JP2009136883A - Joining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摩擦攪拌を利用した金属部材の接合方法に関する。 The present invention relates to a method for joining metal members using friction stirring.
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合(FSW=Friction Stir Welding)が知られている。摩擦攪拌接合は、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。なお、回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部の下端面に攪拌ピン(プローブ)を突設してなるものが一般的である。 Friction stir welding (FSW = Friction Stir Welding) is known as a method for joining metal members. Friction stir welding is a process of rotating a rotating tool along the abutting portion between metal members, and plastically flowing the metal at the abutting portion by frictional heat between the rotating tool and the metal member, so that the metal members are solid-phased. It is what is joined. In general, the rotating tool is formed by protruding a stirring pin (probe) on the lower end surface of a cylindrical shoulder portion.
ここで図14及び図15は、一対の金属部材に摩擦攪拌接合を施した従来の接合方法を示した斜視図である。図14に示すように、接合すべき金属部材101,101の肉厚が図示しない回転ツールの攪拌ピンの長さよりも大きい場合には、金属部材101の表面102側から摩擦攪拌接合を行った後に、裏面103側からも摩擦攪拌接合を行う場合がある。
即ち、従来の接合方法は、金属部材101,101の突合部104(二点鎖線)に沿って表面102及び裏面103の両側から摩擦攪拌接合を行い、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域105,106の厚さ方向の中央部分が接触するように接合するものである。
14 and 15 are perspective views showing a conventional joining method in which friction stir welding is performed on a pair of metal members. As shown in FIG. 14, when the thickness of the
That is, in the conventional joining method, the friction stir welding is performed from both sides of the
しかしながら、図15に示すように、接合すべき金属部材111,111の肉厚が大きい場合、表面102及び裏面103から摩擦攪拌接合を行っても突合部104(二点鎖線)の中央部に未接合部119が生じる可能性がある。これにより、塑性化領域105,106に応力が集中するため接合された金属部材の接合強度が弱いという問題があった。
However, as shown in FIG. 15, when the thickness of the
ここで、金属部材111の厚みに応じて回転ツールの攪拌ピンの長さを大きくすれば、表面102及び裏面103から摩擦攪拌接合を行うことで金属部材111同士を隙間なく接合して接合強度を高めることは可能である。しかし、回転ツールは、金属部材111内に攪拌ピンを埋没させて高速で回転しながら移動するため、攪拌ピンの長さを大きくすると、摩擦攪拌装置の駆動手段及び攪拌ピンに作用する負荷が増大し、装置の短寿命化を招来するという問題があった。
Here, if the length of the stirring pin of the rotary tool is increased according to the thickness of the
このような観点から、本発明は、一対の金属部材の接合部の接合強度を高めることが可能な接合方法を提供することを課題とする。 From such a viewpoint, an object of the present invention is to provide a bonding method capable of increasing the bonding strength of the bonding portion of a pair of metal members.
このような課題を解決する本発明に係る接合方法は、第一金属部材と第二金属部材を突き合わせる突合工程と、前記第一金属部材と前記第二金属部材によって形成された被接合金属部材の突合部に対して表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、前記突合部に対して裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、前記突合部に対して側面から摩擦攪拌を行う側面本接合工程と、を含み、前記側面本接合工程で形成された塑性化領域の延長距離が、前記突合部の厚み寸法よりも大きいことを特徴とする。 The joining method according to the present invention that solves such a problem includes a butting step of butting the first metal member and the second metal member, and a metal member to be joined formed by the first metal member and the second metal member. The first main joining step of performing friction agitation from the front surface to the abutting portion, the second main joining step of performing friction agitation from the back surface to the abutting portion, and the friction agitation from the side surface of the abutting portion And a side surface main joining step, wherein an extension distance of the plasticized region formed in the side surface main joining step is larger than a thickness dimension of the abutting portion.
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の厚み寸法よりも被接合金属部材の側面に形成された塑性化領域の延長距離を長く確保することができるため、接合部分に作用する応力を分散させることができる。これにより、接合部分の接合強度を高めることができる。 According to this joining method, since the extension distance of the plasticized region formed on the side surface of the metal member to be joined can be secured longer than the thickness dimension of the metal member to be joined, the stress acting on the joint portion is dispersed. be able to. Thereby, the joint strength of a junction part can be raised.
また、本発明に係る前記側面本接合工程は、前記被接合金属部材の側面に現れる前記突合部の全長に亘って摩擦攪拌を行い、前記側面本接合工程で形成された塑性化領域と、前記第一本接合工程及び前記第二本接合工程で形成された塑性化領域とを重複させることが好ましい。かかる接合方法によれば、被接合金属部材の気密性および水密性を高めることができる。 Further, in the side side main joining step according to the present invention, friction stir is performed over the entire length of the abutting portion appearing on the side surface of the metal member to be joined, and the plasticized region formed in the side main joining step, It is preferable to overlap the plasticized region formed in the first main joining step and the second main joining step. According to this joining method, the airtightness and watertightness of the metal member to be joined can be improved.
また、本発明は、前記被接合金属部材の側面に現れる前記突合部の平面線形が、直線又は直線の組合せであることが好ましい。かかる接合方法によれば、突合部の平面線形について、曲線を含むものとしてもよいが、直線または直線の組み合わせであれば、突合面の成形が容易となり、加工の手間を省略することが可能となる。 In the present invention, it is preferable that the planar alignment of the abutting portion appearing on the side surface of the bonded metal member is a straight line or a combination of straight lines. According to such a joining method, the planar alignment of the abutting portion may include a curve, but if it is a straight line or a combination of straight lines, it is easy to form the abutting surface, and it is possible to omit the labor of processing. Become.
