JP2002059278A - Method of friction stir welding - Google Patents

Method of friction stir welding

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JP2002059278A
JP2002059278A JP2001168285A JP2001168285A JP2002059278A JP 2002059278 A JP2002059278 A JP 2002059278A JP 2001168285 A JP2001168285 A JP 2001168285A JP 2001168285 A JP2001168285 A JP 2001168285A JP 2002059278 A JP2002059278 A JP 2002059278A
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JP
Japan
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friction stir
plate
stir welding
rotary tool
fitted
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Application number
JP2001168285A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakuni Esumi
昌邦 江角
Kazunari Fukuyori
一成 福寄
Yoshihiko Ine
佳彦 稲
Tetsuya Matsunaga
徹也 松永
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Hitachi Ltd
Hitachi Kasado Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Kasado Engineering Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform the step-free welding in a weld part in the butt welding of plates. SOLUTION: Butted parts of face plates 12b and 22b of shapes 10 and 20 are friction-stir welded. In the butting, a protruded part at an end of a face plate 22 of the shape 20 is fitted to a recessed part at an end of a face plate 12 of the shape 10. No step is present on an outer surface of the face plates 12 and 22 by the fitting. Next, a rotating tool is inserted in the fitted part from protruded parts 16 and 26 side on one surface side of the face plates 12 and 22, and the other surface side of the face plates 12 and 22 is friction-stir welded smoothly. The step-free butt welding can thus be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は形材の摩擦攪拌接合
方法に関するものである。例えば、鉄道車両や建築物等
に使用されるアルミニウム合金製の押し出し形材の摩擦
攪拌接合方法に好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for friction stir welding a profile. For example, the present invention is suitable for a friction stir welding method of an extruded aluminum alloy material used for railway vehicles, buildings, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】摩擦攪拌接合方法は、接合部に挿入した
丸棒(回転工具という。)を回転させながら接合線に沿
って移動させ、接合部を発熱、軟化させ、塑性流動さ
せ、固相接合する方法である。回転工具は、接合部に挿
入する小径部と、外部に位置する大径部とからなる。小
径部と大径部は同軸である。小径部と大径部との境は接
合部に若干挿入されている。これは特開平9−3091
64号公報(EP0797043A2)に示されてい
る。
2. Description of the Related Art In a friction stir welding method, a round bar (referred to as a rotary tool) inserted into a joint is moved along a joining line while rotating, so that the joint is heated, softened, plastically fluidized, and solid-phased. It is a joining method. The rotary tool has a small diameter portion inserted into the joint and a large diameter portion located outside. The small diameter part and the large diameter part are coaxial. The boundary between the small diameter portion and the large diameter portion is slightly inserted into the joint. This is disclosed in JP-A-9-3091.
No. 64 (EP0797043A2).

【0003】この文献の図9には中空の押し出し形材の
二面の接合を一方の面の側から行うことが示されてい
る。すなわち、前記一方の面の板を突き合わせ、他方の
面側から摩擦攪拌接合をしている。前記板の外面側は平
らに接合される。前記一方の面の板の端部は、厚さ方向
に直交している。
FIG. 9 of this document shows that the joining of two surfaces of a hollow extruded profile is performed from one side. That is, the plates on one side are abutted, and friction stir welding is performed from the other side. The outer surface of the plate is joined flat. The end of the plate on the one surface is orthogonal to the thickness direction.

【0004】また、上記文献の図7には凸部を設けた部
材を接合することによって良好な摩擦攪拌接合すること
が示されている。
FIG. 7 of the above-mentioned document shows that good friction stir welding is achieved by joining members provided with convex portions.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記特開平9−309
164号公報(EP0797043A2)の図9のよう
に、長尺の2つの板(押し出し形材)を突き合わせ接合
する場合を考える。接合にあたっては接合部の板を上方
から押さえた状態で、摩擦攪拌接合をする。押さえる装
置は押さえ金具や、回転工具と共に移動するローラであ
る。また、2つの板を所定ピッチで仮止め溶接した後、
ローラで押さえて、摩擦攪拌接合をする。板が長尺材で
ある場合は、板の端部が長手方向に波状に変形している
ことがある。この場合、図7に示すように、突き合わせ
部において、2つの板B,Bの端部は上下方向に段
差を生じる。この段差は上方から押さえることによって
なくすることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-309 is disclosed.
Consider a case where two long plates (extruded members) are butt-joined as shown in FIG. 9 of Japanese Patent Publication No. 164 (EP0797043A2). In joining, friction stir welding is performed while the plate at the joint is held down from above. The holding device is a holding bracket or a roller that moves together with the rotary tool. Also, after temporarily welding the two plates at a predetermined pitch,
Press with a roller to perform friction stir welding. When the plate is a long material, the end of the plate may be deformed in a wavy shape in the longitudinal direction. In this case, as shown in FIG. 7, in the abutting portion, the ends of the two plates B 1 and B 2 have a step in the vertical direction. This step can be eliminated by pressing from above.

