JP2003236680A - アルミニウム合金製広幅材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた品質を有するアルミニウム合金製広幅
材を、高度な生産性をもって製造することが出来る方法
と装置とを提供する。 【解決手段】 アルミニウム合金材料からなる複数の母
材１４ａ，１４ｂを、成形直後の表面温度と内部温度が
該アルミニウム合金材料の融点の０．１倍以上となるよ
うに、同時に押出成形乃至は圧延成形する一方、それら
複数の母材１４ａ，１４ｂを、それぞれの表面温度が前
記融点の０．１倍未満の温度にまで低下する前に幅方向
に並べて互いに接触せしめ、そして、それら互いに接触
せしめられた複数の母材１４ａ，１４ｂのそれぞれの表
面温度が、前記融点の０．１〜０．５倍の範囲内とされ
ている間に、複数の母材の接触部３８に対する摩擦撹拌
接合操作を行なって、複数の母材１４ａ，１４ｂを、接
触部３８において長手方向に連続的に接合して、一体化
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、アルミニウム合金製広幅材の製
造方法及び製造装置に係り、特に、一般的な押出加工や
圧延加工等の塑性加工だけでは得られない広幅のアルミ
ニウム合金製の板材や角筒材、角柱材を有利に製造する
方法と装置に関するものである。

【０００２】

【背景技術】よく知られているように、アルミニウム合
金製の板材や角筒材、或いは角柱材等を製造する方法の
一種として、押出機や圧延機等を用いて、アルミニウム
合金材料に対する押出加工や圧延加工等の塑性加工を行
なうことにより、目的とするアルミニウム合金材を得る
方法がある。この種のアルミニウム合金材の製造方法で
は、目的とするアルミニウム合金材を、例えば、鋳造等
により製造する場合に比して、生産性の向上が図られ得
るのであるが、その反面、大型のアルミニウム合金材を
得ようとすると、大型の押出機や圧延機が必要となり、
それによって、著しいコストの高騰が惹起されるといっ
た問題が内在していたのである。

【０００３】このため、従来では、広幅のアルミニウム
合金材を得るに際して、先ず、一般的な大きさの押出機
や圧延機を用いて、所定幅のアルミニウム合金製母材を
複数成形し、次いで、成形された複数の母材を幅方向に
並べて互いに接触せしめた後、それら複数の母材の接触
部をアーク溶接等により接合することによって、一体化
する手法が、一般に採用されてきているのである。

【０００４】ところが、このような従来のアルミニウム
合金製広幅材の製造手法では、幅方向において互いに接
触せしめられる母材の接合が、それらの接触部を溶融せ
しめることからなる溶融溶接となるところから、溶接時
の多大な入熱によって、母材に、熱歪みによる変形が生
じたり、或いは溶接部にブローホールや凝固割れ等の接
合不良が発生したりして、目的とするアルミニウム合金
製広幅材の品質が、母材に比べて大きく低下する恐れが
あったのである。

【０００５】また、かかる従来手法においては、一般
に、押出機や圧延機にて複数の母材を、それぞれ一つず
つ成形した後、成形された複数の母材のそれぞれを、取
扱性等を考慮して、一旦、常温程度にまで冷却し、そし
てその後、それら複数の母材がアーク溶接されるように
なっているため、複数の母材が全て成形されるまでと、
その成形から、目的とするアルミニウム合金製広幅材の
完成までに、多大な時間が費やされており、それが、ア
ルミニウム合金製広幅材の生産性の向上を妨げていたの
である。

【０００６】

【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、優れた品質を有するアルミニウム合金製
広幅材を、高度な生産性をもって製造することが出来る
方法と装置とを提供することにある。

【０００７】そして、本発明者等は、かかる課題を解決
するために、種々検討を繰り返すうちに、接合されるべ
き部分を加熱溶融させずに、その融点の約０．８倍の温
度にまで上昇せしめた固相の塑性流動状態下で接合する
固相接合の一種であって、入熱が少ないために、熱歪み
が小さく、しかも接合されるべき部分の組織が塑性流動
せしめられるだけであることから、ブローホールや凝固
割れ等の接合不良の発生が少ない接合手法として知られ
る摩擦撹拌接合手法を採用して、複数の母材の接触部を
接合することを着想したのであり、また、そのような着
想に基づいて、更に鋭意研究を重ねた結果、押出加工や
圧延加工にて得られるアルミニウム合金製母材の複数
を、加工時に生ずる摩擦熱や変形熱等により高められた
表面温度や内部温度が常温にまで冷却される前に接触さ
せ、そして、それらの接触部を、その表面温度が特定の
範囲内とされている間に摩擦撹拌接合することによっ
て、より効率的な接合操作が実現され得ることを、見出
したのである。

【０００８】すなわち、本発明は、かくの如き知見に基
づいて完成されたものであって、その要旨とするところ
は、所定の幅を有する長手の板状、角筒状、若しくは角
柱状のアルミニウム合金製母材の複数を、幅方向に並べ
て互いに接触せしめた状態下で、その接触部において長
手方向に連続的に接合して、一体化することにより、ア
ルミニウム合金製広幅材を製造するに際して、（ａ）ア
ルミニウム合金材料に対する押出加工や圧延加工を実施
して、前記アルミニウム合金製母材の複数を、成形直後
の表面温度と内部温度が該アルミニウム合金材料の融点
の０．１倍以上となるように、同時に成形する工程と、
（ｂ）それら成形された前記複数の母材のそれぞれの表
面温度が前記融点の０．１倍未満の温度にまで低下する
前に、該複数の母材を、幅方向に並べて互いに接触せし
める工程と、（ｃ）それら互いに接触せしめられた複数
の母材のそれぞれの表面温度が、前記融点の０．１〜
０．５倍の範囲内とされている間に、該複数の母材の接
触部に対する摩擦撹拌接合操作を行なうことにより、該
複数の母材を、該接触部において長手方向に連続的に接
合して、一体化する工程とを含むことを特徴とするアル
ミニウム合金製広幅材の製造方法に、あるのである。

【０００９】つまり、この本発明に従うアルミニウム合
金製広幅材の製造方法においては、アルミニウム合金材
料に対する押出加工や圧延加工を実施することにより成
形された母材の複数を、幅方向に並べて接触させた状態
下で、それらの接触部を摩擦撹拌接合するようにしたも
のであるところから、接合時における入熱によって、母
材に、熱歪みによる変形が生じたり、或いは接合部にブ
ローホールや凝固割れ等の接合不良が発生したりするこ
とが、効果的に解消乃至は抑制され得るのである。

【００１０】また、本発明に係るアルミニウム合金製広
幅材の製造方法にあっては、特に、複数の母材が、アル
ミニウム合金材料に対する押出加工時や圧延加工時にア
ルミニウム合金材料の内部で生ずる変形熱や摩擦熱、或
いはアルミニウム合金材料が加工前から有する熱の残熱
等により、少なくとも、アルミニウム合金材料の融点の
０．１倍の表面温度と内部温度を有する状態で、互いに
接触せしめられ、そして、それら複数の母材の表面温度
がアルミニウム合金材料の融点の０．１〜０．５倍の間
の範囲内とされている間に、複数の母材の接触部が摩擦
撹拌接合されるようになっているため、それら複数の母
材の接触部の内部温度が、表面温度と同等以上とされた
状態で、摩擦撹拌接合操作が実施され得ることとなり、
それによって、各母材の内部温度が、摩擦撹拌接合時
に、その操作の実施により生ずる摩擦熱が加えられて、
摩擦撹拌接合に必要なアルミニウム合金材料の融点の約
０．８倍程度にまで、速やかに且つ確実に上昇せしめら
れ得るのであり、その結果として、例えば、常温にまで
冷却された複数の母材の接触部を摩擦撹拌接合する場合
に比して、接合速度が飛躍的に増大せしめられ得ること
となるのである。

【００１１】しかも、本発明手法では、複数の母材が、
アルミニウム合金材料に対する押出加工や圧延加工によ
り、アルミニウム合金材料の融点の０．１倍以上の表面
温度と内部温度を有するように成形されるようになって
いるところから、上述せる如き接合速度の増大のため
に、各母材を外部から加熱する必要が全くなく、従っ
て、接合速度の増大が、効率的に実現せしめられ得るの
である。

【００１２】さらに、かかる本発明に従うアルミニウム
合金製広幅材の製造方法においては、アルミニウム合金
材料に対する押出加工や圧延加工により、複数の母材が
同時に成形され、また、それらの母材が、常温よりも十
分に高い、アルミニウム合金材料の融点の０．１倍未満
の温度にまで低下する前に、互いに接触せしめられて、
その接触部において摩擦撹拌接合により一体化されるよ
うになっているところから、複数の母材を一つずつ成形
した後、それら各母材を常温にまで冷却してから接合す
るようにした従来手法を採用する場合に比して、複数の
母材が迅速に成形され得ると共に、成形された複数の母
材を冷却するための時間が有利に短縮化され得るのであ
る。