また、本発明は、突合部の平面線形に、1以上の屈折点が設けられていてもよく、さらに、この屈折点において線同士(突合面同士)の交わる角度が90度であってもよい。かかる接合方法によれば、摩擦攪拌接合の接合時に、突合部の平面線形に沿って移動する回転ツールが、屈折点において一旦停止するため、屈折点においては他の部分よりも長い時間摩擦攪拌が行われる。そのため、屈折点においては、長時間摩擦攪拌を行うことにより、接合欠陥が生じることなく加工を施すことが可能なため、連続した接合欠陥が接合部に沿って生じることがなく、接合部における気密性や水密性が向上する。 Further, in the present invention, one or more refraction points may be provided in the plane alignment of the abutting portion, and the angle at which the lines (abutting surfaces) intersect at this refraction point may be 90 degrees. . According to such a joining method, when the friction stir welding is performed, the rotary tool that moves along the plane alignment of the abutting portion temporarily stops at the refraction point, so that the friction stir at the refraction point is longer than the other portions. Done. Therefore, at the refraction point, by performing frictional stirring for a long time, it is possible to perform processing without generating a bonding defect, so that a continuous bonding defect does not occur along the bonded portion, and the airtightness at the bonded portion is reduced. And water tightness are improved.
また、本発明は、前記第一本接合工程、前記第二本接合工程及び前記側面本接合工程の前に、一方のタブ材と前記被接合金属部材との突合部、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、及び他方のタブ材と前記被接合金属部材との突合部に対して、前記第一本接合工程、前記第二本接合工程及び前記側面本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の回転ツールを用いて仮接合を行う仮接合工程を含むことが好ましい。 Further, the present invention provides a butt portion between one tab member and the metal member to be joined, the first metal member, before the first main joining step, the second main joining step, and the side surface main joining step. Used in the first main joining step, the second main joining step, and the side main joining step for the abutting portion with the second metal member and the abutting portion between the other tab member and the metal member to be joined. It is preferable to include a temporary bonding step of performing temporary bonding using a rotary tool that is smaller than the rotary tool that has been used.
かかる接合方法によれば、タブ材を用いることで、第一本接合工程、第二本接合工程及び側面本接合工程を正確かつ迅速に行うことができる。また、タブ材と被接合金属部材を仮接合することで、第一本接合工程、第二本接合工程及び側面本接合工程を行う際の目開きを防止することができる。 According to such a joining method, the first main joining step, the second main joining step, and the side main joining step can be performed accurately and quickly by using the tab material. Moreover, the opening at the time of performing a 1st main joining process, a 2nd main joining process, and a side main joining process can be prevented by temporarily joining a tab material and a to-be-joined metal member.
本発明に係る接合方法によれば、一対の金属部材の接合部における接合強度を高めることが可能となる。 According to the joining method according to the present invention, it is possible to increase the joining strength at the joining portion of the pair of metal members.
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態に係る接合方法は、図1に示すように、本体部及び本体部よりも肉薄部分となる段部を備えた第一金属部材1aと第二金属部材1bとを突き合わせてなる被接合金属部材1の突合部J1に対して表面A、裏面B、第一側面C及び第二側面Dから摩擦攪拌を行うことを特徴とする。まず、被接合金属部材1及び摩擦攪拌に用いる回転ツールについて詳細に説明する。なお、説明における上下左右前後は、図1の矢印に従う。
[First embodiment]
As shown in FIG. 1, the joining method according to the first embodiment of the present invention butt-matches a
第一金属部材1a及び第二金属部材1bは、図2に示すように、略同等の形状からなる部材であって、肉厚部分である本体部Qと、本体部Qの端部に肉薄に形成された段部Rとを備えて構成されている。第一金属部材1a及び第二金属部材1bは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。
As shown in FIG. 2, the
以下の説明においては、第一金属部材1aの表面を表面12a、裏面を裏面13a、一方の側面を側面14a及び他方の側面を側面15aとする。また、段部Rの表面を段部表面17a、段部表面17aに対して垂直に形成された段部Rの端面を段部端面18a、段部表面17aから垂直に立ち上がる面を垂直面16aとする。段部端面18aの高さは、p1で形成されており、段部表面17aの幅は、p2で形成されており、垂直面16aの高さは、p3で形成されている。
In the following description, the surface of the
一方、第二金属部材1bの表面を表面12b、裏面を裏面13b、一方の側面を側面14b及び他方の側面を側面15bとする。また、段部Rの表面を段部表面17b、段部表面17bに対して垂直に形成された段部Rの端面を段部端面18b、本体部Q側において段部表面17bから垂直に形成された面を垂直面16bとする。段部端面18bの高さは、q1で形成されており、段部表面17bの幅は、q2で形成されており、垂直面16bの高さは、q3で形成されている。
On the other hand, the surface of the
第一金属部材1a及び第二金属部材1bの側面間の長さは略同等に形成されるとともに、対向する段部Rは、それぞれp1≒q3、p2≒q2、p3≒q1に形成されている。
The lengths between the side surfaces of the
次に、図3を参照して、小型の回転ツールF(以下、「小型回転ツールF」という。)及び小型回転ツールFよりも比較的大型の回転ツールG(以下、「大型回転ツールG」という。)を詳細に説明する。 Next, referring to FIG. 3, a small rotating tool F (hereinafter referred to as “small rotating tool F”) and a rotating tool G that is relatively larger than the small rotating tool F (hereinafter referred to as “large rotating tool G”). Will be described in detail.
