JPH115180A - 溶接構造物 - Google Patents
溶接構造物Info
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- JPH115180A JPH115180A JP9154748A JP15474897A JPH115180A JP H115180 A JPH115180 A JP H115180A JP 9154748 A JP9154748 A JP 9154748A JP 15474897 A JP15474897 A JP 15474897A JP H115180 A JPH115180 A JP H115180A
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、溶接歪みの少ない溶接構造物
を提供する。 【解決手段】アルミ合金からなる溶接構造物において、
前記溶接構造物の一部または全部が重量で、Ｓｉ０.４
〜０.９％及びＭｇ０.４〜１.２％を含むアルミ合金か
らなり、摩擦溶接によって接合されていることを特徴と
する。
を提供する。 【解決手段】アルミ合金からなる溶接構造物において、
前記溶接構造物の一部または全部が重量で、Ｓｉ０.４
〜０.９％及びＭｇ０.４〜１.２％を含むアルミ合金か
らなり、摩擦溶接によって接合されていることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
からなる新規な溶接構造物に係り、特に車両構体の他、
自動車，船舶，航空，エレベータ，圧力容器などの溶接
構造物に関する。
からなる新規な溶接構造物に係り、特に車両構体の他、
自動車，船舶，航空，エレベータ，圧力容器などの溶接
構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】摩擦撹拌溶接方法として、特表平7−505
090 号では、加工物より実質的に硬い材質からなる回転
ツールを加工物の溶接部に挿入し、前記、ツールを回転
させながら移動することにより溶接線方向に連続的な溶
接が可能である。つまり、該、ツールと加工物との間に
生じる摩擦熱による金属の塑性流動を利用して摩擦撹拌
溶接（以下、摩擦溶接法と記述）する溶接方法である。
前記溶接方法は、従来のアーク溶接のような溶融溶接に
対して、溶融させないで溶接できる固相溶接であること
が特徴である。したがって、加熱温度が低いため、接合
後の変形が少ないなどの多くの利点がある。
090 号では、加工物より実質的に硬い材質からなる回転
ツールを加工物の溶接部に挿入し、前記、ツールを回転
させながら移動することにより溶接線方向に連続的な溶
接が可能である。つまり、該、ツールと加工物との間に
生じる摩擦熱による金属の塑性流動を利用して摩擦撹拌
溶接（以下、摩擦溶接法と記述）する溶接方法である。
前記溶接方法は、従来のアーク溶接のような溶融溶接に
対して、溶融させないで溶接できる固相溶接であること
が特徴である。したがって、加熱温度が低いため、接合
後の変形が少ないなどの多くの利点がある。
【０００３】一方、従来から鉄道車両はアルミ合金で製
作されている。このアルミ合金はアーク溶接方法により
溶融溶接され、車両として組立てられる。しかし、従来
のアーク溶接では、溶接による変形が大きく、その修整
に多くの作業時間を要している。ここで、車両の溶接に
前記摩擦溶接方法を適用することにより、溶接変形が少
ない、固相溶接のため表裏両面から溶接できるなどの効
果が期待できる。
作されている。このアルミ合金はアーク溶接方法により
溶融溶接され、車両として組立てられる。しかし、従来
のアーク溶接では、溶接による変形が大きく、その修整
に多くの作業時間を要している。ここで、車両の溶接に
前記摩擦溶接方法を適用することにより、溶接変形が少
