JP7344252B2 - Friction stir welding method, friction stir welding jig, and friction stir welding device - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、摩擦攪拌接合方法、摩擦攪拌接合用治具、および摩擦攪拌接合装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to a friction stir welding method, a friction stir welding jig, and a friction stir welding apparatus.

摩擦攪拌接合（FSW；Friction Stir Welding）においては、回転する工具の押圧力と回転力によって接合する部材（母材）の材料を塑性流動させる。
例えば、摩擦攪拌接合に用いられる工具には、円柱状の基部、基部の一方の端部に設けられたショルダ、及び、ショルダと同芯に設けられ、ショルダから突出する撹拌ピンが設けられている。一般的に攪拌ピンの側面にはねじ溝が設けられている。摩擦攪拌接合を行う際には、回転させた接合工具をショルダが母材表面に十分に接触するように接合する部材へ挿入し、接合する部材の表面と平行な方向へ移動させる。回転させたショルダと撹拌ピンが母材と接触して摩擦熱が発生し、この熱で軟化した母材が接合工具の押圧力と回転力によって塑性流動する。攪拌ピンの側面のねじ溝の働きにより、軟化した母材には回転方向および部材の裏面側（工具が挿入される側とは反対側）へ向かう螺旋軌道の塑性流動が生じる。ここで、母材の全板厚を接合する場合、塑性流動の範囲が母材の裏面側へ到達するように工具の母材への挿入深さや工具の回転数などを調整する。 In friction stir welding (FSW), the material of the parts (base material) to be joined is caused to flow plastically by the pressing force and rotational force of a rotating tool.
For example, a tool used for friction stir welding includes a cylindrical base, a shoulder provided at one end of the base, and a stirring pin provided concentrically with the shoulder and protruding from the shoulder. . Generally, a threaded groove is provided on the side surface of the stirring pin. When performing friction stir welding, a rotated welding tool is inserted into the members to be welded so that the shoulder fully contacts the surfaces of the base materials, and is moved in a direction parallel to the surfaces of the members to be welded. The rotated shoulder and stirring pin come into contact with the base material, generating frictional heat, and the base material softened by this heat undergoes plastic flow due to the pressing force and rotational force of the welding tool. Due to the action of the thread groove on the side surface of the stirring pin, plastic flow occurs in the softened base material in a spiral trajectory in the direction of rotation and toward the back side of the member (the side opposite to the side into which the tool is inserted). Here, when joining the entire thickness of the base metal, the insertion depth of the tool into the base metal, the rotation speed of the tool, etc. are adjusted so that the range of plastic flow reaches the back side of the base metal.

ここで、接合する部材は、裏当て（例えば、摩擦攪拌接合装置のステージなど）に載置される。そのため、塑性流動させた材料が部材の裏面側に到達すると、部材の接合部分と、裏当てとが接合される場合がある。部材の接合部分と、裏当てとが接合されると、接合された部材を裏当てから取り外すのが困難となる。 Here, the members to be joined are placed on a backing (for example, a stage of a friction stir welding apparatus). Therefore, when the plastically flowed material reaches the back side of the member, the joining portion of the member and the backing may be joined together. Once the joined portion of the member and the backing are joined together, it becomes difficult to remove the joined member from the backing.

そこで、部材の接合部分と、裏当てとの間に、板状の中間材を挿入する方法が提案されている。中間材が挿入されていれば、中間材と裏当ては接合されないため、接合された部材を裏当てから取り外すのが容易となる。 Therefore, a method has been proposed in which a plate-shaped intermediate material is inserted between the joining portion of the members and the backing. If the intermediate material is inserted, the intermediate material and the backing will not be joined, making it easy to remove the joined member from the backing.

ところが、単に、部材の接合部分と、裏当てとの間に、中間材を挿入すると、摩擦攪拌接合を行った際の熱と圧力で、中間材と部材が接合してしまう。特に接合する部材と中間材が同じ材質か近い材質の場合、部材と中間材は強固に接合する。部材の接合部分に接合された中間材は、機械加工により除去する必要がある。そのため、生産性の向上に改善の余地があった。 However, if the intermediate material is simply inserted between the joining portion of the members and the backing, the intermediate material and the members will be joined by the heat and pressure during friction stir welding. Particularly when the member to be joined and the intermediate material are made of the same material or similar materials, the member and the intermediate material are firmly joined. The intermediate material joined to the joining part of the parts must be removed by machining. Therefore, there was room for improvement in improving productivity.

特許第４５９９６０８号公報Patent No. 4599608 特許第４５４３２０４号公報Patent No. 4543204

本発明が解決しようとする課題は、生産性の向上を図ることができる摩擦攪拌接合方法、摩擦攪拌接合用治具、および摩擦攪拌接合装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a friction stir welding method, a friction stir welding jig, and a friction stir welding apparatus that can improve productivity.

実施形態に係る摩擦攪拌接合方法は、裏当ての少なくとも１つの面に、無機材料と有機材料とを含む膜部を設ける工程と、前記膜部の上に接合する部材の付き合わせ部が載るように、前記接合する部材を前記裏当ての上へ搭載する工程と、前記部材の突き合わせ部分へ、前記膜部側とは反対側から、回転させた摩擦攪拌接合工具を挿入する工程と、を備えている。前記無機材料は層状結晶構造を有する。
The friction stir welding method according to the embodiment includes a step of providing a membrane portion containing an inorganic material and an organic material on at least one surface of a backing material, and a step of placing a mating portion of a member to be joined on the membrane portion. The method further comprises the steps of: mounting the member to be joined onto the backing; and inserting a rotated friction stir welding tool into the abutting portion of the member from the side opposite to the membrane portion side. ing. The inorganic material has a layered crystal structure.

（ａ）～（ｄ）は、本実施の形態に係る摩擦攪拌接合方法を例示するための模式工程断面図である。(a) to (d) are schematic process cross-sectional views for illustrating the friction stir welding method according to the present embodiment. （ａ）～（ｄ）は、他の実施形態に係る摩擦攪拌接合方法を例示するための模式工程断面図である。(a) to (d) are schematic process cross-sectional views for illustrating a friction stir welding method according to another embodiment. 本実施の形態に係る摩擦攪拌接合装置を例示するための模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a friction stir welding apparatus according to the present embodiment. 除去装置を例示するための模式図である。It is a schematic diagram for illustrating a removal device.

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。 Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. Note that in each drawing, similar components are denoted by the same reference numerals, and detailed explanations are omitted as appropriate.

（摩擦攪拌接合方法および摩擦攪拌接合用治具）
図１（ａ）～（ｄ）は、本実施の形態に係る摩擦攪拌接合方法を例示するための模式工程断面図である。 (Friction stir welding method and jig for friction stir welding)
FIGS. 1(a) to 1(d) are schematic process cross-sectional views for illustrating the friction stir welding method according to the present embodiment.

