DE112015000014T5

DE112015000014T5 - Friction stir welding method and friction stir welded body

Info

Publication number: DE112015000014T5
Application number: DE112015000014.3T
Authority: DE
Inventors: Tomonobu HATAKEYAMA
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2015-12-17
Also published as: JP6300077B2; WO2015125659A1; CN105324206A; JP2015150610A

Abstract

Beim Betrieb, Metallelemente, die aus unterschiedlichen Metallmaterialien hergestellt sind, in einem Rührreibschweißen miteinander zu verschweißen, verhindert das Rührreibschweißverfahren eine Freilegung eines Kontaktabschnitts, an dem die Elemente, die aus den unterschiedlichen Metallmaterialien hergestellt sind, in einem geschweißten Abschnitt miteinander in Kontakt sind, und ein rührreibgeschweißter Körper wird auch bereitgestellt. Das Rührreibschweißverfahren enthält den Schritt, mindestens zwei Metallelemente 1 und 2 zu veranlassen, dass sie einander überlappt werden, und ein Drücken eines Werkzeugs 10 gegen eines der Metallelemente oder gegen das eine Metallelement 1, um dem Metallelement 1 und 2 zu ermöglichen, in einem Rührreibschweißen miteinander verschweißt zu werden, und dann, wenn das Werkzeug 10 einen Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen erreicht, wird das Werkzeug 10 aus dem einen Metallelement 1 herausgezogen, während es in eine horizontale Richtung bewegt wird.In operation, to weld metal members made of different metal materials together in a friction stir welding, the friction stir welding method prevents exposure of a contact portion where the members made of the different metal materials are in contact with each other in a welded portion, and a friction stir welded body is also provided. The friction stir welding method includes the step of causing at least two metal members 1 and 2 to be overlapped with each other and pressing a tool 10 against one of the metal members or against the one metal member 1 to allow the metal members 1 and 2 in friction stir welding to be welded together, and then, when the tool 10 reaches an end portion 3 in the friction stir welding, the tool 10 is pulled out of the one metal member 1 while being moved in a horizontal direction.

Description

[Technisches Gebiet] [Technical area]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rührreibschweißverfahren und einen rührreibgeschweißten Körper, und insbesondere betrifft sie ein Rührreibschweißverfahren, das den Schritt enthält, Metallelemente zu veranlassen, dass sie einander überlappt werden, und das ein Drücken eines Werkzeugs gegen eines der Metallelemente, um in einem Rührreibschweißen das eine Metallelement mit dem anderen Metallelement zu verschweißen, enthält, und sie betrifft einen rührreibgeschweißten Körper, der unter Anwendung des Verfahrens gebildet wird.The present invention relates to a friction stir welding method and a friction stir welded body, and more particularly to a friction stir welding method including the step of causing metal members to overlap one another and pressing a tool against one of the metal members to produce the one in a friction stir welding It relates to a friction stir welded body formed using the method.

[Allgemeiner Stand der Technik] [Background of the Invention]

Metallelemente, die aus unterschiedlichen Metallmaterialien hergestellt sind, wie etwa Eisen und Aluminium, sind in der verwandten Technik typischerweise unter Anwendung von Schmelzschweißen, eines mechanischen Verbindens unter Verwendung einer Nietenverbindung oder einer anderen Komponente oder durch andere Schweißverfahren miteinander verbunden worden. In dem mechanischen Verbinden unter Verwendung einer Niete oder eines Bolzens sind die Niete oder andere Verbindungsteile für das Verbinden erforderlich, was unerwünschter Weise zu einem Kostenanstieg, Gewichtszuwachs und zu anderen Problemen führt. Angesichts dieser Umstände, wie bei dem Verfahren zum Schweißen von Metallelementen, ist in den jüngsten Jahren das Rührreibschweißen (FSW) praktiziert worden. Das Rührreibschweißen enthält den Schritt, Metallelemente 101 und 102 zu veranlassen, dass sie einander überlappt werden, ein Drehen und Drücken eines Schweißwerkzeugs 103 gegen eines der Metallelemente oder gegen das eine Metallelement 101, um eine Reibungswärme zu erzeugen, die das eine Metallelement 101 erweicht und dem Schweißwerkzeug 103 ermöglicht, in das eine Metallelement 101 einzudringen, was der Drehkraft, die durch das Werkzeug 103 erzeugt worden ist, ermöglicht, das eine Metallelement 101 und das andere Metallelement 102 derart umzurühren, dass die Metallelemente ein plastisches Fließen erfahren, wie in 12 gezeigt ist. Das eine Metallelement 101 und das andere Metallelement 102 sind dadurch miteinander verschweißt. Metal elements made of different metal materials, such as iron and aluminum, have typically been bonded together in the related art using fusion welding, mechanical bonding using a rivet joint or other component, or other welding techniques. In the mechanical joining using a rivet or a bolt, the rivets or other connecting parts are required for joining, which undesirably leads to an increase in cost, weight gain and other problems. In view of these circumstances, as in the method of welding metal elements, friction stir welding (FSW) has been practiced in recent years. Friction stir welding includes the step of metal elements 101 and 102 causing them to overlap one another, turning and pressing a welding tool 103 against one of the metal elements or against the one metal element 101 to generate a frictional heat, which is the one metal element 101 softens and the welding tool 103 allows in the one metal element 101 penetrate, what the torque, by the tool 103 has been produced, which allows a metal element 101 and the other metal element 102 stir so that the metal elements undergo plastic flow, as in 12 is shown. The one metal element 101 and the other metal element 102 are thus welded together.

In dem Rührreibschweißverfahren wird eine Öffnung bzw. ein Loch (die nachstehend als eine Werkzeugöffnung bezeichnet wird) 104 in einem Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen gebildet, wenn das Werkzeug 103 herausgezogen wird (siehe 12(b) und 13). Wenn die Werkzeugöffnung 104 gebildet wird, wird eine Grenzfläche 105 zwischen dem einen Metallelement 101 und dem anderen Metallelement 102 freigelegt. In dieser Situation, wenn die Grenzfläche 105 zum Beispiel gegenüber Wasser freiliegt und ungeschützt ist, tritt eine unerwünschte elektrolytische Korrosion auf. Der Endabschnitt beim Rührreibschweißen bezieht sich auf einen Abschnitt, an dem das Rührreibschweißen vollendet ist. Das heißt, in einem Fall, in dem das Rührreibschweißen von einem Ende zu dem anderen Ende durchgeführt wird, bezieht sich der Endabschnitt auf einen Abschnitt an dem anderen Ende, und in einem Fall, in dem das Rührreibschweißen zu einem Ende durchgeführt wird und das Schweißen ferner rückwärts zu einem Zwischenabschnitt, an dem das Werkzeug herausgezogen wird, durchgeführt wird, bezieht sich der Endabschnitt auf den Zwischenabschnitt, an dem das Schweißen vollendet ist.In the friction stir welding method, an opening or a hole (which will be referred to as a tool opening hereinafter) 104 formed in an end portion in the friction stir welding when the tool 103 is pulled out (see 12 (b) and 13 ). When the tool opening 104 is formed, becomes an interface 105 between the one metal element 101 and the other metal element 102 exposed. In this situation, when the interface 105 For example, when exposed to water and unprotected, undesirable electrolytic corrosion occurs. The end portion in the friction stir welding refers to a portion where the friction stir welding is completed. That is, in a case where the friction stir welding is performed from one end to the other end, the end portion refers to a portion at the other end, and in a case where the friction stir welding is performed to one end and the welding Further, backward to an intermediate portion, where the tool is pulled out, is performed, the end portion refers to the intermediate portion at which the welding is completed.