図3の(a)に示す小型回転ツールFは、工具鋼など被接合金属部材1よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部F1と、このショルダ部F1の下端面F11に突設された攪拌ピン(プローブ)F2とを備えて構成されている。小型回転ツールFの寸法・形状は、被接合金属部材1の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、大型回転ツールG(図3の(b)参照)よりも小型にする。このようにすると、大型回転ツールGを用いる場合よりも小さな負荷で摩擦攪拌接合を行うことが可能となるので、摩擦攪拌装置に掛かる負荷を低減することが可能となり、さらには、小型回転ツールFの移動速度(送り速度)を大型回転ツールGの移動速度よりも高速にすることも可能になるので、摩擦攪拌接合に要する作業時間やコストを低減することが可能となる。
A small rotary tool F shown in FIG. 3A is made of a metal material harder than the
ショルダ部F1の下端面F11は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状に成形されている。ショルダ部F1の外径X1の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、大型回転ツールGのショルダ部G1の外径Y1よりも小さくなっている。 The lower end surface F11 of the shoulder portion F1 is a portion that plays a role of pressing the plastic fluidized metal and preventing scattering to the surroundings, and is formed in a concave shape in this embodiment. There is no particular limitation on the size of the outer diameter X 1 of the shoulder portion F1, in this embodiment, is smaller than the outer diameter Y 1 of the shoulder portion G1 of a large rotating tool G.
攪拌ピンF2は、ショルダ部F1の下端面F11の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピンF2の周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。攪拌ピンF2の外径の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、最大外径(上端径)X2が大型回転ツールGの攪拌ピンG2の最大外径(上端径)Y2よりも小さく、かつ、最小外径(下端径)X3が攪拌ピンG2の最小外径(下端径)Y3よりも小さくなっている。また、攪拌ピンF2の長さLAは、大型回転ツールGの攪拌ピンG2の長さLBよりも小さくなっている。 The stirring pin F2 hangs down from the center of the lower end surface F11 of the shoulder portion F1, and is formed into a tapered truncated cone shape in this embodiment. In addition, a stirring blade engraved in a spiral shape is formed on the peripheral surface of the stirring pin F2. There is no particular limitation on the size of the outer diameter of the stirring pin F2, in the present embodiment, than the maximum outer diameter of the maximum outer diameter of the stirring pin G2 of (upper diameter) X 2 is large rotating tool G (upper end diameter) Y 2 It is small, and is smaller than the minimum outer diameter minimum outer diameter (bottom diameter) X 3 is the stirring pin G2 (lower diameter) Y 3. The length L A of the stirring pin F2 is smaller than the length L B of the stirring pin G2 of the large rotating tool G.
図3の(b)に示す大型回転ツールGは、工具鋼など被接合金属部材1よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部G1と、このショルダ部G1の下端面G11に突設された攪拌ピン(プローブ)G2とを備えて構成されている。
ショルダ部G1の下端面G11は、小型回転ツールFと同様に、凹面状に成形されている。攪拌ピンG2は、ショルダ部G1の下端面G11の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。
A large rotary tool G shown in FIG. 3B is made of a metal material harder than the
The lower end surface G11 of the shoulder portion G1 is formed in a concave shape like the small rotary tool F. The stirring pin G2 hangs down from the center of the lower end surface G11 of the shoulder portion G1, and is formed into a tapered truncated cone shape in this embodiment.
次に、本実施形態に係る接合方法は、(1)突合工程、(2)第一仮接合工程、(3)第一本接合工程、(4)第二仮接合工程、(5)第二本接合工程、(6)第一側面仮接合工程、(7)第一側面本接合工程、(8)第二側面仮接合工程、(9)第二側面本接合工程を含むものである。なお、第一側面本接合工程及び第二側面本接合工程を合わせて側面本接合工程ともいう。 Next, the bonding method according to the present embodiment includes (1) a butt process, (2) a first temporary bonding process, (3) a first main bonding process, (4) a second temporary bonding process, and (5) a second. This includes a main bonding step, (6) a first side temporary bonding step, (7) a first side main bonding step, (8) a second side temporary bonding step, and (9) a second side main bonding step. The first side main joining process and the second side main joining process are also collectively referred to as a side main joining process.
(1)突合工程
突合工程では、第一金属部材1aと第二金属部材1bとを突き合わせて被接合金属部材1を形成する工程である。突合工程は、図2の(a)及び(b)に示すように、第一金属部材1aの垂直面16a、段部表面17a及び段部端面18aと、第二金属部材1bの段部端面18b、段部表面17b及び垂直面16bとがそれぞれ対向するように、両者を突き合わせる。また、第一金属部材1aの表面12aと第二金属部材1bの表面12bとを面一に形成し、第一金属部材1aの裏面13aと、第二金属部材1bの表面13bとを面一に形成する。また、第一金属部材1aの一方の側面14aと、第二金属部材1bの一方の側面14bとを面一に形成し、第一金属部材1aの他方の側面15aと、第二金属部材1bの他方の側面15bとを面一にする。図1及び図2の(b)に示すように、突合工程によって、第一金属部材1aと第二金属部材1bとの突き合わせ面には突合部J1が形成される。
なお、被接合金属部材1の表面を表面A、裏面を裏面B、一方の側面を第一側面C及び他方の側面を第二側面Dとする。また、第一側面C及び第二側面Dにおいて突合部J1を形成する各平面線形をL1、L2及びL3とする。平面線形L2は、平面線形L1及び平面線形L3に対してそれぞれ略垂直に形成されている。
(1) Butting step In the butting step, the
In addition, let the surface of the to-
(2)第一仮接合工程
第一仮接合工程では、被接合金属部材1の表面Aに現れる突合部J1に対して小型回転ツールFを用いて仮接合を行う。本実施形態に係る第一仮接合工程は、被接合金属部材1の側面に一対のタブ材を配置するタブ材配置工程と、突合部J1に対して仮接合を行う第一仮接合工程と、大型回転ツールGの挿入予定位置に下穴を形成する下穴形成工程を含むものである。
(2) First Temporary Bonding Step In the first temporary bonding step, temporary bonding is performed on the abutting portion J1 appearing on the surface A of the
