JP2007313520A - Rotating tool for friction stir spot welding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摩擦撹拌点接合用回転工具に係り、特に、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、それぞれ、軸回りに回転可能に且つ軸方向に別個に移動可能とされた複動式構造を呈する摩擦撹拌点接合用回転工具であって、円滑な摩擦撹拌点接合操作を繰り返し行ない得るものに関するものである。 The present invention relates to a rotary tool for friction stir spot joining, and in particular, a double-acting device in which a probe and a shoulder member are configured separately and can be rotated around an axis and separately moved in an axial direction. The present invention relates to a friction stir spot welding rotary tool having a formula structure, which can repeatedly perform a smooth friction stir spot joining operation.
従来から、自動車の製造工程においては、そのボデー部材や各種部品が、複数の金属板部材を重ね合わせて、それらをリベットや抵抗スポット溶接の如き点接合にて連結して、一体化することにより、製造されてきており、また、そのような点接合による金属板部材の連結形式は、鉄道車両を始めとする各種車両や、航空機等の輸送機分野において、また、家電製品、建材等の構造物等の分野においても、広く採用されている。 Conventionally, in the automobile manufacturing process, the body member and various parts are integrated by overlapping a plurality of metal plate members and connecting them by point joining such as rivets and resistance spot welding. In addition, the connection method of the metal plate members by such point joining is used in various vehicles including railway vehicles, transportation equipment such as aircraft, and structures of household appliances, building materials, etc. Also widely used in the field of goods.
一方、特許文献1等において、接合時の入熱が少なく、軟化や歪みの程度が少ない接合手法として、摩擦熱を利用して、金属部材を接合せしめるようにした摩擦撹拌接合法が提案されるに至り、更に、そのような摩擦撹拌接合法を利用して、複数の金属板部材の重合せ部位を点接合せしめる技術が検討され、それによって、従来の抵抗スポット溶接やリベットによる接合よりも、継手品質が良く、良好な接合状態が安定して得られるとして、各種の摩擦撹拌点接合方法(Friction Stir Spot Welding)が、提案されている(特許文献2〜5等参照)。
On the other hand, in Patent Document 1 and the like, a friction stir welding method is proposed in which metal members are joined using frictional heat as a joining method with less heat input during joining and less degree of softening or distortion. In addition, using such a friction stir welding method, a technique for spot-joining the overlapping portions of a plurality of metal plate members has been studied, thereby, rather than conventional resistance spot welding or joining by rivets, Various friction stir spot welding methods (Friction Stir Spot Welding) have been proposed (see
それら各種の摩擦撹拌点接合方法の中の一つに、本願出願人の一人が提案した方法であって、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造の回転工具を用いる方法がある(特許文献5参照)。即ち、そこにおいては、かかる構造(複動式構造)の回転工具を用い、接合されるべき金属板部材の重合せ部に対して、それぞれ、回転せしめられたプローブ及びショルダ部材の差し込み(突き出し)と当接によって、かかる重合せ部に摩擦撹拌領域を形成して、それら複数の金属板部材の接合を図った後、プローブを摩擦撹拌領域から引き抜きつつ、ショルダ部材を前進させて、摩擦撹拌領域の表面を押圧することによって、プローブ穴内に周囲の摩擦撹拌領域の材料を流れ込ませて、かかるプローブ穴を埋め、そして、プローブとショルダ部材のショルダ面とが面一となったところで、回転工具を重合せ部から離脱させるようにした方法が明らかにされている。かかる先に提案の方法は、従来の、ロッド形状の工具本体の先端に、ピン形状の硬質プローブを一体的に設けてなる構造のピン型工具(回転工具)を用いた方法(特許文献1〜4等参照)における問題点、具体的には、点接合操作の終了後に、金属板部材の重合せ部位に形成される摩擦撹拌領域(撹拌部)からピン型工具を引き抜くと、そこに、かかるピン型工具の先端の差し込み部分に対応した形状の凹所(穴)が残り、これが、塗装時における液溜まりの問題を惹起したり、接合されるべき金属板部材の継手強度(結合強度)にも悪影響をもたらす等の問題点が、有利に解消されたものとなっており、また、接合されるべき金属板部材の板厚が種々変化しても、一つの回転工具にて対応することが出来るという特徴をも有している。 One of these various friction stir spot joining methods is a method proposed by one of the applicants of the present application, in which the probe and the shoulder member are configured separately and can be moved separately in the axial direction. There is also a method using a rotary tool having a double-acting structure (see Patent Document 5). That is, in this case, the rotating tool having such a structure (double-acting structure) is used, and the rotated probe and shoulder member are inserted (projected) into the overlapping portions of the metal plate members to be joined. The friction stir zone is formed in the overlapped portion by abutting with each other, and the plurality of metal plate members are joined together, and then the shoulder member is advanced while the probe is pulled out from the friction stir zone. The material of the surrounding friction stir zone is caused to flow into the probe hole by pressing the surface, and the probe hole is filled, and when the probe and the shoulder surface of the shoulder member are flush with each other, the rotary tool is A method has been clarified in which it is separated from the superposed portion. Such a previously proposed method is a conventional method using a pin-type tool (rotary tool) having a structure in which a pin-shaped hard probe is integrally provided at the tip of a rod-shaped tool body (Patent Documents 1 to 3). 4)), specifically, when the pin-type tool is pulled out from the friction stir zone (stirring portion) formed at the overlapped portion of the metal plate member after the point joining operation is finished, it takes place there. A recess (hole) with a shape corresponding to the insertion part at the tip of the pin-type tool remains, which causes a problem of liquid accumulation during painting, and increases the joint strength (bonding strength) of the metal plate members to be joined. The problem of causing adverse effects is advantageously eliminated, and even if the thickness of the metal plate members to be joined changes variously, it can be handled with a single rotating tool. It also has the feature of being able to do it.
しかしながら、上述したような複動式構造の回転工具を用いた摩擦撹拌点接合方法にあっては、用いる回転工具が複動式構造であるが故に、プローブとショルダ部材との間には、必然的にクリアランス(隙間)が存在することとなり、そのために、そのようなクリアランスに、摩擦撹拌領域(接合部)を構成する被接合金属部材の材料が入り込み、凝着する問題があり、そしてそれによって、プローブとショルダ部材との間における、互いに独立した作動(移動)が困難となったり、ひいては、摩擦撹拌点接合操作を繰り返して行うことが不可能となる問題があった。 However, in the friction stir spot joining method using the rotary tool having the double-acting structure as described above, the rotary tool to be used has a double-acting structure. Clearance (gap) exists, and therefore, there is a problem that the material of the metal member to be joined constituting the friction stir zone (joining portion) enters and adheres to such clearance, and thereby In addition, there has been a problem that it becomes difficult to operate (move) independent of each other between the probe and the shoulder member, and it is impossible to repeatedly perform the friction stir spot joining operation.
このため、本願出願人等は、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造を呈する摩擦撹拌点接合用回転工具の他の一種として、ショルダ部材の内周面とプローブの外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされており、更に、ショルダ部材における拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、狭小間隙を通じて入り込んだ被接合金属部材の材料カスが、この排出孔を通じて外部に排出され得るようにした摩擦撹拌点接合用回転工具と、そのような回転工具を用いた摩擦撹拌点接合方法として、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、プローブとショルダ部材とを繰り返し、軸方向に抜き差し移動させて、重合せ部の摩擦撹拌部から(ショルダ部材とプローブとの間の)隙間に流入して溜った或いは固着した被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめる手法を、提案している(特願2005−121088)。 For this reason, the applicants of the present application and the like are another type of friction stir spot joining rotary tool that has a double-acting structure in which the probe and the shoulder member are configured separately and can be moved separately in the axial direction. The gap between the inner circumferential surface of the shoulder member and the outer circumferential surface of the probe is a narrow gap on the distal end side, and an enlarged gap that is a gap larger than the narrow gap on the base side. Further, a discharge hole penetrating the cylindrical wall is formed in the formation part of the enlarged gap in the shoulder member, and the material residue of the metal member to be joined that has entered through the narrow gap can be discharged to the outside through the discharge hole. After carrying out the friction stir spot welding operation on the overlapping portions of the plate-like parts of the plurality of metal members to be joined as the rotary tool for stir spot welding and the friction stir spot joining method using such a rotary tool ,Professional The material of the to-be-joined metal member that has accumulated and adhered to the gap (between the shoulder member and the probe) flowing from the friction stirrer of the overlapped part by repeatedly inserting and removing the sleeve and the shoulder member in the axial direction. A method for promoting the discharge of waste has been proposed (Japanese Patent Application No. 2005-121088).
