JP2000301359A - 穴部の肉盛り装置 - Google Patents

穴部の肉盛り装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 穴部の肉盛り装置において、穴部の底での変
形等を防止するとともに、酸化被膜の残留を防いで良好
な接合を得ること。 【解決手段】 貫通した穴部３ａの一方を塞ぐ当て部材
１３と、穴部の穴径よりも外径が小さい摩擦棒１１と、
摩擦棒を回転させるとともに穴部に圧入する駆動手段
と、を備えた穴部の肉盛り装置であって、前記当て部材
には、前記穴部とほぼ同径の有底穴１３ａが設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩耗やクラック修
理のため等に母材の穴部に肉盛りを行う穴部の肉盛り装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】機械部品等の穴部の摩耗やクラック修理
のために、穴部の内側に肉盛りを行う場合があるが、母
材がアルミ合金等においても他の金属と同様に、ＴＩＧ
溶接法（タングステン電極を用いる不活性ガスアーク溶
接法）等の溶融溶接により当該穴部の肉盛りを行ってい
た。
【０００３】アルミ合金等の軽金属の穴部の修理の際、
ＴＩＧ溶接等の溶融溶接による肉盛りを実施すると、か
なりの高温になるため、熱によって部品の変形や材料の
機械強度低下が発生してしまい、肉盛り不良が生じる場
合があった。この対策として、例えば、図２の（ａ）に
示すように、アルミ合金で形成された母材３に空けられ
た比較的小さな穴部３ａの内側を肉盛りして修理する手
段として、母材３の下面側において穴部３ａの開口端を
閉塞するように当て板５を当てがい、穴部３ａ内に溶接
材４を入れ、穴部３ａの底に載置した状態で、摩擦棒１
を回転させるとともに、図２に（ｂ）に示すように、穴
部３ａ内に圧入させる手段が提案されている。
【０００４】この手段によれば、高速回転する摩擦棒１
と溶接材４との間、もしくは溶接材４と当て板５との間
で瞬間的に大きな摩擦熱を発生させるので、塑性化され
た溶接材４は、摩擦棒１によって塑性流動し、摩擦棒１
と母材３との隙間に押し出されて該隙間を埋めるととも
に、溶接材４と母材３とが混合、接合し、穴部３ａの内
側が肉盛りされる。このような穴部の肉盛り手段では、
母材３の融点まで温度を上昇させず、瞬時に溶接材４を
塑性流動させるため、変形や強度低下が抑えられ、穴部
３ａの良好な肉盛りが可能となるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
肉盛り手段では、以下のような課題が残されている。す
なわち、溶接材が摩擦棒によって押し出される際に、穴
部の底で径方向への流れが発生し、この部分で穴部の変
形が生じるおそれがあるとともに、母材と当て板との境
界に溶接材が侵入するおそれがあった。また、溶接材の
流動部と母材とが擦れることによる酸化被膜除去効果が
小さくなってしまい、酸化被膜の残留により接合不良等
が発生するおそれがあった。
【０００６】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、穴部の底での変形等を防止するとともに、酸化被
膜の残留を防いで良好な接合を得ることができる穴部の
肉盛り装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の構成を採用した。すなわち、請求項
１記載の穴部の肉盛り装置では、貫通した穴部の一方を
塞ぐ当て部材と、穴部の穴径よりも外径が小さい摩擦棒
と、摩擦棒を回転させるとともに穴部に圧入する駆動手
段と、を備えた穴部の肉盛り装置であって、前記当て部
材には、前記穴部とほぼ同径の有底穴が設けられている
技術が採用される。
【０００８】この穴部の肉盛り装置では、当て部材に穴
部とほぼ同径の有底穴が設けられているので、摩擦棒の
回転、圧入に伴って、有底穴の中で塑性流動した溶接材
が径方向に流動するとともに穴の軸方向上方に流れが向
けられ、この後に穴部と摩擦棒との間に流動させられ
る。したがって、穴部では、軸方向にのみ溶接材が流動
することにより、穴部の底において変形等が低減される
とともに、酸化被膜の除去が良好に行われる。
