JP2003126971A - 摩擦撹拌補修方法 - Google Patents
摩擦撹拌補修方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面割れ状欠陥部ができてしまった被補修材
の補修を、塑性流動する金属の体積不足を補いつつ確実
に行うことができ、補修箇所の強度低下をも回避し得る
摩擦撹拌補修方法を提供する。 【解決手段】 被補修材２’の表面割れ状欠陥部５に粉
末状接合材料６を充填し、接合工具４を前記被補修材
２’の表面割れ状欠陥部５に挿入して回転させつつ該表
面割れ状欠陥部５に沿って移動させることにより、被補
修材２’の表面割れ状欠陥部５を摩擦撹拌接合して補修
する。
の補修を、塑性流動する金属の体積不足を補いつつ確実
に行うことができ、補修箇所の強度低下をも回避し得る
摩擦撹拌補修方法を提供する。 【解決手段】 被補修材２’の表面割れ状欠陥部５に粉
末状接合材料６を充填し、接合工具４を前記被補修材
２’の表面割れ状欠陥部５に挿入して回転させつつ該表
面割れ状欠陥部５に沿って移動させることにより、被補
修材２’の表面割れ状欠陥部５を摩擦撹拌接合して補修
する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦撹拌補修方法
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、アーク溶接等に比べて簡単に金属
材料からなる被接合材同士を接合できる摩擦撹拌接合が
注目されている。 【０００３】この摩擦撹拌接合は、図３及び図４に示さ
れるように、互いに端面を突合わせ且つ定盤１上に拘束
した一対のアルミニウム、銅、チタン等の被接合材２の
突合せ部３に接合工具４を挿入して回転させつつ該突合
せ部３に沿って移動させることにより、被接合材２の突
合せ部３を発熱、軟化させて塑性流動させ、固相接合す
る方法である。 【０００４】前記接合工具４は、回転する円柱状のツー
ル４ａの中心部から同軸にプローブ４ｂを垂下させてな
る構成を有しており、被接合材２より硬度及び軟化温度
が高い材料によって形成されている。 【０００５】一般に、摩擦撹拌接合の施工時には、被接
合材２の突合せ部３のギャップは限りなくゼロに近づけ
ることが理想であるが、極めて小さな量のギャップであ
れば許容されていた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、図５及び図
６に示されるように、表面割れ状欠陥部５ができてしま
った被補修材２’の補修に、前述の如き摩擦撹拌接合を
適用しようとした場合、通常の摩擦撹拌接合の施工と同
様に、単に接合工具４を被補修材２’の表面割れ状欠陥
部５に挿入して回転させつつ該表面割れ状欠陥部５に沿
って移動させるだけでは、発熱、軟化して塑性流動する
金属の体積が不足するため、補修を完全に行うことは難
しく、依然として欠陥が残ってしまう虞があった。 【０００７】一方、前記被接合材２の突合せ部３に大き
なギャップが存在している場合に、該ギャップにバルク
材を埋め込むことにより、良好な接合ができるようにし
たものとしては、従来、例えば、特開２０００−２３３
２８５号公報や特開２０００−９４１５９号公報に開示
されたものがあり、これらの公報に開示された技術に倣
って仮に図５及び図６に示されるような表面割れ状欠陥
部５にバルク材を埋め込むことにより、補修時に塑性流
動する金属の体積不足を補おうとしても、前記表面割れ
状欠陥部５は一定形状ではないため、埋め込まれたバル
ク材と被補修材との間に空隙が生じやすくなり、対応す
ることは困難となっており、又、バルク材を補修中に移
動しないように拘束しておく必要もあった。 【０００８】尚、従来においては、前述の如き被補修材
２’の表面割れ状欠陥部５をＴＩＧ溶接等で補修するこ
とも行われていたが、その補修箇所は強度低下が起こ
り、あまり好ましい方法であるとは言えなかった。 【０００９】本発明は、斯かる実情に鑑み、表面割れ状
欠陥部ができてしまった被補修材の補修を、塑性流動す
る金属の体積不足を補いつつ確実に行うことができ、補
修箇所の強度低下をも回避し得る摩擦撹拌補修方法を提
供しようとするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、被補修材の表
面割れ状欠陥部に粉末状接合材料を充填し、接合工具を
前記被補修材の表面割れ状欠陥部に挿入して回転させつ
つ該表面割れ状欠陥部に沿って移動させることにより、
被補修材の表面割れ状欠陥部を摩擦撹拌接合して補修す
ることを特徴とする摩擦撹拌補修方法にかかるものであ
る。 【００１１】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。 【００１２】前述の如く、被補修材の表面割れ状欠陥部
に粉末状接合材料を充填し、接合工具を前記被補修材の
表面割れ状欠陥部に挿入して回転させつつ該表面割れ状
欠陥部に沿って移動させることにより、被補修材の表面
割れ状欠陥部を摩擦撹拌接合して補修すると、発熱、軟
化して塑性流動する金属の体積不足が粉末状接合材料に
よって補われるため、補修を確実に行うことが可能とな
り、しかも、前記表面割れ状欠陥部が一定形状ではなく
ても、充填される粉末状接合材料と被補修材との間に空
隙が生じることはなく、充填率を高めることが可能とな
り、摩擦撹拌接合が施工された被補修材の補修部に欠陥
が生じにくくなり、強度低下等の不具合が生じる心配も
ない。又、表面割れ状欠陥部に充填される材料は粉末状
であるため、特に拘束する必要もなく、更に、バルク材
ではなく、粉末状接合材料の中を接合工具が進行するた
