対になる後退側に第2の被接合材6を配置して摩擦攪拌接合を行う。
【選択図】図2
Description
本発明は、縁部に面取り部を設けた第1の被接合材と、縁部に面取り部のない第2の被接合材とを突き合わせ、その突き合わせ部に沿って所定の方向に回転している接合ツールを移動させながら突き合わせ部を接合する摩擦攪拌接合方法に関するものである。
従来、接合ツールの進行方向と回転方向とが同じ向きになる前進側に高融点の金属材料を配置し、接合ツールの進行方向と回転方向とが正反対になる後退側に低融点の金属材料を配置して摩擦攪拌接合する接合方法(例えば、特許文献1参照。)や、接合ツールの進行方向と回転方向とが同じ向きになる前進側に耐力の低い金属材料を配置して摩擦攪拌接合する接合方法(例えば、特許文献2参照。)などが提案されているが、例えば、図7及び図8に示すように、接合ツール108の外周面に接すると共に突き合わせ部107と平行な第1の接線mの位置における接合ツール108の回転方向Bと接合ツール108の進行方向Aとが同じ方向になる前進側に第1の被接合材106を配置し、接合ツール108の外周面に接すると共に突き合わせ部107と平行な第2の接線nの位置における接合ツール108の回転方向B’と接合ツール108の進行方向Aとが正反対になる後退側に第2の被接合材103を配置して摩擦攪拌接合する場合、面取り部102に起因する谷部(ギャップ)115を埋めるために、接合ツール108の加圧力を高めて入熱量を増加させると、被接合材106,103及び接合ツール108が過度に加熱されて接合ツール108の消耗が加速される。
例えば、接合ツール108の消耗により、溶接の途中で接合ツール108を交換すると、溶接部分に溶接中断箇所が残ることから、製品の品質や製品価値が低下し、出荷を断念するなどの問題がある。
他方、被接合材106,103が過度に加熱されない範囲で接合ツール108との摩擦に起因する入熱量を制御すると、被接合材106,103の流動抵抗が大きくなり、接合ツール108が通過した後に形成された接合部114には、図9に示すように、内部欠陥116が生じ易いという問題があった。
特開2002−66765号公報
特開2007−222899号公報
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、面取り部を有する被接合材の配置を、接合ツールの進行方向と接合ツールの回転方向との関係で規定することにより、接合ツールの過度の加熱と、接合部における内部欠陥の発生を防止する摩擦攪拌接合方法を提供することにある。
本願の請求項1に係る摩擦攪拌接合方法は、縁部に面取り部を設けた第1の被接合材と、縁部に面取り部のない第2の被接合材とを突き合わせ、その突き合わせ部に沿って所定の方向に回転している接合ツールを移動させながら突き合わせ部を接合する摩擦攪拌接合方法において、接合ツールの外周面に接すると共に前記突き合わせ部と平行な第1の接線mの位置における接合ツールの回転方向Bと接合ツールの進行方向Aとが同じ方向になる前進側に第1の被接合材を配置し、接合ツールの外周面に接すると共に前記突き合わせ部と平行な第2の接線nの位置における接合ツールの回転方向B’と接合ツールの進行方向Aとが正反対になる後退側に第2の被接合材を配置して摩擦攪拌接合を行うことを特徴とするものである。
本願の請求項2に係る摩擦攪拌接合方法は、請求項1において、第1,第2の被接合材に同種の金属を適用することを特徴とするものである。
本願の請求項1に係る発明は、上記のように、縁部に面取り部を設けた第1の被接合材と、縁部に面取り部のない第2の被接合材とを突き合わせ、その突き合わせ部に沿って所定の方向に回転している接合ツールを移動させながら突き合わせ部を接合する摩擦攪拌接合方法において、接合ツールの外周面に接すると共に前記突き合わせ部と平行な第1の接線mの位置における接合ツールの回転方向Bと接合ツールの進行方向Aとが同じ方向になる前進側に第1の被接合材を配置し、接合ツールの外周面に接すると共に前記突き合わせ部と平行な第2の接線nの位置における接合ツールの回転方向B’と接合ツールの進行方向Aとが正反対になる後退側に第2の被接合材を配置して摩擦攪拌接合を行うので、接合ツールの過度の加熱を防止することができるとともに、接合部における内部欠陥の発生を防止することができた。
以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