【０００９】請求項２記載の穴部の肉盛り装置では、請
求項１記載の穴部の肉盛り装置において、前記摩擦棒
は、その先端面が圧入方向に向けて凸状に形成されてい
る技術が採用される。
【００１０】この穴部の肉盛り装置では、摩擦棒の先端
面が圧入方向に向けて凸状に形成されているので、摩擦
棒の回転、圧入によって塑性化した溶接材が先端面に沿
って流動することにより、径方向の流れをスムーズに軸
方向へ変えることができる。
【００１１】請求項３記載の穴部の肉盛り装置では、請
求項１又は２記載の穴部の肉盛り装置において、前記有
底穴は、その底面が前記摩擦棒の先端面形状に応じた凹
状に形成されている技術が採用される。
【００１２】この穴部の肉盛り装置では、有底穴の底面
が摩擦棒の先端面形状に応じた凹状に形成されているの
で、塑性化した溶接材が摩擦棒の先端面に沿って流動す
るとともに、有底穴の底面に沿っても流動することによ
り、径方向の流れをさらにスムーズに軸方向へ変えるこ
とができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る穴部の肉盛り
装置の一実施形態を、図１を参照しながら説明する。こ
の図において、符号１１は摩擦棒、１２は駆動手段、１
３は当て板である。
【００１４】本実施形態の肉盛り装置は、図１に示すよ
うに、例えば、アルミ合金で形成された母材３（本実施
形態では、厚さが均一な板状のもの）に空けられた比較
的小さな貫通状態の穴部３ａ（例えば、ピン用の穴部）
の内側を肉盛りして修理するものであって、工具鋼で形
成され回転可能なプラグである摩擦棒１１と、該摩擦棒
１１を所定の回転数で回転駆動するとともに軸方向に進
退させる駆動手段１２と、母材３の下面側において穴部
３ａの開口端を閉塞するように当てがう当て板（当て部
材）１３とを備えている。
【００１５】前記摩擦棒１１は、その先端面１１ａが先
端側（圧入方向）に向けて凸状、すなわち先端に向けて
暫時外径が小さくされたテーパ状に形成されている。前
記当て板１３は、穴部３ａに当てる位置に該穴部３ａと
ほぼ同じ内径の有底穴１３ａが形成され、該有底穴１３
ａは、その底面１３ｂが摩擦棒１１の先端面１１ａの形
状に応じた凹状、すなわち暫時内径が深さ方向に向けて
小さくなるように形成されている。
【００１６】本実施形態の肉盛り装置における穴部３ａ
の肉盛り方法を、以下に説明する。まず、母材３の下面
側において穴部３ａの開口端を閉塞するように、穴部３
ａに有底穴１３ａを一致させて当て板１３を当てがう。
さらに、穴部３ａ内にその内径より小さい外径の円柱状
に成形された溶接材４を入れ、穴部３ａ内（当て板１３
の有底穴１３ａの底面）に載置する。なお、前記溶接材
４は、母材３と同じ材料であるアルミ合金で形成されて
いる。また、摩擦棒１１は、その外径が肉盛りに必要な
厚さだけ穴部３ａの穴径より小さく設定され、かつ穴部
３ａと軸線を一致させて配されている。
【００１７】次に、この状態で、摩擦棒１１を駆動手段
１２によって、所定の回転数で回転させるとともに、図
１の（ａ）に示すように、穴部３ａ内に圧入させる。こ
のとき、主に高速回転する摩擦棒１１の先端面１１ａが
溶接材４に接触して、摩擦棒１１と溶接材４との間、も
しくは溶接材４と当て板１３の有底穴１３ａとの間で瞬
間的に大きな摩擦熱を発生させる。なお、溶接材４およ
び母材３は、この摩擦熱によって溶接材４および母材３
を形成するアルミ合金の融点より低い温度で、かつ塑性
流動させるのに十分な温度まで加熱される。
【００１８】そして、塑性化された溶接材４は、図１の
（ｂ）に示すように、摩擦棒１１の回転、圧入に伴っ
て、有底穴１３ａの中で径方向に流動するとともに穴の
軸方向上方に流れが向けられ、この後に穴部３ａと摩擦
棒１１との間に流動させられ、摩擦棒１１と母材３との
隙間に押し出されて該隙間を埋める。この際、溶接材４
と母材３とが混合、接合し、穴部３ａの内側が肉盛りさ
れる。なお、溶接材４は、摩擦棒１１と母材３との隙間
を十分に埋めることができるだけの量のものが採用され
る。このように、穴部３ａでは、軸方向にのみ溶接材４
が流動することにより、穴部３ａの底（開口端部分）に
おいて変形等が低減されるとともに、酸化被膜の除去が
良好に行われる。
【００１９】また、摩擦棒１１の先端面１１ａが圧入方
向に向けて凸状に形成されているとともに、有底穴１３