しかしながら、そのような先に提案の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、摩擦撹拌点接合操作を繰り返し、実施すると、その繰返し回数が比較的少ない場合には、ショルダ部材とプローブとの間の隙間から流入した被接合金属部材の材料カスが、ショルダ部材に設けられた排出孔から効果的に回転工具の外部に排出され、上述したような問題の発生が有利に抑制され得たものの、点接合操作の繰返し回数が多くなるに従って、材料カスが排出孔から外部へ排出し難くなり、結果として、先に提案の摩擦撹拌点接合方法の如く、点接合操作を実施した後に、プローブ及びショルダ部材を、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、それら部材の間の隙間に流入した材料カスを排出せざるを得なかったのであり、その点において、未だ改良の余地が残されていたのである。 However, when the friction stir spot joining operation is repeated and performed using the previously proposed rotary tool for friction stir spot joining, if the number of repetitions is relatively small, the distance between the shoulder member and the probe is Although the material residue of the metal member to be joined that has flowed in from the gap is effectively discharged to the outside of the rotary tool from the discharge hole provided in the shoulder member, the occurrence of the above-described problem can be advantageously suppressed. As the number of repetitions of the joining operation increases, it becomes difficult for the material residue to be discharged to the outside from the discharge hole. As a result, after performing the point joining operation as in the previously proposed friction stir spot joining method, the probe and the shoulder member Is repeatedly moved in the axial direction, and the material waste that has flowed into the gap between the members has to be discharged. Room for good is had been left.
なお、本発明に関連する先行技術文献としては、以下のものがある。
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、プローブとショルダ部材との間の隙間等に入り込む金属材料を摩擦撹拌点接合操作中に効果的に外部に排出して、かかる金属材料の凝着によって惹起される問題を有利に緩和乃至は回避し、以て、円滑な摩擦撹拌点接合操作を繰り返し行ない得るようにした摩擦撹拌点接合用回転工具を提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is that the metal material that enters the gap between the probe and the shoulder member is joined by friction stir spot welding. Friction that is effectively discharged to the outside during the operation, and the problem caused by the adhesion of the metal material is advantageously alleviated or avoided, so that the smooth friction stir spot joining operation can be repeated. It is to provide a rotating tool for stirring point joining.
そして、本発明にあっては、上記した課題を解決するために、複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備え、且つ、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造を呈する摩擦撹拌点接合用回転工具にして、前記ショルダ部材の内周面上又は前記プローブの外周面上の少なくとも何れか一方に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間から入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスを分断するための突起物が設けられていると共に、該ショルダ部材の筒壁を貫通する排出孔が形成され、該排出孔を通じて、前記突起物にて分断された材料カスが該ショルダ部材の外部へ排出され得るようにしたことを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具を、その要旨とするものである。 And in this invention, in order to solve an above-mentioned subject, each plate-like part of a plurality of metal members to be joined is piled up, and it is inserted in a rod shape while being rotated from one side of the superposed part. And a cylindrical shoulder member that is fitted around the probe and is coaxially positioned and has a shoulder surface that is brought into contact with the surface on one side in a rotating state, and The probe and the shoulder member are configured separately, and are made into a rotary tool for friction stir spot joining that exhibits a double-acting structure in which the probe and the shoulder member are separately movable in the axial direction, and on the inner peripheral surface of the shoulder member or the A protrusion is provided on at least one of the outer peripheral surfaces of the probe to divide the material residue of the metal member to be joined that has entered from the gap between the inner peripheral surface of the shoulder member and the outer peripheral surface of the probe. With being Friction agitation characterized in that a discharge hole penetrating the cylindrical wall of the shoulder member is formed, and the material residue divided by the projection can be discharged to the outside of the shoulder member through the discharge hole. The gist of the rotary tool for point joining is as follows.
また、本発明は、複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材と、該ショルダ部材の外周面に同軸的に外挿され、軸方向に作用せしめられる付勢力によって、先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっている円筒状の押圧部材とを備え、且つ、前記プローブと前記ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造を呈する摩擦撹拌点接合用回転工具にして、前記押圧部材の内周面上又は前記ショルダ部材の外周面上の少なくとも何れか一方に、該押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間から入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスを分断するための突起物が設けられていると共に、該押圧部材の筒壁を貫通する排出孔が形成され、該排出孔を通じて、前記突起物にて分断された材料カスが該押圧部材の外部へ排出され得るようにしたことを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具をも、その要旨とするものである。 In addition, the present invention provides a rod-like probe that is inserted while being rotated from one side of the overlapped portion of each of the plate-like portions of a plurality of metal members to be joined, and is fitted around the probe. A cylindrical shoulder member having a shoulder surface that is positioned coaxially and is brought into contact with the surface on one side in a rotating state, and is coaxially extrapolated to the outer peripheral surface of the shoulder member, and is axially A cylindrical pressing member whose tip surface can be pressed against a surface on one side of the overlapping portion by an urging force to be applied, and the probe and the shoulder member are separated from each other. A friction stir spot joining rotary tool configured to be a body and exhibiting a double-acting structure that is separately movable in the axial direction, at least on the inner peripheral surface of the pressing member or the outer peripheral surface of the shoulder member Either of these Protrusions are provided to divide the material debris of the metal member to be joined that has entered from the gap between the inner peripheral surface of the member and the outer peripheral surface of the shoulder member, and penetrates the cylindrical wall of the pressing member. A rotary tool for joining a friction stir spot, characterized in that a discharge hole is formed, and the material residue divided by the projection can be discharged to the outside of the pressing member through the discharge hole. This is the gist.
従って、このような本発明に係る摩擦撹拌点接合用回転工具にあっては、プローブとショルダ部材とが複動式構造とされており、それらプローブとショルダ部材との間の隙間に、被接合金属部材の板状部を重ね合わせてなる重合せ部に形成される摩擦撹拌部(接合部)から塑性流動化された金属材料(材料カス)が流入してきても、かかる材料カスは、ショルダ部材の内周面上又はプローブの外周面上の少なくとも何れか一方に設けられた突起物によって、摩擦撹拌点接合操作中に有利に分断され、また、分断されて粉状片となった材料カスは、ショルダ部材に形成された排出孔を通じて、ショルダ部材の外部へ有利に排出され得るところから、それらプローブとショルダ部材との間の隙間に金属材料が蓄積して、凝着し、固着することによって惹起されるトラブルは、効果的に抑制乃至は阻止され得るようになるのである。 Therefore, in such a friction stir spot joining rotary tool according to the present invention, the probe and the shoulder member have a double-acting structure, and the gap between the probe and the shoulder member is to be joined. Even if metal material (material waste) plastically fluidized flows from the friction stirrer (joint part) formed in the overlapping part formed by superposing the plate-like parts of the metal member, the material residue remains in the shoulder member. The material debris that is advantageously divided during the friction stir spot welding operation by the protrusions provided on at least one of the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the probe, and divided into powder pieces. The metal material accumulates in the gap between the probe and the shoulder member through the discharge hole formed in the shoulder member. Yo Trouble elicited Te effectively suppressed or is to become such that it can be prevented.
また、そのような材料カスを分断するための突起物、及び分断された材料カスを排出するための排出孔を備えたことによる作用・効果は、ショルダ部材の外側に円筒状の押圧部材が外挿される複動式構造の摩擦撹拌点接合用回転工具において、材料カスを分断するための突起物が、押圧部材の内周面上又はショルダ部材の外周面上の少なくとも何れか一方に設けられると共に、分断された材料カスを排出するための排出孔が、押圧部材の筒壁を貫通するように形成された場合においても、同様に奏され得るところである。即ち、押圧部材とショルダ部材との間の隙間から流入してきた塑性流動化された金属材料(材料カス)は、摩擦撹拌点接合操作中において、上記突起物によって効果的に分断され得ると共に、分断された材料カスは、押圧部材に形成された排出孔を通じて外部へ有利に排出され得ることとなり、以て、押圧部材及びショルダ部材間における金属材料の凝着によって惹起されるトラブルも、効果的に緩和乃至は回避され得るのである。 In addition, the operation and effect of the provision of the projection for dividing the material residue and the discharge hole for discharging the separated material residue is that the cylindrical pressing member is outside the shoulder member. In the rotary tool for friction stir spot joining having a double-acting structure to be inserted, a protrusion for dividing the material residue is provided on at least one of the inner peripheral surface of the pressing member and the outer peripheral surface of the shoulder member. In the case where the discharge hole for discharging the divided material residue is formed so as to penetrate the cylindrical wall of the pressing member, the same effect can be obtained. That is, the plastic fluidized metal material (material residue) flowing in from the gap between the pressing member and the shoulder member can be effectively divided by the protrusions during the friction stir spot joining operation, and The material residue that has been removed can be advantageously discharged to the outside through the discharge hole formed in the pressing member, so that troubles caused by the adhesion of the metal material between the pressing member and the shoulder member can be effectively prevented. It can be mitigated or avoided.
