JP2003181655A - Friction stir welding method - Google Patents

Friction stir welding method

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JP2003181655A
JP2003181655A JP2001384662A JP2001384662A JP2003181655A JP 2003181655 A JP2003181655 A JP 2003181655A JP 2001384662 A JP2001384662 A JP 2001384662A JP 2001384662 A JP2001384662 A JP 2001384662A JP 2003181655 A JP2003181655 A JP 2003181655A
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jig
friction stir
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直 田中
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正樹 熊谷
Koji Tanaka
晃二 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for friction stir welding capable of welding two aluminum plates advantageously without forming a projection of a mark which is made by drawing out a pin of a rotation tool. <P>SOLUTION: A cylindrical rod tool, which has one flatten surface of the tip 17 in the axial direction and a concave part 18 on the tip surface or a concave spherical surface of the tip, is rotated around the axis with the posture to which it inclined back to the direction for relatively moving to the butt part and the laminating part of the two aluminum materials 10, 12, or which it inclined to the laminating direction of the two aluminum materials, and at the same time, the cylindrical rod tool is inserted to the butt part, the laminating part 22, or a corner, and moved relatively, and on the other hand, the friction stir welding process is done under the condition satisfying with the specific relation of the thickness and the diameter of the two aluminum materials and the depth of inserting the rod tool. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、摩擦撹拌接合方法に係り、特
に、二つのアルミニウム材の突合せ接合や重合せ接合、
更には重ね隅肉接合を、摩擦撹拌接合操作によって実施
する摩擦撹拌接合方法に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a friction stir welding method, and more particularly, to butt welding and superposition welding of two aluminum materials,
Furthermore, the present invention relates to a friction stir welding method in which lap fillet welding is performed by a friction stir welding operation.

【0002】[0002]

【背景技術】近年、摩擦熱を利用してアルミニウム材を
接合する方法の一つとして、米国特許第5460317
号明細書や特表平7−505090号公報等に明らかに
される如き摩擦撹拌接合法(Friction Stir Welding)
が、注目を受けている。そして、アルミニウム材の加工
分野等において、この摩擦撹拌接合手法によるアルミニ
ウム材の突合せ接合や重合せ接合、或いは重合せ隅肉接
合接合が、一般に、接合されるべき二つのアルミニウム
材よりも硬い材質のピンを先端中心部に設けてなるロッ
ド状治具状の回転治具を用いて、実施されているのであ
る。
BACKGROUND ART In recent years, US Pat. No. 5,460,317 has been proposed as one of the methods for joining aluminum materials by utilizing frictional heat.
Friction Stir Welding as disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-505090
However, it is receiving attention. Then, in the field of processing aluminum materials, etc., butt welding, superposition welding, or superposition fillet welding of aluminum materials by this friction stir welding method is generally performed with a material harder than the two aluminum materials to be joined. This is carried out by using a rotating jig in the shape of a rod-shaped jig in which a pin is provided at the center of the tip.

【0003】すなわち、例えば、摩擦撹拌接合方法を利
用して、板形状や棒形状、或いはパイプ形状を呈する二
つのアルミニウム材を突合せ接合せしめる場合には、先
端中心部にピンが設けられた回転治具を高速回転せしめ
つつ、その先端のピンを、二つのアルミニウム材の突合
せ部に対して差し込み、相対的に移動させることによ
り、それら回転せしめられるピンや回転治具と二つのア
ルミニウム材の突合せ部との間に摩擦熱を発生せしめ、
そしてその摩擦熱にて、突合せ部の周辺部位を塑性加工
可能な状態と為し、更に、ピンの高速回転による撹拌作
用により、突合せ部の組織を入り交わらせ、以て溶融せ
しめることなく、二つのアルミニウム材を接合している
のである。
That is, for example, when two aluminum materials having a plate shape, a rod shape, or a pipe shape are butt-joined together by using the friction stir welding method, a rotary jig provided with a pin at the center of the tip is used. While rotating the tool at high speed, insert the pin at the tip into the abutting part of the two aluminum materials and move them relatively, so that the pin or rotating jig and the abutting part of the two aluminum materials can be rotated. Generate frictional heat between
Then, the frictional heat makes the peripheral portion of the butted portion plastically workable, and the agitating action by the high speed rotation of the pin causes the structure of the butted portion to intermingle with each other, without causing melting. It is joining two aluminum materials.

【0004】また、摩擦撹拌接合方法による、上述の如
き形状を呈するアルミニウム材の重合せ接合では、二つ
のアルミニウム材のうちの一方を他方に重ね合わせる一
方、高速回転せしめられる回転治具の先端のピンを、そ
れら二つのアルミニウム材の重合せ部に対して、該一方
のアルミニウム材を貫通せしめて差し込み、相対的に移
動させることにより、前記突合せ接合と同様に、二つの
アルミニウム材を、溶融せしめることなく、重合せ部に
おいて接合するのである。
Further, in the superposition joining of aluminum materials having the above-mentioned shape by the friction stir welding method, one of the two aluminum materials is superposed on the other, while the tip of the rotary jig which is rotated at a high speed. The two aluminum materials are melted in the same manner as in the butt-joining, by inserting the pin into the superposed portion of the two aluminum materials, inserting the one aluminum material, and moving the pin relatively. Instead, they join at the superposed portion.

【0005】さらに、摩擦撹拌接合方法による、上述の
如き形状を呈するアルミニウム材の重合せ隅肉接合を行
なう際には、二つのアルミニウム材のうちの一方を他方
に重ね合わせた状態下で、一方のアルミニウム材が重ね
合わされる他方のアルミニウム材の重合せ面と該一方の
アルミニウム材の側面との間で形成される隅肉部に対し
て、高速回転せしめられる回転治具の先端のピンを差し
込み、相対的に移動させることにより、前記突合せ接合
や重合せ接合と同様に、二つのアルミニウム材を、溶融
せしめることなく、隅肉部において、一体的に接合する
のである。
Further, when performing superposition fillet joining of aluminum materials having the above-mentioned shape by the friction stir welding method, one of the two aluminum materials is superposed on the other, and Insert the pin at the tip of the rotating jig that is rotated at high speed into the fillet formed between the overlapping surface of the other aluminum material and the side surface of the other aluminum material. By relatively moving, the two aluminum materials are integrally joined at the fillet portion without being melted, as in the butt joining and the superposition joining.

【0006】このような摩擦撹拌接合手法を利用したア
ルミニウム材の突合せ接合や重合せ接合、或いは重合せ
隅肉接合においては、アルミニウム材に対する入熱が少
なく、接合部の強度低下や歪みの発生を可及的に小さく
為し得るといった利点が得られるのである。
In butt joining, superposition welding, or superposition fillet welding of aluminum materials using such a friction stir welding method, the heat input to the aluminum materials is small and the strength and distortion of the joints are reduced. The advantage is that it can be made as small as possible.

【0007】ところが、かかる従来のアルミニウム材の
摩擦撹拌接合方法を実施した場合、接合されたアルミニ
ウム材の突合せ部や重合せ部、或いは隅肉部に沿って形
成される接合部に、回転治具のピンの引抜跡からなる突
起が不可避的に形成されることとなり、それによって、
種々の問題が生じていたのである。
However, when the conventional friction stir welding method for aluminum materials is carried out, a rotary jig is attached to the butted portion, the overlapped portion, or the joint portion formed along the fillet portion of the joined aluminum materials. Inevitably, a projection consisting of the withdrawal trace of the pin will be formed.
There were various problems.

【0008】すなわち、そのようなピンの引抜跡からな
る突起をそのままにした状態で、接合されたアルミニウ
ム材を、例えば、プレス成形した場合、かかる突起にお
いて応力集中が惹起されて、そのプレス成形時に、該突
起を起点とした亀裂が生じる恐れがあったのであり、ま
た自動車外板として使用した場合には、突起形成部位に
おいて強度低下が惹起される危惧もあったのである。そ
のため、このような従来の摩擦撹拌接合方法によるアル
ミニウム材の接合を行なった際には、摩擦撹拌接合操作
の終了後に、ピンの引抜跡からなる突起を除去するとい
った余分な作業を、行なわなければならなかったのであ
る。
That is, when the joined aluminum material is pressed, for example, with the projections formed by such pin withdrawal marks left as it is, stress concentration is caused at the projections, and during the press molding, There is a risk that cracks may originate from the projections, and when it is used as an automobile outer plate, there is a fear that the strength may be reduced at the projection formation site. Therefore, when the aluminum materials are joined by such a conventional friction stir welding method, after the friction stir welding operation is completed, an extra work such as removal of the projections formed by the pin withdrawal marks must be performed. It didn't happen.

【0009】[0009]

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述せる如き事
情を背景にして為されたものであって、その解決課題と
するところは、アルミニウム材を摩擦撹拌接合するに際
して、回転治具のピンの引抜跡からなる突起の形成を有
利に解消せしめ得、以て、摩擦撹拌接合操作終了後にお
ける突起の除去作業を効果的に省略し得るようにした手
法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and a problem to be solved by the invention is that when a friction stir welding of an aluminum material is performed, It is an object of the present invention to provide a method capable of advantageously eliminating the formation of protrusions formed by the withdrawal traces, and thus effectively omitting the protrusion removal work after the friction stir welding operation is completed.

【0010】[0010]

【解決手段】そして、本発明にあっては、かかる課題の
解決のために、接合されるべき二つのアルミニウム材を
突き合わせ、その突合せ部に対して、回転治具を回転さ
せつつ、その先端部において差し込み、相対的に移動さ
せることにより、かかる突合せ部を摩擦撹拌接合せしめ
るに際し、前記回転治具として、円柱形状を呈し、軸心
方向の一方の先端面に凹所が設けられ、且つ該先端面に
おける該凹所の形成部位以外の部位が平面とされたロッ
ド状治具を用い、かかるロッド状治具を、前記突合せ部
に対する相対的な移動方向に対して後傾する姿勢で軸心
回りに回転させつつ、該凹所が先端面に設けられる一方
の先端部において、該突合せ部に差し込み、相対的に移
動させると共に、次式: (t1+t2)/2−r・sinθ<1 r≦15、θ≦5 [但し、t1、t2:接合されるべき二つのアルミニウム
材のそれぞれの厚さ乃至は径(mm)、r:ロッド状治
具の半径(mm)、θ:ロッド状治具の後傾角度
(°)]を満足するような条件で、摩擦撹拌接合操作を
行なうことを特徴とする摩擦撹拌接合方法を、その要旨
とするものである。
According to the present invention, in order to solve such a problem, two aluminum materials to be joined are butted, and a rotating jig is rotated with respect to the butted portion, and a tip portion thereof is rotated. At the time of friction stir welding of the butt portion by inserting the tip and moving it relative to each other, the rotating jig has a cylindrical shape, and a recess is provided on one end face in the axial direction, Using a rod-shaped jig in which a portion of the surface other than the portion where the recess is formed is a flat surface, the rod-shaped jig is rotated around the axis in a posture in which the rod-shaped jig is inclined rearward with respect to the relative movement direction with respect to the abutting portion. While being rotated, the concave portion is inserted into the abutting portion at one tip portion provided on the tip surface and relatively moved, and the following equation: (t 1 + t 2 ) / 2−r · sin θ <1 r ≦ 15 , Θ ≦ 5 [where, t 1 and t 2 : thickness or diameter (mm) of each of the two aluminum materials to be joined, r: radius (mm) of rod-shaped jig, θ: rod-shaped cure The gist of a friction stir welding method is characterized in that the friction stir welding operation is performed under the condition that the rearward inclination angle (°) of the tool is satisfied.

【0011】すなわち、この本発明に従う摩擦撹拌接合
方法にあっては、接合されるべき二つのアルミニウム材
の突合せ部に差し込まれるロッド状治具の先端面に凹所
が設けられているところから、アルミニウム材に対する
ロッド状治具の接触面積が有利に増大せしめられ得ると
共に、ロッド状治具の先端面が、全体として粗面化され
た形態と為され得、それによって、回転せしめられるロ
ッド状治具と二つのアルミニウム材の突合せ部との間に
発生する摩擦熱にて塑性加工可能な状態とされた突合せ
部周辺部位が、かかるロッド状治具先端面により、ロッ
ド状治具の回転に伴って、十分に撹拌せしめられ得るの
であり、その結果として、突合せ部周辺部位の組織も十
分に入り交わらされて、二つのアルミニウム材が、溶融
することなく、確実に接合され得ることとなるのであ
る。
That is, in the friction stir welding method according to the present invention, since the rod-shaped jig to be inserted into the abutting portion of the two aluminum materials to be welded is provided with the concave portion, The contact area of the rod-shaped jig with respect to the aluminum material can be advantageously increased, and the tip end surface of the rod-shaped jig can be made to have a roughened shape as a whole, whereby the rod-shaped jig to be rotated is rotated. The peripheral portion of the butt portion, which is plastically workable by the friction heat generated between the tool and the butt portion of the two aluminum materials, is rotated by the rod-shaped jig due to the tip surface of the rod-shaped jig. As a result, the tissues around the abutting part are also sufficiently intermingled, and the two aluminum materials are not melted and are thus securely mixed. It become a fact that can be joined to.

【0012】また、本発明に係る摩擦撹拌接合方法にお
いては、先端中心部にピンが設けられた回転治具を用い
る従来手法とは異なって、回転治具として用いられるロ
ッド状治具の、突合せ部に差し込まれる側の先端面の凹
所形成部位以外が平面とされていることにより、かかる
先端面にピンが何等設けられていないため、突合せ部に
沿って形成される接合部に、かかるピンの引抜跡からな
る突起が形成されるようなことが、有利に解消され得る
のである。
Further, in the friction stir welding method according to the present invention, unlike the conventional method using the rotating jig having the pin at the center of the tip, the rod-shaped jig used as the rotating jig is butted. Since there is no pin on the tip surface of the tip surface on the side to be inserted into the portion other than the recess forming portion, the pin is not provided on the joint portion formed along the abutting portion. The formation of the protrusions formed by the extraction traces can be advantageously eliminated.

【0013】しかも、かかる本発明手法は、上述せる如
き三つの式を全て満足するような条件で、摩擦撹拌接合
操作を行なうようにしたものであるところから、従来の
回転治具に設けられていたピンではなく、それよりも大
径のロッド状治具の先端部を突合せ部に差し込むように
したものであるにも拘わらず、摩擦撹拌接合操作がスム
ーズに行なわれ得ると共に、突合せ部に沿って、良好な
接合部が形成され得るのである。
Moreover, the method of the present invention is provided in the conventional rotary jig because the friction stir welding operation is performed under the condition that all of the above three expressions are satisfied. Despite the fact that the tip of a rod-shaped jig having a larger diameter than that of the pin is inserted into the abutting part, the friction stir welding operation can be performed smoothly and As a result, a good joint can be formed.

【0014】従って、かくの如き本発明に従う摩擦撹拌
接合方法によれば、互いに突き合わされる二つのアルミ
ニウム材を、その接合部に、回転治具のピンの引抜跡か
らなる突起を何等形成せしめることなく、確実に且つス
ムーズに接合することが出来るのであり、そして、その
結果として、摩擦撹拌接合操作終了後に、ピンの引抜跡
からなる突起を除去するための余分な作業から有利に解
放され得て、アルミニウム材の摩擦撹拌接合時における
作業性の向上が、極めて有利に図られ得ることとなるの
である。
Therefore, according to the friction stir welding method according to the present invention as described above, two aluminum materials that are butted against each other are formed with a protrusion formed by a pull-out trace of the pin of the rotary jig at the joint. Without the need for reliable and smooth joining, and as a result, after the friction stir welding operation has been completed, it can be advantageously freed from the extra work of removing the projections of the pin withdrawal marks. Therefore, the workability at the time of friction stir welding of the aluminum material can be improved extremely advantageously.

