JP7127602B2 - Joining method - Google Patents
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Description
本発明は、接合方法に関する。 The present invention relates to a joining method.
例えば、特許文献1には、一対の板状の金属部材を回転ツールを用いて摩擦攪拌接合する発明が開示されている。当該発明では、一対の金属部材の間に金属部材よりも軟質の補助部材を介設し、当該補助部材に回転ツールを挿入して摩擦攪拌を行うというものである。硬度の高い金属部材同士を摩擦攪拌接合すると、回転ツールの損傷が激しく、工具コストが増加するという問題がある。しかし、当該発明によれば、軟質の補助部材に回転ツールを挿入して摩擦攪拌を行うため、硬度の高い金属部材同士を好適に接合することができる。
For example,
従来の接合方法では、回転ツールの攪拌ピンが円柱状を呈するため、補助部材への挿入が困難となるという問題があった。また、回転ツールのショルダ部を金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うため、摩擦攪拌装置に作用する負荷が大きくなるという問題があった。 In the conventional joining method, since the stirring pin of the rotating tool has a cylindrical shape, there is a problem that it is difficult to insert it into the auxiliary member. Moreover, since the friction stir is performed while the shoulder portion of the rotary tool is in contact with the metal member, there is a problem that the load acting on the friction stir device increases.
このような観点から、本発明は、硬度が高い金属部材同士を好適に接合することができる接合方法を提供することを課題とする。 From such a point of view, an object of the present invention is to provide a joining method capable of suitably joining metal members having high hardness.
前記課題を解決するために、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて一対の金属部材を接合する接合方法であって、アルミニウム合金から形成された第一金属部材と、アルミニウム合金から形成された第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成された補助部材を準備する準備工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材の端部同士を向い合せて、前記端部同士の隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の端面と前記補助部材の一方の側面とを突き合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記補助部材の他方の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、前記補助部材は、少なくとも一方の側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備え、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方は、前記補助部材の傾斜面に対応し表面から裏面に向けて傾斜する傾斜面を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a joining method for joining a pair of metal members using a rotary tool having a tapered stirring pin, comprising: a first metal member made of an aluminum alloy; a second metal member made of an alloy; a preparatory step of preparing an auxiliary member made of aluminum or an aluminum alloy having a lower hardness than the first metal member and the second metal member; and the first metal member. The ends of the second metal member face each other, the auxiliary member is sandwiched between the ends, the end surface of the first metal member and one side surface of the auxiliary member are butted against each other, and the abutting step of butting the end faces of the two metal members and the other side surface of the auxiliary member to form a butting portion; While exposing the base end side of the stirring pin in contact with the auxiliary member, while the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly in contact with the first metal member and the second metal member, and a joining step of relatively moving the rotating tool to join the first metal member and the second metal member via an auxiliary member, wherein the auxiliary member moves away from the surface on at least one side surface. At least one of the first metal member and the second metal member has an inclined surface that tapers, and at least one of the first metal member and the second metal member has an inclined surface that is inclined from the front surface to the back surface corresponding to the inclined surface of the auxiliary member. .
また、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて一対の金属部材を接合する接合方法であって、アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第一金属部材と、アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、両側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備えた補助部材を準備する準備工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材の端部同士を向い合せて、前記端部同士の隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の傾斜面と前記補助部材の一方の傾斜面とを突き合わせるとともに、前記第二金属部材の傾斜面と前記補助部材の他方の傾斜面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。 The present invention also provides a joining method for joining a pair of metal members using a rotary tool having a tapered stirring pin, comprising: a first metal member made of an aluminum alloy and having an inclined surface at its end; , a second metal member made of an aluminum alloy and having an inclined surface at its end, and made of aluminum or an aluminum alloy having a hardness lower than that of the first metal member and the second metal member, and both sides are formed from the surface a preparation step of preparing an auxiliary member having an inclined surface that tapers as it is spaced apart from each other; is sandwiched between the inclined surface of the first metal member and one inclined surface of the auxiliary member, and the inclined surface of the second metal member and the other inclined surface of the auxiliary member are brought into contact with each other to form the butted portion a butting step of forming, inserting the rotating rotating tool only from the surface side of the auxiliary member, bringing only the stirring pin into contact with the auxiliary member, exposing the base end side of the stirring pin, and exposing the stirring pin; The first metal member and the second metal member are relatively moved along the butted portion with the outer peripheral surface of the slightly contacting the first metal member and the second metal member. and a joining step of joining through an auxiliary member.
かかる接合方法によれば、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いるため、補助部材に容易に挿入することができる。また、攪拌ピンのみを補助部材に挿入するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、第一金属部材及び第二金属部材よりも軟質の補助部材に回転ツールを挿入するため、回転ツールの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンと第一金属部材及び第二金属部材とを僅かに接触させることにより接合強度を高めることができる。 According to such a joining method, since a rotary tool having a tapered stirring pin is used, it can be easily inserted into the auxiliary member. Moreover, since only the stirring pin is inserted into the auxiliary member, the load acting on the friction stirrer can be reduced. Moreover, since the rotary tool is inserted into the auxiliary member which is softer than the first metal member and the second metal member, the service life of the rotary tool can be extended. Also, the bonding strength can be increased by slightly contacting the stirring pin with the first metal member and the second metal member.
また、前記補助部材の裏面側に、浮き防止のための突起部を備え、前記突合せ工程では、前記突起部が前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に係止するように前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせることが好ましい。 Further, a protrusion for preventing floating is provided on the back side of the auxiliary member, and in the matching step, the protrusion is engaged with at least one of the first metal member and the second metal member. It is preferable to butt the first metal member and the second metal member.
かかる接合方法によれば、補助部材の表面側への浮き上りを防ぐことができるため、より好適に接合することができる。 According to such a joining method, it is possible to prevent the auxiliary member from floating toward the surface side, so that the joining can be performed more preferably.
また、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて一対の金属部材を接合する接合方法であって、アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第一金属部材と、アルミニウム合金から形成された第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、両側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備えた補助部材を準備する準備工程と、前記第一金属部材の端部と前記第二金属部材の側面とを突き合せて、内隅側に形成された前記第一金属部材の端部と前記第二金属部材の側面との隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の傾斜面と前記補助部材の一方の傾斜面とを突き合せるとともに、前記第二金属部材の側面と前記補助部材の他方の傾斜面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。 The present invention also provides a joining method for joining a pair of metal members using a rotary tool having a tapered stirring pin, comprising: a first metal member made of an aluminum alloy and having an inclined surface at its end; , a second metal member made of an aluminum alloy, and an inclined surface formed of aluminum or an aluminum alloy having a hardness lower than that of the first metal member and the second metal member, and tapering away from the surface on both side surfaces. and the end of the first metal member formed on the inner corner side by butting the end of the first metal member and the side surface of the second metal member, and The auxiliary member is sandwiched between the side surfaces of the second metal member, the inclined surface of the first metal member and one inclined surface of the auxiliary member are butted against each other, and the side surface of the second metal member and the auxiliary member a butting step of forming a butting portion by abutting the other inclined surface of the member; The rotary tool is relatively moved along the abutting portion while the proximal end side of the pin is exposed and the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly in contact with the first metal member and the second metal member. and a joining step of joining the first metal member and the second metal member via an auxiliary member.