【００１３】従って、このような本発明に従うアルミニ
ウム合金製広幅材の製造方法によれば、母材同士の接合
部における接合不良等のない、優れた品質を有するアル
ミニウム合金製広幅材を、迅速且つ効率的な操作によ
り、高度な生産性をもって製造することが出来るのであ
る。

【００１４】なお、かくの如き本発明に従うアルミニウ
ム合金製広幅材の製造方法の好ましい態様の一つによれ
ば、前記複数の母材を、幅方向に並べて、幅方向の側面
同士において互いに突き合わせた状態下で、その突合せ
部に対して、ロッド状の回転治具の先端に同心的に設け
たピンを、該回転治具と共に一体に回転させつつ差し込
み、相対的に移動させることにより、かかる突合せ部を
摩擦撹拌接合することで、前記摩擦撹拌接合操作が、実
施されることとなる。

【００１５】このような構成を採用すれば、例えば、複
数の母材を、幅方向の側部の一部分において互いに重ね
合わせて接触せしめる場合とは異なって、各母材の幅の
合計寸法が、製造されるべきアルミニウム合金製広幅材
の幅寸法と為され得るのであり、それによって、幅寸法
のより大きなアルミニウム合金製広幅材が、効率的に製
造され得ることとなるのである。

【００１６】また、本発明に従うアルミニウム合金製広
幅材の製造方法の有利な別の態様の一つによれば、前記
複数の母材を幅方向の側面同士において互いに突き合わ
せた状態下で、該複数の母材のそれぞれにおける、幅方
向と長手方向に対して直角な方向の一方の側に位置する
端面側から、それら各母材を加熱する一方、前記ピン
を、前記回転治具と共に一体に回転させつつ、該複数の
母材の加熱される端面側とは反対側から、該複数の母材
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、かかる突合せ部が摩擦撹拌接合されることとな
る。

【００１７】かかる構成を有するアルミニウム合金製広
幅材の製造方法にあっては、複数の母材の接触部に対す
る摩擦撹拌接合時に、回転治具のピンが設けられる先端
面と各母材の接触部表面との間で生ずる摩擦熱により、
各母材の接触部が、回転治具のピンが差し込まれる端面
側から加熱される一方、各母材の接触部のピンの差込み
側とは反対の端面側からも外部から加熱されることとな
るため、接触部全体の内部温度が効率的且つ確実に高め
られ得、それによって、接触部全体の組織が、ピンの回
転による撹拌作用にて、より十分に入り交わらされて、
接合部に、所謂キッシングボンドと称される不完全接合
部分が発生するようなことが有利に防止され得るのであ
り、その結果として、より一層優れた品質を有するアル
ミニウム合金製広幅材が、極めて有利に製造され得るこ
ととなるのである。

【００１８】さらに、本発明に従うアルミニウム合金製
広幅材の製造方法の他の望ましい態様の一つによれば、
前記圧延加工が、溶融状態のアルミニウム合金材料を複
数の圧延ローラの間に供給して、それら複数の圧延ロー
ラの間で冷却固化せしめると共に、該冷却固化されたア
ルミニウム合金材料を圧延する溶湯圧延加工とされる。
これによって、一般的な溶湯圧延加工では到底得られな
いアルミニウム合金製広幅材が、容易に且つ確実に、し
かも高度な生産性をもって製造され得ることとなるので
ある。

【００１９】また、本発明に従うアルミニウム合金製広
幅材の製造方法において、アルミニウム合金材料に対す
る押出加工を実施して、複数の母材を得る際には、有利
には、複数の押出機を用いて、複数のアルミニウム合金
製の母材が同時に押出成形されるか、若しくは複数のダ
イス穴を有するダイスを備えた押出機を用いて、それら
複数のダイス穴を通じて、前記複数のアルミニウム合金
製の母材が同時に押出成形されることとなる。

【００２０】ところで、本発明にあっては、前述せる如
き技術的課題を解決するために、所定の幅を有する長手
の板状、角筒状、若しくは角柱状のアルミニウム合金製
母材の複数を、幅方向に並べて互いに接触せしめた状態
下で、その接触部において長手方向に連続的に接合し
て、一体化することにより、アルミニウム合金製広幅材
を製造する装置において、（ａ）前記アルミニウム合金
製母材の複数を、成形直後の表面温度と内部温度が、該
複数の母材をそれぞれ与えるアルミニウム合金材料の融
点の０．１倍以上となるように、同時に押出成形若しく
は圧延成形して連続的に送り出す押出機若しくは圧延機
と、（ｂ）該押出機若しくは圧延機から送り出される前
記複数の母材を、それぞれの表面温度が前記アルミニウ
ム合金材料の融点の０．１倍未満の温度にまで低下する
前に、幅方向に並べて互いに接触せしめるように案内す
る案内機構と、（ｃ）該案内機構よりも、前記複数の母
材の送出し方向の下流側において、該複数の母材のそれ
ぞれの表面温度が前記融点の０．１〜０．５倍の範囲内
に維持される位置に配置された、先端にピンが同心的に
設けられてなるロッド状の回転治具を有し、該案内機構
にて互いに接触せしめられた複数の母材のそれぞれの表
面温度が該融点の０．１〜０．５倍の範囲内とされてい
る間に、該ピンを、該回転治具と共に一体に回転させつ
つ、それら複数の母材の接触部に差し込み、相対的に移
動させて、該接触部を摩擦撹拌接合することにより、該
複数の母材を、該接触部において長手方向に連続的に接
合して、一体化する接合機構とを有することを特徴とす
るアルミニウム合金製広幅材の製造装置をも、また、そ
の要旨とするものである。

【００２１】すなわち、この本発明に従うアルミニウム
合金製広幅材の製造装置にあっては、押出機若しくは圧
延機にて、複数のアルミニウム合金製母材が、それを与
えるアルミニウム合金材料の融点の０．１倍以上の表面
温度と内部温度とを成形直後に有するように成形される
と共に、それら複数の母材が、案内機構にて案内されつ
つ、アルミニウム合金材料の融点の０．１倍未満の温度
にまで低下する前に、幅方向に並べられて、互いに接触
せしめられ、更に、それら互いに接触せしめられた複数
の母材の表面温度が、前記融点の０．１〜０．５倍の範
囲内とされている間に、接合機構に設けられた回転治具
の先端のピンが、回転治具と共に一体回転せしめられつ
つ、複数の母材の接触部に対して差し込まれて、相対的
に移動させられることにより、複数の母材が、接触部に
おいて摩擦撹拌接合せしめられて、一体化され、以て目
的とするアルミニウム合金製広幅材が製造されるように
なっているのである。

【００２２】それ故、本発明に従うアルミニウム合金製
広幅材の製造装置においては、前述せる如き優れた特徴
を有するアルミニウム合金製広幅材の製造に係る本発明
手法を確実に且つ容易に実現することが出来るのであ
る。

【００２３】従って、かくの如き本発明に従うアルミニ
ウム合金製広幅材の製造装置を用いれば、母材同士の接
合部における接合不良等のない優れた品質を有するアル
ミニウム合金製広幅材が、高度な生産性をもって、より
迅速に且つ効率的に製造され得ることとなるのである。

【００２４】なお、このような本発明に従うアルミニウ
ム合金製広幅材の製造装置の好ましい態様の一つによれ
ば、前記ピンを有する前記回転治具の配設位置におけ
る、前記互いに接触せしめられた複数の母材を間に挟ん
だ該回転治具側とは反対側に、それら複数の母材を支持
するように配設されて、該複数の母材の接触部への該ピ
ンの差込みに伴って該複数の母材に作用せしめられる押
圧力による該複数の母材の変形を阻止する裏当てローラ
を更に有して、前記接合機構が構成される。

【００２５】かかる構成を有するアルミニウム合金製広
幅材の製造装置においては、例えば、目的とするアルミ
ニウム合金製広幅材を与える複数の母材が比較的に薄肉
の板材であっても、そのような複数の母材の接触部に対
する摩擦撹拌接合によって得られるアルミニウム合金製
広幅材の接合部やその周囲に変形部分が生ずることが有
利に防止され得るのであり、それによって、所望の形状
を有するアルミニウム合金製広幅材が、高い形状精度を
もって、有利に製造され得ることとなるのである。

【００２６】また、本発明に従うアルミニウム合金製広
幅材の製造装置の別の有利な態様の一つによれば、前記
裏当てローラが、該裏当てローラにて支持される前記複
数の母材の被支持面を加熱する加熱手段を有して、構成
される。