ところで、本発明は、前記した課題又は明細書全体の記載や図面から把握される課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものであり、また、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせにおいても、採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されることなく、明細書全体の記載並びに図面に開示の発明思想に基づいて認識され得るものであることが、理解されるべきである。 By the way, the present invention can be suitably implemented in various modes as listed below in order to solve the above-described problems or problems to be grasped from the description of the entire specification and the drawings. Each aspect described in can be employed in any combination. It should be noted that the aspects or technical features of the present invention are not limited to those described below, and can be recognized based on the description of the entire specification and the inventive concept disclosed in the drawings. Should be understood.
(1) 複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備え、且つ、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造を呈する摩擦撹拌点接合用回転工具にして、前記ショルダ部材の内周面上又は前記プローブの外周面上の少なくとも何れか一方に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間から入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスを分断するための突起物が設けられていると共に、該ショルダ部材の筒壁を貫通する排出孔が形成され、該排出孔を通じて、前記突起物にて分断された材料カスが該ショルダ部材の外部へ排出され得るようにしたことを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。 (1) Each plate-like part of a plurality of metal members to be joined is overlapped, and a rod-like probe that is inserted while being rotated from one side of the overlapped part, and is coaxially fitted around the probe. And a cylindrical shoulder member having a shoulder surface that is brought into contact with the surface on one side in a rotating state, and the probe and the shoulder member are configured separately and separately. A friction stir spot welding rotary tool having a double-acting structure that is movable in the axial direction at least on the inner peripheral surface of the shoulder member or on the outer peripheral surface of the probe. A protrusion for separating material debris of the metal member to be joined that has entered from a gap between the inner peripheral surface of the probe and the outer peripheral surface of the probe is provided, and discharge that penetrates the cylindrical wall of the shoulder member A hole is formed Through exhaust Deana, friction stir spot joining rotary tool, characterized in that as cutting material debris can be discharged to the outside of the shoulder member by said projections.
(2) 前記ショルダ部材の外周面に、同軸的に、円筒状の押圧部材が外挿され、該押圧部材の軸方向に作用せしめられる付勢力によって、該押圧部材の先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっており、且つ、該押圧部材の内周面上又は前記ショルダ部材の外周面上の少なくとも何れか一方に、該押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間から入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスを分断するための突起物が設けられていると共に、該押圧部材の筒壁を貫通する排出孔が形成され、該排出孔を通じて、前記突起物にて分断された材料カスが該押圧部材の外部へ排出され得るようにしたことを特徴とする上記態様(1)に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
このように、プローブ、ショルダ部材並びに押圧部材から構成される複動式構造の摩擦撹拌点接合用回転工具において、ショルダ部材の内周面上又はプローブの外周面上の少なくとも何れか一方のみならず、押圧部材の内周面上又はショルダ部材の外周面上の少なくとも何れか一方においても、部材間の隙間に入り込んだ接合金属部材の材料カスを分断するための突起物を設け、更に、ショルダ部材及び押圧部材に、各々の筒壁を貫通する排出孔を形成せしめることによって、各部材間(プローブ−ショルダ部材間、及びショルダ部材−押圧部材間)における金属材料の固着によるトラブルの発生をより有利に回避することが出来る。
(2) A cylindrical pressing member is coaxially inserted on the outer peripheral surface of the shoulder member, and the leading end surface of the pressing member is made to overlap with the urging force exerted in the axial direction of the pressing member. And the inner peripheral surface of the pressing member on at least one of the inner peripheral surface of the pressing member and the outer peripheral surface of the shoulder member. Protrusions are provided for separating the material residue of the metal member to be joined that has entered from the gap between the outer peripheral surface of the shoulder member, and a discharge hole penetrating the cylindrical wall of the pressing member is formed. The friction stir spot joining rotary tool according to the above aspect (1), wherein the material residue divided by the projection can be discharged to the outside of the pressing member through the discharge hole.
Thus, in the double-acting friction stir spot welding rotary tool composed of the probe, the shoulder member, and the pressing member, not only at least one of the inner surface of the shoulder member and the outer surface of the probe. Further, at least one of the inner peripheral surface of the pressing member and the outer peripheral surface of the shoulder member is provided with a projection for dividing the material residue of the joining metal member that has entered the gap between the members, and further, the shoulder member Further, by forming discharge holes penetrating the respective cylinder walls in the pressing member, it is more advantageous to cause troubles due to adhesion of the metal material between the members (between the probe and the shoulder member and between the shoulder member and the pressing member). Can be avoided.
(3) 複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材と、該ショルダ部材の外周面に同軸的に外挿され、軸方向に作用せしめられる付勢力によって、先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっている円筒状の押圧部材とを備え、且つ、前記プローブと前記ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造を呈する摩擦撹拌点接合用回転工具にして、前記押圧部材の内周面上又は前記ショルダ部材の外周面上の少なくとも何れか一方に、該押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間から入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスを分断するための突起物が設けられていると共に、該押圧部材の筒壁を貫通する排出孔が形成され、該排出孔を通じて、前記突起物にて分断された材料カスが該押圧部材の外部へ排出され得るようにしたことを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。 (3) Each plate-like part of a plurality of metal members to be joined is superposed, and a rod-like probe that is inserted while being rotated from one side of the overlapped part, and is coaxially fitted around the probe. And a cylindrical shoulder member having a shoulder surface that is brought into contact with the surface on one side in a rotating state, and is coaxially extrapolated to the outer peripheral surface of the shoulder member to act in the axial direction. A cylindrical pressing member whose tip surface can be pressed against a surface on one side of the overlapping portion by an urging force, and the probe and the shoulder member are configured separately. And a friction stir spot joining rotary tool having a double-acting structure that is separately movable in the axial direction, and at least one of the inner surface of the pressing member and the outer surface of the shoulder member. Of the pressing member A discharge hole that divides the material residue of the metal member to be joined that has entered from the gap between the peripheral surface and the outer peripheral surface of the shoulder member, and that passes through the cylindrical wall of the pressing member. A rotary tool for joining a friction stir spot, wherein the material residue divided by the protrusion can be discharged to the outside of the pressing member through the discharge hole.
(4) 前記ショルダ部材に、その筒壁を貫通する排出孔が形成されていることを特徴とする上記態様(3)に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
このような態様は、プローブとショルダ部材との間への金属材料の流入が比較的少ない場合に有利に採用され得る。
(4) The friction stir spot welding rotary tool according to the aspect (3), wherein the shoulder member is formed with a discharge hole penetrating the cylindrical wall.
Such an embodiment can be advantageously employed when the amount of metal material flowing between the probe and the shoulder member is relatively small.
(5) 前記ショルダ部材の内周面と前記プローブの外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされており、更に、該ショルダ部材における該拡大間隙の形成部位に、該ショルダ部材の筒壁を貫通する排出孔が形成されていることを特徴とする上記態様(1)乃至(4)の何れか1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
この態様のように、ショルダ部材の内周面とプローブの外周面との間の隙間において、狭小間隙と拡大間隙とを組み合わせた構成が採用されていると共に、ショルダ部材における拡大間隙の形成部位に排出孔が設けられていることによって、ショルダ部材の内周面とプローブの外周面との間の隙間への、摩擦撹拌部(接合部)の塑性流動化された金属材料の流入が、効果的に抑制せしめられつつ、一旦、金属材料が流入しても、狭小間隙の奥(基部側)に位置する拡大間隙の存在により、かかる流入した金属材料は、拡大間隙に有利に導かれ、そこにおいて、ショルダ部材の内周面上又はプローブの外周面上の少なくとも何れか一方に設けられた突起物によって効果的に分断されて、微細な材料カスとされた後、ショルダ部材に設けられた排出孔を通じて外部へ排出され得ることとなるところから、ショルダ部材とプローブとの間の隙間における金属材料の蓄積が、より有利に抑制乃至は阻止され得る。
(5) The gap between the inner peripheral surface of the shoulder member and the outer peripheral surface of the probe is a narrow gap on the distal end side, while the enlarged gap is a gap larger than the narrow gap on the base side. Further, in the above aspects (1) to (4), a discharge hole penetrating the cylindrical wall of the shoulder member is formed at a portion where the enlarged gap is formed in the shoulder member. The rotary tool for friction stir spot welding according to any one of the above.
As in this aspect, the gap between the inner peripheral surface of the shoulder member and the outer peripheral surface of the probe employs a configuration in which a narrow gap and an enlarged gap are combined. By providing the discharge hole, the plastic fluidized metal material flowing into the friction stirrer (joint) into the gap between the inner peripheral surface of the shoulder member and the outer peripheral surface of the probe is effective. Even if the metal material once flows in, the metal material that has flowed in is advantageously guided to the enlarged gap due to the presence of the enlarged gap located in the back (base side) of the narrow gap. Then, the material is effectively divided by protrusions provided on at least one of the inner peripheral surface of the shoulder member and the outer peripheral surface of the probe to form a fine material residue, and then the exhaust provided on the shoulder member From where the it can be discharged to the outside through holes, the accumulation of metallic material in the gap between the shoulder member and the probe can be more advantageously suppressed or is blocked.