Ferner wird dann, wenn Elemente, die aus unterschiedlichen Metallen, Eisen und Aluminium, hergestellt worden sind, unter Anwendung des Rührreibschweißens miteinander verschweißt werden, eine schwache metallische Zwischenverbindung (wie etwa Fe₂Al₅ oder FeAl₃) an der Grenzfläche zwischen den Metallelementen unerwünscht erzeugt, weil eine große Menge an Wärme in das Schmelzschweißen eingeführt wird, was zu einem Problem einer Abnahme in der Schweißfestigkeit führt. Further, when elements made of different metals, iron and aluminum, are welded together using friction stir welding, a weak metallic interconnect (such as Fe ₂ Al ₅ or FeAl ₃ ) at the interface between the metal elements becomes undesirable because a large amount of heat is introduced into the fusion welding, resulting in a problem of a decrease in welding strength.

Außerdem müssen sich dann, wenn das Rührreibschweißen so durchgeführt wird, dass das vordere Ende des Werkzeugs 103 nicht in das andere Metall 102 eindringt (wenn das Rührreibschweißen derart durchgeführt wird, dass das vordere Ende des Werkzeugs 103 in dem einen Metallmaterial 101 verbleibt, aber nicht das andere Metallmaterial 103 erreicht), die Grenzfläche 105 und das vordere Ende des Werkzeugs 103 gegenseitig so nahe wie möglich annähern, um die Schweißfestigkeit zu erhöhen. In diesem Verfahren wird das Werkzeug 103, wenn sich das vordere Ende des Werkzeugs 103 der Grenzfläche 105 zu nahe annähert, mit dem einen Metallelement 101, das an dem Werkzeug 103 anhaftet, herausgezogen, was zu einem Bruch des Bodens der Werkzeugöffnung 103 und zu einer Eindringung des Endabschnitts von dem einen Metallelement 101 durch die Werkzeugöffnung 104 zu dem anderen Metallmaterial 102 führt. Wenn die Grenzfläche 105 zwischen den Metallelementen 101 und 102 (ein Abschnitt, an dem Eisen und Aluminium in einem Kontakt miteinander sind) dann durch die Werkzeugöffnung 104, die eine Durchgangsöffnung ist, freigelegt wird, tritt eine elektrolytische Korrosion an dem freigelegten Abschnitt auf, was eine Abnahme in der Schweißfestigkeit veranlasst. Wie oben beschrieben, wird selbst dann, wenn dem vorderen Ende des Werkzeugs 103 nicht ermöglicht wird, das andere Metallelement 102 zu durchdringen, die Grenzfläche 105 bei dem Rührreibschweißen in einigen Fällen an dem Endabschnitt in einer unerwünschten Weise freigelegt. In solchen Fällen, wenn die Grenzfläche 105 freigelegt wird, zum Beispiel gegenüber Wasser, kann eine elektrolytische Korrosion an der Grenzfläche auftreten. Außerdem nimmt die Schweißfestigkeit, obwohl ein kürzerer Abstand zwischen dem vorderen Ende des Werkzeugs 103 und der Grenzfläche 105 prinzipiell eine größere Schweißfestigkeit bereitstellt, in unerwünschter Weise ab, ganz im Gegensatz zu dem beabsichtigten Zweck. In addition, when the friction stir welding is performed so that the front end of the tool must be 103 not in the other metal 102 penetrates (if the friction stir welding is performed such that the front end of the tool 103 in the one metal material 101 remains, but not the other metal material 103 reached), the interface 105 and the front end of the tool 103 approach each other as close as possible to increase the weld strength. In this procedure, the tool becomes 103 when the front end of the tool 103 the interface 105 approaching too close, with the one metal element 101 that on the tool 103 adheres, pulled out, resulting in a breakage of the bottom of the tool opening 103 and penetration of the end portion of the one metal element 101 through the tool opening 104 to the other metal material 102 leads. If the interface 105 between the metal elements 101 and 102 (a portion where iron and aluminum are in contact with each other), then through the tool hole 104 , which is a through hole, is exposed, an electrolytic corrosion occurs on the exposed portion, resulting in a decrease in welding strength causes. As described above, even if the front end of the tool 103 is not allowed, the other metal element 102 to penetrate the interface 105 in the friction stir welding in some cases exposed at the end portion in an undesirable manner. In such cases, when the interface 105 is exposed, for example, to water, an electrolytic corrosion can occur at the interface. In addition, the welding strength decreases, although a shorter distance between the front end of the tool 103 and the interface 105 principally providing greater weld strength, in an undesirable manner, quite contrary to the intended purpose.

Angesichts dieser Situationen, sind Rührreibschweißverfahrens vorgeschlagen worden wie etwa diejenigen, die in PTLs 1 und 2 beschrieben worden sind.In view of these situations, friction stir welding methods have been proposed, such as those described in PTLs 1 and 2.

Um die Durchgangsöffnung des Werkzeugs in dem Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen zu füllen, offenbart PTL 1, dass das Schweißen vorübergehend beendet wird, und dass dann ein Füllmaterial in der Werkzeugöffnung angeordnet wird, anschließend gefolgt von dem Rührreibschweißen, das wieder auf der Werkzeugöffnung für eine Verbesserung in einer Luftdichtheit und Wasserdichtheit an dem geschweißten Abschnitt in dem Endabschnitt durchgeführt wird.In order to fill the through-hole of the tool in the end portion in the friction stir welding, PTL 1 discloses that the welding is temporarily stopped, and then a filling material is placed in the tool opening, followed by the friction stir welding again on the tool opening for improvement in airtightness and waterproofness is performed on the welded portion in the end portion.

PTL 2 offenbart ein Rührreibschweißen zwischen Metallelementen, die aus unterschiedlichen Metallmaterialien hergestellt sind, und offenbart besonders, dass ein Bereitstellen eines überschüssiger Metallabschnitts, wie etwa eines Überstands, an dem Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen eine Werkzeugöffnung selbst dann, wenn sie durch den Endabschnitt gebildet wird, verhindert, eine Durchgangsöffnung zu sein und daher verhindert, dass die Grenzfläche zwischen den Metallelementen freigelegt wird oder eine elektrolytische Korrosion erfährt.PTL 2 discloses friction stir welding between metal members made of different metal materials, and particularly discloses that providing a surplus metal portion such as a supernatant at the end portion in the friction stir welding tool opening even if formed by the end portion prevents it from being a through-hole and therefore prevents the interface between the metal elements from being exposed or experiencing electrolytic corrosion.

[Zitierliste][CITATION]

[Patentliteratur] [Patent Literature]

[PTL 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-172650
[PTL 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-143812

[Kurzdarstellung der Erfindung][Brief Description of the Invention]

[Technisches Problem] [Technical problem]

Das Verfahren, das in PTL 1 beschrieben ist, weist jedoch das folgende Problem auf:
Das heißt, das Verfahren, das in PTL 1 beschrieben ist, erfordert, nachdem das Rührreibschweißen das erste Mal durchgeführt worden ist, bei dem Rührreibschweißen den Schritt des Anordnens eines Füllmaterials in einer Werkzeugöffnung in dem Endabschnitt, um die Werkzeugöffnung zu füllen, und den Schritt des erneuten Durchführens des Schweißens. Die Anzahl der Schritte steigt daher in einer unerwünschten Weise an.However, the method described in PTL 1 has the following problem:
That is, the method described in PTL 1 requires, after the friction stir welding is performed for the first time, in the friction stir welding, the step of placing a filling material in a tool hole in the end portion to fill the tool hole, and the step re-performing the welding. The number of steps therefore increases in an undesirable manner.

