JP2000052065A - 押出形材接合方法及び押出形材 - Google Patents
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Abstract
る押出形材接合方法を得る。 【解決手段】押出形材1,2には、接合面12,14に
沿って厚さ方向に突き出た突起16〜19を表裏両側に
押出成形する。その際、突起16〜19には接合面1
2,14との反対側に傾斜面20〜23を押出成形し、
傾斜面20〜23をローラ24〜27により押して両接
合面12,14を突き合わせる。この接合面1,2間に
プローブ28,30を挿入して摩擦接合する。プローブ
28,30の直後を追従して移動する切削刃により突起
16〜19を切削する。
Description
を突き合わせて摩擦接合する押出形材接合方法及び押出
形材に関する。
ム合金が多用されており、アルミニウム合金形材は、軽
量であることはもちろん、断面形状の最適化により剛性
が高く、平滑性も優れている。このような構体等に用い
られるアルミニウム合金形材は、押出により成形される
ため、形材の幅が制限される。
接合面を突き合わせ、溶接により形成している。溶接に
は、その強度上アーク溶接を利用しているので、その熱
歪により溶接部が変形するという問題があった。外観を
重視する部位ではアーク溶接時に形成される余盛りの削
除が必要となり、また、溶接時の多大な入熱により溶接
部周辺の熱影響による強度低下があり、その分構体を肉
厚で設計しなければならず、せっかくの軽量効果を減少
させている。
(Al−Mg−Si合金)が最も多く用いられている。
6000系合金のアーク溶接では、溶接時の入熱により
熱影響部が軟化し、形材の強度を大きく損ねる。また、
アーク溶接特有のブローホールや凝固割れ等の欠陥が出
る場合があり、その手直しに溶接部のはつり再溶接を行
うため、多大な工数を要すると共に溶接部の溶接部の外
観が汚くなる。
て、特表平7−505090号公報や特開平9−309
164号公報にあるように、突合せによる摩擦接合方法
が知られている。この方法は、素材の接合面を突き合わ
せて拘束し、接合面にプローブを高速回転させながら差
込み移動させて接合する。
た従来の方法では、摩擦接合であるため、接合面を適度
に押圧力で突き合わせる必要があるが、構体等に用いら
れる押出形材は長尺状であり、接合面に沿って長い距離
を摩擦接合しなければならず、接合面を適度に押圧する
ことが困難であるという問題があった。
押出形材を摩擦接合する押出形材接合方法及び押出形材
を提供することにある。
く、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即
ち、2つの押出形材を接合面で突き合わせ、前記接合面
間にプローブを挿入して摩擦接合する押出形材接合方法
において、前記押出形材には、前記接合面に沿って厚さ
方向に突き出た突起を押出成形し、前記突起を押して前
記両接合面を突き合わせ前記摩擦接合することを特徴と
する押出形材接合方法がそれである。
出形材の表裏両側に押出成形し、前記接合面を表裏両側
で同時に摩擦接合するようにしてもよい。更に、接合後
に前記突起を切削するようにしてもよい。前記プローブ
の直後を追従して移動する切削刃により前記突起を切削
するようにしてもよく、前記プローブに切削刃を形成
し、前記摩擦接合しながら前記突起を切削するようにし
てもよい。
を押出成形すると共に、前記突起には前記接合面との反
対側に30〜90度の傾斜面を押出成形したことを特徴
とする押出形材が押出形材接合方法の実施に適する。ま
た、2つの押出形材を接合面で突き合わせ、前記接合面
間にプローブを挿入して摩擦接合する押出形材接合方法
において、前記接合面を突き合わせる際に、前記両押出
形材の一部が重なり合う重合部を押出成形すると共に、
前記重合部に前記押出形材の一方には溝を、他方には前
記接合面を突き合わせた状態で前記溝に嵌合する突起を
押出成形し、前記接合面を突き合わせた接合線上をロー
ラにより押圧しながら、前記接合面間にプローブを挿入
して摩擦接合することを特徴とする押出形材接合方法が
それである。
基づいて詳細に説明する。1,2は押出形材であり、両
押出形材1,2は厚さ2.5mmの2枚の面板4〜7の
端を端板8,10で接続し、本実施形態では全体厚さを
2つ共に同じ厚さの60mmに押出成形されている。ま
た、本実施形態では、幅が220mm、長さが15mの
長尺状に押出成形されている。
接合面12,14が押出成形されており、両接合面1
2,14同士を突き合わせることができるようにされて
いる。そして、両押出形材1,2の表裏両面には厚さ方
向に突き出した突起16〜19が接合面12,14に沿
って全長にわたって連続して押出成形されている。
起16〜19にわたって形成されており、各突起16〜