タブ材配置工程では、被接合金属部材1の両側面に一対のタブ材を配置する。第一タブ材2及び第二タブ材3は、図4に示すように、突合部J1を挟むように配置されるものであり、それぞれ第一側面C及び第二側面Dに現れる突合部J1を覆うことができる寸法・形状を備えている。第一タブ材2及び第二タブ材3は、それぞれ、被接合金属部材1の寸法と同一の厚さ寸法を備えていて、第一タブ材2及び第二タブ材3の表面及び裏面は被接合金属部材1の表面A及び裏面Bと面一に形成されている。第一タブ材2及び第二タブ材3の材質に特に制限はないが、本実施形態では被接合金属部材1と同一組成の金属材料で形成している。
In the tab material arranging step, a pair of tab materials are arranged on both side surfaces of the bonded
第一仮接合工程では、被接合金属部材1の表面Aに現れる突合部に対して小型回転ツールFを用いて摩擦攪拌により仮接合を行う。第一仮接合工程は、図5に示すように、第二タブ材3と被接合金属部材1との突合部J3を仮接合する第二タブ材仮接合工程と、突合部J1を仮接合する被接合金属部材仮接合工程と、第一タブ材2と被接合金属部材1との突合部J2を仮接合する第一タブ材仮接合工程とを含む。本実施形態においては、第二タブ材仮接合工程、被接合金属部材仮接合工程及び第一タブ材仮接合工程は、小型回転ツールFを相対移動させて一筆書きの要領で摩擦攪拌を行う。
In the first temporary joining step, temporary joining is performed by friction stir using the small rotary tool F to the abutting portion appearing on the surface A of the
即ち、図5に示すように、第二タブ材3の適所に設けた開始位置SP1の直上に小型回転ツールFを位置させ、続いて、小型回転ツールFを右回転させつつ下降させて攪拌ピンF2を開始位置SP1に押し付ける。攪拌ピンF2の全体が第二タブ材3に入り込み、かつ、ショルダ部F1の下端面F11の全面が第二タブ材3の表面に接触したら、小型回転ツールFを回転させつつ第二タブ材仮接合工程の始点s3に向けて相対移動させる。小型回転ツールFを相対移動させて第二タブ材仮接合工程の始点s3まで連続して摩擦攪拌を行ったら、始点s3で小型回転ツールFを離脱させずにそのまま第二タブ材仮接合工程に移行する。
That is, as shown in FIG. 5, is positioned a small rotary tool F immediately above the start position S P1 provided in place of the
第二タブ材仮接合工程では、第二タブ材3と被接合金属部材1との突合部J3に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材1と第二タブ材3の継ぎ目(境界線)上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールFを相対移動させることで、突合部J3に対して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、小型回転ツールFを途中で離脱させることなく第二タブ材仮接合工程の始点s3から終点e3まで連続して摩擦攪拌を行う。
In the second tab material temporary joining step, friction agitation is performed on the abutting portion J3 between the
なお、小型回転ツールFを右回転させた場合には、小型回転ツールFの進行方向の左側に微細な空洞欠陥が発生する虞があるので、小型回転ツールFの進行方向の右側に被接合金属部材1が位置するように第二タブ材仮接合工程の始点s3と終点e3の位置を設定することが望ましい。このようにすると、被接合金属部材1側に空洞欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
In addition, when the small rotary tool F is rotated to the right, there is a possibility that a fine cavity defect may occur on the left side in the traveling direction of the small rotating tool F. It is desirable to set the positions of the start point s3 and the end point e3 of the second tab material temporary joining step so that the
ちなみに、小型回転ツールFを左回転させた場合には、小型回転ツールFの進行方向の右側に微細な空洞欠陥が発生する虞があるので、小型回転ツールFの進行方向の左側に被接合金属部材1が位置するように第二タブ材仮接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、小型回転ツールFを右回転させた場合の終点e3の位置に始点を設け、小型回転ツールFを右回転させた場合の始点s3の位置に終点を設ければよい。
Incidentally, when the small rotary tool F is rotated counterclockwise, there is a possibility that a fine cavity defect may occur on the right side in the traveling direction of the small rotating tool F. It is desirable to set the positions of the start point and the end point of the second tab material temporary joining step so that the
なお、小型回転ツールFの攪拌ピンF2が突合部J3に入り込むと、被接合金属部材1と第二タブ材3を引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材1と第二タブ材3により形成された入隅部3a,3b(図5参照)を溶接により仮接合しているので、被接合金属部材1と第二タブ材3との間の目開きを防止することができる。
In addition, when the stirring pin F2 of the small rotary tool F enters the abutting portion J3, a force for separating the
小型回転ツールFが第二タブ材仮接合工程の終点e3に達したら、終点e3で摩擦攪拌を終了させずに被接合金属部材仮接合工程の始点s1まで連続して摩擦攪拌を行い、そのまま被接合金属部材仮接合工程に移行する。即ち、第二タブ材仮接合工程の終点e3から被接合金属部材仮接合工程の始点s1まで小型回転ツールFを離脱させずに摩擦攪拌を継続し、さらに、始点s1で小型回転ツールFを離脱させることなく被接合金属部材仮接合工程に移行する。このようにすると、第二タブ材仮接合工程の終点e3での小型回転ツールFの離脱作業が不要となり、さらに、被接合金属部材仮接合工程の始点s1での小型回転ツールFの挿入作業が不要となることから、予備的な接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。 When the small rotary tool F reaches the end point e3 of the second tab material temporary joining step, the friction stir is not continued at the end point e3, and the friction stir is continuously performed to the start point s1 of the metal member temporary joining step. The process proceeds to the joint metal member temporary joining step. That is, friction stirring is continued without detaching the small rotary tool F from the end point e3 of the second tab member temporary joining process to the start point s1 of the metal member temporary joining process, and the small rotary tool F is detached at the start point s1. It moves to a to-be-joined metal member temporary joining process, without making it. If it does in this way, separation work of small rotation tool F in end point e3 of the 2nd tab material temporary joining process becomes unnecessary, and also insertion work of small rotation tool F in starting point s1 of a joined metal member temporary joining process becomes unnecessary. Since it becomes unnecessary, it becomes possible to improve the efficiency and speed of the preliminary joining work.