(6) 前記押圧部材の内周面と前記ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされており、更に、該押圧部材における該拡大間隙の形成部位に、該押圧部材の筒壁を貫通する排出孔が形成されていることを特徴とする上記態様(2)乃至(5)の何れか1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
この態様においても、前記した態様(5)と同様に、摩擦撹拌部の塑性流動化された金属材料が、押圧部材の内周面とショルダ部材の外周面との間の隙間へ流入することを効果的に抑制しつつ、かかる隙間へ金属材料が流入しても、押圧部材の内周面上又はショルダ部材の外周面上の少なくとも何れか一方に設けられた突起物によって、金属材料は効果的に微細な粉状片の材料カスとされ、かかる材料カスは、押圧部材に設けられた排出孔を通じて外部へ排出され得るのであり、以て、押圧部材とショルダ部材との間の隙間における金属材料の蓄積が、より有利に抑制乃至は阻止され得る。
(6) While the gap between the inner peripheral surface of the pressing member and the outer peripheral surface of the shoulder member is a narrow gap on the distal end side, the enlargement becomes a gap larger than the narrow gap on the base side. The above-described aspects (2) to (5), characterized in that the gap is a gap, and further, a discharge hole penetrating the cylindrical wall of the pressing member is formed at a portion where the enlarged gap is formed in the pressing member. The rotary tool for friction stir spot welding according to any one of the above.
In this aspect, similarly to the above-described aspect (5), the plastic fluidized metal material of the friction stirrer flows into the gap between the inner peripheral surface of the pressing member and the outer peripheral surface of the shoulder member. Even if the metal material flows into the gap while being effectively suppressed, the metal material is effective due to the protrusions provided on at least one of the inner peripheral surface of the pressing member and the outer peripheral surface of the shoulder member. The material residue can be discharged to the outside through a discharge hole provided in the pressing member, and thus the metal material in the gap between the pressing member and the shoulder member. Can be more advantageously suppressed or prevented.
(7) 前記ショルダ部材の筒壁を貫通する排出孔が、該ショルダ部材の外周面側から内周面側に向かって、前記ショルダ面側に傾斜して形成されていることを特徴とする上記態様(1)、(2)、(4)乃至(6)の何れか1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。 (7) The discharge hole penetrating the cylindrical wall of the shoulder member is formed to be inclined toward the shoulder surface side from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side of the shoulder member. The rotary tool for friction stir spot welding according to any one of aspects (1), (2), and (4) to (6).
(8) 前記押圧部材の筒壁を貫通する排出孔が、該押圧部材の外周面側から内周面側に向かって、前記先端面側に傾斜して形成されていることを特徴とする上記態様(2)乃至(7)の何れか1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。 (8) The discharge hole penetrating the cylindrical wall of the pressing member is formed to be inclined toward the tip surface side from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side of the pressing member. The rotating tool for friction stir spot welding according to any one of aspects (2) to (7).
かかる(7)及び(8)の態様のように、微細な材料カスを外部へ排出するための排出孔を、ショルダ部材(押圧部材)の外周面側から内周面側に向かって、ショルダ面側(先端面側)に傾斜して形成することによって、材料カスがより効果的に外部へ排出せしめられ得る。 As in the above aspects (7) and (8), the discharge hole for discharging the fine material residue to the outside is directed toward the inner peripheral surface side from the outer peripheral surface side of the shoulder member (pressing member). By forming it inclined to the side (tip surface side), the material residue can be discharged to the outside more effectively.
(9) 前記ショルダ部材の筒壁を貫通する排出孔が、該ショルダ部材の外周面側から内周面側に向かって、中心軸に向かう方向とは異なる方向に延びていることを特徴とする上記態様(1)、(2)、(4)乃至(8)の何れか1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。 (9) The discharge hole penetrating the cylindrical wall of the shoulder member extends in a direction different from the direction toward the central axis from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side of the shoulder member. The friction stir spot welding rotary tool according to any one of the above aspects (1), (2), (4) to (8).
(10) 前記押圧部材の筒壁を貫通する排出孔が、該押圧部材の外周面側から内周面側に向かって、中心軸に向かう方向とは異なる方向に延びていることを特徴とする上記態様(2)乃至(9)の何れか1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。 (10) The discharge hole penetrating the cylindrical wall of the pressing member extends in a direction different from the direction toward the central axis from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side of the pressing member. The friction stir spot welding rotary tool according to any one of the above aspects (2) to (9).
それら(9)及び(10)の態様のように、微細な材料カスを外部へ排出するための排出孔を、ショルダ部材(押圧部材)の外周面側から内周面側に向かって、中心軸に向かう方向とは異なる方向に向かって延びるように形成することによって、材料カスがより効果的に外部へ排出せしめられ得る。 As in the embodiments of (9) and (10), the discharge hole for discharging the fine material residue to the outside is the central axis from the outer peripheral surface side of the shoulder member (pressing member) toward the inner peripheral surface side. By forming it so as to extend in a direction different from the direction toward, the material waste can be discharged to the outside more effectively.
(11) 上記態様(1)乃至(10)の何れか1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を備えた摩擦撹拌点接合装置。 (11) A friction stir spot welding device including the rotary tool for friction stir spot welding according to any one of the above aspects (1) to (10).
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を適宜に参照しつつ、詳細に説明することとする。なお、以下の各図面においては、本発明における特徴的部分の理解を容易にすべく、各部材間(プローブ12−ショルダ部材14間、ショルダ部材14−押圧部材16間)の隙間や各部材(プローブ12、ショルダ部材14)に設けられた突起物等は、誇張して示されている。
Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each of the following drawings, in order to facilitate understanding of the characteristic part of the present invention, a gap between each member (between the