【0006】しかしながら、この段差をなくするには、
押さえ金具のピッチを小さくする必要があり、装置が高
価になる。また、仮止め溶接した後、摩擦攪拌接合する
場合は、仮止め溶接する際に段差がないことが必要であ
り、同様の問題がある。段差が生じた状態で仮止め溶接
すると、この段差はその後は解消できない。
However, in order to eliminate this step,
It is necessary to reduce the pitch of the holding metal, and the device becomes expensive. Further, in the case of performing friction stir welding after the temporary fixing welding, it is necessary that there is no step at the time of the temporary fixing welding, and there is a similar problem. If temporary welding is performed in a state where a step is formed, the step cannot be eliminated thereafter.

【0007】本発明の目的は、板の突き合わせ接合にお
いて、接合部に段差のない接合を行うことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a butt-joining of plates in which a joining portion is joined without any step.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、第1の形材
の板の端部の凸部を第2の形材の板の端部の凹部に嵌め
合わせ、次に、前記嵌め合わせた部分を前記板の一方の
面側から回転工具を挿入し、前記板の他方の面側を平ら
に摩擦攪拌接合すること、によって達成できる。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to fit a convex portion at an end of a plate of a first profile into a concave portion at an end of a plate of a second profile, and then to engage the fit. The part can be achieved by inserting a rotary tool from one surface side of the plate and flat friction stir welding the other surface side of the plate.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1から図6
により説明する。図1は図4の突き合わせ接合部の拡大
図である。図2は図1の突き合わせ部の拡大図であり、
押し出し形材の突き合わせ前の突き合わせ部の状態を示
す図であり、図3は突き合わせ後の状態を示している。
図4は図5の要部拡大図、図5は図6の側構体の要部の
縦断面図である。
1 to 6 show an embodiment of the present invention.
This will be described below. FIG. 1 is an enlarged view of the butt joint of FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a butt portion of FIG.
It is a figure which shows the state of the butting part before butting of an extruded shape material, and FIG. 3 has shown the state after butting.
4 is an enlarged view of a main part of FIG. 5, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a main part of the side structure of FIG.

【0010】車体200は、側面を構成する側構体20
1、屋根を構成する屋根構体202、床を構成する台枠
203、長手方向の端部を構成する妻構体204からな
る。側構体201、屋根構体202、台枠203は、そ
れぞれ複数の押し出し形材を接合して構成している。押
し出し形材の長手方向を車体の長手方向にしている。押
し出し形材はアルミニウム合金製の中空形材である。
The vehicle body 200 has a side structure 20 forming a side surface.
1, a roof structure 202 constituting a roof, an underframe 203 constituting a floor, and a wife structure 204 constituting an end in a longitudinal direction. The side structure 201, the roof structure 202, and the underframe 203 are each formed by joining a plurality of extruded members. The longitudinal direction of the extruded profile is set to the longitudinal direction of the vehicle body. The extruded profile is a hollow profile made of an aluminum alloy.

【0011】側構体201を構成する摩擦攪拌接合用の
中空形材10、20の構成および接合方法について説明
する。他の箇所、他の構体も同様である。
The structure and joining method of the hollow sections 10 and 20 for friction stir welding forming the side structure 201 will be described. The same applies to other parts and other structures.

【0012】中空形材10、20は二枚の面板11、1
2、21、22とトラス状に配置した複数のリブ13、
23からなる。二枚の面板11、12(21、22)は
実質的に平行である。リブ13、23によるトラスのピ
ッチは同一である。トラスはリブ13、23、面板1
1、12、21、22の板厚の中心線によって構成され
る。頂点は面板11、12、21、22側にある。
The hollow profiles 10, 20 are composed of two face plates 11, 1
A plurality of ribs 13 arranged in a truss shape with 2, 21, 22;
23. The two face plates 11, 12 (21, 22) are substantially parallel. The pitch of the truss by the ribs 13 and 23 is the same. Truss: ribs 13, 23, face plate 1
1, 12, 21, and 22 are constituted by the center line of the plate thickness. The vertices are on the face plates 11, 12, 21, 22 side.

【0013】車内側のトラスの頂点付近には機器を取り
付けるためのレール19、29を一体に設けている。レ
ール19、29はL状の2つの部材からなる。レールは
内装板や椅子等の機器の取り付け座になる。
Rails 19 and 29 for mounting equipment are integrally provided near the top of the truss inside the vehicle. The rails 19 and 29 are composed of two L-shaped members. The rails serve as seats for equipment such as interior boards and chairs.

【0014】車体の外面側に位置する面板12、22の
端部は車内側の面板11、21の端部よりも隣接する中
空形材20、10側に突出している。この突出した面板
を12b、22bと呼ぶ。面板12b、22bの端部同
士を突き合わせて摩擦攪拌接合している。突き合わせ部
の隙間が小さくなるように突き合わせている。面板12
b、22bの板厚は他の部分の面板12、22の板厚よ
りも厚い。
The ends of the face plates 12 and 22 located on the outer surface side of the vehicle body project toward the adjacent hollow members 20 and 10 than the ends of the face plates 11 and 21 inside the vehicle. The protruding face plates are called 12b and 22b. The ends of the face plates 12b and 22b are abutted against each other to perform friction stir welding. The butting portions are butted so that the gap is small. Face plate 12
The plate thickness of b and 22b is larger than the plate thickness of the face plates 12 and 22 in the other portions.