【００２７】このような構成を有するアルミニウム合金
製広幅材の製造装置においては、複数の母材の接触部に
対する摩擦撹拌接合時に、回転治具のピンが設けられる
先端面と各母材の接触部表面との間で生ずる大きな摩擦
熱が伝わり難い、各母材の接触部のピンの差込み側とは
反対の端面側部分を効果的に加熱することが出来るた
め、接触部全体の内部温度が効率的且つ確実に高められ
得、それによって、接触部全体の組織が、ピンの回転に
よる撹拌作用にて、より十分に入り交わらされて、接合
部に、所謂キッシングボンドと称される不完全接合部分
が発生するようなことが有利に防止され得るのであり、
その結果として、より一層優れた品質を有するアルミニ
ウム合金製広幅材が、極めて有利に製造され得ることと
なるのである。

【００２８】なお、本発明に従うアルミニウム合金製広
幅材の製造装置において、接合機構に加熱手段を備えた
裏当てローラが設けられる場合には、有利には、かかる
接合機構が、裏当てローラに設けられた加熱手段の加熱
温度を制御する制御部を有して、構成される。これによ
って、各母材の接触部のピンの差込み側とは反対の端面
側部分を所望の温度となるように、より効果的に加熱す
ることが可能となり、以て、接触部全体の内部温度が効
率的且つ確実に高められ得て、かかる接触部が、より完
全に摩擦撹拌接合され得ることとなるのであり、その結
果として、目的とするアルミニウム合金製広幅材が、一
層優れた品質をもって製造され得るのである。

【００２９】また、本発明に従うアルミニウム合金製広
幅材の製造装置の好ましい別の態様の一つによれば、前
記裏当てローラの幅方向の両サイドに、該裏当てローラ
にて支持される前記互いに接触せしめられた複数の母材
の幅方向の最も外側に位置する二つの側面にそれぞれ接
触して、該複数の母材を、それらの接触部が離間しない
ように、幅方向内側に押さえ付ける押えローラが配設さ
れることとなる。

【００３０】このような構成を有するアルミニウム合金
製広幅材の製造装置にあっては、複数の母材の接触部へ
のピンの差込み状態下においても、それらの接触部の離
間が有利に阻止され得るのであり、それによって、かか
る接触部を、よりスムーズに且つ確実に摩擦撹拌接合せ
しめることが出来るのである。

【００３１】さらに、かかる本発明に従うアルミニウム
合金製広幅材の製造装置の更に他の有利な態様の一つに
よれば、前記押出機が、前記複数の母材のそれぞれを、
前記ピンの差込み側とは反対側の面に、長手方向に連続
して延びるリブの複数が幅方向に所定の距離を隔てて立
設されるように成形するダイスを有して構成されると共
に、前記裏当てローラが、そのローラ面に、該複数の母
材にそれぞれ設けられた複数のリブが嵌入可能な凹部が
幅方向に所定の距離を隔てて形成されて、構成される。

【００３２】このような構成を有するアルミニウム合金
製広幅材の製造装置を用いれば、例えば、一方の面に複
数のリブが等間隔をおいて立設されてなる形態を有し、
半導体等の素子や、それを実装した装置等に取り付けら
れるヒートシンク等を、優れた品質と高度な生産性とを
もって、極めて有利に製造することが可能となるのであ
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に具体的に明ら
かにするために、本発明に係るアルミニウム合金製広幅
材の製造方法と製造装置の構成について、図面を参照し
つつ、詳細に説明することとする。

【００３４】先ず、図１には、本発明に従う構造を有す
る、アルミニウム合金製広幅材の製造装置の一実施形態
が、本発明手法に従って、アルミニウム合金製広幅材を
製造している状態において、概略的に示されている。か
かる図１からも明らかなように、アルミニウム合金製広
幅材の製造装置１０は、目的とするアルミニウム合金製
広幅材１２を与える狭幅のアルミニウム合金製母材１４
をそれぞれ成形する二つの押出機１６ａ，１６ｂと、そ
れら二つの押出機１６ａ，１６ｂにて成形される二つの
母材１４ａ，１４ｂをそれぞれ搬送するローラコンベヤ
１８と、ローラコンベヤ１８にて搬送される二つの母材
１４ａ，１４ｂを接合する接合機構２０とを有して、構
成されている。

【００３５】より具体的には、広幅材製造装置１０を構
成する二つの押出機１６ａ，１６ｂは、アルミニウム合
金材料からなるビレット（図示せず）が収容されるコン
テナ２２ａ，２２ｂのそれぞれの先端部に、目的とする
広幅材１２の幅の略半分の幅を有する、互いに同一大き
さの矩形状のダイス穴２４ａ，２４ｂを備えたダイス２
６ａ，２６ｂが取り付けられた、公知の構造を有してい
る。また、図示されてはいないものの、それら各押出機
１６ａ，１６ｂのコンテナ２２ａ，２２ｂの内部には、
従来機と同様に、ビレットを加熱するためのヒータが設
けられており、このヒータにて、ビレットを、例えば再
結晶温度以上にまで加熱した状態下で、かかるビレット
に対する押出操作が実施されるようになっている。

【００３６】そして、そのような各押出機１６ａ，１６
ｂが、それぞれのダイス２６ａ，２６ｂのダイス穴２４
ａ，２４ｂを同一方向に開口せしめるように、左右に並
列した状態で、上下に離間して位置せしめられ、且つ上
側に位置する押出機１６ａが、下側に傾けられて配され
ている一方、下側に位置する押出機１６ｂは、上側に傾
けられて配されている。

【００３７】これによって、ここでは、各押出機１６
ａ，１６ｂにそれぞれ設けられた、図示しないステムの
前進移動に伴って、上側押出機１６ａから、それに取り
付けられたダイス２６ａのダイス穴２４ａを通じて、該
ダイス穴２４ａの形状に対応した矩形状の断面形状を呈
する平板状の長手のアルミニウム合金製母材１４ａが押
し出されて、斜め下方に向かって連続的に送り出される
一方、それと同時に、下側押出機１６ｂからも、それに
取り付けられたダイス２６ｂのダイス穴２４ｂを通じ
て、上側押出機１６ａにて押出成形される母材１４ａと
同一大きさの断面矩形形状を呈する平板状のアルミニウ
ム合金製母材１４ｂが押し出されて、斜め上方に向かっ
て連続的に送り出されるようになっている。

【００３８】また、そのようにして各上側及び下側押出
機１６ａ，１６ｂにて押し出されて、送り出される各母
材１４ａ，１４ｂは、前記コンテナ２２ａに内蔵された
ヒータによる外部加熱と、押出成形時の摩擦熱や変形熱
とによって、成形直後の表面温度と内部温度とが、それ
ぞれ、ビレットを構成するアルミニウム合金材料の融点
の０．１倍以上の高温状態とされるようになっている。
なお、成形直後の表面温度と内部温度が、それぞれ、ビ
レットを構成するアルミニウム合金材料の融点の０．１
倍未満の低い温度とされているような母材１４ａ，１４
ｂは、極めて低い表面温度と内部温度とを有するビレッ
トに対する押出加工を行なうことによって得られること
となるが、このような押出加工を実施する場合、ビレッ
トの押出し時に大きな変形抵抗が生じるため、押出加工
のスムーズな進行が困難となり、また場合によっては、
押出加工の進行や成形された母材１４ａ，１４ｂに何等
かの不具合が生ずる恐れがある。それ故、ここでは、品
質の安定した母材１４ａ，１４ｂを安定的に得る上にお
いて、押出機１６ａ，１６ｂが、成形直後に、ビレット
を構成するアルミニウム合金材料の融点の０．１倍以上
の表面温度と内部温度とを有する母材１４ａ，１４ｂが
成形され得るように構成されている必要があるのであ
る。

【００３９】一方、各押出機１６ａ，１６ｂにて押出成
形される各母材１４ａ，１４ｂを搬送するローラコンベ
ヤ１８は、上側押出機１６ａの前方において、母材１４
ａの送出し方向に真っ直ぐに延出し、且つその延出方向
に沿って、漸次、高さが低くされた第一コンベヤ２８
と、下側押出機１６ｂの前方において、第一のコンベヤ
２８に対して、該第一コンベヤ２８にて搬送される母材
１４ａの幅方向に並んで、該第一コンベヤ２８と平行し
て真っ直ぐに延出し、且つその延出方向に沿って、漸
次、高さが高くされた第二コンベヤ３０とを有してい
る。