まず、図１（ａ）に示すように、裏当て１０１の表面に膜部１を形成する。
なお、一例として、２つの部材７１、７２を突き合わせ接合する場合を説明するが、１つの部材の一方の端部と、他方の端部とを突き合わせ接合してもよい。 First, as shown in FIG. 1(a), the film portion 1 is formed on the surface of the backing 101.
Note that, as an example, a case will be described in which two members 71 and 72 are butt-joined, but one end of one member and the other end may be butt-joined.

膜部１は、例えば、無機材料、有機材料、および溶媒を混合して塗布液を生成し、生成した塗布液を裏当て１０１の表面に塗布し、塗布した塗布液を乾燥させることで形成することができる。形成された膜部１は、無機材料と、有機材料と、を含んでいる。 The film portion 1 is formed, for example, by mixing an inorganic material, an organic material, and a solvent to generate a coating liquid, applying the generated coating liquid to the surface of the backing 101, and drying the applied coating liquid. be able to. The formed film portion 1 contains an inorganic material and an organic material.

形成される膜部１の平面形状や平面寸法には特に限定がない。例えば、膜部１は、裏当て１０１の、部材７１、７２が載置される領域を覆う様に設けることができる。膜部１の厚みには、特に限定がない。例えば、膜部１の厚みは、部材７１、７２が載置される領域に裏当て１０１の表面が露出しない程度であればよい。 There are no particular limitations on the planar shape or planar dimensions of the membrane portion 1 to be formed. For example, the membrane portion 1 can be provided to cover the area of the backing 101 where the members 71 and 72 are placed. There is no particular limitation on the thickness of the membrane portion 1. For example, the thickness of the membrane portion 1 may be such that the surface of the backing 101 is not exposed in the area where the members 71 and 72 are placed.

ただし、膜部１の厚みのばらつきが大きくなると、載置された部材７１、７２の傾きが大きくなり、部材７１、７２の接合部分の品質が悪くなるおそれがある。そのため、膜部１の厚みは、なるべく均一となるようにすることが好ましい。例えば、スプレー法、コーター法などにより塗布液を塗布すれば、膜部１の厚みを均一にするのが容易となる。 However, if the variation in the thickness of the membrane portion 1 increases, the inclination of the mounted members 71 and 72 will increase, and the quality of the joint portion of the members 71 and 72 may deteriorate. Therefore, it is preferable that the thickness of the membrane portion 1 is made as uniform as possible. For example, if the coating liquid is applied by a spray method, a coater method, etc., it is easy to make the thickness of the film portion 1 uniform.

塗布液に混合させる無機材料の形態には特に限定がない。無機材料は、例えば、粉状体などとすることができる。
無機材料は、部材７１、７２の材料の融点よりも高い融点を有する。無機材料は、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、層状結晶構造を有する固体潤滑剤などとすることができる。層状結晶構造を有する固体潤滑剤は、例えば、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、石墨（Ｃ）などである。 There is no particular limitation on the form of the inorganic material mixed into the coating liquid. The inorganic material can be, for example, a powder.
The inorganic material has a melting point higher than the melting point of the material of the members 71, 72. The inorganic material can be, for example, a metal oxide, a metal nitride, a metal oxynitride, a solid lubricant having a layered crystal structure, or the like. Examples of the solid lubricant having a layered crystal structure include molybdenum disulfide (MoS 2 ), boron nitride (BN), tungsten disulfide (WS 2 ), and graphite (C).

層状結晶構造を有する固体潤滑剤は、層と層を繋ぐ結合が弱いので、せん断力が加わると層間に滑りが生じ易い。そのため、無機材料として層状結晶構造を有する固体潤滑剤を用いれば、後述する工程において、接合された部材７１、７２を裏当て１０１から取り外す際に、膜部１を容易に破断させることができる。そのため、接合された部材７１、７２を裏当て１０１から容易に分離させることができる。また、後述する工程において、部材７１、７２に付着した膜部１の一部１ａを除去する際に、膜部１の一部１ａに含まれている有機材料とともに無機材料を容易に除去することができる。 A solid lubricant having a layered crystal structure has weak bonds connecting the layers, and therefore slippage easily occurs between the layers when shear force is applied. Therefore, if a solid lubricant having a layered crystal structure is used as the inorganic material, the membrane portion 1 can be easily broken when the joined members 71 and 72 are removed from the backing 101 in the process described later. Therefore, the joined members 71 and 72 can be easily separated from the backing 101. Further, in the process described later, when removing the part 1a of the film part 1 attached to the members 71 and 72, the inorganic material can be easily removed together with the organic material contained in the part 1a of the film part 1. I can do it.

有機材料には特に限定がない。有機材料は、例えば、溶媒により溶解させたり、溶媒により軟化させたりすることができ、且つ、層状結晶構造を有する固体潤滑剤などの無機材料と親和性がある樹脂とすることができる。樹脂は、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、アクリル樹脂などとすることができる。
溶媒は、有機材料の種類などに応じて適宜選択することができる。 There are no particular limitations on the organic material. The organic material can be, for example, a resin that can be dissolved or softened by a solvent and has an affinity with an inorganic material such as a solid lubricant having a layered crystal structure. The resin can be, for example, polyvinyl alcohol, methylcellulose, acrylic resin, or the like.
The solvent can be appropriately selected depending on the type of organic material.

次に、図１（ｂ）に示すように、摩擦攪拌接合により、部材７１と部材７２を突き合わせ接合する。
例えば、まず、膜部１の裏当て１０１側とは反対側に、部材７１、７２の突き合わせ部分を設ける。この際、部材７１の側面と部材７２の側面とを接触させる。 Next, as shown in FIG. 1(b), the members 71 and 72 are butt-joined by friction stir welding.
For example, first, abutting portions of the members 71 and 72 are provided on the side of the membrane portion 1 opposite to the backing 101 side. At this time, the side surface of the member 71 and the side surface of the member 72 are brought into contact.

部材７１、７２の材料は、摩擦攪拌接合法により塑性流動させることができるものであれば特に限定はない。部材７１、７２の材料は、例えば、金属とすることができる。金属は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金、および鉄などとすることができる。また、部材７２の材料は、部材７１の材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
部材７１、７２の形状には特に限定はない。例えば、図１（ｂ）に示すように、板状の部材７１、７２とすることもできるし、ブロック状の部材７１、７２とすることもできる。 The materials of the members 71 and 72 are not particularly limited as long as they can be made to plastically flow by the friction stir welding method. The material of the members 71 and 72 can be, for example, metal. The metal can be, for example, aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, titanium, titanium alloy, magnesium, magnesium alloy, iron, and the like. Moreover, the material of the member 72 may be the same as the material of the member 71, or may be different.
There are no particular limitations on the shapes of the members 71 and 72. For example, as shown in FIG. 1(b), plate-like members 71 and 72 or block-like members 71 and 72 may be used.