ない、固相溶接のため表裏両面から溶接できるなどの効
果が期待できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記摩擦溶接方法は、
回転ツールと溶接材との摩擦熱による塑性流動を利用し
たものである。このため、アルミ合金の種類によって摩
擦撹拌溶接性が大きく異なる。前記摩擦溶接性に優れた
アルミ合金は回転ツールと摩擦熱で塑性流動に優れた合
金が望ましい。ところが、全てのアルミ合金が塑性流動
性が優れているとは限らない。塑性流動性が悪いアルミ
合金の場合、回転ツール及び溶接材に大きな荷重がかか
る。このため、ツールの損耗が大きく寿命も短くなる。
特に車両の場合、溶接長さが最大２５ｍと長いため、回
転ツールの損耗が大きいと溶接に途中で溶接欠陥が発生
する確率が高くなる。このため、溶接材が長尺の場合、
連続して溶接ができなくなる。また、溶接材にも大きな
荷重がかかる。このため、溶接材の寸法、特に厚さを大
きくする必要がある。しかし、溶接材の寸法が大きくな
ると車両の重量が増加して高速運転の上で望ましくな
い。さらに、回転ツールの荷重が大きい場合は、溶接材
を固定する拘束治具の拘束力も大きくなる。このため、
拘束治具が大型になり、溶接材の固定や作業性の点で問
題となる。
回転ツールと溶接材との摩擦熱による塑性流動を利用し
たものである。このため、アルミ合金の種類によって摩
擦撹拌溶接性が大きく異なる。前記摩擦溶接性に優れた
アルミ合金は回転ツールと摩擦熱で塑性流動に優れた合
金が望ましい。ところが、全てのアルミ合金が塑性流動
性が優れているとは限らない。塑性流動性が悪いアルミ
合金の場合、回転ツール及び溶接材に大きな荷重がかか
る。このため、ツールの損耗が大きく寿命も短くなる。
特に車両の場合、溶接長さが最大２５ｍと長いため、回
転ツールの損耗が大きいと溶接に途中で溶接欠陥が発生
する確率が高くなる。このため、溶接材が長尺の場合、
連続して溶接ができなくなる。また、溶接材にも大きな
荷重がかかる。このため、溶接材の寸法、特に厚さを大
きくする必要がある。しかし、溶接材の寸法が大きくな
ると車両の重量が増加して高速運転の上で望ましくな
い。さらに、回転ツールの荷重が大きい場合は、溶接材
を固定する拘束治具の拘束力も大きくなる。このため、
拘束治具が大型になり、溶接材の固定や作業性の点で問
題となる。
【０００５】一方、前記摩擦溶接法は回転ツールによっ
て溶接部の表面が切削され、溶接部表面が凹になるた
め、信頼性の点で問題がある。さらに従来の溶接継手構
造では回転ツールと溶接材との摩擦熱により塑性流動し
た金属が開先部から流出して溶接部に欠陥が発生しやす
いと言う問題がある。
て溶接部の表面が切削され、溶接部表面が凹になるた
め、信頼性の点で問題がある。さらに従来の溶接継手構
造では回転ツールと溶接材との摩擦熱により塑性流動し
た金属が開先部から流出して溶接部に欠陥が発生しやす
いと言う問題がある。
【０００６】本発明の目的は、溶接歪みの少ない溶接構
造物を提供するにある。
造物を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミ合金か
らなる溶接構造物において、前記溶接構造物の一部また
は全部が重量で、Ｓｉ０.４〜０.９％及びＭｇ０.４〜
１.２％を含むアルミ合金からなり、摩擦溶接によって
接合されていることを特徴とする。
らなる溶接構造物において、前記溶接構造物の一部また
は全部が重量で、Ｓｉ０.４〜０.９％及びＭｇ０.４〜
１.２％を含むアルミ合金からなり、摩擦溶接によって
接合されていることを特徴とする。
【０００８】前記アルミ合金は、押出加工により製作さ
れ、前記加工後、溶体化熱処理と時効硬化熱処理が施さ
れていること。
れ、前記加工後、溶体化熱処理と時効硬化熱処理が施さ
れていること。
【０００９】前記アルミ合金の摩擦溶接部の表面は溶接