被接合金属部材仮接合工程では、被接合金属部材1の突合部J1に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材1の継ぎ目(境界線)上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールFを相対移動させることで、突合部J1の全長に亘って連続して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、小型回転ツールFを途中で離脱させることなく被接合金属部材仮接合工程の始点s1から終点e1まで連続して摩擦攪拌を行う。
In the to-be-joined metal member temporary joining step, friction agitation is performed on the abutting portion J1 of the to-
小型回転ツールFが仮接合工程の終点e1に達したら、終点e1で摩擦攪拌を終了させずに第一タブ材仮接合工程の始点s2まで連続して摩擦攪拌を行い、そのまま第一タブ材仮接合工程に移行する。即ち、被接合金属部材仮接合工程の終点e1から第一タブ材仮接合工程の始点s2まで小型回転ツールFを離脱させずに摩擦攪拌を継続し、さらに、始点s2で小型回転ツールFを離脱させることなく第一タブ材仮接合工程に移行する。 When the small rotary tool F reaches the end point e1 of the temporary joining process, the friction stirrer is continuously performed to the start point s2 of the first tab material temporary joining process without finishing the friction stirring at the end point e1, and the first tab material temporary is left as it is. Transition to the joining process. That is, friction stirring is continued without detaching the small rotary tool F from the end point e1 of the metal member temporary bonding process to the start point s2 of the first tab material temporary bonding process, and further, the small rotary tool F is released at the start point s2. It moves to the 1st tab material temporary joining process, without making it.
第一タブ材仮接合工程では、被接合金属部材1と第一タブ材2との突合部J2に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材1と第一タブ材2の継ぎ目(境界線)上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールFを相対移動させることで、突合部J2に対して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、小型回転ツールFを途中で離脱させることなく第一タブ材仮接合工程の始点s2から終点e2まで連続して摩擦攪拌を行う。
In the first tab material temporary joining step, friction agitation is performed on the abutting portion J <b> 2 between the
また、小型回転ツールFの攪拌ピンF2が突合部J2に入り込むと、被接合金属部材1と第一タブ材2を引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材1と第一タブ材2の入隅部2a,2bを溶接により仮接合しているので、被接合金属部材1と第一タブ材2との間に目開きの発生を防止することができる。
Moreover, when the stirring pin F2 of the small rotary tool F enters the abutting portion J2, a force acts to separate the bonded
小型回転ツールFが第一タブ材仮接合工程の終点e2に達したら、終点e2で摩擦攪拌を終了させずに、第一タブ材2に設けた終了位置EP1まで連続して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、被接合金属部材1の表面A側に現れる継ぎ目(境界線)の延長線上に終了位置EP1を設けている。ちなみに、終了位置EP1は、後記する第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置SM1でもある。
When the small rotary tool F reaches the end point e2 of the first tab material temporary joining step, the friction stir is continuously performed to the end position E P1 provided in the
小型回転ツールFが終了位置EP1に達したら、小型回転ツールFを回転させつつ上昇させて攪拌ピンF2を終了位置EP1から離脱させる。 When the small rotary tool F reaches the end position E P1 , the small rotary tool F is raised while being rotated to disengage the stirring pin F2 from the end position E P1 .
下穴形成工程では、図3の(b)に示すように、第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴P1を形成する工程である。本実施形態に係る下穴形成工程においては、第一タブ材2の表面に設定されたSM1に下穴P1を形成する。
In the pilot hole forming process, as shown in FIG. 3B, the pilot hole P1 is formed at the friction stirring start position in the first main joining process. In the lower hole forming step according to the present embodiment, the S M1 that is set on the
下穴P1は、大型回転ツールGの攪拌ピンG2の挿入抵抗(圧入抵抗)を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、小型回転ツールFの攪拌ピンF2を離脱させたときに形成される抜き穴H1を図示せぬドリルなどで拡径することで形成される。抜き穴H1を利用すれば、下穴P1の形成工程を簡略化することが可能となるので、作業時間を短縮することが可能となる。下穴P1の形態に特に制限はないが、本実施形態では、円筒状としている。なお、本実施形態では、第一タブ材2に下穴P1を形成しているが、下穴P1の位置に特に制限はなく、第二タブ材3に形成してもよいし、突合部J2,J3に形成してもよいが、好適には、本実施形態の如く被接合金属部材1の表面A側に現れる被接合金属部材1の継ぎ目(境界線)の延長線上に形成することが望ましい。
The pilot hole P1 is provided for the purpose of reducing the insertion resistance (press-fit resistance) of the stirring pin G2 of the large rotating tool G. In this embodiment, when the stirring pin F2 of the small rotating tool F is detached. The formed hole H1 is formed by expanding the diameter with a drill (not shown) or the like. If the punch hole H1 is used, the process of forming the pilot hole P1 can be simplified, and the working time can be shortened. Although there is no restriction | limiting in particular in the form of the pilot hole P1, In this embodiment, it is cylindrical. In addition, in this embodiment, although the pilot hole P1 is formed in the
(3)第一本接合工程
第一本接合工程は、被接合金属部材1の表面A側における突合部J1を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る第一本接合工程では、大型回転ツールGを使用し、仮接合された状態の突合部J1に対して被接合金属部材1の表面A側から摩擦攪拌を行う。
(3) 1st main joining process A 1st main joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the surface A side of the to-
第一本接合工程では、図6に示すように、開始位置SM1に大型回転ツールGの攪拌ピンG2を挿入(圧入)し、挿入した攪拌ピンG2を途中で離脱させることなく終了位置EM1まで移動させる。即ち、第一本接合工程では、下穴P1から摩擦攪拌を開始し、終了位置EM1まで連続して摩擦攪拌を行う。 In the first main joining step, as shown in FIG. 6, the stirring pin G2 of the large rotary tool G is inserted (press-fitted) into the start position SM1, and the end position E M1 is removed without removing the inserted stirring pin G2 halfway. To move. That is, in the first main joining process, the friction stirring is started from the pilot hole P1, and the friction stirring is continuously performed up to the end position EM1 .
