JP2002316272A - 摩擦圧接方法及び装置 - Google Patents
摩擦圧接方法及び装置Info
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Abstract
れる新規な摩擦圧接方法及び摩擦圧接装置を提供する。 【解決手段】 固相間に回転力及び加圧力を与えて固相
間に生ずる摩擦熱による固相間の摩擦圧接方法であっ
て、固相間の変位量が時間当たり略一定である第一工程
と、さらなる加圧力による第二工程とからなる。また、
固相間に回転力及び加圧力を与えて固相間に生ずる摩擦
熱により固相間を摩擦圧接する摩擦圧接装置であって、
少なくとも一方の固体材料を回転する回転装置と、固相
間に加圧力を付加するスライド装置とを有し、上記スラ
イド装置の作動を固相間の変位量が時間当たり略一定に
なるよう制御するようにしてある。
Description
又は異種類の金属材料、あるいは同種類の固体材料、さ
らには異種類の固体材料の摩擦圧接方法及び摩擦圧接装
置に関する。
擦による接合が用いられている。接合の原理は、素材の
接合面同士を接触させ、一定の加圧力での相対的回転運
動により接合面間に摩擦熱を発生させ、それを有効に利
用して物体を接合する方法である。この圧接工程は、圧
接に適する摩擦熱を得るための摩擦過程と相対運動停止
後の圧接過程から成立っている。摩擦圧接法の特徴とし
ては、エネルギー効率が高く、溶材を必要とせず、アー
ク、火花、ヒュームなどが発生しない、異種材の接合が
可能である等の長所を持つ一方で、圧接部の一方は円形
断面であること、高速回転に耐える部材であること、類
似の物性を持つ部材であること等の制約がある。これら
の機材あるいは機器は、地球環境、資源リサイクル等か
ら見て性能の一段と優れたものが要望され、その製造過
程に至っても同様のことが求められる。したがって、溶
材を使わず固相で接合する摩擦圧接法は、この要請に相
応しいものであり、ここにきてその特徴をさらに発展さ
せる必要に迫られている。
摩擦圧接では摩擦の基本となる接合界面での現象までは
精細に問わず、一定圧力下での回転数と時間等の操作変
数とその結果から経験的に条件を定めて使用されてい
る。したがって圧接機自身が接合界面の精細な制御機構
を備えておらず、接合部材が熱の伝わり方の異なる異種
形状、あるいは物性の異なる異種類では適用範囲が限ら
れている。また、摩擦圧接での接合界面は、常に両部材
が接触を保ちながら、新しい面が継続して更新され続け
ねばならない。同種類同形状の部材を接合する場合は、
熱の伝わり方、高温での物性が等しく容易にこれを再現
することができる。しかしながら、同種類でも異形状の
場合、特に棒と薄板の組合せでは熱の伝わり方が全く異
なることからこれを維持することは難しく、まして異種
類の部材では同形状といえども物性が異なることから摩
擦圧接の可能な適用範囲が限られていた。そして、従前
の摩擦圧接方法では、圧接結果において安定性がなく、
制御性も優れないという課題がある。本発明は、上記課
題に鑑み、圧接結果において安定性があり、制御性に優
れる新規な摩擦圧接方法及び摩擦圧接装置を提供する。
接方法は、固相間に回転力及び加圧力を与えて固相間に
生ずる摩擦熱による固相間の摩擦圧接方法であって、固
相間の変位量が時間当たり略一定である第一工程と、さ
らなる加圧力による第二工程とからなるものである。
回転力及び加圧力を与えて固相間に生ずる摩擦熱により
固相間を摩擦圧接する摩擦圧接装置であって、少なくと
も一方の固体材料を回転する回転装置と、固相間に加圧
力を付加するスライド装置とを有し、上記スライド装置
の作動を固相間の変位量が時間当たり略一定になるよう
制御するようにしてある。
ーボ機構を具備する駆動源により作動するようにしてあ
るものである。また、上記駆動源がACサーボモータで
あるとよい。
図を示してあり、図中1がスライド装置2に支持される
回転装置で、この回転装置は下端に固体材料3を挟持す
るチャック4を設け、上端にチャック4に挟持する固体
材料3を回転駆動する駆動源5を有する。図示する実施
例では固体材料3を棒又はパイプにしてある。該チャッ
ク4の下方には、チャック4に挟持した固体材料3に対
向する位置に相対する固体材料7を固定する固定台6を
有し、この固定台6に固体材料7を挟持するチャック8
を有する。図示した実施例では固体材料7を棒又はパイ
プで示してあるが、板材を固定するようにしてもよい。
図示の実施例では縦型装置を示したが、横型装置であっ
てもよい。また、スライド装置2をスライドするように
してあるが、固定台6側をスライドするようにしてもよ
いし、両方を可動するようにしてもよい。
ダー10を設けてスライド可能に支持させてあり、駆動
源11によって送り捻子軸12を正逆回転駆動し、スラ
イド装置2を前進、後退させ、固相間即ち固体材料3,
7間に圧力を加えるようにしてある。両駆動源5,11
はサーボ機構を具備する駆動源で、電動モータ、油圧モ
ータ、空圧モータの何れでもよく、実施例ではACサー
ボモータを使用してある。
体材料7に回転させながら加圧して摩擦圧接するのであ
るが、その際固相間即ち固体材料3と固体材料7との間
の変位量が時間当たり略一定であるようにスライド装置
2を作動して、この工程を第一工程とし、この第一工程
終了後さらなる加圧力を加えてこれを第二工程とする。
この工程を図1に示してあり、この図では横軸に時間
を、縦軸に固相間の変位量を表してある。そしてこの固
相間の変位量を時間当たり略一定にする制御を変位速度
制御(寄り速度制御)という。この際の時間と圧力との
関係を図2に示してあるが、変位速度制御(寄り速度制
御)における固相間の圧力の一定性は問わず、第二工程
の際に大圧力を付与するようにしてある。図4及び図5