前に０.５ 〜３mm高くなっていること。
前に０.５ 〜３mm高くなっていること。
【００１０】前記アルミ合金の摩擦溶接部の一部がお互
いに重なった状態で溶接されていること。
いに重なった状態で溶接されていること。
【００１１】鉄道用の車両は、最大２５ｍの長尺からな
るアルミ合金を押出し加工により製作される。このた
め、押出し加工性に優れたアルミ合金が要求される。ま
た、鉄道車両では、機械的強度に優れていることが要求
される。さらに、溶接による歪を少なく、かつ、高い信
頼性で製作するためには従来の溶融溶接に代わって固相
溶接の可能な摩擦溶接法が望ましい。この摩擦溶接性に
優れたアルミ合金として、Ｓｉ量が０.４〜０.９ｗｔ％
とＭｇ量が０.４〜１.２ｗｔ％を主組成とするアルミ合
金を溶体化熱処理後、時効硬化熱処理したものが望まし
い。つまり、前記のごとく、アルミ合金からなる車両構
体を摩擦溶接方法により組立てる場合、アルミ合金は摩
擦溶接性，押出し加工性，機械的強度に優れたアルミ合
金が望ましいことになる。したがって、本発明では、押
出し加工性，機械的強度、かつ、摩擦溶接性に優れたア
ルミ合金を前記摩擦溶接方法により組立てることにより
本目的の車両を製作できる。
るアルミ合金を押出し加工により製作される。このた
め、押出し加工性に優れたアルミ合金が要求される。ま
た、鉄道車両では、機械的強度に優れていることが要求
される。さらに、溶接による歪を少なく、かつ、高い信
頼性で製作するためには従来の溶融溶接に代わって固相
溶接の可能な摩擦溶接法が望ましい。この摩擦溶接性に
優れたアルミ合金として、Ｓｉ量が０.４〜０.９ｗｔ％
とＭｇ量が０.４〜１.２ｗｔ％を主組成とするアルミ合
金を溶体化熱処理後、時効硬化熱処理したものが望まし
い。つまり、前記のごとく、アルミ合金からなる車両構
体を摩擦溶接方法により組立てる場合、アルミ合金は摩
擦溶接性，押出し加工性，機械的強度に優れたアルミ合
金が望ましいことになる。したがって、本発明では、押
出し加工性，機械的強度、かつ、摩擦溶接性に優れたア
ルミ合金を前記摩擦溶接方法により組立てることにより
本目的の車両を製作できる。
【００１２】一方、回転ツールの切削による溶接部表面
の凹は予め、溶接部を高く加工しておくことにより防止
できる。この高さ（Ｈ）は０.５mm以下ではその効果が
少なく、３mm以上では逆に溶接後の高さが高くなり望ま
しくない。したがって、この高さは０.５mm 以上３mm以
下が望ましい。さらに、塑性流動した溶接金属の流出に
よる欠陥の発生は、溶接継手部の一部をお互いに重ねる
構造にすることにより防止できる。
の凹は予め、溶接部を高く加工しておくことにより防止
できる。この高さ（Ｈ）は０.５mm以下ではその効果が
少なく、３mm以上では逆に溶接後の高さが高くなり望ま
しくない。したがって、この高さは０.５mm 以上３mm以
下が望ましい。さらに、塑性流動した溶接金属の流出に
よる欠陥の発生は、溶接継手部の一部をお互いに重ねる
構造にすることにより防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】 （実施例１）表１に代表的なアルミ合金の化学組成と押
出し加工性，車両としての機械強度，摩擦溶接性の観点
からまとめて示す。アルミ合金として、表１のＮｏ.１
は、Ｓｉ量が０.４〜０.９ｗｔ％とＭｇ量が０.４〜１.
２ｗｔ％を主組成とするアルミ合金（ＪＩＳ規格Ａ６０
００系に相当）で、押出し加工性，機械的強度，摩擦溶
接性のいずれにも優れている。なお、前記アルミ合金は
押出し加工後、溶体化熱処理と時効硬化熱処理が施され
ている熱処理型アルミ合金である。
出し加工性，車両としての機械強度，摩擦溶接性の観点
からまとめて示す。アルミ合金として、表１のＮｏ.１
は、Ｓｉ量が０.４〜０.９ｗｔ％とＭｇ量が０.４〜１.
