JP2000094159A

JP2000094159A - アルミニウム又はアルミニウム合金板材の接合方法

Info

Publication number: JP2000094159A
Application number: JP10262150A
Authority: JP
Inventors: Jun Hara; 純原; Masaaki Kumai; 雅章熊井; Hisashi Hori; 久司堀; Shinya Makita; 慎也牧田
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: JP3329281B2

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的薄肉のアルミニウム又はその合金板材同
士を所要の強度を保ちつつ、確実且つ容易に摩擦撹拌接
合できる上記板材の接合方法を提供する。【解決手段】一対のアルミニウム合金板材１ａ，１ｂの
端面間に、断面略Ｔ形の接合材２の垂直片６を挟持し、
且つこの接合材２の水平片４を上記各板材１ａ，１ｂの
各表面上に接触させる工程と、上記アルミニウム合金板
材１ａ，１ｂの外側から、回転する円筒形のボビン１２
底面の表面抑え部１４で上記接合材２の水平片４を押圧
し、該表面抑え部１４の中心から垂下しこれと同時に回
転する摩擦ピン１６を接合材２の水平片４に貫通し、且
つ垂直片６に沿って板材１ａ，１ｂの端面間付近に所定
の深さ進入させると共に、上記ボビン１２及び摩擦ピン
１６を回転しつつ上記板材１ａ，１ｂの端面間の長手方
向に沿って移動させて摩擦撹拌接合を施す工程と、を含
むアルミニウム又はその合金板材の接合方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対のアルミニウ
ム又はアルミニウム合金(以下、単にアルミニウム合金と
いう)板材で、特に圧延成形された板材をそれぞれの端
面に沿って、突合わせ状態に接合する接合方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、アーク溶接等に比べて簡単に金属
材同士を接合できる摩擦撹拌接合が注目されている。こ
の摩擦撹拌接合は図８(Ａ)及び(Ｂ)に示すように、互い
に端面を突合わせ且つ拘束した一対のアルミニウム合金
製の板材２０，２１間の突合わせ面に沿って、回転する
工具２２を押圧しつつ移動することにより施される。こ
の工具２２は、被接合材より硬度及び軟化温度が高い材
料からなり、回転する円筒形のボビン２４と、その凹ん
だ底面である表面抑え部２６と、その中心から同軸に垂
下する摩擦ピン２８からなる。

【０００３】そして、図８(Ｂ)に示すように、工具２２
は上記突合わせ面に沿ってやや傾けた状態で水平(左)方
向に移動され、且つ垂直方向の押し込み力が付加され
る。上記摩擦ピン２８の周面には、図示しない水平方向
に沿ったネジ状の摩擦撹拌翼が形成され、摩擦熱の発生
及びこれにより軟化した材料の撹拌を容易にしている。
尚、通常摩擦ピン２８の摩擦部の長さは３〜１０ｍｍ、
その直径は３〜１０ｍｍ、表面抑え部２６の直径は６〜
２５ｍｍである。また、この場合工具２２の回転速度は
５００〜１５０００ｒｐｍ、送り速度は０.０５〜２ｍ／
分で、工具２２に加える軸方向の押し込み力は１ｋＮ〜
２０ｋＮの範囲内で、接合する板材の板厚や材質に応じ
て選定される。