め、補修中の工具負荷も軽減されることとなる。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。 【００１４】図１及び図２は本発明を実施する形態の一
例であって、図中、図３〜図６と同一の符号を付した部
分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３〜図６
に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とす
るところは、図１及び図２に示す如く、被補修材２’の
表面割れ状欠陥部５に粉末状接合材料６を充填し、接合
工具４を前記被補修材２’の表面割れ状欠陥部５に挿入
して回転させつつ該表面割れ状欠陥部５に沿って移動さ
せることにより、被補修材２’の表面割れ状欠陥部５を
摩擦撹拌接合して補修するようにした点にある。 【００１５】尚、前記表面割れ状欠陥部５に充填する粉
末状接合材料６は、被補修材２’と同一の金属材料若し
くは他の合金等を選定することができ、被補修材２’の
表面よりも高く盛っておくようにしてある。 【００１６】次に、上記図示例の作動を説明する。 【００１７】前述の如く、被補修材２’の表面割れ状欠
陥部５に粉末状接合材料６を充填し、接合工具４を前記
被補修材２’の表面割れ状欠陥部５に挿入して回転させ
つつ該表面割れ状欠陥部５に沿って移動させることによ
り、被補修材２’の表面割れ状欠陥部５を摩擦撹拌接合
して補修すると、発熱、軟化して塑性流動する金属の体
積不足が粉末状接合材料６によって補われるため、補修
を確実に行うことが可能となり、しかも、前記表面割れ
状欠陥部５が一定形状ではなくても、充填される粉末状
接合材料６と被補修材２’との間に空隙が生じることは
なく、充填率を高めることが可能となり、摩擦撹拌接合
が施工された被補修材２’の補修部に欠陥が生じにくく
なり、強度低下等の不具合が生じる心配もない。又、表
面割れ状欠陥部５に充填される材料は粉末状であるた
め、特に拘束する必要もなく、更に、バルク材ではな
く、粉末状接合材料６の中を接合工具４が進行するた
め、補修中の工具負荷も軽減されることとなる。 【００１８】こうして、表面割れ状欠陥部５ができてし
まった被補修材２’の補修を、塑性流動する金属の体積
不足を補いつつ確実に行うことができ、補修箇所の強度
低下をも回避し得る。 【００１９】尚、本発明の摩擦撹拌補修方法は、上述の
図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。 【００２０】 【発明の効果】以上、説明したように本発明の摩擦撹拌
補修方法によれば、表面割れ状欠陥部ができてしまった
被補修材の補修を、塑性流動する金属の体積不足を補い
つつ確実に行うことができ、補修箇所の強度低下をも回
避し得るという優れた効果を奏し得る。
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、アーク溶接等に比べて簡単に金属
材料からなる被接合材同士を接合できる摩擦撹拌接合が
注目されている。 【０００３】この摩擦撹拌接合は、図３及び図４に示さ
れるように、互いに端面を突合わせ且つ定盤１上に拘束
した一対のアルミニウム、銅、チタン等の被接合材２の
突合せ部３に接合工具４を挿入して回転させつつ該突合
せ部３に沿って移動させることにより、被接合材２の突
合せ部３を発熱、軟化させて塑性流動させ、固相接合す
る方法である。 【０００４】前記接合工具４は、回転する円柱状のツー
ル４ａの中心部から同軸にプローブ４ｂを垂下させてな
る構成を有しており、被接合材２より硬度及び軟化温度
が高い材料によって形成されている。 【０００５】一般に、摩擦撹拌接合の施工時には、被接
合材２の突合せ部３のギャップは限りなくゼロに近づけ
ることが理想であるが、極めて小さな量のギャップであ
れば許容されていた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、図５及び図
６に示されるように、表面割れ状欠陥部５ができてしま
った被補修材２’の補修に、前述の如き摩擦撹拌接合を
適用しようとした場合、通常の摩擦撹拌接合の施工と同
様に、単に接合工具４を被補修材２’の表面割れ状欠陥
部５に挿入して回転させつつ該表面割れ状欠陥部５に沿
って移動させるだけでは、発熱、軟化して塑性流動する
金属の体積が不足するため、補修を完全に行うことは難
しく、依然として欠陥が残ってしまう虞があった。 【０００７】一方、前記被接合材２の突合せ部３に大き
なギャップが存在している場合に、該ギャップにバルク
材を埋め込むことにより、良好な接合ができるようにし
たものとしては、従来、例えば、特開２０００−２３３
２８５号公報や特開２０００−９４１５９号公報に開示
されたものがあり、これらの公報に開示された技術に倣
って仮に図５及び図６に示されるような表面割れ状欠陥
部５にバルク材を埋め込むことにより、補修時に塑性流
動する金属の体積不足を補おうとしても、前記表面割れ
状欠陥部５は一定形状ではないため、埋め込まれたバル
ク材と被補修材との間に空隙が生じやすくなり、対応す
ることは困難となっており、又、バルク材を補修中に移
動しないように拘束しておく必要もあった。 【０００８】尚、従来においては、前述の如き被補修材
２’の表面割れ状欠陥部５をＴＩＧ溶接等で補修するこ
とも行われていたが、その補修箇所は強度低下が起こ
り、あまり好ましい方法であるとは言えなかった。 【０００９】本発明は、斯かる実情に鑑み、表面割れ状
欠陥部ができてしまった被補修材の補修を、塑性流動す
る金属の体積不足を補いつつ確実に行うことができ、補