【0015】また、本発明にあっては、前記技術的課題
を解決するために、接合されるべき二つのアルミニウム
材のうちの一方を他方に重ね合せる一方、その重合せ部
に対して、回転治具を回転させつつ、その先端部におい
て、該一方のアルミニウム材を貫通せしめて差し込み、
相対的に移動させることにより、かかる重合せ部を摩擦
撹拌接合せしめるのに際し、前記回転治具として、円柱
形状を呈し、軸心方向の一方の先端面に凹所が設けら
れ、且つ該先端面における該凹所の形成部位以外の部位
が平面とされたロッド状治具を用い、かかるロッド状治
具を、前記重合せ部に対する相対的な移動方向に対して
後傾する姿勢で軸心回りに回転させつつ、該凹所が先端
面に設けられる一方の先端部において、該重合せ部に差
し込み、相対的に移動させると共に、次式: t1−r・sinθ<1 r≦15、θ≦5 [但し、t1:接合されるべき二つのアルミニウム材の
うち、重ね合わされた状態下で上側に位置するアルミニ
ウム材の厚さ乃至は径(mm)、r:ロッド状治具の半
径(mm)、θ:ロッド状治具の後傾角度(°)]を満
足するような条件で、摩擦撹拌接合操作を行なうことを
特徴とする摩擦撹拌接合方法をも、その要旨とするもの
である。
Further, in the present invention, in order to solve the above-mentioned technical problem, one of two aluminum materials to be joined is superposed on the other while rotating with respect to the overlapping portion. While rotating the jig, at the tip of the jig, penetrate and insert one of the aluminum materials,
When friction stir welding is performed on the overlapped portion by moving it relatively, the rotary jig has a cylindrical shape, and a recess is provided on one end face in the axial direction, and the end face is formed. In the rod-shaped jig in which a portion other than the portion where the recess is formed is a flat surface, the rod-shaped jig is rotated around the axis in a posture in which the rod-shaped jig is tilted backward with respect to the relative moving direction with respect to the overlapping portion. While being rotated, the concave portion is inserted into the overlapping portion at one tip portion provided on the tip surface and relatively moved, and the following equation: t 1 −r · sin θ <1 r ≦ 15, θ ≦ 5 [where t 1 is the thickness or diameter (mm) of the aluminum material located on the upper side of the two aluminum materials to be joined in the stacked state, r is the radius of the rod-shaped jig ( mm), θ: Backward tilt angle of rod-shaped jig ( )] Under the conditions that satisfy the, friction stir welding method characterized by performing the friction stir welding operation also it is for its gist.

【0016】このような本発明に従う摩擦撹拌接合方法
にあっても、接合されるべき二つのアルミニウム材の重
合せ部に差し込まれるロッド状治具の先端面に凹所が設
けられて、かかるロッド状治具先端面のアルミニウム材
に対する接触面積が増大せしめられていると共に、その
ようなロッド状治具先端面が粗面化された形態とされて
おり、更に、ロッド状治具先端面における凹所形成部位
以外の部位が平面とされて、該先端面にピンが何等設け
られていないところから、先端中心部にピンが設けられ
た回転治具を用いる従来手法とは異なって、重合せ部に
沿って形成される接合部に、ピンの引抜跡からなる突起
が形成されるようなことが有利に解消され得るのであ
り、また、ピンが設けられていないにも拘わらず、ロッ
ド状治具の回転に伴って、ロッド状治具先端面との接触
により可塑化された重合せ部周辺部位が十分に撹拌せし
められ得て、二つのアルミニウム材が、溶融することな
く、確実に接合され得るのである。
Even in the friction stir welding method according to the present invention as described above, the rod-shaped jig to be inserted into the superposed portion of the two aluminum materials to be joined is provided with a recess at the tip end surface thereof, and the rod-like jig is provided with such a recess. The contact area of the rod-shaped jig tip surface with the aluminum material is increased, and the rod-shaped jig tip surface is roughened. Unlike the conventional method using a rotating jig having a pin at the center of the tip, the overlapping portion is different from the conventional method in that the portion other than the formation portion is flat and no pin is provided on the tip surface. It is possible to advantageously eliminate the formation of a protrusion formed by a pin withdrawal at a joint formed along the rod-shaped jig. Accompanying the rotation of Te, the superimposed portion surrounding site, which is plasticized by contacting the rod-shaped jig tip surface is obtained is allowed to well-stirred, the two aluminum material, without melting, which as it can be securely bonded.

【0017】しかも、この本発明手法は、上述の如き三
つの式を全て満足するような条件で、摩擦撹拌接合操作
を行なうようにしたものであるところから、従来の回転
治具に設けられていたピンではなく、それよりも大径の
ロッド状治具の先端部を突合せ部に差し込むようにした
ものであるにも拘わらず、摩擦撹拌接合操作がスムーズ
に行なわれ得ると共に、重合せ部に沿って、良好な接合
部が形成され得るのである。
Moreover, the method of the present invention is provided in the conventional rotary jig because the friction stir welding operation is carried out under the condition that all of the above three expressions are satisfied. Although the tip of a rod-shaped jig having a larger diameter than that of the pin is inserted into the abutting portion, friction stir welding operation can be performed smoothly and the overlapping portion Along the way, a good joint can be formed.

【0018】従って、このような本発明に従う摩擦撹拌
接合方法によっても、互いに重ね合わされる二つのアル
ミニウム材を、その接合部に、回転治具のピンの引抜跡
からなる突起を何等形成せしめることなく、確実に且つ
スムーズに接合することが出来、またその結果として、
摩擦撹拌接合操作終了後でのかかる突起の除去作業が有
利に省略され得て、アルミニウム材の摩擦撹拌接合の作
業性が、効果的に高められ得ることとなるのである。
Therefore, even by the friction stir welding method according to the present invention, two aluminum materials to be superposed on each other can be formed without forming any protrusion at the joint portion thereof, which is formed by the pull-out trace of the pin of the rotary jig. , Reliable and smooth joining, and as a result,
The work of removing such protrusions after the completion of the friction stir welding operation can be advantageously omitted, and the workability of the friction stir welding of the aluminum material can be effectively enhanced.

【0019】なお、本発明に従う摩擦撹拌接合方法にお
いて、軸方向の一方の先端面に凹所を有するロッド状治
具を回転治具として用いる場合には、有利には、かかる
凹所が、2mm以下の深さを有して、ロッド状治具の一
方の先端面に設けられる。これによって、回転せしめら
れるロッド状治具の先端面と接触して、塑性加工可能な
状態とされた二つのアルミニウム材の可塑化部分(突合
せ部の周辺部分や重合せ部の周辺部分)に対するロッド
状治具先端面による撹拌作用が、より有利に高められ
得、以て、二つのアルミニウム材の接合部において、よ
り優れた接合品質が、効果的に確保され得るのである。
In the friction stir welding method according to the present invention, when a rod-shaped jig having a recess on one end face in the axial direction is used as a rotating jig, the recess is preferably 2 mm. It has the following depth and is provided on one end surface of the rod-shaped jig. As a result, the rod is attached to the plasticized portion (the peripheral portion of the butt portion or the peripheral portion of the overlapped portion) of the two aluminum materials that are in a state capable of being plastically worked by contacting the tip end surface of the rod-shaped jig that is rotated. The stirring action by the distal end surface of the jig can be enhanced more advantageously, and therefore, superior joining quality can be effectively secured in the joining portion of the two aluminum materials.

【0020】また、本発明に従う摩擦撹拌接合方法にお
いて、軸方向の一方の先端面に凹所を有するロッド状治
具を回転治具として用いる場合には、望ましくは、かか
る凹所が、ロッド状治具の周方向に延びる側壁を有し
て、該ロッド状治具の一方の先端面に設けられることと
なる。
Further, in the friction stir welding method according to the present invention, when a rod-shaped jig having a recess on one end face in the axial direction is used as a rotary jig, it is desirable that such a recess be a rod-shape. It has a side wall extending in the circumferential direction of the jig and is provided on one end surface of the rod-shaped jig.

【0021】このような構成を採用すれば、ロッド状治
具の回転により可塑化状態で撹拌される突合せ部周辺部
分のメタルが、ロッド状治具先端面の凹所内に入り込
み、更に、該凹所内に入り込んだメタルが、ロッド状治
具の周方向に延びる、凹所の側壁にて堰き止められる如
き状態となって、ロッド状治具先端面の外周縁部から外
方に洩れ出すようなことが、有利に防止され得るのであ
る。
If such a construction is adopted, the metal around the abutting portion, which is agitated in a plasticized state by the rotation of the rod-shaped jig, enters into the recess of the tip surface of the rod-shaped jig and further The metal that has entered the place is in a state where it is blocked by the side wall of the recess that extends in the circumferential direction of the rod-shaped jig, and leaks outward from the outer peripheral edge of the tip surface of the rod-shaped jig. Can be advantageously prevented.

【0022】それ故、かかる本発明手法では、接合され
るべきアルミニウム材における突合せ部の接合開始側の
端縁に、回転せしめられるロッド状治具先端部を差し込
んで、摩擦撹拌接合操作を開始し、かかる突合せ部に対
して、ロッド状治具先端部を相対的に移動させた後、突
合せ部の接合終了側の端縁において、ロッド状治具先端
部を突合せ部から引き抜くようにしても、回転せしめら
れるロッド状治具先端部により撹拌されたメタルが、接
合されるべきアルミニウム材の接合開始側及び接合終了
側のそれぞれの端面から洩れ出すようなことが、効果的
に阻止され得るのである。
Therefore, in the method of the present invention, the friction stir welding operation is started by inserting the tip end of the rod-shaped jig to be rotated into the edge of the abutting portion of the aluminum material to be welded on the welding start side. , After the rod-shaped jig tip portion is relatively moved with respect to the abutting portion, the rod-shaped jig tip portion may be pulled out from the abutting portion at the joining end side edge of the abutting portion, It is possible to effectively prevent the metal agitated by the tip portion of the rod-shaped jig that is rotated from leaking out from the respective end faces of the joining start side and the joining end side of the aluminum materials to be joined. .

【0023】従って、かくの如き本発明に従う摩擦撹拌
接合方法によれば、接合されるべき二つのアルミニウム
材における接合開始側及び接合終了側のそれぞれの端面
からのメタルの洩れ出しによって惹起される接合欠陥の
発生が、極めて効果的に防止され得るのであり、またそ
れによって、そのような接合欠陥の発生を未然に防ぐた
めに従来行なわれていた、接合されるべき二つのアルミ
ニウム材の突合せ部や重合せ部の接合開始端側部分と接
合終了端側部分に所定の長さに亘って形成される未接合
部を、摩擦撹拌接合操作終了後に、切断したり、溶融溶
接したりする後処理が、効果的に省略され得ることとな
るのである。
Therefore, according to the friction stir welding method according to the present invention as described above, the welding is caused by the leakage of the metal from the respective end faces of the welding start side and the welding end side of the two aluminum materials to be welded. The occurrence of defects can be very effectively prevented, and thereby the abutting portion and the weight of two aluminum materials to be joined, which have been conventionally performed to prevent the occurrence of such joining defects. After the friction stir welding operation, the post-treatment of cutting or melting welding the unwelded portion formed over the predetermined length on the joining start end side portion and the joining end end side portion of the mating portion, It can be effectively omitted.

【0024】さらに、前記せる技術的課題の解決のため
に、本発明にあっては、接合されるべき二つのアルミニ
ウム材のうちの一方を他方に重ね合せる一方、それら二
つのアルミニウム材の間で形成される隅肉部に対して、
回転治具を回転させつつ、その先端部において差し込
み、相対的に移動させることにより、かかる隅肉部を摩
擦撹拌接合せしめるのに際し、前記回転治具として、円
柱形状を呈し、軸心方向の一方の先端面が凹状球面とさ
れたロッド状治具を用い、かかるロッド状治具を、該凹
状球面が前記隅肉部に対向せしめられるように、前記二
つのアルミニウム材の重合せ方向に対して傾斜せしめた
状態で軸心回りに回転させつつ、先端面が凹状球面とさ
れた一方の先端部において、前記隅肉部に差し込み、相
対的に移動させると共に、次式: t1+t2−2r・sinθ<1 r≦20、θ≦30 [但し、t1、t2:接合されるべき二つのアルミニウム
材のそれぞれの厚さ乃至は径(mm)、r:ロッド状治
具の半径(mm)、θ:二つのアルミニウム材の重合せ
方向に対するロッド状治具の傾斜角度(°)]を満足す
るような条件で、摩擦撹拌接合操作を行なうことを特徴
とする摩擦撹拌接合方法をもまた、その要旨とするもの
である。
Further, in order to solve the above-mentioned technical problem, in the present invention, one of the two aluminum materials to be joined is superposed on the other, and between the two aluminum materials. For the fillet part to be formed,
While rotating the rotary jig, inserting the tip of the rotary jig and moving the rotary jig relative to each other allows the fillet portion to be friction stir welded. Using a rod-shaped jig whose front end surface is a concave spherical surface, and the rod-shaped jig is used in the overlapping direction of the two aluminum materials so that the concave spherical surface faces the fillet portion. While rotating around the axis in a tilted state, at one of the distal end portions having a concave spherical surface, the distal end portion is inserted into the fillet portion and relatively moved, and the following formula: t 1 + t 2 -2r -Sin θ <1 r ≦ 20, θ ≦ 30 [where t 1 and t 2 are the thicknesses or diameters (mm) of the two aluminum materials to be joined, r: the radius of the rod-shaped jig (mm) ), Θ: Two aluminum The friction stir welding method is characterized in that the friction stir welding operation is performed under the condition that the inclination angle (°) of the rod-shaped jig with respect to the material superposition direction is satisfied. is there.

【0025】すなわち、この本発明に従う摩擦撹拌接合
方法においては、接合されるべき二つのアルミニウム材
の隅肉部に差し込まれるロッド状治具の先端面が、凹状
球面とされていることによって、かかるロッド状治具先
端面のアルミニウム材に対する接触面積が増大せしめら
れていると共に、該先端面にピンが何等設けられておら
ず、そのため、隅肉部に沿って形成される接合部に、ピ
ンの引抜跡からなる突起が形成されるようなことが有利
に解消され得るのであり、また、ピンが設けられていな
いにも拘わらず、ロッド状治具の回転に伴って、ロッド
状治具先端面との接触により可塑化された隅肉部周辺部
位が十分に撹拌せしめられ得て、二つのアルミニウム材
が、溶融することなく、確実に接合され得るのである。
That is, in the friction stir welding method according to the present invention, the tip surface of the rod-shaped jig inserted into the fillet portions of the two aluminum materials to be welded is a concave spherical surface. The contact area of the tip end surface of the rod-shaped jig with the aluminum material is increased, and no pin is provided on the tip end surface. Therefore, at the joint portion formed along the fillet portion, It is possible to advantageously eliminate the formation of the protrusions formed by the withdrawal traces, and, despite the fact that no pin is provided, the tip of the rod-shaped jig is rotated as the rod-shaped jig rotates. The area around the fillet portion that has been plasticized by the contact with can be sufficiently agitated, and the two aluminum materials can be reliably joined without melting.

【0026】また、このような本発明手法にあっては、
ロッド状治具先端面が凹状球面とされることで、ロッド
状治具先端面の外周縁部に、周方向に延びる側壁が形成
されることとなり、それによって、ロッド状治具先端面
との接触により可塑化された隅肉部周辺部位のメタル
が、かかる側壁にて堰き止められる如き状態となって、
ロッド状治具先端面の外周縁部から外方に洩れ出すよう
なことが、有利に防止され得て、接合されるべきアルミ
ニウム材の接合開始側及び接合終了側のそれぞれの端面
からのメタルの洩れ出しも、効果的に阻止され得るので
あり、その結果として、そのようなメタルの洩れ出しに
起因する接合欠陥の発生が、未然に防ぎ得ることとなる
のである。
Further, in such a method of the present invention,
By making the tip end surface of the rod-shaped jig a concave spherical surface, a side wall extending in the circumferential direction is formed at the outer peripheral edge portion of the tip end surface of the rod-shaped jig. The metal around the fillet part that was plasticized by the contact is in a state where it is blocked by the side wall,
Leakage from the outer peripheral edge of the rod-shaped jig tip surface to the outside can be advantageously prevented, and the metal from the end faces of the joining start side and the joining end side of the aluminum materials to be joined can be prevented. Leakage can also be effectively prevented, and as a result, the occurrence of joint defects due to such metal leakage can be prevented.

