JPH10305373A - シーム溶接方法および装置 - Google Patents

シーム溶接方法および装置

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JPH10305373A
JPH10305373A JP9117192A JP11719297A JPH10305373A JP H10305373 A JPH10305373 A JP H10305373A JP 9117192 A JP9117192 A JP 9117192A JP 11719297 A JP11719297 A JP 11719297A JP H10305373 A JPH10305373 A JP H10305373A
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JP
Japan
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joint
probe
work
peripheral surface
seam welding
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JP9117192A
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English (en)
Inventor
Takeji Arai
武二 新井
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
Original Assignee
Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1245Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
    • B23K20/126Workpiece support, i.e. backing or clamping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06Tubes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム等のごとき非鉄金属の板状のワ
ークをパイプ状に形成し、その接合部を摩擦溶接するシ
ーム溶接方法及び装置を提供する。 【解決手段】 板状のワークWをパイプ状に形成し、そ
の接合部WSの溶接を行うシーム溶接方法において、加
工ヘッド13に備えたプローブ21Pを前記接合部WS
に臨ませて回転し、前記ワークWに対するプローブ21
Pの回転によりワークWとプローブ21Pとの間に摩擦
熱を発生せしめ、上記摩擦熱によりワークの接合部WS
を軟化せしめて接合部のシーム溶接を行う際、パイプ状
に形成したワークの内周面に対しプローブ21Pの先端
部が上記内周面にほぼ一致した状態または摩擦熱による
軟化領域23が前記内周面に達する程度に前記プローブ
21Pの先端部が前記内周面から外周面側に僅かに離れ
た状態に保持して接合部WSの溶接を行うシーム溶接方
法及び装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばアルミニウ
ムおよびその合金や銅およびその合金などの非鉄金属の
板状のワークをパイプ状に形成して溶接を行うシーム溶
接方法および装置に係り、さらに詳細には、摩擦溶接に
よるシーム溶接方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】板状のワークをパイプ状に形成してシー
ム溶接を行う方法としては、バットシーム溶接が知られ
ている。また、パイプ状に形成したワークの接合部をア
ーク溶接を行うことも行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のシーム
溶接方法は、鋼板を対象としたものであり、例えばアル
ミニウムやその合金等にそのまま応用するには問題があ
る。すなわち、アルミニウムやその合金等は電気抵抗が
小さいので、バットシーム溶接を行うことができず、ま
たアーク溶接を行う場合にはイナートガスの雰囲気内で
行わなければならず、かつ一旦溶融されるので、熱影響
範囲が大きいという問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上述のごとき従
来の問題に鑑みてなされたもので、請求項1に係る発明
は、板状のワークをパイプ状に形成し、その接合部の溶
接を行うシーム溶接方法において、加工ヘッドに備えた
プローブを前記接合部に臨ませて回転し、前記ワークに
対するプローブの回転によりワークとプローブとの間に
摩擦熱を発生せしめ乍ら上記プローブを前記接合部に沿
って相対的に移動し、上記摩擦熱によりワークの接合部
を軟化せしめて接合部の溶接を行うシーム溶接方法であ
る。
【0005】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
発明において、パイプ状に形成したワークの内周面に対
しプローブの先端部が上記内周面にほぼ一致した状態ま