修箇所の強度低下をも回避し得る摩擦撹拌補修方法を提
供しようとするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明は、被補修材の表
面割れ状欠陥部に粉末状接合材料を充填し、接合工具を
前記被補修材の表面割れ状欠陥部に挿入して回転させつ
つ該表面割れ状欠陥部に沿って移動させることにより、
被補修材の表面割れ状欠陥部を摩擦撹拌接合して補修す
ることを特徴とする摩擦撹拌補修方法にかかるものであ
る。 【００１１】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。 【００１２】前述の如く、被補修材の表面割れ状欠陥部
に粉末状接合材料を充填し、接合工具を前記被補修材の
表面割れ状欠陥部に挿入して回転させつつ該表面割れ状
欠陥部に沿って移動させることにより、被補修材の表面
割れ状欠陥部を摩擦撹拌接合して補修すると、発熱、軟
化して塑性流動する金属の体積不足が粉末状接合材料に
よって補われるため、補修を確実に行うことが可能とな
り、しかも、前記表面割れ状欠陥部が一定形状ではなく
ても、充填される粉末状接合材料と被補修材との間に空
隙が生じることはなく、充填率を高めることが可能とな
り、摩擦撹拌接合が施工された被補修材の補修部に欠陥
が生じにくくなり、強度低下等の不具合が生じる心配も
ない。又、表面割れ状欠陥部に充填される材料は粉末状
であるため、特に拘束する必要もなく、更に、バルク材
ではなく、粉末状接合材料の中を接合工具が進行するた
め、補修中の工具負荷も軽減されることとなる。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。 【００１４】図１及び図２は本発明を実施する形態の一
例であって、図中、図３〜図６と同一の符号を付した部
分は同一物を表わしており、基本的な構成は図３〜図６
に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とす
るところは、図１及び図２に示す如く、被補修材２’の
表面割れ状欠陥部５に粉末状接合材料６を充填し、接合
工具４を前記被補修材２’の表面割れ状欠陥部５に挿入
して回転させつつ該表面割れ状欠陥部５に沿って移動さ
せることにより、被補修材２’の表面割れ状欠陥部５を
摩擦撹拌接合して補修するようにした点にある。 【００１５】尚、前記表面割れ状欠陥部５に充填する粉
末状接合材料６は、被補修材２’と同一の金属材料若し
くは他の合金等を選定することができ、被補修材２’の
表面よりも高く盛っておくようにしてある。 【００１６】次に、上記図示例の作動を説明する。 【００１７】前述の如く、被補修材２’の表面割れ状欠
陥部５に粉末状接合材料６を充填し、接合工具４を前記
被補修材２’の表面割れ状欠陥部５に挿入して回転させ
つつ該表面割れ状欠陥部５に沿って移動させることによ
り、被補修材２’の表面割れ状欠陥部５を摩擦撹拌接合
して補修すると、発熱、軟化して塑性流動する金属の体
積不足が粉末状接合材料６によって補われるため、補修
を確実に行うことが可能となり、しかも、前記表面割れ
状欠陥部５が一定形状ではなくても、充填される粉末状
接合材料６と被補修材２’との間に空隙が生じることは
なく、充填率を高めることが可能となり、摩擦撹拌接合
が施工された被補修材２’の補修部に欠陥が生じにくく
なり、強度低下等の不具合が生じる心配もない。又、表
面割れ状欠陥部５に充填される材料は粉末状であるた
め、特に拘束する必要もなく、更に、バルク材ではな
く、粉末状接合材料６の中を接合工具４が進行するた
め、補修中の工具負荷も軽減されることとなる。 【００１８】こうして、表面割れ状欠陥部５ができてし
まった被補修材２’の補修を、塑性流動する金属の体積
不足を補いつつ確実に行うことができ、補修箇所の強度
低下をも回避し得る。 【００１９】尚、本発明の摩擦撹拌補修方法は、上述の
図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。 【００２０】 【発明の効果】以上、説明したように本発明の摩擦撹拌
補修方法によれば、表面割れ状欠陥部ができてしまった
被補修材の補修を、塑性流動する金属の体積不足を補い
つつ確実に行うことができ、補修箇所の強度低下をも回
避し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の斜視図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例の側断面図であ
る。 【図３】従来の摩擦撹拌接合の一例の斜視図である。 【図４】従来の摩擦撹拌接合の一例の側断面図である。 【図５】従来の摩擦撹拌接合を表面割れ状欠陥部ができ
てしまった被補修材の補修に適用した場合の一例の斜視
図である。 【図６】従来の摩擦撹拌接合を表面割れ状欠陥部ができ
てしまった被補修材の補修に適用した場合の一例の側断
面図である。 【符号の説明】 ２’ 被補修材 ４ 接合工具 ５ 表面割れ状欠陥部 ６ 粉末状接合材料
る。 【図３】従来の摩擦撹拌接合の一例の斜視図である。 【図４】従来の摩擦撹拌接合の一例の側断面図である。 【図５】従来の摩擦撹拌接合を表面割れ状欠陥部ができ
てしまった被補修材の補修に適用した場合の一例の斜視
図である。 【図６】従来の摩擦撹拌接合を表面割れ状欠陥部ができ
てしまった被補修材の補修に適用した場合の一例の側断
面図である。 【符号の説明】 ２’ 被補修材 ４ 接合工具 ５ 表面割れ状欠陥部 ６ 粉末状接合材料
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 根崎 孝二