【０００４】上記摩擦ピン２８の回転と移動に伴って、
各板材２０，２１の突合わせ面付近のアルミニウム合金
は、摩擦熱により加熱して可塑化されると共に、突合わ
せ面を挟んで各板材２０，２１間に渉って水平及び垂直
方向に流動化し撹拌される。また、表面抑え部２６は、
流動化したアルミニウム合金の垂直方向の動きを抑制
し、摩擦熱を発生させると共に、表面抑え部２６と摩擦
ピン２８とにより流動化されたアルミニウム合金を撹拌
する。これにより、図８(Ｃ)に示すように、上記アルミ
ニウム合金は固化し、一定の幅と深さを有する接合線Ｗ
となる。従って、アーク溶接等のように盛り上がった溶
接ビートがなく、後加工が容易になる。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】しかしながら、上記流動化さ
れたアルミニウム合金の撹拌及び表面抑え部２６の押圧
により、板材２０，２１の接合部付近の板厚が減り、図
８(Ｃ)に示すように、接合線Ｗの表面に凹溝Ｗａを形成
される。この凹溝Ｗａの深さｄ分だけ、少なくとも一対
の板材２０，２１間の接合強度が低下するという問題を
有する。この凹溝Ｗａの問題は、アルミニウム合金板材
の板厚が薄くなるほど顕著である。即ち、厚肉の板材同
士を接合する場合、接合線Ｗを深く形成しても形成され
る凹溝Ｗａの深さはあまり変わらないため、所要の接合
強度が保てるためである。また、凹溝Ｗａ表面の両端に
形成される一対の突起Ｗｅは、摩擦撹拌の結果各板材２
０，２１の表面ＳＦよりも突出するバリで、これが形成
されない場合もある。

【０００６】一方、図８(Ｄ)に示すように、一対のアル
ミニウム合金の押出形材３０，３１を接合する場合、各
形材３０，３１の端面に沿って上記凹溝Ｗａの深さｄに
相当する分を厚肉にした凸条部３２，３２を予め一体に
形成することができる。従って、各形材３０，３１の端
面同士を摩擦撹拌接合による深い接合線Ｗを形成する
と、図８(Ｅ)に示すように、各凸条部３２の高さによ
り、接合線Ｗ表面の凹溝Ｗａの深さｄ相当分の板厚減少
を吸収することができる。しかしながら、接合すべき部
材が圧延成形材の場合等、上記押出形材３０等で凸条部
３２を一体に成形しておくことが困難な場合、図８
(Ｄ)，(Ｅ)で示した接合方法は適用できない。本発明
は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決
し、接合部における板厚減少を生じさせず、比較的薄肉
のアルミニウム合金板材同士を所要の強度を保ちつつ、
確実且つ容易に摩擦撹拌接合できるアルミニウム合金板
材の接合方法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、一対のアルミニウム合金板材の端面同士間
に断面略Ｔ形等の接合材の垂直片を挟持し、且つこの接
合材の水平片を各板材の表面に接触させて、一対の板材
と接合材の三者を同時に摩擦撹拌接合することにより、
各板材の板厚を補償することに着想して成されたもので
ある。即ち、本発明のアルミニウム又はアルミニウム合
金板材の接合方法は、一対のアルミニウム又はアルミニ
ウム合金板材同士の端面間に、断面略Ｔ形又は略エ字形
の接合材の垂直片を挟持し、且つこの接合材の水平片を
上記一対の板材の各表面又は表面及び裏面上に接触させ
る工程と、上記一対のアルミニウム又はアルミニウム合
金板材同士の表面及び／又は裏面側から、回転するボビ
ン底面の表面抑え部で上記接合材の水平片を押圧し、こ
の表面抑え部の中心から垂下し表面抑え部と同時に回転
する摩擦ピンを接合材の水平片に貫通し、且つその垂直
片に沿って上記板材同士の端面間に所定の深さ進入させ
ると共に、このボビン及び摩擦ピンを回転しつつ上記板
材同士の端面間の長手方向に沿って移動させて摩擦撹拌
接合を施す工程と、を含むことを特徴とする。

【０００８】これによれば、各板材と共に可塑化され流
動化する接合材の水平片により、各板材間に跨る接合部
の板厚減少を補償することができ、摩擦撹拌接合による
薄肉の板材同士の突合わせ接合を所要の強度を有して確
実に施すことができる。しかも、接合材の固定は、その
垂直片を一対の板材間に挟持するのみで良く、通常の板
材の拘束方法により容易に行うことが可能である。