に従前技術である圧力制御による摩擦圧接方法を示して
あり、図4は図1と対応し、図5は図2と対応する。
て、本発明装置を用いて種々の実験を行った。先ず、真
鍮とステンレスのそれぞれφ14の同径の丸棒を用い
て、表1に示す条件下で実験を行った。この表1におい
て試料No.1〜13までが従前の圧力制御による試験
であり、試料No.14〜22までが本発明変位速度制
御(寄り速度制御)による試験である。そして試験結果
についても表1中に示してある。この試験における引張
強さの結果を図6にまとめて示してある。この図6か
ら、従前の圧力制御による摩擦圧接では、バラツキが多
く安定性に欠けることが理解でき、本発明方法によれば
安定性に優れていることが判る。
方法についての実験も行った。この実験ではパイプ材は
直径35mm、肉厚3.5mmであり、板材は4.5×
250×250(単位mm)を用い、表2に示す条件下
で実験を行った。この表2において試料No.1〜13
が従前の圧力制御による試験であり、試料No.14〜
28が本発明変位速度制御(寄り速度制御)による試験
である。この試験結果において、本発明方法である寄り
速度制御による回転数と簡易入熱速度の関係を図7に示
し、同じく圧力制御による回転数と簡易入熱速度との関
係を図8に示した。
おける数値は上記表2及び図7,図8から理解でき、図
7及び図8から従前の圧力制御ではバラツキがあり、本
発明変位速度制御(寄り速度制御)によれば数値にバラ
ツキなく制御性がよいことが理解できる。上記実施例で
は同種金属又は異種金属について述べたが、他の材料、
例えばプラスチックあるいはセラミック等であってもよ
い。
によれば、固相間の摩擦圧接の圧接結果において、きわ
めて安定性に優れ、制御性に優れる効果がある。
係を示す図。
示す図。
変位量と時間との関係を示す図。
との関係を示す図。
従前の圧力制御による摩擦圧接強度(引張強さ)の結果
を示す図。
簡易入熱速度との関係を示す図。
簡易入熱速度との関係を示す図。
Claims (4)
- 【請求項1】 固相間に回転力及び加圧力を与えて固相
間に生ずる摩擦熱による固相間の摩擦圧接方法であっ
て、固相間の変位量が時間当たり略一定である第一工程
と、さらなる加圧力による第二工程とからなる摩擦圧接
方法。 - 【請求項2】 固相間に回転力及び加圧力を与えて固相
間に生ずる摩擦熱により固相間を摩擦圧接する摩擦圧接
装置であって、少なくとも一方の固体材料を回転する回
転装置と、固相間に加圧力を付加するスライド装置とを
有し、上記スライド装置の作動を固相間の変位量が時間
当たり略一定になるよう制御するようにしてある摩擦圧
接装置。 - 【請求項3】 上記回転装置とスライド装置をサーボ機
構を具備する駆動源により作動するようにしてある上記
請求項2に記載の摩擦圧接装置。 - 【請求項4】 上記駆動源がACサーボモータである上
記請求項3に記載の摩擦圧接装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001118335A JP2002316272A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 摩擦圧接方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001118335A JP2002316272A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 摩擦圧接方法及び装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002316272A true JP2002316272A (ja) | 2002-10-29 |
Family
ID=18968746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001118335A Pending JP2002316272A (ja) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | 摩擦圧接方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002316272A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009107006A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Univ Nihon | 摩擦圧接による突起部の形成 |
JP2012139734A (ja) * | 2012-05-02 | 2012-07-26 | Nihon Univ | 摩擦圧接による突起部の形成 |
-
2001
- 2001-04-17 JP JP2001118335A patent/JP2002316272A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009107006A (ja) * | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Univ Nihon | 摩擦圧接による突起部の形成 |
JP2012139734A (ja) * | 2012-05-02 | 2012-07-26 | Nihon Univ | 摩擦圧接による突起部の形成 |
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Date | Code | Title | Description |
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