続いて、部材７１、７２の突き合わせ部分（部材７１と部材７２の接触部分）の、膜部１側とは反対側から、回転させた摩擦攪拌接合工具２００（以下、単に、工具２００と称する）を部材７１、７２の突き合わせ部分の内部に挿入する。例えば、工具２００の端部に設けられたショルダ２００ａと撹拌ピン２００ｂを突き合わせ部分の内部に挿入する。例えば、撹拌ピンの先端を、部材７１、７２の板厚の９０％以上の深さまで挿入する。 Next, a friction stir welding tool 200 (hereinafter simply referred to as tool 200) is rotated from the side opposite to the membrane part 1 of the abutting part of the members 71 and 72 (the contact part of the member 71 and the member 72). is inserted into the abutting portion of the members 71 and 72. For example, the shoulder 200a and stirring pin 200b provided at the end of the tool 200 are inserted into the abutting portion. For example, the tip of the stirring pin is inserted to a depth of 90% or more of the thickness of the members 71 and 72.

回転する工具２００の押圧力と回転力によって、接合する部材７１、７２の材料が塑性流動する。塑性流動した材料は、部材７１、７２の裏面側に向かう工具２００を中心とする螺旋軌道で流動し、流動した材料が部材７１、７２の裏面側に到達すると、部材７１、７２の表面側に向かって流動する。部材７１、７２の表面側に向かって流動した材料は、ショルダ２００ａにより接合部外への流出を抑制されるが、一部は部材７１，７２の外へ流出し、接合部バリとなる。 The materials of the members 71 and 72 to be joined plastically flow due to the pressing force and rotational force of the rotating tool 200. The plastically fluid material flows in a spiral trajectory centered on the tool 200 toward the back side of the members 71, 72, and when the fluid material reaches the back side of the members 71, 72, it flows toward the front side of the members 71, 72. flowing towards. The material flowing toward the surfaces of the members 71 and 72 is prevented from flowing out of the joint by the shoulder 200a, but some of the material flows out of the members 71 and 72 and becomes a joint burr.

続いて、回転させた工具２００を、部材７１、７２の突き合わせ部分に沿って移動させ、所定の位置において、工具２００を部材７１、７２から引き抜く。
回転させた工具２００を、突き合わせ部分に沿って移動させることで、突き合わせ部分に線状の接合部７０が形成される。 Subsequently, the rotated tool 200 is moved along the abutting portion of the members 71 and 72, and the tool 200 is pulled out from the members 71 and 72 at a predetermined position.
By moving the rotated tool 200 along the abutting portion, a linear joint 70 is formed at the abutting portion.

次に、図１（ｃ）に示すように、突き合わせ接合された部材７１、７２を裏当て１０１から取り外す。例えば、突き合わせ接合された部材７１、７２を裏当て１０１から持ち上げる。
前述したように、部材７１、７２と裏当て１０１との間には、膜部１が設けられている。膜部１が設けられていれば、部材７１と部材７２を接合した際の熱と圧力で、部材７１、７２が裏当て１０１に接合されるのを抑制することができる。そのため、接合された部材７１、７２を裏当て１０１から分離し易くなる。 Next, as shown in FIG. 1(c), the butt-jointed members 71 and 72 are removed from the backing 101. For example, the butt-jointed members 71, 72 are lifted off the backing 101.
As described above, the membrane portion 1 is provided between the members 71 and 72 and the backing 101. If the membrane portion 1 is provided, it is possible to prevent the members 71 and 72 from being joined to the backing 101 due to heat and pressure when the members 71 and 72 are joined. Therefore, the joined members 71 and 72 can be easily separated from the backing 101.

ここで、膜部１が部材７１、７２に付着する場合がある。この場合、接合部７０と裏当て１０１との間にある膜部１には、膜部１の他の部分に比べて、より多くの熱と、より高い圧力が加わる。そのため、接合部７０には、膜部１が付着し易くなる。 Here, the membrane portion 1 may adhere to the members 71 and 72. In this case, more heat and higher pressure are applied to the membrane part 1 between the joint part 70 and the backing 101 compared to other parts of the membrane part 1. Therefore, the membrane portion 1 easily adheres to the joint portion 70.

しかしながら、膜部１は、有機材料を含み、厚みも薄いので強度が低い。そのため、部材７１、７２を裏当て１０１から取り外す際に、部材７１、７２に付着した膜部１を破断させることができる。そのため、膜部１が部材７１、７２に付着したとしても、接合された部材７１、７２を裏当て１０１から分離し易くなる。 However, the film portion 1 contains an organic material and is thin, so its strength is low. Therefore, when removing the members 71 and 72 from the backing 101, the membrane portion 1 attached to the members 71 and 72 can be broken. Therefore, even if the membrane portion 1 adheres to the members 71, 72, the joined members 71, 72 can be easily separated from the backing 101.

また、膜部１が、層状結晶構造を有する固体潤滑剤を含んでいれば、膜部１をさらに容易に破断させることができる。そのため、接合された部材７１、７２を裏当て１０１からさらに分離し易くなる。 Moreover, if the film part 1 contains a solid lubricant having a layered crystal structure, the film part 1 can be broken more easily. Therefore, it becomes easier to separate the joined members 71 and 72 from the backing 101.

ここで、部材７１、７２に付着した膜部１を破断させれば、膜部１の一部１ａが、部材７１、７２に付着することになる。図１（ｃ）に例示をした膜部１の一部１ａは、接合部７０に付着している。 Here, if the membrane portion 1 attached to the members 71 and 72 is broken, part 1a of the membrane portion 1 will adhere to the members 71 and 72. A portion 1a of the membrane portion 1 illustrated in FIG. 1(c) is attached to the joint portion 70.

そのため、次に、図１（ｄ）に示すように、接合された部材７１、７２に付着した膜部１の一部１ａを除去する。
膜部１は、無機材料を保持するバインダとなる有機材料を含んでいる。有機材料は、無機材料よりも耐薬品性が低い。そのため、例えば、酸やアルカリなどの薬剤を用いて、有機材料を除去することができる。有機材料を除去すれば、有機材料に保持されている無機材料の大部分を除去することができる。薬剤は、有機材料の種類に応じて適宜選択することができる。 Therefore, next, as shown in FIG. 1(d), part 1a of the membrane portion 1 attached to the joined members 71 and 72 is removed.
The membrane portion 1 contains an organic material that serves as a binder that holds an inorganic material. Organic materials have lower chemical resistance than inorganic materials. Therefore, for example, the organic material can be removed using a chemical such as an acid or an alkali. By removing the organic material, most of the inorganic material retained by the organic material can be removed. The drug can be appropriately selected depending on the type of organic material.