【０００９】また、前記接合材が、前記アルミニウム又
はアルミニウム合金板材と同じ組成又は異なる組成のア
ルミニウム又はアルミニウム合金製の押出形材、或いは
これらの材質からなる板材の折り曲げ材である、アルミ
ニウム合金板材の接合方法も含まれる。これによれば、
摩擦撹拌接合を一層確実に施すことができる。特に、押
出形材の接合材を用いると、その製造は押出成形にて簡
単でき、断面形状の設計も容易であると共に、板材同士
の位置決めも容易に行える。尚、板材を折り曲げ加工し
た折り曲げ材の場合、その垂直片は断面略Ｕ形状で厚肉
になるが、その水平片が垂直片の約半分の厚さとなるこ
とに留意する必要がある。

【００１０】更に、前記接合材の垂直片の高さ(ｆ)が、
前記一対のアルミニウム又はアルミニウム合金板材の板
厚(ｔ)と略同一である、アルミニウム又はアルミニウム
合金板材の接合方法も含まれる。これによれば、板材間
には接合材の垂直片が殆ど占有した状態で摩擦撹拌接合
を施せるので、接合部の断面全体に健全な撹拌部を有す
る接合線を形成できる。また、前記接合材の水平片の幅
(Ｘ)が、前記ボビン底面の外径(Ｐ)の０．８〜１．０倍
の範囲内にある、アルミニウム又はアルミニウム合金板
材の接合方法も含まれる。これによれば、ボビン底面の
表面抑え部により接合材の水平片を押えられ、且つ摩擦
ピンにより係る水平片を確実に可塑・流動化でき、健全
な接合線を形成する摩擦撹拌接合が可能となる。尚、上
記水平片の幅(Ｘ)がボビンの外径(Ｐ)の０.８倍未満で
は当該水平片の断面積が不十分になり、一方、幅(Ｘ)が
外径(Ｐ)の１.０倍を超えると水平片の両側端部が可塑
・流動化されずバリとして残り、接合後で単に除去する
不要部分として不経済となるため、これらを除いた上記
範囲を望ましい範囲とした。

【００１１】更に、前記接合材の水平片の厚さ(ｇ)が、
前記一対のアルミニウム又はアルミニウム合金板材の板
厚(ｔ)の０.２〜１.０倍の範囲内にある、アルミニウム
又はアルミニウム合金板材の接合方法も含まれる。これ
によれば、薄肉の板材の端面同士を摩擦撹拌接合しても
板厚の減少を防ぎ、所要の接合強度を得ることが容易と
なる。尚、上記水平片の厚さ(ｇ)が板材の板厚(ｔ)の０.
２倍未満では板厚の増加による板厚の補償が不十分にな
り得、一方、厚さ(ｇ)が板厚(ｔ)の１.０倍を超えると、
接合後に突出部が残るため、目的とする接合に対し余分
なサイズの接合材を用いることになり、且つ接合に要す
る時間も多くなる。従って、これらを除いた上記範囲を
望ましい範囲としたものである。

