JP3297845B2 - アルミニウム部材の接合方法 - Google Patents
アルミニウム部材の接合方法Info
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム部材
の接合方法、詳しくは摩擦攪拌接合法によるアルミニウ
ム部材の接合方法に関する。
の接合方法、詳しくは摩擦攪拌接合法によるアルミニウ
ム部材の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、輸送機器については環境保護の観
点から軽量化が強く要請されており、そのためアルミニ
ウムが多く使用されるようになっている。例えば、自動
車の軽量化の施策の一つとして、アルミニウム合金形材
を成形して組み立てボディセパネルを張るスペースフレ
ーム構造が提案されている。
点から軽量化が強く要請されており、そのためアルミニ
ウムが多く使用されるようになっている。例えば、自動
車の軽量化の施策の一つとして、アルミニウム合金形材
を成形して組み立てボディセパネルを張るスペースフレ
ーム構造が提案されている。
【０００３】この方法においては、形材を曲げ加工など
で成形し接合するが、接合には通常ＭＩＧまたはＴＩＧ
によるアーク溶接が適用されている。しかしながら、輸
送機器用として多用されている６０００系アルミニウム
合金をアーク溶接した場合、溶接時の入熱によって溶接
熱影響部が軟化し、形材の強度低下が大きくなるという
難点がある。
で成形し接合するが、接合には通常ＭＩＧまたはＴＩＧ
によるアーク溶接が適用されている。しかしながら、輸
送機器用として多用されている６０００系アルミニウム
合金をアーク溶接した場合、溶接時の入熱によって溶接
熱影響部が軟化し、形材の強度低下が大きくなるという
難点がある。
【０００４】自動車以外の車両においても６０００系ア
ルミニウム合金が多く使用されているため、同様の問題
が生じている。また、アーク溶接においては入熱による
歪が大きくなり易く、後工程として歪矯正が必要となる
場合が多く、改善が望まれている。
ルミニウム合金が多く使用されているため、同様の問題
が生じている。また、アーク溶接においては入熱による
歪が大きくなり易く、後工程として歪矯正が必要となる
場合が多く、改善が望まれている。
【０００５】とくに、アルミニウムハニカムコアの両面
にアルミニウムの面板をろう付け接合したアルミニウム
ハニカムパネルは、高速車両構体の構成部材として注目
されているが、アルミニウムハニカムパネルの端縁部に
配設したアルミニウム形材同士をアーク溶接して、ハニ
カムパネルを連結する場合、熱歪や余盛削除により溶接
部が変形して車両の外観を損ねるという問題があり、ま
た、アーク溶接に特有のブローホールや凝固割れなどの
欠陥の発生も少なくなく、その手直しのため多大の工数
を要するとともに、さらに外観を損ねる。形材として６
０００系合金が用いられる場合には、前記のように溶接
時の入熱によって溶接熱影響部が軟化し、形材の強度低
下が大きくなるという難点もある。
にアルミニウムの面板をろう付け接合したアルミニウム
ハニカムパネルは、高速車両構体の構成部材として注目
されているが、アルミニウムハニカムパネルの端縁部に
配設したアルミニウム形材同士をアーク溶接して、ハニ
カムパネルを連結する場合、熱歪や余盛削除により溶接
部が変形して車両の外観を損ねるという問題があり、ま
た、アーク溶接に特有のブローホールや凝固割れなどの
欠陥の発生も少なくなく、その手直しのため多大の工数
を要するとともに、さらに外観を損ねる。形材として６
０００系合金が用いられる場合には、前記のように溶接
時の入熱によって溶接熱影響部が軟化し、形材の強度低
下が大きくなるという難点もある。
【０００６】ＴＩＧ、ＭＩＧなどのイナートガス溶接に
代わるアルミニウムの接合方法として、摩擦圧接、レー
ザー接合、機械的接合、接着なども知られているが、施
工性、信頼性あるいはコストなどの点で適用が制限され
る。このうち、摩擦圧接は、接合すべき材料を相対的に
高速回転させて擦り合わせ、摩擦熱で接合部が高温にな
った時点で材料を押し付けて回転を止め、材料を接合す
るものであるが、最近、摩擦圧接を突合わせ部の接合に
応用した技術が開発されている。
代わるアルミニウムの接合方法として、摩擦圧接、レー
ザー接合、機械的接合、接着なども知られているが、施
工性、信頼性あるいはコストなどの点で適用が制限され
る。このうち、摩擦圧接は、接合すべき材料を相対的に
高速回転させて擦り合わせ、摩擦熱で接合部が高温にな
った時点で材料を押し付けて回転を止め、材料を接合す
るものであるが、最近、摩擦圧接を突合わせ部の接合に
応用した技術が開発されている。
【０００７】この方法は、硬質の裏当ての上に接合すべ
き材料を突き合わせて拘束し、硬質の非消耗のピン型プ
ローブを高速回転させながら突合わせ部に押し付け、突
合わせ部を摩擦熱により塑性可能として、ピン型プロー
ブを突合わせ部に差し込み、高速回転させながら突合わ
せ部に沿って移動させるというもので、摩擦攪拌接合と
もいわれている。（アメリカ特許第5,460,317 号明細
書、特表平7-505090号公報、特表平9-508073号公報な
ど）
き材料を突き合わせて拘束し、硬質の非消耗のピン型プ
ローブを高速回転させながら突合わせ部に押し付け、突