また、接合された部材７１，７２に付着した膜部１の一部１ａへレーザ光Ｌを照射して膜部１の一部１ａを除去できる。レーザ光Ｌとしては、例えば波長１μmの赤外パルスレーザ光を使用する。極短時間に光を発振させて放出するパルスレーザでは、連続発振するＣＷレーザよりも最大強度が高くなる。このパルスレーザ光をある程度光を吸収する物体へ照射すると、物体で昇華・蒸発が起こると共にレーザ光による衝撃で物体が損傷する。このようなパルスレーザ光を、光吸収率が異なる２つの物体へ照射した場合、光吸収率が高い物体だけを選択的に損傷させ、除去することができる。例えば部材７１、７２が銅で膜部１の材料が石墨である場合、銅の波長１μmの光の吸収率は約６％で、石墨の光吸収率は約８５％である。このような場合に部材７１、７２に付着した膜部１の一部１ａへパルスレーザ光を適切な出力で照射すると、部材７１、７２に損傷をほとんど与えずに膜部１の一部１ａを除去できる。 Moreover, the part 1a of the film part 1 attached to the joined members 71 and 72 can be removed by irradiating the laser beam L to the part 1a of the film part 1. As the laser beam L, for example, an infrared pulsed laser beam with a wavelength of 1 μm is used. A pulsed laser that oscillates and emits light in an extremely short period of time has a higher maximum intensity than a CW laser that oscillates continuously. When this pulsed laser beam is irradiated onto an object that absorbs light to some extent, sublimation and evaporation occur in the object, and the object is damaged by the impact of the laser beam. When two objects with different light absorption rates are irradiated with such pulsed laser light, only the object with a higher light absorption rate can be selectively damaged and removed. For example, when the members 71 and 72 are copper and the material of the film portion 1 is graphite, the absorption rate of light at a wavelength of 1 μm of copper is about 6%, and the light absorption rate of graphite is about 85%. In such a case, if the part 1a of the film part 1 attached to the members 71 and 72 is irradiated with a pulsed laser beam at an appropriate output, the part 1a of the film part 1 will be removed with almost no damage to the members 71 and 72. Can be removed.

ここで、薬剤を用いて、接合された部材７１、７２に付着した膜部１の一部１ａを除去すると、部材７１、７２に付着した薬剤を除去する必要がある。また、部材７１、７２の材料によっては、薬剤が使えない場合がある。さらに、膜部１を構成する無機物のうち、部材７１、７２の表面に食い込んでいるものは部材７１、７２の表面に残り、完全に除去することは難しい。 Here, when the part 1a of the membrane portion 1 adhering to the joined members 71, 72 is removed using a chemical, it is necessary to remove the chemical adhering to the members 71, 72. Further, depending on the material of the members 71 and 72, the medicine may not be usable. Further, among the inorganic substances constituting the membrane portion 1, those that have bitten into the surfaces of the members 71 and 72 remain on the surfaces of the members 71 and 72, and are difficult to completely remove.

この場合、レーザ光Ｌを照射して、接合された部材７１、７２に付着した膜部１の一部１ａを除去すれば、部材７１、７２に付着している薬剤を洗浄などで除去するのを省くことができる。また、膜部１の一部１ａを完全に除去できる。 In this case, by irradiating the laser beam L to remove part 1a of the film portion 1 adhering to the joined members 71 and 72, the chemicals adhering to the members 71 and 72 can be removed by cleaning or the like. can be omitted. Further, part 1a of the film portion 1 can be completely removed.

以上の様にして、部材７１と部材７２を突き合わせ接合することができる。
本実施の形態に係る摩擦攪拌接合方法とすれば、接合された部材７１、７２に付着した膜部１の一部１ａを容易に除去することができる。そのため、生産性の向上を図ることができる。 In the manner described above, the member 71 and the member 72 can be butted and joined.
Using the friction stir welding method according to the present embodiment, it is possible to easily remove the part 1a of the membrane portion 1 attached to the joined members 71 and 72. Therefore, productivity can be improved.

図２（ａ）～（ｄ）は、他の実施形態に係る摩擦攪拌接合方法を例示するための模式工程断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、裏当て１０１の表面に、摩擦攪拌接合用治具３を設ける。摩擦攪拌接合用治具３は、例えば、基部２と、基部２の一方の面に設けられた膜部１と、を有する。この場合、膜部１が裏当て１０１側とは反対側になるように、摩擦攪拌接合用治具３を裏当て１０１の一方の側に設ける。摩擦攪拌接合用治具３は、裏当て１０１に着脱可能に設けることができる。例えば、摩擦攪拌接合用治具３は、裏当て１０１の表面に設けられた凹部１０１ａの内部に設けることができる。凹部１０１ａの深さは、例えば、基部２の厚みと略同じとすることができる。 FIGS. 2(a) to 2(d) are schematic process cross-sectional views for illustrating a friction stir welding method according to another embodiment.
First, as shown in FIG. 2(a), a friction stir welding jig 3 is provided on the surface of the backing 101. The friction stir welding jig 3 includes, for example, a base 2 and a membrane portion 1 provided on one surface of the base 2. In this case, the friction stir welding jig 3 is provided on one side of the backing 101 so that the membrane portion 1 is on the side opposite to the backing 101. The friction stir welding jig 3 can be detachably attached to the backing 101. For example, the friction stir welding jig 3 can be provided inside a recess 101a provided on the surface of the backing 101. The depth of the recessed portion 101a may be approximately the same as the thickness of the base portion 2, for example.

ここで、図１（ａ）～（ｄ）に例示をした摩擦攪拌接合方法においては、裏当て１０１の表面に膜部１を直接形成している。
これに対して、本実施の形態に係る摩擦攪拌接合方法においては、膜部１を有する摩擦攪拌接合用治具３を用いる。前述したように、接合された部材７１、７２を裏当て１０１から分離した際に、膜部１の一部が破断する場合がある。膜部１の一部が破断すると、次の部材７１、７２を摩擦攪拌接合する前に、破断した膜部１を修復する必要がある。 Here, in the friction stir welding method illustrated in FIGS. 1(a) to 1(d), the membrane portion 1 is directly formed on the surface of the backing 101.
On the other hand, in the friction stir welding method according to the present embodiment, a friction stir welding jig 3 having a membrane portion 1 is used. As described above, when the joined members 71 and 72 are separated from the backing 101, a part of the membrane portion 1 may break. When a part of the membrane part 1 is broken, it is necessary to repair the broken membrane part 1 before friction stir welding the next members 71 and 72.