【００１２】更にまた、前記摩擦ピンの直径(ｐ)が、前
記前記接合材の垂直片の厚さ(ｘ)の１．２倍以上であ
る、アルミニウム又はアルミニウム合金板材の接合方法
も含まれる。これによれば、一対の板材の端面付近が摩
擦撹拌接合による可塑・流動化により確実に撹拌部とな
り健全な接合線を確実に得ることが可能となる。上記ピ
ンの直径(ｐ)が垂直片の厚さ(ｘ)の１．２倍未満では各
板材の端面間における摩擦ピンの先端部付近における流
動化が不十分になり得る為、係る範囲を除外した。一
方、直径(ｐ)の上限は厚さ(ｘ)の約２.０倍程が経験的に
好ましい。加えて、前記摩擦ピンの長さ(Ｓ)が、板材の
板厚(ｔ)と接合材の水平片の厚さ(ｇ)との合計よりも
０.０５〜０.４ｍｍ短い、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金板材の接合方法も含まれる。係る範囲を外すと接
合線の深さが不足したり、或いは逆に接合線が裏面側ま
で達し、各板材の裏面に変形が生じて強度低下を招き得
るためである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下において本発明の実施に好適
な形態を図面と共に説明する。図１(Ａ)は接合すべき一
対のアルミニウム合金板材１ａ，１ｂと、その間に介在
させる接合材２の断面を示す。上記板材１ａ，１ｂのア
ルミニウム合金には、純Ａｌ系(例えばJIS:Ａ１０８０,
Ａ１１００)、Ａｌ−Ｍｎ系(例えばJIS:Ａ３００３)、
Ａｌ−Ｍｇ系(例えばJIS:Ａ５０５２,Ａ５４５７)、Ａ
ｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系(例えばJIS:Ａ６０６１)等が用いられ
る。また、接合材２は、水平片４とその中央から直角に
延びる垂直片６とを一体に有する断面略Ｔ形を呈し、ア
ルミニウム合金製の押出形材からなる。係る形材２のア
ルミニウム合金には、例えばＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のJIS:
Ａ６０６１−Ｔ５,Ａ６０６３−Ｔ５又はＴ６,６Ｎ０１
−Ｔ５等が用いられる。尚、板材１ａ,１ｂの材質や接
合材２の合金組成は、何れのものでも利用できるが、接
合後の強度を勘案して適切なものを選択すれば良い。ま
た、板材１ａ，１ｂの板厚は、約３〜１２ｍｍ程度であ
る。

【００１４】先ず、図１(Ａ)及び(Ｂ)に示すように、一
対の板材１ａ，１ｂの端面間に接合材２の垂直片６を挿
入し、且つ水平片４の左右半分ずつを板材１ａ，１ｂの
各表面に接触するようにした状態で、板材１ａ，１ｂを
図示しない治具により拘束する。これにより、接合材２
はその垂直片６が板材１ａ，１ｂの端面間に挟持されつ
つ固定される。尚、接合材２における垂直片６の長さ
は、板材１ａ，１ｂの板厚と同じである。次に、図１
(Ｂ)に示すように、拘束した上記板材１ａ，１ｂの外側
で且つ接合材２の水平片４の中央付近に摩擦撹拌接合用
の工具１０を近付ける。工具１０は円筒形のボビン１２
と、その底面を形成する緩くカーブして凹む表面抑え部
１４と、その中心からボビン１２と同軸にして垂下する
摩擦ピン１６とを有する。該ピン１６の表面には図示し
ないネジ形状の水平な摩擦撹拌翼が形成されている。

【００１５】尚、摩擦ピン１６の長さは３〜１０ｍｍ、
その直径は２〜１０ｍｍ、表面抑え部１４の直径は６〜
２５ｍｍである。また、この工具１０の回転速度は５０
０〜１５０００ｒｐｍ、送り速度は０.０５〜２ｍ／分
で、工具１０の軸方向に加える押し込み力は１ｋＮ〜２
０ｋＮ程度で、板厚や材質及び接合材の寸法や材質に応
じて適正値を選択する。そして、図１(Ｃ)に示すよう
に、回転する工具１０の摩擦ピン１６を、接合材２の水
平片４に貫通させ且つその垂直片６の下部付近まで進入
させる。同時に工具１０の表面抑え部１４は、接合材２
の水平片４を上から押え込む。この状態で、工具１０を
図示で手前方向に移動(送り)させることにより、摩擦撹
拌接合の施工が可能となる。