【００４０】そして、このローラコンベヤ１８における
第一及び第二コンベヤ２８，３０にあっては、それぞれ
の延出長さが同一の長さとされていると共に、それらの
延出方向の先端部、換言すれば、各母材１４ａ，１４ｂ
の搬送方向（送出し方向）の下流側端部の高さが、互い
に同一の高さとされている。そして、そのような各コン
ベヤ２８，３０の同一高さとされた先端部には、一対の
ガイドローラ３２ａ，３２ｂが、搬送される各母材１４
ａ，１４ｂの上面と下面とにそれぞれ接触可能な距離を
隔てて上下方向に対向しつつ、第一コンベヤ２８と第二
コンベヤ３０とを跨いだ状態で、水平方向に延びるよう
に設けられている。

【００４１】かくして、ここでは、上側押出機１６ａに
て押出成形されて、斜め下方に向かって送り出される母
材１４ａと、下側押出機１６ｂにて押出成形されて、斜
め上方に向かって送り出される母材１４ｂとが、ローラ
コンベヤ１８の第一コンベヤ２８と第二コンベヤ３０と
によって、幅方向に並んで、その送出し方向に沿って、
同時に且つスムーズに搬送せしめられ、そして、それら
各コンベヤ２８，３０における各母材１４ａ，１４ｂの
搬送方向の下流側端部で、幅方向の側面同士において、
互いに突き合わされて、接触せしめられると共に、かか
る端部部分に設けられた一対のガイドローラ３２ａ，３
２ｂの間に挟まれることにより、互いに接触せしめられ
た状態下で、それぞれの搬送方向が上傾乃は下傾方向か
ら水平方向に変更せしめられるようになっているのであ
る。このことから明らかなように、本実施形態において
は、ローラコンベヤ１８の第一及び第二コンベヤ２８，
３０と、それらに設けられた一対のガイドローラ３２
ａ，３２ｂとにて、案内機構が構成されているのであ
る。

【００４２】なお、上述のようにして互いに突き合わさ
れる二つの母材１４ａ，１４ｂは、前述せる如く、成形
直後に、ビレットを構成するアルミニウム合金材料の融
点の０．１倍以上の高温状態とされているものの、第一
コンベヤ２８と第二コンベヤ３０にて搬送される間に外
気に晒されて、冷却されることとなるが、ここでは、第
一及び第二コンベヤ２８，３０の延出長さが調節される
ことにより、互いに突き合わされた時点での各母材１４
ａ，１４ｂの表面温度が、ビレットを構成するアルミニ
ウム合金材料の融点の０．１〜０．５倍程度の高温状態
が維持されるようになっている。これは、後述する、各
母材１４ａ，１４ｂの突合せ部（３８）に対する摩擦撹
拌接合時に、それら各母材１４ａ，１４ｂの表面温度
が、かかる融点の０．１〜０．５倍の範囲内の温度とな
るように為す必要があるからである。

【００４３】そして、このようなローラコンベヤ１８の
第一及び第二コンベヤ２８，３０にて搬送されて、互い
に突き合わされた二つの母材１４ａ，１４ｂが、前述せ
るように、前記接合機構２０にて接合されるようになっ
ているのであるが、ここでは、かかる接合機構２０が、
二つの母材１４ａ，１４ｂを摩擦撹拌接合するための構
造を有して、構成されている。

【００４４】すなわち、接合機構２０は、図示しない駆
動装置により中心軸回りに高速回転せしめられると共
に、上下方向に移動可能とされた回転治具３４を有して
いる。この回転治具３４は、一般的な摩擦撹拌接合操作
に用いられる従来品と同様に、、全体として、ロッド形
状を呈し、その先端面（下端面）の中心部にピン３６が
突設されて構成され、少なくとも、かかるピン３６とそ
れが設けられる先端部とが、摩擦撹拌接合されるべきア
ルミニウム合金製の母材１４ａ，１４ｂよりも硬質の材
料を用いて、形成されている。

【００４５】そして、そのような回転治具３４が、ロー
ラコンベヤ１８にて搬送される各母材１４ａ，１４ｂの
上方において、第一及び第二コンベヤ２８，３０の母材
１４ａ，１４ｂの搬送方向下流側端部に設けられた一対
のガイドローラ３２ａ，３２ｂよりも更に下流側で、そ
れら一対のガイドローラ３２ａ，３２ｂにて、互いに突
き合わされて接触せしめられた各母材１４ａ，１４ｂの
突合せ部（接触部）３８に対応位置するように、配設さ
れているのである。なお、ここでは、かかる回転治具３
４が、一対のガイドローラ３２ａ，３２ｂに対して、各
母材１４ａ，１４ｂの搬送方向の下流側の極めて近い場
所に位置せしめられており、それによって、回転治具３
４の配設位置に達した時点での各母材１４ａ，１４ｂの
表面温度が、一対のガイドローラ３２ａ，３２ｂを通過
した時点での表面温度と略同じである、各母材１４ａ，
１４ｂを与えるアルミニウム合金材料の融点の０．１〜
０．５倍の温度となるようにされている。

【００４６】また、かくの如き回転治具３４を有する接
合機構２０は、裏当てローラ４０を、更に有している。
この裏当てローラ４０は、幅方向の側面同士において互
いに突き合わされた二つの母材１４ａ，１４ｂの合計の
幅寸法よりも僅かに大きな長さを有する小径の支持ロー
ラ４２と、かかる支持ローラ４２の長さ方向の両側端面
に対して、それぞれ同軸的に且つ一体回転可能に設けら
れた大径の押えローラ４４，４４とにて、構成されてい
る。また、ここでは、この裏当てローラ４０における支
持ローラ４２が、ローラ表面を加熱するヒータ（図示せ
ず）を内蔵した公知のヒータローラにて構成されてお
り、更に、このヒータローラからなる支持ローラ４２の
ローラ表面の加熱温度が、広幅材製造装置１０全体の運
転を制御する制御装置４５に組み込まれたローラ温度制
御部４７にて制御されるようになっている。

【００４７】そして、このような裏当てローラ４０が、
前記した回転治具３４の配設位置における、ローラコン
ベヤ１８にて搬送される二つの母材１４ａ，１４ｂを間
に挟んだ回転治具３４側とは反対側において、ローラコ
ンベヤ１８に軸支されており、またその状態下で、幅方
向の側面同士において互いに突き合わされた二つの母材
１４ａ，１４ｂを、支持ローラ４２にて支持すると共
に、かかる二つの母材１４ａ，１４ｂの互いに突き合わ
される側とは反対側の側面のそれぞれに対して、換言す
れば、幅方向において互いに突き合わされた二つの母材
１４ａ，１４ｂの幅方向外側の側面のそれぞれに対し
て、各押えローラ４４，４４のそれぞれの内側端面にお
いて接触するように位置せしめられている。

【００４８】これによって、ローラコンベヤ１８におけ
る一対のガイドローラ３２ａ，３２ｂの間を通過して、
互いに幅方向において突き合わされた状態で搬送される
二つの母材１４ａ，１４ｂが、裏当てローラ４０の支持
ローラ４２にて支持されると共に、二つの押えローラ４
４，４４にて、二つの母材１４ａ，１４ｂの突合せ部３
８が離間しないように、それら各母材１４ａ，１４ｂが
幅方向の内側に押さえ付けられつつ、該支持ローラ４２
と前記回転治具３４との間を通過して、下流側に更に搬
送されるようになっており、また、それら支持ローラ４
２と回転治具３４との間を通過する際に、前記ローラ温
度制御部４７により所定の温度に加熱された支持ローラ
４２のローラ表面にて、各母材１４ａ，１４ｂの下面の
表面温度が、所望の温度に加熱されるようになっている
のである。なお、ここでは、各母材１４ａ，１４ｂの下
面の表面温度が、例えば、各母材１４ａ，１４ｂを与え
るアルミニウム合金材料の融点の０．１〜０．５倍程度
の温度となるように、支持ローラ４２により加熱される
こととなる。

【００４９】かくして、本実施形態においては、回転治
具３４と裏当てローラ４０との間を、互いに突き合わさ
れた二つの母材１４ａ，１４ｂが、それらをそれぞれ与
えるアルミニウム合金材料の融点の０．１〜０．５倍の
表面温度を有する状態で通過する際に、回転治具３４を
高速回転せしめつつ、下方に移動させることにより、そ
の先端のピン３６が、二つの母材１４ａ，１４ｂの突合
せ部３８に差し込まれ、それら各母材１４ａ，１４ｂの
搬送に伴って、突合せ部３８に沿って相対的に移動せし
められるようになっている。そして、それによって、互
いに突き合わされた二つの母材１４ａ，１４ｂのそれぞ
れの表面温度が、各母材１４ａ，１４ｂを与えるアルミ
ニウム合金材料の融点の０．１〜０．５倍の範囲内とさ
れている間に、それら各母材１４ａ，１４ｂの突合せ部
３８が摩擦撹拌接合されて、突合せ部３８に沿った接合
部４６が形成され、以て、二つの母材１４ａ，１４ｂが
一体的に接合されて、目的とするアルミニウム合金製広
幅材１２が製造されるようになっているのである。