裏当て１０１の表面に膜部１が直接形成されている場合には、例えば、破断した膜部１を裏当て１０１から剥がし、裏当て１０１の表面に膜部１を再度形成する。しかしながら、この様にすると生産性が低下するおそれがある。 When the film part 1 is directly formed on the surface of the backing 101, for example, the broken film part 1 is peeled off from the backing 101, and the film part 1 is formed again on the surface of the backing 101. However, this may reduce productivity.

本実施の形態に係る摩擦攪拌接合方法においては、膜部１を有する摩擦攪拌接合用治具３を用いるので、膜部１の一部が破断した際には、他の摩擦攪拌接合用治具３と交換すれば良い。摩擦攪拌接合用治具３は、予め作製しておくことができるので、摩擦攪拌接合用治具３の迅速な交換を行うことができる。そのため、生産性の向上を図ることができる。 In the friction stir welding method according to the present embodiment, the friction stir welding jig 3 having the membrane part 1 is used, so when a part of the membrane part 1 breaks, another friction stir welding jig is used. Just replace it with 3. Since the friction stir welding jig 3 can be prepared in advance, the friction stir welding jig 3 can be quickly replaced. Therefore, productivity can be improved.

また、裏当て１０１の表面に設けられた凹部１０１ａの内部に、摩擦攪拌接合用治具３を設けるようにすれば、摩擦攪拌接合用治具３の位置決めと保持を行える。 Further, by providing the friction stir welding jig 3 inside the recess 101a provided on the surface of the backing 101, the friction stir welding jig 3 can be positioned and held.

基部２は、板状を呈している。基部２の平面形状と平面寸法には特に限定はない。基部２の平面形状と平面寸法は、例えば、接合された部材７１、７２の平面形状と平面寸法と略同じとすることができる。基部２の厚みは、ある程度の剛性を有することができれば特に限定がない。基部２の厚みは、例えば、部材７１、７２の厚みよりも薄くすることができる。 The base 2 has a plate shape. There are no particular limitations on the planar shape and planar dimensions of the base 2. The planar shape and planar dimensions of the base 2 can be, for example, substantially the same as the planar shapes and planar dimensions of the joined members 71 and 72. The thickness of the base 2 is not particularly limited as long as it has a certain degree of rigidity. The thickness of the base 2 can be made thinner than the thickness of the members 71 and 72, for example.

基部２の材料は、例えば、金属とすることができる。基部２の融点は、部材７１、７２の融点よりも高くすることができる。基部２の融点が、部材７１、７２の融点よりも高ければ、摩擦攪拌接合を行った際に、基部２が溶融するのを抑制できる。基部２の材料は、例えば、鉄、ステンレス、タングステンなどとすることができる。 The material of the base 2 can be, for example, metal. The melting point of the base 2 can be higher than the melting points of the members 71, 72. If the melting point of the base 2 is higher than the melting points of the members 71 and 72, it is possible to prevent the base 2 from melting during friction stir welding. The material of the base 2 can be, for example, iron, stainless steel, tungsten, or the like.

次に、図２（ｂ）に示すように、摩擦攪拌接合により、部材７１と部材７２を突き合わせ接合する。
例えば、まず、摩擦攪拌接合用治具３に設けられた膜部１の、裏当て１０１側とは反対側に、部材７１、７２の突き合わせ部分を設ける。この際、部材７１の側面と部材７２の側面とを接触させる。
続いて、回転させた工具２００を、部材７１、７２の突き合わせ部分の内部に挿入して、摩擦攪拌接合を行う。摩擦攪拌接合の手順などは、前述したものと同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。 Next, as shown in FIG. 2(b), the members 71 and 72 are butt-joined by friction stir welding.
For example, first, the abutting portion of the members 71 and 72 is provided on the opposite side of the backing 101 side of the membrane portion 1 provided on the friction stir welding jig 3. At this time, the side surface of the member 71 and the side surface of the member 72 are brought into contact.
Subsequently, the rotated tool 200 is inserted into the butt portion of the members 71 and 72 to perform friction stir welding. The friction stir welding procedure and the like can be the same as those described above, so a detailed explanation will be omitted.

次に、図２（ｃ）に示すように、突き合わせ接合された部材７１、７２を裏当て１０１から取り外す。部材７１、７２と裏当て１０１との間には、膜部１を有する摩擦攪拌接合用治具３が設けられているので、接合された部材７１、７２を裏当て１０１から分離し易くなる。なお、膜部１の作用および効果は、前述したものと同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。 Next, as shown in FIG. 2(c), the butt-jointed members 71 and 72 are removed from the backing 101. Since the friction stir welding jig 3 having the membrane portion 1 is provided between the members 71 and 72 and the backing 101, the joined members 71 and 72 can be easily separated from the backing 101. Note that the functions and effects of the membrane portion 1 can be the same as those described above, so detailed explanations will be omitted.

次に、図２（ｄ）に示すように、接合された部材７１、７２に付着した膜部１の一部１ａを除去する。なお、膜部１の一部１ａの除去は、前述したものと同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。 Next, as shown in FIG. 2(d), a portion 1a of the membrane portion 1 attached to the joined members 71 and 72 is removed. Note that the removal of the portion 1a of the film portion 1 can be performed in the same manner as described above, so detailed explanation will be omitted.

本実施の形態に係る摩擦攪拌接合方法とすれば、接合された部材７１、７２に付着した膜部１の一部１ａを容易に除去することができる。また、膜部１が破断した摩擦攪拌接合用治具３を、他の摩擦攪拌接合用治具３と容易に交換することができる。そのため、生産性のさらなる向上を図ることができる。
また、裏当て１０１の表面に設けられた凹部１０１ａの内部に、摩擦攪拌接合用治具３を設けるようにすれば、摩擦攪拌接合用治具３の位置決めと保持を行うことができる。そのため、摩擦攪拌接合用治具３の交換が容易となる。 Using the friction stir welding method according to the present embodiment, it is possible to easily remove the part 1a of the membrane portion 1 attached to the joined members 71 and 72. Further, the friction stir welding jig 3 in which the membrane portion 1 is broken can be easily replaced with another friction stir welding jig 3. Therefore, it is possible to further improve productivity.
Furthermore, by providing the friction stir welding jig 3 inside the recess 101a provided on the surface of the backing 101, the friction stir welding jig 3 can be positioned and held. Therefore, the friction stir welding jig 3 can be easily replaced.