ａの底面１３ｂが摩擦棒１１の先端面１１ａの形状に応
じた凹状に形成されているので、摩擦棒１１の回転、圧
入によって塑性化した溶接材４が先端面１１ａおよび底
面１３ｂに沿って流動することにより、径方向の流れを
スムーズに軸方向へ変えることができる。
【００２０】本発明は、次のような実施形態をも含むも
のである。 （１）上記実施形態では、摩擦棒１１の先端面１１ａを
先端に向けて暫時外径が小さくなるテーパ状の凸形状に
したが、圧入方向に向けて凸条に形成されていれば、他
の形状でも構わない。例えば、摩擦棒の先端面が半球面
状に形成されていてもよい。
【００２１】（２）母材３と同じ材料の溶接材４を用い
たが、溶接材料として肉盛りに適用可能な材料であれ
ば、他の材料で溶接材を形成しても構わない。 （３）溶接材４の形状を円柱状にしたが、これに限るも
のではなく、他の形状のものを採用しても構わない。例
えば、十分な摩擦熱が得られるものであれば、粒状の溶
接材を適用してもよい。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。 （１）請求項１記載の穴部の肉盛り装置によれば、当て
部材に穴部とほぼ同径の有底穴が設けられているので、
有底穴の中で穴の軸方向上方に溶接材の流れを向けるこ
とができ、母材と溶接材の流動部とをスムーズに擦れ合
わせることができる。したがって、製品の変形を減らす
ことができるとともに、母材とのせん断がスムーズに行
われるようになり、酸化被膜も崩壊、除去しやすくなっ
て良好な接合を行うことができる。
【００２３】（２）請求項２記載の穴部の肉盛り装置に
よれば、当て部材に穴部とほぼ同径の有底穴が設けられ
ているので、塑性化した溶接材が先端面に沿って流動す
ることにより、径方向の流れをスムーズに軸方向へ変え
ることができ、母材の変形防止および酸化被膜除去効果
をより向上させることができる。
【００２４】（３）請求項３記載の穴部の肉盛り装置に
よれば、有底穴の底面が摩擦棒の先端面形状に応じた凹
状に形成されているので、塑性化した溶接材が摩擦棒の
先端面に沿って流動するとともに、有底穴の底面に沿っ
ても流動することにより、径方向の流れをさらにスムー
ズに軸方向へ変えることができる。また、摩擦棒の先端
面と有底穴の底面が互いに嵌合的な形状であるため、溶
接材を無駄なく穴部へと押し出して流動させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る穴部の肉盛り装置の一実施形態
における圧入前後の状態を示す要部を破断した斜視図で
ある。
【図２】 本発明に係る穴部の肉盛り装置の従来例にお
ける圧入前後の状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
３ 母材 ３ａ 穴部 ４ 溶接材 １１ 摩擦棒 １１ａ 摩擦棒の先端面 １３ 当て板（当て部材） １３ａ 有底穴 １３ｂ 有底穴の底面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柏木 武 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229番地 石 川島播磨重工業株式会社瑞穂工場内 Ｆターム(参考） 4E067 AA05 AD12 BG01 CA01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 貫通した穴部の一方を塞ぐ当て部材と、
    穴部の穴径よりも外径が小さい摩擦棒と、摩擦棒を回転
    させるとともに穴部に圧入する駆動手段と、を備えた穴
    部の肉盛り装置であって、 前記当て部材には、前記穴部とほぼ同径の有底穴が設け
    られている、ことを特徴とする穴部の肉盛り装置。
  2. 【請求項２】 前記摩擦棒は、その先端面が圧入方向に
    向けて凸状に形成されている、ことを特徴とする請求項
    １に記載の穴部の肉盛り装置。
  3. 【請求項３】 前記有底穴は、その底面が前記摩擦棒の
    先端面形状に応じた凹状に形成されている、ことを特徴
    とする請求項１又は２に記載の穴部の肉盛り装置。
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