【００５０】このように、ここでは、摩擦撹拌接合時の
各母材１４ａ，１４ｂの表面温度が、それらを与えるア
ルミニウム合金材料の融点の０．１〜０．５倍の温度と
なる高温状態とされているため、各母材１４ａ，１４ｂ
の突合せ部３８の内部温度が、それら各母材１４ａ，１
４ｂの表面温度と同等以上とされた適度な高温状態で、
突合せ部３８に対して回転治具３４のピン３６が差し込
まれるようになっており、これによって、摩擦撹拌接合
時における突合せ部３８の内部温度が、回転治具３４や
ピン３６との間に生ずる摩擦熱と相俟って、摩擦撹拌接
合に必要な、アルミニウム合金材料の融点の約０．８倍
程度にまで、極めて速やかに且つ確実に上昇せしめら
れ、以て突合せ部３８の接合速度が飛躍的に増大せしめ
られ得るようになっていると共に、かかる摩擦撹拌接合
操作が安定的に実施され得るようになっているのであ
る。

【００５１】すなわち、換言すれば、各母材１４ａ，１
４ｂが、ローラコンベヤ１８による搬送により回転治具
３４の配設位置に到達して、各母材１４ａ，１４ｂの突
合せ部３８に対する摩擦撹拌接合操作が実施される時点
で、それら各母材１４ａ，１４ｂの表面温度が各母材１
４ａ，１４ｂを与えるアルミニウム合金材料の融点の
０．１倍未満とされている場合には、摩擦撹拌接合時に
おける突合せ部３８の内部温度を、摩擦撹拌接合に必要
な、アルミニウム合金材料の融点の約０．８倍程度にま
で迅速に高めることが出来ず、それ故に、突合せ部３８
の接合速度を高めることが困難となるのである。また、
かかる摩擦撹拌接合操作の実施時点で、各母材１４ａ，
１４ｂの表面温度が前記融点の０．５倍を越える温度と
されている場合には、各母材１４ａ，１４ｂの強度が不
足し、摩擦撹拌接合時の加圧により変形するといった不
具合が生じることとなる。

【００５２】従って、かかる広幅材製造装置１０におい
ては、各母材１４ａ，１４ｂが回転治具３４の配設位置
に到達した時点で、それら各母材１４ａ，１４ｂの表面
温度が、各母材１４ａ，１４ｂを与えるアルミニウム合
金材料の融点の０．１〜０．５倍の範囲内となるように
構成されている必要があるのである。

【００５３】なお、ここでは、回転治具３４のピン３６
が、二つの母材１４ａ，１４ｂの突合せ部３８に差し込
まれた際に、突合せ部３８の下面側部分が、裏当てロー
ラ４０の支持ローラ４２にて支持されるところから、か
かるピン３６の突合せ部３８への差込み時に、突合せ部
３８の上面側が、回転治具３４やピン３６との間で発生
する摩擦熱にて加熱される一方、その下面側が、支持ロ
ーラ４２のローラ表面から加熱されて、突合せ部３８全
体の内部温度が効率的且つ確実に高められ得るようにな
っていると共に、そのようなピン３６の突合せ部３８へ
の差込みに伴って各母材１４ａ，１４ｂに作用される押
圧力によって、各母材１４ａ，１４ｂが変形するような
ことが阻止されるようになっている。また、それと同時
に、各母材１４ａ，１４ｂが、裏当てローラ４０におけ
る二つの押えローラ４４，４４により幅方向の内側に押
さえ付けられて、それら二つの母材１４ａ，１４ｂの突
合せ部３８が離間しないようになっているため、高速回
転せしめられた回転治具３４のピン３６が、二つの母材
１４ａ，１４ｂの突合せ部３８に対して、確実に差し込
まれ得るようになっているのである。

【００５４】そして、このような広幅材製造装置１０に
あっては、ローラコンベヤ１８における回転治具３４と
裏当てローラ４０の配設位置の下流側に、突合せ部３８
において一体的に接合されて形成されたアルミニウム合
金製広幅材１２の上面と下面とに接触して、それら両面
の平面形状を整えるための一対の成形ローラ４８ａ，４
８ｂが、かかる広幅材１２を間に挟んで、それの幅方向
に水平に延びる状態で、軸支されており、また、図示さ
れてはいないものの、それら一対の成形ローラ４８ａ，
４８ｂの更に下流側には、形状が整えられたアルミニウ
ム合金製広幅材１２を所定の場所にまで搬送する第三コ
ンベヤが設置されている。

【００５５】ところで、かくの如き構造とされた広幅材
製造装置１０を用いて、目的とするアルミニウム合金製
広幅材１２を製造する際には、例えば、以下の如き手順
に従って、その操作が進められることとなる。

【００５６】すなわち、先ず、アルミニウム合金材料か
らなるビレットを二つの押出機１６ａ，１６ｂのコンテ
ナ２２ａ，２２ｂ内にそれぞれセットする。なお、それ
ら二つの押出機１６ａ，１６ｂのコンテナ２２ａ，２２
ｂ内にそれぞれセットされるビレットを構成するアルミ
ニウム合金材料は、特に限定されるものではなく、目的
とするアルミニウム合金製広幅材１２に要求される材質
や特性等に応じて、同一種類のものや互いに異なる種類
のものが適宜に選択されることとなる。

【００５７】次ぎに、各コンテナ２２ａ，２２ｂ内にセ
ットされた各ビレットを、例えば、再結晶温度以上に加
熱した後、各押出機１６ａ，１６ｂの図示しないステム
を同時に作動せしめることにより、図１に示されるよう
に、各押出機１６ａ，１６ｂに取り付けられたダイス２
６ａ，２６ｂのダイス穴２４ａ，２４ｂを通じて、各ビ
レットをそれぞれ連続的に押し出す。これにより、各ビ
レットに対する熱間押出操作を実施して、目的とする広
幅材１２の半分の幅を有する二つのアルミニウム合金製
母材１４ａ，１４ｂを、それらの表面温度と内部温度
が、何れも、ビレットを構成するアルミニウム合金材料
の融点の０．１倍以上となるように、同時に且つ連続的
に成形するのである。このとき、前述せる如く、各母材
１４ａ，１４ｂが、該融点の０．１倍未満の表面温度と
内部温度とを有するように成形する場合には、スムーズ
且つ安定的な押出加工の実施が困難となる。

【００５８】なお、かくして成形された二つの母材１４
ａ，１４ｂのそれぞれの幅は、必ずしも、目的とする広
幅材１２の幅の半分に相当する同一幅とされている必要
はなく、それら各母材１４ａ，１４ｂの接合によって、
目的とする広幅材１２の幅が確保され得るのであれば、
互いに異なる幅とされていても、何等差し支えないので
ある。勿論、その場合には、各押出機１６ａ，１６ｂに
取り付けられる各ダイス２６ａ，２６ｂのダイス穴２４
ａ，２４ｂの開口幅が互いに異なる大きさとされる。ま
た、各母材１４ａ，１４ｂの厚さをそれぞれ異なる厚さ
とすることも、可能である。

【００５９】次いで、各押出機１６ａ，１６ｂから連続
的に押し出されて成形される二つの母材１４ａ，１４ｂ
を、ローラコンベヤ１８の第一及び第二コンベヤ２８，
３０にて、連続的に搬送し、それら第一及び第二コンベ
ヤ２８，３０に設けられた一対のガイドローラ３２ａ，
３２ｂの間を通過させることにより、それら二つの母材
１４ａ，１４ｂを、幅方向の側面同士において互いに突
き合わせて、接触せしめる。このとき、前述せるよう
に、互いに突き合わされた二つの母材１４ａ，１４ｂの
表面温度が、それらを与えるアルミニウム合金材料の融
点の０．１〜０．５倍の温度に維持されているのである
が、そうするために調節される第一及び第二コンベヤ２
８，３０の長さは、各母材１４ａ，１４ｂの成形直後の
表面温度によって、適宜に決定されるところである。