先ず、図1には、本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の一例が、概略的に示されており、また、図2には、図1に示される摩擦撹拌点接合用回転工具の先端部が拡大して示されている。それらの図において、摩擦撹拌点接合用回転工具(以下、適宜、回転工具という)10は、ロッド状のプローブ12及び円筒状のショルダ部材14と、基部側(図において上側)に取付け用のフランジ部を有する円筒状の押圧部材16とが、プローブ12を中心にして、その外側にショルダ部材14を外挿し、更にショルダ部材14の外側に、押圧部材16を外挿せしめてなる形態において、同軸的に配置されてなる構造において、構成されている。
First, FIG. 1 schematically shows an example of a friction stir spot welding rotary tool according to the present invention, and FIG. 2 shows the tip of the friction stir spot welding rotary tool shown in FIG. The part is shown enlarged. In these figures, a friction stir spot joining rotary tool (hereinafter referred to as a rotary tool as appropriate) 10 includes a rod-shaped
具体的には、プローブ12は、図において下側となる、細長の細径(一般には3〜7mm程度)を有する丸棒状のプローブ先端部12aと、このプローブ先端部12aよりも大径の、基部側の丸棒状のプローブ基部12bとを一体形成してなる構造を有しており、回転工具10の中心に位置するように配置されている。なお、このプローブ12は、従来と同様に、プローブ基部12b側に連結される回転駆動装置(図示せず)によって、その軸回りに高速回転せしめられ得るようになっていると共に、軸方向に往復運動(突き出し運動+引き込み作動)が可能とされている。
Specifically, the
また、ショルダ部材14にあっても、それは、プローブ先端部12aよりもやや短い長さにおいて軸方向に延びる、小径薄肉円筒形状のショルダ先端部14a(外径:8〜12mm程度)と、そのようなショルダ先端部14aよりも大径厚肉円筒形状の、基部側に位置するショルダ基部14bとから、一体的に形成されて、プローブ12に外挿せしめられている。なお、このショルダ部材14も、プローブ12と同様に、図示しない回転駆動装置によって、プローブ12と同期して、或いはプローブ12とは別個に、軸回りに高速回転せしめられ得るようになっていると共に、軸方向に往復運動(突き出し運動+引き込み作動)が可能とされている。また、そのようなショルダ先端部14aにおける被接合金属部材に当接乃至は押圧される先端面が、ショルダ面14cとされている。そして、かかるショルダ部材14のショルダ先端部14aの、少なくとも被接合金属部材に接する部分は、先のプローブ12におけるプローブ先端部12aの、少なくとも被接合金属部材に接する部分と共に、そのような被接合金属部材(重合せ部)の材質よりも硬い材質の材料にて形成されており、例えば、被接合金属部材がアルミ材の場合にあっては、鋼材にて形成されることとなる。
Further, even in the
さらに、押圧部材16は、バリ押え機能を有するものであって、ショルダ部材14のショルダ先端部14aの長さよりもやや短い長さにおいて軸方向に延びる小径薄肉円筒形状の押圧先端部16a(外径:12〜20mm程度)と、基部側に位置する大径厚肉フランジ状の押圧基部16bとから一体形成されている。このような押圧部材16にあっては、位置固定に設けられた保持部材18に対して、周方向の複数箇所に位置せしめられたステー20によって、軸方向に規制された範囲内において、移動可能に取り付けられているのであり、また、ステー20にて挿通された状態において、圧縮コイルスプリング22が押圧部材16と保持部材18との間に配置されていることから、押圧部材16が図1に示される状態から軸方向上方に移動せしめられた際に、下方への付勢力が生ぜしめられ得るようになっている。なお、この押圧部材16は、先のプローブ12やショルダ部材14とは異なり、後述する摩擦撹拌点接合操作中において、回転させられることはなく、静止状態を保持し得るようになっている。
Furthermore, the pressing
そして、図1に示される如く、押圧部材16の内孔内にショルダ部材14が挿入配置され、更にショルダ部材14の内孔内にプローブ12が挿入配置されることによって、それら3つの部材(12、14、16)が、同軸的に配設せしめられているのである。
As shown in FIG. 1, the
ところで、一般に、上述の如き複動式構造を呈する摩擦撹拌点接合用回転工具にあっては、プローブやショルダ部材の軸方向への移動や軸回りの回転を許容するために、プローブとショルダ部材との間、及び、ショルダ部材と押圧部材との間には、必然的に僅かなクリアランス(間隙)が形成されることとなるが、本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具10においては、以下の如き隙間構造が採用されている。
By the way, in general, in the friction stir spot joining rotary tool having the double-acting structure as described above, in order to allow the probe and shoulder member to move in the axial direction and rotate around the axis, the probe and shoulder member are used. And a clearance (gap) is inevitably formed between the shoulder member and the pressing member. In the friction stir spot joining
すなわち、図2に拡大して示されているように、回転工具10の先端部に位置する、プローブ12のプローブ先端部12aの外周面と、ショルダ部材14のショルダ先端部14aの内周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙24aとされる一方、基部側においては、狭小間隙24aよりも大なる隙間となる拡大間隙24bとされている。また、ショルダ部材14のショルダ先端部14aの外周面と、押圧部材16の押圧先端部16aの内周面との間の隙間においても、その先端側が狭小間隙26aとされている一方、基部側においては、そのような狭小間隙26aよりも大なる隙間となる拡大間隙26bとされている。なお、かかるクリアランスの大きな隙間となる2つの拡大間隙24b及び26bは、ここでは、ショルダ部材14のショルダ先端部14aの内周面及び押圧部材16の押圧先端部16aの内周面が、それぞれ、先端側よりも基部側において大径となる段付き面として、形成されていることによって、プローブ12のプローブ先端部12aの外周面との間において、また、ショルダ部材14のショルダ先端部14aの外周面との間において、それぞれ形成されている。
That is, as shown in an enlarged view in FIG. 2, the outer peripheral surface of the probe
このような所定の隙間構造を先端部にて有する回転工具10においては、狭小間隙24a、26aによって、被接合金属部材に形成される摩擦撹拌部の材料が、プローブ先端部12aとショルダ先端部14aとの間の隙間や、ショルダ先端部14aと押圧先端部16aとの間の隙間に入り込むことを阻止しつつ、それら狭小間隙24a、26bを通じて材料が入り込んできても、基部側に位置する大きなクリアランスの拡大間隙24b、26b内にそれぞれ導かれ、そしてそこにおいて、後述する突起物によって、流入してきた材料は摩擦撹拌点接合操作中に効果的に分断され、排出孔を通じて外部へ排出せしめられるのであって、そのため、入り込んだ材料にて、プローブ先端部12aの外周面とショルダ先端部14aの内周面、及び、ショルダ先端部14aの外周面と押圧先端部16aの外周面とが、全周面に亘って固着せしめられることが効果的に回避乃至は抑制され得ることとなる。これにより、摩擦撹拌点接合操作を繰り返し実施しても、プローブ12やショルダ部材14のスムーズな回転作動や往復移動が確保されることとなるのである。また、それぞれの狭小間隙24a、26aにおいて、固着が生じた場合にあっても、それら狭小間隙24a、26aの軸方向長さを適宜に選定することにより、固着領域を制御し得るところから、大きな力を要することなく、プローブ12やショルダ部材14を、摩擦撹拌点接合操作中において、回転せしめていることにより、また、プローブ12とショルダ部材14の回転速度を相互に異ならしめることにより、かかる狭小間隙24a、26aにおける固着を回避することが可能となるのである。
In the
なお、かかる狭小間隙24a、26aは、そのクリアランスの大きさに応じて、流入してきた材料の固着に起因するトラブルの発生が回避され得るような軸方向長さにおいて、設けられることとなるが、その軸方向長さ:x、yとしては、一般に、0.1〜5mm、好ましくは1〜4mm程度とされることとなる。この軸方向長さ:x、yが余りにも短くなると、その形成が困難となるからであり、また、長くなり過ぎた場合にあっては、それら狭小間隙24a、26a内に入り込んだ材料による部材間の固着が惹起されて、作動不良を生じる恐れが高くなるからである。なお、図2において、ショルダ先端部14aの外周面と押圧先端部16aの内周面との間の狭小間隙26aの軸方向長さ:yが、押圧先端部16aの先端の小径部分の軸方向長さとして規定されているが、これは、摩擦撹拌点接合操作時においては、押圧先端部16aの先端面とショルダ先端部14aの先端面たるショルダ面14cとが、面一となるからである。
The
また、それら狭小間隙24a、26aのクリアランスの大きさとしては、摩擦撹拌部において塑性流動する材料の入り込みが抑制され得るように、可及的に小さな隙間とされることが望ましく、一般に、0.05〜0.5mm程度、好ましくは0.1〜0.4mm程度の大きさの隙間とされていることが望ましい。それら狭小間隙24a、26aのクリアランスを大きくすると、そこに入り込む材料の量が多くなって、固着等のトラブルを惹起し易くなるからである。
The clearance between the
さらに、拡大間隙24b、26bは、それぞれ、狭小間隙24a、26aよりも回転工具10の基部側において、それら狭小間隙24a、26aのクリアランスよりも大きな隙間を与えるように設けられており、これによって、狭小間隙24a、26aから入り込む材料を収容し、更に、後述するように、そこに設けられた突起物によって流入してきた材料を効果的に分断せしめるようになっているのであるが、これらの機能を有利に実現せしめる上において、そのクリアランスの大きさとして、有利には、0.5mm以上、好ましくは1mm以上の大きさとされることとなる。なお、図1及び図2から明らかな如く、狭小間隙24a、26aから拡大間隙24b、26bに至る面、即ち、ショルダ先端部14aの内周面及び押圧先端部16aの内周面における小径部位から大径部位に移行する面は、傾斜面とされており、狭小間隙24a、26a内に入り込んだ材料が、拡大間隙24b、26b内にスムーズに導かれ得るようになっているのであり、更に図1に示される如く、ショルダ先端部14aからショルダ基部14bに続くテーパ内周面と、押圧先端部16aから押圧基部16bに続く段付き面によって、それぞれ、拡大間隙24b、26bが、回転工具10の基部側へ大径の間隙として、延長せしめられている。
Further, the