【0027】しかも、本発明に係る摩擦撹拌接合方法
も、上述せる如き三つの式を全て満足するような条件
で、摩擦撹拌接合操作を行なうようにしたものであると
ころから、従来の回転治具に設けられていたピンではな
く、それよりも大径のロッド状治具の先端部を突合せ部
に差し込むようにしたものであるにも拘わらず、摩擦撹
拌接合操作がスムーズに行なわれ得ると共に、重合せ部
に沿って、良好な接合部が形成され得るのである。
Moreover, the friction stir welding method according to the present invention is also one in which the friction stir welding operation is performed under the condition that all of the above three expressions are satisfied. Despite the fact that the tip provided on the butt portion of the rod-shaped jig having a diameter larger than that of the pin provided on the above is inserted into the butt portion, the friction stir welding operation can be performed smoothly, and Good joints can be formed along the overlap.

【0028】従って、かくの如き本発明に従う摩擦撹拌
接合方法によれば、互いに重ね合わされる二つのアルミ
ニウム材を、その接合部に、回転治具のピンの引抜跡か
らなる突起を何等形成せしめることなく、更にはメタル
の洩れ出しに起因する接合欠陥を防止しつつ、確実に且
つスムーズに、接合することが出来、またその結果とし
て、摩擦撹拌接合操作終了後におけるかかる突起の除去
作業や未接合部に対する後処理が有利に省略され得て、
アルミニウム材の摩擦撹拌接合の作業性が、より一層効
果的に高められ得ることとなるのである。
Therefore, according to the friction stir welding method according to the present invention as described above, two aluminum materials to be superposed on each other are formed with a protrusion formed by a pull-out trace of the pin of the rotary jig at the joint portion. In addition, it is possible to securely and smoothly join while preventing joining defects caused by metal leakage, and as a result, work to remove such protrusions after the friction stir welding operation is completed or unjoined. Post-treatment for parts can be advantageously omitted,
The workability of friction stir welding of aluminum materials can be enhanced more effectively.

【0029】なお、この本発明に従う摩擦撹拌接合方法
において、軸方向の一方の先端面が凹状球面とされたロ
ッド状治具を回転治具として用いる場合には、好ましく
は、かかる凹状球面が、15mm以上の半径を有して構
成される。これによって、回転せしめられるロッド状治
具の先端面と接触して、可塑化状態とされた二つのアル
ミニウム材の可塑化部分(隅肉部の周辺部分)に対する
ロッド状治具先端面による撹拌作用が有利に高められ
得、以て、二つのアルミニウム材の接合部において、更
に優れた接合品質が、効果的に確保され得るのである。
In the friction stir welding method according to the present invention, when a rod-shaped jig whose one axial end surface is a concave spherical surface is used as a rotating jig, it is preferable that the concave spherical surface be It has a radius of 15 mm or more. As a result, the agitating action of the tip of the rod-shaped jig on the plasticized parts (peripheral parts of the fillet) of the two aluminum materials that have been plasticized by contacting the tip of the rod-shaped jig that is rotated Can be advantageously increased, so that even better joining quality can be effectively ensured at the joining portion of two aluminum materials.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】ところで、かくの如き本発明に従
う摩擦撹拌接合方法において用いられるアルミニウム材
としては、通常のアルミニウム若しくはアルミニウム合
金からなる、板形状や、棒形状、或いはパイプ形状を呈
する展伸材や鋳物材、押出材等の何れもが対象とされ、
それらの中から、目的に応じて適宜に選択されて、用い
られることとなる。なお、そのようなアルミニウム材の
材質も、特に限定されるものではなく、最終的に得よう
とする製品の用途や要求品質等に応じて、適宜に決定さ
れるものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The aluminum material used in the friction stir welding method according to the present invention as described above is an expanded material having a plate shape, a rod shape, or a pipe shape, which is made of normal aluminum or aluminum alloy. Material, casting material, extruded material, etc. are all targeted,
From these, it will be appropriately selected and used according to the purpose. The material of such an aluminum material is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the intended use of the product to be finally obtained, the required quality, and the like.

【0031】そして、かかるアルミニウムからなる板材
の二つを用いて、それらを互いに突き合わせた状態で、
その突合せ部において摩擦撹拌接合するに際しては、例
えば、図1に示される如く、先ず、二つのアルミニウム
板材10,12を、それぞれの端面が当接するように、
突き合わせて、位置せしめる。このとき、これら二つの
アルミニウム板材10,12の突合せ部14が離間しな
いように、好ましくは、適当な拘束治具(図示せず)に
より、二つのアルミニウム板材10,12が、取外し可
能な状態で、変位不能に拘束される。
Then, using two such plate materials made of aluminum, in a state where they are butted against each other,
When performing friction stir welding at the butt portion, for example, as shown in FIG. 1, first, the two aluminum plate members 10 and 12 are contacted with each other at their end surfaces.
Butt and position. At this time, the two aluminum plate members 10 and 12 are preferably detachable by a suitable restraint jig (not shown) so that the abutting portions 14 of the two aluminum plate members 10 and 12 are not separated from each other. , Irremovably restrained.

【0032】次いで、二つのアルミニウム板材10,1
2の突合せ部14に対する摩擦撹拌接合操作を、回転治
具を用いて実施するのであるが、ここでは、かかる回転
治具として、図2に示される如く、全体として、円柱形
状を呈するロッド状治具16が、用いられることとな
る。このロッド状治具16は、特に、軸心方向の一方側
の先端面17が、円形平面とされていると共に、かかる
先端面17の外周部に、比較的に浅い深さを有する、凹
所としての円形の周溝18が、同心的に位置するように
設けられている。これによって、かかるロッド状治具1
6においては、軸心方向の一方の先端面17の外周縁部
に、円形の周溝18の外側壁部からなる、周方向に連続
して延びる側壁20が形成されており、また、その先端
面17に、従来の摩擦撹拌接合操作に使用される回転治
具に設けられるようなピンが何等設けられることなく、
構成されているのである。
Next, the two aluminum plate materials 10, 1
The friction stir welding operation with respect to the butt portion 14 of No. 2 is carried out by using a rotating jig, and here, as such a rotating jig, as shown in FIG. Tool 16 will be used. In this rod-shaped jig 16, in particular, the tip surface 17 on one side in the axial direction is a circular flat surface, and the outer peripheral portion of the tip surface 17 has a relatively shallow depth. A circular circumferential groove 18 is provided so as to be positioned concentrically. By this, the rod-shaped jig 1
In Fig. 6, a side wall 20 formed of an outer side wall portion of the circular circumferential groove 18 and extending continuously in the circumferential direction is formed on the outer peripheral edge portion of the one end surface 17 in the axial direction, and the tip thereof is formed. The surface 17 is provided with no pin like that provided in a rotary jig used in a conventional friction stir welding operation,
It is configured.

【0033】なお、このロッド状治具16の周溝18の
深さは、特に限定されるものではないものの、好ましく
は2mm以下とされる。何故なら、ここでは、周溝18
を設けることによって、ロッド状治具16の先端面17
の突合せ部14の周辺部位に対する接触面積を増大せし
めると共に、かかる先端面17を粗面化し、以て、後述
する如く、二つのアルミニウム板材10,12の突合せ
部14に対する摩擦撹拌接合操作時において、高速回転
せしめられたロッド状治具16の先端部を突合せ部14
に差し込んで、相対的に移動させた際に、突合せ部14
の周辺部位が、ロッド状治具16の先端部の平面形態と
された先端面にて確実に撹拌せしめられるようになって
いるのであるが、そのような周溝18が2mmを越える
深さとされる場合には、二つのアルミニウム板材10,
12の突合せ部14の周辺部位に対する撹拌作用に、そ
れが却って悪影響を及ぼすこととなるからである。
The depth of the circumferential groove 18 of the rod-shaped jig 16 is not particularly limited, but is preferably 2 mm or less. Because here, the circumferential groove 18
Is provided, the tip surface 17 of the rod-shaped jig 16 is provided.
In addition to increasing the contact area of the abutting portion 14 with respect to the peripheral portion, the tip surface 17 is roughened, so that, as will be described later, during the friction stir welding operation of the abutting portion 14 of the two aluminum plate members 10 and 12, The tip of the rod-shaped jig 16 rotated at a high speed is attached to the abutting portion 14
When it is inserted into the socket and moved relatively, the abutting portion 14
The peripheral portion of the rod-shaped jig 16 can be surely agitated by the tip-shaped surface of the tip portion of the rod-shaped jig 16, and such a circumferential groove 18 has a depth exceeding 2 mm. Two aluminum plates 10,
This is because it adversely affects the stirring action on the peripheral portion of the butt portion 12 of 12.

【0034】また、周溝18の深さの下限値も、何等限
定されるものではない。しかしながら、周溝18は、ロ
ッド状治具16の回転に伴う、可塑化状態とされた突合
せ部14の周辺部位の撹拌時に、かかる突合せ部14の
周辺部位のメタルが、ロッド状治具16の先端面17の
外周縁部から外方に洩れ出すことのないように為す上
で、周溝18の外側壁部が、周方向に連続して延びる側
壁20として構成されものであるところから、そのよう
な周溝18が余りに浅いと、その外側壁部にて構成され
る側壁20が低くなり過ぎて、突合せ部14の周辺部位
の撹拌時に、該周辺部位のメタルが、ロッド状治具16
の先端面17の外周縁部から外方に洩れ出すことを阻止
する機能が著しく損なわれることとなるため、そのよう
な機能を確保可能な程度において、周溝18の深さの下
限値が決定されるのである。
Further, the lower limit of the depth of the circumferential groove 18 is not limited at all. However, in the circumferential groove 18, when the peripheral portion of the butted portion 14 in the plasticized state is stirred as the rod-shaped jig 16 rotates, the metal at the peripheral portion of the butted portion 14 becomes In order to prevent leakage from the outer peripheral edge of the tip surface 17, the outer wall of the circumferential groove 18 is formed as a side wall 20 continuously extending in the circumferential direction. If the circumferential groove 18 is too shallow, the side wall 20 constituted by the outer side wall of the circumferential groove 18 becomes too low, and when the peripheral portion of the abutting portion 14 is stirred, the metal of the peripheral portion is changed to the rod-shaped jig 16.
Since the function of preventing leakage from the outer peripheral edge portion of the front end surface 17 of the is significantly impaired, the lower limit of the depth of the circumferential groove 18 is determined to the extent that such a function can be secured. Is done.

【0035】さらに、ここで用いられる円柱状のロッド
状治具16にあっては、その半径:rが15mm以下と
されていなければならない。何故なら、半径が15mm
を越えるようなロッド状治具16は、その太さが過大と
なって、高速回転下でも、二つのアルミニウム板材1
0,12の突合せ部14に差し込むことが極めて難しく
なり、スムーズな摩擦撹拌接合操作の実施が困難乃至は
不能となるからである。
Further, in the cylindrical rod-shaped jig 16 used here, its radius: r must be 15 mm or less. Because the radius is 15mm
The rod-shaped jig 16 that exceeds the thickness of the rod-shaped jig 16 becomes excessively large, so that the two aluminum plate materials 1 are
This is because it becomes extremely difficult to insert it into the 0, 12 butt portion 14, and it becomes difficult or impossible to carry out a smooth friction stir welding operation.

【0036】そして、図3に示されるように、かくの如
き構造とされたロッド状治具16を、周溝18が形成さ
れる側の先端面17の中心において、二つのアルミニウ
ム板材10,12の突合せ部14における接合開始端に
対応させ、且つその突合せ部14に対する相対的な移動
方向(図3中、矢印方向)、換言すれば、突合せ部14
の接合方向に対して後傾せしめた姿勢で、高速回転さ
せ、更に、そのような高速回転下で、図3に二点鎖線で
示される如く、ロッド状治具16の先端部を、突合せ部
14に差し込むのである。
Then, as shown in FIG. 3, the rod-shaped jig 16 having such a structure is provided with two aluminum plate members 10 and 12 at the center of the tip surface 17 on the side where the circumferential groove 18 is formed. Corresponding to the joining start end of the butt portion 14 and the relative movement direction (the arrow direction in FIG. 3) with respect to the butt portion 14, in other words, the butt portion 14
3 is rotated at a high speed in a posture in which the rod-shaped jig 16 is tilted rearward with respect to the joining direction, and the tip portion of the rod-shaped jig 16 is moved to the abutting portion under such a high-speed rotation, as indicated by a two-dot chain line in FIG. Plug it in 14.

【0037】これによって、高速回転せしめられるロッ
ド状治具16の先端部と突合せ部14の接合開始端との
間に摩擦熱を発生せしめ、そしてその摩擦熱にて、突合
せ部14の接合開始端の周辺部位を塑性加工可能な状態
と為し、更にロッド状治具16の高速回転により、かか
る突合せ部14の接合開始端の周辺部位を撹拌しつつ、
それらの組織を入り交じわらせ、以て突合せ部14の接
合開始端を溶融させることなく、接合するのである。ま
た、ここでは、ロッド状治具16の先端面17に、外側
壁部が周方向に連続して延びる側壁20とされた周溝1
8が設けられているため、ロッド状治具16の先端部
を、突合せ部14の接合開始端に差し込んで、その接合
開始端周辺部位を撹拌せしめる際に、可塑化状態とされ
た接合開始端周辺部位のメタルが、周溝18内に入り込
み、更に側壁20にて堰き止められる如き状態とされ、
以て、ロッド状治具16の先端面17の外周縁部から外
方に洩れ出して、突合せ部14の接合開始端の端面から
側方に洩れ出すようなことが阻止されるようになってい
るのである。
As a result, frictional heat is generated between the tip of the rod-shaped jig 16 which is rotated at a high speed and the joining start end of the abutting portion 14, and the frictional heat generates a joining start end of the abutting portion 14. While the peripheral portion of the joining start end of the butt portion 14 is agitated by further rotating the rod-shaped jig 16 at a high speed,
These structures are intermingled with each other, so that the joining start ends of the butted portions 14 are not melted and joined together. Further, here, the peripheral groove 1 in which the outer wall portion is a side wall 20 continuously extending in the circumferential direction is formed on the tip surface 17 of the rod-shaped jig 16.
8 is provided, the tip end portion of the rod-shaped jig 16 is inserted into the joining start end of the abutting portion 14, and when the peripheral portion of the joining start end is agitated, the joining start end is in a plasticized state. The metal in the peripheral portion enters the circumferential groove 18 and is further blocked by the side wall 20,
Thus, it is possible to prevent the rod-shaped jig 16 from leaking outward from the outer peripheral edge portion of the tip end surface 17 and leaking laterally from the end surface of the joining start end of the abutting portion 14. Is there.

【0038】なお、かくして、突合せ部14の接合開始
端にロッド状治具16の先端部を差し込む際には、突合
せ部14の接合方向に対するロッド状治具16の後傾角
度:θが、5°以下とされる。何故なら、本工程では、
ロッド状治具16を後傾せしめた状態で、その先端部に
おいて、突合せ部14に差し込むことにより、かかるロ
ッド状治具16の先端部が、差し込まれた突合せ部14
に対してスムーズに相対移動せしめられるようになって
いるのであるが、突合せ部14の接合方向に対するロッ
ド状治具16の後傾角度:θが5°よりも大きいと、ロ
ッド状治具16の相対移動時に、先端面17に加わる抵
抗が大きくなり過ぎて、ロッド状治具16のスムーズな
相対移動、ひいては摩擦撹拌接合操作の円滑な進行が妨
げられることとなるからである。
Thus, when the tip of the rod-shaped jig 16 is inserted into the joining start end of the butting portion 14, the rearward tilt angle θ of the rod-like jig 16 with respect to the joining direction of the butting portion 14 is 5 ° or less. Because in this process,
By inserting the rod-shaped jig 16 into the abutting portion 14 at the tip end portion in a state where the rod-shaped jig 16 is tilted rearward, the tip end portion of the rod-shaped jig 16 is inserted into the abutting portion 14.
However, if the rearward inclination angle θ of the rod-shaped jig 16 with respect to the joining direction of the abutting portion 14 is larger than 5 °, the rod-shaped jig 16 will not move. This is because the resistance applied to the distal end surface 17 becomes too large during the relative movement, which hinders the smooth relative movement of the rod-shaped jig 16, and thus the smooth progress of the friction stir welding operation.