【００６０】その後、一対のガイドローラ３２ａ，３２
ｂを通過した二つの母材１４ａ，１４ｂを、ローラコン
ベヤ１８における一対のガイドローラ３２ａ，３２ｂの
下流側に配設された回転治具３４と裏当てローラ４０と
の間に搬送し、各母材１４ａ，１４ｂの表面温度が、そ
れらを与えるアルミニウム合金材料の融点の０．１〜０
５倍の範囲内とされている間に、高速回転せしめた回転
治具３４の先端のピン３６を、それら二つの母材１４
ａ，１４ｂの突合せ部３８に差し込み、二つの母材１４
ａ，１４ｂの搬送に伴って、突合せ部３８に沿って相対
移動せしめることにより、それら回転せしめられるピン
３６や回転治具３４の先端部と各母材１４ａ，１４ｂ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３８の周辺部位を、アルミニウム合金材料の融
点の０．８倍程度の温度にまで加熱して、塑性加工可能
な状態と為し、更にピン３６の高速回転による撹拌作用
にて、突合せ部３８の組織を入り交わらせて接合部４６
を連続形成し、以て溶融せしめることなく、二つの母材
１４ａ，１４ｂを摩擦撹拌接合せしめて、一体化し、目
的とするアルミニウム合金製広幅材１２を得るのであ
る。

【００６１】なお、このような摩擦撹拌接合操作は、各
母材１４ａ，１４ｂの表面温度が、それらを与えるアル
ミニウム合金材料の融点の０．１〜０．５倍の範囲内と
されている間に実施する必要がある。何故なら、前述せ
るように、摩擦撹拌接合時において、各母材１４ａ，１
４ｂの表面温度が前記融点の０．１倍未満とされている
場合には、その接合操作の増大が望まれ得ないからであ
り、また、かかる表面温度が該融点の０．５倍を越える
温度である場合には、各母材１４ａ，１４ｂの強度が不
足して、突合せ部３８の周辺部分が摩擦撹拌接合時に曲
がってしまうといった問題が、惹起せしめられることと
なるからである。

【００６２】また、二つの母材１４ａ，１４ｂの突合せ
部３８に対する摩擦撹拌接合操作を実施する際には、前
述せる如く、ここで用いられる広幅材製造装置１０が、
突合せ部３８が離間しないように、各母材１４ａ，１４
ｂが裏当てローラ４０の二つの押えローラ４４，４４に
て幅方向内側に押さえ付けられることにより、回転治具
３４のピン３６が突合せ部３８に対して確実に差し込ま
れると共に、かかる突合せ部３８と高速回転せしめられ
る回転治具３４やピン３２との間で生ずる摩擦熱と、裏
当てローラ４０における支持ローラ４２のローラ表面か
らの、制御部４７にて正確に温度制御された外部加熱と
によって、突合せ部３８全体の内部温度が効率的且つ確
実に高められ得る構造を有して構成されているため、突
合せ部３８全体の組織が、ピン３８の回転による撹拌作
用にて、より十分に入り交わらされて、接合部４６に、
所謂キッシングボンドと称される如き不完全接合部分が
発生するようなことが有利に防止されつつ、摩擦撹拌接
合操作が、よりスムーズに且つ確実に進行せしめられ得
るのである。

【００６３】さらに、前述せる如く、各母材１４ａ，１
４ｂの突合せ部３８に対する摩擦撹拌接合時に、各母材
１４ａ，１４ｂが裏当てローラ４０の支持ローラ４２に
て支持された状態下で、各母材１４ａ，１４ｂの突合せ
部３８にピン３６が差し込まれることにより、ピン３６
の突合せ部３８への差込みに伴って各母材１４ａ，１４
ｂに作用される押圧力にて、各母材１４ａ，１４ｂが変
形するようなことも阻止されるようになっているところ
から、このような突合せ部３８に対する摩擦撹拌接合に
よって得られる広幅材１２の接合部４６やその周囲に変
形部分が生ずることが有利に防止され得るのである。

【００６４】そして、かくして二つの母材１４ａ，１４
ｂが一体的に接合されてなる広幅材１２を得た後、かか
る広幅材１２を、裏当てローラ４０の配設位置よりも母
材１４ａ，１４ｂの搬送方向の更に下流側に配設された
一対の成形ローラ４８ａ，４８ｂの間に通過させて、広
幅材１２の上下面の平面形状を整えた後、図示しない第
三コンベヤにより、所定の場所にまで搬送するのであ
る。

【００６５】このように、本実施形態においては、二つ
の母材１４ａ，１４ｂの突合せ部３８を摩擦撹拌接合し
て、それら二つの母材１４ａ，１４ｂを一体的に接合す
るようにしたものであるところから、接合時における入
熱によって、各母材１４ａ，１４ｂに、熱歪みによる変
形が生じたり、或いは接合部４６に溶融溶接特有のブロ
ーホールや凝固割れ等の接合不良が発生したりすること
が、効果的に解消乃至は抑制され得るのであり、しか
も、二つの母材１４ａ，１４ｂが、それらを与えるアル
ミニウム合金材料の融点の０．１〜０．５倍の表面温度
を有する状態で、各母材１４ａ，１４ｂに対する摩擦撹
拌接合操作が行なわれるようになっていることにより、
その接合操作が飛躍的に増大せしめられ得ているのであ
る。

【００６６】従って、このような本実施形態によれば、
二つの母材１４ａ，１４ｂの接合部４６に接合不良等の
ない優れた品質を有するアルミニウム合金製広幅材１２
を、迅速且つ効率的な操作により、高度な生産性をもっ
て製造することが出来るのである。

【００６７】また、本実施形態においては、裏当てロー
ラ４０における支持ローラ４２のローラ表面からの、制
御部にて制御された外部加熱により、突合せ部３８全体
の内部温度が効率的且つ確実に高められ得ることに加え
て、互いに突き合わされた各母材１４ａ，１４ｂが、互
いに離間しないように、裏当てローラ４０における二つ
の押えローラ４４，４４にて幅方向内側に押さえ付けら
れて、回転治具３４のピン３６が突合せ部３８に対して
確実に差し込まれ得ることにより、摩擦撹拌接合操作
が、よりスムーズに且つ確実に実施され得るようになっ
ているところから、更に一層優れた品質を有するアルミ
ニウム合金製広幅材１２が、極めて有利に製造され得る
こととなるのである。

【００６８】さらに、本実施形態では、二つの母材１４
ａ，１４ｂが、裏当てローラ４０の支持ローラ４２にて
支持された状態下で、二つの母材１４ａ，１４ｂの突合
せ部３８に対する摩擦撹拌接合操作が実施されることに
より、それら各母材１４ａ，１４ｂが接合されてなる広
幅材１２の接合部４６やその周囲に変形部分が生ずるこ
とが有利に防止され得るようになっているため、所望の
形状を有するアルミニウム合金製広幅材１２が、高い形
状精度をもって、より有利に製造され得ることとなるの
である。

【００６９】ところで、前記実施形態では、二つの押出
機１６ａ，１６ｂにより、二つの母材１４ａ，１４ｂを
同時に成形して、それら二つの母材１４ａ，１４ｂの突
合せ部３８を摩擦撹拌接合していたが、例えば、並列的
に配置した三つ以上の押出機により、三つ以上の母材１
４を同時に成形して、それら三つ以上の母材１４を互い
に幅方向の側面同士において突き合わせ、そして各突合
せ部をそれぞれ同時に摩擦撹拌接合することにより、目
的とする広幅材１２を製造することも、可能である。

【００７０】また、複数のダイス穴を備えたダイスが取
り付けられてなる一つの押出機を用い、この一つの押出
機にて、複数の母材を同時に成形することも、勿論可能
である。

【００７１】さらに、二つ母材１４ａ，１４ｂの幅方向
の端部同士を互いに重ね合わせて、接触させ、その重合
せ部に対して、高速回転せしめられた回転治具３４のピ
ン３６を、上側に位置する母材１４ａを貫通して、下側
に位置する母材１４ｂにまで達するように差し込んだ状
態で、摩擦撹拌接合することにより、二つの母材１４
ａ，１４ｂを重合せ接合したり、或いは幅方向の端部同
士において互いに重ね合わされた二つの母材１４ａ，１
４ｂの重合せ部の隅肉部に対して、高速回転せしめられ
た回転治具３４のピン３６を斜めに差し込んだ状態で、
摩擦撹拌接合することにより、二つの母材１４ａ，１４
ｂを重合せ隅肉接合したりして、目的とする広幅材１２
を得るようにすることも、可能である。

【００７２】なお、二つの母材１４ａ，１４ｂを幅方向
の側面同士において突き合わせて、接触せしめる場合に
は、例えば、二つの押出機１６ａ，１６ｂを、各母材１
４ａ，１４ｂの幅方向に所定距離を隔てた同一の高さ位
置において、成形される各母材１４ａ，１４ｂが、幅方
向に内側に向かってそれぞれ送り出され得るように配置
し、二つの母材１４ａ，１４ｂが、各押出機１６ａ，１
６ｂの前方の所定距離を隔てた位置で、互いに突き合わ
されるように構成しても良い。