そして、本発明に従う回転工具10にあっては、上述の如き隙間構造と共に、図2乃至図4に拡大して示されているように、各部材の先端部において、以下の構造を有しているのである。即ち、先ず、プローブ先端部12aにおいては、その外周面上の先端面から軸方向に所定距離離れた部位に、外方(ショルダ部材14側)に向かって突出する4つの第一突起物28a〜28dが設けられており[図2及び図3参照]、かかる第一突起物28a〜28dに対応するように、ショルダ先端部14aにおいては、その内周面上の、プローブ先端部12aに設けられた第一突起物28a〜28dよりやや上側(ショルダ基部14b側)に、第一排出孔30a〜30dが設けられている[図2及び図3参照]。また、ショルダ先端部14aにおいては、その外周面上のショルダ面14cから軸方向に所定距離離れた部位と、かかる部位より更に上側(基部側)に所定距離離れた部位に、それぞれ外方(押圧部材16側)に向かって突出する突起物(下側第二突起物32a〜32d、上側第二突起物34a〜34d)が設けられており、また、押圧先端部16aにおいては、ショルダ先端部14aに設けられた各突起物(32a〜32d、34a〜34d)に対応する排出孔(下側第二排出孔36a〜36d、上側第二排出孔38a〜38d)が、押圧先端部16aの内周面上に形成された各突起物(32a〜32d、34a〜34d)に対応して設けられているのである[図2及び図4参照]。なお、上側第二突起物34a〜34dは、下側第二突起物32a〜32dと同様の横断面形状を有するものであることから、かかる上側第二突起物34a〜34dについての横断面説明図は省略している。
And in the
より具体的には、プローブ先端部12aの第一突起物28a〜28d、及び、ショルダ先端部14aの下側第二突起物32a〜32d並びに上側第二突起物34a〜34dは、何れも、プローブ先端部12a又はショルダ先端部14aの外周面上に、周方向に等間隔をもって形成されていると共に、それら各突起物における上側(基部側)の側面は水平面とされている一方、下側(先端面側、ショルダ面14c側)の側面は、プローブ先端部12a又はショルダ先端部14aから外方(ショルダ先端部14a側又は押圧先端部16a側)に向かって上傾する傾斜面とされている。また、それら各突起物における外側(ショルダ先端部14a側又は押圧先端部16a側)の側面と、ショルダ先端部14a又は押圧先端部16aの内周面との間には、上述した狭小間隙24a、26aと同程度の隙間(クリアランス)が形成せしめられている。
More specifically, the
また、かかる突起物(28a〜28d、32a〜32d、34a〜34d)の各々に対応する、ショルダ先端部14aの筒壁を貫通する第一排出孔30a〜30d、及び、押圧先端部16aの筒壁を貫通する下側第二排出孔36a〜36d並びに上側第二排出孔38a〜38dは、何れも真円状の円形孔であって、上述した突起物と同様に、ショルダ先端部14a又は押圧先端部16aの周方向に等間隔をもって形成されているのである。
Further, the
そして、このような摩擦撹拌点接合用回転工具10においては、被接合金属部材に形成される摩擦撹拌部の金属材料が、摩擦撹拌点接合操作中に、プローブ先端部12aとショルダ先端部14aとの間の隙間や、ショルダ先端部14aと押圧先端部16aとの間の隙間に入り込んでも、プローブ先端部12aとショルダ先端部14aとの間の隙間に入り込んだ材料については、プローブ先端部12aと同様に回転する第一突起物28a〜28dによって、また、ショルダ先端部14aと押圧先端部16aとの間の隙間に入り込んだ材料については、ショルダ先端部14aと同様に回転する下側第二突起物32a〜32d及び上側第二突起物34a〜34dによって、それぞれ効果的に分断されるのであり、かかる分断によって小さな粉状片となった金属材料は、ショルダ先端部14a又は押圧先端部16aに設けられた各排出孔(30a〜30d、36a〜36d、38a〜38d)を通じて回転工具10の外部へ排出される。これにより、プローブ先端部12aの外周面とショルダ先端部14aの内周面とが、入り込んだ金属材料にて固着せしめられることはなく、また同様に、ショルダ先端部14aの外周面と押圧先端部16aの内周面との間における固着も効果的に回避乃至は抑制され得ることとなり、以て、プローブ12やショルダ部材14の回転作動や往復運動が有利に確保され、長時間に亘る摩擦撹拌点接合操作の実施が可能ならしめられることとなるのである。
In such a friction stir spot
ここで、本発明に従う突起物について、その配設個数や配設位置等は、摩擦撹拌点接合操作における各種条件、点接合が実施される被接合金属部材の種類、厚さ等に応じて、適宜に決定される。即ち、各部材間の隙間に流入する金属材料を効果的に分断し得るように、1つの突起物が、プローブ12(プローブ先端部12a)及び/又はショルダ部材14(ショルダ先端部14a)の各々の外周面上の所定の位置に、或いは、複数の突起物が、それら部材の外周面上に、周方向及び/又は軸方向に任意の距離を隔てて、設けられることとなる。
Here, for the protrusions according to the present invention, the number of arrangement, the arrangement position, etc., according to the various conditions in the friction stir spot welding operation, the type of the metal member to be joined, the thickness, etc. It is determined appropriately. That is, in order to effectively divide the metal material flowing into the gaps between the members, one protrusion is provided on each of the probe 12 (
また、本発明の排出孔にあっても、上述の突起物と同様に、摩擦撹拌点接合操作における各種条件等を考慮し、更に、突起物によって分断された材料カスが有利に外部へ排出し得るように、その配設個数や配設位置が決定されるのであり、1つの排出孔が、ショルダ部材14(ショルダ先端部14a)及び/又は押圧部材16(押圧先端部16a)の所定の位置に、或いは、複数の排出孔が、それら部材の周方向及び/又は軸方向に任意の距離を隔てた位置に、設けられることとなる。なお、そのような排出孔は、突起物によって分断された材料カスを外部に有利に排出せしめ得る形状を呈するものであればよく、例えば、真円状の孔や、各部材の軸方向に延びる長円状(平行な2直線の対応する端部同士を半円の線分にて接続した形状)の孔等が採用される。具体的には、1〜5mm程度の直径を有する真円状の孔や、軸方向の長さが2〜30mm程度で、幅が1〜5mm程度の長円状の孔が、ショルダ先端部14a及び/又は押圧先端部16aに設けられる。
In addition, even in the discharge hole of the present invention, in the same manner as the above-described projection, considering various conditions in the friction stir spot joining operation, the material residue separated by the projection is advantageously discharged to the outside. The number and position of the arrangement are determined so that one discharge hole is a predetermined position of the shoulder member 14 (
そのような本発明の突起物及び排出孔に関して、例えば、図1乃至図4に示されている如き、その先端部において、狭小間隙24a、26aと拡大間隙24b、26bとからなる隙間構造が採用されている回転工具10にあっては、突起物及び排出孔は、各々の部材の拡大間隙形成部位に設けられる。より具体的には、(1)プローブ先端部12aの第一突起物28a〜28dは、先端面から9〜15mm程度(先端面から突起物の上下方向における幅の中心までの距離。以下の突起物についても同じ。)離れた位置に設けられ、また、(2)ショルダ先端部14aにおいて、(2−1)第一排出孔30a〜30dは、その中心(内周面側の開孔部における上下方向の中心。以下の排出孔についても同じ。)がショルダ面14cから10〜16mm程度(ショルダ面(先端面)から、内周面側の開孔部における上下方向の中心までの距離。以下の排出孔についても同じ。)離れた位置に、(2−2)下側第二突起物32a〜32dはショルダ面14cから5〜9mm程度離れた位置に、(2−3)上側第二突起物34a〜34dは、下側第二突起物32a〜32dの中心から軸方向に8〜12mm程度離れた位置に、各々、設けられ、更に、(3)押圧先端部16aにおいて、(3−1)下側第二排出孔36a〜36dは先端面から6〜10mm程度離れた位置に、(3−2)上側第二排出孔38a〜38dは、下側第二排出孔36a〜36dの中心から軸方向に8〜12mm程度離れた位置に、それぞれ設けられる。
With respect to the projections and discharge holes of the present invention, for example, as shown in FIGS. 1 to 4, a gap structure composed of
ところで、このような本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具10を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対する摩擦撹拌点接合操作を実施する場合には、例えば、図5及び図6に示される如き工程に従って、実施されることとなる。
By the way, when the friction stir spot joining operation is performed on the overlapping portions of the plate-like portions of the plurality of metal members to be joined using the
因みに、図5及び図6において、裏当て治具40の上には、摩擦撹拌点接合せしめられる被接合金属部材の板状部を構成する2枚の金属板42、44が、上下方向に重ね合わせられた状態で載置され、そして、従来と同様にして、位置固定にクランプされている。なお、それら2枚の金属板42、44は、何れも、摩擦撹拌接合が可能な金属材質のものであって、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅、銅合金、鉄若しくはその合金等からなるものであり、また、それら金属板42、44には、同一材質のものや、異なる材質のものが適宜に選択されることとなる。
Incidentally, in FIG. 5 and FIG. 6, on the
そして、摩擦撹拌点接合操作のスタート時点においては、図5(a)に示されている如く、金属板42、44の重合せ部の上方に、回転工具10の先端部を位置せしめた状態において、プローブ12(プローブ先端部12a)とショルダ部材14(ショルダ先端部14a)を共に高速回転せしめ、その状態で、回転工具10の先端部を下降させる。次いで、押圧部材16(押圧先端部16a)が、その先端面において、上側の金属板42に当接された後、更に、押圧されると、押圧部材16は、圧縮コイルスプリング22[図1参照]の付勢力に抗して、後退(上昇)し、プローブ12及びショルダ部材14の先端面と面一となって[図5(b)参照]、その高速回転せしめられるプローブ12及びショルダ部材14の先端面が重合せ部に接触乃至は押し付けられることにより、金属板42の側より摩擦発熱せしめられる。更に、その摩擦発熱により、金属板42が軟化せしめられた状態において、図5(c)に示される如く、プローブ12が差し込まれ、そして、このプローブ12による摩擦発熱作用が加わって、2枚の金属板42、44に跨る摩擦撹拌部46が形成される一方、ショルダ部材14が後退せしめられて、プローブ12の差し込み(突出)により余剰となった摩擦撹拌部46の材料が、かかるショルダ部材14の後退によって形成される空間にて吸収されるようになっている。このように、ショルダ部材14の外側に押圧部材16を配して、摩擦撹拌部46の外周部となる金属板42の表面を押圧しつつ、材料の吸収をショルダ部材14の後退によって行なうことにより、バリの発生がより一層効果的に行なわれ得るようになっているのである。
At the start of the friction stir spot joining operation, as shown in FIG. 5 (a), the tip of the