かかる接合方法によれば、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いるため、補助部材に容易に挿入することができる。また、攪拌ピンのみを補助部材に挿入するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、第一金属部材及び第二金属部材よりも軟質の補助部材に回転ツールを挿入するため、回転ツールの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンと第一金属部材及び第二金属部材を僅かに接触させることにより接合強度を高めることができる。また、第一金属部材と第二金属部材とを垂直に接合することができる。 According to such a joining method, since a rotary tool having a tapered stirring pin is used, it can be easily inserted into the auxiliary member. Moreover, since only the stirring pin is inserted into the auxiliary member, the load acting on the friction stirrer can be reduced. Moreover, since the rotary tool is inserted into the auxiliary member which is softer than the first metal member and the second metal member, the service life of the rotary tool can be extended. Further, the bonding strength can be increased by slightly contacting the stirring pin with the first metal member and the second metal member. Also, the first metal member and the second metal member can be joined vertically.
また、前記補助部材の裏面側に、浮き防止のための突起部を備え、前記突合せ工程では、前記突起部が前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に係止するように前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせるこが好ましい。 Further, a protrusion for preventing floating is provided on the back side of the auxiliary member, and in the matching step, the protrusion is engaged with at least one of the first metal member and the second metal member. It is preferable to butt the first metal member and the second metal member.
かかる接合方法によれば、補助部材の表面側への浮き上りを防ぐことができるため、より好適に接合することができる。 According to such a joining method, it is possible to prevent the auxiliary member from floating toward the surface side, so that the joining can be performed more preferably.
また、本発明は、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて一対の金属部材を接合する接合方法であって、アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第一金属部材と、アルミニウム合金から形成された第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、両側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備えた補助部材を準備する準備工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材とを重ね合わせて、前記第一金属部材の傾斜面と前記第二金属部材の表面との隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の傾斜面と前記補助部材の一方の傾斜面とを突き合わせるとともに、前記第二金属部材の表面と前記補助部材の他方の傾斜面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含むことを特徴とする。 The present invention also provides a joining method for joining a pair of metal members using a rotary tool having a tapered stirring pin, comprising: a first metal member made of an aluminum alloy and having an inclined surface at its end; , a second metal member made of an aluminum alloy, and an inclined surface formed of aluminum or an aluminum alloy having a hardness lower than that of the first metal member and the second metal member, and tapering away from the surface on both side surfaces. a preparatory step of preparing an auxiliary member provided with the An auxiliary member is sandwiched between the slanted surface of the first metal member and one of the slanted surfaces of the auxiliary member, and the surface of the second metal member and the other slanted surface of the auxiliary member are abutted to form abutting portion. and inserting the rotating rotating tool only from the surface side of the auxiliary member, bringing only the stirring pin into contact with the auxiliary member to expose the base end side of the stirring pin, and the stirring With the outer peripheral surface of the pin slightly in contact with the first metal member and the second metal member, the rotating tool is relatively moved along the butted portion to separate the first metal member and the second metal member. and a joining step of joining through an auxiliary member.
かかる接合方法によれば、先細りの攪拌ピンを備えた回転ツールを用いるため、補助部材に容易に挿入することができる。また、攪拌ピンのみを補助部材に挿入するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。また、第一金属部材及び第二金属部材よりも軟質の補助部材に回転ツールを挿入するため、回転ツールの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンと第一金属部材及び第二金属部材を僅かに接触させることにより接合強度を高めることができる。また、重ね合わされた第一金属部材と第二金属部材とを接合することができる。 According to such a joining method, since a rotary tool having a tapered stirring pin is used, it can be easily inserted into the auxiliary member. Moreover, since only the stirring pin is inserted into the auxiliary member, the load acting on the friction stirrer can be reduced. Moreover, since the rotary tool is inserted into the auxiliary member which is softer than the first metal member and the second metal member, the service life of the rotary tool can be extended. Further, the bonding strength can be increased by slightly contacting the stirring pin with the first metal member and the second metal member. Moreover, the first metal member and the second metal member that are overlapped can be joined.
また、前記補助部材の裏面側に、浮き防止のための突起部を備え、前記突合せ工程では、前記第一金属部材の裏面に形成された溝部及び前記第二金属部材の表面に形成された溝部の少なくとも一方で構成された凹溝部に前記突起部を嵌め合わせつつ、前記第一金属部材と前記第二金属部材を突き合わせることが好ましい。 Further, a protrusion is provided on the back side of the auxiliary member to prevent floating, and in the butting step, the groove formed on the back surface of the first metal member and the groove formed on the surface of the second metal member are formed. It is preferable that the first metal member and the second metal member are butted against each other while the protrusion is fitted into the concave groove formed by at least one of the above.
かかる接合方法によれば、補助部材の表面側への浮き上りを防ぐことができるため、より好適に接合することができる。 According to such a joining method, it is possible to prevent the auxiliary member from floating toward the surface side, so that the joining can be performed more preferably.
本発明に係る接合方法によれば、硬度が高い金属部材同士を好適に接合することができる。 According to the joining method according to the present invention, it is possible to suitably join metal members having high hardness.