合わせ部を摩擦熱により塑性可能として、ピン型プロー
ブを突合わせ部に差し込み、高速回転させながら突合わ
せ部に沿って移動させるというもので、摩擦攪拌接合と
もいわれている。（アメリカ特許第5,460,317 号明細
書、特表平7-505090号公報、特表平9-508073号公報な
ど）
【０００８】摩擦攪拌接合によれば、接合部が溶融しな
いから接合部の強度低下が小さく、酸化皮膜などの表面
状態の問題も回避でき、フラットな接合面が得られ、接
合部の深さの制御が可能であるなどの優れた利点があ
る。一方、接合作業においては硬質の裏当てが必要なた
め、接合後に裏当てが除去できないような中空材などを
接合する場合には問題がある。
いから接合部の強度低下が小さく、酸化皮膜などの表面
状態の問題も回避でき、フラットな接合面が得られ、接
合部の深さの制御が可能であるなどの優れた利点があ
る。一方、接合作業においては硬質の裏当てが必要なた
め、接合後に裏当てが除去できないような中空材などを
接合する場合には問題がある。
【０００９】例えば、図８に示すように、アルミニウム
ハニカムコアＨＣの両面にアルミニウムの面板Ｐを、ろ
う付けなどの手段で接合してなるアルミニウムハニカム
パネルＨＰを、ハニカムパネルＨＰの端部に配設したア
ルミニウムの押出形材からなる枠材Ｆを介して接合しよ
うとする場合、枠材Ｆをロ字状になるように突合わせ、
突合わせ部のロ字状の開口部に、図９に示すような、一
対のくさび型の鋼製治具Ｓ1 、Ｓ2 を挿入し、これを裏
当てとして、回転円筒体３の先端にピン５を設けたプロ
ーブ３を用いて摩擦攪拌接合を行い、接合部Ｗを形成し
た後、くさび型鋼製治具Ｓ1 、Ｓ2 を引き抜くことも提
案されている。
ハニカムコアＨＣの両面にアルミニウムの面板Ｐを、ろ
う付けなどの手段で接合してなるアルミニウムハニカム
パネルＨＰを、ハニカムパネルＨＰの端部に配設したア
ルミニウムの押出形材からなる枠材Ｆを介して接合しよ
うとする場合、枠材Ｆをロ字状になるように突合わせ、
突合わせ部のロ字状の開口部に、図９に示すような、一
対のくさび型の鋼製治具Ｓ1 、Ｓ2 を挿入し、これを裏
当てとして、回転円筒体３の先端にピン５を設けたプロ
ーブ３を用いて摩擦攪拌接合を行い、接合部Ｗを形成し
た後、くさび型鋼製治具Ｓ1 、Ｓ2 を引き抜くことも提
案されている。
【００１０】しかしながら、この方法においては、くさ
び型鋼製治具を挿入して枠材に押し当てるための調整が
必ずしも容易ではなく、健全な接合部が得られない場合
も少なくない。くさび型鋼製治具は重く取扱いが容易で
はない。治具の挿入、除去作業を伴うため接合作業工程
が煩わしい。ロ字状の開口部が小さいと治具の挿入が困
難となるなど、多くの問題点がある。
び型鋼製治具を挿入して枠材に押し当てるための調整が
必ずしも容易ではなく、健全な接合部が得られない場合
も少なくない。くさび型鋼製治具は重く取扱いが容易で
はない。治具の挿入、除去作業を伴うため接合作業工程
が煩わしい。ロ字状の開口部が小さいと治具の挿入が困
難となるなど、多くの問題点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）部材を突合わ
せて摩擦接合する方法において、とくに中空材など、接
合後に裏当てが除去できないアルミニウム部材を摩擦攪
拌接合する場合における従来の問題点を解消するために
なされたものであり、その目的は、アルミニウム部材の
内部に接合部とともに摩擦攪拌接合された裏当てを残す
ことにより、中空材などの接合を可能とし、強度低下が
小さく熱歪や余盛により接合部が変形することのない接
合部を形成することができるアルミニウム部材の接合方
法を提供することにある。
ム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）部材を突合わ
せて摩擦接合する方法において、とくに中空材など、接
合後に裏当てが除去できないアルミニウム部材を摩擦攪
拌接合する場合における従来の問題点を解消するために
なされたものであり、その目的は、アルミニウム部材の
内部に接合部とともに摩擦攪拌接合された裏当てを残す
ことにより、中空材などの接合を可能とし、強度低下が
小さく熱歪や余盛により接合部が変形することのない接
合部を形成することができるアルミニウム部材の接合方
法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の請求項１によるアルミニウム部材の接合方
法は、アルミニウムの中空部材を長手方向に突合わせ接
合する方法であって、中空部材の突合わせ部の内部に、
該突合わせ部の内周面に沿って、該内周面と０．５ｍｍ
以下の間隙を有し且つ突合わせ部から中空部材の長手方
向に向かって先細りのテーパーをそなえた中空部材と同
じ材質の裏当てを配設し、突合わせ部を裏当てとともに
摩擦攪拌接合することを特徴とする。
めの本発明の請求項１によるアルミニウム部材の接合方
法は、アルミニウムの中空部材を長手方向に突合わせ接
合する方法であって、中空部材の突合わせ部の内部に、
該突合わせ部の内周面に沿って、該内周面と０．５ｍｍ
以下の間隙を有し且つ突合わせ部から中空部材の長手方
向に向かって先細りのテーパーをそなえた中空部材と同
じ材質の裏当てを配設し、突合わせ部を裏当てとともに
摩擦攪拌接合することを特徴とする。
