JP7127614B2 - 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断面矩形の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、前記攪拌ピンの少なくとも基端側の外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材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。 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 preparation step of preparing a second metal member made of an alloy and an auxiliary member having a rectangular cross section made of aluminum or an aluminum alloy having a hardness lower than that of the first metal member and the second metal member; The ends of the 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 butted against each other. , abutting 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, inserting the rotating tool from the surface side of the auxiliary member and inserting the stirring pin While the base end side of the stirring pin is exposed by bringing the tip into contact with the auxiliary member, at least the outer peripheral surface of the base end side of the stirring pin is 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 by relatively moving the rotating tool along the butted portion.
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 bringing the stirring pin into contact 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断面矩形の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、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端面と前記補助部材の一方の側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、前記攪拌ピンの少なくとも基端側の外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材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 rotating tool having a tapered stirring pin, comprising a first metal member made of an aluminum alloy and a second metal member made of an aluminum alloy. a second metal member; a preparatory step of preparing an auxiliary member having a rectangular cross section made of aluminum or an aluminum alloy having a hardness lower than that of the first metal member and the second metal member; and an end portion of the first metal member. The side surface of the second metal member is abutted, and the auxiliary member is sandwiched between the end of the first metal member and the side surface of the second metal member, and the end surface of the first metal member and the auxiliary member and abutting the side surface of the second metal member and the other side surface of the auxiliary member to form a butting portion; While inserting only the stirring pin into contact with the auxiliary member and exposing the proximal end side of the stirring pin, the outer peripheral surface of at least the proximal side of the stirring pin is covered 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 by relatively moving the rotating tool along the butted portion while being in contact with the members. Characterized by
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. Also, the bonding strength can be increased by bringing the stirring pin into contact 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.
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。端面1aは、表面1bおよび裏面1cに対して垂直になっている。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。端面2aは、表面2bおよび裏面2cに対して垂直になっている。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。
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、断面矩形を呈する長尺の部材にて構成されている。
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および裏面10dと垂直になっている。側面10b,10cは互いに平行になっている。
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直交する平坦面F3が形成されている。平坦面F3は、補助部材10の表面10aの幅寸法よりも小さい直寸法で形成されている。攪拌ピンF2の上端部の直径寸法は、補助部材10の表面10aの幅寸法よりも大きい。
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 orthogonal to the central axis of rotation is formed at the tip of the stirring pin F2. The flat surface F3 is formed with a direct dimension smaller than the width dimension 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して、補助部材10の長手方向に沿って相対移動させる。このとき、攪拌ピンF2の下端部の外周面は、第一金属部材1の端面1a及び第二金属部材2の端面2aに接触させず、攪拌ピンF2の上端部の外周面は、第一金属部材1の端面1a及び第二金属部材2の端面2aに接触させた状態である。攪拌ピンF2の上端部の外周面は、第一金属部材1の端面1aの上端部及び第二金属部材2の端面2aの上端部とで、上端に向かうに連れて接触代が大きくなるように接触している。
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の上端部のみを第一金属部材1及び第二金属部材2と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、攪拌ピンF2は先細りの形状であるため、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。
Further, since the stirring pin F2 has a tapered shape, it is possible to prevent the stirring pin F2 and 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、断面矩形形状の本体部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(横長の長方形)状を呈する。突起部12は、補助部材10Aの長手方向の全長に渡って形成されている。なお、突起部12は、補助部材10Aの長手方向に沿って断続的に形成してもよい。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のいずれか一方に係止させるようにしてもよい。
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準備工程を示す斜視図である。第三実施形態では、図5に示すように、第一金属部材1Bと第二金属部材2Bとを直交させて接合する点で他の実施形態と相違する。
[Third embodiment]
Next, a joining method according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a perspective view showing a preparatory step of the joining method according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the third embodiment differs from the other embodiments in that the