２ｗｔ％を主組成とするアルミ合金（ＪＩＳ規格Ａ６０
００系に相当）で、押出し加工性，機械的強度，摩擦溶
接性のいずれにも優れている。なお、前記アルミ合金は
押出し加工後、溶体化熱処理と時効硬化熱処理が施され
ている熱処理型アルミ合金である。
【００１４】
【表１】
【００１５】Ｎo.２のＳｉ量が０.２〜０.８ｗｔ％とＮ
o.１とほぼ同じでもＭｇ量が１.２ｗｔ％以上のアルミ
合金（ＪＩＳ規格Ａ２０００系相当）は、車両に適用す
る場合の機械的強度は優れているが、押出し加工性と摩
擦溶接性に問題がある。
o.１とほぼ同じでもＭｇ量が１.２ｗｔ％以上のアルミ
合金（ＪＩＳ規格Ａ２０００系相当）は、車両に適用す
る場合の機械的強度は優れているが、押出し加工性と摩
擦溶接性に問題がある。
【００１６】Ｎo.３のＭｇ量が０.４〜１.２ｗｔ％とＮ
o.１とほぼ同じでもＳｉ量が０.６ｗｔ％以下で、Ｍｎ
量が１.０〜１.５ｗｔ％と高いアルミ合金（ＪＩＳ規格
Ａ３０００系相当）は押出し加工性と摩擦溶接性に優れ
ているが、車両として適用する場合の機械的強度の点で
問題がある。Ｎo.４のＳｉ量が０.４ｗｔ％ 以下でＭｇ
量が４.０〜４.９ｗｔ％のアルミ合金（ＪＩＳ規格Ａ５
０００系相当）は、機械的強度には優れているが、押出
し加工性の点で問題がある。Ｎo.５のＳｉ量が０.４ｗ
ｔ％以下でＭｇ量が２〜２.９ｗｔ％のアルミ合金（Ｊ
ＩＳ規格Ａ７０００系相当）は、機械的強度には優れて
いるが、押出し加工性と摩擦溶接性の点で問題がある。
o.１とほぼ同じでもＳｉ量が０.６ｗｔ％以下で、Ｍｎ
量が１.０〜１.５ｗｔ％と高いアルミ合金（ＪＩＳ規格
Ａ３０００系相当）は押出し加工性と摩擦溶接性に優れ
ているが、車両として適用する場合の機械的強度の点で
問題がある。Ｎo.４のＳｉ量が０.４ｗｔ％ 以下でＭｇ
量が４.０〜４.９ｗｔ％のアルミ合金（ＪＩＳ規格Ａ５
０００系相当）は、機械的強度には優れているが、押出
し加工性の点で問題がある。Ｎo.５のＳｉ量が０.４ｗ
ｔ％以下でＭｇ量が２〜２.９ｗｔ％のアルミ合金（Ｊ
ＩＳ規格Ａ７０００系相当）は、機械的強度には優れて
いるが、押出し加工性と摩擦溶接性の点で問題がある。
【００１７】前記のごとく、摩擦溶接性，押し出し加工
性，機械的強度のいずれにも優れているアルミ合金は、
Ｎo.１のＳｉ量が０.４〜０.９ｗｔ％とＭｇ量が０.４
〜１.２ｗｔ％ を主組成とするアルミ合金（ＪＩＳ規格
Ａ６０００系に相当）を溶体化熱処理と時効硬化熱処理
を施したものである。前記アルミ合金を摩擦溶接により
製作された車両は歪みが少なく、軽量、かつ、信頼性が
高い。
性，機械的強度のいずれにも優れているアルミ合金は、
Ｎo.１のＳｉ量が０.４〜０.９ｗｔ％とＭｇ量が０.４
〜１.２ｗｔ％ を主組成とするアルミ合金（ＪＩＳ規格
Ａ６０００系に相当）を溶体化熱処理と時効硬化熱処理
を施したものである。前記アルミ合金を摩擦溶接により
製作された車両は歪みが少なく、軽量、かつ、信頼性が
高い。
【００１８】（実施例２）図１は鉄道車両用の側外板の
一部を摩擦溶接法により溶接している車両構造体の斜視
図を示す。車両の側外板１と側外板２との溶接開先線３
の中心に回転ツール４を挿入し、回転させながら溶接方
向に移動することにより溶接部５が形成される。
一部を摩擦溶接法により溶接している車両構造体の斜視
図を示す。車両の側外板１と側外板２との溶接開先線３
の中心に回転ツール４を挿入し、回転させながら溶接方
向に移動することにより溶接部５が形成される。
【００１９】図２は図１の溶接部近傍の一部を拡大した
断面構造を示す。第２に示すごとく、側外板１と側外板
２は裏当て板６に固定される。この裏当て板６の溶接部
直下には、溝７が設けられている。この溝７の中に溶接
部５の裏側の一部が形成される。これにより、溶接部の
裏面に未溶接部を形成することなく、健全な溶接ができ
る。
断面構造を示す。第２に示すごとく、側外板１と側外板
２は裏当て板６に固定される。この裏当て板６の溶接部
直下には、溝７が設けられている。この溝７の中に溶接
部５の裏側の一部が形成される。これにより、溶接部の
裏面に未溶接部を形成することなく、健全な溶接ができ
る。
【００２０】本実施例におけるアルミ合金の材料は、下
記の組成（重量）からなるアルミ合金を押出し加工後、
溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施したものである。
記の組成（重量）からなるアルミ合金を押出し加工後、
溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施したものである。
【００２１】Ｓｉ：０.４０〜０.８％，Ｆｅ：０.７％
以下(０.１〜０.６％が好ましい），Ｃｕ：０.１５〜
０.４０％，Ｍｎ：０.１５％以下(０.０５〜０.１３％
が好ましい），Ｍｇ：０.８〜１.２％，Ｃｒ：０.０４
〜３５％，Ｚｎ：０.２５％以下（０.０５〜０.２０％
が好ましい），Ｔｉ：０.１０％以下(０.０３〜０.１０
％が好ましい)，その他の金属：０.１５％以下(０.０３
〜０.１０％が好ましい)。なお、前記組成からなるアル
ミ合金は、日本工業規格（ＪＩＳ）の合金番号でＡ６０
６１に相当する。前記アルミ合金の熱処理後の機械的特
性は、引張り強さ：３０kg／mm2 ，耐力：２５kg／mm，
伸び：１３％である。
以下(０.１〜０.６％が好ましい），Ｃｕ：０.１５〜
０.４０％，Ｍｎ：０.１５％以下(０.０５〜０.１３％
が好ましい），Ｍｇ：０.８〜１.２％，Ｃｒ：０.０４
〜３５％，Ｚｎ：０.２５％以下（０.０５〜０.２０％
が好ましい），Ｔｉ：０.１０％以下(０.０３〜０.１０
％が好ましい)，その他の金属：０.１５％以下(０.０３
〜０.１０％が好ましい)。なお、前記組成からなるアル
ミ合金は、日本工業規格（ＪＩＳ）の合金番号でＡ６０
６１に相当する。前記アルミ合金の熱処理後の機械的特
性は、引張り強さ：３０kg／mm2 ，耐力：２５kg／mm，
伸び：１３％である。
【００２２】前記アルミ合金を押出し加工により、厚さ
は４mm、幅は５００mm、長さは２０mmに加工したリム構
造のものである。
は４mm、幅は５００mm、長さは２０mmに加工したリム構
造のものである。
【００２３】なお、摩擦溶接用の回転ツール４は実施的
に溶接材より硬い材質で作られる。本実施例では、Ｎｉ
基の耐熱鋼を使用している。回転ツール４はツールの太
い部分（以下、ショルダー部と記述）の直径（Ｄ）は細
い部分（以下、ツール先端と記述）の直径（ｄ）より少
なくとも２〜３倍以上太くなっている。また、ツール先
端部には通常のＭネジが設けらている。なお、本実施例
におけるツールのショルダー径（Ｄ）は１５mm、先端径
（ｄ）は５mm、ツールの回転数は１５００rpm、溶接速
度は４００mm／min である。
に溶接材より硬い材質で作られる。本実施例では、Ｎｉ
基の耐熱鋼を使用している。回転ツール４はツールの太
い部分（以下、ショルダー部と記述）の直径（Ｄ）は細
い部分（以下、ツール先端と記述）の直径（ｄ）より少
なくとも２〜３倍以上太くなっている。また、ツール先
端部には通常のＭネジが設けらている。なお、本実施例
におけるツールのショルダー径（Ｄ）は１５mm、先端径
（ｄ）は５mm、ツールの回転数は１５００rpm、溶接速
度は４００mm／min である。
【００２４】図３は前記方法により溶接された溶接部の
断面を示す。図４は図３のように摩擦溶接された構造体
をさらに複数溶接して製作した鉄道車両の斜視図を示
す。溶接線１１及び８が摩擦溶接部である。なお、図３
の車両ではアーク溶接法により一部溶接されている。９
及び１０がアーク溶接部である。
断面を示す。図４は図３のように摩擦溶接された構造体
をさらに複数溶接して製作した鉄道車両の斜視図を示
す。溶接線１１及び８が摩擦溶接部である。なお、図３
の車両ではアーク溶接法により一部溶接されている。９
及び１０がアーク溶接部である。
【００２５】（実施例３）図５は押出し成形によって製
作された内部に中空を有する押出し型材（以下、押出し
型材と記述）の構造と回転ツールの配置を示す。図６は
図５の溶接部近傍の一部を拡大した断面構造を示す。図
５及び図６に示すごとく、押出し型材の溶接は、一方の
押出し型材１２の端部１４が他方の型材１３の端部１５
とお互いに重なった状態で配置されて溶接される。つま
り、一方の押出し型材１２の端部１４を他方の押出し型
材１３の端部１５で支える構造である。これにより溶接
の開先線のギャップが大きく開いた場合でも塑性流動で
軟化した金属の下方への流れを押出し型材の端部の重な
り部分１６で阻止できる。これにより、ギャップが大き
い場合でも溶接部に欠陥発生せず、溶接部の信頼性が向
上する。
作された内部に中空を有する押出し型材（以下、押出し
型材と記述）の構造と回転ツールの配置を示す。図６は
図５の溶接部近傍の一部を拡大した断面構造を示す。図
５及び図６に示すごとく、押出し型材の溶接は、一方の
押出し型材１２の端部１４が他方の型材１３の端部１５