【００１３】請求項２によるアルミニウム部材の接合方
法は、アルミニウムの角管状部材により交差型継ぎ手を
形成するために該角管状部材を突合わせ接合する方法で
あって、第１の角管状部材の側面に第２の角管状部材を
当接し、当接部における第２の角管状部材の内部に、当
接部の内周面と０．５ｍｍ以下の間隙を有し且つ当接部
から第２の角管状部材に向かって先細りのテーパーをそ
なえた角管状部材と同じ材質の裏当てを配設し、当接部
を裏当てとともに摩擦攪拌接合することを特徴とする。
法は、アルミニウムの角管状部材により交差型継ぎ手を
形成するために該角管状部材を突合わせ接合する方法で
あって、第１の角管状部材の側面に第２の角管状部材を
当接し、当接部における第２の角管状部材の内部に、当
接部の内周面と０．５ｍｍ以下の間隙を有し且つ当接部
から第２の角管状部材に向かって先細りのテーパーをそ
なえた角管状部材と同じ材質の裏当てを配設し、当接部
を裏当てとともに摩擦攪拌接合することを特徴とする。
【００１４】また、請求項３によるアルミニウム部材の
接合方法は、請求項２において、第１の角管状部材の側
面に第２の角管状部材を当接し、第１の角管状部材の側
面と第２の角管状部材により形成される隅角部に三角柱
状部材を嵌着し、該三角柱状部材とともに隅角部を摩擦
攪拌接合することを特徴とする。
接合方法は、請求項２において、第１の角管状部材の側
面に第２の角管状部材を当接し、第１の角管状部材の側
面と第２の角管状部材により形成される隅角部に三角柱
状部材を嵌着し、該三角柱状部材とともに隅角部を摩擦
攪拌接合することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、アルミニウム部材が中
空管、中空形材のような中空部材を長手方向に接合する
場合、長手方向に連続する開口部をそなえた形材、例え
ばコ字状形材を長手方向に突合わせ接合する場合に好適
に使用される。中空部材を長手方向に突合わせ接合する
方法においては、中空部材の突合わせ部の内部に突合わ
せ部の内周面に沿って中空部材と同じ材質の裏当てを配
設する。
空管、中空形材のような中空部材を長手方向に接合する
場合、長手方向に連続する開口部をそなえた形材、例え
ばコ字状形材を長手方向に突合わせ接合する場合に好適
に使用される。中空部材を長手方向に突合わせ接合する
方法においては、中空部材の突合わせ部の内部に突合わ
せ部の内周面に沿って中空部材と同じ材質の裏当てを配
設する。
【００１６】アルミニウムの中空管を長手方向に接合す
る場合は、図１に示すように、中空管Ｔ1 およびＴ2 の
突合わせ部１の中空管の内部に、中空管Ｔ1 、Ｔ2 と同
じ材質の裏当て２を配設する。例えば、裏当て２は押出
材、抽伸材または圧延材から環状に成形される。突合わ
せ部１の中空管Ｔ1 、Ｔ2 の内面と裏当てとの間隙ｃは
０．５ｍｍ以下とするのが好ましく、間隙ｃが０．５ｍ
ｍを越えると接合部にトンネル状の穴が形成されるなど
欠陥が生じ易い。また、裏当て２には図１に示すように
若干のテーパーＴを設けるのが好ましい。
る場合は、図１に示すように、中空管Ｔ1 およびＴ2 の
突合わせ部１の中空管の内部に、中空管Ｔ1 、Ｔ2 と同
じ材質の裏当て２を配設する。例えば、裏当て２は押出
材、抽伸材または圧延材から環状に成形される。突合わ
せ部１の中空管Ｔ1 、Ｔ2 の内面と裏当てとの間隙ｃは
０．５ｍｍ以下とするのが好ましく、間隙ｃが０．５ｍ
ｍを越えると接合部にトンネル状の穴が形成されるなど
欠陥が生じ易い。また、裏当て２には図１に示すように
若干のテーパーＴを設けるのが好ましい。
【００１７】突合わせ部１の摩擦攪拌接合は、回転円筒
体４と回転円筒体４の先端に設けられたピン５からなる
鋼製非消耗プローブ３を高速回転させ、突合わせ部１お
よび裏当て２にピン５を挿入し、高速回転させた状態で
突合わせ部１に沿って水平に移動ささせることにより行
い、突合わせ部１を裏当て２とともに接合する。ピン５
の長さは、中空管の肉厚ｔに対して１ｔ〜２ｔとするの
が好ましく、裏当て２の幅は、１ｔ〜５ｔとするのが好
ましい。
体４と回転円筒体４の先端に設けられたピン５からなる
鋼製非消耗プローブ３を高速回転させ、突合わせ部１お
よび裏当て２にピン５を挿入し、高速回転させた状態で
突合わせ部１に沿って水平に移動ささせることにより行
い、突合わせ部１を裏当て２とともに接合する。ピン５
の長さは、中空管の肉厚ｔに対して１ｔ〜２ｔとするの
が好ましく、裏当て２の幅は、１ｔ〜５ｔとするのが好
ましい。
【００１８】アルミニウムの中空角形形材を長手方向に
接合する場合は、中空管の接合の場合と同様、図２に示
すように、接合すべき中空形材Ｅ1 、Ｅ2 の突合わせ部
１の内部に、中空形材Ｅ1 、Ｅ2 と同じ材質からなる裏
当て２を配設する。突合わせ部１の中空形材Ｅ1 、Ｅ2
の内面と裏当て２との間隙（図２には図示せず）は、中
空管の接合の場合と同様、０．５ｍｍ以下とするのが好
ましい。また、裏当て２には図２に示すように若干のテ
ーパーＴを設けるのが好ましい。
接合する場合は、中空管の接合の場合と同様、図２に示
すように、接合すべき中空形材Ｅ1 、Ｅ2 の突合わせ部
１の内部に、中空形材Ｅ1 、Ｅ2 と同じ材質からなる裏
当て２を配設する。突合わせ部１の中空形材Ｅ1 、Ｅ2
の内面と裏当て２との間隙（図２には図示せず）は、中