【0039】また、本実施形態では、回転治具の先端中
心部に設けられたピンを突合せ部14に差し込んで摩擦
撹拌接合操作を行なう従来手法とは異なって、かかるピ
ンよりも大径のロッド状治具16先端部を突合せ部14
に差し込んで摩擦撹拌接合操作を行なうものであるた
め、そのようなロッド状治具16先端部の突合せ部14
への差込み深さが浅いと、該先端部による突合せ部14
の周辺部位の撹拌が十分に行なわれ得なくなる。それ
故、ここでは、突合せ部14を十分に撹拌して、摩擦撹
拌接合操作をスムーズに進めつつ、良好な接合部を得る
上で、二つのアルミニウム板材10,12の板厚(図1
においてt1とt2にて示される寸法)の平均値:(t1
+t2)/2から、ロッド状治具16先端部の突合せ部
14への差込み深さ:r・sinθ(図3中、mにて示
される寸法)を差し引いた値が1mm未満となるよう
に、ロッド状治具16の先端部を、突合せ部14に、十
分な深さで差し込む必要があるのである。つまり、ここ
では、次式: (t1+t2)/2−r・sinθ<1 を満たす条件で、ロッド状治具16の先端部を、二つの
アルミニウム板材10,12の突合せ部14に差し込み
つつ、摩擦撹拌接合操作を行なわなければならないので
ある。
Further, in this embodiment, unlike the conventional method in which the pin provided at the center of the tip of the rotary jig is inserted into the abutting portion 14 to perform the friction stir welding operation, a rod having a diameter larger than that of the pin is used. -Shaped jig 16 Tip part 14
Since the friction stir welding operation is performed by inserting the rod-shaped jig 16 into the butt portion 14,
If the insertion depth into the
Insufficient agitation of the peripheral parts of the can be performed. Therefore, here, in order to obtain a good joint while sufficiently agitating the abutting portion 14 and smoothly advancing the friction stir welding operation, the plate thickness of the two aluminum plate members 10 and 12 (see FIG.
Mean value of (dimensions indicated by t 1 and t 2 ): (t 1
The value obtained by subtracting + t 2 ) / 2 from the insertion depth of the tip of the rod-shaped jig 16 into the abutting portion 14: r · sin θ (dimension indicated by m in FIG. 3) is less than 1 mm. It is necessary to insert the tip of the rod-shaped jig 16 into the abutting portion 14 with a sufficient depth. That is, here, the tip end portion of the rod-shaped jig 16 is inserted into the abutting portion 14 of the two aluminum plate members 10 and 12 under the condition that the following expression: (t 1 + t 2 ) / 2−r · sin θ <1 is satisfied. Meanwhile, the friction stir welding operation must be performed.

【0040】そして、上述の如き状態で突合せ部14の
接合開始端に差し込まれたロッド状治具16を、高速回
転させつつ、突合せ部14に沿って、接合開始端とは反
対側に接合終了端に向かって移動させる。その後、ロッ
ド状治具16の先端面17の中心が、突合せ部14の接
合終了端に対応する位置に達したら、その時点で、ロッ
ド状治具16の先端部を、突合せ部14から引き抜く。
Then, while the rod-shaped jig 16 inserted into the joining start end of the abutting portion 14 in the above-described state is rotated at a high speed, the joining is completed along the abutting portion 14 on the side opposite to the joining starting end. Move towards the edge. After that, when the center of the tip surface 17 of the rod-shaped jig 16 reaches a position corresponding to the joining end of the abutting portion 14, the tip portion of the rod-shaped jig 16 is pulled out from the abutting portion 14 at that time.

【0041】かくして、ロッド状治具16を、二つのア
ルミニウム板材10,12の突合せ部14に沿って相対
的に移動させながら、突合せ部14に差し込まれた状態
で、高速回転せしめられるロッド状治具16の先端部と
突合せ部14との間に摩擦熱を発生せしめ、そしてその
摩擦熱にて、突合せ部14の周辺部位を塑性加工可能な
状態と為し、更に、ロッド状治具16の高速回転による
撹拌作用により、突合せ部14の周辺部位の組織を入り
交わらせ、以て溶融せしめることなく、二つのアルミニ
ウム材10,12の間に、突合せ部14に沿って、その
接合開始端から接合終了端の全長亘って連続して延びる
接合部を形成して、それら二つのアルミニウム材10,
12を一体的に接合するのである。
Thus, while the rod-shaped jig 16 is relatively moved along the abutting portions 14 of the two aluminum plate members 10 and 12, while being inserted into the abutting portions 14, the rod-shaped jig is rotated at a high speed. Friction heat is generated between the tip end of the tool 16 and the abutting portion 14, and the friction heat makes the peripheral portion of the abutting portion 14 plastically workable. By the stirring action by the high-speed rotation, the tissues of the peripheral portion of the butted portion 14 do not intermingle and are not melted, and the two aluminum materials 10 and 12 are joined along the butted portion 14 from the joining start end. By forming a joint portion continuously extending over the entire length of the joining end end, the two aluminum materials 10,
The 12 are integrally joined.

【0042】また、本工程では、突合せ部14に差し込
まれて、相対移動せしめられたロッド状治具16の先端
部を、突合せ部14の接合終了端に、先端面17の中心
が対応位置した時点で、突合せ部14から引き抜くよう
にしているため、突合せ部14の接合開始端へのロッド
状治具16の差し込み時と同様に、接合終了端が確実に
接合されると共に、可塑化状態とされた接合終了端周辺
部位のメタルが、先端面17の周溝18内に入り込み、
更に側壁20にて堰き止められる如き状態とされ、それ
により、ロッド状治具16の先端面17の外周縁部から
外方に洩れ出して、突合せ部14の接合終了端の端面か
ら側方に洩れ出すようなことも、阻止されるようになっ
ているのである。
In this process, the tip of the rod-shaped jig 16 inserted into the abutting portion 14 and relatively moved is located at the center of the tip surface 17 at the joining end of the abutting portion 14. At this point in time, since it is pulled out from the abutting portion 14, the joining end end is surely joined and a plasticized state is obtained as in the case of inserting the rod-shaped jig 16 into the joining start end of the abutting portion 14. The metal in the vicinity of the welded end that has entered enters the circumferential groove 18 of the tip surface 17,
Further, the side wall 20 is brought into a state in which it is blocked, whereby it leaks outward from the outer peripheral edge portion of the tip end surface 17 of the rod-shaped jig 16 and laterally from the end surface of the joining end end of the abutting portion 14. Things that leak out are also blocked.

【0043】さらに、ここでは、前述の如く、ロッド状
治具16の先端面17が平面形態とされて、そこには従
来の回転治具に見られるようなピンが何等設けられてい
ないため、ロッド状治具16を突合せ部14の接合終了
端から引き抜いた際に、突合せ部14の接合終了端にお
いて形成される接合部に、かかるピンの引抜跡からなる
突起が、何等形成されることがないのである。
Further, here, as described above, since the tip end surface 17 of the rod-shaped jig 16 is formed into a flat shape, and there is no pin provided in the conventional rotary jig, there is no pin. When the rod-shaped jig 16 is pulled out from the joining end end of the abutting portion 14, any protrusion formed by the pulling-out trace of the pin may be formed on the joining portion formed at the joining end end of the abutting portion 14. There is no.

【0044】このように、本実施形態では、先端面17
に周溝18が設けられたロッド状治具16を、二つのア
ルミニウム板材10,12の突合せ部14に対して、高
速回転させつつ、その先端部において差し込んで、相対
的に移動せしめることにより、可塑化状態とされた突合
せ部14の周辺部位が、かかる先端面17にて、大きな
撹拌力をもって十分に撹拌され得るようになっていると
ころから、ロッド状治具16の先端面17に、従来の回
転治具に設けられるピンが何等形成されていないにも拘
わらず、二つのアルミニウム板材10,12が、突合せ
部14において、確実に接合され得るのである。
Thus, in this embodiment, the tip surface 17
By rotating the rod-shaped jig 16 provided with the circumferential groove 18 in the abutting portion 14 of the two aluminum plate members 10 and 12 at a high speed while inserting the rod-shaped jig 16 at the tip portion thereof and relatively moving them. Since the peripheral portion of the butted portion 14 in the plasticized state can be sufficiently agitated by such a tip surface 17 with a large agitating force, the tip surface 17 of the rod-shaped jig 16 is The two aluminum plate members 10 and 12 can be reliably joined at the abutting portion 14, although no pin is provided on the rotating jig.

【0045】また、本実施形態においては、ロッド状治
具16の先端面17にピンが設けられていないことによ
って、突合せ部14の接合終了端に形成される接合部
に、ピンの引抜跡からなる突起が、何等形成されないよ
うになっているところから、摩擦撹拌接合操作の終了後
に、そのような突起を除去するための作業を行なう必要
が皆無ならしめられ得、それによって、二つのアルミニ
ウム板材10,12の摩擦撹拌接合時における作業性
が、効果的に高められ得るのである。
Further, in the present embodiment, since no pin is provided on the tip surface 17 of the rod-shaped jig 16, the pin formed on the joining end of the abutting portion 14 is not removed from the trace of pulling out the pin. Since no protrusions are formed, it is possible to eliminate the need to perform work to remove such protrusions after the friction stir welding operation is completed, whereby two aluminum sheet materials are Workability during friction stir welding of 10 and 12 can be effectively enhanced.

【0046】さらに、本実施形態では、突合せ部14の
接合開始端と接合終了端とが、何れも確実に接合され得
るようになっているため、それら接合開始端と接合終了
端に形成された未接合部を切断したり、溶融溶接したり
する後処理を行なう必要も、効果的に解消され得て、二
つのアルミニウム板材10,12の摩擦撹拌接合時にお
ける作業性が、更に一層有利に高められ得るのである。
Further, in the present embodiment, both the joining start end and the joining end end of the abutting portion 14 can be surely joined together, so that they are formed at the joining start end and the joining end end. It is possible to effectively eliminate the need for post-processing such as cutting unmelted portions or performing melt welding, and workability at the time of friction stir welding of the two aluminum plate members 10 and 12 is further enhanced. Can be done.

【0047】更にまた、本実施形態においては、二つの
アルミニウム板材10,12の平均板厚から、ロッド状
治具16の先端部の突合せ部14への差込み深さを差し
引いた値が1mm未満とされて、ロッド状治具16の先
端部が突合せ部14に対して十分な深さで差し込まれつ
つ、摩擦撹拌接合操作が進められるようになっていると
ころから、高速回転せしめられるロッド状治具16の先
端部による突合せ部14の周辺部位の撹拌を、より一層
十分に行ないつつ、摩擦撹拌接合操作をスムーズに進め
ることが出来、以て、良好な接合部が形成されて、二つ
のアルミニウム板材10,12が、より優れた接合品質
をもって接合され得ることとなるのである。
Furthermore, in this embodiment, the value obtained by subtracting the insertion depth of the tip of the rod-shaped jig 16 into the abutting portion 14 from the average plate thickness of the two aluminum plate members 10 and 12 is less than 1 mm. Since the tip portion of the rod-shaped jig 16 is inserted into the abutting portion 14 with a sufficient depth, the friction stir welding operation can be advanced. Therefore, the rod-shaped jig can be rotated at a high speed. The friction stir welding operation can be smoothly carried out while further sufficiently stirring the peripheral portion of the butt portion 14 by the tip end portion of 16, and thus a good joining portion is formed, and two aluminum plate materials are formed. The 10 and 12 can be joined with a better joining quality.

【0048】次ぎに、アルミニウムからなる板材の二つ
を用いて、それらを互いに重ね合わせた状態で、その重
合せ部において摩擦撹拌接合する手法について、説明す
る。
Next, a description will be given of a method of using two plate materials made of aluminum and performing friction stir welding at the overlapping portion in a state where they are overlapped with each other.

【0049】すなわち、この摩擦撹拌接合手法による二
つのアルミニウム板材10,12の重合せ接合を行なう
に際しては、例えば、図4に示される如く、先ず、互い
に厚さの異なる二つのアルミニウム板材10,12う
ち、厚さの薄いアルミニウム板材10の上面上に、厚さ
の厚いアルミニウム板材12を載置する状態で、重ね合
わせる。このとき、これら二つのアルミニウム板材1
0,12が位置ずれして、重合せ部22が変わってしま
うことのないように、好ましくは、適当な拘束治具(図
示せず)により、二つのアルミニウム板材10,12
が、取外し可能な状態で、拘束される。
That is, when superposing and joining the two aluminum plate members 10 and 12 by the friction stir welding method, first, as shown in FIG. 4, for example, two aluminum plate members 10 and 12 having different thicknesses are first prepared. Among them, the thick aluminum plate material 12 is placed on the upper surface of the thin aluminum plate material 10 so as to be stacked. At this time, these two aluminum plate materials 1
The two aluminum plate members 10, 12 are preferably provided by a suitable restraint jig (not shown) so that the position 0, 12 is not displaced and the overlapping portion 22 is not changed.
However, it is restrained in a detachable state.

【0050】次いで、二つのアルミニウム板材10,1
2の重合せ部22に対する摩擦撹拌接合操作を、回転治
具を用いて実施するのであるが、ここでは、かかる回転
治具として、二つのアルミニウム板材10,12を摩擦
撹拌接合操作により突合せ接合する際に使用されるロッ
ド状治具16、つまり、図2に示される如く、全体とし
て、円柱形状を呈し、軸心方向の一方側の先端面17
が、円形平面とされていると共に、かかる先端面17の
外周部に、外側壁部が周方向に延びる側壁20とされ
た、所としての円形の周溝18が同心的に設けられてな
る構造のものが、用いられるのである。
Next, the two aluminum plate materials 10, 1
The friction stir welding operation for the superposed section 22 of No. 2 is carried out by using a rotary jig. Here, as the rotary jig, two aluminum plate materials 10 and 12 are butt welded by friction stir welding operation. The rod-shaped jig 16 used at that time, that is, as shown in FIG. 2, has a cylindrical shape as a whole, and has a tip surface 17 on one side in the axial direction.
Is a circular flat surface, and a circular peripheral groove 18 is concentrically provided on the outer peripheral portion of the tip surface 17 as a side wall 20 whose outer wall portion extends in the circumferential direction. What is used is.

【0051】なお、ここで用いられる円柱状のロッド状
治具16にあっても、その半径:rが15mm以下とさ
れていなければならない。何故なら、半径が15mmを
越えるようなロッド状治具16は、その太さが過大とな
って、高速回転下でも、上側に位置するアルミニウム板
材12を貫通して、重合せ部22に差し込むことが極め
て難しくなり、スムーズな摩擦撹拌接合操作の実施が困
難乃至は不能となるからである。
Even in the cylindrical rod-shaped jig 16 used here, the radius r must be 15 mm or less. This is because the rod-shaped jig 16 having a radius of more than 15 mm has an excessively large thickness, and penetrates the upper aluminum plate 12 and is inserted into the overlapping portion 22 even under high speed rotation. Is extremely difficult, and it becomes difficult or impossible to carry out a smooth friction stir welding operation.