Das Rührreibschweißverfahren, das in PTL 2 beschrieben ist, weist die folgenden Probleme auf:

(1) Da bei dem Rührreibschweißen ein überschüssiger Metallabschnitt an dem Endabschnitt bereitgestellt wird, erhöht sich das Gewicht eines Produkts, das durch das Rührreibschweißen hergestellt wird, in unerwünschter Weise.
(2) Das Verfahren, das in PTL 2 beschrieben ist, kann nicht verwendet werden, wenn ein Metallmaterial mit einer gleichmäßigen Dicke wie etwa ein Halbzeug (extrudiertes Material) verwendet wird. Das Verfahren weist daher einen Nachteil von geringer Flexibilität bei der Materialauswahl auf.
(3) Der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Werkzeugs und der Grenzfläche ist an dem überschüssiger Metallabschnitt, an dem eine Werkzeugöffnung gebildet wird, länger als an dem überschüssiger Metallabschnitt. Andererseits ist bekannt, dass ein Festsetzen des Abstands zwischen dem vorderen Ende des Werkzeugs und der Grenzfläche auf einen kleinen Wert die Schweißfestigkeit verbessert, wohingegen ein Festsetzen des Abstands auf einen großen Wert die Schweißfestigkeit vermindert. Daher ist in dem Verfahren, das in PTL 2 beschrieben ist, die Schweißfestigkeit an der Grenzfläche in dem überschüssigen Metallabschnitt relativ geringer als die Schweißfestigkeit an der Grenzfläche in einem Abschnitt, der ein anderer als der überschüssige Metallabschnitt ist. Als ein Ergebnis erfährt dann, wenn Spannung in einem Teil, das unter Anwendung des Verfahren geschweißt worden ist, induziert wird, ein Abschnitt, der enger an dem überschüssigen Metallabschnitt, an dem die Schweißfestigkeit relativ gering ist, liegt, einen Bruch früher, was möglicherweise zu einem Riss, der von dem gebrochenen Abschnitt beginnt und sich stufenförmig zu anderen Abschnitten entwickelt, und zu Eintritt von Wasser in den gebrochenen Abschnitt und folglich zu einem Auftreten von elektrolytischer Korrosion führt.

The friction stir welding method described in PTL 2 has the following problems:

(1) In the friction stir welding, since an excess metal portion is provided at the end portion, the weight of a product made by the friction stir welding undesirably increases.
(2) The method described in PTL 2 can not be used when a metal material having a uniform thickness such as a semi-finished product (extruded material) is used. The method therefore has a disadvantage of low flexibility in material selection.
(3) The distance between the front end of the tool and the interface is longer at the excess metal portion where a tool hole is formed than at the excess metal portion. On the other hand, it is known that setting the distance between the front end of the tool and the interface to a small value improves the welding strength, whereas setting the distance to a large value reduces the welding strength. Therefore, in the method described in PTL 2, the weld strength at the interface in the excess metal portion is relatively less than the weld strength at the interface in a portion other than the excess metal portion. As a result, when stress is induced in a part welded using the method, a section becomes narrower at the excess metal portion, where the welding strength is relatively low, is a break earlier, possibly leading to a crack that starts from the broken portion and progresses to other portions, and water enters the broken portion and thus leads to the occurrence of electrolytic corrosion.

Die vorliegende Erfindung ist angesichts dieser Umstände gemacht worden, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Rührreibschweißverfahren bereitzustellen, das Metallelementen, die aus unterschiedlichen Metallmaterialien hergestellt sind, ermöglicht, in einem Rührreibschweißen miteinander verschweißt zu werden, und das verhindert, dass ein Kontaktabschnitt, an dem die unterschiedlichen Metallelemente miteinander in Kontakt kommen, an dem geschweißten Abschnitt freigelegt werden, und ferner besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen rührreibgeschweißten Körper bereitzustellen, und insbesondere darin, ein Rührreibschweißverfahren bereitzustellen, das es bei dem Rührreibschweißen der Schweißfestigkeit an einem Endabschnitt ermöglicht, annähernd gleich der Schweißfestigkeit an einem Abschnitt zu sein, der ein anderer als der Endabschnitt ist, ohne dass dabei ein spezieller Zusatzschritt bereitgestellt wird oder ohne dass dabei eine spezielle Struktur in den Metallelementen bereitgestellt wird, um das Auftreten einer elektrolytischen Korrosion selbst dann zu verhindern, wenn eine Werkzeugöffnung zum Beispiel gegenüber Wasser ungeschützt freiliegt, und ein Rührreibschweißverfahren bereitzustellen, das auf ein Metallmaterial mit einer annähernd gleichmäßigen Dicke anwendbar ist, und ferner stellt die vorliegende Erfindung einen rührreibgeschweißten Körper bereit.The present invention has been made in view of these circumstances, and an object of the present invention is to provide a friction stir welding method which allows metal members made of different metal materials to be welded together in a friction stir welding and which prevents a contact portion In addition, it is an object of the present invention to provide a friction stir welded body, and more particularly, to provide a friction stir welding method which is useful in friction stir welding of weld strength End portion allows to be approximately equal to the welding strength at a portion which is other than the end portion, without providing a special additional step or without special structure is provided in the metal elements to prevent the occurrence of electrolytic corrosion even if a tool opening exposed to unprotected water, for example, and provide a friction stir welding method, which is applicable to a metal material having an approximately uniform thickness, and further provides The present invention provides a friction stir welded body.

[Lösung des Problems] [The solution of the problem]

In der vorliegenden Erfindung wird, um die Aufgabe zu lösen, in einem Rührreibschweißverfahren, das den Schritt enthält, mindestens zwei Metallelemente zu veranlassen, dass sie einander überlappt werden, und das ein Drücken eines Werkzeugs gegen die Metallelemente von einer Seite, an der eines der Metallelemente vorhanden ist, enthält, um den Metallelementen zu ermöglichen, in einem Rührreibschweißen miteinander verschweißt zu werden, dann, wenn das Werkzeug einen Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen erreicht, das Werkzeug aus dem einen Metallelement herausgezogen, während es in eine horizontale Richtung bewegt wird.In the present invention, in order to achieve the object, in a friction stir welding method including the step of causing at least two metal elements to be overlapped with each other and pressing a tool against the metal elements from a side on which one of the Metal elements is present, to allow the metal elements to be welded together in a friction stir welding, then, when the tool reaches an end portion in the friction stir welding, the tool pulled out of the one metal member while it is moved in a horizontal direction.

In der vorliegenden Erfindung zieht in der Bewegung des Werkzeugs in der horizontalen Richtung eine zentrale Achse des Werkzeugs eine annähernd gerade Linie.In the present invention, in the movement of the tool in the horizontal direction, a central axis of the tool draws an approximately straight line.

In der vorliegenden Erfindung zieht in der Bewegung des Werkzeugs in der horizontalen Richtung die zentrale Achse des Werkzeugs eine annähernd gerade Linie, von der eine Richtung sich von einer Richtung unterscheidet, in der sich das Werkzeug bewegt.In the present invention, in the movement of the tool in the horizontal direction, the central axis of the tool draws an approximately straight line, a direction of which differs from a direction in which the tool moves.

In der vorliegenden Erfindung zieht in der Bewegung des Werkzeugs in der horizontalen Richtung die zentrale Achse des Werkzeugs eine polygonale Form.In the present invention, in the movement of the tool in the horizontal direction, the central axis of the tool draws a polygonal shape.

In der vorliegenden Erfindung zieht in der Bewegung des Werkzeugs in der horizontalen Richtung die zentrale Achse des Werkzeugs eine annähernd kreisförmige Form.In the present invention, in the movement of the tool in the horizontal direction, the central axis of the tool draws an approximately circular shape.