（摩擦攪拌接合装置）
次に、本実施の形態に係る摩擦攪拌接合装置１００について例示をする。
図３は、本実施の形態に係る摩擦攪拌接合装置１００を例示するための模式図である。 なお、図３中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する三方向を表している。例えば、矢印Ｚは鉛直方向を表し、矢印Ｘと矢印Ｙは水平方向を表している。
図３に示す摩擦攪拌接合装置１００は、部材７１、７２を突き合わせ、突き合わせた部分を接合する。
摩擦攪拌接合装置１００は、例えば、床面などに設置することができる。 (Friction stir welding equipment)
Next, the friction stir welding apparatus 100 according to the present embodiment will be illustrated.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the friction stir welding apparatus 100 according to the present embodiment. Note that arrows X, Y, and Z in FIG. 3 represent three directions orthogonal to each other. For example, arrow Z represents the vertical direction, and arrow X and arrow Y represent the horizontal direction.
The friction stir welding apparatus 100 shown in FIG. 3 abuts members 71 and 72 and welds the abutted portions.
The friction stir welding apparatus 100 can be installed, for example, on a floor surface.

図３に示すように、摩擦攪拌接合装置１００には、例えば、摩擦攪拌接合用治具３、ステージ１０３、加工部１０４、移動部１０５、およびフレーム１０６が設けられている。 As shown in FIG. 3, the friction stir welding apparatus 100 is provided with, for example, a friction stir welding jig 3, a stage 103, a processing section 104, a moving section 105, and a frame 106.

摩擦攪拌接合用治具３は、裏当て１０１の表面に設けられた凹部１０１ａの内部に設けられる。なお、摩擦攪拌接合用治具３に代えて、裏当て１０１の表面に膜部１を設けることもできる。すなわち、裏当て１０１の少なくとも１つの面に、無機材料と有機材料とを含む膜部１が設けられていればよい。ただし、前述したように、摩擦攪拌接合用治具３を設ければ生産性の向上を図ることができる。
裏当て１０１には、部材７１、７２を突き合わせた状態で載置する。
部材７１、７２は、例えば、アルミニウム合金、銅合金などから形成された板材とすることができる。 The friction stir welding jig 3 is provided inside a recess 101a provided on the surface of the backing 101. Note that instead of the friction stir welding jig 3, a membrane portion 1 may be provided on the surface of the backing 101. That is, it is sufficient that the film portion 1 containing an inorganic material and an organic material is provided on at least one surface of the backing 101. However, as described above, if the friction stir welding jig 3 is provided, productivity can be improved.
The members 71 and 72 are placed on the backing 101 in a butted state.
The members 71 and 72 can be plates made of, for example, aluminum alloy, copper alloy, or the like.

ステージ１０３は、裏当て１０１、および保持部１０２を有する。
裏当て１０１は、例えば、金属板とすることができる。例えば、裏当て１０１は、工具鋼や炭素鋼などから形成される。ただし、裏当て１０１の材料は例示をしたものに限定されるわけではない。摩擦攪拌接合用治具３を用いる場合には、裏当て１０１の表面に凹部１０１ａが設けられる。摩擦攪拌接合用治具３を用いない場合には、裏当て１０１の表面に膜部１が設けられる。
保持部１０２は、例えば、裏当て１０１の、摩擦攪拌接合用治具３または膜部１が設けられる面に設けられる。保持部１０２は、部材７１、７２を互いに近接する方向（例えば、Ｙ方向）に加圧するとともに、裏当て１０１に押し付ける。保持部１０２は、例えば、チャックなどとすることができる。 The stage 103 has a backing 101 and a holding part 102.
The backing 101 can be, for example, a metal plate. For example, the backing 101 is made of tool steel, carbon steel, or the like. However, the material of the backing 101 is not limited to the exemplified materials. When using the friction stir welding jig 3, a recess 101a is provided on the surface of the backing 101. When the friction stir welding jig 3 is not used, the membrane portion 1 is provided on the surface of the backing 101.
The holding portion 102 is provided, for example, on the surface of the backing 101 on which the friction stir welding jig 3 or the membrane portion 1 is provided. The holding portion 102 presses the members 71 and 72 in a direction in which they approach each other (for example, in the Y direction), and also presses them against the backing 101. The holding part 102 can be, for example, a chuck.

加工部１０４は、工具２００を保持する。加工部１０４は、中心軸１０４ａを中心として工具２００を回転させる。また、加工部１０４は、回転させた工具２００の位置を変化させる。例えば、加工部１０４は、回転させた工具２００のＺ方向における位置を変化させて、ショルダ２００ａと撹拌ピン２００ｂを、部材７１、７２の突き合わせ部分の内部に挿入する。すなわち、加工部１０４は、膜部１の、ステージ１０３側（裏当て１０１側）とは反対側に設けられた部材７１、７２の突き合わせ部分に、回転させた工具２００を挿入する。
加工部１０４は、例えば、サーボモータなどの制御モータ１０４ｂを備えている。 The processing section 104 holds a tool 200. The processing section 104 rotates the tool 200 around the central axis 104a. Further, the processing unit 104 changes the position of the rotated tool 200. For example, the processing unit 104 changes the position of the rotated tool 200 in the Z direction and inserts the shoulder 200a and the stirring pin 200b into the abutting portion of the members 71 and 72. That is, the processing section 104 inserts the rotated tool 200 into the abutting portion of the members 71 and 72 provided on the opposite side of the stage 103 side (the backing 101 side) of the membrane section 1.
The processing section 104 includes, for example, a control motor 104b such as a servo motor.

移動部１０５は、フレーム１０６に設けらる。移動部１０５の上には、ステージ１０３が取り付けられる。移動部１０５は、ステージ１０３のＸ方向における位置を変化させる。また、移動部１０５は、ステージ１０３のＸ方向およびＹ方向における位置を変化させるようにしてもよい。移動部１０５は、例えば、一軸テーブルや二軸テーブル（ＸＹテーブル）などである。
移動部１０５は、ステージ１０３を介して、部材７１、７２の位置を変化させる。例えば、移動部１０５は、Ｘ方向における部材７１、７２の位置を変化させて、回転させた工具２００が挿入された位置を移動させる。そのため、部材７１、７２の突き合わせ部分を線状に接合することができる。 The moving unit 105 is provided on the frame 106. A stage 103 is attached above the moving section 105. The moving unit 105 changes the position of the stage 103 in the X direction. Further, the moving unit 105 may change the position of the stage 103 in the X direction and the Y direction. The moving unit 105 is, for example, a single-axis table or a two-axis table (XY table).
The moving unit 105 changes the positions of the members 71 and 72 via the stage 103. For example, the moving unit 105 changes the positions of the members 71 and 72 in the X direction to move the inserted position of the rotated tool 200. Therefore, the abutting portions of the members 71 and 72 can be linearly joined.

フレーム１０６には、加工部１０４および移動部１０５が取り付けられる。例えば、加工部１０４は、移動部１０５の上方に取り付けられる。 A processing section 104 and a moving section 105 are attached to the frame 106. For example, the processing section 104 is attached above the moving section 105.