次いで、図5(c)の状態から、プローブ12を後退せしめると、図6(a)に示される如く、プローブ12の抜けた穴、所謂プローブ穴48が、そのまま摩擦撹拌部46に残るようになるところから、かかるプローブ12の後退と同時に、或いは後退の後に、ショルダ部材14を前進(下降)させて、ショルダ部材14の先端面たるショルダ面14cにて摩擦撹拌部46の上面を押圧して、プローブ穴48内に周囲の摩擦撹拌部46の材料を流れ込ませて、図6(b)に示される如く、プローブ穴48を埋め、それを消滅させた後、図6(c)の如く、回転工具10が上方に後退せしめられることにより、重ね合わせられた2枚の金属板42、44が、プローブ穴48の存在しない摩擦撹拌部46にて与えられる接合部により、有効な継手強度をもって、強固に接合せしめられたものとなるのである。
Next, when the
そして、このような摩擦撹拌点接合方法において、本発明の回転工具10を用いると、プローブ12(プローブ先端部12a)及びショルダ部材14(ショルダ先端部14a)の先端面が金属板42に接触してから離れるまでの間[図5(b)〜図6(b)参照]に、金属板42、44に跨って形成される摩擦撹拌部36の材料の一部が、プローブ先端部12aの内周面とショルダ先端部14aの外周面との間の隙間に入り込んでも、回転しているプローブ先端部12a上に設けられた第一突起物28a〜28dによって効果的に分断され、これによって粉状片とされた材料カスは、ショルダ先端部14aの筒壁を貫通する第一排出孔30a〜30d、及び、押圧先端部16aの筒壁を貫通する下側第二排出孔36a〜36d並びに上側第二排出孔38a〜38dを通じて外部へ排出せしめられるのであり、また、ショルダ先端部14aの外周面と押圧先端部16aの内周面との間の隙間に流入した材料にあっても、回転しているショルダ先端部14aに設けられた下側第二突起物32a〜32d及び上側第二突起物34a〜34dによって分断されて粉状片となって、押圧先端部16aの下側第二排出孔36a〜36d及び上側第二排出孔38a〜38dを通じて外部へ排出せしめられるのである。このように、本発明の回転工具10においては、プローブ先端部12aとショルダ先端部14aとの間の隙間や、ショルダ先端部14aと押圧先端部16aとの間の隙間に材料が入り込んで惹起される問題を、一般的な摩擦撹拌接合操作とは別の工程を何ら必要とすることなく、有利に抑制乃至は解消することが可能ならしめられたのである。
In such a friction stir spot joining method, when the
なお、上記した摩擦撹拌点接合方法は、単なる一つの例示に過ぎないものであって、本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具は、従来より公知の各種の手法において採用され得るものであることは勿論、また、例示の方法の変形例として、図5(b)の工程に代えて、プローブ12のみを突き出し(ショルダ部材14は金属板42と当接することなく、それとの間に所定の空間が形成される)、プローブ12の当接により、摩擦発熱させて、金属板42を軟化せしめ、そして、図5(c)の如く差し込んで、摩擦撹拌部46を形成するようにすることも可能であり、これによって、ショルダ部材14と押圧部材16との間の固着に基づくところのトラブルの発生を、より一層効果的に防止することが可能である。また、プローブ穴48の穴埋めが完了した図6(b)に示される状態から、回転工具10を、図6(c)の如く引き離す際に、図6(b)の状態でプローブ12を少し突き出す(図において下降させる)ことにより、ショルダ部材14とワーク(42、44)との間の固着や、押圧部材16とワーク(42、44)との間の固着を上手く剥がしつつ、回転工具10の全体を効果的に離脱せしめることが出来るのであって、本発明においては、有利に採用される手法である。
The friction stir spot joining method described above is merely one example, and the friction stir spot joining rotary tool according to the present invention can be employed in various conventionally known methods. Of course, as a modification of the illustrated method, instead of the step of FIG. 5B, only the
以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものでないことが、理解されるべきである。なお、以下に説明する回転工具52[図7〜図9参照]及び回転工具60[図10参照]においては、図1〜図4に示した回転工具10と同様な部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略することとする。
The exemplary embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the embodiments are merely examples, and the present invention is limited in any way by specific descriptions according to such embodiments. It should be understood that it is not interpreted. In the rotary tool 52 [see FIGS. 7 to 9] and the rotary tool 60 [see FIG. 10] described below, the same parts as those of the
例えば、上述した実施形態においては、回転工具10のショルダ部材14(ショルダ先端部14a)における第一排出孔30a〜30d、及び、押圧部材16(押圧先端部16a)における下側第二排出孔36a〜36d並びに上側第二排出孔38a〜38dは、何れも、各々の中心軸(回転軸)に向かって水平方向(図中の左右方向)に延びるように形成せしめられているが、本発明における排出孔は、そのような形態に限定されるものではなく、図7〜図9に示される如き形態において設けることも可能である。
For example, in the embodiment described above, the
すなわち、図7には、本発明の他の実施形態に係る摩擦撹拌点接合用回転工具52の先端部が拡大して示されているが、そこにおいて、ショルダ先端部14aにおける第一排出孔54a〜54d、及び、押圧先端部16aにおける下側第二排出孔56a〜56d並びに上側第二排出孔58a〜58dは、各々、部材(ショルダ先端部14a、押圧先端部16a)の外周面側から内周面側に向かって、その先端面側に傾斜していると共に[図7参照]、中心軸に向かう方向とは異なる方向に延びるように形成されている[図8及び図9参照]。このような形態の排出孔を設けることにより、各突起物(28a〜28d、32a〜32d、34a〜34d)によって分断された材料カスが、より効果的に回転工具52の外部へ排出せしめられ得るのである。なお、本発明においては、排出孔を、各部材の外周面側から内周面側に向かって、1)水平方向に、且つ、各部材の中心軸とは異なる方向に延びるように、或いは、2)各部材の先端面側に傾斜せしめて、且つ、それらの中心軸に向かうように設けることや、更には、押圧部材及びショルダ部材において、それぞれ異なる形態の排出孔を設けることも、勿論可能である。
That is, FIG. 7 shows an enlarged front end portion of the
また、本発明における突起物も、上述した実施形態において示された形状のものに限定されるものではなく、図10に示されている回転工具60のように、プローブ12(プローブ先端部12a)の外周面にネジ部62を形成せしめて、かかるネジ部62のネジ山部をもって本発明の突起物とすることも可能である。
Further, the protrusion in the present invention is not limited to the shape shown in the above-described embodiment, and the probe 12 (
さらに、上述した実施形態においては、何れも、プローブ先端部12aの外周面上及びショルダ先端部14aの外周面上に、そこから外方に向かう突起物が形成せしめられているが、本発明においては、そのような突起物と共に、或いはそれらに代えて、ショルダ先端部14aの内周面上からプローブ先端部12aの外周面に向かう突起物や、押圧先端部16aの内周面上からショルダ先端部14aの外周面に向かう突起物を、設けることも可能である。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, protrusions are formed on the outer peripheral surface of the
また、上述した実施形態では、何れの回転工具も、ショルダ部材14の外側に押圧部材16が外挿されてなる構造を有し、これによって、摩擦撹拌点接合時におけるバリの発生が効果的に抑制されているが、そのような押圧部材16は、本発明において必須のものではない。
Further, in the above-described embodiment, any rotary tool has a structure in which the pressing
加えて、上述した実施形態においては、何れも、プローブ12とショルダ部材14との間の隙間と共に、ショルダ部材14と押圧部材16との間の隙間にも、本発明が適用されて、流入してきた材料を分断するための突起物と、かかる分断によって粉状片となった材料カスを排出するための排出孔が設けられているが、それら何れか一方の隙間においてのみ本発明を適用する(突起物及び排出孔を設ける)ことも可能である。例えば、プローブ、ショルダ部材及び押圧部材を備えた回転工具において、プローブ−ショルダ部材間への材料の流入が少ないような場合には、プローブの外周面(及びショルダ部材の内周面)上には突起物を設けず、ショルダ部材に、(1−1)プローブ−ショルダ部材間に流入した材料を排出するための排出孔と、(1−2)ショルダ部材−押圧部材間に流入する材料を分断するための突起物とを設け、また、押圧部材には、かかるショルダ部材に設けられた突起物によって分断された材料カスを外部へ排出するための排出孔を設けることも、有利に行なわれ得る。
In addition, in the above-described embodiments, the present invention is applied to the gap between the
更にまた、例示の具体例では、摩擦撹拌点接合されるべき被接合金属部材として、板材である金属板32、34を用いた例において、本発明の説明が為されているが[図5及び図6参照]、そのような被接合金属部材の形状としては、板材に何等限定されるものではなく、摩擦撹拌点接合操作が施される重合せ部が、それぞれ、板状乃至は面板状である限りにおいて、何れの部材も、採用可能である。 Furthermore, in the illustrated specific example, the present invention is described in an example in which the metal plates 32 and 34 that are plate materials are used as the metal members to be joined by friction stir spot bonding [FIG. The shape of such a metal member to be joined is not limited to the plate material, and the overlapping portions subjected to the friction stir spot joining operation are each plate-shaped or face-plate-shaped. As long as it is, any member can be adopted.