In der vorliegenden Erfindung beträgt ein Durchmesser eines Kreises, der der annähernd kreisförmigen Bewegungsbahn, die von dem Werkzeug gezogen wird, entspricht, mindestens 1 % eines Durchmessers einer Werkzeugöffnung, die in dem einen Metallelement unter einer Bedingung, dass das Werkzeug in der horizontalen Richtung stationär ist, gebildet wird.In the present invention, a diameter of a circle corresponding to the approximately circular trajectory drawn by the tool is at least 1% of a diameter of a tool hole that is stationary in the one metal element under a condition that the tool is stationary in the horizontal direction is formed.

In der vorliegenden Erfindung wird das Rührreibschweißen an dem Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen in einem Zustand durchgeführt, in dem ein vorderes Ende des Werkzeugs im Wesentlichen das andere Metallelement erreicht hat, oder in einem Zustand, in dem das vordere Ende des Werkzeugs das andere Metallelement durchdrungen hat.In the present invention, the friction stir welding is performed on the end portion in the friction stir welding in a state where one front end of the tool has substantially reached the other metal member, or in a state in which the front end of the tool has penetrated the other metal member ,

In der vorliegenden Erfindung sind die zwei Metallelemente aus unterschiedlichen Metallmaterialien hergestellt.In the present invention, the two metal elements are made of different metal materials.

In der vorliegenden Erfindung wird ein rührreibgeschweißter Körper gebildet, indem veranlasst wird, dass mindestens zwei Metallelemente einander überlappt werden, und indem ein Werkzeug gegen die Metallelemente von einer Seite, an der eines der Metallelemente vorhanden ist, gedrückt wird, um den Metallelementen zu ermöglichen, in einem Rührreibschweißen miteinander verschweißt zu werden, und indem dann, wenn das Werkzeug einen Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen erreicht, das Werkzeug von dem einen Metallelement herausgezogen wird, während sich das Werkzeug in eine horizontale Richtung bewegt.In the present invention, a friction stir welded body is formed by causing at least two metal elements to be overlapped with each other, and by pressing a tool against the metal elements from a side where one of the metal elements is present to allow the metal elements. be welded together in a friction stir welding, and then, when the tool reaches an end portion in the friction stir welding, the tool is pulled out from the one metal member while the tool moves in a horizontal direction.

[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung] [Advantageous Effects of Invention]

Wie oben beschrieben, kann in dem Rührreibschweißverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, das den Schritt enthält, mindestens zwei Metallelemente zu veranlassen, dass sie einander überlappt werden, und das ein Drücken eines Werkzeugs gegen die Metallelemente von einer Seite, an der eines der Metallelemente vorhanden ist, enthält, um den Metallelementen zu ermöglichen, in einem Rührreibschweißen miteinander verschweißt zu werden, und in dem dann, wenn das Werkzeug einen Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen erreicht, das Werkzeug aus dem einen Metallelement herausgezogen wird, während es in eine horizontale Richtung bewegt wird, eine Werkzeugöffnung, die gebildet wird, wenn das Werkzeug herausgezogen wird, mit dem einen Metallelement, das durch das Werkzeug umgerührt wird (insbesondere das Metall in dem Abschnitt, das der Seite der Oberfläche des Werkzeugs zugewandt ist), gefüllt werden, wodurch das freigelegte andere Metallelement bedeckt werden kann. Die folgenden vorteilhaften Wirkungen können daher bereitgestellt werden:
Verhindern einer Freilegung der Grenzfläche zwischen den Metallelementen, und kein Füllmaterial oder irgendein anderes Teil ist erfordernd, um nach dem Rührreibschweißen angeordnet zu werden. Das heißt, nur der Schritt, der sich auf das Rührreibschweißen bezieht, ist alleine ausreichend, und die Anzahl der Schritte erhöht sich nicht.As described above, in the friction stir welding method according to the present invention including the step of causing at least two metal elements to be overlapped with each other and pressing a tool against the metal elements from a side where one of the metal elements is present includes, in order to allow the metal elements to be welded together in a friction stir welding, and in which, when the tool reaches an end portion in the friction stir welding, the tool is pulled out of the one metal member while being moved in a horizontal direction, a tool hole formed when the tool is pulled out, with which a metal member stirred by the tool (specifically, the metal in the portion facing the side of the surface of the tool) is filled, whereby the exposed one another Metal element can be covered. The following advantageous effects can therefore be provided:
Preventing exposure of the interface between the metal elements, and no filler or any other part is required to be arranged after the friction stir welding. That is, only the step relating to friction stir welding alone is sufficient, and the number of steps does not increase.

Indem eine Freilegung der Grenzfläche verhindert wird, ist es unnötig, den Endabschnitt mit einem überschüssigen Metallabschnitt bereitzustellen. Es tritt daher keine Erhöhung beim Gewicht auf.By preventing exposure of the interface, it is unnecessary to provide the end portion with excess metal portion. There is therefore no increase in weight.

Selbst dann, wenn ein Material mit einer gleichmäßigen Dicke wie etwa ein Halbzeug verwendet wird, kann eine Freilegung der Grenzfläche zwischen den Metallelementen vermieden werden, wodurch die Materialien mit verbesserter Flexibilität ausgewählt werden können.Even if a material having a uniform thickness such as a semifinished product is used, exposure of the interface between the metal elements can be avoided, whereby the materials having improved flexibility can be selected.

Da der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Werkzeugs und der Grenzfläche in dem Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen auf den kürzesten möglichen Abstand vermindert werden kann, kann der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Werkzeugs und der Grenzfläche in dem Endabschnitt annähernd dem Abstand in dem Abschnitt gleich sein, der ein anderer Abschnitt als der Endabschnitt ist. Die Schweißfestigkeit in dem Endabschnitt kann daher annähernd gleich der Schweißfestigkeit in dem Abschnitt sein, der ein anderer als der Endabschnitt ist. Daher ist es selbst dann, wenn eine Spannung in einem geschweißten Körper, der unter Anwendung des Verfahrens geschweißt worden ist, induziert wird, unwahrscheinlich, dass ein Bruch auftritt, weil der geschweißte Körper eine annähernd gleichmäßige, hohe Schweißfestigkeit über den gesamten Körper aufweist. Selbst dann, wenn ein Bruch auftritt, weist der Endabschnitt kein Risiko eines frühen Bruchs auf. Als ein Ergebnis davon wird, da der geschweißte Körper, der unter Anwendung des Verfahrens geschweißt worden ist, keinen Bruch erfährt, kein Wasser in die Grenzfläche zwischen den Metallelementen eintreten, oder keine Spalte, die einen Eintritt von Wasser ermöglicht, wird erzeugt, und dies selbst dann nicht, wenn der Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen sich in einem Kontakt mit einem äußeren Umfangsabschnitt der Metallelemente befindet, wodurch eine elektrolytische Korrosion vermieden werden kann.Since the distance between the front end of the tool and the interface in the end portion in the friction stir welding can be reduced to the shortest possible distance, the distance between the front end of the tool and the interface in the end portion can be approximately equal to the distance in the portion which is a section other than the end section. The welding strength in the end portion may therefore be approximately equal to the welding strength in the portion other than the end portion. Therefore, even if stress is induced in a welded body welded using the method, breakage is unlikely to occur because the welded body has approximately uniform high welding strength throughout the body. Even if a break occurs, the end portion has no risk of early breakage. As a result, since the welded body which has been welded using the method does not undergo breakage, no water will enter the interface between the metal elements, or no gap allowing water to enter will be generated even if the end portion in the friction stir welding is in contact with an outer peripheral portion of the metal members, whereby electrolytic corrosion can be avoided.

[Kurze Beschreibung der Zeichnungen] [Brief Description of the Drawings]

1 ist eine Perspektivansicht, die konzeptionell ein Rührreibschweißverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 Fig. 10 is a perspective view conceptually showing a friction stir welding method according to an embodiment of the present invention.

