JP7019161B2 - 摩擦攪拌接合用ツール - Google Patents
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Description
被接合材の裏面側から摩擦攪拌接合を施すためのツールであり、
前記ツールは、円板状のショルダ部と、当該ショルダ部の表面の略中心から同軸状に突出したプローブ部と、を有し、
前記プローブ部の先端に、前記ツールを摩擦攪拌接合装置の回転部に固定するための締結部を有し、
前記摩擦攪拌接合において前記被接合材と当接する前記プローブ部の表面に螺子加工が施されていないこと、
を特徴とする反転摩擦攪拌接合用ツール、を提供する。
なお、本願明細書において「被接合材の裏面」とは、摩擦攪拌接合によって製造された接合構造体の内側となる面を意味する。
図1に、反転摩擦攪拌接合の模式図を示す。被接合材2,4の被接合部6にプローブ部8を挿入し、被接合材2,4の裏面にショルダ部10を当接させる。一般的には、被接合材2,4と当接するプローブ部8の表面には螺子加工が施されている。被接合材2,4の表面には表板12を当接させ、ショルダ部10と表板12との間に被接合材2,4を挟み込み、ショルダ部10及びプローブ部8を回転させつつ被接合界面14に沿って移動させて被接合材2,4同士を接合する。なお、接合の制御方法は特に限定されず、従来公知の種々の制御方法を用いることができ、例えば、ツール位置一定制御、荷重一定制御及びトルク一定制御を用いることができる。
本発明の反転摩擦攪拌接合用ツールの概略図を図2に示す。また、本発明の反転摩擦攪拌接合用ツールを用いた反転摩擦攪拌接合の状況を模式的に図3に示す。
被接合材に100mm×50mm×4mmのA6061-T6アルミニウム合金(Al-Mg-Si合金)板を用い、当該アルミニウム合金板同士を反転摩擦攪拌接合によって接合した。用いた反転摩擦攪拌接合用ツール及び表板の概観写真を図5及び図6にそれぞれ示す。プローブ部の直径はφ6mm、長さは15mmであり、表面に螺子加工は施していない。また、ショルダ部の直径はφ15mmであり、プローブ部を有する面は平面となっている(凹形状としていない)。
プローブ部を有するショルダ部の表面を凹形状の曲面(図2に記載のθ:10°)としたこと以外は実施例1と同様にして、反転摩擦攪拌接合を施した。得られた継手の表面及び裏面の概観写真を図10に、攪拌部の断面マクロ写真を図11にそれぞれ示す。
プローブ部を有するショルダ部の表面を凹形状の曲面(図2に記載のθ:10°)とし、プローブ部に対して図4に示す3面カットを施したこと以外は実施例1と同様にして、反転摩擦攪拌接合を施した。得られた継手の表面及び裏面の概観写真を図12に、攪拌部の断面マクロ写真を図13にそれぞれ示す。
被接合材の端部側面からツールを被接合部に当接させて接合を開始したこと以外は実施例3と同様にして、反転摩擦攪拌接合を施した。得られた継手の表面及び裏面の概観写真を図14に、攪拌部の断面マクロ写真を図15にそれぞれ示す。
プローブ部の表面に螺子加工(螺子山角度:30°,ピッチ:0.5mm,螺子山高さ:0.25mm)を施したこと以外は実施例1と同様にして、反転摩擦攪拌接合を施したところ、ショルダ部を被接合材表面に当接させて保持している間にプローブ部が破断し、継手を得ることができなかった。なお、プローブ部の表面に施した螺子加工は、反転摩擦攪拌接合中の材料流動挙動を明確に促進することができる最低限の寸法及び形状である。
被接合材の端部側面からツールを被接合部に当接させて接合を開始したこと以外は比較例1と同様にして、反転摩擦攪拌接合を施した。接合開始時にショルダ部の全面を被接合材に当接させず、プローブ部に印加されるトルクを低減することでプローブ部破断の抑制を試みたが、比較例1の場合と同様に継手を得ることができなかった。
6・・・被接合部、
8・・・プローブ部、
10・・・ショルダ部、
12・・・表板、
14・・・被接合界面、
20・・・反転摩擦攪拌接合用ツール、
22・・・締結部、
30・・・回転部。
Claims (6)
- ツールに前進角を設けた状態で前記ツールのショルダ部を被接合材の裏面側に当接させ、前記ツールの前記ショルダ部及びプローブ部を引き上げながら、前記被接合材の前記裏面側から摩擦攪拌接合を施すためのツールであり、
前記ツールは、円板状の前記ショルダ部と、当該ショルダ部の表面の略中心から同軸状に突出した前記プローブ部と、を有し、
前記プローブ部の先端に、前記ツールを摩擦攪拌接合装置の回転部に固定するための締結部を有し、
前記摩擦攪拌接合において前記被接合材と当接する前記プローブ部の表面に螺子加工が施されていないこと、
を特徴とする反転摩擦攪拌接合用ツール。 - 前記プローブ部が突出する前記ショルダ部の表面が凹状の曲面となっていること、
を特徴とする請求項1に記載の反転摩擦攪拌接合用ツール。 - 前記プローブ部の長さが4mm以上であること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の反転摩擦攪拌接合用ツール。 - 前記プローブ部の直径Dpと前記ショルダ部の直径Dsの比率(Dp/Ds)が0.4~0.6であること、
を特徴とする請求項1~3のうちのいずれかに記載の反転摩擦攪拌接合用ツール。 - 前記プローブ部の表面に多面カット加工が施されていること、
を特徴とする請求項1~4のうちのいずれかに記載の反転摩擦攪拌接合用ツール。 - 前記ショルダ部及び前記プローブ部が工具鋼製であること、
を特徴とする請求項1~5のうちのいずれかに記載の反転摩擦攪拌接合用ツール。
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Citations (6)
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2017
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