19の高さhは、本実施形態では2mmに形成されてい
る(図7参照)。また、各突起16〜19の接合面1
2,14の反対側の押圧面20〜23は傾斜して形成さ
れており、面板4〜7となす角度θが30〜90度の鋭
角に、本実施形態では45度に形成されている。
合面12,14を合わせる。そして、各突起16〜19
の押圧面20〜23にそれぞれローラ24〜27を押し
付ける。各ローラ24〜27は押圧面20〜23の鋭角
の角度と同じか、それ以下の角度の円錐状に形成されて
おり、ローラ24〜27の角の曲率半径Rは0.5mm
に形成されている(図7参照)。
0〜23とに同時に接触され、ローラ24〜27には、
図1に矢印で示すように、水平方向及び垂直方向の2方
向の押圧力が付与されている。ローラ24〜27の押圧
力により、接合面12,14が適度に押圧される。ま
た、押出形材1,2の表裏両面を同時にローラ24〜2
7で押さえることにより、表裏のバランスが取れ、拘束
が均一に行われる。尚、ローラ24〜27に変えて鏝状
治具により突起16〜19を押すようにしてもよい。
8,30が挿入される。プローブ28,30は、大径部
28a,30aと、大径部28a,30aの先端に形成
された小径部28b,30bとを備えている。本実施形
態では、大径部28a,30aの直径Dは12mmに形
成されており、小径部28b,30bの直径dは4mm
に形成されている(図8参照)。突起16〜19の裾野
の総幅Xは、大径部28a,30aの直径Dより大きく
する。小さくすると、ローラ24〜27が押されて精度
よく拘束することができなくなる。
より回転数3000rpm、速度500m/分で接合面
12,14に沿って移動される。これにより、図1に斜
線で示すように、接合面12,14が摩擦接合されると
共に、押出形材1,2の長手方向にわたって連続して接
合される。
〜図4に示すように、切削工具32,34が追従して移
動される。この切削工具32のヘッド径は18mmのも
ので、摩擦接合後に突起16〜19を切削除去する。こ
れにより、両押出形材1,2の面板4〜7の表面は平坦
に形成されると共に、1回の走査で接合と切削が完了す
る。更に、図5に示すように、プローブ28,30に切
削刃28c(一方のみ図示する)を取り付け、プローブ
28,30の回転により切削するようにしても実施可能
である。切削刃28cはプローブ28,30の外周にチ
ップを取り付けて形成してもよく、あるいは、プローブ
28,30の材質に工具鋼を用いて一体的に切削刃28
cを形成するようにしてもよい。
接合面12,14を観察した結果、欠陥は見られなかっ
た。引張試験及び静的4点曲げ試験を行った結果、接合
面12,14から離れた面板4〜7で破断した。また、
4点疲労曲げ試験の結果、接合面12,14から離れた
面板4〜7で壊れ、MIG溶接で同じ押出形材1,2を
溶接したものに比べても破壊荷重は高かった。接合箇所
が溶融しないため、溶融溶接特有の欠陥が無く、接合箇
所の強度低下も少ない。
形態について図6によって説明する。尚、前述した実施
形態と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明
を省略する。本第2実施形態の押出形材51,52は、
一方の押出形材51の面板54,55の端が端部材58
により接続されており、端部材58には接合面60から
突出された凸部62が形成されている。他方の押出形材
52の面板56,57の端が平坦にされて接合面64が
形成されている。
るように形成されており、嵌合した際に、凸部62と両
面板56,57の先端とが重なり合うと共に、両接合面
60,64が接触するように押出成形されている。そし
て、前述したと同様にして、摩擦接合する。
は前述した実施形態と同様であり、突起16〜19の高
さhは1mm〜t(面板54〜57の厚さ)の間であ
り、高さhが1.0mm未満だとローラ24〜27の接
触面が小さくなり、精度よく拘束することができない。
高さhが面板54〜57の厚さtを越えると、荷重によ
り面板54〜57が変形する。押圧面20〜23の角度
θが30度以下の場合、押出成形で形状が出しにくくな
ると共に、荷重負荷時に変形するおそれがある。角度θ
が90度を越えるとローラ24〜27が突起16〜19
から外れて拘束できなくなるおそれがある。
1.0mmとするので望ましい。曲率半径Rが0.1m
m未満だと押出形材51,52に食い込み、変形が生じ
る。曲率半径Rが1.0mmを越えると、精度よく拘束
することができない。接合深さSが突起16〜19の高
さh+面板54〜57の厚さtより浅い(S<h+t)
と接合箇所の強度が面板54〜57より弱くなり、接合
箇所の強度が不足するので、これより深くする(図7参
照)。
起16〜19の高さh+面板54〜57の厚さt未満だ
と、接合深さSが突起16〜19の高さh+面板54〜
57の厚さtより浅くなる傾向になり、深くなればなる