2 ist eine Querschnittsansicht, die konzeptionell das Rührreibschweißverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2(a) zeigt einen Zustand, bevor das Rührreibschweißen durchgeführt wird, und 2(b) zeigt einen Zustand, nachdem das Rührreibschweißen durchgeführt worden ist. 2 FIG. 10 is a cross-sectional view conceptually showing the friction stir welding method according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 (a) shows a state before the friction stir welding is performed, and 2 B) shows a state after the friction stir welding has been performed.

3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Abschnitt zeigt, der durch den Kreis umgeben ist, der durch einen Pfeil A in 2(b) angezeigt ist. 3(a) zeigt einen Zustand, in dem das Rührreibschweißen durchgeführt wird, und 3(b) zeigt einen Zustand, nachdem das Rührreibschweißen durchgeführt worden ist. 3 FIG. 15 is an enlarged cross sectional view showing a portion surrounded by the circle indicated by an arrow A in FIG 2 B) is displayed. 3 (a) shows a state in which the friction stir welding is performed, and 3 (b) shows a state after the friction stir welding has been performed.

4 ist eine Seitenansicht, die ein Werkzeug zum Rührreibschweißen zeigt, das in dem Rührreibschweißverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. 4 FIG. 10 is a side view showing a friction stir welding tool used in the friction stir welding method according to the embodiment of the present invention. FIG.

5 ist eine konzeptionelle Ansicht, die die Position eines Endabschnitts bei dem Rührreibschweißen in dem Rührreibschweißverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 5 FIG. 11 is a conceptual view showing the position of an end portion in the friction stir welding in the friction stir welding method according to the embodiment of the present invention. FIG.

6 ist eine Photographie eines geschweißten Abschnitts in einer Draufsicht, die unter Anwendung des Rührreibschweißverfahrens gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist. 6 FIG. 15 is a photograph of a welded portion in a plan view produced by the friction stir welding method according to the embodiment of the present invention.

7 ist eine Photographie eines geschweißten Abschnitts in einer Draufsicht, die unter Anwendung eines Rührreibschweißverfahrens der verwandten Technik hergestellt worden ist. 7 Fig. 10 is a photograph of a welded portion in a plan view made using a related art friction stir welding method.

8 zeigt konzeptionell das Rührreibschweißverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine Draufsicht, die insbesondere einen Fall zeigt, in dem in der Bewegung des Werkzeugs in der horizontalen Richtung die zentrale Achse des Werkzeugs eine annähernd kreisförmige Form zieht. 8th Fig. 14 conceptually shows the friction stir welding method according to the embodiment of the present invention, and is a plan view particularly showing a case in which, in the movement of the tool in the horizontal direction, the central axis of the tool draws an approximately circular shape.

9 zeigt konzeptionell das Rührreibschweißverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine Draufsicht, die insbesondere einen Fall zeigt, in dem der Durchmesser eines Kreis, der im Wesentlichen einer kreisförmigen Bewegungsbahn, die von dem Werkzeug gezogen wird, entspricht, mindestens 1 % des Durchmessers einer Werkzeugöffnung beträgt, die in einem der Metallelemente durch das Rührreibschweißen, das von dem Werkzeug durchgeführt worden ist, gebildet wird. 9 Fig. 14 conceptually shows the friction stir welding method according to the embodiment of the present invention, and is a plan view particularly showing a case where the diameter of a circle substantially corresponding to a circular trajectory drawn by the tool is at least 1% of the diameter of one Tool opening, which is formed in one of the metal elements by the friction stir welding, which has been performed by the tool.

10 zeigt konzeptionell das Rührreibschweißverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine Draufsicht, die insbesondere einen Fall zeigt, in dem die Bewegung des Werkzeugs in der horizontalen Richtung im Wesentlichen geradlinig ist. 10 Fig. 14 conceptually shows the friction stir welding method according to the embodiment of the present invention, and is a plan view particularly showing a case where the movement of the tool in the horizontal direction is substantially rectilinear.

11 zeigt konzeptionell das Rührreibschweißverfahren gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist eine Draufsicht, die insbesondere einen Fall zeigt, in dem in der Bewegung des Werkzeugs in der horizontalen Richtung die zentrale Achse des Werkzeugs eine polygonale Form zieht. 11 Fig. 14 conceptually shows the friction stir welding method according to the embodiment of the present invention, and is a plan view particularly showing a case where, in the movement of the tool in the horizontal direction, the central axis of the tool draws a polygonal shape.

12 ist eine Querschnittsansicht, die konzeptionell ein Rührreibschweißverfahren der verwandten Technik zeigt. 12(a) zeigt einen Zustand, bevor das Rührreibschweißen vollendet ist, und 12(b) zeigt einen Zustand, nachdem das Rührreibschweißen vollendet ist. 12 Fig. 10 is a cross-sectional view conceptually showing a friction stir welding method of the related art. 12 (a) shows a state before the friction stir welding is completed, and 12 (b) shows a state after the friction stir welding is completed.

13 ist eine Draufsicht, die konzeptionell das Rührreibschweißverfahren der verwandten Technik zeigt. 13 Fig. 10 is a plan view conceptually showing the friction stir welding method of the related art.

[Beschreibung der Ausführungsformen] [Description of the Embodiments]

Eine Ausführungsform eines Rührreibschweißverfahrens und ein rührreibgeschweißter Körper gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von 1 bis 11 detailliert beschrieben.An embodiment of a friction stir welding method and a friction stir welded body according to the present invention will be described below with reference to FIG 1 to 11 described in detail.