【００７３】また、前記実施形態では、各母材１４ａ，
１４ｂが、押出機１６ａ，１６ｂを用いた押出成形（押
出加工）により成形されていたが、母材の必要数と同一
数の公知の圧延機を用いて、かかる必要数の母材を、同
時に、圧延成形（圧延加工）により成形することも可能
である。なお、かかる圧延機を用いて、母材を成形する
場合には、母材を与えるアルミニウム合金材料を所定の
温度に加熱した状態で圧延加工を行なう、所謂熱間圧延
加工と、母材を与えるアルミニウム合金材料を常温で圧
延加工する、所謂冷間圧延加工の何れも、採用され得る
のである。

【００７４】さらに、各母材１４ａ，１４ｂを圧延成形
する際には、例えば、溶融状態のアルミニウム合金材料
を複数の圧延ローラの間に供給して、それら複数の圧延
ローラの間で冷却固化せしめると共に、この冷却固化さ
れたアルミニウム合金材料を圧延する溶湯圧延加工を行
なう圧延機の複数を用いて、各母材１４ａ，１４ｂを同
時に得ることも、可能である。これによって、各母材１
４ａ，１４ｂが、より効率的に得られることとなるので
ある。

【００７５】更にまた、前記実施形態では、各母材１４
ａ，１４ｂが、長手の平板形状をもって成形されていた
が、それら各母材１４ａ，１４ｂを、長手の角筒形状や
角柱形状において成形するようにしても、何等差し支え
ないのである。

【００７６】また、各母材１４ａ，１４ｂを長手の板形
状において成形する場合にあっても、例えば、図２に示
されるように、各母材１４ａ，１４ｂの一方の面に、長
手方向に連続して延びるリブ５０の複数が幅方向に一定
の距離を隔てて立設せしめた形態において、各母材１４
ａ，１４ｂを成形しても良い。勿論、この場合には、各
母材１４ａ，１４ｂを成形する押出機のダイスのダイス
穴が、それら各母材１４ａ，１４ｂに対応した形状とさ
れる。更に、有利には、図３に示される如く、裏当てロ
ーラ４０における支持ローラ４２のローラ表面に対し
て、各母材１４ａ，１４ｂの一方の面に立設された複数
のリブ５０が嵌入可能な凹部５２の複数が、幅方向に一
定の距離を隔てて形成されることとなる。これらの構成
を採用すれば、一方の面に複数のリブが等間隔をおいて
立設されてなる形態を有し、半導体等の素子や、それを
実装した装置等に取り付けられるヒートシンク等を、優
れた品質と高度な生産性とをもって、極めて有利に製造
することが可能となるのである。

【００７７】さらに、前記実施形態では、各母材１４
ａ，１４ｂの搬送位置において、それらが互いに突き合
わされる（接触せしめられる）位置と、各母材１４ａ，
１４ｂの突合せ部（接触部）３８に対する摩擦撹拌接合
位置とが、極めて近くされているため、各母材１４ａ，
１４ｂが互い突き合わされる位置において、各母材１４
ａ，１４ｂの表面温度が、それらを与えるアルミニウム
合金材料の融点の０．１〜０．５倍の温度となるように
構成されていたが、各母材１４ａ，１４ｂの突合せ部３
８に対する摩擦撹拌接合位置で、それら各母材１４ａ，
１４ｂの表面温度が該融点の０．１〜０．５倍の温度と
なるのであれば、各母材１４ａ，１４ｂが互い突き合わ
される位置における、それら各母材１４ａ，１４ｂの表
面温度は、少なくとも、該融点の０．１倍とされておれ
ば良いのである。

【００７８】また、前記実施形態では、広幅材製造装置
１０を用いて、目的とするアルミニウム合金製広幅材１
２を製造する例が示されていたが、本発明手法において
特定される三つ工程を含んで実施されるのであれば、そ
のような広幅材製造装置１０を何等使用することなく、
目的とする広幅材１２を製造することも、勿論可能であ
る。

【００７９】

【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、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。

【００８０】＜実施例１＞先ず、図１に示される如き構
造を有する広幅材製造装置を用い、かかる広幅材製造装
置の二つ押出機における各コンテナ内に、融点が５５０
℃であるＪＩＳ７０７５アルミニウム合金材料からなる
ビレットをそれぞれセットして、それらのビレットをそ
れぞれ従来の熱間押出成形の実施時と同様な温度に加熱
した後、公知の方法により、各押出機のダイスのダイス
穴を通じて押し出して、厚さ：３ｍｍ、幅：１００ｍｍ
の矩形平板状を呈する長手の母材の二つを、それぞれ連
続的に押出成形した。

【００８１】そして、この押出成形された二つの母材を
ローラコンベヤで搬送すると共に、かかるローラコンベ
ヤ上において、各母材の表面温度が１００℃（アルミニ
ウム合金材料の融点の約０．１８倍）となった、押出機
のダイスから８ｍ離隔した位置で、そこに設けられた一
対のガイドローラの間を通過させつつ、各母材を、幅方
向の側面同士において互いに突合わせて、接触せしめ
た。

【００８２】その後、互いに突き合わされた二つの母材
を更に搬送して、裏当てローラの、ローラ表面温度が８
０℃に調整された支持ローラにて支持せしめることによ
り、各母材における支持ローラの被支持面を加熱した状
態で、先端のピン直径：３ｍｍ、ピン高さ：３ｍｍ、回
転治具先端面半径：６ｍｍである回転治具を用い、回転
数：２０００ｒｐｍ、接合速度：５ｍ／分（一般的な摩
擦撹拌接合操作における接合速度よりも８倍程度早い速
度）の条件下で、二つの母材の突合せ部に対する摩擦撹
拌接合を実施して、二つの母材を突合せ部において一体
的に接合せしめた。かくして、目的とするアルミニウム
合金製広幅板材を得た。

【００８３】そして、かくして得られたアルミニウム合
金製広幅板材の接合部における接合不良の発生の有無を
視認により調べたところ、接合不良個所は、何等認めら
れなかった。このことから、本発明に従う構造を有する
装置を用いて、本発明手法に従うアルミニウム合金製広
幅材の製造方法を実施することによって、優れた品質を
有するアルミニウム合金製広幅板材が、効率的且つ迅速
に得られることが明確に理解され得るのである。

【００８４】＜実施例２＞先ず、図２に示されるような
母材の外形形状に対応したダイス穴が横に二つ並んで設
けられたダイスが、先端部に取り付けられてなる押出機
の一つだけを有し、また、裏当てローラが図３に示され
る如き構造とされている以外、前記実施例１において使
用された広幅材製造装置と同様な構造を有する装置を準
備した。そして、かかる広幅材製造装置の押出機におけ
るコンテナ内に、融点が６３０℃であるＪＩＳ６０６３
アルミニウム合金材料からなるビレットをセットして、
このビレットを従来の熱間押出成形の実施時と同様な温
度に加熱した後、公知の方法により、押出機のダイスの
二つダイス穴を通じてそれぞれ押し出して、厚さ：３ｍ
ｍ、幅：１００ｍｍの矩形板状を呈し、一方の面に、長
手方向に連続して延びるリブの複数が幅方向に一定の距
離を隔てて立設された、長手の母材の二つを、それぞれ
連続的に押出成形した。

【００８５】そして、この押出成形された二つの母材を
ローラコンベヤで搬送すると共に、かかるローラコンベ
ヤ上において、各母材の表面温度が１００℃（アルミニ
ウム合金材料の融点の約０．１６倍）となった、押出機
のダイスから１０ｍ離隔した位置で、そこに設けられた
一対のガイドローラの間を通過させつつ、各母材を、幅
方向の側面同士において互いに突合わせて、接触せしめ
た。

【００８６】その後、互いに突き合わされた二つの母材
を更に搬送して、裏当てローラの、ローラ表面温度が８
０℃に調整された支持ローラにて、各母材のリブを支持
ローラの凹部内に嵌入させつつ支持せしめることによ
り、各母材における支持ローラの被支持面を加熱した状
態で、先端のピン直径：３ｍｍ、ピン高さ：３ｍｍ、回
転治具先端面半径：６ｍｍである回転治具を用い、回転
数：２０００ｒｐｍ、接合速度：６ｍ／分（一般的な摩
擦撹拌接合操作における接合速度よりも１０倍程度早い
速度）の条件下で、二つの母材の突合せ部に対する摩擦
撹拌接合を実施して、二つの母材を突合せ部において一
体的に接合せしめた。また、その後、この得られた接合
体を５００ｍｍ間隔で複数に切断した後、それら複数の
接合体のそれぞれに対して、１８０℃、２時間の条件
で、Ｔ５時効処理を公知の方法により実施した。これに
よって、目的とするアルミニウム合金製広幅板材を複数
得た。