空管の接合の場合と同様、０．５ｍｍ以下とするのが好
ましい。また、裏当て２には図２に示すように若干のテ
ーパーＴを設けるのが好ましい。
【００１９】突合わせ部１の摩擦攪拌接合は、図１と同
一の態様で行い、接合部Ｗを形成する。接合部Ｗに接合
開始端、終了端が残らないように、接合前に突合わせ部
の中空形材の側面にタブ材６、６を配置し、摩擦攪拌接
合の開始端および終了端がタブ材６、６上に来るように
する。
一の態様で行い、接合部Ｗを形成する。接合部Ｗに接合
開始端、終了端が残らないように、接合前に突合わせ部
の中空形材の側面にタブ材６、６を配置し、摩擦攪拌接
合の開始端および終了端がタブ材６、６上に来るように
する。
【００２０】アルミニウム部材が角管状部材であり、交
差型継ぎ手を形成するために、この角管状部材を突合わ
せ接合する実施態様について説明すると、図３に示すよ
うに、第１の角管状部材Ｅ5 の側面に第２の角管状部材
Ｅ6 、Ｅ7 を当接し、当接部７、７における第２の角管
状部材Ｅ6 、Ｅ7 の内部に角管状部材と同じ材質の裏当
て２、２を配設し、当接部７を裏当て２とともに摩擦攪
拌接合して接合部Ｗを形成する。
差型継ぎ手を形成するために、この角管状部材を突合わ
せ接合する実施態様について説明すると、図３に示すよ
うに、第１の角管状部材Ｅ5 の側面に第２の角管状部材
Ｅ6 、Ｅ7 を当接し、当接部７、７における第２の角管
状部材Ｅ6 、Ｅ7 の内部に角管状部材と同じ材質の裏当
て２、２を配設し、当接部７を裏当て２とともに摩擦攪
拌接合して接合部Ｗを形成する。
【００２１】図４に示すように、第１の角管状部材Ｅ5
の側面に第２の角管状部材Ｅ6 、Ｅ7 を当接し、第１の
角管状部材Ｅ5 の側面と第２の角管状部材Ｅ6 、Ｅ7 に
より形成される隅角部に三角柱状部材８を嵌着し、図５
に示すように、この三角柱状部材８とともに隅角部を摩
擦攪拌接合する工程を併用することもできる。三角柱状
部材８は、摩擦攪拌接合の開始端および終了端を位置さ
せるタブ材としての役割を果たすこともできる。図６に
示すように、三角柱状部材７の上端部をタブ材として用
い、接合後に上端部を切除することもできる。
の側面に第２の角管状部材Ｅ6 、Ｅ7 を当接し、第１の
角管状部材Ｅ5 の側面と第２の角管状部材Ｅ6 、Ｅ7 に
より形成される隅角部に三角柱状部材８を嵌着し、図５
に示すように、この三角柱状部材８とともに隅角部を摩
擦攪拌接合する工程を併用することもできる。三角柱状
部材８は、摩擦攪拌接合の開始端および終了端を位置さ
せるタブ材としての役割を果たすこともできる。図６に
示すように、三角柱状部材７の上端部をタブ材として用
い、接合後に上端部を切除することもできる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例１ 外径４００ｍｍ、肉厚５ｍｍの２０２４合金管（Ｔ６
材）の突合わせ部に、図１に示すように、１／５０のテ
ーパーを設けた同材質の幅２０ｍｍの裏当て２を、突合
わせ部１の両側の管材に１０ｍｍづつ掛かり、間隙ｃが
０．１ｍｍ以下となるように挿入し、固定した。
明する。 実施例１ 外径４００ｍｍ、肉厚５ｍｍの２０２４合金管（Ｔ６
材）の突合わせ部に、図１に示すように、１／５０のテ
ーパーを設けた同材質の幅２０ｍｍの裏当て２を、突合
わせ部１の両側の管材に１０ｍｍづつ掛かり、間隙ｃが
０．１ｍｍ以下となるように挿入し、固定した。
【００２３】ピン長さ６．５ｍｍ、ピン径６ｍｍ、回転
円筒体径１６ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら突合わせ部に挿入し、３００ｍｍ／分の速
さで管を回転させピンを引き抜いたところ、余盛のない
平滑な接合部が形成された。接合部の硬さは、最も軟化
の大きい部分で母材の７５％であった。
円筒体径１６ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら突合わせ部に挿入し、３００ｍｍ／分の速
さで管を回転させピンを引き抜いたところ、余盛のない
平滑な接合部が形成された。接合部の硬さは、最も軟化
の大きい部分で母材の７５％であった。
【００２４】実施例２ 縦２０ｍｍ、横３０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの６Ｎ０１角
型中空形材（Ｔ５材）の突合わせ部に、図２に示すよう
に、１／５０のテーパーを設けた同材質の幅１０ｍｍの
裏当て２を、突合わせ部１の両側の形材に５ｍｍづつ掛
かり、間隙ｃが０．１ｍｍ以下となるように挿入し、突
合わせ部１の両側に形材と同材質の１５ｍｍ×１５ｍｍ
×２０ｍｍのタブ材を配設し、これらを鋼製台上に固定
した。
型中空形材（Ｔ５材）の突合わせ部に、図２に示すよう
に、１／５０のテーパーを設けた同材質の幅１０ｍｍの
裏当て２を、突合わせ部１の両側の形材に５ｍｍづつ掛
かり、間隙ｃが０．１ｍｍ以下となるように挿入し、突
合わせ部１の両側に形材と同材質の１５ｍｍ×１５ｍｍ
×２０ｍｍのタブ材を配設し、これらを鋼製台上に固定
した。
【００２５】ピン長さ４ｍｍ、ピン径４ｍｍ、回転円筒
体径１０ｍｍの鋼製プローブを３５００ｒｐｍで回転さ
せながら、タブ材に回転円筒体が当たるまでピンを挿入
し、反対側のタブ材まで５００ｍｍ／分の速さで水平に