Das Rührreibschweißverfahren enthält gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Schritt, zwei Metallelemente 1 und 2, die aus unterschiedlichen Metallmaterialien hergestellt sind, zu veranlassen, dass sie einander überlappt werden, und ein Drehen eines Werkzeugs 10 zum Rührreibschweißen und ein Drücken des Werkzeugs 10 gegen die Oberfläche von einem der Metallelemente oder gegen das eine Metallelement 1, um Druck auf das Metallelement 1 derart auszuüben, dass das Werkzeug 10 und das eine Metallelement 1 in einem Kontakt miteinander Wärme erzeugen, die es dem Metallelement 1 und 2 ermöglicht, miteinander verschweißt zu werden, wie es in 1 bis 3 gezeigt ist. In dem Verfahren wird dann, wenn das Werkzeug 10 einen Endabschnitt 3, an dem das Schweißen des Metallelements 1 und 2 vollendet ist, erreicht, das gesamte Werkzeug 10 herausgezogen, während es in der horizontalen Richtung entlang des Metallelement 1 und 2 in der Nachbarschaft des Endabschnitts bewegt wird. Ein rührreibgeschweißter Körper 20 wird damit gebildet. Die Pfeile, die in 1 und 2(a) gezeigt sind, zeigen die Richtung an, in die das Werkzeug 10 bei dem Rührreibschweißen bewegt wird, und 1 und 2(a) zeigen, dass das Metallelement 1 und 2 entlang eines bandförmigen Weges bei dem Rührreibschweißen miteinander verschweißt werden. Das Werkzeug 10 für das Schweißen ist zum Beispiel eine Kombination einer Schulter 11 und einer Sonde (Überstand) 12, wie es in 4(a) gezeigt ist. Die unterschiedlichen Metallmaterialien, aus denen das Metallelement 1 und 2 hergestellt sind, sind zwei Materialien, die zum Beispiel aus Eisen, Aluminium, und Magnesium ausgewählt sind. Der Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen ist ein Abschnitt, an dem das Rührreibschweißen vollendet wird. Besonders in einem Fall, in dem das Rührreibschweißen von einem Ende zu dem anderen Ende durchgeführt wird, bezieht sich der Endabschnitt auf einen Abschnitt an dem anderen Ende (siehe 5(a)), und in einem Fall, in dem das Rührreibschweißen zu einem Ende durchgeführt wird und das Schweißen ferner rückwärts zu einem Zwischenabschnitt durchgeführt wird, an dem das Werkzeug 10 herausgezogen wird, bezieht sich der Endabschnitt auf den Zwischenabschnitt, an dem das Schweißen vollendet wird (5(b)). In 2, 3 und 5 bezeichnet das Bezugszeichen 13 eine Werkzeugöffnung, die gebildet wird, wenn das Werkzeug 10 an dem Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen herausgezogen wird, das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Schulteröffnung, die in der oberen Oberfläche des einen Metallelements 1 gebildet wird, wenn die Schulter 11 des Werkzeugs 10 gegen das eine Metallelement 1 gedrückt wird, und das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Grenzfläche, die gebildet wird, wenn das Metallelement 1 und 2 einander überlappt werden. Beispiele werden weiter unten spezifisch beschrieben werden. The friction stir welding method according to the present embodiment includes the step of two metal members 1 and 2 made of different metal materials, causing them to overlap one another and turning a tool 10 for friction stir welding and pressing the tool 10 against the surface of one of the metal elements or against the one metal element 1 to put pressure on the metal element 1 such exercise that the tool 10 and the one metal element 1 generate heat in contact with each other, which is the metal element 1 and 2 allows to be welded together like it is in 1 to 3 is shown. In the process, then, when the tool 10 an end section 3 at which the welding of the metal element 1 and 2 is accomplished, the entire tool 10 pulled out while in the horizontal direction along the metal element 1 and 2 is moved in the vicinity of the end portion. A friction stir welded body 20 is formed with it. The arrows in 1 and 2 (a) are shown, indicate the direction in which the tool 10 is moved in the friction stir welding, and 1 and 2 (a) show that the metal element 1 and 2 along a band-shaped path in the friction stir welding are welded together. The tool 10 for welding, for example, is a combination of a shoulder 11 and a probe (supernatant) 12 as it is in 4 (a) is shown. The different metal materials that make up the metal element 1 and 2 are made of two materials selected from, for example, iron, aluminum, and magnesium. The end section 3 In the friction stir welding is a section where the friction stir welding is completed. Particularly, in a case where the friction stir welding is performed from one end to the other end, the end portion refers to a portion at the other end (see FIG 5 (a) ), and in a case where the friction stir welding is performed to one end and the welding is further backward an intermediate section is performed on which the tool 10 is withdrawn, the end portion refers to the intermediate portion where the welding is completed ( 5 (b) ). In 2 . 3 and 5 denotes the reference numeral 13 a tool opening that is formed when the tool 10 at the end portion 3 is pulled out in the friction stir welding, the reference numeral 14 denotes a shoulder opening formed in the upper surface of the one metal element 1 is formed when the shoulder 11 of the tool 10 against the one metal element 1 is pressed, and the reference numeral 15 denotes an interface formed when the metal element 1 and 2 overlapping each other. Examples will be specifically described below.

Als das Werkzeug 10 für das Rührreibschweißen, das in den folgenden Beispielen verwendet werden soll, wird die Kombination der Schulter 11 und der Sonde 12 verwendet, von denen jede eine zylindrische Form aufweist, wie durch die gestrichelte Linie in 1 angezeigt ist. In beiden Beispielen wird das Rührreibschweißen so durchgeführt, dass die zwei Metallelemente 1 und 2, die aus unterschiedlichen Metallmaterialien hergestellt sind, einander überlappt werden, und das Werkzeug 10 wird gedreht und in das Metallelement 1 und 2 eingesetzt, die die Elemente sind, die miteinander verschweißt werden sollen, wie in 1 und 2 gezeigt ist. In beiden Beispiele werden als das Metallelement 1 und 2, die die Elemente sind, die miteinander verschweißt werden sollen, eine Aluminiumplatte AC4CH mit einer Dicke von 2,0 mm als eine obere Platte und eine Weichstahlplatte mit einer Dicke von 2,0 mm als eine untere Platte verwendet. In beiden Beispielen wird ein Schweißwerkzeug, das aus einer ultraharten Legierung hergestellt ist und einen Schulterdurchmesser von 12 mm aufweist, ein Sondendurchmesser von 5 mm und eine Sondenlänge von 1,7 mm unter den folgenden Schweißbedingung verwendet: die Anzahl der Umdrehungen von 1500 UpM (Umdrehungen pro Minute); die Größe der Werkzeugeinführung von 1,9 mm; und die Geschwindigkeit, mit der das Werkzeug herausgezogen wird, von 20 mm/min. Das Schweißwerkzeug wird durch drei Grad als der Vorschubwinkel geneigt. As the tool 10 for the friction stir welding to be used in the following examples, the combination of the shoulder 11 and the probe 12 each of which has a cylindrical shape as indicated by the dashed line in FIG 1 is displayed. In both examples, the friction stir welding is performed so that the two metal elements 1 and 2 that are made of different metal materials, overlapping each other, and the tool 10 is turned and into the metal element 1 and 2 used, which are the elements that are to be welded together, as in 1 and 2 is shown. In both examples, as the metal element 1 and 2 , which are the members to be welded together, use an aluminum plate AC4CH having a thickness of 2.0 mm as a top plate and a mild steel plate having a thickness of 2.0 mm as a bottom plate. In both examples, a welding tool made of an ultra-hard alloy having a shoulder diameter of 12 mm, a probe diameter of 5 mm and a probe length of 1.7 mm is used under the following welding condition: the number of revolutions of 1500 rpm (revolutions per minute); the size of the tool insertion of 1.9 mm; and the speed at which the tool is withdrawn from 20 mm / min. The welding tool is tilted by three degrees as the feed angle.

[Beispiel 1][Example 1]

In dem vorliegenden Beispiel werden die folgenden zwei Typen von Schweißen durchgeführt: Schweißen in einem Fall, in dem die zwei Metallelemente 1 und 2, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, derart angeordnet werden, dass sie einander überlappt werden, das Werkzeug 10 gedreht und veranlasst wird, mit der Oberfläche des einen der zwei Metallelemente oder mit dem einen Metallelement 1, das eine obere Platte ist, in Kontakt zu kommen, und in dem das Werkzeug 10 aus dem einen Metallelement 1 an dem Endabschnitt bei dem Rührreibschweißen herausgezogen wird, während es in die horizontale Richtung bewegt wird; und ein Schweißen in einem vergleichbaren Fall als ein Verfahren der verwandten Technik, in dem das Werkzeug 10 an dem Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen einfach aufwärts in die vertikale Richtung herausgezogen wird.In the present example, the following two types of welding are performed: welding in a case where the two metal elements 1 and 2 , which are made of different materials, are arranged so that they are overlapped each other, the tool 10 is rotated and caused with the surface of one of the two metal elements or with the one metal element 1 which is an upper plate to come into contact and in which the tool 10 from the one metal element 1 is pulled out at the end portion in the friction stir welding while being moved in the horizontal direction; and welding in a comparable case as a method of the related art in which the tool 10 at the end portion 3 in the friction stir welding, simply pull up in the vertical direction.