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。第一実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。図1に示すように、本実施形態では、第一金属部材1と第二金属部材2とを摩擦攪拌接合する。以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面を言う。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The bonding method according to the first embodiment includes a preparation process, a matching process, and a bonding process. As shown in FIG. 1, in this embodiment, a
図1に示すように、準備工程は、第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10を用意する工程である。第一金属部材1及び第二金属部材2は、板状の金属部材である。第一金属部材1及び第二金属部材2は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いる。第一金属部材1及び第二金属部材2は、本実施形態では、JISH5302 ADC12(Al-Si-Cu系)等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。
As shown in FIG. 1, the preparation step is a step of preparing the
第一金属部材1は、端部に形成された端面1a、表面1b及び裏面1cを備えている。第二金属部材2は、端部に形成された端面2a、表面2b及び裏面2cを備えている。第一金属部材1及び第二金属部材2の板厚は同一である。端面1a及び端面2aは、表面1b,2bに向かうにつれて互いに離間するように傾斜する傾斜面になっている。鉛直面に対する端面1a,2aの傾斜角度は同一になっている。
The
補助部材10は、第一金属部材1と第二金属部材2との間に介設される部材である。補助部材10は、第一金属部材1よりも硬度の低い金属で形成されている。補助部材10は、例えば、JIS A1050,A1100,A6063等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。補助部材10は、断面台形を呈する長尺の部材になっている。
The
補助部材10は、表面10aと、側面10b,10cと、裏面10dを備えている。側面10b,10cは、表面10aから離間するにつれて(裏面10dに向かうにつれて)互いに近接する傾斜面になっている。側面10b,10cの傾斜角度は、それぞれ対向する端面1a,2aの傾斜角度と同一になっている。
The
突合せ工程は、図2に示すように、第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10を突き合わせつつ架台Kに固定する工程である。突合せ工程では、第一金属部材1の端面1aと、第二金属部材2の端面2aとの間に補助部材10を配置する。第一金属部材1の端面1aと、補助部材10の側面10bとが概ね面接触するように突き合わされて突合せ部J1が形成される。第二金属部材2の端面2aと、補助部材10の側面10cとが概ね面接触するように突き合わされて突合せ部J2が形成される。補助部材10の表面10aは、第一金属部材1の表面1b及び第二金属部材2の表面2bと面一になる。補助部材10の裏面10dは、第一金属部材1の裏面1c及び第二金属部材2の裏面2cと面一になる。
The butting step is a step of fixing the
ここで、図2に示すように回転ツールFは、基部F1と、攪拌ピンF2とで構成されている。回転ツールFは、例えば、工具鋼で形成されている。基部F1は、摩擦攪拌装置の回転軸に接続される部位である。攪拌ピンF2は、基部F1から垂下し、先細りとなっている。攪拌ピンF2の先端には、回転中心軸に対して垂直な平坦面F3が形成されている。平坦面F3は、補助部材10の裏面10dよりもやや大きな寸法で形成されている。
Here, as shown in FIG. 2, the rotary tool F is composed of a base portion F1 and a stirring pin F2. The rotary tool F is made of tool steel, for example. The base F1 is a part connected to the rotating shaft of the friction stirrer. Stirring pin F2 depends from base F1 and is tapered. A flat surface F3 perpendicular to the central axis of rotation is formed at the tip of the stirring pin F2. The flat surface F3 is slightly larger than the
攪拌ピンF2の外周面のテーパー角度は、第一金属部材1の端面1a及び第二金属部材の端面1aの各傾斜角度と同一になっている。つまり、攪拌ピンF2を側面から見た断面形状は、補助部材10の断面形状と概ね同一になっている。
The taper angle of the outer peripheral surface of the stirring pin F2 is the same as the inclination angles of the
攪拌ピンF2の外周面には、螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、回転ツールFを右回転させるため、基端側から先端側に向かうにつれて螺旋溝が左回りで形成されている。なお、回転ツールFを左回転させる場合は、基端側から先端側に向かうにつれて螺旋溝が右回りで形成されている。このようにすると、塑性流動化した金属が螺旋溝に導かれて先端側に移動するため、バリの発生を抑制することができる。 A spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the stirring pin F2. In this embodiment, since the rotary tool F is rotated rightward, the spiral groove is formed counterclockwise as it goes from the base end side to the tip end side. When the rotating tool F is rotated counterclockwise, the spiral groove is formed clockwise as it goes from the base end side to the tip end side. In this way, the plastically fluidized metal is guided by the spiral grooves and moves toward the tip side, so that the generation of burrs can be suppressed.
接合工程は、図3に示すように、回転ツールFを用いて第一金属部材1と第二金属部材2とを摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、右回転させた回転ツールFの攪拌ピンF2を補助部材10の表面10aの幅方向中央に挿入する。接合工程では、攪拌ピンF2の外周面を第一金属部材1の端面1a及び第二金属部材2の端面2aに接触させなくてもよいが、本実施形態では第一金属部材1の端面1a及び第二金属部材2の端面2aに僅かに接触させた状態で、補助部材10に沿って相対移動させる。攪拌ピンF2の外周面と、第一金属部材1の端面1a及び第二金属部材2の端面2aとの接触代は、例えば、1.0mm未満で適宜設定すればよい。
The joining step is a step of friction stir joining the
接合工程では、攪拌ピンF2のみを第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10に接触させ、攪拌ピンF2の基端側は、第一金属部材1及び第二金属部材2から露出した状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンF2の平坦面F3は、架台Kに接触しない範囲で深い位置まで挿入する。回転ツールFを補助部材10に沿って相対移動させ、終了位置に達したら回転ツールFを補助部材10から離脱させる。以上により、突合せ部J1,J2が一の工程で同時に摩擦攪拌接合される。回転ツールFの移動軌跡には塑性化領域Wが形成される。
In the joining step, only the stirring pin F2 is brought into contact with the
以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、先細りの攪拌ピンF2を備えた回転ツールFを用いるため、補助部材10の表面10aに容易に挿入することができる。また、攪拌ピンF2のみを補助部材10に挿入し、攪拌ピンF2の基端側は露出させた状態で摩擦攪拌するため、摩擦攪拌装置に作用する負荷を軽減することができる。
According to the joining method according to the present embodiment described above, since the rotating tool F having the tapered stirring pin F2 is used, it can be easily inserted into the
また、第一金属部材1及び第二金属部材2よりも軟質の補助部材10に回転ツールFを挿入するため、回転ツールFの寿命を長くすることができる。また、攪拌ピンF2と第一金属部材1及び第二金属部材2を僅かに接触させるに留めるため、第一金属部材1及び第二金属部材2の硬質の金属が補助部材10側に多く混入するのを防ぐことができるため、より接合強度を高めることができる。
Moreover, since the rotary tool F is inserted into the
また、第一金属部材1の端面1aと第二金属部材2の端面2aに傾斜面を設けているため、攪拌ピンF2と第一金属部材1及び第二金属部材2とが大きく接触するのを防ぐことができる。また、本実施形態では、攪拌ピンF2のテーパー角度と、端面1a,2aの傾斜角度とを同一(概ね平行)にしているため、高さ方向に亘ってバランス良く摩擦攪拌することができる。
In addition, since the
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る接合方法について説明する。図4は、本発明の第二実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。第二実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第二実施形態では、補助部材10Aの形状が第一実施形態と主に相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Second embodiment]