【0015】中空形材10、20は面板12、22を下
方にしてベッド240に載っている。面板11、21側
を上方にしている。上方から回転工具250を突き合わ
せ部に挿入して摩擦攪拌接合をする。車内側から摩擦攪
拌接合すると言える。
The hollow profiles 10, 20 rest on a bed 240 with the face plates 12, 22 downward. The side of the face plates 11 and 21 faces upward. The rotary tool 250 is inserted into the butted portion from above to perform friction stir welding. It can be said that friction stir welding is performed from the inside of the car.

【0016】面板12b、22bの端部には車内側(す
なわち面板11、21側)に突出する凸部16、26が
ある。凸部16、26の幅、および高さは実質的に同一
である。
At the ends of the face plates 12b and 22b, there are protruding portions 16 and 26 projecting toward the inside of the vehicle (ie, toward the face plates 11 and 21). The widths and heights of the projections 16 and 26 are substantially the same.

【0017】車内側の面板11の端部と面板21との端
部との間は接続材30を介して接合している。接続材3
0の端部はトラスの頂点に設けた座27(17)に載っ
ている(重なっている。)。座27(17)は、リブ2
3A(13A)とリブ23B(13B)との交点にあ
る。座27(17)の幅の中央に前記交点がある。つま
り、端部のトラスの頂点は座27(17)の幅の中央部
にある。座27(17)の幅は接続材30の凸部35の
幅と同様である。座27(17)は面板21(11)の
外面よりも凹んでいる。
An end of the face plate 11 on the inside of the vehicle and an end of the face plate 21 are joined via a connecting member 30. Connection material 3
The zero end rests (overlaps) on a seat 27 (17) provided at the top of the truss. Seat 27 (17) is rib 2
It is at the intersection of 3A (13A) and rib 23B (13B). The intersection is located at the center of the width of the seat 27 (17). That is, the vertex of the end truss is located at the center of the width of the seat 27 (17). The width of the seat 27 (17) is the same as the width of the projection 35 of the connection member 30. The seat 27 (17) is recessed from the outer surface of the face plate 21 (11).

【0018】面板21(11)の端部27b(17b)
は接続材30とのアーク溶接用の開先として傾斜してい
る。
The end 27b (17b) of the face plate 21 (11)
Is inclined as a groove for arc welding with the connecting member 30.

【0019】接続材30は面板11、21の表面があた
かも連続しているようにすることを目的として配置して
いる。このため、座27(17)は面板21(11)の
外面に対して面板21(11)の板厚だけ凹んでいる。
接続材30の両端35を除いた中央は板31であり、そ
の板厚は面板21(11)の板厚と実質的に同一であ
る。
The connecting members 30 are arranged for the purpose of making the surfaces of the face plates 11 and 21 continuous. For this reason, the seat 27 (17) is recessed by the thickness of the face plate 21 (11) with respect to the outer surface of the face plate 21 (11).
The center of the connecting member 30 excluding the both ends 35 is a plate 31 whose thickness is substantially the same as the thickness of the face plate 21 (11).

【0020】接続材30の両端には上方に突出する凸部
35がある。凸部の上面にはV字状の溝36がある。溝
36は凸部35の幅の中心にある。凸部35の幅は回転
工具250の大径部252の径よりも大きい。溝36は
回転工具250を導くための位置検出用の対象物とな
る。レーザセンサで溝36を検出し、回転工具250の
軸心が溝36に一致するようにしている。溝36の延長
線上すなわち回転工具250の軸心上に、2つのリブ1
3A(23A)と13B(23B)の交点がある。
At both ends of the connecting member 30, there are convex portions 35 projecting upward. There is a V-shaped groove 36 on the upper surface of the projection. The groove 36 is located at the center of the width of the projection 35. The width of the convex portion 35 is larger than the diameter of the large diameter portion 252 of the rotary tool 250. The groove 36 is an object for position detection for guiding the rotary tool 250. The groove 36 is detected by the laser sensor so that the axis of the rotary tool 250 coincides with the groove 36. On the extension of the groove 36, that is, on the axis of the rotary tool 250, the two ribs 1
There is an intersection of 3A (23A) and 13B (23B).

【0021】接続材30の幅は二つの中空形材10、2
0の面板11、21の間隔よりも小さい。接続材30は
中空形材10、20と同一材質の押し出し形材である。
接続材30の長さは中空形材10、20の長さと同一で
ある。
The width of the connecting member 30 is two hollow members 10, 2
0 is smaller than the interval between the face plates 11 and 21. The connecting member 30 is an extruded member made of the same material as the hollow members 10 and 20.
The length of the connecting member 30 is the same as the length of the hollow members 10 and 20.

【0022】面板11の端部から面板21の端部までの
距離P(中空形材10の端部のトラスの頂点から中空形
材20の端部のトラスの頂点までの距離)は他の位置の
トラスのピッチPと同一である。
The distance P from the end of the face plate 11 to the end of the face plate 21 (the distance from the top of the truss at the end of the hollow section 10 to the top of the truss at the end of the hollow section 20) is another position. Truss pitch P.