移動させ引き抜いたところ、余盛のない平滑な接合部が
形成された。接合部の硬さは、最も軟化の大きい部分で
母材の７５％であった。タブ材は接合後折ることにより
容易に除去できた。
体径１０ｍｍの鋼製プローブを３５００ｒｐｍで回転さ
せながら、タブ材に回転円筒体が当たるまでピンを挿入
し、反対側のタブ材まで５００ｍｍ／分の速さで水平に
移動させ引き抜いたところ、余盛のない平滑な接合部が
形成された。接合部の硬さは、最も軟化の大きい部分で
母材の７５％であった。タブ材は接合後折ることにより
容易に除去できた。
【００２６】比較例１ 実施例１において、間隙ｃを０．６ｍｍとした以外は実
施例１と同様に摩擦攪拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
施例１と同様に摩擦攪拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
【００２７】比較例２ 実施例２において、間隙ｃを０．７ｍｍとした以外は実
施例２と同様に摩擦攪拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
施例２と同様に摩擦攪拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
【００２８】実施例３ 縦２５ｍｍ、横３０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの６Ｎ０１合
金（Ｔ５材）角型中空形材の側面に、図３に示すよう
に、同材質、同寸法の角型中空形材を当接させ、当接部
の中空形材の内部に、１／１００のテーパーを有する２
０ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍの裏当て２を配設し、隅角部
に６Ｎ０１合金（Ｔ５材）のタブ材６を配置して固定し
た。
金（Ｔ５材）角型中空形材の側面に、図３に示すよう
に、同材質、同寸法の角型中空形材を当接させ、当接部
の中空形材の内部に、１／１００のテーパーを有する２
０ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍの裏当て２を配設し、隅角部
に６Ｎ０１合金（Ｔ５材）のタブ材６を配置して固定し
た。
【００２９】ピン長さ３．５ｍｍ、ピン径３ｍｍ、回転
円筒体径１０ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら、タブ材に挿入し、３００ｍｍ／分の送り
速度で水平に移動させ、当接面から裏当て側に１ｍｍづ
らしたラインを対向するタブ材まで接合して引き抜いた
ところ、余盛のない平滑な接合部が形成された。接合部
の断面を観察したところ欠陥は全くみられなかった。接
合後、タブ材は簡単に除去することができた。
円筒体径１０ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら、タブ材に挿入し、３００ｍｍ／分の送り
速度で水平に移動させ、当接面から裏当て側に１ｍｍづ
らしたラインを対向するタブ材まで接合して引き抜いた
ところ、余盛のない平滑な接合部が形成された。接合部
の断面を観察したところ欠陥は全くみられなかった。接
合後、タブ材は簡単に除去することができた。
【００３０】実施例４ 縦２５ｍｍ、横３０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの６Ｎ０１合
金（Ｔ５材）角型中空形材の側面に、図４に示すよう
に、同材質、同寸法の角型中空形材を当接させ、当接部
の中空形材の内部に、１／１００のテーパーを有する２
０ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍの裏当て２を配設し、隅角部
に６０８２合金（Ｔ１材）の三角柱状部材８を配置して
固定した。
金（Ｔ５材）角型中空形材の側面に、図４に示すよう
に、同材質、同寸法の角型中空形材を当接させ、当接部
の中空形材の内部に、１／１００のテーパーを有する２
０ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍの裏当て２を配設し、隅角部
に６０８２合金（Ｔ１材）の三角柱状部材８を配置して
固定した。
【００３１】ピン長さ３．５ｍｍ、ピン径３ｍｍ、回転
円筒体径１０ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら、タブ材に挿入し、３００ｍｍ／分の送り
速度で水平に移動させ、当接面から裏当て側に１ｍｍづ
らしたラインを対向するタブ材まで接合して引き抜いた
ところ、余盛のない平滑な接合部が形成された。接合部
の断面を観察したところ欠陥は全くみられなかった。さ
らに、隅角部を三角柱状部材８の上から、ピン長さ７ｍ
ｍ、ピン幅５ｍｍ、回転円筒体径１０ｍｍの回転プロー
ブを用いて、回転数１５００ｒｐｍ、送り速度３００ｍ
ｍ／分の条件で接合したところ、健全な接合部が得られ
た。
円筒体径１０ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら、タブ材に挿入し、３００ｍｍ／分の送り
速度で水平に移動させ、当接面から裏当て側に１ｍｍづ
らしたラインを対向するタブ材まで接合して引き抜いた