Next, a joining method according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the butting step of the joining method according to the second embodiment of the present invention. The bonding method according to the second embodiment includes a preparation process, a matching process, and a bonding process. The second embodiment mainly differs from the first embodiment in the shape of the
図4に示すように、第一金属部材1及び第二金属部材2は第一実施形態と同一である。補助部材10Aは、断面台形状の本体部11と、本体部11の裏面(底部)10dから下方に突出する突起部12を備えている。突起部12は、本体部11の裏面(底部)10dよりも幅広となる断面矩形状を呈する。突起部12は、補助部材10Aの長手方向に一定の形状で形成されている。架台Kには、突起部12が挿入される断面矩形の凹部K1が形成されている。
As shown in FIG. 4, the
突合せ工程では、第一金属部材1と、第二金属部材2と、補助部材10Aとを突き合わせて架台Kに固定する。突合せ工程では、まず、補助部材10Aの突起部12を凹部K1に挿入する。例えば、架台Kの手前側又は奥側の凹部K1の開口部から突起部12を挿入する。
In the butting step, the
次に、第一金属部材1及び第二金属部材2を補助部材10の両側から突き合わせる。突起部12は、第一金属部材1の裏面1c及び第二金属部材2の裏面2cにそれぞれ係止される。第一金属部材1の端面1aと、補助部材10の側面10bとが突き合わされて突合せ部J1が形成される。第二金属部材2の端面2aと、補助部材10の側面10cとが突き合わされて突合せ部J2が形成される。
Next, the
接合工程では、回転ツールFを用いて突合せ部J1,J2に対して摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、第一実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。なお、接合工程が終了したら、突起部12を切除する切除工程を行ってもよいし、突起部12をそのまま残してもよい。
In the joining step, a rotary tool F is used to perform friction stir welding on the butted portions J1 and J2. In this embodiment, friction stir welding is performed in the same manner as in the first embodiment. It should be noted that, after the joining step is finished, a cutting step of cutting the
以上説明した第二実施形態によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。例えば、摩擦攪拌接合の接合長が長くなると、それに伴って補助部材10も長く形成する。このような場合に摩擦攪拌接合を行うと、補助部材10が上方に浮き上がってしまうという問題がある。しかし、第二実施形態によれば、補助部材10に突起部12を設けているため、補助部材10の浮き上がりを防ぐことができる。これにより、第一金属部材1及び第二金属部材2に対する補助部材10の位置ずれを防ぐことができるため、より好適に摩擦攪拌接合することができる。
Approximately the same effect as the first embodiment can be obtained by the second embodiment described above. For example, when the welding length of friction stir welding becomes longer, the
なお、本実施形態では、突起部12が第一金属部材1及び第二金属部材2の両方に係止するように設定したが、補助部材10Aが浮き上がらないように、第一金属部材1及び第二金属部材2の少なくとも一方に係止させてもよい。
In this embodiment, the protruding
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態に係る接合方法について説明する。図5は、本発明の第三実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。第三実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第三実施形態では、補助部材10Bの形状が第一実施形態と主に相違する。本実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a joining method according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the butting step of the joining method according to the third embodiment of the present invention. In the bonding method according to the third embodiment, a preparation process, a matching process, and a bonding process are performed. The third embodiment mainly differs from the first embodiment in the shape of the
準備工程では、第一金属部材1Bと、第二金属部材2と、補助部材10Bとを用意する。第一金属部材1Bの端面1aは、表面1b及び裏面1cに対して垂直になっている。第二金属部材2は、第一実施形態と同一である。補助部材10Bは、断面台形の補助部材10Bであって、表面10aと、側面10b,10cと、裏面10dを備えている。
In the preparation step, the
側面10bは、表面10aに対して垂直になっている。側面10cは、表面10aから離間するにつれて先細りとなるように傾斜している。側面10cの傾斜角度は、第二金属部材2の端面2aの傾斜角度と同一である。
突合せ工程では、第一金属部材1Bと、第二金属部材2と、補助部材10Bとを突き合わせる。第一金属部材1Bの端面1aと、補助部材10Bの側面10bとが突き合わされて突合せ部J1が形成される。第二金属部材2の端面2aと、補助部材10Bの側面10cとが突き合わされて突合せ部J2が形成される。補助部材10の表面10aは、第一金属部材1の表面1b及び第二金属部材2の表面2bとそれぞれ面一になる。補助部材10の裏面10dは、第一金属部材1の裏面1c及び第二金属部材2の裏面2cとそれぞれ面一になる。
In the butting step, the
接合工程では、図6に示すように、回転ツールFを用いて摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、回転ツールFの攪拌ピンF2のみを補助部材10Bに挿入し、攪拌ピンF2の基端側を露出させた状態で補助部材10Bに沿って相対移動させて突合せ部J1,J2に対して摩擦攪拌接合を行う。また、本実施形態では、攪拌ピンF2の回転中心軸Zを第二金属部材2側に傾斜させつつ、攪拌ピンF2の外周面を、第一金属部材1の端面1aと、第二金属部材2の端面2aとに僅かに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。なお、回転ツールFの傾斜角度は、適宜設定すればよいが、攪拌ピンF2の外周面と第一金属部材1Bの端面1aとが平行となるとともに、攪拌ピンF2の外周面と第二金属部材2の端面2aとが平行となるように設定することが好ましい。
In the joining step, as shown in FIG. 6, a rotating tool F is used to perform friction stir welding. In this embodiment, only the stirring pin F2 of the rotary tool F is inserted into the
以上説明した第三実施形態に係る接合方法によっても、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第一金属部材1の端面1aを傾斜面とする必要がないため、作業手間を省くことができる。
By the joining method according to the third embodiment described above, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Moreover, in the present embodiment, since the
[第四実施形態]
次に、本発明の第四実施形態に係る接合方法について説明する。図7は、本発明の第四実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。第四実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第四実施形態では、補助部材10Cの形状が第三実施形態と主に相違する。本実施形態では、第三実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Fourth embodiment]
Next, a joining method according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the butting step of the joining method according to the fourth embodiment of the present invention. A joining method according to the fourth embodiment performs a preparation step, a matching step, and a joining step. The fourth embodiment mainly differs from the third embodiment in the shape of the
図7に示すように、第一金属部材1B及び第二金属部材2は第三実施形態と同一である。補助部材10Cは、断面台形状の本体部11と、本体部11の裏面(底部)10dから下方に突出する突起部12を備えている。突起部12は、本体部11の裏面(底部)10dよりも幅広となる断面矩形状を呈する。突起部12は、補助部材10Cの長手方向に一定の形状で形成されている。架台Kには、突起部12が挿入される凹部K1が形成されている。
As shown in FIG. 7, the