【0052】そして、図5に示されるように、かくの如
き構造とされたロッド状治具16を、周溝18が形成さ
れる側の先端面17の中心において、アルミニウム板材
10の上面に重ね合わされて配置されたアルミニウム板
材12の複数の辺縁部のうち、接合されるべき重合せ部
22の接合開始端に対応位置する辺縁部に対応させ、且
つ重合せ部22に対する相対的な移動方向(図5中、矢
印方向)、換言すれば、重合せ部22の接合方向に対し
て後傾せしめた姿勢で、高速回転させ、更に、そのよう
な高速回転下で、図5に二点鎖線で示される如く、ロッ
ド状治具16の先端部を、その少なくとも一部がアルミ
ニウム板材12を貫通するようにして、重合せ部22に
差し込むのである。これによって、重合せ部22の接合
開始端を溶融させることなく、接合するのである。ま
た、このとき、ロッド状治具16の先端面17に周溝1
8と周方向に延びる側壁20とが形成されているため、
前記第一の実施形態と同様に、かかる接合開始端周辺部
位が十分に撹拌されて、確実に接合されると共に、その
接合開始端の端面から、可塑化状態とされた接合開始端
周辺部位のメタルが洩れ出すようなことが阻止されるこ
ととなる。
Then, as shown in FIG. 5, the rod-shaped jig 16 having such a structure is superposed on the upper surface of the aluminum plate member 10 at the center of the tip surface 17 on the side where the circumferential groove 18 is formed. Of the plurality of edge portions of the aluminum plate member 12 arranged in a fixed manner, the edge portion corresponding to the joining start end of the overlapping portion 22 to be joined is made to correspond to the relative edge portion. Direction (indicated by the arrow in FIG. 5), in other words, rotated at a high speed in a posture tilted backward with respect to the joining direction of the overlapping portion 22, and further, under such a high speed rotation, two points are shown in FIG. As indicated by the chain line, the tip end portion of the rod-shaped jig 16 is inserted into the overlapping portion 22 such that at least a part thereof penetrates the aluminum plate material 12. As a result, the superposition portion 22 is joined without melting the joining start end. At this time, the peripheral groove 1 is formed on the tip surface 17 of the rod-shaped jig 16.
8 and the side wall 20 extending in the circumferential direction are formed,
Similar to the first embodiment, such a joining start end peripheral portion is sufficiently agitated and reliably joined, and from the end face of the joining start end, a joining start end peripheral portion in a plasticized state is formed. It prevents the metal from leaking out.

【0053】なお、ここでも、重合せ部22の接合開始
端にロッド状治具16の先端部を差し込む際には、重合
せ部22の接合方向に対するロッド状治具16の後傾角
度:θが、5°以下とされる。かかる後傾角度:θが5
°よりも大きいと、前記実施形態と同様に、ロッド状治
具16の重合せ部22に対するスムーズな相対移動、ひ
いては摩擦撹拌接合操作の円滑な進行が妨げられること
となるからである。
Also here, when the tip portion of the rod-shaped jig 16 is inserted into the joining start end of the overlapping portion 22, the rearward inclination angle of the rod-like jig 16 with respect to the joining direction of the overlapping portion 22: θ. Is 5 ° or less. Such backward tilt angle: θ is 5
If it is larger than 0, the smooth relative movement of the rod-shaped jig 16 with respect to the overlapping portion 22 and the smooth progress of the friction stir welding operation are hindered, as in the above embodiment.

【0054】また、本実施形態においても、従来の回転
治具に設けられるピンよりも大径のロッド状治具16の
先端部を、二つのアルミニウム板材10,12の重合せ
部22に差し込んで摩擦撹拌接合操作を行なうものであ
るため、そのようなロッド状治具16先端部の重合せ部
22への差込み深さが浅いと、該先端部による重合せ部
22の周辺部位の撹拌が十分に行なわれ得なくなる。そ
れ故、ここでは、重合せ部22を十分に撹拌して、摩擦
撹拌接合操作をスムーズに進めつつ、良好な接合部を得
る上で、重ね合わされる二つのアルミニウム板材10,
12のうち、上側に位置して、ロッド状治具16の先端
部の一部が貫通するアルミニウム板材12の板厚(図5
においてt1にて示される寸法)から、二つのアルミニ
ウム板材10,12へのロッド状治具16先端部の差込
み深さ:r・sinθ(図5中、mにて示される寸法)
を差し引いた値が1mm未満となるように、ロッド状治
具16の先端部を、重合せ部22に、十分な深さで差し
込む必要があるのである。つまり、ここでは、次式: t1−r・sinθ<1 を満たす条件で、ロッド状治具16の先端部を、上側に
位置するアルミニウム板材12を貫通せしめて、重合せ
部22に差し込みつつ、摩擦撹拌接合操作を行なわなけ
ればならないのである。
Also in this embodiment, the tip portion of the rod-shaped jig 16 having a diameter larger than that of the pin provided in the conventional rotary jig is inserted into the superposed portion 22 of the two aluminum plate members 10 and 12. Since the friction stir welding operation is performed, if the insertion depth of the tip end portion of the rod-shaped jig 16 into the overlap portion 22 is shallow, stirring of the peripheral portion of the overlap portion 22 by the tip portion is sufficient. Can not be done to. Therefore, here, the two superposed aluminum plate members 10, in order to sufficiently stir the superposed portion 22 and smoothly proceed the friction stir welding operation and obtain a good joint portion,
The plate thickness of the aluminum plate 12 which is located on the upper side and penetrates a part of the tip of the rod-shaped jig 16 (see FIG.
(The dimension indicated by t 1 in FIG. 5), the insertion depth of the tip of the rod-shaped jig 16 into the two aluminum plate members 10 and 12 is r · sin θ (the dimension indicated by m in FIG. 5).
It is necessary to insert the tip end portion of the rod-shaped jig 16 into the overlapping portion 22 with a sufficient depth so that the value obtained by subtracting is less than 1 mm. That is, here, the tip end portion of the rod-shaped jig 16 is penetrated through the aluminum plate member 12 located on the upper side and is inserted into the overlapping portion 22 under the condition that the following expression: t 1 −r · sin θ <1 is satisfied. The friction stir welding operation must be performed.

【0055】そして、上述の如き状態で重合せ部22の
接合開始端に差し込まれたロッド状治具16を、高速回
転させつつ、重合せ部22に沿って、接合開始端とは反
対側に接合終了端に向かって移動させる。その後、かか
る移動により、ロッド状治具16の先端面17の中心
が、重合せ部22の接合終了端に対応する位置に達した
ら、その時点で、ロッド状治具16の先端部を、重合せ
部22と上側に位置するアルミニウム板材12から引き
抜く。
Then, while the rod-shaped jig 16 inserted into the joining start end of the overlapping portion 22 in the above-described state is rotated at a high speed, the rod jig 16 is moved along the overlapping portion 22 to the side opposite to the joining starting end. Move toward the end of joining. After that, when the center of the tip surface 17 of the rod-shaped jig 16 reaches the position corresponding to the joining end of the overlapping portion 22 by such movement, the tip portion of the rod-shaped jig 16 is moved to the position at that time. It is pulled out from the mating portion 22 and the aluminum plate member 12 located on the upper side.

【0056】かくして、ロッド状治具16を、互いに重
ね合わされた二つのアルミニウム板材10,12の間
に、重合せ部22に沿って、その接合開始端から接合終
了端の全長に亘って連続して延びる接合部を形成し、以
てそれら二つのアルミニウム板材10,12を一体的に
接合するのである。
In this way, the rod-shaped jig 16 is continuously provided between the two aluminum plate members 10 and 12 superposed on each other along the overlapping portion 22 over the entire length from the joining start end to the joining end end. By forming a joint portion extending in the vertical direction, the two aluminum plate members 10 and 12 are integrally joined.

【0057】なお、このような摩擦撹拌接合操作にて、
二つのアルミニウム板材10,12を重合せ接合する際
には、それら二つのアルミニウム板材10,12の接合
深さ、換言すれば、重合せ部22に沿って形成される接
合部の厚さが、二つのアルミニウム板材10,12のう
ち、上側に位置せしめられるアルミニウム板材12の板
厚:t1に対して105%以上の寸法とされていること
が、望ましいのである。それによって、十分な接合強度
が得られるのである。
Incidentally, in such friction stir welding operation,
When superposing and joining the two aluminum plate members 10 and 12, the joining depth of the two aluminum plate members 10 and 12, in other words, the thickness of the joint portion formed along the superposed portion 22 is Of the two aluminum plate members 10 and 12, the aluminum plate member 12 positioned on the upper side preferably has a dimension of 105% or more with respect to the plate thickness t 1 . Thereby, sufficient bonding strength can be obtained.

【0058】また、この本実施形態では、ロッド状治具
16の先端部が、重合せ部22の接合終了端に位置せし
められた時点で、そこから引き抜かれるようになってい
るため、重合せ部22の接合終了端が確実に接合される
と共に、可塑化状態とされた接合終了端周辺部位のメタ
ルが、ロッド状治具16の先端面17の外周縁部から外
方に洩れ出して、重合せ部22の接合終了端の端面から
側方に洩れ出すようなことが阻止されることとなる。
Further, in this embodiment, when the tip end portion of the rod-shaped jig 16 is positioned at the joining end end of the overlapping portion 22, it is pulled out therefrom, so that the overlapping portion does not overlap. The joining end of the portion 22 is securely joined, and the metal around the joining end in the plasticized state leaks outward from the outer peripheral edge of the tip surface 17 of the rod-shaped jig 16, It is prevented that the overlapping portion 22 leaks laterally from the end surface of the joining end end.

【0059】さらに、ここでは、ロッド状治具16の先
端面17が平面形態とされて、そこには従来の回転治具
に見られるようなピンが何等設けられていないため、ロ
ッド状治具16を重合せ部22の接合終了端から引き抜
いた際に、かかるピンの引抜跡からなる突起が、何処に
も、何等形成されることがないのである。
Further, here, since the tip end surface 17 of the rod-shaped jig 16 is formed into a flat shape and no pins are provided therein as in the conventional rotary jig, the rod-shaped jig 16 is not provided. When 16 is pulled out from the joining end of the overlapped portion 22, no protrusion formed by the pulling trace of the pin is formed anywhere.

【0060】このように、本実施形態によれば、円形平
面とされた先端面17に、単に周溝18のみが設けられ
てなるロッド状治具16を用いることにより、接合部
に、ピンの引抜跡からなる突起や未接合部分を何等形成
せしめることなく、二つのアルミニウム板材10,12
を、重合せ部14において、確実に接合することが可能
となっているのであり、その結果として、高度な接合品
質を確保し得る、二つのアルミニウム板材10,12に
対する重合せ接合が、優れた作業性をもって、極めて有
利に実施され得ることとなるのである。
As described above, according to the present embodiment, by using the rod-shaped jig 16 in which only the circumferential groove 18 is simply provided on the distal end surface 17 which is a circular flat surface, the pin is fixed to the joint portion. The two aluminum plate members 10 and 12 can be formed without forming any protrusions or unbonded parts formed by drawing marks.
It is possible to reliably join the superposed portion 14 in the superposed portion 14, and as a result, superposed joining to the two aluminum plate members 10 and 12 capable of ensuring high joining quality is excellent. With workability, it can be carried out extremely advantageously.

【0061】また、本実施形態では、重ね合わされる二
つのアルミニウム板材10,12のうち、上側に位置し
て、ロッド状治具16の先端部の少なくとも一部が貫通
するアルミニウム板材12の板厚から、ロッド状治具1
6の先端部の重合せ部22へのアルミニウム板材12を
貫通した差込み深さを差し引いた値が1mm未満とされ
て、ロッド状治具16の先端部が重合せ部22に対して
十分な深さで差し込まれつつ、摩擦撹拌接合操作が進め
られるようになっているところから、二つのアルミニウ
ム板材10,12が、より優れた接合品質をもって接合
され得ることとなるのである。
Further, in the present embodiment, the plate thickness of the aluminum plate member 12 which is located on the upper side of the two aluminum plate members 10 and 12 to be superposed and through which at least a part of the tip of the rod-shaped jig 16 penetrates. From the rod-shaped jig 1
The value obtained by subtracting the insertion depth that penetrates the aluminum plate material 12 into the overlapping portion 22 at the tip portion of 6 is less than 1 mm, and the tip portion of the rod-shaped jig 16 has a sufficient depth with respect to the overlapping portion 22. Since the friction stir welding operation is performed while being inserted, the two aluminum plate members 10 and 12 can be joined with superior joining quality.

【0062】次ぎに、アルミニウムからなる板材の二つ
を用いて、それらを互いに重ね合わせた状態で、その隅
肉部において摩擦撹拌接合する手法について、説明す
る。
Next, a method of friction stir welding at the fillet portions of two plate materials made of aluminum, which are superposed on each other, will be described.

【0063】すなわち、この摩擦撹拌接合手法による二
つのアルミニウム板材10,12の重ね隅肉接合を行な
うに際しては、例えば、前記重合せ接合を実施する際と
同様に、図4に示される如く、先ず、二つのアルミニウ
ム板材10,12うち、一方のアルミニウム板材10の
上面上に、他方のアルミニウム板材12を載置する状態
で、重ね合わせる。このとき、これら二つのアルミニウ
ム板材10,12の位置ずれして、隅肉部24の位置が
変化してしまわないように、好ましくは、適当な拘束治
具(図示せず)により、二つのアルミニウム板材10,
12が、取外し可能な状態で、拘束される。
That is, when performing lap fillet joining of the two aluminum plate materials 10 and 12 by this friction stir welding method, first, as shown in FIG. Of the two aluminum plate members 10 and 12, one aluminum plate member 10 is stacked on the upper surface of the other aluminum plate member 10 while the other aluminum plate member 12 is placed. At this time, it is preferable that the two aluminum plate members 10 and 12 are not displaced from each other and the position of the fillet portion 24 is changed, so that the two aluminum plates 10 and 12 are not displaced from each other by an appropriate restraining jig (not shown). Plate material 10,
12 is releasably restrained.

【0064】次いで、二つのアルミニウム板材10,1
2の隅肉部24に対する摩擦撹拌接合操作を、回転治具
を用いて実施するのであるが、ここでは、かかる回転治
具として、図6に示される如く、全体として、円柱形状
を呈し、軸心方向の一方側の先端面が、凹状球面26と
されたロッド状治具28が、用いられることとなる。こ
れによって、かかるロッド状治具28においては、軸方
向の一方の先端面に、凹状球面26の外周縁部を与える
側壁30が、周方向に連続して延びるように形成されて
おり、また、そのような軸方向一方の先端面からなる凹
状球面26に、従来の摩擦撹拌接合操作に使用される回
転治具に設けられるようなピンが何等設けられることな
く、構成されているのである。
Next, the two aluminum plate materials 10, 1
The friction stir welding operation on the fillet 24 of No. 2 is performed by using a rotating jig. Here, as shown in FIG. 6, the rotating jig has a columnar shape as a whole, A rod-shaped jig 28 having a concave spherical surface 26 on its one end surface in the axial direction is used. As a result, in the rod-shaped jig 28, the side wall 30 that gives the outer peripheral edge portion of the concave spherical surface 26 is formed on one end surface in the axial direction so as to extend continuously in the circumferential direction. The concave spherical surface 26 formed of the one end surface in the axial direction is configured without any pin provided in a rotary jig used in the conventional friction stir welding operation.