とお互いに重なった状態で配置されて溶接される。つま
り、一方の押出し型材１２の端部１４を他方の押出し型
材１３の端部１５で支える構造である。これにより溶接
の開先線のギャップが大きく開いた場合でも塑性流動で
軟化した金属の下方への流れを押出し型材の端部の重な
り部分１６で阻止できる。これにより、ギャップが大き
い場合でも溶接部に欠陥発生せず、溶接部の信頼性が向
上する。
【００２６】一方、図６に示すごとく、溶接部の一部が
Ｈだけ高くなっている。これは回転ツールにより溶接部
の一部が切削され、溶接部の表面に凹みが生じるため、
切削されて厚さが減少する分、予め、高くしている。本
実施例における高さ（Ｈ）は１mmである。高い部分の幅
（Ｗ）は回転ツールの太い部分の径（Ｄ）とほぼ同じく
らいが望ましい。
Ｈだけ高くなっている。これは回転ツールにより溶接部
の一部が切削され、溶接部の表面に凹みが生じるため、
切削されて厚さが減少する分、予め、高くしている。本
実施例における高さ（Ｈ）は１mmである。高い部分の幅
（Ｗ）は回転ツールの太い部分の径（Ｄ）とほぼ同じく
らいが望ましい。
【００２７】本実施例におけるアルミ合金の材料は、下
記の組成（重量）からなるアルミ合金を押出し加工後、
溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施したものである。以
下の元素は前述と同様の好ましい含有量とすることがで
きる。
記の組成（重量）からなるアルミ合金を押出し加工後、
溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施したものである。以
下の元素は前述と同様の好ましい含有量とすることがで
きる。
【００２８】 Ｓｉ：０.４〜０.９％ Ｆｅ：０.３５％以下 Ｃ
ｕ：０.３５％以下 Ｍｎ：０.５０％以下 Ｍｇ：０.４０〜０.８％ Ｃ
ｒ：０.３０％以下 Ｚｎ：０.２５％以下 Ｔｉ：０.１０％以下 その他、Ａｌ以外の金属：０.１５％以下 なお、前記組成からなるアルミ合金は、日本工業規格
（ＪＩＳ）の合金番号でＡ６Ｎ０１に相当する。前記ア
ルミ合金の熱処理後の機械的特性は、引張り強さ：２９
kg／mm2 ，耐力：２５kg／mm，伸び：１２％である。
ｕ：０.３５％以下 Ｍｎ：０.５０％以下 Ｍｇ：０.４０〜０.８％ Ｃ
ｒ：０.３０％以下 Ｚｎ：０.２５％以下 Ｔｉ：０.１０％以下 その他、Ａｌ以外の金属：０.１５％以下 なお、前記組成からなるアルミ合金は、日本工業規格
（ＪＩＳ）の合金番号でＡ６Ｎ０１に相当する。前記ア
ルミ合金の熱処理後の機械的特性は、引張り強さ：２９
kg／mm2 ，耐力：２５kg／mm，伸び：１２％である。
【００２９】このアルミ合金を２５ｍの長さに押出し加
工後、溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施した。また、
本実施例における溶接条件は、実施例１と同じである。
工後、溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施した。また、
本実施例における溶接条件は、実施例１と同じである。
【００３０】図７は前記の方法により摩擦溶接された溶
接部５の断面を示す。図７のように摩擦溶接された構造
体をさらに複数溶接して図４に示したような鉄道車両を
製作した。
接部５の断面を示す。図７のように摩擦溶接された構造
体をさらに複数溶接して図４に示したような鉄道車両を
製作した。
【００３１】（実施例４）図９は押出し成形によって製
作された車両の床板同士を前記摩擦溶接法により溶接す
る場合の溶接継手構造を示す。図９の特徴は、溶接開先
の内部がはめ込み構造になっている点である。この構造
により溶接のセッテングが容易になる。さらに、塑性流
動で軟化した金属がツールによって下部に押し出され、
溶接部内部に欠陥が発生することを防止できる。
作された車両の床板同士を前記摩擦溶接法により溶接す
る場合の溶接継手構造を示す。図９の特徴は、溶接開先
の内部がはめ込み構造になっている点である。この構造
により溶接のセッテングが容易になる。さらに、塑性流
動で軟化した金属がツールによって下部に押し出され、
溶接部内部に欠陥が発生することを防止できる。
【００３２】本実施例におけるアルミ合金の材料は、下
記の組成（重量）からなるアルミ合金を押出し加工後、
溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施したものである。