突合せ工程では、第一金属部材1と、第二金属部材2と、補助部材10Cとを突き合わせつつ、架台Kで固定する。突合せ工程では、まず、補助部材10Cの突起部12を凹部K1に挿入する。次に、第一金属部材1及び第二金属部材2を補助部材10の両側から突き合わせる。突起部12は、第一金属部材1の裏面1c及び第二金属部材2の裏面2cにそれぞれ係止される。第一金属部材1の端面1aと、補助部材10の側面10bとが突き合わされて突合せ部J1が形成される。第二金属部材2の端面2aと、補助部材10の側面10cとが突き合わされて突合せ部J2が形成される。
In the butting step, the
接合工程では、回転ツールFを用いて突合せ部J1,J2に対して摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、第三実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。なお、接合工程が終了したら、突起部12を切除する切除工程を行ってもよいし、突起部12をそのまま残してもよい。
In the joining step, a rotary tool F is used to perform friction stir welding on the butted portions J1 and J2. In this embodiment, friction stir welding is performed in the same manner as in the third embodiment. It should be noted that, after the joining step is finished, a cutting step of cutting the
以上説明した第四実施形態によっても第三実施形態と略同等の効果を奏することができる。第四実施形態によれば、補助部材10Cに突起部12を設けているため、補助部材10Cの浮き上がりを防ぐことができる。これにより、第一金属部材1B及び第二金属部材2に対する補助部材10Cの位置ずれを防ぐことができるため、より好適に摩擦攪拌接合することができる。
Approximately the same effect as the third embodiment can be obtained by the fourth embodiment described above. According to the fourth embodiment, since the
なお、本実施形態では、突起部12が第一金属部材1B及び第二金属部材2の両方に係止するように設定したが、補助部材10Cが浮き上がらないように、第一金属部材1B及び第二金属部材2の少なくとも一方に係止させればよい。
In this embodiment, the protruding
[第五実施形態]
次に、本発明の第五実施形態に係る接合方法について説明する。図8は、本発明の第五実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。第五実施形態では、図8に示すように、第一金属部材1Dと第二金属部材2Dとを垂直に接合する点で他の実施形態と相違する。
[Fifth embodiment]
Next, a joining method according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a perspective view showing a preparatory step of a joining method according to a fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the fifth embodiment differs from the other embodiments in that the
第五実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。準備工程では、第一金属部材1D、第二金属部材2D及び補助部材10Dを用意する。第一金属部材1Dは、板状を呈し、端面1Da、側面1Db,1Dcを備えている。端面1Daは、傾斜面になっている。第二金属部材Dは、板状を呈し、端面2Da、側面2Db,2Dcを備えている。端面2Daと側面2Dbは垂直になっている。
In the bonding method according to the fifth embodiment, a preparation process, a matching process, and a bonding process are performed. In the preparation step, the
補助部材10Dは、断面台形を呈する長尺部材である。補助部材10Dは、表面10Da、側面10Db,10Dc及び裏面10Ddを備えている。
The
突合せ工程は、図9に示すように、第一金属部材1Dと第二金属部材2Dとの間に補助部材10Dを介設し、第一金属部材1Dと第二金属部材2Dとを垂直に突き合わせる工程である。本実施形態では、第一金属部材1D及び第二金属部材2Dの裏側に架台K2を配置して、両者を付き合わせる。架台K2は、断面L字状を呈し、長手方向に延設される凹部K2aを備えている。凹部K2aは、補助部材10Dの先端と架台K2との干渉を避けるために設けられている。
In the butting step, as shown in FIG. 9, an
第一金属部材1Dの端面1Daと、補助部材10Dの側面10Dbとが突き合わされて突合せ部J3が形成される。第二金属部材2Dの側面2Dbと補助部材10Dの側面10Dcとが突き合わされて突合せ部J4が形成される。第一金属部材1Dと第二金属部材2Dとは垂直になっている。補助部材10Dの先端は、第一金属部材1の側面1Dcから僅かに突出するため、補助部材10Dの先端を凹部K2aに挿入する。
The end surface 1Da of the
接合工程は、図9及び図10に示すように、回転ツールFを用いて突合せ部J3,J4を摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールFの攪拌ピンF2のみを補助部材10Dの表面10Daに挿入し、攪拌ピンF2の基端側の一部を露出させた状態で補助部材10Dに沿って相対移動させて突合せ部J3,J4に対して摩擦攪拌接合を行う。
The joining step is, as shown in FIGS. 9 and 10, a step of friction stir joining the butted portions J3 and J4 using a rotary tool F. FIG. In the joining step, only the stirring pin F2 of the rotary tool F is inserted into the surface 10Da of the
また、本実施形態では、攪拌ピンF2の回転中心軸Zを第二金属部材2D側に傾斜させつつ、攪拌ピンF2の外周面を、第一金属部材1Dの端面1Daと、第二金属部材2Dの側面2Dbとに僅かに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。なお、回転ツールFの傾斜角度は、適宜設定すればよいが、攪拌ピンF2の外周面と第一金属部材1Dの端面1Daとが平行となるとともに、攪拌ピンF2の外周面と第二金属部材2Dの側面2Dbとが平行となるように設定することが好ましい。
In addition, in this embodiment, while the rotation center axis Z of the stirring pin F2 is inclined toward the
以上説明した第五実施形態に係る接合方法によっても、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第一金属部材1Dと、第二金属部材2Dとを垂直に接合することができる。
By the joining method according to the fifth embodiment described above, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Moreover, in this embodiment, the
[第六実施形態]
次に、本発明の第六実施形態に係る接合方法について説明する。図11は、本発明の第六実施形態に係る接合方法の突合せ工程を示す断面図である。第六実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第六実施形態では、補助部材10DAの形状が第五実施形態と主に相違する。本実施形態では、第五実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Sixth embodiment]
Next, a joining method according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the butting step of the joining method according to the sixth embodiment of the present invention. A bonding method according to the sixth embodiment performs a preparation process, a matching process, and a bonding process. The sixth embodiment mainly differs from the fifth embodiment in the shape of the auxiliary member 10DA. In this embodiment, the description will focus on the parts that are different from the fifth embodiment.
図11に示すように、第一金属部材1D及び第二金属部材2Dは第五実施形態と同一である。補助部材10DAは、断面台形状の本体部11と、本体部11の裏面(底部)10Ddから側方に突出する突起部12を備えている。突起部12は、本体部11の裏面(底部)10Ddよりも幅広となる断面矩形状を呈する。突起部12は、補助部材10DAの長手方向に一定の形状で形成されている。
As shown in FIG. 11, the
突合せ工程では、第一金属部材1Dと第二金属部材2Dとの間に補助部材10DAを介設しつつ、第一金属部材1Dと第二金属部材2Dとを垂直に突き合わせて架台K3に固定する。架台K3は、第一金属部材1D及び第二金属部材2Dの裏側に配置される。架台K3には、突起部12を挿入するための凹部K3aが形成されている。
In the butting step, the auxiliary member 10DA is interposed between the
突合せ工程では、まず、架台K3の凹部K3aの手前側又は奥側の開口部から補助部材10DAの突起部12を挿入する。次に、突合せ工程では、第一金属部材1D及び第二金属部材2Dとを補助部材10DAの両側から突き合わせる。突起部12は、第一金属部材1の側面1Dc及び第二金属部材2Dの端面2Daにそれぞれ係止される。第一金属部材1Dの端面1Daと、補助部材10DAの側面10Dbとが突き合わされて突合せ部J3が形成される。第二金属部材2Dの側面2Dbと、補助部材10DAの側面10Dcとが突き合わされて突合せ部J4が形成される。
In the butting step, first, the projecting