【0065】なお、このロッド状治具28における凹状
球面26の半径:Rは、特に限定されるものではないも
のの、好ましくは15mm以上とされる。何故なら、こ
こでは、ロッド状治具28の軸方向一方の先端面を凹状
球面26と為すことによって、かかる先端面からなる凹
状球面26の隅肉部24の周辺部位に対する接触面積を
増大せしめて、二つのアルミニウム板材10,12の隅
肉部24に対する摩擦撹拌接合操作時において、高速回
転せしめられたロッド状治具28の先端部を隅肉部24
に差し込んで、相対的に移動させた際に、隅肉部24の
周辺部位が、ロッド状治具28の先端部の凹状球面26
にて確実に撹拌せしめられるようになっているのである
が、そのような凹状球面26が15mm未満の半径:R
を有する形態とされる場合には、凹状球面26の深さが
深くなり過ぎて、二つのアルミニウム板材10,12の
隅肉部24の周辺部位に対する撹拌作用に、悪影響が及
ぼされることとなるからである。また、この凹状球面2
6の半径の上限値も、何等限定されるものではなく、凹
状球面形態としたことによる隅肉部24の周辺部位への
接触面積の増大効果が損なわれない程度において、適宜
に決定されるところである。
The radius R of the concave spherical surface 26 in the rod-shaped jig 28 is not particularly limited, but is preferably 15 mm or more. This is because, here, the one end surface of the rod-shaped jig 28 in the axial direction is formed as the concave spherical surface 26 to increase the contact area of the concave spherical surface 26 formed of the distal surface with the peripheral portion of the fillet portion 24. During the friction stir welding operation on the fillet portions 24 of the two aluminum plate members 10 and 12, the tip end portion of the rod-shaped jig 28 rotated at a high speed is attached to the fillet portions 24.
When it is inserted into the groove and moved relatively, the peripheral portion of the fillet portion 24 has a concave spherical surface 26 at the tip of the rod-shaped jig 28.
It is ensured that the concave spherical surface 26 has a radius of less than 15 mm: R
In the case of the form having the above, the depth of the concave spherical surface 26 becomes too deep, which adversely affects the stirring action on the peripheral portions of the fillet portions 24 of the two aluminum plate members 10 and 12. Is. Also, this concave spherical surface 2
The upper limit of the radius of 6 is not limited in any way, and may be appropriately determined as long as the effect of increasing the contact area of the fillet portion 24 with the peripheral portion due to the concave spherical shape is not impaired. is there.

【0066】さらに、ここで用いられる円柱状のロッド
状治具28にあっては、その半径:rが20mm以下と
されていなければならない。何故なら、半径が20mm
を越えるようなロッド状治具28は、その太さが過大と
なって、高速回転下でも、隅肉部24にへの差込みがが
極めて難しくなり、スムーズな摩擦撹拌接合操作の実施
が困難乃至は不能となるからである。
Further, in the cylindrical rod-shaped jig 28 used here, its radius: r must be 20 mm or less. Because the radius is 20mm
The rod-shaped jig 28 that exceeds the above-mentioned size has an excessively large thickness, and it is extremely difficult to insert the rod-shaped jig 28 into the fillet portion 24 even under high-speed rotation, which makes it difficult to perform a smooth friction stir welding operation. Is impossible.

【0067】そして、図7に示されるように、かくの如
き構造とされたロッド状治具28を、凹状球面26の中
心において、互いに重ね合わされて配置された二つのア
ルミニウム板材10,12における隅肉部24の接合開
始端に対応させ、且つかかる隅肉部24に対して、凹状
球面26が対向せしめられるように、二つのアルミニウ
ム板材10,12の重合せ方向に対して傾斜せしめた姿
勢で、高速回転させ、更に、そのような高速回転下で、
図7に二点鎖線で示される如く、ロッド状治具28の先
端部を、隅肉部24に差し込むのである。これによっ
て、隅肉部24の接合開始端を溶融させることなく、接
合するのである。また、このとき、ロッド状治具28の
先端面が凹状球面26とされ、且つその先端面に周方向
に延びる側壁30が形成されているため、前記第一及び
第二の実施形態と同様に、かかる接合開始端周辺部位が
十分に撹拌されて、確実に接合されると共に、その接合
開始端の端面から、可塑化状態とされた接合開始端周辺
部位のメタルが洩れ出すようなことが阻止されることと
なる。
Then, as shown in FIG. 7, the rod-shaped jig 28 having such a structure is provided at the center of the concave spherical surface 26 and at the corners of the two aluminum plate members 10 and 12 which are arranged to overlap each other. In a posture corresponding to the joining start end of the flesh portion 24 and inclined with respect to the overlapping direction of the two aluminum plate members 10 and 12 so that the concave spherical surface 26 faces the fillet portion 24. , Rotate at high speed, and further under such high speed rotation,
As shown by the chain double-dashed line in FIG. 7, the tip of the rod-shaped jig 28 is inserted into the fillet 24. As a result, the fillet portion 24 is joined without melting the joining start end. Further, at this time, since the tip end surface of the rod-shaped jig 28 is the concave spherical surface 26 and the side wall 30 extending in the circumferential direction is formed on the tip end surface, similar to the first and second embodiments. , The portion around the welding start end is sufficiently agitated to ensure reliable welding, and it is possible to prevent the metal around the welding start end periphery from leaking from the end face of the welding start end. Will be done.

【0068】なお、かくして、隅肉部24の接合開始端
にロッド状治具28の先端部を差し込む際には、二つの
アルミニウム板材10,12の重合せ方向に対するロッ
ド状治具28の傾斜角度:αが、30°以下とされる。
何故なら、本工程では、ロッド状治具28を傾斜せしめ
た状態で、その先端部において、隅肉部24に差し込む
ことにより、かかるロッド状治具28の先端部が、下側
に位置するアルミニウム板材10側の隅肉部24の周辺
部位と上側に位置するアルミニウム板材12の隅肉部2
4の周辺部位とを偏りなく撹拌せしめるようになってい
るのであるが、前記傾斜角度が30°を越える場合に
は、下側に位置するアルミニウム板材10側の隅肉部2
4の周辺部位に対して、上側に位置するアルミニウム板
材12の隅肉部24の周辺部位よりも大きな撹拌作用が
発揮せしめられることとなり、それによって、接合不良
の発生が懸念されるからである。
Thus, when inserting the tip of the rod-shaped jig 28 into the joining start end of the fillet portion 24, the inclination angle of the rod-shaped jig 28 with respect to the superposing direction of the two aluminum plate members 10 and 12. : Α is set to 30 ° or less.
This is because in this step, the rod-shaped jig 28 is tilted, and the tip portion of the rod-shaped jig 28 is inserted into the fillet portion 24 so that the tip portion of the rod-shaped jig 28 is positioned on the lower side. Area around the fillet 24 on the plate 10 side and fillet 2 of the aluminum plate 12 located on the upper side
It is designed to stir the peripheral portion of the aluminum plate 4 evenly. However, when the inclination angle exceeds 30 °, the fillet portion 2 on the side of the aluminum plate 10 located on the lower side.
This is because the peripheral portion of No. 4 has a larger stirring action than the peripheral portion of the fillet portion 24 of the aluminum plate member 12 located on the upper side, which may cause a defective joint.

【0069】また、前記第一及び第二の実施形態と同様
に、ロッド状治具28を、隅肉部24の接合方向に対し
て後傾せしめた状態で、その先端部において、隅肉部2
4に差し込むようにしても良い。それによって、摩擦撹
拌接合操作が、よりスムーズに実施され得ることとな
る。
Further, as in the first and second embodiments, the rod-shaped jig 28 is tilted backward with respect to the joining direction of the fillet portions 24, and the fillet portions are formed at the tip portions thereof. Two
You may make it insert in 4. Thereby, the friction stir welding operation can be performed more smoothly.

【0070】さらに、本実施形態においても、従来の回
転治具に設けられるピンよりも大径のロッド状治具28
の先端部を、二つのアルミニウム板材10,12の隅肉
部24に差し込んで摩擦撹拌接合操作を行なうものであ
るため、そのようなロッド状治具28先端部の隅肉部2
4への差込み深さが浅いと、該先端部による隅肉部24
の周辺部位の撹拌が十分に行なわれ得なくなる。それ
故、ここでは、隅肉部24を十分に撹拌して、摩擦撹拌
接合操作をスムーズに進めつつ、良好な接合部を得る上
で、二つのアルミニウム板材10,12の板厚(図7に
おいてt1とt2にて示される寸法)の合計値:t1+t2
から、二つのアルミニウム板材10,12へのロッド状
治具28先端部の差込み深さの2倍の寸法:2r・si
nα(図7中、mにて示される寸法の2倍の値)を差し
引いた値が1mm未満となるように、ロッド状治具28
の先端部を、隅肉部24に、十分な深さで差し込む必要
があるのである。つまり、ここでは、次式: t1+t2−2r・sinα<1 を満たす条件で、ロッド状治具28の先端部を、隅肉部
24に差し込みつつ、摩擦撹拌接合操作を行なわなけれ
ばならないのである。
Further, also in this embodiment, the rod-shaped jig 28 having a diameter larger than that of the pin provided in the conventional rotary jig.
The tip portion of the rod-shaped jig 28 is inserted into the fillet portions 24 of the two aluminum plate members 10 and 12 to perform the friction stir welding operation.
If the depth of insertion into 4 is shallow, the fillet portion 24 by the tip end portion
Insufficient agitation of the peripheral parts of the can be performed. Therefore, here, in order to obtain a good joint while sufficiently stirring the fillet portion 24 and smoothly performing the friction stir welding operation, the plate thicknesses of the two aluminum plate members 10 and 12 (in FIG. 7). total value of dimensions indicated by t 1 and t 2 : t 1 + t 2
To twice the depth of insertion of the tip of the rod-shaped jig 28 into the two aluminum plate members 10 and 12: 2r · si
The rod-shaped jig 28 is adjusted so that the value obtained by subtracting nα (double the value indicated by m in FIG. 7) is less than 1 mm.
Therefore, it is necessary to insert the tip of the into the fillet portion 24 with a sufficient depth. That is, here, the friction stir welding operation must be performed while inserting the tip end portion of the rod-shaped jig 28 into the fillet portion 24 under the condition that the following expression: t 1 + t 2 −2r · sin α <1 is satisfied. Of.

【0071】そして、上述の如き状態で隅肉部24の接
合開始端に差し込まれたロッド状治具28を、高速回転
させつつ、隅肉部24に沿って、接合開始端とは反対側
に接合終了端に向かって(図7中、紙面に垂直な方向)
移動させる。その後、かかる移動により、ロッド状治具
28の凹状球面26の中心が、隅肉部24の接合終了端
に対応する位置に達したら、その時点で、ロッド状治具
28の先端部を、隅肉部24から引き抜く。
Then, while the rod-shaped jig 28 inserted into the joining start end of the fillet portion 24 in the above-described state is rotated at high speed, the rod jig 28 is moved along the fillet portion 24 to the side opposite to the joining start end. Towards the end of joining (the direction perpendicular to the paper surface in Fig. 7)
To move. After that, when the center of the concave spherical surface 26 of the rod-shaped jig 28 reaches the position corresponding to the joining end end of the fillet portion 24 by such movement, the tip of the rod-shaped jig 28 is moved to the corner at that time. Pull out from the meat portion 24.

【0072】かくして、ロッド状治具28を、互いに重
ね合わされた二つのアルミニウム板材10,12の間
に、隅肉部24に沿って、その接合開始端から接合終了
端の全長に亘って連続して延びる接合部を形成し、以て
それら二つのアルミニウム板材10,12を一体的に接
合するのである。
In this way, the rod-shaped jig 28 is continuously provided between the two aluminum plate members 10 and 12 superposed on each other along the fillet portion 24 over the entire length from the joining start end to the joining end end. By forming a joint portion extending in the vertical direction, the two aluminum plate members 10 and 12 are integrally joined.

【0073】なお、このような摩擦撹拌接合操作にて、
二つのアルミニウム板材10,12を重ね隅肉接合する
際には、それら二つのアルミニウム板材10,12の接
合深さ、換言すれば、隅肉部24に沿って形成される接
合部の厚さが、二つのアルミニウム板材10,12のう
ち、上側に位置せしめられるアルミニウム板材12の板
厚:t1に対して105%以上の寸法とされていること
が、望ましいのである。それによって、十分な接合強度
が得られるのである。
By the friction stir welding operation as described above,
When the two aluminum plate members 10 and 12 are overlapped and fillet-bonded, the joining depth of the two aluminum plate members 10 and 12, in other words, the thickness of the joint portion formed along the fillet portion 24 is Of the two aluminum plate members 10 and 12, it is desirable that the aluminum plate member 12 positioned on the upper side has a thickness of 105% or more with respect to the plate thickness t 1 . Thereby, sufficient bonding strength can be obtained.

【0074】また、ここでは、ロッド状治具28の先端
部が、隅肉部24の接合終了端に位置せしめられた時点
で、そこから引き抜かれるようになっているため、隅肉
部24の接合終了端が確実に接合されると共に、可塑化
状態とされた接合終了端周辺部位のメタルが、ロッド状
治具28の凹状球面26の外周縁部から外方に洩れ出し
て、隅肉部24の接合終了端の端面から側方に洩れ出す
ようなことが阻止されることとなる。
Further, here, since the tip end portion of the rod-shaped jig 28 is pulled out from the joining end end of the fillet portion 24, the tip end portion of the rod-shaped jig 28 is pulled out therefrom. The joining end is securely joined, and the metal in the vicinity of the joining end, which is in a plasticized state, leaks outward from the outer peripheral edge of the concave spherical surface 26 of the rod-shaped jig 28 to form a fillet portion. It is possible to prevent the side surface of the joining end end of 24 from leaking laterally.

【0075】さらに、本実施形態においては、隅肉部2
4に差し込まれるロッド状治具28の先端面が凹状球面
26とされて、そこには従来の回転治具におけるピンが
何等設けられていないため、ロッド状治具28を隅肉部
24の接合終了端から引き抜いた際に、かかるピンの引
抜跡からなる突起が、隅肉部24の接合終了端にて形成
される接合部に、何等形成されることがないのである。
Further, in the present embodiment, the fillet portion 2
Since the tip end surface of the rod-shaped jig 28 to be inserted into the connector 4 is a concave spherical surface 26 and no pin is provided in the conventional rotary jig, the rod-shaped jig 28 is joined to the fillet portion 24. When the pin is pulled out from the end end, no projection formed by the trace of pulling out the pin is formed at the joint portion formed at the joint end end of the fillet portion 24.

【0076】このように、本実施形態によれば、先端面
が凹状球面26とされたロッド状治具28を用いること
により、接合部に、ピンの引抜跡からなる突起や未接合
部分を何等形成せしめることなく、互いに重ね合わされ
た二つのアルミニウム板材10,12を、隅肉部24に
おいて、確実に接合することが可能となっているのであ
り、その結果として、高度な接合品質を確保し得る、二
つのアルミニウム板材10,12に対する重合せ接合
が、優れた作業性をもって、極めて有利に実施され得る
こととなるのである。
As described above, according to the present embodiment, by using the rod-shaped jig 28 having the concave spherical surface 26 at the tip end surface, no protrusion or unbonded portion formed by a pin withdrawal mark is formed at the joint portion. It is possible to reliably join the two aluminum plate members 10 and 12 that are overlapped with each other at the fillet portion 24 without forming them, and as a result, it is possible to secure a high degree of joining quality. That is, the superposition and joining of the two aluminum plate members 10 and 12 can be performed extremely advantageously with excellent workability.

【0077】また、本実施形態では、二つのアルミニウ
ム板材10,12の合計板厚から、ロッド状治具28の
先端部の隅肉部24への差込み深さの2倍の寸法を差し
引いた値が1mm未満とされて、ロッド状治具28の先
端部が隅肉部24に対して十分な深さで差し込まれつ
つ、摩擦撹拌接合操作が進められるようになっていると
ころから、二つのアルミニウム板材10,12が、より
優れた接合品質をもって接合され得ることとなるのであ
る。
Further, in the present embodiment, a value obtained by subtracting twice the size of the insertion depth of the rod-shaped jig 28 into the fillet portion 24 from the total plate thickness of the two aluminum plate members 10 and 12. Is less than 1 mm so that the friction stir welding operation can proceed while the tip of the rod-shaped jig 28 is inserted into the fillet 24 with a sufficient depth. Therefore, the plate materials 10 and 12 can be joined with a better joining quality.

【0078】ところで、前記三つの実施形態では、摩擦
撹拌接合されるべきアルミニウム材として、二つのアル
ミニウム板材10,12が用いられていたが、その他、
棒状形態やパイプ状形態を呈するアルミニウム材を用
い、それらを互いに突き合わせた状態で、或いは互いに
重ね合わせた状態で、本発明に従う摩擦撹拌接合方法に
より、突合せ部や重合せ部、隅肉部を、それぞれ摩擦撹
拌接合することも、勿論可能である。
By the way, in the above three embodiments, the two aluminum plate materials 10 and 12 were used as the aluminum materials to be friction stir welded.
Using an aluminum material exhibiting a rod-shaped form or a pipe-shaped form, in a state where they are butted against each other, or in a state where they are put on each other, by the friction stir welding method according to the present invention, a butt portion, a superposed portion, a fillet portion, Of course, friction stir welding can be performed.