【００１６】ここで、板材１ａ，１ｂと接合材２との関
係を図２(Ａ)により説明する。接合材２の垂直片６の高
さｆは、板材１ａ，１ｂの板厚ｔと同じが僅かに相違す
る程度が望ましい。これにより、板材１ａ，１ｂの端面
間が垂直片６にて占有され、後述する工具１０による健
全な接合線Ｗを断面全体に形成し得る。また、接合材２
の水平片４の厚さｇは、板材１ａ,１ｂの板厚ｔの０.２
〜１.０倍とするのが望ましい。これにより、比較的薄肉
の板材の１ａ,１ｂの端面付近の板厚を増加でき、摩擦
撹拌接合しても強度の低下を防ぎ、所要の接合強度を得
ることが容易になる。尚、０.２倍未満では板厚が増え
ず、接合後に板材１ａ,１ｂの板厚ｔよりも薄肉の部分が
接合部に生じるため、接合強度が不十分になり得る。一
方、１.０倍を超えると接合材２のサイズが大きくなり、
その加工に要する時間も多くなると共に、摩擦ピン１６
が板材１ａ,１ｂの端面間に進入しにくくなる。

【００１７】更に、接合材２と工具１０との関係を図２
(Ａ)及び(Ｂ)により説明する。接合材２の水平片４の幅
Ｘは、工具１０におけるボビン底面１２(即ち表面抑え部
１４の直径)の外径Ｐの０.８〜１.０倍とするのが望ま
しい。これにより、ボビン１２底面の表面抑え部１４に
より水平片４の略全体を下向きに押圧でき、且つ可塑・
流動化したアルミニウム合金が外部に飛散するのを防ぎ
得る。また、工具１０における摩擦ピン１６の直径ｐ
は、接合材２の垂直片６の厚さｘの１．２倍以上とする
ことが望ましい。これにより、摩擦ピン１６が垂直片６
とその両側の板材１ａ，２ａの端面付近にも進入し、こ
れら三者間の各アルミニウム合金の可塑・流動化による
健全な撹拌部を有する接合線Ｗを形成することができ
る。尚、上記直径ｐの上限は厚さｘの約２.０倍程度が
好ましい。更に、前記摩擦ピン１６の長さＳは、板材１
ａ(１ｂ)の板厚ｔと接合材２の水平片４の厚さｇとの合
計よりも０.０５〜０.４ｍｍ短くすることが望ましい。
これにより、健全な撹拌部を有する接合線Ｗを接合部の
断面全体に形成できる。

【００１８】図３は摩擦撹拌接合の工程に関し、図３
(Ａ)は各端面間に接合材２を固定した板材１ａ，１ｂに
対し、５００〜１５０００ｒｐｍで回転する工具１０を
僅かに接合部の長手方向に傾けて進入させる状態を示
す。工具１０は、図３(Ｂ)に示すように、摩擦ピン１６
の先端を接合材２の垂直片６の下部付近まで進入させ、
且つ表面抑え部１４を水平片４全体に押圧する。この際
の工具１０の軸方向に加える押し込み力は１ｋＮ〜２０
ｋＮ程度である。この状態で、工具１０は図示で左側に
送られる。その送り速度は０.０５〜２ｍ／分である。
これにより、図３(Ｃ)にも示すように、上記摩擦ピン１
６の回転と移動に伴って、各板材１ａ,１ｂの端面付近
と接合材２の水平・垂直片４,６の各アルミニウム合金
は、摩擦熱により加熱して可塑化されると共に、垂直片
６を挟んで各板材１ａ，１ｂ間に渉って水平及び垂直方
向に流動化される。また、表面抑え部１４は、流動化し
たアルミニウム合金の垂直方向の動きを抑制すると共
に、摩擦ピン１６により流動化されたアルミニウム合金
を撹拌する。