接合工程では、回転ツールFを用いて突合せ部J3,J4に対して摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、第五実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。なお、接合工程が終了したら、突起部12を切除する切除工程を行ってもよいし、突起部12をそのまま残してもよい。
In the joining step, a rotary tool F is used to perform friction stir welding on the butted portions J3 and J4. In this embodiment, friction stir welding is performed in the same manner as in the fifth embodiment. It should be noted that, after the joining step is finished, a cutting step of cutting the
以上説明した第六実施形態によっても第五実施形態と略同等の効果を奏することができる。第六実施形態によれば、補助部材10DAに突起部12を設けているため、補助部材10DAの浮き上がりを防ぐことができる。これにより、第一金属部材1D及び第二金属部材2Dに対する補助部材10DAの位置ずれを防ぐことができるため、より好適に摩擦攪拌接合することができる。
Approximately the same effect as the fifth embodiment can be obtained by the sixth embodiment described above. According to the sixth embodiment, since the
なお、本実施形態では、突起部12が第一金属部材1D及び第二金属部材2Dの両方に係止するように設定したが、補助部材10DAが浮き上がらないように、第一金属部材1D及び第二金属部材2Dの少なくとも一方に係止させればよい。
In this embodiment, the
[第七実施形態]
次に、本発明の第七実施形態に係る接合方法について説明する。図12は、本発明の第七実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。第七実施形態では、図12に示すように、第一金属部材1Eと第二金属部材2Eとを重ね合わせて接合する点で他の実施形態と相違する。
[Seventh embodiment]
Next, a joining method according to a seventh embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a perspective view showing a preparatory step of the joining method according to the seventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the seventh embodiment differs from the other embodiments in that a
第七実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。準備工程では、第一金属部材1E、第二金属部材2E及び補助部材10Eを用意する。第一金属部材1Eは、板状を呈し、端面1Ea、表面1Eb及び裏面1Ecを備えている。第二金属部材2Eは、板状を呈し、端面2Ea、表面2Eb、裏面2Ecを備えている。端面2Eaは、表面2Ebと垂直になっている。
In the joining method according to the seventh embodiment, a preparation process, a matching process, and a joining process are performed. In the preparation step, the
補助部材10Eは、断面台形を呈する長尺部材である。補助部材10Eは、表面10Ea、側面10Eb,10Ec及び裏面10Edを備えている。側面10Eb,10Ecは、表面10Eaから離間するにつれて近接する傾斜面となっている。
The
突合せ工程は、図13に示すように、第一金属部材1Eと第二金属部材2Eとを重ね合わせるとともに、第一金属部材1Eの端部に補助部材10Eを配置する工程である。突合せ工程では、第一金属部材1Eの裏面1Ecと、第二金属部材2Eの表面2Ebとが重ね合わされて突合せ部J7が形成される。また、第一金属部材1Eの端面1Eaと、補助部材10Eの側面10Ebとが突き合わされて突合せ部J5が形成される。また、第二金属部材2Eの表面2Ebと補助部材10Eの側面10Ecとが突き合わされて突合せ部J6が形成される。
The butting step is, as shown in FIG. 13, a step of overlapping the
接合工程は、図14に示すように、回転ツールFを用いて突合せ部J5,J6を摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、回転ツールFの攪拌ピンF2のみを補助部材10Eの表面10Eaに挿入し、攪拌ピンF2の基端側の一部を露出させた状態で補助部材10Eに沿って相対移動させて突合せ部J5,J6に対して摩擦攪拌接合を行う。また、本実施形態では、攪拌ピンF2の回転中心軸Zを第二金属部材2E側に傾斜させつつ、攪拌ピンF2の外周面を、第一金属部材1Eの端面1Ea(図13参照)と、第二金属部材2Eの表面2Ebとに僅かに接触させた状態で摩擦攪拌を行う。なお、回転ツールFの傾斜角度は、適宜設定すればよいが、攪拌ピンF2の外周面と第一金属部材1Eの端面1Eaとが平行となるとともに、攪拌ピンF2の外周面と第二金属部材2Eの表面2Ebとが平行となるように設定することが好ましい。
The joining step is, as shown in FIG. 14, a step of friction stir joining the butted portions J5 and J6 using a rotating tool F. As shown in FIG. In the joining step, only the stirring pin F2 of the rotating tool F is inserted into the surface 10Ea of the
以上説明した第七実施形態に係る接合方法によっても、第一実施形態と略同等の効果を得ることができる。また、本実施形態では、第一金属部材1Eと、第二金属部材2Eとを重ね合わせて接合することができる。
By the joining method according to the seventh embodiment described above, substantially the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Moreover, in this embodiment, the
[第八実施形態]
次に、本発明の第八実施形態に係る接合方法について説明する。図15は、本発明の第八実施形態に係る接合方法の準備工程を示す断面図である。第八実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第八実施形態では、補助部材10EAの形状が第七実施形態と相違する。本実施形態では、第七実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Eighth Embodiment]
Next, a joining method according to an eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a cross-sectional view showing a preparatory step of the bonding method according to the eighth embodiment of the present invention. In the bonding method according to the eighth embodiment, a preparation process, a matching process, and a bonding process are performed. The eighth embodiment differs from the seventh embodiment in the shape of the auxiliary member 10EA. In this embodiment, the description will focus on the parts that are different from the seventh embodiment.
図15に示すように、本実施形態の準備工程では、第一金属部材1Eの裏面1Ec側に溝部1Edを形成する。溝部1Edは、端面1Eaと裏面1Ecの角部に長手方向に沿って断面円弧状に形成されている。また、準備工程では、第二金属部材2Eの表面2Ebに溝部2Edを形成する。溝部2Edは、長手方向に沿って断面円弧状に形成されている。
As shown in FIG. 15, in the preparatory step of the present embodiment, a groove portion 1Ed is formed on the rear surface 1Ec side of the
補助部材10EAは、断面台形状の本体部11と、本体部11の裏面(底部)10Edから突出する突起部13とを備えている。突起部13は、本体部11の裏面(底部)10Edよりも幅広となる断面円形状を呈する。突起部13は、補助部材10EAの長手方向に一定の形状で形成されている。
The auxiliary member 10EA includes a
突合せ工程では、第一金属部材1Eと第二金属部材2Eとを重ね合わせつつ、第一金属部材1Eの端部に補助部材10EAを配置する工程である。
The butting step is a step of placing the auxiliary member 10EA at the end of the
突合せ工程では、図16に示すように、第一金属部材1Eの裏面1Ecと、第二金属部材2Eの表面2Ebとが重ね合わされて突合せ部J7が形成される。また、第一金属部材1Eの端面1Eaと、補助部材10Eの側面10Ebとが突き合わされて突合せ部J5が形成される。また、第二金属部材2Eの表面2Ebと補助部材10Eの側面10Ecとが突き合わされて突合せ部J6が形成される。また、第一金属部材1Eの溝部1Ed(図15参照)と、第二金属部材2Eの溝部2Edとで形成される凹溝部14に突起部13を挿入する。
In the butting step, as shown in FIG. 16, the back surface 1Ec of the
接合工程では、回転ツールFを用いて突合せ部J5,J6に対して摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、第七実施形態と同じ要領で摩擦攪拌接合を行う。 In the joining step, a rotary tool F is used to perform friction stir welding on the butted portions J5 and J6. In this embodiment, friction stir welding is performed in the same manner as in the seventh embodiment.