なお、本実施形態では、第一タブ材2に摩擦攪拌の開始位置SM1を設け、第二タブ材3に終了位置EM1を設けているが、開始位置SM1と終了位置EM1の位置を限定する趣旨ではない。
In the present embodiment, the
図6を参照して第一本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図6に示すように、下穴P1(開始位置SM1)の直上に大型回転ツールGを位置させ、続いて、大型回転ツールGを右回転させつつ下降させて攪拌ピンG2の先端を下穴P1に挿入する。攪拌ピンG2の全体が第一タブ材2に入り込み、かつ、ショルダ部G1の下端面G11の全面が第一タブ材2の表面に接触したら、摩擦攪拌を行いながら被接合金属部材1の突合部J1の一端に向けて大型回転ツールGを相対移動させ、さらに、突合部J2を横切らせて突合部J1に突入させる。大型回転ツールGを移動させると、その攪拌ピンG2の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンG2から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域(以下、「表面側塑性化領域W1」という。)が形成される。
The first main joining process will be described in more detail with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 6, the large rotary tool G is positioned immediately above the pilot hole P1 (start position S M1 ), and then the large rotary tool G is lowered while rotating rightward so that the tip of the stirring pin G2 is moved. Insert into pilot hole P1. When the entire stirring pin G2 enters the
被接合金属部材1への入熱量が過大になる虞がある場合には、大型回転ツールGの周囲に表面A側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、第一金属部材1a及び第二金属部材1b間に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、第一仮接合工程を実行して被接合金属部材1間の目地を閉塞しているので、被接合金属部材1間に冷却水が入り込み難く、接合部の品質を劣化させる虞がない。
When there is a possibility that the amount of heat input to the bonded
被接合金属部材1の突合部J1では、被接合金属部材1の継ぎ目上(被接合金属部材仮接合工程における移動軌跡上)に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って大型回転ツールGを相対移動させることで、突合部J1の一端から他端まで連続して摩擦攪拌を行う。突合部J1の他端まで大型回転ツールGを相対移動させたら、摩擦攪拌を行いながら突合部J3を横切らせ、そのまま終了位置EM1に向けて相対移動させる。
At the abutting portion J1 of the
大型回転ツールGが終了位置EM1に達したら、大型回転ツールGを回転させつつ上昇させて攪拌ピンG2を終了位置EM1から離脱させる。 When the large rotary tool G reaches the end position E M1 , the large rotary tool G is raised while rotating, and the stirring pin G2 is detached from the end position E M1 .
(4)第二仮接合工程
第二仮接合工程では、被接合金属部材1の裏面Bに現れる突合部J1に対して小型回転ツールFを用いて仮接合を行う。第二仮接合工程は、被接合金属部材1の突合部J1に対して仮接合を行う第二仮接合工程と、大型回転ツールGの挿入予定位置に下穴を形成する下穴形成工程を含むものである。
(4) Second Temporary Bonding Step In the second temporary bonding step, temporary bonding is performed using the small rotary tool F to the abutting portion J1 appearing on the back surface B of the
第二仮接合工程は、図7に示すように、第一タブ材2と被接合金属部材1との突合部J2を仮接合する第一タブ材仮接合工程と、突合部J1を仮接合する被接合金属部材仮接合工程と、第二タブ材3と被接合金属部材1との突合部J3を仮接合する第二タブ材仮接合工程とを含む。即ち、第二仮接合工程は、第一タブ材2に設定された開始位置SP2に小型回転ツールFを押し込み、小型回転ツールFを離脱させることなく第二タブ材3に設定された終了位置EP2まで連続して摩擦攪拌を行う。第二仮接合工程は、前記した第一仮接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
また、下穴形成工程も、前記した形態と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
In the second temporary joining step, as shown in FIG. 7, the first tab material temporary joining step of temporarily joining the abutting portion J2 of the
Also, the pilot hole forming step is substantially the same as the above-described form, and thus detailed description thereof is omitted.
