JP2007190606A - 加熱摩擦攪拌溶接方法および装置 - Google Patents

加熱摩擦攪拌溶接方法および装置 Download PDF

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進 日置
Riichi Suzuki
理一 鈴木
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勇太 金子
Takehiko Takahashi
武彦 高橋
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Abstract

【課題】温度が上昇することにより塑性流動が起こりやすくなる性質を積極的に利用するため，溶接部材を加熱して，溶接速度や品質を向上しようとするものである。
【解決手段】摩擦攪拌溶接時に，溶接部材を加熱して，塑性流動を常温時より容易に起こさせる。
【選択図】図２

Description

二つ以上の部材を溶接・接合する技術
摩擦攪拌溶接は１９９１年に英国の溶接研究所において開発された固相接合である
．その原理は，例えば図１に示すように二つの材料（以下溶接部材とする）を付き合わせて，常温にて，その部分にネジ状のツールを回転させながら加圧して押し込み，溶接方向に移動させることにより，両溶接部材の溶接部分は多少の温度上昇をともないながら塑性流動を起こさせ，溶接部材を攪拌して溶接する技術である． 日本国特許「特許番号：第２７１２８３８号」
発明が解決しょうとする課題
［０００２］において述べた発明は常温にて摩擦攪拌溶接を達成しょうとする技術であり，材料の塑性流動に関する知見，すなわち，一般に材料は温度が上昇することにより塑性流動が起こりやすくなる事実を充分に活かされていない．本発明はこの温度が上昇することにより塑性流動が起こりやすくなる性質を積極的に利用するため，溶接部材を加熱して，溶接速度や品質を向上しょうとするものである．
課題を解決するための手段
溶接部材をヒーターなどの適当な加熱装置を用いて，機械的な摩擦攪拌時の温度上昇を考慮して，溶接部分の温度が適当な温度になるように加熱して摩擦攪拌溶接を行なうものである．
発明の効果
溶接部材を加熱することにより，溶接部分の塑性流動が起こり易くなり，溶接部の摩擦攪拌効果が促進されると同時に摩擦攪拌される領域が溶接方向に前進することを容易にすることが出来る．したがって，溶接速度とその部分の溶接品質を向上出来る効果がある．
突き合わせ溶接を行なう場合は，二つの溶接部材を固定し，溶接部材を下部または上部など周辺部をヒーターなどの適当な熱源により加熱するか，レーザーなどにより溶接部周辺部の温度を上昇させ，溶接部材またはネジを設けた回転ツールを溶接方向に移動し，摩擦攪拌部を溶接方向に移動させて溶接を達成する．
図２は，上記［０００６］において最良の形態を装置化した一例である．
図３は，［０００７］に示した装置を用いて，アルミニウム合金を摩擦攪拌溶接した結果の一例を示したものであり，縦軸に溶接速度を，横軸にツール回転速度をとり，試験温度が常温，１５０℃および３００℃における健全な溶接部を得られたもの，不健全な溶接部が得られたものを記号で示したものである．図に見るように従来の常温における摩擦攪拌溶接法による結果と本発明を適用した結果では，３００℃の加熱した場合溶接速度において約３．０倍の効果が得られていることがわかる．
現在多くの産業分野において利用され，製品の製造に活用されている，従来の常温における摩擦攪拌溶接装置に加熱装置を付加することにより，容易に実施できる方法であるため，多くの産業分野において利用される可能性は充分ある．
常温に於ける摩擦攪拌溶接の原理図 加熱摩擦攪拌溶接装置の一例 アルミニウム合金を常温ならびに加熱摩擦攪拌溶接した結果の一例
符号の説明
１ ツール
２ 溶接部材
４ 接合装置
５ 冷却装置
６ ヒーター

Claims (2)

  1. 溶接部材を加熱する装置を有し，保温のための被覆材を設置し，摩擦攪拌接合するためのネジを持つツールの近傍に，加熱時の熱が装置上部構造に伝達されないための冷却装置を持つ，摩擦攪拌溶接装置．
  2. 溶接部材をヒーター，レーザー照射，赤外線照射，プラズマアーク，電子ビーム照射，通電によるジュール熱の付与，その他の適当な方法による加熱源を利用して，溶接部が，摩擦攪拌溶接時の機械的な摩擦攪拌による温度上昇を考慮して，溶接部分の温度が適切な温度になるように加熱して行なう，摩擦攪拌溶接方法．
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