東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島
播磨重工業株式会社東京エンジニアリング
センター生産技術開発センター内
(72)発明者 石井 豊
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島検査計測株式会社研究開発事業部内
(72)発明者 石川 清文
神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石
川島検査計測株式会社研究開発事業部内
Ｆターム(参考） 4E067 AA05 AA07 AA12 BG00 DA00
DA17 EC01
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 被補修材の表面割れ状欠陥部に粉末状接
合材料を充填し、接合工具を前記被補修材の表面割れ状
欠陥部に挿入して回転させつつ該表面割れ状欠陥部に沿
って移動させることにより、被補修材の表面割れ状欠陥
部を摩擦撹拌接合して補修することを特徴とする摩擦撹
拌補修方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318187A JP2003126971A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | 摩擦撹拌補修方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001318187A JP2003126971A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | 摩擦撹拌補修方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003126971A true JP2003126971A (ja) | 2003-05-08 |
Family
ID=19135943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001318187A Pending JP2003126971A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | 摩擦撹拌補修方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003126971A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010190128A (ja) * | 2009-02-18 | 2010-09-02 | Toshiba Corp | タービン翼の浸食防止方法、及びタービン翼 |
| US7905383B1 (en) * | 2009-12-22 | 2011-03-15 | Chung Shan Institute Of Science And Technology, Armaments Bureau, M.N.D. | Manufacturing method of metal matrix composite using friction stir welding |
| CN103212778A (zh) * | 2013-04-15 | 2013-07-24 | 沈阳航空航天大学 | 基于搅拌摩擦的裂纹修复方法 |
| CN108161213A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-06-15 | 大连理工大学 | 一种新型的搅拌摩擦补焊装置及方法 |
| JP2019030887A (ja) * | 2017-08-08 | 2019-02-28 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属材の表面処理方法および金属材の製造方法 |
| CN113618330A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-11-09 | 南京航空航天大学 | 一种铝合金固相增材修复钛合金及钢材结构的修复装置及方法 |
| CN113977188A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-01-28 | 北京工业大学 | 一种金属材料表面缺陷固相修复工具及方法 |
| CN114367733A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-04-19 | 黄山学院 | 一种用于钢板类材料表层可修复搅拌摩擦改性加工改性方法及装备 |
-
2001
- 2001-10-16 JP JP2001318187A patent/JP2003126971A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN113977188B (zh) * | 2021-12-15 | 2024-04-12 | 北京工业大学 | 一种金属材料表面缺陷固相修复工具及方法 |
| CN114367733A (zh) * | 2022-02-11 | 2022-04-19 | 黄山学院 | 一种用于钢板类材料表层可修复搅拌摩擦改性加工改性方法及装备 |
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Legal Events
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