【００１９】その結果、工具１０が通過した跡には、図
３(Ｄ)に示すように、上記アルミニウム合金は固相状態
で固化し、一定の幅と深さの撹拌部を有する接合線Ｗが
形成される。この接合線Ｗの表面には、中央に極く浅い
凹溝Ｗａと、その両側に低い一対の凸部Ｗｂが形成され
る。この凹溝Ｗａ及び凸部Ｗｂは、何れも各板材１ａ，
１ｂの各表面よりも外方に位置しているため、接合線Ｗ
によって板材１ａ,１ｂの板厚よりも薄肉の部分が形成
されない。また、接合線Ｗの底部Ｗｃは各板材１ａ，１
ｂの反対側の裏面に達している。係る接合線Ｗを形成す
ることにより、板材１ａ，１ｂ間の接合強度を低下させ
ず、健全な接合を行うことがてきる。尚、各凸部Ｗｂを
凹溝Ｗａの位置まで切除すると外観上も好ましくなる。
また、接合部の強度低下を防ぐため、外観上支障なけれ
ば板材１ａ，１ｂの板厚よりも、接合部の最少厚さが大
きくなるように、接合材２の寸法を設定しても良い。

【００２０】図４(Ａ)は、板材１ａ，１ｂ間に固定した
接合材２の水平片４の幅Ｘが、工具１０におけるボビン
１２の外径Ｐの１．０倍の条件で、摩擦撹拌接合を施す
ことによって得られた接合線Ｗの断面を示す。この場
合、ボビン１２底面の表面抑え部１４の直径ｐと水平片
４の幅Ｘが同じであるため、図示のように、接合線Ｗの
表面の両側にはバリ状に斜めに突出した凸部Ｗｂが一対
ほぼ対称に形成される。従って、各凸部Ｗｂを凹溝Ｗａ
の位置まで切除することが必要となる。また、図４(Ｂ)
は、板材１ａ,１ｂの板厚ｔを最小の３ｍｍとし、両者間
に水平片４の厚さｇをその０.４倍で且つ水平片４の幅
Ｘをボビン１２の外径Ｐの０.８倍として接合材２を固
定して、摩擦撹拌接合を施すことによって得られた接合
線Ｗの断面を示す。この場合、接合線Ｗは比較的偏平な
断面形状となるが、その表面の凹溝Ｗａ及び凸部Ｗｂ
は、何れも各板材１ａ，１ｂの各表面よりも外方に位置
していた。

【００２１】図４(Ｃ)は異なる形態の接合材２′を示
す。この接合材２′は、長尺で矩形のアルミニウム合金
の板材をその長手方向に沿う中央で断面Ｕ形に折り曲げ
て垂直片６とし、且つその左右両端部を９０度互いに反
対側にそれぞれ折り曲げて水平片４を形成したものであ
る。この場合、水平片４の厚さは垂直片６の約半分にな
るので、これを留意して前記板材１ａ，１ｂ及び工具１
０の各部との条件を考慮することが必要である。尚、断
面Ｕ形の垂直片６の中に隙間が多少残っていても、板材
１ａ，１ｂの端面間に挟持する際に強く押圧して解消で
き、また、水平片４が多少上向きに傾斜していても、工
具１０のボビン１２による軸方向の押圧力によって、摩
擦撹拌接合に供することが可能である。

【００２２】図５は応用形態の接合方法に関し、図５
(Ａ)は前記形態よりも厚肉の約１４〜２５ｍｍの板厚ｔ
を有する板材１ａ，１ｂと、これらの間に固定する一対
の接合材２，２を示す。図５(Ａ)に示すように、各接合
材２はその垂直片６を板材１ａ，１ｂの端面の両側から
互いに接近するように挿入して、挟持・固定される。こ
の場合、二つの垂直片６の高さｆの合計は、板材１ａ，
１ｂの各板厚ｔと略同じか、僅かに長めとする。次に、
前記工具１０を用いて板材１ａ，１ｂの一方の表面から
その表面に位置する接合材２と共に、摩擦撹拌接合を施
して前記同様の接合線Ｗを形成する。更に、板材１ａ，
１ｂの他方の表(裏)面からその裏面に位置する接合材２
と共に、摩擦撹拌接合を施して同様の接合線Ｗを形成す
る。