【００８７】そして、かくして得られた複数のアルミニ
ウム合金製広幅材の接合部における接合不良の発生の有
無を視認により、それぞれ調べたところ、接合不良個所
は、何れも認められなかった。このことから、本発明に
従う構造を有する装置を用いて、本発明手法に従うアル
ミニウム合金製広幅材の製造方法を実施することによっ
て、ヒートシンク等に適用可能なアルミニウム合金製広
幅板材を、優れた品質をもって、効率的且つ迅速に製造
し得ることが、明確に認識され得るのである。

【００８８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に従うアルミニウム合金製広幅材の製造方法によれ
ば、母材同士の接合部における接合不良等のない、優れ
た品質を有するアルミニウム合金製広幅材を、迅速且つ
効率的な操作により、高度な生産性をもって製造するこ
とが出来るのである。

【００８９】また、本発明に従うアルミニウム合金製広
幅材の製造装置を用いれば、アルミニウム合金製広幅材
が、母材同士の接合部における接合不良等のない、優れ
た品質と高度な生産性とをもって、極めて有利に製造さ
れ得ることとなるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う構造を有するアルミニウム合金製
広幅材の製造装置の一例を示す斜視説明図であって、ア
ルミニウム合金製広幅材を製造している状態を示してい
る。

【図２】本発明手法に従って製造されるアルミニウム合
金製広幅材の、図１に示されるものとは異なる例を示す
斜視説明図である。

【図３】図２に示されたアルミニウム合金製広幅材を製
造する際に、図１に示される製造装置に組み込まれて使
用される裏当てローラの、図１に示されるものとは別の
例を示す縦断面説明図である。

【符号の説明】

１０ 広幅材製造装置 １２ 広幅材 １４ 母材 １６ 押出機 １８ ローラコンベヤ ２０ 接合機構 ２６ ダイス ３４ 回転治具 ３６ ピン ３８ 突合せ部 ４０ 裏当てローラ ４２ 支持ロー
ラ ４４ 押えローラ ４６ 接合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 103:10 Ｂ２３Ｋ 103:10

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の幅を有する長手の板状、角筒状、
   若しくは角柱状のアルミニウム合金製母材の複数を、幅
   方向に並べて互いに接触せしめた状態下で、その接触部
   において長手方向に連続的に接合して、一体化すること
   により、アルミニウム合金製広幅材を製造するに際し
   て、 アルミニウム合金材料に対する押出加工や圧延加工を実
   施して、前記アルミニウム合金製母材の複数を、成形直
   後の表面温度と内部温度が該アルミニウム合金材料の融
   点の０．１倍以上となるように、同時に成形する工程
   と、 それら成形された前記複数の母材のそれぞれの表面温度
   が前記融点の０．１倍未満の温度にまで低下する前に、
   該複数の母材を、幅方向に並べて互いに接触せしめる工
   程と、 それら互いに接触せしめられた複数の母材のそれぞれの
   表面温度が、前記融点の０．１〜０．５倍の範囲内とさ
   れている間に、該複数の母材の接触部に対する摩擦撹拌
   接合操作を行なうことにより、該複数の母材を、該接触
   部において長手方向に連続的に接合して、一体化する工
   程とを、含むことを特徴とするアルミニウム合金製広幅
   材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記複数の母材を、幅方向に並べて、幅
   方向の側面同士において互いに突き合わせた状態下で、
   その突合せ部に対して、ロッド状の回転治具の先端に同
   心的に設けたピンを、該回転治具と共に一体に回転させ
   つつ差し込み、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することで、前記摩擦撹拌接合
   操作を実施するようにした請求項１に記載のアルミニウ
   ム合金製広幅材の製造方法。
3. 【請求項３】 前記複数の母材を幅方向の側面同士にお
   いて互いに突き合わせた状態下で、該複数の母材のそれ
   ぞれにおける、幅方向と長手方向に対して直角な方向の
   一方の側に位置する端面側から、それら各母材を加熱す
   る一方、前記ピンを、前記回転治具と共に一体に回転さ
   せつつ、該複数の母材の加熱される端面側とは反対側か
   ら、該複数の母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、かかる突合せ部を摩擦撹拌接
   合するようにした請求項２に記載のアルミニウム合金製
   広幅材の製造方法。
4. 【請求項４】 前記圧延加工が、溶融状態のアルミニウ
   ム合金材料を複数の圧延ローラの間に供給して、それら
   複数の圧延ローラの間で冷却固化せしめると共に、該冷
   却固化されたアルミニウム合金材料を圧延する溶湯圧延
   加工である請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアル
   ミニウム合金製広幅材の製造方法。
5. 【請求項５】 複数の押出機を用いて、前記複数のアル
   ミニウム合金製の母材を同時に押出成形するようにした
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアルミニウム合
   金製広幅材の製造方法。
6. 【請求項６】 複数のダイス穴を有するダイスを備えた
   押出機を用い、それら複数のダイス穴を通じて、前記複
   数のアルミニウム合金製の母材を同時に押出成形するよ
   うにした請求項１乃至請求項３の何れかに記載のアルミ
   ニウム合金製広幅材の製造方法。
7. 【請求項７】 所定の幅を有する長手の板状、角筒状、
   若しくは角柱状のアルミニウム合金製母材の複数を、幅
   方向に並べて互いに接触せしめた状態下で、その接触部
   において長手方向に連続的に接合して、一体化すること
   により、アルミニウム合金製広幅材を製造する装置にし
   て、 前記アルミニウム合金製母材の複数を、成形直後の表面
   温度と内部温度が、該複数の母材をそれぞれ与えるアル
   ミニウム合金材料の融点の０．１倍以上となるように、
   同時に押出成形若しくは圧延成形して連続的に送り出す
   押出機若しくは圧延機と、 該押出機若しくは圧延機から送り出される前記複数の母
   材を、それぞれの表面温度が前記アルミニウム合金材料
   の融点の０．１倍未満の温度にまで低下する前に、幅方
   向に並べて互いに接触せしめるように案内する案内機構
   と、 該案内機構よりも、前記複数の母材の送出し方向の下流
   側において、該複数の母材のそれぞれの表面温度が前記
   融点の０．１〜０．５倍の範囲内に維持される位置に配
   置された、先端にピンが同心的に設けられてなるロッド
   状の回転治具を有し、該案内機構にて互いに接触せしめ
   られた複数の母材のそれぞれの表面温度が該融点の０．
   １〜０．５倍の範囲内とされている間に、該ピンを、該
   回転治具と共に一体に回転させつつ、それら複数の母材
   の接触部に差し込み、相対的に移動させて、該接触部を
   摩擦撹拌接合することにより、該複数の母材を、該接触
   部において長手方向に連続的に接合して、一体化する接
   合機構とを、有することを特徴とするアルミニウム合金
   製広幅材の製造装置。
8. 【請求項８】 前記ピンを有する前記回転治具の配設位
   置における、前記互いに接触せしめられた複数の母材を
   間に挟んだ該回転治具側とは反対側に、それら複数の母
   材を支持するように配設されて、該複数の母材の接触部
   への該ピンの差込みに伴って該複数の母材に作用せしめ
   られる押圧力による該複数の母材の変形を阻止する裏当
   てローラを更に有して、前記接合機構が構成されている
   請求項７に記載のアルミニウム合金製広幅材の製造装
   置。
9. 【請求項９】 前記裏当てローラが、該裏当てローラに
   て支持される前記複数の母材の被支持面を加熱する加熱
   手段を有している請求項８に記載のアルミニウム合金製
   広幅材の製造装置。
10. 【請求項１０】 前記接合機構が、前記裏当てローラに
    設けられた前記加熱手段の加熱温度を制御する制御部を
    有している請求項９に記載のアルミニウム合金製広幅材
    の製造装置。
11. 【請求項１１】 前記裏当てローラの幅方向の両サイド
    に、該裏当てローラにて支持される前記互いに接触せし
    められた複数の母材の幅方向の最も外側に位置する二つ
    の側面にそれぞれ接触して、該複数の母材を、それらの
    接触部が離間しないように、幅方向内側に押さえ付ける
    押えローラが配設されている請求項８乃至請求項１０の
    何れかに記載のアルミニウム合金製広幅材の製造装置。
12. 【請求項１２】 前記押出機が、前記複数の母材のそれ
    ぞれを、前記ピンの差込み側とは反対側の面に、長手方
    向に連続して延びるリブの複数が幅方向に所定の距離を
    隔てて立設されるように成形するダイスを有して構成さ
    れると共に、前記裏当てローラが、そのローラ面に、該
    複数の母材にそれぞれ設けられた複数のリブが嵌入可能
    な凹部が幅方向に所定の距離を隔てて形成されて、構成
    されている請求項８乃至請求項１１の何れかに記載のア
    ルミニウム合金製広幅材の製造装置。