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において、実施され得るものであり、また、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。 In addition, although not enumerated one by one, the present invention can be carried out in a mode to which various changes, modifications, improvements, etc. are added based on the knowledge of those skilled in the art. Needless to say, all of these are within the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
以下に、本発明の代表的な実施例を示し、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。 Hereinafter, representative examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically, but the present invention is not limited by the description of such examples. It goes without saying.
−実験例1−
先ず、被接合金属部材としての、厚さ:1mmの6000系アルミニウム板材(6016−T4)の2枚と、図1〜図4に示される複動式構造の回転工具10とを準備した。ここで、かかる回転工具10においては、その狭小間隙24a、26aの軸方向長さ:x、yが、各々、5mmとされていると共に、(1)第一突起物28a〜28dは、プローブ先端部12aの先端面から12mm(先端面から突起物の上下方向の中心までの距離。以下の突起物についても同様。)離れた位置に、また、(2)ショルダ先端部14aにおいて、(2−1)第一排出孔30a〜30dは、ショルダ先端面14cから13mm(先端面から排出孔の中心までの距離。以下の排出孔についても同様。)離れた位置に、(2−2)下側第二突起物32a〜32dはショルダ先端面14cから7mm離れた位置に、(2−3)上側第二突起物34a〜34dは、ショルダ先端面14cから17mm(下側第二突起物32a〜32dの中心から10mm)離れた位置に、各々、設けられており、更には、(3)押圧先端部16aにおいて、(3−1)下側第二排出孔36a〜36dは押圧先端部16aの先端面から8mm離れた位置に、(3−2)上側第二排出孔38a〜38dは、先端面から18mm(下側第二排出孔32a〜32dの中心から10mm)離れた位置に、それぞれ設けられている。また、排出孔(30a〜30d、36a〜36d、38a〜38d)は真円状であって、その大きさ(孔径)は5mmとされている。
-Experimental Example 1-
First, two sheets of a 6000 series aluminum plate (6016-T4) having a thickness of 1 mm and a
次いで、それらアルミニウム板材の2枚を重ね合わせ、その下板側に裏当て治具30を当接せしめた状態において、図5及び図6に示される如くして、摩擦撹拌点接合操作を実施した。具体的には、回転工具10の押圧部材16を上板側から当接せしめた後、プローブ12とショルダ部材14とを、それぞれ1500rpmで高速回転せしめつつ、それらが面一となるように当接せしめ、次いで、プローブ12を、下板に0.2mm差し込まれるように突き出して、摩擦撹拌部46を形成し、更に、その後、プローブ12を引き抜くときに、ショルダ部材14を上板に対して0.1mm押し込むことにより、プローブ穴48を埋め込んで、かかるプローブ穴48が接合部50の表面に残らないようにして、2枚のアルミニウム板材の接合を行なった。
Next, the friction stir spot joining operation was performed as shown in FIGS. 5 and 6 in a state where the two aluminum plates were superposed and the backing jig 30 was in contact with the lower plate side. . Specifically, after the pressing
その結果、押圧部材16がショルダ部材14の外周へのバリの発生を抑えたために、バリの発生のない摩擦撹拌点接合が実現された。また、その接合部50は、0.05mm以下の凹凸状態の表面であって、実質的に平坦な表面と認められるものであり、また、裏面も略平坦で健全なものであった。
As a result, since the pressing
そして、そのような摩擦撹拌点接合操作を続けて、300回繰り返すことからなる、300打点の点接合を試みたところ、その最後に至るまで、装置が停止することなく、健全な点接合を実施することが出来た。また、かかる点接合を実施した後、回転工具10の先端部を分解したところ、プローブ12とショルダ部材14との間の隙間、及び、ショルダ部材14と押圧部材16との間の隙間において、アルミ(材料)の凝着は認められず、それら隙間に流れ込んできたアルミ(材料)は、点接合操作中に、効果的に回転工具10の外部へ排出されたことが認められた。
And when such a friction stir spot joining operation is continued and 300 times of spot joining consisting of repeating 300 times is attempted, sound spot joining is performed without stopping until the end. I was able to do it. Further, after carrying out such point joining, when the tip of the
−実験例2−
回転工具として、実験例1とは異なり、拡大間隙24b、26bが設けられておらず(従って、狭小間隙24a、26aのみのクリアランスとなる)、また、突起物(28a〜28d、32a〜32d、34a〜34d)も設けられておらず、更には排出孔(30a〜30d、36a〜36d、38a〜38d)も設けられていない回転工具を用いること以外は、実験例1と同様にして、2枚のアルミニウム板材の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施したところ、連続15打点でアルミの凝着が激しく、回転工具の抜き差しの荷重が高くなって、リミッターが働き、装置が停止した。
-Experimental example 2-
Unlike the experimental example 1, as the rotary tool, the
10 摩擦撹拌点接合用回転工具 12 プローブ
12a プローブ先端部 12b プローブ基部
14 ショルダ部材 14a ショルダ先端部
14b ショルダ基部 14c ショルダ面
16 押圧部材 16a 押圧先端部
16b 押圧基部 18 保持部材
20 ステー 22 圧縮コイルスプリング
24a 狭小間隙 24b 拡大間隙
26a 狭小間隙 26b 拡大間隙
28a〜28d 第一突起物
30a〜30d 第一排出孔
32a〜32d 下側第二突起物
34a〜34d 上側第二突起物
36a〜36d 下側第二排出孔
38a〜38d 上側第二排出孔
40 裏当て治具 42、44 金属板
46 摩擦撹拌部 48 プローブ穴
50 接合部 52 摩擦撹拌点接合用回転工具
54a〜54d 第一排出孔
56a〜56d 下側第二排出孔
58a〜58d 上側第二排出孔
60 摩擦撹拌点接合用回転工具 62 ネジ部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記ショルダ部材の内周面上又は前記プローブの外周面上の少なくとも何れか一方に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間から入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスを分断するための突起物が設けられていると共に、該ショルダ部材の筒壁を貫通する排出孔が形成され、該排出孔を通じて、前記突起物にて分断された材料カスが該ショルダ部材の外部へ排出され得るようにしたことを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。 Each plate-like part of a plurality of metal members to be joined is superposed, a rod-like probe that is inserted while being rotated from one side of the overlapped part, and is externally fitted around the probe and positioned coaxially. A cylindrical shoulder member having a shoulder surface that is brought into contact with the surface of the one side in a rotating state, and the probe and the shoulder member are configured separately and separately in the axial direction. A friction stir spot welding rotary tool that exhibits a double-acting structure that can be moved to
The material of the to-be-joined metal member that has entered at least one of the inner peripheral surface of the shoulder member and the outer peripheral surface of the probe from the gap between the inner peripheral surface of the shoulder member and the outer peripheral surface of the probe A protrusion for dividing the residue is provided, and a discharge hole penetrating the cylindrical wall of the shoulder member is formed. Through the discharge hole, the material residue divided by the protrusion is formed on the shoulder member. A friction stir spot welding rotary tool characterized in that it can be discharged to the outside.
前記押圧部材の内周面上又は前記ショルダ部材の外周面上の少なくとも何れか一方に、該押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間から入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスを分断するための突起物が設けられていると共に、該押圧部材の筒壁を貫通する排出孔が形成され、該排出孔を通じて、前記突起物にて分断された材料カスが該押圧部材の外部へ排出され得るようにしたことを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。 Each plate-like part of a plurality of metal members to be joined is superposed, a rod-like probe that is inserted while being rotated from one side of the overlapped part, and is externally fitted around the probe and positioned coaxially. A cylindrical shoulder member having a shoulder surface that is brought into contact with the surface of the one side under rotation, and an urging force that is coaxially extrapolated to the outer peripheral surface of the shoulder member and acts in the axial direction. A cylindrical pressing member whose tip surface can be pressed against a surface on one side of the superposed portion, and the probe and the shoulder member are configured separately, A friction stir spot welding rotary tool that exhibits a double-acting structure that is separately movable in the axial direction,
The metal member to be joined which has entered at least one of the inner peripheral surface of the pressing member and the outer peripheral surface of the shoulder member through a gap between the inner peripheral surface of the pressing member and the outer peripheral surface of the shoulder member. And a discharge hole penetrating the cylindrical wall of the pressing member is formed, and the material residue divided by the protrusion is pressed through the discharge hole. A friction stir spot welding rotary tool characterized in that it can be discharged to the outside of a member.
A friction stir spot welding apparatus comprising the rotary tool for friction stir spot welding according to any one of claims 1 to 10.
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