【0079】また、前記第一及び第二の実施形態では、
ロッド状治具16の先端面17に設けられる周溝18に
て、凹所が形成されていたが、この凹所の形状、配設形
態、及び配設個数も、何等これに限定されるものではな
いのである。従って、例えば、図8に示されるように、
ロッド状治具16の先端面17に、互いに径の異なる複
数の周溝32を、それぞれ径方向に所定の距離を隔て
て、同心的に位置させた状態で設け、それらの周溝32
の一つ一つにて、凹所を構成するようにしても良く、ま
た、図9に示される如く、径方向に真っ直ぐに延びる直
線状の溝34の複数を、先端面17の中心から外周部に
向かって放射状に延びるように形成し、それらの各溝3
4を凹所と為すことも可能である。また、図10に示さ
れるように、円弧状の軌跡を描きつつ延びる溝36の複
数を、先端面17の中心から外周部に向かって放射状に
延びるように形成し、それらの各溝36を凹所として構
成したり、更には、図11及び図12に示される如く、
先端面17の全面乃至は一部に、互いに独立した穴部3
8の多数乃至は複数を、規則的に並べた状態で、或いは
不規則に位置させた状態で、設けて、それらの穴部38
の一つ一つを、凹所と為したりしても、何等差し支えな
いのである。
In the first and second embodiments,
Although the recess was formed in the circumferential groove 18 provided on the tip surface 17 of the rod-shaped jig 16, the shape, the disposition form, and the disposition number of this recess are not limited to this. Not. Therefore, for example, as shown in FIG.
A plurality of circumferential grooves 32 having different diameters are provided on the tip end surface 17 of the rod-shaped jig 16 in a state of being concentrically located at a predetermined distance in the radial direction.
It is also possible to form a recess by each one of them, and as shown in FIG. 9, a plurality of linear grooves 34 that extend straight in the radial direction are formed from the center of the tip surface 17 to the outer periphery. Formed so as to extend radially toward the respective portions, and each of the grooves 3 thereof is formed.
It is also possible to make 4 a recess. Further, as shown in FIG. 10, a plurality of grooves 36 extending while drawing an arcuate locus are formed so as to extend radially from the center of the tip surface 17 toward the outer peripheral portion, and each groove 36 is recessed. Or as shown in FIGS. 11 and 12,
Holes 3 which are independent of each other on the whole or a part of the tip surface
A large number or a plurality of 8 are provided in a regularly arranged state or in an irregularly arranged state, and their hole portions 38 are provided.
Even if each of them is made into a recess, there is no problem.

【0080】[0080]

【実施例】以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更に
は、上記した発明の実施の形態以外にも、本発明の趣旨
を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、
種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであること
が、理解されるべきである。
EXAMPLES Some examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention in more detail. However, the present invention is not limited by the description of such examples. Needless to say, it is not something to receive. Further, the present invention, in addition to the following examples, further, in addition to the embodiments of the invention described above, based on the knowledge of those skilled in the art, without departing from the spirit of the present invention,
It should be understood that various changes, modifications, improvements and the like can be made.

【0081】<実施例1>先ず、厚さ:1.2mm、
幅:700mm、長さ:1200mmの矩形の6000
系アルミニウム合金板材と、厚さ:0.8mm、幅:7
00mm、長さ:1200mmの矩形の6000系アル
ミニウム合金板材のそれぞれ1枚ずつを供試材として準
備する一方、回転治具として、直径:16mmの鋼製の
丸棒からなり、軸方向の一方の先端面が円形平面とされ
ると共に、かかる先端面に、直径:15mm、深さ0.
6mmの周溝が設けられたロッド状治具を準備した。
<Example 1> First, thickness: 1.2 mm,
6000: a rectangle with a width of 700 mm and a length of 1200 mm
System aluminum alloy plate material, thickness: 0.8 mm, width: 7
One piece of each rectangular 6000 series aluminum alloy plate material having a length of 00 mm and a length of 1200 mm is prepared as a test material, while a rotating jig is made of a steel round bar having a diameter of 16 mm and is provided on one side in the axial direction. The tip surface is a circular flat surface, and the tip surface has a diameter of 15 mm and a depth of 0.
A rod-shaped jig provided with a 6 mm circumferential groove was prepared.

【0082】そして、準備された2枚の供試材を、その
端面同士において互いに突き合わせて配置して、公知の
拘束治具により拘束した後、準備されたロッド状治具
を、周溝の形成側先端面の中心において、2枚の供試材
の突合せ部における接合開始端に対応し、且つその突合
せ部の接合方向に対して3°の傾斜角度で後傾させた姿
勢で、突合せ部の接合開始端に接触させた。その後、ロ
ッド状治具を、2000rpmで高速回転させつつ、そ
の先端部において突合せ部の接合開始端に差し込み、更
に、突合せ部に沿って、接合終了端側に向かって、50
0mm/分の送り速度で移動させ、そして、ロッド状治
具の先端面の中心が、突合せ部の接合終了端に対応する
位置に達した時点で、ロッド状治具の先端部を突合せ部
から引き抜いた。これにより、2枚の供試材を、突合せ
部において摩擦撹拌接合し、以てそれら2枚の供試材が
一体的に突合せ接合されてなる接合体を得た。なお、こ
こでの摩擦撹拌接合操作では、2枚の供試材の平均板厚
から、ロッド状治具の差込み深さを差し引いた値が約
0.58mmで、本発明において規定されるところの1
mmよりも小さな値となっている。
Then, the two prepared test materials are arranged so as to abut each other at their end faces and restrained by a known restraining jig, and then the prepared rod-shaped jig is formed with a circumferential groove. At the center of the side tip surface, in the posture corresponding to the joining start end of the abutting portion of the two test materials and tilted backward at an inclination angle of 3 ° with respect to the joining direction of the abutting portion, It was brought into contact with the joining start end. Then, while rotating the rod-shaped jig at 2000 rpm at a high speed, the rod-shaped jig is inserted into the joining start end of the abutting portion at the tip portion thereof, and further, along the abutting portion toward the joining end end side, 50
The rod-shaped jig is moved at a feed rate of 0 mm / min, and when the center of the tip surface of the rod-shaped jig reaches a position corresponding to the joining end of the butted portion, the tip of the rod-shaped jig is moved from the butted portion. Pulled out. In this way, the two test materials were friction stir welded at the butt portion, and thus a joined body was obtained in which the two test materials were integrally butt welded. In the friction stir welding operation here, the value obtained by subtracting the insertion depth of the rod-shaped jig from the average plate thickness of the two test materials is about 0.58 mm, which is defined in the present invention. 1
The value is smaller than mm.

【0083】そして、かくして得られた接合体を用い、
この接合体の接合部の裏部に対する浸透探傷検査を公知
の手法により実施したところ、発色がなく、健全な接合
部であることが、確認された。また、かかる接合体の接
合部の断面マクロ組織を観察した結果、接合開始端と接
合終了端の何れにおいても、何等の亀裂が認められず、
これによっても、健全な接合部であることが、確認され
た。更に、この接合体の接合部に対する公知の三点曲げ
試験を実施した結果、接合部に亀裂を何等発生せしめる
ことなく、曲げることが出来た。そして、このような接
合体に対して所定のプレス成形を行なったところ、接合
部において割れ等の成形不良が発生せず、例えば、自動
車の外板用として十分に使用出来るものであることが、
確認された。
Then, using the thus obtained joint body,
When a penetrant flaw detection test was performed on the back surface of the bonded portion of the bonded body by a known method, it was confirmed that there was no color development and that the bonded portion was sound. In addition, as a result of observing the cross-sectional macrostructure of the bonded portion of such a bonded body, no crack was observed at any of the bonding start end and the bonding end end,
This also confirmed that the joint was sound. Further, as a result of performing a known three-point bending test on the joint portion of this joint body, it was possible to bend the joint portion without causing any cracks in the joint portion. Then, when a predetermined press molding is performed on such a bonded body, molding defects such as cracks do not occur at the bonded portion, and for example, it can be sufficiently used as an outer plate of an automobile,
confirmed.

【0084】<実施例2>先ず、厚さ:1.2mm、
幅:600mm、長さ:1600mmの矩形の6000
系アルミニウム合金板材と、厚さ:0.8mm、幅:6
00mm、長さ:1600mmの矩形の6000系アル
ミニウム合金板材のそれぞれ1枚ずつを供試材として準
備する一方、回転治具として、実施例1で使用されたも
のと同一のロッド状治具を準備した。
Example 2 First, thickness: 1.2 mm,
6000: a rectangle with a width of 600 mm and a length of 1600 mm
System aluminum alloy plate material, thickness: 0.8 mm, width: 6
One piece of each rectangular 6000 series aluminum alloy plate having a length of 00 mm and a length of 1600 mm is prepared as a test material, while the same rod-shaped jig as that used in Example 1 is prepared as a rotating jig. did.

【0085】次ぎに、準備された2枚の供試材のうち、
厚さの薄い供試材の上面に、厚さの厚い供試材を重ね合
わせて配置して、公知の拘束治具により拘束した後、準
備されたロッド状治具を、周溝の形成側先端面の中心に
おいて、上側に位置する供試材の四つの辺縁部のうち、
接合されるべき重合せ部の接合開始端に対応位置する辺
縁部に対応し、且つその重合せ部の接合方向に対して3
°の傾斜角度で後傾させた姿勢で、該辺縁部に接触させ
た。その後、ロッド状治具を、2000rpmで高速回
転させつつ、その先端部において、上側に位置する供試
材を貫通せしめて、重合せ部に差し込み、更に、重合せ
部に沿って、接合終了端側に向かって、500mm/分
の送り速度で移動させ、そして、ロッド状治具の先端面
の中心が、重合せ部の接合終了端に対応する位置に達し
た時点で、ロッド状治具の先端部を重合せ部と上側に位
置する供試材から引き抜いた。これにより、2枚の供試
材を、重合せ部において摩擦撹拌接合し、以てそれら2
枚の供試材が一体的に重合せ接合されてなる接合体を得
た。なお、ここでの摩擦撹拌接合操作では、重ね合わさ
れる2枚の供試材のうち、上側に位置する供試材の板厚
から、ロッド状治具の差込み深さを差し引いた値が約
0.78mmで、本発明において規定されるところの1
mmよりも小さな値となっている。
Next, of the two test materials prepared,
After placing a thick test material on top of a thin test material and restraining it with a known restraining jig, the prepared rod-shaped jig is attached to the circumferential groove forming side. At the center of the tip surface, of the four edge parts of the specimen located above,
3 corresponding to the edge of the overlapped portion to be joined, which corresponds to the edge of the overlapped portion and the joining direction of the overlapped portion.
The edge portion was brought into contact with the edge portion in a rearwardly inclined posture. After that, while rotating the rod-shaped jig at a high speed at 2000 rpm, the test material located on the upper side is penetrated at the tip portion thereof and inserted into the overlapped portion, and further along the overlapped portion, the joining end end is inserted. When the center of the tip surface of the rod-shaped jig reaches a position corresponding to the joining end of the overlapping portion, the rod-shaped jig is moved toward the side at a feed rate of 500 mm / min. The tip part was pulled out from the overlapped part and the sample material located on the upper side. As a result, the two test materials were friction stir welded in the superposition section, and
A joined body was obtained by integrally superposing and joining the test materials. In the friction stir welding operation here, the value obtained by subtracting the insertion depth of the rod-shaped jig from the plate thickness of the upper one of the two test materials to be stacked is about 0. 0.78 mm, 1 as specified in the present invention
The value is smaller than mm.

【0086】そして、かくして得られた接合体を用い、
前記実施例1と同様にして、接合体の接合部の裏部に対
する浸透探傷検査と、接合部の断面マクロ組織の観察と
を行なった結果、発色がなく、また、接合開始端と接合
終了端の何れにおいても、何等の亀裂が認められず、こ
れによって、健全な接合部であることが、確認された。
また、前記実施例1と同様にして、接合体の接合部に対
する公知の三点曲げ試験を実施した結果、接合部に亀裂
を何等発生せしめることなく、曲げることが出来た。そ
して、このような接合体に対して所定のプレス成形を行
なったところ、接合部において割れ等の成形不良が発生
せず、例えば、自動車のインナーパネル用として十分に
使用出来るものであることが、確認された。
Then, using the bonded body thus obtained,
In the same manner as in Example 1, as a result of performing a penetrant inspection on the backside of the joint of the joined body and observing the cross-sectional macrostructure of the joint, there was no color development, and the joining start end and joining end No cracks were observed in any of the above, which confirmed that the joint was sound.
In addition, as a result of performing a known three-point bending test on the bonded portion of the bonded body in the same manner as in Example 1, it was possible to bend without causing any cracks in the bonded portion. Then, when a predetermined press molding is performed on such a bonded body, molding defects such as cracks do not occur in the bonded portion, and for example, it can be sufficiently used for an inner panel of an automobile, confirmed.

【0087】<実施例3>先ず、厚さ:1.2mm、
幅:600mm、長さ:1600mmの矩形の6000
系アルミニウム合金板材と、厚さ:0.8mm、幅:6
00mm、長さ:1600mmの矩形の6000系アル
ミニウム合金板材のそれぞれ1枚ずつを供試材として準
備する一方、回転治具として、直径:16mmの鋼製の
丸棒からなり、軸方向の一方の先端面が凹状球面とされ
たロッド状治具を準備した。
<Third Embodiment> First, thickness: 1.2 mm,
6000: a rectangle with a width of 600 mm and a length of 1600 mm
System aluminum alloy plate material, thickness: 0.8 mm, width: 6
Each of the rectangular 6000 series aluminum alloy plate materials having a length of 00 mm and a length of 1600 mm is prepared as a test material, while a rotating jig is made of a steel round bar having a diameter of 16 mm and is provided on one side in the axial direction. A rod-shaped jig having a concave spherical end surface was prepared.

【0088】次ぎに、準備された2枚の供試材のうち、
厚さの薄い供試材の上面に、厚さの厚い供試材を重ね合
わせて配置して、公知の拘束治具により拘束した後、準
備されたロッド状治具を、凹状球面形態を呈する先端面
の中心において、互いに重ね合わされた2枚の供試材に
おける隅肉部の接合開始端に対応し、且つその隅肉部の
接合方向に対して3°の傾斜角度で後傾させると共に、
隅肉部に対して凹状球面が対向せしめられるように、二
つの供試材の重合せ方向に対して、5°の傾斜角度で傾
斜せしめた姿勢で、2枚の供試材の辺縁部に接触させ
た。その後、ロッド状治具を、2000rpmで高速回
転させつつ、その先端部において、隅肉部に差し込み、
更に、隅肉部に沿って、接合終了端側に向かって、50
0mm/分の送り速度で移動させ、そして、ロッド状治
具の先端面の中心が、隅肉部の接合終了端に対応する位
置に達した時点で、ロッド状治具の先端部を隅肉部から
引き抜いた。これにより、2枚の供試材を、隅肉部にお
いて摩擦撹拌接合し、以てそれら2枚の供試材が一体的
に重ね隅肉接合されてなる接合体を得た。なお、ここで
の摩擦撹拌接合操作では、2枚の供試材の合計板厚か
ら、ロッド状治具の差込み深さの2倍の値を差し引いた
値が約0.61mmで、本発明において規定されるとこ
ろの1mmよりも小さな値となっている。
Next, of the two prepared test materials,
After placing a thick test material on the upper surface of the thin test material and restraining it by a known restraining jig, the prepared rod-shaped jig is formed into a concave spherical shape. At the center of the tip surface, corresponding to the joining start end of the fillet portion in the two test materials that are overlapped with each other, and tilting backward at a tilt angle of 3 ° with respect to the joining direction of the fillet portion,
The edges of the two test materials should be tilted at an angle of 5 ° with respect to the overlapping direction of the two test materials so that the concave spherical surface faces the fillet. Contacted with. Then, while rotating the rod-shaped jig at high speed at 2000 rpm, insert the rod-shaped jig into the fillet portion at the tip end,
Further, along the fillet portion, toward the end of the joint, 50
The rod-shaped jig is moved at a feed rate of 0 mm / min, and when the center of the tip surface of the rod-shaped jig reaches a position corresponding to the joining end of the filleted portion, the tip of the rod-shaped jig is filleted. I pulled it out of the department. As a result, the two test materials were friction stir welded in the fillet portion, and thus a joined body was obtained in which the two test materials were integrally overlapped and fillet welded. In the friction stir welding operation here, the value obtained by subtracting twice the insertion depth of the rod-shaped jig from the total plate thickness of the two test materials is about 0.61 mm. The value is smaller than the prescribed value of 1 mm.