たは摩擦熱による軟化領域が前記内周面に達する程度に
前記プローブの先端部が前記内周面から外周面側に僅か
に離れた状態に保持して接合部の溶接を行うシーム溶接
方法である。
【0006】請求項3に係る発明は、板状のワークをパ
イプ状に形成するための複数のロールを備えたロール群
と、パイプ状に形成したワークの接合部を接合した状態
に保持する複数の押圧ロールと、前記接合部との相対的
な回転によって前記接合部との間に摩擦熱を発生せしめ
るためのプローブを回転自在に備えた加工ヘッドと、を
備えてなるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】図1,図2を参照するに、例えば
アルミニウム及びその合金や銅及びその合金よりなる非
鉄金属の板状のワークWをパイプ状に形成してその接合
部WSの溶接を行うシーム溶接装置1は、鋼板等のシー
ム溶接を行う従来のシーム溶接装置と同様に、板状のワ
ークWを次第にパイプ状に形成するための複数対の成形
ロール3よりなるロール群を備えている。
【0008】上記ロール群は、板状のワークWを次第に
パイプ状に形成する成形ラインを構成するものであり、
パイプ状に形成した際の接合部WSは段差のないように
整合され、かつパイプ状の断面形状は製品に対応して所
望の断面形状(例えば円形状あるいは四角形状)に形成
される。このように、所望の断面形状に形成されかつ接
合部WSに段差がないように整合された部分には、ワー
クWの接合部を段差のないように接合した状態に保持す
るための複数の押圧ロール装置が備えられている。
【0009】上記押圧ロール装置は、図2に概略的に示
すように、ロールスタンド7に回転自在に支持された押
圧ロール5及び油圧シリンダ9によって適宜に往復動さ
れるロールブラケット11に回転自在に支持された押圧
ロールを備えてなるものであって、前記油圧シリンダ9
へ供給する作動流体の圧力を調節することによって押圧
力を調整可能に構成してある。
【0010】上記押圧ロール装置に対応した位置には、
前記ワークWのパイプ状に形成された部分の接合部WS
の摩擦溶接を行うための加工ヘッド13が設けてある。
この加工ヘッド13は、ワークWの上方位置に配置した
支持ビーム15に油圧シリンダ等のごとき上下作動装置
(図示省略)を介して、上下動自在に支持されており、
この加工ヘッド13にはモータ17によって回転駆動さ
れると共に内装した流体圧シリンダによって上下動され
るスピンドル19を備えている。
【0011】上記スピンドル19の下端部には、ワーク
Wの前記接合部WSとの間に摩擦熱を発生せしめるため
のプローブ21Pを備えた溶接工具21が着脱交換可能
に取付けてある。上記溶接工具21は、アルミニウムお
よびその合金または銅およびその合金などの非鉄金属よ
りなるワークWよりも硬度の大きな例えば工具鋼や超硬
合金等よりなるものである。
【0012】以上のごとき構成において、ロール群によ
って板状のワークWを所望のパイプ状に形成すると共に
長手方向へ移送し、押圧ロール5によってワークWの接
合部WSを接合した状態に保持した状態にあるときに、
加工ヘッド13に備えたモータ17によってスピンドル
19を回転すると共に加工ヘッド13を下降せしめて、
上記スピンドル19に取付けた溶接工具21のプローブ
21PをワークWの接合部WSに臨ませ接触せしめる
と、ワークWに対するプローブ21Pの回転により、ワ
ークWの接合部WSとプローブ21Pとの間に摩擦熱が
発生する。
【0013】上述のごとく、プローブ21PとワークW
の接合部WSとの間に摩擦熱が発生し、この摩擦熱によ
ってワークWの接合部WSの1部が軟化した後、前記プ
ローブ21Pを上記軟化部分に適宜に没入した状態にお
いてワークWを長手方向へ移動し、プローブ21Pを接
合部WSに沿って相対的に移動すると、プローブ21P
と上記接合部WSとの間の摩擦熱による軟化領域23は
接合面WSに沿って次第に移動することとなる。
【0014】ワークWの接合面WSの軟化した金属は、
プローブ21Pの回転によってプローブ21Pの移動方
向の後側へ撹拌され乍ら移動され固化するので、ワーク
Wの接合面WSの摩擦溶接が行われる。
【0015】上述のごとくワークWの接合面WSの摩擦
溶接を行うとき、溶接工具21におけるプローブ21P
の先端部(下端部)を、ワークWのパイプ状に形成した
部分の内周面にほぼ一致した位置に位置決めした状態で
摩擦溶接を行うことができるが、この場合には軟化した
金属が内周面に流動しビードを形成することがある。
【0016】したがって、プローブ21Pの先端部は、
摩擦熱による軟化領域23がワークWのパイプ状の部分
の内周面に達する程度に内周面から外周面側へ僅かに離
れた状態に保持することが望ましい。このように、プロ
ーブ21Pの先端部を内周面から僅かに離れた状態にお
いて摩擦溶接を行うことにより、内周面にビードが形成
されることを防止できるものがある。
【0017】前述のごとく摩擦溶接を行う場合、ワーク
Wの接合部WSを完全に溶融するものではなく、溶融直
前状態程度に軟化するものであるから、熱影響領域を小
さく抑制することができるものである。
【0018】