(5)第二本接合工程
第二本接合工程は、被接合金属部材1の裏面B側における突合部J1を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る第二本接合工程では、大型回転ツールGを使用し、仮接合された状態の突合部J1に対して被接合金属部材1の裏面B側から摩擦攪拌を行う。
(5) Second Main Joining Step The second main joining step is a step of joining the abutting portion J1 on the back surface B side of the
第二本接合工程では、図7に示すように、開始位置SM2に大型回転ツールGの攪拌ピンG2を挿入(圧入)し、挿入した攪拌ピンG2を途中で離脱させることなく終了位置EM2まで移動させる。第二本接合工程によって、被接合金属部材1の裏面Bには、裏面側塑性化領域W2が形成される。第二本接合工程は、前記した第一本接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
なお、第二本接合工程が終了したら、第一タブ材2及び第二タブ材3を被接合金属部材1から切除する。
In the second main joining step, as shown in FIG. 7, the stirring pin G2 of the large rotary tool G is inserted (press-fitted) into the start position SM2, and the end position E M2 is removed without removing the inserted stirring pin G2 halfway. To move. By the second main joining step, a back side plasticized region W2 is formed on the back side B of the
When the second main joining process is completed, the
(6)第一側面仮接合工程
第一側面仮接合工程では、被接合金属部材1の第一側面Cに現れる突合部J1に対して小型回転ツールFを用いて仮接合を行う。第一側面仮接合工程は、被接合金属部材1の表面A及び裏面Bに一対のタブ材を配置するタブ材配置工程と、被接合金属部材1の第一側面Cに現れる突合部J1に対して仮接合工程を行う第一側面仮接合工程と、大型回転ツールGの挿入予定位置に下穴を形成する下穴形成工程を含むものである。
(6) First side temporary joining step In the first side temporary joining step, temporary joining is performed using the small rotary tool F to the abutting portion J1 appearing on the first side C of the
タブ材配置工程は、図8に示すように、被接合金属部材1の表面A及び裏面Bに一対のタブ材を配置する。第一タブ材4及び第二タブ材5は、図8に示すように、突合部J1を挟むように配置されるものであり、それぞれ表面A及び裏面Bに現れる突合部J1を覆うことができる寸法・形状を備えている。第一タブ材4及び第二タブ材5の表面及び裏面は被接合金属部材1の第一側面C及び第二側面Dとそれぞれ面一に形成されている。第一タブ材4及び第二タブ材5の材質に特に制限はないが、本実施形態では被接合金属部材1と同一組成の金属材料で形成している。
In the tab material arranging step, a pair of tab materials are arranged on the front surface A and the back surface B of the bonded
第一側面仮接合工程は、図8に示すように、第一タブ材4と被接合金属部材1との突合部J4を仮接合する第一タブ材仮接合工程と、突合部J1を仮接合する被接合金属部材仮接合工程と、第二タブ材5と被接合金属部材1との突合部J5を仮接合する第二タブ材仮接合工程とを含む。
即ち、第一側面仮接合工程は、第一タブ材4に設定された開始位置SP3に小型回転ツールFを押し込み、小型回転ツールFを離脱させることなく第二タブ材5に設定された終了位置EP3まで連続して摩擦攪拌を行う。
As shown in FIG. 8, the first side surface temporary joining step is a first tab material temporary joining step for temporarily joining the abutting portion J4 of the
That is, the first side temporary joining step ends the setting of the
第一タブ材仮接合工程では、第一タブ材4と被接合金属部材1との突合部J4に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材1と第一タブ材4の継ぎ目(境界線)上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールFを相対移動させることで、突合部J4に対して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、小型回転ツールFを途中で離脱させることなく第一タブ材仮接合工程の始点n1から終点n2まで連続して摩擦攪拌を行う。
In the first tab material temporary joining step, friction agitation is performed on the abutting portion J4 between the
小型回転ツールFが終点n2に達したら、第一タブ材4側に一旦小型回転ツールFを入り込ませ、被接合金属部材仮接合工程の基点n3まで摩擦攪拌を行う。小型回転ツールFが基点n3に達したら、小型回転ツールFを離脱させることなく突合部J1に沿って被接合金属部材仮接合工程を行う。本実施形態における突合部J1は、平面線形L1,L2,L3からなるため、屈折点C1,C2で90°ずつ方向を変えながら小型回転ツールFを移動させて摩擦攪拌を行う。
小型回転ツールFが基点n6に達したら、小型回転ツールFを離脱させずに一旦第二タブ材5側に入り込ませ、第二タブ材仮接合工程の始点n7まで移動させる。小型回転ツールFが始点n7に達したら、突合部J5に沿って終点n8まで摩擦攪拌を行う。小型回転ツールがn8に達したら第二タブ材5側に入り込ませて終了位置EP3で小型回転ツールFを離脱させる。なお、終了位置EP3は、後記する第一側面本接合工程の開始位置SM3となる。
When the small rotary tool F reaches the end point n2, the small rotary tool F is once inserted into the
When the small rotary tool F reaches the base point n6, the small rotary tool F is temporarily moved into the
下穴形成工程では、第一側面本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する工程である。本実施形態に係る下穴形成工程においては、第二タブ材5の表面に設定されたSM3に下穴を形成する。下穴形成工程においては、前記した形態と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
The pilot hole forming step is a step of forming a pilot hole at the friction stirring start position in the first side main joining step. In the lower hole forming step according to the present embodiment, to form a prepared hole to the S M3, which is set on the surface of the
(7)第一側面本接合工程
第一側面本接合工程は、被接合金属部材1の第一側面Cにおける突合部J1を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る第一側面本接合工程では、大型回転ツールGを使用し、仮接合された状態の突合部J1に対して被接合金属部材1の第一側面Cから摩擦攪拌を行う。
(7) 1st side surface main joining process The 1st side surface main joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the 1st side surface C of the to-
第一側面本接合工程では、図9に示すように、開始位置SM3に大型回転ツールGの攪拌ピンG2を挿入(圧入)し、挿入した攪拌ピンG2を途中で離脱させることなく終了位置EM3まで移動させる。即ち、第一側面本接合工程では、第二タブ材5の開始位置SM3に設定された下穴(図示省略)から摩擦攪拌を開始し、第一タブ材4に設定された終了位置EM3まで連続して摩擦攪拌を行う。
In the first side main joining process, as shown in FIG. 9, the stirring pin G2 of the large rotary tool G is inserted (press-fitted) into the starting position SM3 , and the inserted stirring pin G2 is not removed in the middle of the end position E. Move to M3 . That is, in the first side main joining step, friction stirring is started from a pilot hole (not shown) set at the start position S M3 of the
なお、本実施形態では、第二タブ材5に摩擦攪拌の開始位置SM3を設け、第一タブ材4に終了位置EM3を設けているが、開始位置SM3と終了位置EM3の位置を限定する趣旨ではない。
In this embodiment, the
第一側面本接合工程では、図9に示すように、開始位置SM3の直上に大型回転ツールGを位置させ、続いて、大型回転ツールGを右回転させつつ下降させて攪拌ピンG2の先端を下穴(図示省略)に挿入する。攪拌ピンG2の全体が第二タブ材5に入り込み、かつ、ショルダ部G1の下端面G11の全面が第二タブ材5の表面に接触したら、摩擦攪拌を行いながら被接合金属部材1の突合部J1の基点n6に向けて大型回転ツールGを相対移動させ、突合部J1に突入させる。大型回転ツールGを移動させると、その攪拌ピンG2の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピンG2から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域(以下、「第一側面側塑性化領域W3」という。)が形成される。
In the first side main joining step, as shown in FIG. 9, the large rotary tool G is positioned immediately above the start position SM3 , and then the large rotary tool G is lowered while rotating clockwise to the tip of the stirring pin G2. Is inserted into a pilot hole (not shown). When the entire stirring pin G2 enters the
本実施形態における突合部J1は、平面線形L1,L2,L3からなるため、屈折点C2,C1で90°ずつ方向を変えながら大型回転ツールGを移動させて摩擦攪拌を行う。そして、大型回転ツールGが、基点n3を通過して終了位置EM3に達したら、終了位置EM3で大型回転ツールGを離脱させる。第一側面本接合工程によれば、表面側塑性化領域W1及び裏面側塑性化領域W2(図8参照)と第一側面側塑性化領域W3とが重複するとともに、第一側面Cに現れる突合部J1の全長に亘って摩擦攪拌を行うことができる。 Since the abutting portion J1 in the present embodiment is composed of the plane alignments L1, L2, and L3, the large rotating tool G is moved while changing the direction by 90 ° at the refraction points C2 and C1, and the friction stirring is performed. When the large rotary tool G reaches the end position E M3 through the base point n3, the large rotary tool G is detached at the end position E M3 . According to the first side surface main joining step, the front side plasticization region W1 and the back side plasticization region W2 (see FIG. 8) overlap with the first side surface plasticization region W3, and a butt that appears on the first side surface C. Friction stirring can be performed over the entire length of the part J1.