【0089】そして、かくして得られた接合体を用い、
前記実施例1及び2と同様にして、接合体の接合部の裏
部に対する浸透探傷検査と、接合部の断面マクロ組織の
観察とを行なった結果、発色がなく、また、接合開始端
と接合終了端の何れにおいても、何等の亀裂が認められ
ず、これによって、健全な接合部であることが、確認さ
れた。また、前記実施例1及び2と同様にして、接合体
の接合部に対する公知の三点曲げ試験を実施した結果、
接合部に亀裂を何等発生せしめることなく、曲げること
が出来た。そして、このような接合体に対して所定のプ
レス成形を行なったところ、接合部において割れ等の成
形不良が発生せず、例えば、自動車のインナーパネル用
として十分に使用出来るものであることが、確認され
た。
Then, using the bonded body thus obtained,
In the same manner as in Examples 1 and 2, as a result of performing a penetrant inspection on the backside of the joint portion of the joined body and observing the cross-section macrostructure of the joint portion, no color was developed and the joint start end and the joint were joined. No cracks were observed at any of the ends, confirming that the joint was sound. In addition, as a result of performing a known three-point bending test on the joined portion of the joined body in the same manner as in Examples 1 and 2,
It was able to bend without causing any cracks in the joint. Then, when a predetermined press molding is performed on such a bonded body, molding defects such as cracks do not occur in the bonded portion, and for example, it can be sufficiently used for an inner panel of an automobile, confirmed.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う摩擦撹拌接合方法によれば、互いに突き合わさ
れ、或いは互いに重ね合わされる二つのアルミニウム材
を、その接合部に、回転治具のピンの引抜跡からなる突
起を何等形成せしめることなく、確実に且つスムーズ
に、突合せ接合や重合せ接合、或いは重ね隅肉接合する
ことが出来るのであり、そして、その結果として、摩擦
撹拌接合操作終了後に、ピンの引抜跡からなる突起を除
去するための余分な作業から有利に解放され得て、アル
ミニウム材の摩擦撹拌接合時における作業性の向上が、
極めて有利に図られ得ることとなるのである。
As is apparent from the above description, according to the friction stir welding method according to the present invention, two aluminum materials which are butted against each other or overlap each other are provided at their joints with a pin of a rotary jig. It is possible to reliably and smoothly perform butt joining, superposition joining, or lap fillet joining without forming any protrusion formed by the pull-out trace of, and as a result, after the friction stir welding operation is completed. , Which can be advantageously released from the extra work for removing the projections formed by the pulling traces of the pins, and improves the workability during friction stir welding of aluminum materials.
This can be achieved extremely advantageously.

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

【図1】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材を
摩擦撹拌接合操作により突合せ接合する工程の一例を示
す説明図であって、接合されるべき二つのアルミニウム
材を互いに突き合わせた状態を示している。
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a step of butt-joining two aluminum materials by a friction stir welding operation according to the method of the present invention, showing a state where two aluminum materials to be joined are butted against each other. .

【図2】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材を
摩擦撹拌接合操作により突合せ接合する際に用いられる
回転治具の一例を示す斜視要部説明図である。
FIG. 2 is a perspective main part explanatory view showing an example of a rotary jig used when butt-joining two aluminum materials by a friction stir welding operation according to the method of the present invention.

【図3】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材を
摩擦撹拌接合操作により突合せ接合する工程の別の例を
示す説明図であって、二つのアルミニウム材の突合せ部
に、回転治具を差し込む状態を示している。
FIG. 3 is an explanatory view showing another example of the step of butt-joining two aluminum materials by friction stir welding operation according to the method of the present invention, in which a rotary jig is inserted into the butt portion of the two aluminum materials. Is shown.

【図4】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材を
摩擦撹拌接合操作により重合せ接合する工程の一例を示
す説明図であって、接合されるべき二つのアルミニウム
材を互いに重ね合わせた状態を示している。
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a step of superposing and joining two aluminum materials by a friction stir welding operation according to the method of the present invention, showing a state in which the two aluminum materials to be joined are superposed on each other. ing.

【図5】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材を
摩擦撹拌接合操作により重合せ接合する工程の別の例を
示す説明図であって、重ね合わされた二つのアルミニウ
ム材の重合せ部に、回転治具を差し込む状態を示してい
る。
FIG. 5 is an explanatory view showing another example of the step of superposing and joining two aluminum materials by a friction stir welding operation according to the method of the present invention, in which a superposed portion of two superposed aluminum materials is rotated. The state which inserts a jig is shown.

【図6】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材を
摩擦撹拌接合操作により重ね隅肉接合する際に用いられ
る回転治具の一例を示す縦断面要部説明図である。
FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional principal part explanatory view showing an example of a rotary jig used when lap fillet joining is performed by friction stir welding operation according to the method of the present invention.

【図7】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材を
摩擦撹拌接合操作により重ね隅肉接合する工程の一例を
示す説明図であって、重ね合わされた二つのアルミニウ
ム材の隅肉部に、回転治具を差し込む状態を示してい
る。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of a step of laminating fillet joining by friction stir welding operation according to the method of the present invention, in which the fillet portions of the two superposed aluminum materials are subjected to rotary curing. The state which inserts a tool is shown.

【図8】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材を
摩擦撹拌接合操作により突合せ接合及び重合せ接合する
際に用いられる回転治具の別の例を示す下面説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory bottom view showing another example of a rotary jig used for butt joining and superposition joining of two aluminum materials by a friction stir welding operation according to the method of the present invention.

【図9】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材を
摩擦撹拌接合操作により突合せ接合及び重合せ接合する
際に用いられる回転治具の更に別の例を示す下面説明図
である。
FIG. 9 is a bottom view showing still another example of a rotary jig used for butt-joining and superposing-joining two aluminum materials by a friction stir welding operation according to the method of the present invention.

【図10】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材
を摩擦撹拌接合操作により突合せ接合及び重合せ接合す
る際に用いられる回転治具の他の例を示す下面説明図で
ある。
FIG. 10 is a bottom view showing another example of a rotary jig used for butt joining and superposition joining of two aluminum materials by friction stir welding operation according to the method of the present invention.

【図11】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材
を摩擦撹拌接合操作により突合せ接合及び重合せ接合す
る際に用いられる回転治具の更に他の例を示す下面説明
図である。
FIG. 11 is a bottom view showing still another example of a rotary jig used for butt joining and superposition joining of two aluminum materials by friction stir welding operation according to the method of the present invention.

【図12】本発明手法に従って、二つのアルミニウム材
を摩擦撹拌接合操作により突合せ接合及び重合せ接合す
る際に用いられる回転治具の別の例を示す下面説明図で
ある。
FIG. 12 is an explanatory bottom view showing another example of a rotating jig used for butt-joining and superposing-joining two aluminum materials by a friction stir welding operation according to the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,12 アルミニウム板材 14 突合せ
部 16,28 ロッド状治具 17 先端面 18,32 周溝 20,30
側壁 22 重合せ部 24 隅肉部 26 凹状球面 34,36
溝 38 穴部
10, 12 Aluminum plate material 14 Butt portion 16, 28 Rod jig 17 Tip surface 18, 32 Circumferential groove 20, 30
Side wall 22 Overlap portion 24 Fillet portion 26 Concave spherical surface 34, 36
Groove 38 Hole

フロントページの続き (72)発明者 田中 晃二 東京都港区新橋五丁目11番3号 住友軽金 属工業株式会社内 Fターム(参考) 4E067 AA05 BG00 CA04 Continued front page    (72) Inventor Koji Tanaka             Sumitomo Light Gold 5-11-3 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo             Inside the industry F-term (reference) 4E067 AA05 BG00 CA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 接合されるべき二つのアルミニウム材を
突き合わせ、その突合せ部に対して、回転治具を回転さ
せつつ、その先端部において差し込み、相対的に移動さ
せることにより、かかる突合せ部を摩擦撹拌接合せしめ
るに際し、 前記回転治具として、円柱形状を呈し、軸心方向の一方
の先端面に凹所が設けられ、且つ該先端面における該凹
所の形成部位以外の部位が平面とされたロッド状治具を
用い、かかるロッド状治具を、前記突合せ部に対する相
対的な移動方向に対して後傾する姿勢で軸心回りに回転
させつつ、該凹所が先端面に設けられる一方の先端部に
おいて、該突合せ部に差し込み、相対的に移動させると
共に、次式: (t1+t2)/2−r・sinθ<1 r≦15、θ≦5 [但し、t1、t2:接合されるべき二つのアルミニウム
材のそれぞれの厚さ乃至は径(mm)、r:ロッド状治
具の半径(mm)、θ:ロッド状治具の後傾角度
(°)]を満足するような条件で、摩擦撹拌接合操作を
行なうことを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
1. Abutting two aluminum materials to be joined together, and rotating the rotating jig with respect to the butting portion, inserting at the tip portion thereof and relatively moving the abutting portion so that the butting portion is rubbed. When stirring and joining, as the rotating jig, a cylindrical shape was formed, and a recess was provided on one end face in the axial direction, and a part of the end face other than the part where the recess was formed was flat. A rod-shaped jig is used, and while rotating the rod-shaped jig around the axis in a posture in which the rod-shaped jig is inclined rearward with respect to the relative movement direction with respect to the abutting portion, At the tip portion, while being inserted into the butt portion and relatively moved, the following equations: (t 1 + t 2 ) / 2−r · sin θ <1 r ≦ 15, θ ≦ 5 [where t 1 , t 2 : Two a to be joined Friction stirring under the conditions that each thickness or diameter (mm) of the minium material, r: radius of the rod-shaped jig (mm), θ: backward inclination angle (°) of the rod-shaped jig] are satisfied. A friction stir welding method characterized by performing a welding operation.
【請求項2】 接合されるべき二つのアルミニウム材の
うちの一方を他方に重ね合せる一方、その重合せ部に対
して、回転治具を回転させつつ、その先端部において、
該一方のアルミニウム材を貫通せしめて差し込み、相対
的に移動させることにより、かかる重合せ部を摩擦撹拌
接合せしめるのに際し、 前記回転治具として、円柱形状を呈し、軸心方向の一方
の先端面に凹所が設けられ、且つ該先端面における該凹
所の形成部位以外の部位が平面とされたロッド状治具を
用い、かかるロッド状治具を、前記重合せ部に対する相
対的な移動方向に対して後傾する姿勢で軸心回りに回転
させつつ、該凹所が先端面に設けられる一方の先端部に
おいて、該重合せ部に差し込み、相対的に移動させると
共に、次式: t1−r・sinθ<1 r≦15、θ≦5 [但し、t1:接合されるべき二つのアルミニウム材の
うち、重ね合わされた状態下で上側に位置するアルミニ
ウム材の厚さ乃至は径(mm)、r:ロッド状治具の半
径(mm)、θ:ロッド状治具の後傾角度(°)]を満
足するような条件で、摩擦撹拌接合操作を行なうことを
特徴とする摩擦撹拌接合方法。
2. One of the two aluminum materials to be joined is superposed on the other, while the rotating jig is rotated with respect to the overlapped portion, and at the tip end thereof,
When one of the aluminum members is penetrated, inserted, and relatively moved, when the superposed portion is friction stir welded, the rotating jig has a cylindrical shape and one end face in the axial direction. A rod-shaped jig is provided in which a recess is provided, and a portion of the tip surface other than the portion where the recess is formed is a flat surface, and the rod-shaped jig is moved relative to the overlapping portion. While rotating about an axis in a posture inclining backward, the concave portion is inserted into the overlapping portion at one tip portion provided on the tip surface and relatively moved, and the following formula: t 1 −r · sin θ <1 r ≦ 15, θ ≦ 5 [where t 1 is the thickness or diameter (mm) of the two aluminum materials to be joined, which are located on the upper side in the superposed state. ), R: Rod shape Ingredients radius (mm), θ: tilt angle after the rod-shaped jig (°)] under the conditions that satisfy the friction stir welding method characterized by performing the friction stir welding operation.
【請求項3】 前記凹所が、2mm以下の深さを有し
て、前記ロッド状治具の一方の先端面に設けられている
請求項1又は請求項2に記載の摩擦撹拌接合方法。
3. The friction stir welding method according to claim 1, wherein the recess has a depth of 2 mm or less and is provided on one end surface of the rod-shaped jig.
【請求項4】 前記凹所が、前記ロッド状治具の周方向
に延びる側壁を有して、該ロッド状治具の一方の先端面
に設けられている請求項1乃至請求項3の何れかに記載
の摩擦撹拌接合方法。
4. The method according to claim 1, wherein the recess has a side wall extending in the circumferential direction of the rod-shaped jig and is provided on one end surface of the rod-shaped jig. The friction stir welding method as described in 1.
【請求項5】 接合されるべき二つのアルミニウム材の
うちの一方を他方に重ね合せる一方、それら二つのアル
ミニウム材の間で形成される隅肉部に対して、回転治具
を回転させつつ、その先端部において差し込み、相対的
に移動させることにより、かかる隅肉部を摩擦撹拌接合
せしめるのに際し、 前記回転治具として、円柱形状を呈し、軸心方向の一方
の先端面が凹状球面とされたロッド状治具を用い、かか
るロッド状治具を、該凹状球面が前記隅肉部に対向せし
められるように、前記二つのアルミニウム材の重合せ方
向に対して傾斜せしめた状態で軸心回りに回転させつ
つ、先端面が凹状球面とされた一方の先端部において、
前記隅肉部に差し込み、相対的に移動させると共に、次
式: t1+t2−2r・sinθ<1 r≦20、θ≦30 [但し、t1、t2:接合されるべき二つのアルミニウム
材のそれぞれの厚さ乃至は径(mm)、r:ロッド状治
具の半径(mm)、θ:二つのアルミニウム材の重合せ
方向に対するロッド状治具の傾斜角度(°)]を満足す
るような条件で、摩擦撹拌接合操作を行なうことを特徴
とする摩擦撹拌接合方法。
5. One of the two aluminum materials to be joined is superposed on the other, while the rotary jig is rotated with respect to the fillet portion formed between the two aluminum materials, When the fillet portions are friction stir welded by inserting at the tip portion and relatively moving, the rotation jig has a cylindrical shape, and one tip end surface in the axial direction is a concave spherical surface. Using a rod-shaped jig, the rod-shaped jig is tilted with respect to the direction in which the two aluminum materials are superposed so that the concave spherical surface faces the fillet portion. While rotating to, at the one tip part where the tip surface is a concave spherical surface,
The following formula: t 1 + t 2 −2r · sin θ <1 r ≦ 20, θ ≦ 30 [where t 1 and t 2 are two aluminums to be joined together] Each thickness or diameter (mm) of the material, r: radius of the rod-shaped jig (mm), θ: inclination angle (°) of the rod-shaped jig with respect to the overlapping direction of the two aluminum materials] The friction stir welding method is characterized in that the friction stir welding operation is performed under such conditions.
【請求項6】 前記凹状球面が、15mm以上の半径を
有して構成されている請求項5に記載の摩擦撹拌接合方
法。
6. The friction stir welding method according to claim 5, wherein the concave spherical surface has a radius of 15 mm or more.
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