【0023】中空形材のトラスは、面板11、12、2
1、22側を頂点としたとき、2等辺3角形である。し
かし、中空形材10、20の端部のトラスは2等辺3角
形ではない。
The truss of the hollow profile is composed of face plates 11, 12, 2
When the vertices are on the 1, 22 side, it is an isosceles triangle. However, the trusses at the ends of the hollow members 10, 20 are not isosceles triangles.

【0024】このため、リブ13A(23A)は面板1
2(22)の途中に接続している。リブ13Aと面板1
2との接続部と、リブ23Aと面板22との接続部との
間には摩擦攪拌接合装置を挿入する空間が生じる。
For this reason, the rib 13A (23A) is
2 (22). Rib 13A and face plate 1
2 and the connection between the rib 23A and the face plate 22 have a space for inserting the friction stir welding apparatus.

【0025】リブ13A、23Aはリブ13B、23A
に比べて立っている(θ1が小さい)ので、リブ13
A、23Aの板厚はリブ13B、23Aの板厚よりも大
きい。リブ13B、23Bの板厚は他のリブ13の板厚
よりも大きい。リブ13A、13B、13と面板11、
12、21、22との接続部は円弧状である。また、接
続部の厚さは強度の観点から定めている。
The ribs 13A and 23A are ribs 13B and 23A
(Θ1 is small), the rib 13
The plate thickness of A, 23A is larger than the plate thickness of ribs 13B, 23A. The plate thickness of the ribs 13B and 23B is larger than the plate thickness of the other ribs 13. Ribs 13A, 13B, 13 and face plate 11,
Connections with 12, 21, and 22 are arc-shaped. Further, the thickness of the connection portion is determined from the viewpoint of strength.

【0026】面板12b、22bの端部、すなわち突き
合わせ部の構成について説明する。面板22bの端部に
は面板22b側に突出する台形状の凸部22cがある。
面板12bの端部の隣接する中空形材の端面12dには
面板22bの凸部22cを受け入れる台形状の凹部12
cがある。凸部22cが凹部12cに入ると、面板12
b、22bの下面(車体の外面)12bc、22bcは
実質的に同一面になる。
The configuration of the ends of the face plates 12b and 22b, that is, the butting portion will be described. At the end of the face plate 22b, there is a trapezoidal protrusion 22c protruding toward the face plate 22b.
A trapezoidal concave portion 12 for receiving a convex portion 22c of the face plate 22b is provided on an end surface 12d of the hollow member adjacent to the end portion of the face plate 12b.
There is c. When the convex portion 22c enters the concave portion 12c, the face plate 12
The lower surfaces (outer surfaces of the vehicle body) 12bc and 22bc of b and 22b are substantially the same.

【0027】また、面板12b、22bの端面12d、
22dは接触できる。凹部12c、凸部22bを除く面
板12b、22bの端面12d、22dは面板12b、
22bの厚さ方向に実質的に直交している。凹部12c
の高さ、深さは凸部22cのそれよりも大きい。凹部1
2c、凸部22cの上端部は面板12b、22bの上面
(車体の内面)12bb、22bbの延長線上よりも上
方にある。つまり、凹部12c、凸部22cの上端部は
凸部16、26内にある。
The end faces 12d of the face plates 12b, 22b,
22d can contact. The end faces 12d and 22d of the face plates 12b and 22b excluding the concave portions 12c and the convex portions 22b are face plates 12b and
22b is substantially orthogonal to the thickness direction. Recess 12c
Is greater in height and depth than that of the protrusion 22c. Recess 1
2c, the upper end of the convex portion 22c is located above the extension of the upper surface (the inner surface of the vehicle body) 12bb, 22bb of the face plates 12b, 22b. That is, the upper ends of the concave portion 12c and the convex portion 22c are inside the convex portions 16 and 26.

【0028】凹部12c、凸部22cは、面板12b、
22bの厚さ方向に対して直角方向の端面にある。
The concave portion 12c and the convex portion 22c are
22b is located on the end surface in the direction perpendicular to the thickness direction.

【0029】この構造体の製作方法を説明する。中空形
材10、20をベッド40に載せる。次に、面板12
b、22bを突き合わせて、面板22bの端部の凸部2
2cを面板12bの凹部12cに嵌め合わせる。これに
よって、面板12c、22cの下面(車体の外面)は実
質的に同一面になる。一方の中空形材が上下方向に波状
になっている場合は、この中空形材を上方から押さえる
等によって、凸部22cを凹部12cに入れる。中空形
材が上下方向に波状になっている場合は、突き合わせ後
も波状かまたはほぼ直線状になろう。面板12b、22
bの外面は実質的に同一面になる。端面12d、22d
は接触するか近接する。
A method of manufacturing this structure will be described. The hollow members 10 and 20 are placed on a bed 40. Next, the face plate 12
b, 22b butted against each other to form a projection 2 at the end of the face plate 22b.
2c is fitted into recess 12c of face plate 12b. As a result, the lower surfaces (outer surfaces of the vehicle body) of the face plates 12c and 22c become substantially the same. If one of the hollow sections is wavy in the vertical direction, the convex section 22c is inserted into the concave section 12c by pressing the hollow section from above. If the hollow profile is wavy in the vertical direction, it will be wavy or nearly straight after the butting. Face plates 12b, 22
The outer surface of b is substantially the same. End faces 12d, 22d
Touch or approach.