図４は、除去装置３００を例示するための模式図である。
除去装置３００は、接合された部材７１、７２に付着した膜部１の一部１ａにレーザ光Ｌを照射する。
例えば、除去装置３００は、摩擦攪拌接合装置１００のステージ１０３に設けることもできるし、摩擦攪拌接合装置１００と離隔した位置に設けることもできる。 FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the removal device 300.
The removal device 300 irradiates a portion 1a of the film portion 1 attached to the joined members 71 and 72 with a laser beam L.
For example, the removal device 300 can be provided on the stage 103 of the friction stir welding device 100, or can be provided at a position separated from the friction stir welding device 100.

図４に示すように、除去装置３００は、例えば、レーザ発振器３０１、光ファイバ３０２、および照射ヘッド３０３を有する。
レーザ発振器３０１は、例えば、近赤外波長のレーザ光Ｌを発振させる。例えばレーザ光Ｌの波長は１．０６μｍであり、繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。レーザ発振器３０１は、例えば、ＹＡＧレーザ発振器、ファイバーレーザ発振器などとすることができる。 As shown in FIG. 4, the removal device 300 includes, for example, a laser oscillator 301, an optical fiber 302, and an irradiation head 303.
The laser oscillator 301 oscillates a laser beam L having a near-infrared wavelength, for example. For example, the wavelength of the laser beam L is 1.06 μm, and the repetition frequency is 100 kHz. The laser oscillator 301 can be, for example, a YAG laser oscillator, a fiber laser oscillator, or the like.

光ファイバ３０２は、レーザ発振器３０１と照射ヘッド３０３との間に設けられている。光ファイバ３０２は、レーザ発振器３０１から出射されたレーザ光Ｌを照射ヘッド３０３に伝送する。 Optical fiber 302 is provided between laser oscillator 301 and irradiation head 303. Optical fiber 302 transmits laser light L emitted from laser oscillator 301 to irradiation head 303 .

照射ヘッド３０３は、膜部１の一部１ａに向けてレーザ光Ｌを照射する。
照射ヘッド３０３は、例えば、ケース３０３ａ、集光部３０３ｂ、および照射位置制御部３０３ｃを有する。 The irradiation head 303 irradiates a portion 1a of the film portion 1 with laser light L.
The irradiation head 303 includes, for example, a case 303a, a light condensing section 303b, and an irradiation position control section 303c.

ケース３０３ａは、筒状を呈している。ケース３０３ａの側面には、窓３０３ａ１が設けられている。窓３０３ａ１は、例えば、石英から形成される。 Case 303a has a cylindrical shape. A window 303a1 is provided on the side surface of the case 303a. The window 303a1 is made of quartz, for example.

集光部３０３ｂは、ケース３０３ａの内部に設けられている。集光部３０３ｂは、光ファイバ３０２から出射したレーザ光Ｌを集光する。集光部３０３ｂは、少なくとも１つのレンズを有する。図４に例示をした集光部３０３ｂには３つのレンズが設けられている。レンズは、例えば、凸レンズなどとすることができる。 The light condensing section 303b is provided inside the case 303a. The condensing section 303b condenses the laser beam L emitted from the optical fiber 302. The light condensing section 303b has at least one lens. The condensing section 303b illustrated in FIG. 4 is provided with three lenses. The lens can be, for example, a convex lens.

照射位置制御部３０３ｃは、ケース３０３ａの内部に設けられている。照射位置制御部３０３ｃは、集光部３０３ｂにより集光されたレーザ光Ｌを反射し、窓３０３ａ１を介して、膜部１の一部１ａにレーザ光Ｌを照射する。また、照射位置制御部３０３ｃは、レーザ光Ｌの照射位置を制御する。 The irradiation position control unit 303c is provided inside the case 303a. The irradiation position control section 303c reflects the laser light L focused by the light focusing section 303b, and irradiates the part 1a of the film section 1 with the laser light L through the window 303a1. Further, the irradiation position control unit 303c controls the irradiation position of the laser beam L.

照射位置制御部３０３ｃは、例えば、ミラー３０３ｃ１、および制御部３０３ｃ２を有する。
ミラー３０３ｃ１は、ケース３０３ａの中心軸に対して傾いている。また、ミラー３０３ｃ１は、ケース３０３ａの中心軸に対して揺動可能に設けられている。 The irradiation position control unit 303c includes, for example, a mirror 303c1 and a control unit 303c2.
The mirror 303c1 is inclined with respect to the central axis of the case 303a. Further, the mirror 303c1 is provided so as to be swingable about the central axis of the case 303a.

制御部３０３ｃ２は、ミラー３０３ｃ１の傾斜角度を制御する。制御部３０３ｃ２は、例えば、サーボモータなどの制御モータを備えたものとすることができる。制御部３０３ｃ２により、ミラー３０３ｃ１の傾斜角度を変えれば、接合された部材７１、７２の表面におけるレーザ光Ｌの照射位置を変えることができる。
照射位置制御部３０３ｃが設けられていれば、所望の範囲にレーザ光Ｌを照射することができる。 The control unit 303c2 controls the inclination angle of the mirror 303c1. The control unit 303c2 may include, for example, a control motor such as a servo motor. By changing the inclination angle of the mirror 303c1 using the control unit 303c2, the irradiation position of the laser beam L on the surfaces of the joined members 71 and 72 can be changed.
If the irradiation position control section 303c is provided, the laser beam L can be irradiated to a desired range.

また、除去装置３００には、ブロー装置３０４をさらに設けることができる。
ブロー装置３０４は、例えば、アルゴンガスなど不活性のガスＧを、照射ヘッド３０３と、接合された部材７１、７２との間に供給する。ブロー装置３０４が設けられていれば、除去された有機材料、および除去された無機材料を外部に排出することができる。そのため、接合された部材７１、７２と窓３０３ａ１が汚れるのを抑制することができる。また、部材７１、７２の酸化を抑制できる。 Moreover, the removal device 300 can further be provided with a blow device 304.
The blow device 304 supplies an inert gas G, such as argon gas, between the irradiation head 303 and the joined members 71 and 72, for example. If the blow device 304 is provided, the removed organic material and the removed inorganic material can be discharged to the outside. Therefore, it is possible to prevent the joined members 71 and 72 and the window 303a1 from getting dirty. Further, oxidation of the members 71 and 72 can be suppressed.

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 Although several embodiments of the present invention have been illustrated above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, etc. can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents. Further, each of the embodiments described above can be implemented in combination with each other.