記の組成（重量）からなるアルミ合金を押出し加工後、
溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施したものである。
【００３３】 Ｓｉ：０.４〜０.９％ Ｆｅ：０.３５％以下 Ｃ
ｕ：０.３５％以下 Ｍｎ：０.５０％以下 Ｍｇ：０.４０〜０.８％ Ｃ
ｒ：０.３０％以下 Ｚｎ：０.２５％以下 Ｔｉ：０.１０％以下 その他、Ａｌ以外の金属：０.１５％以下 なお、前記組成からなるアルミ合金は、日本工業規格
（ＪＩＳ）の合金番号でＡ６Ｎ０１に相当する。前記ア
ルミ合金の熱処理後の機械的特性は、引張り強さ：２９
kg／mm2 ，耐力：２８kg／mm，伸び：１２％である。
ｕ：０.３５％以下 Ｍｎ：０.５０％以下 Ｍｇ：０.４０〜０.８％ Ｃ
ｒ：０.３０％以下 Ｚｎ：０.２５％以下 Ｔｉ：０.１０％以下 その他、Ａｌ以外の金属：０.１５％以下 なお、前記組成からなるアルミ合金は、日本工業規格
（ＪＩＳ）の合金番号でＡ６Ｎ０１に相当する。前記ア
ルミ合金の熱処理後の機械的特性は、引張り強さ：２９
kg／mm2 ，耐力：２８kg／mm，伸び：１２％である。
【００３４】このアルミ合金を１５ｍの長さに押出し加
工後、溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施した。また、
本実施例における溶接条件は、実施例１と同じである。
工後、溶体化熱処理と時効硬化熱処理を施した。また、
本実施例における溶接条件は、実施例１と同じである。
【００３５】本発明は、重量で、Ｓｉ０.４〜０.９％及
びＭｇ０.４〜１.２％を含むアルミ合金を摩擦撹拌溶接
によって製作され鉄道車両を得ることができるものであ
る。
びＭｇ０.４〜１.２％を含むアルミ合金を摩擦撹拌溶接
によって製作され鉄道車両を得ることができるものであ
る。
【００３６】
【発明の効果】本発明によって、溶接歪みの少なく、か
つ、軽量構造で信頼性の高い溶接構造物、特に鉄道用の
高速車両が製作できる。
つ、軽量構造で信頼性の高い溶接構造物、特に鉄道用の
高速車両が製作できる。
【図１】本発明の車両用構体の製作方法を示す斜視図。
【図２】図１の溶接部を拡大した断面図。
【図３】図２の溶接部の断面図。
【図４】本発明の方法で製作した車両の斜視図。
【図５】車両用として押出し加工方法により製作された
中空構造体の構造と溶接方法を示す断面図。
中空構造体の構造と溶接方法を示す断面図。
【図６】図５の溶接継手構造を示す断面図。
【図７】図５及び図６の溶接後の断面図。
【図８】溶接継ぎ手構造の断面図。
【符号の説明】 １，２…側外板、３…溶接開先線、４…回転ツール、５
…溶接部、６…裏当て板、７…溝、８，９，１０，１１
…溶接線、１２，１３…押出し型材、１４，１５…端
部、１６…重なり部分。
…溶接部、６…裏当て板、７…溝、８，９，１０，１１
…溶接線、１２，１３…押出し型材、１４，１５…端
部、１６…重なり部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青田 欣也 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 江角 昌邦 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 石丸 靖男 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内
Claims (4)
- 【請求項１】アルミ合金からなる溶接構造物において、
前記溶接構造物の一部または全部が重量で、Ｓｉ０.４
〜０.９％及びＭｇ０.４〜１.２％を含むアルミ合金か
らなり、摩擦溶接によって接合されていることを特徴と
する溶接構造物。 - 【請求項２】請求項１において、前記アルミ合金は、押
出加工により製作され、前記加工後、溶体化熱処理と時
効硬化熱処理が施されていることを特徴とする溶接構造
物。 - 【請求項３】請求項１又は２において、前記アルミ合金
の摩擦溶接部の表面は溶接前に0.5〜３mm高くなってい
ることを特徴とする溶接構造物。 - 【請求項４】請求項１又は２において、前記アルミ合金
の摩擦溶接部の一部がお互いに重なった状態で溶接され