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。準備工程では、第一金属部材1B、第二金属部材2B及び補助部材10Bを用意する。第一金属部材1Bは、板状を呈し、端面1Ba、側面1Bb,1Bcを備えている。側面1Bb,1Bcは上下方向に広がり、端面1Baは、側面1Bb,1Bcに対して垂直になっている。第二金属部材2Bは、板状を呈し、端面2Ba、側面2Bb,2Bc(図5中、上下の面)を備えている。端面2Baは上下方向に広がり、側面2Bb,2Bcは水平になっている。第一金属部材1Bと第二金属部材2BとはL字状に突き合わされる。
In the bonding method according to the third embodiment, a preparation process, a matching process, and a bonding process are performed. In the preparation step, the
補助部材10Bは、断面矩形形状の本体部11Bと、本体部11Bの裏面(L字の入隅(内隅)側の面)10Bdから上方に突出する突起部12Bとを備えている。本体部11Bは、表面10Ba、側面10Bb,10Bc(図5中、上下の面)及び裏面10Bdを備えている。突起部12Bは、本体部11の裏面10Bdよりも上方に幅広となる断面矩形(縦長の長方形)状を呈する。突起部12は、補助部材10Bの長手方向の全長に渡って形成されている。なお、突起部12は、補助部材10Aの長手方向に沿って断続的に形成してもよい。
The
突合せ工程は、図6に示すように、第一金属部材1Bと第二金属部材2Bとの間に補助部材10Bを介設し、第一金属部材1Bと第二金属部材2Bとを垂直(L字状)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1B及び第二金属部材2Bの入隅(内隅)側に架台K2を配置して、両者を付き合わせる。架台K2には、突起部12Bが挿入される断面矩形の凹部K2aが形成されている。凹部K2aは、補助部材10Bの長手方向に延設されている。突合せ工程では、まず、補助部材10Aの突起部12を凹部K2aに挿入する。
In the butting step, as shown in FIG. 6, an
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L字状に突き合わせる。突起部12Bは、第一金属部材1の側面1Bbに係止される。第一金属部材1Bの端面1Baと、補助部材10Bの側面10Bb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2Bの側面2Bbと補助部材10Bの側面10Bc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1Bと第二金属部材2Bとは垂直になっている。
Next, the
接合工程は、図6及び図7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10Bの表面10Ba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10B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. 6 and 7, a step of friction stir joining the butted portions J3 and J4 using a rotating tool F. FIG. In the joining step, only the stirring pin F2 of the rotating tool F is inserted into the surface 10Ba of the
また、本実施形態では、攪拌ピンF2の回転中心軸Zを水平にしつつ、攪拌ピンF2を補助部材10Bの表面10aBの幅方向中央に挿入して、補助部材10Bの長手方向に沿って相対移動させる。このとき、攪拌ピンF2の先端部の外周面は、第一金属部材1Bの端面1Ba及び第二金属部材2の側面2Bbに接触させず、攪拌ピンF2の基端部の外周面は、第一金属部材1Bの端面1Ba及び第二金属部材2Bの側面2Bbに接触させた状態となっている。攪拌ピンF2の基端部の外周面は、第一金属部材1Bの端面1Ba及び第二金属部材2Bの側面2Bbとで、基端側に向かうに連れて接触代が大きくなるように接触している。
Further, in the present embodiment, while the rotation center axis Z of the stirring pin F2 is horizontal, the stirring pin F2 is inserted into the center of the width direction of the surface 10aB of the
接合工程では、攪拌ピンF2のみを第一金属部材1B、第二金属部材2B及び補助部材10Bに接触させ、攪拌ピンF2の基端側は、第一金属部材1B及び第二金属部材2B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K2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10B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J3,J4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。なお、接合工程が終了したら、突起部12Bを切除する切除工程を行ってもよいし、突起部12Bをそのまま残してもよい。また、本実施形態において、突起部12Bを省略した補助部材を用いてもよい。
In the joining step, only the stirring pin F2 is brought into contact with 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1Bと、第二金属部材2Bとを垂直に接合することができる。さらに、補助部材10Bの浮き上がりを防ぐことができるので、第一金属部材1B及び第二金属部材2Bに対する補助部材10B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。
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 this embodiment, 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8は、本発明の第四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。第四実施形態では、図8に示すように、第一金属部材1Cと第二金属部材2C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。
[Fourth embodiment]
Next, a joining method according to a fourth 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 fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the fourth embodiment differs from the other embodiments in that the
第四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1C、第二金属部材2C及び補助部材10Cを用意する。第一金属部材1Cは、板状を呈し、端面1Ca、表面1Cb及び裏面1Ccを備えている。端面1Caは、表面1Cb及び裏面1Ccに対して垂直になっている。
In the bonding method according to the fourth embodiment, a preparation process, a matching process, and a bonding process are performed. In the preparation step, the
第二金属部材2C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2Cは、第一端面2Ca、第一表面2Cb、第二端面2Cc、第二表面2Cd及び裏面2Ceとを有する。第一端面2Caは、第一表面2Cbに対して垂直になっている。第二端面2Ccは、第二表面2Cd及び裏面2Ceに対して垂直になっている。
The
補助部材10Cは、断面矩形の長尺の部材にて構成されている。補助部材10Cは、表面10Caと、側面10Cb,10Ccと、裏面10Cdを備えている。側面10Cb,10Ccは、表面10Caおよび裏面10Cdと垂直になっている。側面10Cb,10Ccは互いに平行になっている。
The
突合せ工程は、図9に示すように、第一金属部材1Cと第二金属部材2Cとを重ね合わせつつ、補助部材10C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1Cの裏面1Ccと、第二金属部材2Cの第二表面2Cdとが重ね合わされて突合せ部J7が形成される。また、補助部材10Cの側面10Cbと第一金属部材1Cの端面1Caとが突き合わされて突合せ部J5が形成される。また、補助部材10Cの側面10Ccと第二金属部材2Cの第一端面2Ca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. 9, a step of overlapping the
接合工程は、図10に示すように、回転ツールFを用いて第一金属部材1Cと第二金属部材2C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10Cの表面10Caの幅方向中央に挿入する。接合工程では、本実施形態では攪拌ピンF2の下端部の外周面は、第一金属部材1Cの端面1Ca及び第二金属部材2Cの第一端面2Caに接触させず、攪拌ピンF2の上端部の外周面は、第一金属部材1Cの端面1Ca及び第二金属部材2Cの第一端面2Caに接触させた状態で、攪拌ピンF2を補助部材10Cに沿って相対移動させる。
The joining step is, as shown in FIG. 10, 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1C、第二金属部材2C及び補助部材10Cに接触させ、攪拌ピンF2の基端側は、第一金属部材1C及び第二金属部材2C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2Cd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10C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10Cから離脱させる。以上により、突合せ部J5,J6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
以上説明した第四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。 Approximately the same effect as the first embodiment can be obtained by the fourth embodiment described above.