１ 膜部、１ａ 膜部の一部、２ 基部、３ 摩擦攪拌接合用治具、７０ 接合部、７１ 部材、７２ 部材、１００ 摩擦攪拌接合装置、１０１ 裏当て、１０１ａ 凹部、１０２ 保持部、１０３ ステージ、１０４ 加工部、２００ 摩擦攪拌接合工具、２００ａ ショルダ、２００ｂ 撹拌ピン、３００ 除去装置、３０１ レーザ発振器、３０３ 照射ヘッド、３０３ｃ 照射位置制御部、３０４ ブロー装置、Ｌ レーザ光、Ｇ ガス 1 membrane part, 1a part of membrane part, 2 base, 3 jig for friction stir welding, 70 joint part, 71 member, 72 member, 100 friction stir welding apparatus, 101 backing, 101a recessed part, 102 holding part, 103 Stage, 104 Processing section, 200 Friction stir welding tool, 200a Shoulder, 200b Stirring pin, 300 Removal device, 301 Laser oscillator, 303 Irradiation head, 303c Irradiation position control section, 304 Blow device, L Laser light, G Gas

Claims (13)

裏当ての少なくとも１つの面に、無機材料と有機材料とを含む膜部を設ける工程と、
前記膜部の上に接合する部材の付き合わせ部が載るように、前記接合する部材を前記裏当ての上へ搭載する工程と、
前記部材の突き合わせ部分へ、前記膜部側とは反対側から、回転させた摩擦攪拌接合工具を挿入する工程と、
を備え、
前記無機材料は層状結晶構造を有する摩擦攪拌接合方法。 providing a membrane portion containing an inorganic material and an organic material on at least one surface of the backing;
mounting the member to be joined onto the backing so that the mating part of the member to be joined rests on the membrane part;
inserting a rotated friction stir welding tool into the abutting portion of the members from the side opposite to the membrane portion side;
Equipped with
A friction stir welding method in which the inorganic material has a layered crystal structure . 板状の基部と、前記基部の少なくとも１つの面に設けられた無機材料と有機材料とを含む膜部と、を有する摩擦攪拌接合用治具を、前記膜部が裏当て側とは反対側になるように、前記裏当ての一方の側に設ける工程と、
前記膜部の上に接合する部材の付き合わせ部が載るように、前記接合する部材を前記裏当ての上へ搭載する工程と、
前記部材の突き合わせ部分へ、前記膜部側とは反対側から、回転させた摩擦攪拌接合工具を挿入する工程と、
を備えた摩擦攪拌接合方法。 A friction stir welding jig having a plate-shaped base and a membrane portion including an inorganic material and an organic material provided on at least one surface of the base, the membrane portion being on the side opposite to the backing side. providing it on one side of the backing so that the
mounting the member to be joined onto the backing so that the mating part of the member to be joined rests on the membrane part;
inserting a rotated friction stir welding tool into the abutting portion of the members from the side opposite to the membrane portion side;
Friction stir welding method with 前記基部の融点は前記部材の融点よりも高い請求項２に記載の摩擦攪拌接合方法。 3. The friction stir welding method according to claim 2 , wherein the melting point of the base is higher than the melting point of the member. 前記無機材料は層状結晶構造を有する請求項２または３に記載の摩擦攪拌接合方法。 The friction stir welding method according to claim 2 or 3, wherein the inorganic material has a layered crystal structure. 突き合わせ接合された前記部材に付着した前記膜部に、レーザ光を照射する工程をさらに備えた請求項１～４のいずれか１つに記載の摩擦攪拌接合方法。 The friction stir welding method according to any one of claims 1 to 4, further comprising the step of irradiating the film portion attached to the butt-jointed members with laser light. 前記層状結晶構造を有する前記無機材料は、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、および石墨（Ｃ）の少なくともいずれかである請求項１または４に記載の摩擦攪拌接合方法。 5. The inorganic material having the layered crystal structure is at least one of molybdenum disulfide (MoS 2 ), boron nitride (BN), tungsten disulfide (WS 2 ), and graphite (C). The described friction stir welding method. 摩擦攪拌接合を行う際に、裏当てと、部材の突き合わせ部分と、の間に設けられ、
板状を呈する基部と、前記基部の面に設けられ、無機材料と有機材料とを含む膜部と、を有し、前記膜部が前記裏当て側とは反対側になるように、前記裏当ての一方の側に設けられる摩擦攪拌接合用治具。 When performing friction stir welding, it is provided between the backing and the butt part of the members,
The backing has a base having a plate shape, and a film part provided on the surface of the base and containing an inorganic material and an organic material, and the backing is arranged such that the film part is on the opposite side to the backing side. Friction stir welding jig installed on one side of the pad. 前記基部の融点は前記部材の融点よりも高い請求項７記載の摩擦攪拌接合用治具。 8. The friction stir welding jig according to claim 7 , wherein the melting point of the base is higher than the melting point of the member. 前記無機材料は層状結晶構造を有する請求項７または８に記載の摩擦攪拌接合用治具。 The friction stir welding jig according to claim 7 or 8 , wherein the inorganic material has a layered crystal structure. 前記層状結晶構造を有する前記無機材料は、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、および石墨（Ｃ）の少なくともいずれかである請求項９記載の摩擦攪拌接合用治具。 The friction according to claim 9, wherein the inorganic material having a layered crystal structure is at least one of molybdenum disulfide ( MoS2 ), boron nitride (BN), tungsten disulfide ( WS2 ), and graphite (C). Jig for stirring welding. 裏当てと、
前記裏当ての一方の側に設けられ、無機材料と有機材料とを含む膜部と、
前記膜部の、前記裏当て側とは反対側に設けられる部材の突き合わせ部分に、回転させた摩擦攪拌接合工具を挿入可能な加工部と、
を備え、
前記無機材料は層状結晶構造を有する摩擦攪拌接合装置。 The backing and
a membrane portion provided on one side of the backing material and containing an inorganic material and an organic material;
a processing section in which a rotated friction stir welding tool can be inserted into an abutting portion of the member provided on the opposite side of the backing side of the membrane section;
Equipped with
In the friction stir welding device , the inorganic material has a layered crystal structure . 板状を呈し、前記膜部が設けられ、前記裏当ての一方の側に着脱可能に設けられた基部をさらに備えた請求項１１記載の摩擦攪拌接合装置。 12. The friction stir welding apparatus according to claim 11 , further comprising a base having a plate shape, provided with the membrane portion, and removably provided on one side of the backing. 前記層状結晶構造を有する前記無機材料は、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、および石墨（Ｃ）の少なくともいずれかである請求項１１または１２に記載の摩擦攪拌接合装置。 13. The inorganic material having a layered crystal structure is at least one of molybdenum disulfide ( MoS2 ), boron nitride (BN), tungsten disulfide ( WS2 ), and graphite (C). The described friction stir welding apparatus.
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