【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、要するに請求項1に係る発明は、板状のワー
クをパイプ状に形成し、その接合部の溶接を行うシーム
溶接方法において、加工ヘッドに備えたプローブを前記
接合部に臨ませて回転し、前記ワークに対するプローブ
の回転によりワークとプローブとの間に摩擦熱を発生せ
しめ乍ら上記プローブを前記接合部に沿って相対的に移
動し、上記摩擦熱によりワークの接合部を軟化せしめて
接合部の溶接を行うシーム溶接方法であるから、イナー
トガス等が不要であると共に熱影響の範囲を小さく抑制
してのシーム溶接を容易に行うことができるものであ
る。
【0019】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
発明において、パイプ状に形成したワークの内周面に対
しプローブの先端部が上記内周面にほぼ一致した状態ま
たは摩擦熱による軟化領域が前記内周面に達する程度に
前記プローブの先端部が前記内周面から外周面側に僅か
に離れた状態に保持して接合部の溶接を行うものである
から、ワークの厚み方向に全体に溶接でき、内周面に不
完全溶接部を生じることなくシーム溶接を行うことがで
きるものである。
【0020】請求項3に係る発明は、板状のワークをパ
イプ状に形成するための複数のロールを備えたロール群
と、パイプ状に形成したワークの接合部を接合した状態
に保持する複数の押圧ロールと、前記接合部との相対的
な回転によって前記接合部との間に摩擦熱を発生せしめ
るためのプローブを回転自在に備えた加工ヘッドと、を
備えてなるものであるから、プローブとワークの接合部
との間に摩擦熱を発生せしめ、この摩擦熱によって上記
接合部を軟化せしめて溶接することができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る溶接装置の全体的構成を概略的に
示した斜視説明図である。
【図2】図1におけるII−II線に沿った断面図に相
当する断面説明図である。
【符号の説明】
1 シーム溶接装置 3 成形ロール 5 押圧ロール 13 加工ヘッド 19 スピンドル 21 溶接工具 21P プローブ 23 軟化領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状のワークをパイプ状に形成し、その
    接合部の溶接を行うシーム溶接方法において、加工ヘッ
    ドに備えたプローブを前記接合部に臨ませて回転し、前
    記ワークに対するプローブの回転によりワークとプロー
    ブとの間に摩擦熱を発生せしめ乍ら上記プローブを前記
    接合部に沿って相対的に移動し、上記摩擦熱によりワー
    クの接合部を軟化せしめて接合部の溶接を行うことを特
    徴とするシーム溶接方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の発明において、パイプ
    状に形成したワークの内周面に対しプローブの先端部が
    上記内周面にほぼ一致した状態または摩擦熱による軟化
    領域が前記内周面に達する程度に前記プローブの先端部
    が前記内周面から外周面側に僅かに離れた状態に保持し
    て接合部の溶接を行うことを特徴とするシーム溶接方
    法。
  3. 【請求項3】 板状のワークをパイプ状に形成するため
    の複数のロールを備えたロール群と、パイプ状に形成し
    たワークの接合部を接合した状態に保持する複数の押圧
    ロールと、前記接合部との相対的な回転によって前記接
    合部との間に摩擦熱を発生せしめるためのプローブを回
    転自在に備えた加工ヘッドと、を備えてなることを特徴
    とするシーム溶接装置。
JP9117192A 1997-05-07 1997-05-07 シーム溶接方法および装置 Pending JPH10305373A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6352193B1 (en) 2000-08-01 2002-03-05 General Electric Company Apparatus for joining electrically conductive materials
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US7815094B2 (en) 2002-12-06 2010-10-19 Honda Motor Co., Ltd. Method of manufacturing cylindrical body, and friction stir welding method
KR101256970B1 (ko) 2011-12-23 2013-04-26 자동차부품연구원 심레스 파이프 제조장치 및 제조방법
CN103240571A (zh) * 2013-05-06 2013-08-14 湖北省奥克南管业有限公司 铝及铝合金螺旋管成型搅拌摩擦焊接方法
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