[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11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断面図である。第五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。第五実施形態では、補助部材10CAの形状が第四実施形態と主に相違する。本実施形態では、第四実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Fifth embodiment]
Next, a joining method according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a preparatory step of a joining method according to a fifth embodiment of the present invention. A joining method according to the fifth embodiment performs a preparation process, a matching process, and a joining process. The fifth embodiment differs from the fourth embodiment mainly in the shape of the auxiliary member 10CA. In this embodiment, a description will be given centering on the parts that are different from the fourth embodiment.
図11に示すように、第一金属部材1Cは第四実施形態と同一である。第二金属部材2Cの第二表面2Cdには、凹溝部15が形成されている。凹溝部15は断面矩形状に形成されている。
As shown in FIG. 11, the
補助部材10CAは、断面矩形状の本体部11と、本体部11の裏面(底部)10Cdから突出する突起部12とを備えている。突起部12は、本体部11の裏面(底部)10Cdよりも幅広となる断面矩形(横長の長方形)状を呈する。突起部12は、補助部材10Cの長手方向の全長に渡って形成されている。なお、突起部12は、補助部材10CAの長手方向に沿って断続的に形成してもよい。突起部12は、第二金属部材2Cの凹溝部15に挿入される。
The auxiliary member 10CA includes a
突合せ工程では、第一金属部材1Cと、第二金属部材2Cと、補助部材10CA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10CAの突起部12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12を挿入する。次に、第四実施形態と同じ要領で、各部材を突き合わせて突合せ部J5,J6,J7を形成する。接合工程は、第四実施形態と同一である。
In the butting step, the
以上説明した第五実施形態によっても、第四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12を備えることにより、補助部材10CAの浮き上がりを防ぐことができる。
The fifth embodiment described above can also achieve substantially the same effects as the fourth embodiment. In addition, by providing the projecting
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~第五実施形態に係る接合工程でも、攪拌ピンF2の上端部(基端部)の外周面と、第一金属部材及び第二金属部材は接触させたが、これに限定されるものではない。塑性化領域が第一金属部材及び第二金属部材に到達するようにすれば、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 fifth embodiments, the outer peripheral surface of the upper end (base end) of the stirring pin F2 is brought into contact with the first metal member and the second metal member, but the present invention is not limited to this. not something. If the plasticized region reaches the first metal member and the second metal member, friction stir welding can be performed without contact between the stirring pin F2 of the rotary tool F and the first metal member and the second metal member. good too.
1 第一金属部材
1a 端面
2 第二金属部材
2a 端面
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
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
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断面矩形の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、前記攪拌ピンの少なくとも基端側の外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材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, a second metal member made of an aluminum alloy, and a rectangular cross-section made of aluminum or an aluminum alloy having a hardness lower than that of the first metal member and the second metal member. A preparation step of preparing an auxiliary member of
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;
While inserting the rotating rotating tool from the surface side of the auxiliary member, only the stirring pin is brought into contact with the auxiliary member to expose the proximal side of the stirring pin, and at least the outer circumference of the proximal side of the stirring pin is removed. With the surfaces in contact with the first metal member and the second metal member, the rotary tool is relatively moved along the butted portion to move the first metal member and the second metal member to the auxiliary member. and a joining step of joining through.
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断面矩形の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、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端面と前記補助部材の一方の側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、前記攪拌ピンの少なくとも基端側の外周面を前記第一金属部材及び前記第二金属部材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, a second metal member made of an aluminum alloy, and a rectangular cross-section made of aluminum or an aluminum alloy having a hardness lower than that of the first metal member and the second metal member. A preparation step of preparing an auxiliary member of
The end portion of the first metal member and the side surface of the second metal member are butted against each other, and the auxiliary member is sandwiched between the end portion of the first metal member and the side surface of the second metal member, a butting step of butting an end face of one metal member against one side surface of the auxiliary member and forming a butting portion by butting a side surface of the second metal member against the other side surface of the auxiliary member;
While inserting the rotating rotating tool from the surface side of the auxiliary member, only the stirring pin is brought into contact with the auxiliary member to expose the proximal side of the stirring pin, and at least the outer circumference of the proximal side of the stirring pin is removed. With the surfaces in contact with the first metal member and the second metal member, the rotary tool is relatively moved along the butted portion to move the first metal member and the second metal member to the auxiliary member. and a joining step of joining through.
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.
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