以上説明した第八実施形態によっても第七実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、補助部材10EAに突起部13を設けることにより、補助部材10EAの浮き上がりを防止することができる。なお、凹溝部14は、本実施形態では、第一金属部材1Eと第二金属部材2Eとで形成したが、第一金属部材1Eと第二金属部材2Eの少なくとも一方に形成すればよい。第一金属部材1E及び第二金属部材2Eの一方に凹溝部を形成する場合は、当該凹溝部の形状に合わせて、補助部材10EAの突起部13の形状を適宜形成すればよい。
The eighth embodiment described above can also achieve substantially the same effect as the seventh embodiment. Further, by providing the
[第九実施形態]
次に、本発明の第九実施形態に係る接合方法について説明する。図17は、本発明の第九実施形態に係る接合方法の準備工程を示す斜視図である。第九実施形態では、図17に示すように、第一金属部材1Gと第二金属部材2Gとを重ね合わせつつ突き合わせる点で他の実施形態と相違する。
[Ninth embodiment]
Next, a joining method according to the ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 17 is a perspective view showing a preparatory step of the joining method according to the ninth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, the ninth embodiment differs from the other embodiments in that the
第九実施形態に係る接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。準備工程では、第一金属部材1G、第二金属部材2G及び補助部材10Gを用意する。第一金属部材1Gは、板状を呈し、端面1Ga、表面1Gb及び裏面1Gcを備えている。端面1Gaは、傾斜面になっている。
In the bonding method according to the ninth embodiment, a preparation process, a matching process, and a bonding process are performed. In the preparation step, the
第二金属部材2は、板厚部と板薄部からなる段差部を備えた形状になっている。第二金属部材2は、第一端面2Ga、第一表面2Gb、第二端面2Gc、第二表面2Gd及び裏面2Geとを有する。第一端面2Gaは、傾斜面になっている。第二端面2Gcは、第二表面2Gd及び裏面2Geに対して垂直になっている。
The
突合せ工程は、図18に示すように、第一金属部材1Gと第二金属部材2Gとを重ね合わせつつ、補助部材10Gを介設して突き合わせる工程である。突合せ工程では、第一金属部材1Gの裏面1Gcと、第二金属部材2Gの第二表面2Gdとが重ね合わされて突合せ部J10が形成される。また、補助部材10Gの側面10Gbと第一金属部材1Gの端面1Gaとが突き合わされて突合せ部J8が形成される。また、補助部材10Gの側面10Gcと第二金属部材2Gの第一端面2Gaとが突き合わされて突合せ部J9が形成される。
The butting step is, as shown in FIG. 18, a step of putting the
接合工程は、図19に示すように、回転ツールFを用いて第一金属部材1と第二金属部材2を摩擦攪拌接合する工程である。接合工程では、右回転させた回転ツールFの攪拌ピンF2を補助部材10Gの表面10Gaの幅方向中央に挿入する。接合工程では、本実施形態では第一金属部材1Gの端面1Ga及び第二金属部材2Gの第一端面2Gaに僅かに接触させた状態で、補助部材10Gに沿って相対移動させる。
The joining step is a step of friction stir joining the
接合工程では、攪拌ピンF2のみを第一金属部材1G、第二金属部材2G及び補助部材10Gに接触させ、攪拌ピンF2の基端側は、第一金属部材1G及び第二金属部材2Gから露出した状態で摩擦攪拌を行う。攪拌ピンF2の平坦面F3は、第二金属部材2の第二表面2Gdに接触しない範囲で深い位置まで挿入する。回転ツールFを補助部材10Gに沿って相対移動させ、終了位置に達したら回転ツールFを補助部材10Gから離脱させる。以上により、突合せ部J8,J9が一の工程で同時に摩擦攪拌接合される。回転ツールFの移動軌跡には塑性化領域Wが形成される。
In the joining step, only the stirring pin F2 is brought into contact with the
以上説明した第九実施形態によっても第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。 The ninth embodiment described above can also achieve substantially the same effect as the first embodiment.
[第十実施形態]
次に、本発明の第十実施形態に係る接合方法について説明する。図20は、本発明の第十実施形態に係る接合方法の準備工程を示す断面図である。第十実施形態に係る接合方法は、準備工程と、突合せ工程と、接合工程とを行う。第十実施形態では、補助部材10GAの形状が第九実施形態と主に相違する。本実施形態では、第九実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Tenth embodiment]
Next, a joining method according to the tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 20 is a cross-sectional view showing a preparatory step of the joining method according to the tenth embodiment of the present invention. The bonding method according to the tenth embodiment performs a preparation process, a matching process, and a bonding process. The tenth embodiment is mainly different from the ninth embodiment in the shape of the auxiliary member 10GA. In this embodiment, the parts different from the ninth embodiment will be mainly described.
図20に示すように、第一金属部材1Gは第九実施形態と同一である。第二金属部材2Gの第二表面2Gdには、断面略円形状の凹溝部15が形成されている。凹溝部15は断面略円形状に形成されている。
As shown in FIG. 20, the
補助部材10Gは、断面台形状の本体部11と、本体部11の裏面(底部)10Gdから突出する突起部13とを備えている。突起部13は、裏面(底部)10Gdよりも幅広となる断面円形状を呈する。突起部13は、凹溝部15に挿入されるように、補助部材10GAの長手方向に一定の形状で形成されている。
The
突合せ工程では、第一金属部材1Gと、第二金属部材2Gと、補助部材10GAとを突き合わせて架台Kに固定する。突合せ工程では、まず、補助部材10Gの突起部13を凹溝部15に挿入する。例えば、凹溝部15の手前側又は奥側の開口部から突起部13を挿入する。次に、第九実施形態と同じ要領で、各部材を突き合わせて突合せ部J8,J9,J10を形成する。接合工程は、第九実施形態と同一である。
In the butting step, the
以上説明した第十実施形態によっても、第九実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、突起部13を備えることにより、補助部材10GAの浮き上がりを防ぐことができる。
According to the tenth embodiment described above, substantially the same effects as those of the ninth embodiment can be obtained. Also, by providing the
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、第二~第十実施形態に係る接合工程でも、攪拌ピンF2の外周面と第一金属部材及び第二金属部材は僅かに接触させたが、回転ツールFの攪拌ピンF2と第一金属部材及び第二金属部材とを接触させずに摩擦攪拌接合を行ってもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, design changes can be made as appropriate without departing from the gist of the present invention. For example, in the joining steps according to the second to tenth embodiments, the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the first metal member and the second metal member were slightly contacted, but the stirring pin F2 of the rotary tool F and the first metal Friction stir welding may be performed without contact between the member and the second metal member.
1 第一金属部材
1a 端面(傾斜面)
2 第二金属部材
2a 端面(傾斜面)
10 補助部材
12 突起部
J1 突合せ部
J2 突合せ部
F 回転ツール
F2 攪拌ピン
1
2
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
アルミニウム合金から形成された第一金属部材と、アルミニウム合金から形成された第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成された補助部材を準備する準備工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材の端部同士を向い合せて、前記端部同士の隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の端面と前記補助部材の一方の側面とを突き合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記補助部材の他方の側面とを突き合せて突合せ部を形成する突合せ工程と、
回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含み、
前記補助部材は、少なくとも一方の側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備え、前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方は、前記補助部材の傾斜面に対応し表面から裏面に向けて傾斜する傾斜面を備えることを特徴とする接合方法。 A joining method for joining a pair of metal members using a rotating tool equipped with a tapered stirring pin,
A first metal member made of an aluminum alloy, a second metal member made of an aluminum alloy, and an auxiliary member made of aluminum or an aluminum alloy having a lower hardness than the first metal member and the second metal member. a preparatory step of preparing
The ends of the first metal member and the second metal member face each other, the auxiliary member is sandwiched between the ends, and the end surface of the first metal member and one side surface of the auxiliary member are sandwiched. a butting step of butting the end surface of the second metal member and the other side surface of the auxiliary member to form a butting portion;
The rotary tool that rotates is inserted only from the surface side of the auxiliary member, and only the stirring pin is brought into contact with the auxiliary member to expose the base end side of the stirring pin, and the outer peripheral surface of the stirring pin is pushed to the third position. While being slightly in contact with the first metal member and the second metal member, the rotating tool is relatively moved along the butted portion to move the first metal member and the second metal member via an auxiliary member. a joining step of joining,
At least one of the side surfaces of the auxiliary member has an inclined surface that tapers away from the surface, and at least one of the first metal member and the second metal member corresponds to the inclined surface of the auxiliary member and extends from the surface. A joining method comprising providing an inclined surface inclined toward the back surface.