【0030】次に、この中空形材10、20をベッド4
0に固定する。次に、端面12d、22dの部分を上方
からアーク溶接によって仮止めする。仮止め溶接は間欠
的である。
Next, the hollow members 10 and 20 are
Fix to 0. Next, the end faces 12d and 22d are temporarily fixed by arc welding from above. Temporary welding is intermittent.

【0031】面板12b、22bの突き合わせ部が載る
ベッド40の上面は平らである。面板12b、22bの
突き合わせ部付近、リブ13A、23Aと面板12b、
22bとの交点付近、リブ13B、23Bと面板12、
22との交点付近の三者は同一高さのベッド240に載
っている。
The upper surface of the bed 40 on which the butted portions of the face plates 12b and 22b are placed is flat. Near the butted portion of the face plates 12b, 22b, the ribs 13A, 23A and the face plate 12b,
Near the intersection with 22b, ribs 13B and 23B and face plate 12,
The three near the intersection with 22 are on a bed 240 of the same height.

【0032】この状態において、摩擦攪拌接合装置の回
転工具250を上方から凸部16、26の突き合わせ部
に挿入した状態で、接合線に沿って移動させ、摩擦攪拌
接合する。回転工具250の軸心は鉛直方向(接合部の
法線に沿った方向)である。ただし、回転工具250の
進行方向に対しては軸心は公知のように傾斜している。
In this state, friction stir welding is performed by moving the rotary tool 250 of the friction stir welding apparatus along the welding line with the rotary tool 250 inserted from above into the butted portion of the projections 16 and 26. The axis of the rotary tool 250 is in the vertical direction (the direction along the normal line of the joint). However, the axis is inclined in a known manner with respect to the traveling direction of the rotary tool 250.

【0033】回転工具250は大径部252とその先端
の小径部251とからなる。小径部251の先端(下
端)は面板12b、22bの下面の近傍に位置してい
る。すなわち、小径部251の下端は凹部12cの下端
よりも下方に位置する。大径部252の下端は凸部1
6、26の頂と面板12b、22bの車内側の面(面板
11、21側の面)との間に位置している。大径部25
2の径は2つの凸部16、26からなる幅よりも小さ
い。小径部251はねじである。小径部251の径は凹
部12cの深さSよりも大きい。これによって突き合わ
せ部の凹凸部12c、22cを小径部251によって攪
拌できる。図3に示すように、端面12dから凹部12
cの深さSの1/2の位置に回転工具250の軸心を位
置させる。
The rotary tool 250 has a large diameter portion 252 and a small diameter portion 251 at the tip thereof. The distal end (lower end) of the small diameter portion 251 is located near the lower surfaces of the face plates 12b and 22b. That is, the lower end of the small diameter portion 251 is located below the lower end of the concave portion 12c. The lower end of the large diameter portion 252 is the convex portion 1
It is located between the tops 6 and 26 and the inner surface of the face plates 12b and 22b (the surface on the side of the face plates 11 and 21). Large diameter part 25
The diameter of 2 is smaller than the width formed by the two convex portions 16 and 26. The small diameter portion 251 is a screw. The diameter of the small diameter portion 251 is larger than the depth S of the concave portion 12c. Thus, the uneven portions 12c and 22c of the butted portion can be stirred by the small diameter portion 251. As shown in FIG.
The axis of the rotary tool 250 is positioned at a position 1 / of the depth S of c.

【0034】摩擦攪拌接合の際、凸部16、26の頂面
を回転工具250とともに移動するローラで下方に押さ
えている。
At the time of friction stir welding, the top surfaces of the projections 16 and 26 are held down by rollers moving together with the rotary tool 250.

【0035】レーザセンサで凸部16、26を検出す
る。これによって凸部16、26の高さ位置を求め、回
転工具250の挿入量を定める。また、2つの凸部1
6、26の突き合わせ部の隙間(端面12d、22dの
間)を求め、この位置に回転工具250の軸心を一致さ
せる。
The protrusions 16 and 26 are detected by a laser sensor. Thus, the height positions of the convex portions 16 and 26 are obtained, and the insertion amount of the rotary tool 250 is determined. In addition, two convex portions 1
A gap (between the end faces 12d and 22d) between the butting portions 6 and 26 is obtained, and the axis of the rotary tool 250 is made to coincide with this position.

【0036】この摩擦攪拌接合によって、面板12b、
22bの突き合わせ部の隙間(端面12d、22dの間
の隙間、凹部12cと凸部22cの隙間)は埋められ
て、接合される。隙間を埋める金属の原資は凸部16、
26である。面板12b、22bの外面側(車外側)は
平らに接合される。面板12b、22bの外面側には接
合線の凹部や段差はない。
By the friction stir welding, the face plate 12b,
The gap between the butting portions 22b (the gap between the end faces 12d and 22d, the gap between the concave portion 12c and the convex portion 22c) is filled and joined. The source of the metal that fills the gap is the convex 16,
26. The outer surfaces (outside of the vehicle) of the face plates 12b and 22b are joined flat. There are no concave portions or steps of the joining line on the outer surface side of the face plates 12b and 22b.