【００２３】その結果、図５(Ｂ)に示すように、一対の
接合線Ｗが対称に位置し、且つそれぞれの底部Ｗｃは互
いに重複し合う。しかも、各接合線Ｗの表面における浅
い凹溝Ｗａと凸部Ｗｂは、何れも板材１ａ，１ｂの各表
裏面より外方に位置し、強度を保った接合を得ることが
できる。尚、図５(Ａ)に示す状態で一対の接合材２，２
を用いず、図６(Ａ)に示すように、これらを一つの垂直
片６で一体に接合した断面略エ字形の押出形材２″を用
いることもできる。係る断面略エ字形の押出形材２″の
垂直片６の高さｆは、接合すべき板材１ａ，１ｂの板厚
よりも僅かに大きくしておけば良い。この断面略エ字形
の押出形材２″は、隣接する板材１ａ，１ｂの各端面間
に、その長手方向に沿って挿入する。これにより、約２
０ｍｍ程度の厚肉のアルミニウム合金板材同士を少ない
接合材で、位置決めを容易にしつつ確実に摩擦撹拌接合
を施すことが可能となる。

【００２４】本発明は以上に説明した各形態に限定され
るものではない。例えば、図６(Ｂ)に示すように、一対
のアルミニウム合金板材１ａ,１ｂの端面間に沿って、断
面チャンネル形の一対の接合材２ａ,２ａを挟持し固定
して用いることもできる。この形態では、一対の接合材
２ａ,２ａで本発明の接合材となる。また、図７(Ａ)に
示すように、接合すべき一対のアルミニウム合金板材１
ａ，１ｂの板厚が相違している場合、図７(Ｂ)に示すよ
うに、傾斜した水平片４ｂを有する断面略Ｔ形の接合材
２ｂを板材１ａ，１ｂ間に固定し、工具１０を同様に傾
斜させて摩擦撹拌接合を施すこともできる。その結果、
図７(Ｃ)に示すように、水平片４ｂ及び工具１０に倣っ
て傾いた接合線Ｗを板材１ａ，１ｂ間に形成して接合す
ることができる。更に、断面略Ｔ形又は略エ字形の接合
材の水平片における外側のコーナ部に面取りを形成した
り、或いは水平片の表面を緩くカーブした湾曲面とした
断面の押出形材を用いることも可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上において説明した本発明の接合方法
によれば、一対のアルミニウム又はアルミニウム合金板
材と共に可塑化され流動化する接合材の水平片により、
各板材間の板厚減少を補うことができ、摩擦撹拌接合に
よる薄肉の板材同士の突合わせ接合を所要の強度を有し
て確実に施すことができる。しかも、接合材の固定は、
その垂直片を一対の板材間に挟持するのみで良く、通常
の板材の拘束方法により容易に行うことが可能である。
また、請求項３〜７の接合方法によれば、一層確実に摩
擦撹拌接合による薄肉の板材同士の突合わせ接合を行う
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)〜(Ｃ)は本発明の接合方法の各工程を示す
部分概略図。