前記突合せ工程では、前記突起部が前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に係止するように前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせることを特徴とする請求項1に記載の接合方法。 A protrusion for preventing floating is provided on the back side of the auxiliary member,
In the abutment step, the first metal member and the second metal member are abutted such that the protrusion engages with at least one of the first metal member and the second metal member. Item 1. The joining method according to Item 1.
アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第一金属部材と、アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、両側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備えた補助部材を準備する準備工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材の端部同士を向い合せて、前記端部同士の隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の傾斜面と前記補助部材の一方の傾斜面とを突き合わせるとともに、前記第二金属部材の傾斜面と前記補助部材の他方の傾斜面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。 A joining method for joining a pair of metal members using a rotating tool equipped with a tapered stirring pin,
A first metal member made of an aluminum alloy and having an inclined surface at its end, a second metal member made of an aluminum alloy and having an inclined surface at its end, the first metal member and the second metal A preparation step of preparing an auxiliary member made of aluminum or an aluminum alloy having a hardness lower than that of the member, and having inclined surfaces on both side surfaces that taper off as the distance from the surface increases;
The ends of the first metal member and the second metal member face each other, and the auxiliary member is sandwiched between the ends, and the inclined surface of the first metal member and the inclined surface of one of the auxiliary members abutting step of butting the second metal member and the other inclined surface of the auxiliary member to form a butting portion;
The rotary tool that rotates is inserted only from the surface side of the auxiliary member, and only the stirring pin is brought into contact with the auxiliary member to expose the base end side of the stirring pin, and the outer peripheral surface of the stirring pin is pushed to the third position. While being slightly in contact with the first metal member and the second metal member, the rotating tool is relatively moved along the butted portion to move the first metal member and the second metal member via an auxiliary member. and a joining step of joining.
前記突合せ工程では、前記突起部が前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に係止するように前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせることを特徴とする請求項3に記載の接合方法。 A protrusion for preventing floating is provided on the back side of the auxiliary member,
In the abutment step, the first metal member and the second metal member are abutted such that the protrusion engages with at least one of the first metal member and the second metal member. Item 4. The joining method according to item 3.
アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第一金属部材と、アルミニウム合金から形成された第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、両側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備えた補助部材を準備する準備工程と、
前記第一金属部材の端部と前記第二金属部材の側面とを突き合せて、内隅側に形成された前記第一金属部材の端部と前記第二金属部材の側面との隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の傾斜面と前記補助部材の一方の傾斜面とを突き合せるとともに、前記第二金属部材の側面と前記補助部材の他方の傾斜面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。 A joining method for joining a pair of metal members using a rotating tool equipped with a tapered stirring pin,
A first metal member made of an aluminum alloy and having an inclined surface at its end, a second metal member made of an aluminum alloy, and aluminum having a hardness lower than that of the first metal member and the second metal member, or a preparation step of preparing an auxiliary member formed of an aluminum alloy and provided with inclined surfaces on both side surfaces that taper off as the distance from the surface increases;
The end of the first metal member and the side surface of the second metal member are butted against each other, and the gap between the end of the first metal member formed on the inner corner side and the side surface of the second metal member is filled with the An auxiliary member is sandwiched between the inclined surface of the first metal member and one inclined surface of the auxiliary member, and the side surface of the second metal member and the other inclined surface of the auxiliary member are brought into contact with each other to form a butted portion. a butting step to form
The rotary tool that rotates is inserted only from the surface side of the auxiliary member, and only the stirring pin is brought into contact with the auxiliary member to expose the base end side of the stirring pin, and the outer peripheral surface of the stirring pin is pushed to the third position. While being slightly in contact with the first metal member and the second metal member, the rotating tool is relatively moved along the butted portion to move the first metal member and the second metal member via an auxiliary member. and a joining step of joining.
前記突合せ工程では、前記突起部が前記第一金属部材及び前記第二金属部材の少なくとも一方に係止するように前記第一金属部材と前記第二金属部材とを突き合わせることを特徴とする請求項5に記載の接合方法。 A protrusion for preventing floating is provided on the back side of the auxiliary member,
In the abutment step, the first metal member and the second metal member are abutted such that the protrusion engages with at least one of the first metal member and the second metal member. Item 6. The joining method according to Item 5.
アルミニウム合金から形成され、端部に傾斜面を備えた第一金属部材と、アルミニウム合金から形成された第二金属部材と、前記第一金属部材及び前記第二金属部材よりも硬度が低いアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され、両側面に表面から離間するにつれて先細りとなる傾斜面を備えた補助部材を準備する準備工程と、
前記第一金属部材と前記第二金属部材とを重ね合わせて、前記第一金属部材の傾斜面と前記第二金属部材の表面との隙間に前記補助部材を挟み込み、前記第一金属部材の傾斜面と前記補助部材の一方の傾斜面とを突き合わせるとともに、前記第二金属部材の表面と前記補助部材の他方の傾斜面とを突き合わせて突合せ部を形成する突合せ工程と、
回転する前記回転ツールを前記補助部材の表面側のみから挿入するとともに、前記攪拌ピンのみを前記補助部材に接触させ前記攪拌ピンの基端側を露出させつつ、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材に僅かに接触させた状態で、前記突合せ部に沿って前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材と前記第二金属部材とを補助部材を介して接合する接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。 A joining method for joining a pair of metal members using a rotating tool equipped with a tapered stirring pin,
A first metal member made of an aluminum alloy and having an inclined surface at its end, a second metal member made of an aluminum alloy, and aluminum having a hardness lower than that of the first metal member and the second metal member, or a preparation step of preparing an auxiliary member formed of an aluminum alloy and provided with inclined surfaces on both side surfaces that taper off as the distance from the surface increases;
The first metal member and the second metal member are overlapped, the auxiliary member is sandwiched between the inclined surface of the first metal member and the surface of the second metal member, and the first metal member is inclined. abutting step of abutting the surface and one inclined surface of the auxiliary member, and abutting the surface of the second metal member and the other inclined surface of the auxiliary member to form a butting portion;
The rotary tool that rotates is inserted only from the surface side of the auxiliary member, and only the stirring pin is brought into contact with the auxiliary member to expose the base end side of the stirring pin, and the outer peripheral surface of the stirring pin is pushed to the third position. While being slightly in contact with the first metal member and the second metal member, the rotating tool is relatively moved along the butted portion to move the first metal member and the second metal member via an auxiliary member. and a joining step of joining.
前記突合せ工程では、前記第一金属部材の裏面に形成された溝部及び前記第二金属部材の表面に形成された溝部の少なくとも一方で構成された凹溝部に前記突起部を嵌め合わせつつ、前記第一金属部材と前記第二金属部材を突き合わせることを特徴とする請求項7に記載の接合方法。 A protrusion for preventing floating is provided on the back side of the auxiliary member,
In the abutting step, the protrusion is fitted into a concave groove formed at least one of a groove formed on the back surface of the first metal member and a groove formed on the surface of the second metal member, 8. The joining method according to claim 7, wherein the one metal member and the second metal member are butted against each other.
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