【0037】凸部16、26の上面は回転工具250の
大径部252によって凹状になる。凹部の両側には凸部
16、26が残る。
The upper surfaces of the convex portions 16 and 26 are concave due to the large diameter portion 252 of the rotary tool 250. The protrusions 16 and 26 remain on both sides of the recess.

【0038】次に、面板11、21の座17、27に接
続材30を載せる。次に、接続材30の端部を面板1
1、21に対してそれぞれアーク溶接によって仮止めす
る。仮止め溶接は間欠的である。
Next, the connecting member 30 is placed on the seats 17 and 27 of the face plates 11 and 21. Next, the end of the connection member 30 is attached to the face plate 1.
1 and 21 are temporarily fixed by arc welding. Temporary welding is intermittent.

【0039】次に、面板12b、22bの突き合わせ部
の摩擦攪拌接合に用いた摩擦攪拌接合装置を用いて接続
材30と座17、27との接合を行う。回転工具250
を上方から接続材30と座27を重ねた部分に挿入した
状態で、接合線に沿って移動させ、摩擦攪拌接合する。
Next, the connection member 30 and the seats 17 and 27 are joined using the friction stir welding apparatus used for friction stir welding of the butted portions of the face plates 12b and 22b. Rotary tool 250
Is moved along the joining line in a state where the connecting member 30 and the seat 27 are inserted from above into the overlapped portion, and friction stir welding is performed.

【0040】凸部35の幅は回転工具250の大径部2
52の径よりも大きい。凸部35の幅の中心に溝36が
ある。回転工具250の回転軸心を溝36に一致させ
る。回転工具250の小径部251の先端は座17、2
7に深く挿入している。これによって、重ね接合が行わ
れる。大径部252の下端は非凸部の接続材30の上面
と凸部35の頂との間にある。
The width of the convex portion 35 is the large diameter portion 2 of the rotary tool 250.
52 is larger than the diameter. A groove 36 is provided at the center of the width of the protrusion 35. The rotation axis of the rotary tool 250 is aligned with the groove 36. The tip of the small diameter portion 251 of the rotary tool 250 is
7 deeply inserted. Thereby, lap joining is performed. The lower end of the large diameter portion 252 is located between the upper surface of the non-convex connecting member 30 and the top of the convex portion 35.

【0041】凸部35の上面は回転工具250の大径部
252によって凹状になる。凸部35の上面は回転工具
250の大径部252によって凹状になる。凹部の両側
には凸部35が残る。
The upper surface of the convex portion 35 is concave by the large diameter portion 252 of the rotary tool 250. The upper surface of the convex portion 35 is concave by the large diameter portion 252 of the rotary tool 250. The convex portions 35 remain on both sides of the concave portions.

【0042】摩擦攪拌接合装置の前記センサは溝36を
検出して、溝36に沿って回転工具250を移動させ
る。
The sensor of the friction stir welding apparatus detects the groove 36 and moves the rotary tool 250 along the groove 36.

【0043】回転工具250の軸心は2つのリブ13
A、13B(23A、23B)によるトラスの頂点また
はその近傍を通る鉛直線上にある。偏芯に対しては、リ
ブ13A、13B(23A、23B)の板厚の増大、リ
ブと面板とを接続する円弧の形状、接続部の厚さ、座1
7、27の厚さ等によって対応する。
The axis of the rotary tool 250 has two ribs 13
A, 13B (23A, 23B) lies on a vertical line passing at or near the vertex of the truss. For eccentricity, the thickness of the ribs 13A, 13B (23A, 23B) is increased, the shape of the arc connecting the rib and the face plate, the thickness of the connection portion,
Corresponding to the thickness of 7, 27, etc.

【0044】接続材30の接合は座17との接合を行
い、次に座27との接合を行う。2つの回転工具を用い
れば、接続材30の両端の接合を同時にできる。
The connection member 30 is joined to the seat 17 and then to the seat 27. If two rotating tools are used, both ends of the connecting member 30 can be joined at the same time.

【0045】これによれば、中空形材の両面の接合を片
面側から行うことができる。このため、一方の面を接合
した構造体を反転させる必要がない。したがって、安価
に、また高精度に製作できるものである。
According to this, the joining of both sides of the hollow profile can be performed from one side. For this reason, there is no need to invert the structure in which one surface is joined. Therefore, it can be manufactured at low cost and with high precision.

【0046】また、面板12b、22bの接合部の外面
は平らに接合できる。凸部16、26、35は構造体内
や車内側にあり、平滑な面が要求される箇所(外面側、
車外側)にはない。また、車外側には回転工具によって
切削されて生じる凹部もない。このため、凸部の切削等
を不要にでき、車体を安価に製作できるものである。ま
た、面板12b、26bの突き合わせ部は凹部12cと
凸部22cとによって嵌め合わせているので、2つの面
板12b、22bは一体になり、その外面は実質的に同
一面になる。このため、従来のような段差がないので、
摩擦攪拌接合後、外面側を切削することが不要になる。
また、切削によって面板11b、22bの板厚が低下す
ることがないので、中空形材を軽量にできるものであ
る。もちろん、若干の切削は必要により行う。
The outer surface of the joint between the face plates 12b and 22b can be joined flat. The convex portions 16, 26, and 35 are located inside the structure or inside the vehicle, and are required to have a smooth surface (the outer surface side,
Outside). In addition, there is no concave portion formed by cutting with the rotary tool on the outside of the vehicle. For this reason, the cutting of the convex portion can be made unnecessary, and the vehicle body can be manufactured at low cost. Also, since the butted portions of the face plates 12b and 26b are fitted by the concave portion 12c and the convex portion 22c, the two face plates 12b and 22b are integrated, and the outer surfaces thereof are substantially the same. Because of this, there is no step as in the past,
After friction stir welding, it is not necessary to cut the outer surface side.
Further, since the thickness of the face plates 11b and 22b does not decrease due to the cutting, the hollow profile can be reduced in weight. Of course, some cutting is performed as needed.