【図２】(Ａ)は板材と接合材の関係を説明する概略図、
(Ｂ)は接合材と工具の関係を説明する概略図。

【図３】(Ａ)〜(Ｄ)は本発明の接合方法の各工程を示す
部分概略図。

【図４】(Ａ)及び(Ｂ)は得られた各接合部を示す部分概
略図、(Ｃ)は異なる形態の接合材を用いる工程の部分概
略図。

【図５】(Ａ)及び(Ｂ)本発明の応用形態の接合方法の各
工程を示す部分概略図。

【図６】(Ａ)及び(Ｂ)本発明の異なる形態の接合方法を
示す部分概略図。

【図７】(Ａ)〜(Ｃ)は本発明の更に異なる形態の接合方
法の各工程を示す部分概略図。

【図８】(Ａ)〜(Ｃ)は従来の摩擦撹拌接合の各工程を示
す概略図、(Ｄ)と(Ｅ)は押出形材同士の摩擦撹拌接合の
各工程を示す部分概略図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ…………………アルミニウム合金板材２,２′,２″,２ａ,２ｂ…接合材４，４ｂ……………………水平片６……………………………垂直片１２…………………………ボビン１４…………………………表面抑え部１６…………………………摩擦ピンｆ……………………………垂直片の高さｘ……………………………垂直片の厚さＸ……………………………水平片の幅ｇ……………………………水平片の厚さｔ……………………………板材の板厚Ｐ……………………………ボビンの外径ｐ……………………………摩擦ピンの直径Ｓ……………………………摩擦ピンの長さ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年９月１７日（１９９８．９．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀久司静岡県庵原郡蒲原町蒲原一丁目34番１号日本軽金属株式会社グループ技術センター内 (72)発明者牧田慎也静岡県庵原郡蒲原町蒲原一丁目34番１号日本軽金属株式会社グループ技術センター内Ｆターム(参考） 4E067 AA05 AB03 AD02 BG01 BG02 CA01 CA02 CA04 DC04 DC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のアルミニウム又はアルミニウム合金
板材同士の端面間に、断面略Ｔ形又は略エ字形の接合材
の垂直片を挟持し、且つこの接合材の水平片を上記一対
の板材の各表面又は表面及び裏面上に接触させる工程
と、上記一対のアルミニウム又はアルミニウム合金板材同士
の表面及び／又は裏面側から、回転するボビン底面の表
面抑え部で上記接合材の水平片を押圧し、この表面抑え
部の中心から垂下し表面抑え部と同時に回転する摩擦ピ
ンを接合材の水平片に貫通し、且つその垂直片に沿って
上記板材同士の端面間に所定の深さ進入させると共に、
このボビン及び摩擦ピンを回転しつつ上記板材同士の端
面間の長手方向に沿って移動させて摩擦撹拌接合を施す
工程と、を含む、ことを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金板
材の接合方法。
【請求項２】前記接合材が、前記アルミニウム又はアル
ミニウム合金板材と同じ組成又は異なる組成のアルミニ
ウム又はアルミニウム合金製の押出形材、或いはこれら
の材質からなる板材の折り曲げ材である、ことを特徴と
する請求項１に記載のアルミニウム又はアルミニウム合
金板材の接合方法。
【請求項３】前記接合材の垂直片の高さ(ｆ)が、前記一
対のアルミニウム又はアルミニウム合金板材の板厚(ｔ)
と略同一である、ことを特徴とする請求項１又は２に記
載のアルミニウム又はアルミニウム合金板材の接合方
法。
【請求項４】前記接合材の水平片の幅(Ｘ)が、前記ボビ
ン底面の外径(Ｐ)の０．８〜１．０倍の範囲内にある、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のアル
ミニウム又はアルミニウム合金板材の接合方法。
【請求項５】前記接合材の水平片の厚さ(ｇ)が、前記一
対のアルミニウム又はアルミニウム合金板材の板厚(ｔ)
の０.２〜１.０倍の範囲内にある、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のアル
ミニウム又はアルミニウム合金板材の接合方法。
【請求項６】前記摩擦ピンの直径(ｐ)が、前記前記接合
材の垂直片の厚さ(ｘ)の１．２倍以上である、ことを特
徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のアルミニウム
又はアルミニウム合金板材の接合方法。
【請求項７】前記摩擦ピンの長さ(Ｓ)が、前記板材の板
厚(ｔ)及び接合座右の水平片の厚さ(ｇ)との合計よりも
０.０５〜０.４ｍｍ短い、ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のアル
ミニウム又はアルミニウム合金板材の接合方法。