ところ、余盛のない平滑な接合部が形成された。接合部
の断面を観察したところ欠陥は全くみられなかった。さ
らに、隅角部を三角柱状部材８の上から、ピン長さ７ｍ
ｍ、ピン幅５ｍｍ、回転円筒体径１０ｍｍの回転プロー
ブを用いて、回転数１５００ｒｐｍ、送り速度３００ｍ
ｍ／分の条件で接合したところ、健全な接合部が得られ
た。
【００３２】比較例３ 実施例４において、裏当てを使用せずに摩擦攪拌接合を
行ったところ、接合部が当接した中空形材にめり込み、
接合部に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じ
た。
行ったところ、接合部が当接した中空形材にめり込み、
接合部に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じ
た。
【００３３】実施例５ 図７に示すように、厚さ１ｍｍの６９５１合金の面板、
厚さ０．３ｍｍ、セルサイズ２０ｍｍの６９５１合金の
コア、高さ２８ｍｍ、幅４４ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの６
Ｎ０１合金のロ字状中空形材の枠材１９、２０からなる
ろう付けハニカムパネル（幅１０００ｍｍ、長さ３００
０ｍｍ）Ｈ3 およびＨ4 を幅方向に並設し、枠材１９、
２０同士を突き合わせて鋼製定盤上に固定した。図７に
みられるように、突合わせの中央部はロ字状中空形材１
９同士の突合わせになるが、突合わせの端部は、ロ字状
中空形材２０、２０の開口部２１、２１を突合わせる形
態となる。
厚さ０．３ｍｍ、セルサイズ２０ｍｍの６９５１合金の
コア、高さ２８ｍｍ、幅４４ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの６
Ｎ０１合金のロ字状中空形材の枠材１９、２０からなる
ろう付けハニカムパネル（幅１０００ｍｍ、長さ３００
０ｍｍ）Ｈ3 およびＨ4 を幅方向に並設し、枠材１９、
２０同士を突き合わせて鋼製定盤上に固定した。図７に
みられるように、突合わせの中央部はロ字状中空形材１
９同士の突合わせになるが、突合わせの端部は、ロ字状
中空形材２０、２０の開口部２１、２１を突合わせる形
態となる。
【００３４】突合わせの端部における突合わせ部の裏側
に１／５０のテーパーＴを有する６Ｎ０１合金の裏当て
２（幅１０ｍｍ）を、突合わされたロ字状中空型材２
０、２０に５ｍｍづつ掛かり、間隙ｃが０．１ｍｍ以下
となるように装着した。
に１／５０のテーパーＴを有する６Ｎ０１合金の裏当て
２（幅１０ｍｍ）を、突合わされたロ字状中空型材２
０、２０に５ｍｍづつ掛かり、間隙ｃが０．１ｍｍ以下
となるように装着した。
【００３５】ピン長さ３．５ｍｍ、ピン径３．５ｍｍ、
回転円筒体径１２ｍｍのプローブを、回転数１５００ｒ
ｐｍで回転しながらピンを突合わせ部に挿入し、５００
ｍｍ／分の速度で水平に移動し摩擦攪拌接合を行った。
その結果、余盛のない平滑で健全な接合部が形成され
た。
回転円筒体径１２ｍｍのプローブを、回転数１５００ｒ
ｐｍで回転しながらピンを突合わせ部に挿入し、５００
ｍｍ／分の速度で水平に移動し摩擦攪拌接合を行った。
その結果、余盛のない平滑で健全な接合部が形成され
た。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、接合部の強度低下が小
さく、余盛がなく歪みの少ない接合部が得られ、自動車
用スペースフレームや車両構体の接合に有効に適用する
ことができ、大幅な軽量化が可能となる。
さく、余盛がなく歪みの少ない接合部が得られ、自動車
用スペースフレームや車両構体の接合に有効に適用する
ことができ、大幅な軽量化が可能となる。
【図１】本発明を管材の接合に適用する場合を示す一部
斜視図である。
斜視図である。
【図２】本発明を押出中空材の接合に適用する場合を示
す一部斜視図である。
す一部斜視図である。
【図３】本発明を中空形材の交差継ぎ手の製造に適用す
る場合を示す一部斜視図である。
る場合を示す一部斜視図である。
【図４】図３の他の実施例を示す一部斜視図である。
【図５】図４において隅角部に配置された三角柱状部材
の接合を示す部分断面図である。
の接合を示す部分断面図である。
【図６】図４において隅角部に配置された三角柱状部材
の接合の他の実施例を示す部分斜視図である。
の接合の他の実施例を示す部分斜視図である。
【図７】本発明をアルミニウムハニカムパネルの接合に
適用する場合のさらに他の実施例を示す説明図である。
適用する場合のさらに他の実施例を示す説明図である。
【図８】アルミニウムハニカムパネルを摩擦攪拌接合す
る場合の従来例を示す一部断面斜視図である。
る場合の従来例を示す一部断面斜視図である。
【図９】図８において突合わせ開口部に挿入するくさび
型鋼製治具を示す斜視図である。
型鋼製治具を示す斜視図である。