ていることを特徴とする溶接構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15474897A JP3394156B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 溶接構造物とその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15474897A JP3394156B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 溶接構造物とその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH115180A true JPH115180A (ja) | 1999-01-12 |
| JP3394156B2 JP3394156B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=15591058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15474897A Expired - Lifetime JP3394156B2 (ja) | 1997-06-12 | 1997-06-12 | 溶接構造物とその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3394156B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002018696A (ja) * | 2000-06-14 | 2002-01-22 | Alcoa Inc | 航空機部分として使用するアルミニュームあるいはアルミニューム合金の面を滑らかにする方法とそのような航空機部分 |
| JP2003236681A (ja) * | 2001-12-26 | 2003-08-26 | Boeing Co:The | 構造アセンブリ、構造アセンブリの製造方法、および摩擦攪拌溶接装置および方法 |
| GB2427846A (en) * | 2004-04-30 | 2007-01-10 | Tokyu Car Corp | Method of connecting metal material |
| CN103567625A (zh) * | 2012-07-19 | 2014-02-12 | 住友轻金属工业株式会社 | 用于焊接铝合金部件的方法和由其制造的铝合金板 |
| CN113070648A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-06 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 一种航空座椅框架加工工艺 |
-
1997
- 1997-06-12 JP JP15474897A patent/JP3394156B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003236681A (ja) * | 2001-12-26 | 2003-08-26 | Boeing Co:The | 構造アセンブリ、構造アセンブリの製造方法、および摩擦攪拌溶接装置および方法 |
| GB2427846A (en) * | 2004-04-30 | 2007-01-10 | Tokyu Car Corp | Method of connecting metal material |
| GB2427846B (en) * | 2004-04-30 | 2009-04-15 | Tokyu Car Corp | Method of connecting metal material |
| JP5180472B2 (ja) * | 2004-04-30 | 2013-04-10 | 株式会社総合車両製作所 | 金属材の接合方法 |
| CN103567625A (zh) * | 2012-07-19 | 2014-02-12 | 住友轻金属工业株式会社 | 用于焊接铝合金部件的方法和由其制造的铝合金板 |
| CN113070648A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-07-06 | 辽宁忠旺集团有限公司 | 一种航空座椅框架加工工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3394156B2 (ja) | 2003-04-07 |
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