図1及び図2のように、縁部に斜面又は丸みのある面取り部2を設けた第1の被接合材(面取り材)3と、縁部に面取り部のない第2の被接合材(非面取り材)6を摩擦攪拌接合方法を用いて接合する場合は、第1の被接合材3を図の左側(前進側)に配置すると共に、図の右側(後退側)に第2の被接合材6を配置し、その突き合わせ面1,4を互いに突き合わせる。そして、図1に示すように、時計方向に回転する接合ツール8を第1,第2の被接合材3,6の突き合わせ部7に沿って矢印A方向に進行させる。
換言すれば、接合ツール8の外周面に接すると共に突き合わせ部7と平行な第1の接線mの位置における接合ツール8の回転方向Bと、接合ツール8の進行方向Aとが同じ方向になる図の左側(前進側)に第1の被接合材3を配置し、接合ツール8の外周面に接すると共に突き合わせ部7と平行な第2の接線nの位置における接合ツール8の回転方向B’と、接合ツール8の進行方向Aとが正反対になる図の右側(後退側)に第2の被接合材6を配置する。
上記接合ツール8は、図2に示すように、高速度鋼からなる円柱状の本体9と、その底面(ショルダー面)10の中心部から同軸芯で突出させた円錐台状のピン11により形成されている。
この接合ツール8は、通常、1000〜2000rpmの回転数で回転させる。そして、500〜2000kgfの押込み力を加えながら、矢印Aの方向に200〜1000mm/minの移動速度で送られる。その際、接合ツール8は、図3に示すように、被接合材3又は6の何れか一方の表面に立てた垂線12に対して接合ツール8の移動(前進)方向と反対の側にθだけ傾斜させる。この傾斜角θとしては、0.5〜2.5°範囲が好ましい。符号13は、接合ツール8の軸芯を示している。
ちなみに、回転数および押込み力が前記範囲を上回ると過度の加熱となり、下回ると攪拌不足により内部欠陥が発生する。一方、接合速度が前記範囲を下回ると過度の加熱となり、上回ると攪拌不足により内部欠陥が発生する。また、前進角が前記範囲を下回るとシュルダー前方から被接合部材表面が削れてバリが発生しやすく、上回るとシュルダー前方が被接合部材表面へ十分に接触できず攪拌不足となる。
また、被接合材としては、銅、あるいは、アルミニウム合金やマグネシウム合金などの軽金属を挙げることができる。
今、図1,図2に示すように、縁部に面取り部2を設けた第1の被接合材3を図の左側(前進側)に配置すると共に、面取り部のない第2の被接合材6を図の右側(後退側)に配置し、その突き合わせ面1,4を互いに突き合わせる。そして、図1に示すように、時計方向に回転する接合ツール8を第1,第2の被接合材3,6の突き合わせ部7に沿って矢印A方向に進行させる。
図4に示すように、接合ツール8のショルダー面10とピン11とを突き合わせ部7の表面側から裏面側の端部7bに向けて挿入すると、接合ツール8との摩擦によって第1,第2の被接合材3,6が発熱する。このため、第1,第2の被接合材3,6が塑性状態となって流動化すると共に、互いに攪拌し合った後に固化して接合部14となる。
その際、図5に示すように、第1の被接合材3の面取り部2と、第2の被接合材6の平坦な突き合わせ面4とにより形成された谷部(ギャップ部)15は、主として、第2の被接合材6の角部又はコーナー部6aから矢印のように掻きだされた金属により埋めつくされる。そして、図6に示すように、内部欠陥の存在しない健全な接合部14となる。
尚、接合ツール8の回転方向が反時計方向の場合には、第2の被接合材6を図の左側に配置し、第1の被接合材3を図の右側に配置する。
(実施例)
下記の(a)〜(d)の試験条件により摩擦攪拌接合試験を行ない、その結果を「表1」に示した。「表1」から本発明は、内部欠陥がないことが分かる。
下記の(a)〜(d)の試験条件により摩擦攪拌接合試験を行ない、その結果を「表1」に示した。「表1」から本発明は、内部欠陥がないことが分かる。
試験条件
(a)試験体材質:C1020(無酸素銅)
(b)試験体寸法:20mm×45mm×400mm(片方(前進側)はR2面取り 。)
(c)接合ツール材質:SKH55(高速度鋼)
(d)接合ツール寸法:ピン長さ3.5mm、ピン先端径3.5mm、ショルダー径 15mm
(a)試験体材質:C1020(無酸素銅)
(b)試験体寸法:20mm×45mm×400mm(片方(前進側)はR2面取り 。)
(c)接合ツール材質:SKH55(高速度鋼)
(d)接合ツール寸法:ピン長さ3.5mm、ピン先端径3.5mm、ショルダー径 15mm
2 面取り部
3 第1の被接合材
6 第2の被接合材
7 突き合わせ部
8 接合ツール
A 接合ツールの進行方向
B,B’ 接合ツールの回転方向
m 第1の接線
n 第2の接線
3 第1の被接合材
6 第2の被接合材
7 突き合わせ部
8 接合ツール
A 接合ツールの進行方向