ほど接合箇所と押出形材51,52の内表面との距離L
が小さくなる傾向となる。距離Lは2mm以上が望まし
く、距離Lが2mm未満だと押出形材51,52内面に
ふくれが生じ、接合箇所にトンネル状の欠陥がでる。距
離Lが大きすぎると押出形材51,52の質量をいたず
らに増加させる。
形態について図9,図10によって説明する。第3実施
形態の押出形材81,82では、前述した第2実施形態
と同様に、一方の押出形材81の面板84,85の端が
端部材88により接続されており、端部材88には接合
面90から突出された凸部92が形成されている。他方
の押出形材82の面板86,87の端が平坦にされて接
合面94が形成されている。また、面板86,87はリ
ブ部材96により接続されている。
るように形成されており、嵌合した際に、凸部92と両
面板86,87の先端とが重なり合う重合部86a,8
7aが形成される。重合部86a,87aの凸部92に
は、接合面90につながる溝98,100が形成されて
おり、溝98,100には接合面90と鋭角をなす傾斜
面98a,100aが形成されている。
には、面板86,87の先端に溝98,100に嵌合す
る断面三角の突起102,104が形成されている。面
板86,87は、凸部92に嵌合させやすいように、先
端側を開き気味に形成する。一方の押出形材81の凸部
92を他方の押出形材82の両面板86,87に嵌合さ
せる。
6,108により、開き気味の両面板86,87を押圧
して、両接合面90,94を突き合わせて形成される接
合線110上を転動させる。これにより、突起102,
104が溝98,100に侵入し、傾斜面98a,10
0aにより突起102,104が接合面90側に押し出
される。これにより、両接合面90,94が押圧され
る。両接合面90,94間にプローブ28の小径部28
bを挿入し、プローブ28を回転させながら、ローラ1
06,108と共に接合面90,94に沿って移動する
ことにより、接合面90,94が摩擦接合される。これ
によると、摩擦接合後に切削しなくても、押出形材8
1,82の表面は平坦となる。
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々なる態様で実施し得る。
合方法は、突起を押圧して接合面を適切に押圧でき、両
押出形材を拘束できるという効果を奏する。また、突起
を切削ることにより、押出形材の表面を平坦にすること
もできる。
ことにより、押出形材の表裏両側を同時に摩擦接合する
こともできる。
を用いた摩擦接合時の正面図である。
具により突起を切削しながら摩擦接合している状態を示
す側面図である。
具により突起を切削しながら摩擦接合している状態を示
す斜視図である。
示す正面図である。
合面を突き合わせた状態の正面図である。
る。
ある。
わせる状態の正面図である。
接合している状態を示す斜視図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 2つの押出形材を接合面で突き合わせ、
前記接合面間にプローブを挿入して摩擦接合する押出形
材接合方法において、 前記押出形材には、前記接合面に沿って厚さ方向に突き
出た突起を押出成形し、 前記突起を押して前記両接合面を突き合わせ前記摩擦接
合することを特徴とする押出形材接合方法。 - 【請求項2】 前記突起を2つの同じ厚さの前記押出形
材の表裏両側に押出成形し、前記接合面を表裏両側で同
時に摩擦接合することを特徴とする請求項1記載の押出
形材接合方法。 - 【請求項3】 接合後に前記突起を切削することを特徴
とする請求項1又は請求項2記載の押出形材接合方法。 - 【請求項4】 前記プローブの直後を追従して移動する
切削刃により前記突起を切削することを特徴とする請求
項3記載の押出形材接合方法。 - 【請求項5】 前記プローブに切削刃を形成し、前記摩
擦接合しながら前記突起を切削することを特徴とする請
求項3記載の押出形材接合方法。 - 【請求項6】 接合面に沿って厚さ方向に突き出した突
起を押出成形すると共に、前記突起には前記接合面との
反対側に30〜90度の傾斜面を押出成形したことを特
徴とする押出形材。 - 【請求項7】 2つの押出形材を接合面で突き合わせ、
前記接合面間にプローブを挿入して摩擦接合する押出形
材接合方法において、 前記接合面を突き合わせる際に、前記両押出形材の一部
が重なり合う重合部を押出成形すると共に、前記重合部
に前記押出形材の一方には溝を、他方には前記接合面を
突き合わせた状態で前記溝に嵌合する突起を押出成形
し、 前記接合面を突き合わせた接合線上をローラにより押圧
しながら、前記接合面間にプローブを挿入して摩擦接合
することを特徴とする押出形材接合方法。
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