【0047】凸部22cは台形状であるので、凹部12
cに容易に入る。凸部22cは先端の大きさが端面22
d側よりも小さい形状、例えば、三角形状にできる。一
方、凹部12cも同様の目的で、凹部の底が端面12d
側よりも小さい形状、例えば、三角形状にできる。
Since the convex portion 22c has a trapezoidal shape, the concave portion 12c
Enter c easily. The size of the tip of the convex part 22c is the end face 22.
The shape can be smaller than the d-side, for example, triangular. On the other hand, for the same purpose, the concave portion 12c has
The shape can be smaller than the side, for example, triangular.

【0048】面板12b、22bの突き合わせ部には凸
部16、26があるので、凸部22c、凹部12cの隙
間を金属で補填できる。
Since the abutting portions of the face plates 12b and 22b have the convex portions 16 and 26, the gap between the convex portion 22c and the concave portion 12c can be filled with metal.

【0049】回転工具250の軸心は面板の端面12d
(22d)の位置にすることができる。しかし、凹部1
2cの深さの半分の位置を回転工具250の軸心の目標
位置とすれば、小径部251の径を小さくできる。
The axis of the rotary tool 250 is the end face 12d of the face plate.
(22d). However, recess 1
If the position at half the depth of 2c is the target position of the axis of the rotary tool 250, the diameter of the small diameter portion 251 can be reduced.

【0050】凸部16、26によって面板の端部は厚く
なっているので、面板の端部に凹部12c、凸部22c
を容易に設置できる。このため、凸部16、26を有効
に利用できる。
Since the end portions of the face plate are thickened by the convex portions 16 and 26, the concave portions 12c and the convex portions 22c are provided at the end portions of the face plate.
Can be easily installed. For this reason, the convex portions 16 and 26 can be used effectively.

【0051】接続材30を載せる箇所は摩擦撹拌接合時
の荷重に耐える構造、箇所であればよい。例えば、前記
特開平9−309164号公報(EP0797043A
2)の図9のようにできる。
The connection member 30 may be placed on any structure and location that can withstand the load during friction stir welding. For example, JP-A-9-309164 (EP0797043A)
As shown in FIG. 9 of 2).

【0052】上記実施例の形材は中空形材であったが、
中空部は必要でない。また、面板16、16b、22、
22bにリブのみあるものでもよい。
The profile in the above embodiment was a hollow profile.
No hollow is necessary. In addition, face plates 16, 16b, 22,
22b may have only ribs.

【0053】また、ベッド40はローラなどの裏当てで
代用できる。
The bed 40 can be replaced by a backing such as a roller.

【0054】また、上記によって接合したものは建築物
などの構造物の外面(目視できる面)に使用できる。
Further, the one joined in the above manner can be used on the outer surface (visible surface) of a structure such as a building.

【0055】本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の
各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手
段の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容
易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the language described in the claims or the language described in the section for solving the problems, and is easily replaced by those skilled in the art. It extends to a range.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明によれば、形材の板の突き合わせ
部を嵌め合わせた後、摩擦攪拌接合するようにしている
ので、板を段差無しに接合できるものである。
According to the present invention, friction stir welding is performed after fitting the butted portions of the shaped plates, so that the plates can be joined without any step.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の突き合わせ接合部の縦断面
図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a butt joint according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の突き合わせ接合部の突き合わせ前の縦断
面図。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the butt joint portion of FIG. 1 before butting;

【図3】図1の突き合わせ接合部の突き合わせ後の縦断
面図。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view after a butt joint of FIG. 1 has been butted;

【図4】本発明の一実施例の中空形材の接合部の中空形
材の縦断面図。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a hollow section at a joint of the hollow sections according to one embodiment of the present invention.

【図5】本発明一実施例の一組の中空形材の縦断面図。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a pair of hollow profiles according to an embodiment of the present invention.

【図6】鉄道車両の車体の斜視図。FIG. 6 is a perspective view of a vehicle body of a railway vehicle.