B,B’ 接合ツールの回転方向
m 第1の接線
n 第2の接線
Claims (2)
- 縁部に面取り部を設けた第1の被接合材と、縁部に面取り部のない第2の被接合材とを突き合わせ、その突き合わせ部に沿って所定の方向に回転している接合ツールを移動させながら突き合わせ部を接合する摩擦攪拌接合方法において、接合ツールの外周面に接すると共に前記突き合わせ部と平行な第1の接線mの位置における接合ツールの回転方向Bと接合ツールの進行方向Aとが同じ方向になる前進側に第1の被接合材を配置し、接合ツールの外周面に接すると共に前記突き合わせ部と平行な第2の接線nの位置における接合ツールの回転方向B’と接合ツールの進行方向Aとが正反対になる後退側に第2の被接合材を配置して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。
- 第1,第2の被接合材に同種の金属を適用することを特徴とする請求項1記載の摩擦攪拌接合方法。
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120018492A1 (en) * | 2009-12-03 | 2012-01-26 | Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. | Friction stir welding method |
JP2020032426A (ja) * | 2018-08-27 | 2020-03-05 | アイシン精機株式会社 | 接合構造 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001269779A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Nippon Light Metal Co Ltd | 接合方法及びテーラードブランク板材並びに接合ツール |
JP2002035961A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-05 | Showa Denko Kk | 摩擦撹拌接合法 |
JP2002263865A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-09-17 | Honda Motor Co Ltd | 摩擦撹拌接合法 |
JP2006035284A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 摩擦撹拌接合材 |
-
2008
- 2008-03-04 JP JP2008053978A patent/JP2009208121A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001269779A (ja) * | 2000-03-24 | 2001-10-02 | Nippon Light Metal Co Ltd | 接合方法及びテーラードブランク板材並びに接合ツール |
JP2002035961A (ja) * | 2000-07-26 | 2002-02-05 | Showa Denko Kk | 摩擦撹拌接合法 |
JP2002263865A (ja) * | 2001-03-07 | 2002-09-17 | Honda Motor Co Ltd | 摩擦撹拌接合法 |
JP2006035284A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 摩擦撹拌接合材 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120018492A1 (en) * | 2009-12-03 | 2012-01-26 | Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd. | Friction stir welding method |
US8167188B2 (en) * | 2009-12-03 | 2012-05-01 | Hong Fu Jin Precision Industry (Shenzhen) Co., Ltd | Friction stir welding method |
JP2020032426A (ja) * | 2018-08-27 | 2020-03-05 | アイシン精機株式会社 | 接合構造 |
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