１ 突合わせ部 ２ 裏当て ３ プローブ ４ 回転円筒体 ５ ピン ６ タブ材 ７ 当接部 ８ 三角柱部材 19 中空型材 20 中空型材 21 開口部 H4 ハニカムパネル H5 ハニカムパネル Ｔ テーパー ｃ 間隙 Ｗ 接合部 HC ハニカムコア HP ハニカムパネル Ｐ 面板 Ｆ 枠材 S1 くさび型鋼製治具 S2 くさび型鋼製治具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−309164（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−76375（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−192564（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−47957（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−52772（ＪＰ，Ａ) 米国特許5697511（ＵＳ，Ａ) Ｃ Ｊ Ｄａｗｅｓ，Ａｎ ｉｎｔｏ ｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｆｒｉｃｔ ｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ａ ｎｄ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ ｔ，Ｗｅｌｄｉｎｇ ＆ Ｍｅｔａｌ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，英国，ＴＷ Ｉ，1995年２月13日，第63巻，第１号, ｐ．13−14，16，国立国会図書館平成７ 年２月13日受入 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 20/12
Claims (3)
- 【請求項１】 アルミニウムの中空部材を長手方向に突
合わせ接合する方法であって、中空部材の突合わせ部の
内部に、該突合わせ部の内周面に沿って、該内周面と
０．５ｍｍ以下の間隙を有し且つ突合わせ部から中空部
材の長手方向に向かって先細りのテーパーをそなえた中
空部材と同じ材質の裏当てを配設し、突合わせ部を裏当
てとともに摩擦攪拌接合することを特徴とするアルミニ
ウム部材の接合方法。 - 【請求項２】 アルミニウムの角管状部材により交差型
継ぎ手を形成するために該角管状部材を突合わせ接合す
る方法であって、第１の角管状部材の側面に第２の角管
状部材を当接し、当接部における第２の角管状部材の内
部に、当接部の内周面と０．５ｍｍ以下の間隙を有し且
つ当接部から第２の角管状部材に向かって先細りのテー
パーをそなえた角管状部材と同じ材質の裏当てを配設
し、当接部を裏当てとともに摩擦攪拌接合することを特
徴とするアルミニウム部材の接合方法。 - 【請求項３】 第１の角管状部材の側面に第２の角管状
部材を当接し、第１の角管状部材の側面と第２の角管状
部材により形成される隅角部に三角柱状部材を嵌着し、
該三角柱状部材とともに隅角部を摩擦攪拌接合すること
を特徴とする請求項２記載のアルミニウム部材の接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05012998A JP3297845B2 (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | アルミニウム部材の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05012998A JP3297845B2 (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | アルミニウム部材の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11226759A JPH11226759A (ja) | 1999-08-24 |
| JP3297845B2 true JP3297845B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=12850537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05012998A Expired - Fee Related JP3297845B2 (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | アルミニウム部材の接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3297845B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044756A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Showa Denko Kk | 裏当て治具および中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2001321965A (ja) * | 2000-05-19 | 2001-11-20 | Nissho Iwai Hitetsu Hanbai Kk | 摩擦撹拌接合によるすみ接合法 |
| US7093745B2 (en) | 2003-01-14 | 2006-08-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of and apparatus for friction stir welding |