【図7】従来の突き合わせ部の縦断面図。FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a conventional butting portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20 中空形材 12、12b、22、22b 面板 12c、16、22c、26 凹部 12bc、22bc 外面 30 接続材 40 ベッド 201 側構体 202 屋根構体 203 台枠 250 回転工具 10, 20 Hollow profile 12, 12b, 22, 22b Face plate 12c, 16, 22c, 26 Concave portion 12bc, 22bc Outer surface 30 Connecting material 40 Bed 201 Side structure 202 Roof structure 203 Underframe 250 Rotary tool

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福寄 一成 山口県下松市大字東豊井794番地 日立笠 戸機械工業株式会社内 (72)発明者 稲 佳彦 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 松永 徹也 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 Fターム(参考) 4E067 AA05 BG00 CA01 DA13 EA00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazunari Fukuyoro 794, Higashi-Toyoi, Kazamatsu-shi, Yamaguchi Prefecture Inside Hitachi Kasado Machine Industry Co., Ltd. (72) Inventor Yoshihiko Ina 794, Higashi-Toyoi, Kazamatsu-shi, Yamaguchi Prefecture Hitachi Kasado Works (72) Inventor Tetsuya Matsunaga 794 Higashi-Toyoi, Kazamatsu-shi, Yamaguchi Prefecture F-term in Kasado Works Hitachi, Ltd. 4E067 AA05 BG00 CA01 DA13 EA00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の形材の板の端部の凸部を第2の形
材の板の端部の凹部に嵌め合わせ、 次に、前記嵌め合わせた部分を前記板の一方の面側から
回転工具を挿入し、前記板の他方の面側を平らに摩擦攪
拌接合すること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
1. A projection at an end of a plate of a first profile is fitted into a recess at an end of a plate of a second profile, and then the fitted portion is fitted to one surface of the plate. A friction stir welding method characterized by inserting a rotary tool from the side and flattening the other surface side of the plate by friction stir welding.
【請求項2】 請求項1の摩擦攪拌接合方法において、
前記嵌め合わせた部分に挿入した前記回転工具の外径の
位置を、前記凹部の底よりも深い位置に位置させて摩擦
攪拌接合をすること、を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
2. The friction stir welding method according to claim 1, wherein
A friction stir welding method, wherein the position of the outer diameter of the rotary tool inserted into the fitted portion is positioned deeper than the bottom of the concave portion to perform friction stir welding.
【請求項3】 請求項1の摩擦攪拌接合方法において、
前記凹部に位置する前記回転工具の径は前記凹部の深さ
よりも大きい径を有する回転工具を用いて摩擦攪拌接合
をすること、を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
3. The friction stir welding method according to claim 1, wherein
A friction stir welding method, characterized in that friction stir welding is performed using a rotary tool having a diameter greater than the depth of the concave portion of the rotary tool located in the concave portion.
【請求項4】 請求項1の摩擦攪拌接合方法において、
それぞれ前記板の端部には該板の厚さ方向に突出する第
2の凸部を有しており、前記凹部の一部は前記第2の凸
部内にあり、 前記第2の凸部側から前記回転工具を挿入して摩擦攪拌
接合をすること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
4. The friction stir welding method according to claim 1, wherein
Each of the ends of the plate has a second protrusion projecting in the thickness direction of the plate, and a part of the recess is in the second protrusion, and the second protrusion side And performing friction stir welding by inserting the rotary tool from above.
【請求項5】 請求項1の摩擦攪拌接合方法において、
それぞれ前記板の端部には該板の厚さ方向に突出する第
2の凸部を有しており、前記凸部の一部は前記第2の凸
部内にあり、 前記第2の凸部側から前記回転工具を挿入して摩擦攪拌
接合をすること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
5. The method of claim 1, wherein:
Each end of the plate has a second protrusion projecting in the thickness direction of the plate, and a part of the protrusion is in the second protrusion, and the second protrusion is provided. A friction stir welding method, wherein the rotary tool is inserted from the side to perform friction stir welding.
【請求項6】 第1の形材の板の端部の凸部を第2の形
材の板の端部の凹部に嵌め合わせ、 次に、前記嵌め合わせた部分を前記板の一方の面側から
回転工具を挿入し、前記板の他方の面側を平らに摩擦攪
拌接合し、 前記摩擦攪拌接合によって得られたものの前記一方側の
面を構造物の外面に位置させて、構造物を製作するこ
と、 を特徴とする構造物の製作方法。
6. A projection at an end of a plate of a first profile is fitted into a recess at an end of a plate of a second profile, and then the fitted portion is fitted to one surface of the plate. Insert the rotating tool from the side, friction stir welding the other surface side of the plate flat, and place the one surface of the one obtained by the friction stir welding on the outer surface of the structure, And a method of manufacturing a structure.
【請求項7】 第1の形材の板の端部の凸部を第2の形
材の板の端部の凹部に嵌め合わせ、 次に、前記嵌め合わせた部分を前記板の一方の面側から
回転工具を挿入し、前記板の他方の面側を平らに摩擦攪
拌接合し、 前記摩擦攪拌接合によって得られたものの前記一方側の
面を車体の外面に位置させて、車体を製作すること、 を特徴とする車体の製作方法。
7. A projection at an end of the plate of the first profile is fitted into a recess at an end of the plate of the second profile, and the fitted portion is then fitted to one surface of the plate. A rotary tool is inserted from the side, and the other surface side of the plate is friction stir welded flat, and the one surface of the plate obtained by the friction stir welding is positioned on the outer surface of the vehicle body to manufacture the vehicle body A method of manufacturing a vehicle body, characterized in that:
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