6 zeigt den Zustand des Endabschnitts 3 bei dem Rührreibschweißen in dem vorliegenden Beispiel. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Werkzeug 10 herausgezogen, während es mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 10 mm/min in die horizontale Richtung bewegt wird. Als ein Ergebnis davon wird das Material in der Nachbarschaft des Endabschnitts 3 veranlasst, ein plastisches Fließen zu erfahren. 6 zeigt, dass das Material die Werkzeugöffnung 13, die in dem Endabschnitt 3 gebildet worden ist, füllt und dass herausgefunden worden ist, dass kein Eisen des anderen Metallelements 2 an dem Endabschnitt 3 freiliegt, und dass der Abschnitt, an dem die unterschiedlichen Metalle miteinander in Kontakt sind, nicht freigelegt worden sind. Im Gegensatz dazu zeigt 7 in dem Verfahren der verwandten Technik deutlich, dass als ein Ergebnis der einfachen Herausziehoperation des Werkzeugs 10 nach oben an den Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen die Werkzeugöffnung 13 eine Durchgangsöffnung bildet und dass das Eisen des anderen Metallelements 2 durch die Werkzeugöffnung 13 freigelegt worden ist. 6 shows the state of the end section 3 in the friction stir welding in the present example. In the present embodiment, the tool 10 pulled out while it is moved in the horizontal direction at a movement speed of 10 mm / min. As a result, the material becomes in the vicinity of the end portion 3 causes a plastic flow to experience. 6 shows that the material is the tool opening 13 that in the end section 3 has been formed and found out that no iron of the other metal element 2 at the end portion 3 is exposed, and that the portion where the different metals are in contact with each other has not been exposed. In contrast, shows 7 in the related art method, that as a result of the simple extraction operation of the tool 10 up to the end section 3 in the friction stir welding, the tool opening 13 forms a through hole and that the iron of the other metal element 2 through the tool opening 13 has been exposed.

[Beispiel 2][Example 2]

In dem vorliegenden Beispiel wird das Schweißen derart durchgeführt, dass an dem Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen das Werkzeug 10 herausgezogen wird, während es derart bewegt wird, dass die zentrale Achse des Werkzeugs 10 eine annähernd kreisförmige Form zieht, wie sie in 8 und 9 gezeigt ist. Das Schweißen wird besonders derart durchgeführt, dass der Durchmesser d1 eines Bewegungsbahnkreises 4, der die kreisförmige Bewegung darstellt, entlang derer das Werkzeug 10 herausgezogen wird, verändert wird. Die Tabelle 1, die nachfolgend dargestellt ist, zeigt die Ergebnisse des Experiments. Das Schweißexperiment wird derart durchgeführt, dass der Durchmesser d1 des Bewegungsbahnkreises 4, entlang dessen das Werkzeug 10 bewegt wird, auf Werte, die von 0 bis 2,5 mm reichen (0 bis 50 % des Durchmessers d1 der Werkzeugöffnung 13), mit Bezug auf den Durchmesser d2 (= 5 mm) der Werkzeugöffnung 13 (die als anfängliche Werkzeugöffnung in Table 1 bezeichnet wird), die in dem einen Metallelement 1 unter den Bedingungen gebildet wird, dass das Werkzeug 10 stationär in der horizontalen Richtung ist, festgesetzt wird. Als ein Ergebnis davon wird freigelegtes Eisen vollständig bedeckt. Wie in Tabelle 1 deutlich gezeigt ist, kann dieselbe vorteilhafte Wirkung, wie sie in Beispiel 1 bereitgestellt worden ist, lediglich dadurch bereitgestellt werden, indem der Durchmesser d1 des Bewegungsbahnkreises 4. der gezogen bzw. gezeichnet wird, wenn das Werkzeug 10 herausgezogen wird, in dem vorliegenden Beispiel auf einen Wert von mindestens 1 % des Durchmessers d2 der Werkzeugöffnung 13 festgesetzt wird.In the present example, the welding is performed such that at the end portion 3 in friction stir welding, the tool 10 is pulled out while it is moved so that the central axis of the tool 10 draws an approximately circular shape, as in 8th and 9 is shown. The welding is particularly performed such that the diameter d1 of a trajectory circle 4 which represents the circular motion along which the tool 10 is pulled out, is changed. Table 1, shown below, shows the results of the experiment. The welding experiment is performed such that the diameter d1 of the trajectory circle 4 along which the tool 10 is moved to values ranging from 0 to 2.5 mm (0 to 50% of the diameter d1 of the tool opening 13 ), with reference to the diameter d2 (= 5 mm) of the tool opening 13 (referred to as the initial tool opening in Table 1), which is in the one metal element 1 under the conditions is formed, that the tool 10 stationary in the horizontal direction is fixed. As a result, exposed iron is completely covered. As clearly shown in Table 1, the same advantageous effect as provided in Example 1 can be provided only by the diameter d1 of the trajectory circle 4 , which is drawn or drawn when the tool 10 is pulled out, in the present example to a value of at least 1% of the diameter d2 of the tool opening 13 is fixed.

[Table 1][Table 1]

Beziehung zwischen der anfänglichen Werkzeugöffnung und dem Bewegungsbahnkreis am Endabschnitt des Schweißens und die Schweißergebnisse: Verhältnis des Durchmessers d1 des Werkzeugbewegungsbahnkreises 4 zu dem Durchmesser d2 (5 mm) der anfänglichen Werkzeugöffnung 0 % 1 % 5 % 10 % 20 % 50 % Hat Aluminium vollständig das freigelegte Eisen bedeckt? Nein Ja Ja Ja Ja Ja Relationship between the initial tool opening and the trajectory circle at the end portion of the welding and the welding results: Ratio of the diameter d1 of the Werkzeugbewegungsbahnkreises 4 to the diameter d2 (5 mm) of the initial tool opening 0% 1 % 5% 10% 20% 50% Has aluminum completely covered the exposed iron? No Yes Yes Yes Yes Yes

Das vorliegende Beispiel ist auf den Fall angewendet worden, in dem das vordere Ende des Werkzeugs 10 nicht das andere Metallelement 2 erreicht, das heißt, der Fall, in dem die Werkzeugöffnung 13 keine Durchgangsöffnung ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Fall begrenzt. Das Rührreibschweißen kann stattdessen in einem Zustand durchgeführt werden, in dem das vordere Ende des Werkzeugs 10 im Wesentlichen das andere Metallelement 2 erreicht hat oder in das andere Metallelement 2 an dem Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen eingedrungen ist. In diesem Fall wird die Grenzfläche 15 vorübergehend durch die Werkzeugöffnung 13 freigelegt, aber die Durchgangsöffnung des Werkzeugs 13 kann durch Ziehen des Werkzeugs 10 nach oben geschlossen werden, während es in die horizontale Richtung bewegt wird. Die Freilegung der Grenzfläche 15 kann daher wie in Beispiel 1 vermieden werden.The present example has been applied to the case in which the front end of the tool 10 not the other metal element 2 achieved, that is, the case in which the tool opening 13 is not a through hole, but the present invention is not limited to this case. The friction stir welding may instead be performed in a state in which the front end of the tool 10 essentially the other metal element 2 has reached or in the other metal element 2 at the end portion 3 has penetrated the friction stir welding. In this case, the interface becomes 15 temporarily through the tool opening 13 exposed, but the through hole of the tool 13 can by pulling the tool 10 to be closed while being moved in the horizontal direction. The exposure of the interface 15 can therefore be avoided as in Example 1.

Auch in dem Fall, in dem es dem vorderen Ende des Werkzeugs 10 nicht ermöglicht wird, in das andere Metallelement 2 einzudringen, wird eine hohe Schweißfestigkeit erreicht, indem das Werkzeug 10 nach oben gezogen wird, während es an dem Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen so lange in eine horizontale Richtung bewegt wird, bis das vordere Ende des Werkzeugs 10, das durch das eine Metallelement 1 gedrückt wird, im Wesentlichen das andere Metallelement 2 erreicht hat, das heißt, so lange wie der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Werkzeugs 10 und der Grenzfläche 15 größer als 0 mm, aber kleiner oder gleich 0,2 mm ist, wodurch eine Freilegung der Grenzfläche 15 vermieden werden kann, selbst dann, wenn ein dünner Metallabschnitt, der den Boden der Werkzeugöffnung 13 bildet, gebrochen ist. Als ein Ergebnis davon kann die Freilegung des Abschnitts, an dem die unterschiedlichen Metalle in einem Kontakt miteinander sind, an dem Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen vermieden werden, wodurch eine elektrolytische Korrosion an dem Endabschnitt des Schweißens vermieden werden kann. Also in the case where it is the front end of the tool 10 is not allowed in the other metal element 2 penetrate, a high welding strength is achieved by the tool 10 is pulled up while it is at the end section 3 in the friction stir welding is moved in a horizontal direction until the front end of the tool 10 that through the one metal element 1 is pressed, essentially the other metal element 2 that is, as long as the distance between the front end of the tool 10 and the interface 15 greater than 0 mm but less than or equal to 0.2 mm, thereby exposing the interface 15 can be avoided, even if a thin metal section, the bottom of the tool opening 13 forms, is broken. As a result, the exposure of the portion where the different metals are in contact with each other can be exposed at the end portion 3 be avoided in the friction stir welding, whereby an electrolytic corrosion at the end portion of the welding can be avoided.