| JP3762370B2 (ja) | 2003-01-14 | 2006-04-05 | 本田技研工業株式会社 | 摩擦撹拌接合方法および装置 |
| EP2792445B1 (de) | 2013-04-18 | 2018-07-25 | Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG | Hohlprofilverbindung unter Verwendung des Reibrührschweissens |
| JP4570883B2 (ja) * | 2004-02-05 | 2010-10-27 | 川崎重工業株式会社 | 二輪車用の車体フレーム |
| JP4686289B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2011-05-25 | 昭和電工株式会社 | 中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法 |
| JP4751625B2 (ja) * | 2005-03-03 | 2011-08-17 | 昭和電工株式会社 | 溶接継手の形成方法 |
| JP5194906B2 (ja) * | 2007-04-17 | 2013-05-08 | 日本軽金属株式会社 | 接合方法 |
| JP4892432B2 (ja) * | 2007-08-01 | 2012-03-07 | 日野自動車株式会社 | 部材接合構造 |
| KR101133384B1 (ko) | 2007-09-14 | 2012-04-09 | 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤 | 접합 방법 |
| JP5023909B2 (ja) * | 2007-09-18 | 2012-09-12 | 日本軽金属株式会社 | 接合方法 |
| JP5304583B2 (ja) * | 2009-10-09 | 2013-10-02 | 日本軽金属株式会社 | 内隅接合用回転ツール及びこれを用いた内隅接合方法 |
| US20120255990A1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | General Electric Company | Welding process for large structures |
| IN2014MN00153A (ja) | 2011-08-09 | 2015-06-19 | Lockheed Corp | |
| WO2014081431A1 (en) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | Fluor Corporation | Friction Stir Welding Using a Sacrificial Anvil |
| EP2792446B1 (de) * | 2013-04-18 | 2015-07-01 | Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG | Hohlprofilverbindung unter Anwendung des Reibrührschweissens |
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| US11759883B2 (en) * | 2020-01-22 | 2023-09-19 | Ford Global Technologies, Llc | Inserts to enable friction stir welding joints and methods of forming friction stir welded assemblies |
-
1998
- 1998-02-16 JP JP05012998A patent/JP3297845B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｃ Ｊ Ｄａｗｅｓ，Ａｎ ｉｎｔｏｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｗｅｌｄｉｎｇ ＆ Ｍｅｔａｌ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，英国，ＴＷＩ，１９９５年２月１３日，第６３巻，第１号，ｐ．１３−１４，１６，国立国会図書館平成７年２月１３日受入 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044756A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Showa Denko Kk | 裏当て治具および中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法 |
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| JPH11226759A (ja) | 1999-08-24 |
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