In dem vorliegenden Beispiel wird dann, wenn das Werkzeug 10 herausgezogen wird, das Werkzeug in die horizontale Richtung bewegt. Stattdessen kann die Bewegung des Werkzeugs 10 in der horizontalen Richtung erneut angeordnet werden mit einer hin und her gehenden Bewegung in der Laufrichtung des Werkzeugs 10, wie etwa eine hin und her gehenden Bewegung, die eine annähernd gerade Linie zieht, wie in 10 gezeigt ist, oder eine hin und her gehende Bewegung in einer Richtung, die eine andere als die Laufrichtung des Werkzeugs 10 ist, oder sogar eine Bewegung, in der die zentrale Achse des Werkzeugs 10 eine polygonale Form zieht, wie etwa ein Dreieck oder ein Rechteck, wie in 11 gezeigt ist. In jeder der Bewegungen wird dem Material in der Nachbarschaft des Endabschnitts 3 bei dem Rührreibschweißen ermöglicht, ein plastisches Fließen zu erfahren und die Werkzeugöffnung 13 zu füllen, was eine vorteilhafte Wirkung bereitstellt, dass verhindert wird, dass der Abschnitt, an dem die unterschiedlichen Metalle in einem Kontakt miteinander sind, freigelegt wird, wie in Beispiel 1. In 10 und 11 stellt der Pfeil die Bewegungsbahn der zentralen Achse des Werkzeugs 10 dar.In the present example, when the tool 10 is pulled out, the tool moves in the horizontal direction. Instead, the movement of the tool 10 be re-arranged in the horizontal direction with a reciprocating movement in the running direction of the tool 10 such as a reciprocating motion that draws an approximately straight line, as in 10 is shown, or a reciprocating motion in one direction other than the direction of travel of the tool 10 is, or even a movement in which the central axis of the tool 10 draws a polygonal shape, such as a triangle or a rectangle, as in 11 is shown. In each of the movements, the material becomes in the neighborhood of the end portion 3 in the friction stir welding allows to experience a plastic flow and the tool opening 13 which provides a beneficial effect of preventing the portion where the different metals are in contact with each other from being exposed, as in Example 1. In 10 and 11 The arrow represents the trajectory of the central axis of the tool 10 represents.

Das vorliegende Beispiel ist unter Bezug auf den Fall, in dem das Werkzeug 10 die Sonde 12 aufweist, beschrieben worden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diesen Fall beschränkt. Stattdessen kann ein Werkzeug 10, das keine Sonde 12 aufweist (zum Beispiel das Werkzeug, das in der Japanischen Patentanmeldung der Auslegeschrift Nr. 2012-50996 offenbart ist, oder siehe 4(b)) verwendet werden. Um das Rührreibschweißen mit solch einem Werkzeug 10, das keine Sonde 12 aufweist, durchzuführen, wird das Werkzeug selbst gedreht und, während es in die horizontale Richtung bewegt wird, wird es herausgezogen mit derselben vorteilhaften Wirkung. Als ein Ergebnis davon wird den Metallmaterialien in dem Abschnitt, der der Seite der Oberfläche des Werkzeugs 10 zugewandt ist, ermöglicht, ein plastisches Fließen zu erfahren, um eine Freilegung des Abschnitts, an dem die unterschiedlichen Metalle in einem Kontakt miteinander sind, an dem Endabschnitt 3 bei dem Rührreibschweißen zu verhindern und folglich zu verhindern, dass eine elektrolytische Korrosion an dem Endabschnitt des Schweißens auftritt.The present example is with reference to the case where the tool 10 the probe 12 has been described, but the present invention is not limited to this case. Instead, a tool can 10 that no probe 12 (For example, the tool used in the Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-50996 is disclosed or see 4 (b) ) be used. To the friction stir welding with such a tool 10 that no probe 12 to perform, the tool itself is rotated and, while being moved in the horizontal direction, it is pulled out with the same advantageous effect. As a result, the metal materials in the section that is the side of the surface of the tool 10 facing, allows to experience a plastic flow to expose the portion where the different metals are in contact with each other at the end portion 3 in the friction stir welding, and thus to prevent electrolytic corrosion from occurring at the end portion of the welding.

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist beschrieben worden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, und auf der Grundlage des technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung kann eine Vielfalt von Variationen und Veränderungen dazu gemacht werden. The embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited to the described embodiment, and on the basis of the technical concept of the present invention, a variety of variations and changes thereto can be made.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 21, 2: Metallelemente metal elements
33: Endabschnitt end
44: Bewegungsbahnkreis Trajectory circle
1010: Werkzeug Tool
1111: Schulter shoulder
1212: Sonde probe
1313: Werkzeugöffnung mold opening
1414: Schulteröffnung shoulder opening
1515: Grenzfläche interface
2020: Rührreibgeschweißter Körper Friction stir welded body
101, 102101, 102: Elemente, die aus unterschiedlichen Metallen hergestellt sind Elements made of different metals
103103: Werkzeug Tool
104104: Werkzeugöffnung mold opening
105105: Grenzfläche interface

Claims

Friction stir welding method comprising: Causing at least two metal elements to be overlapped each other; and Pressing a tool against the metal elements from a side where one of the metal elements is present to allow the metal elements to be welded in a friction stir welding, the method being characterized in that, when the tool reaches an end portion in the friction stir welding, the tool is pulled out of the one metal member while being moved in a horizontal direction.

Friction friction welding method according to claim 1, characterized in that in the movement of the tool in the horizontal direction, a central axis of the tool draws an approximately straight line.

Friction stir welding method according to claim 2, characterized in that in the movement of the tool in the horizontal direction, the central axis of the tool draws the approximately straight line, a direction of which differs from a direction in which the tool moves.

Friction friction welding method according to claim 1, characterized in that in the movement of the tool in the horizontal direction, a central axis of the tool draws a polygonal shape.

Friction friction welding method according to claim 1, characterized in that in the movement of the tool in the horizontal direction, a central axis of the tool draws an approximately circular shape.

Friction friction welding method according to claim 5, characterized in that a diameter of a circle which corresponds to the approximately circular trajectory, which is pulled by the tool, is at least 1% of a diameter of a tool hole formed in the one metal member under a condition in which the tool is stationary in the horizontal direction.

Friction friction welding method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the friction stir welding is performed on the end portion in the friction stir welding in a state in which a front end of the tool has substantially reached the other metal element, or in a state in which leading end of the tool has penetrated the other metal element.

Friction friction welding method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the two metal elements are made of different metal materials.

A friction stir welded body, characterized in that the friction stir welded body is formed by causing at least two metal elements to be overlapped each other and by pressing a tool against the metal elements from a side where one of the metal elements is present around the metal elements in order to be welded together in a friction stir welding, and in that, when the tool reaches an end portion in the friction stir welding, the tool is pulled out of the one metal member while the tool is moving in a horizontal direction.