(8)第二側面仮接合工程
第二側面仮接合工程では、図10に示すように、被接合金属部材1の第二側面Dに現れる突合部J1に対して小型回転ツールFを用いて仮接合を行う。第二側面仮接合工程は、被接合金属部材1の突合部J1に対して仮接合を行う第二側面仮接合工程と、大型回転ツールGの挿入予定位置に下穴を形成する下穴形成工程を含むものである。第二側面仮接合工程は、第一タブ材4に設定された開始位置SP4から、第二タブ材5に設定された終了位置EP4まで連続的に摩擦攪拌を行う。即ち、第一タブ材4と被接合金属部材1との突合部J4を摩擦攪拌する第一タブ材仮接合工程、突合部J1を仮接合する被接合金属部材仮接合工程、第二タブ材5と被接合金属部材1との突合部J5を仮接合する第二タブ材仮接合工程とを含む。第二側面仮接合工程は、第一側面仮接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。また、下穴形成工程は、前記した下穴形成工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
(8) Second side temporary joining step In the second side temporary joining step, as shown in FIG. 10, a temporary rotating tool F is used for the abutting portion J1 appearing on the second side D of the
(9)第二側面本接合工程
第二側面本接合工程は、図10に示すように、被接合金属部材1の第二側面Dにおける突合部J1を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る第二側面本接合工程では、大型回転ツールGを使用し、仮接合された状態の突合部J1に対して被接合金属部材1の第二側面Dから摩擦攪拌を行う。
(9) 2nd side surface main joining process The 2nd side surface main joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the 2nd side D of the to-
第二側面本接合工程では、図10に示すように、開始位置SM4に大型回転ツールGの攪拌ピンG2を挿入(圧入)し、挿入した攪拌ピンG2を途中で離脱させることなく終了位置EM4まで移動させる。即ち、第二側面本接合工程では、第二タブ材5の開始位置SM4に設定された下穴(図示省略)から摩擦攪拌を開始し、突合部J1に沿って第一タブ材4に設定された終了位置EM4まで連続して摩擦攪拌を行う。第二側面本接合工程によれば、被接合金属部材1の第二側面Dに第二側面側塑性化領域W4が形成される。第二側面本接合工程は、第一側面本接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。なお、第二側面本接合工程が終了したら、一対のタブ材を被接合金属部材1から切除する。
In the second side main joining step, as shown in FIG. 10, the stirring pin G2 of the large rotary tool G is inserted (press-fitted) into the start position SM4 , and the inserted position of the stirring pin G2 is not removed in the middle. Move to M4 . That is, in the second side main joining step, friction agitation is started from a pilot hole (not shown) set at the start position SM4 of the
以上説明した本実施形態の接合方法によれば、図9及び図10に示すように、第一側面C及び第二側面D内における第一側面側塑性化領域W3及び第二側面側塑性化領域W4は、平面線形L1,L2,L3からなる。これにより、被接合金属部材1の厚み1hの長さよりも、平面線形L1,L2,L3の延長距離の和が大きくなるため、摩擦攪拌の領域を長く確保することができる。よって、被接合金属部材1の接合部に作用する応力が分散して接合強度を高めることができる。また、第一側面本接合工程及び第二側面本接合工程によれば、表面側塑性化領域W1及び裏面側塑性化領域W2と第一側面側塑性化領域W3及び第二側面側塑性化領域W4とが重複するとともに、第一側面C、第二側面Dに現れる突合部J1の全長に亘って摩擦攪拌を行うことができる。これより、被接合金属部材1の気密性及び水密性を高めることができる。
According to the joining method of the present embodiment described above, as shown in FIGS. 9 and 10, the first side surface plasticized region W3 and the second side surface plasticized region in the first side surface C and the second side surface D are shown. W4 is composed of planar alignments L1, L2, and L3. Thereby, since the sum of the extended distances of the plane alignments L1, L2, and L3 is larger than the length of the
また、本実施形態における接合方法は、突合部J1を直線の組合せとしたため、突き合わせ面の成形が容易となるとともに、摩擦攪拌の作業を容易に行うことができる。また、本実施形態においては、屈折点C1において平面線形L1と平面線形L2とが90度に形成されるとともに、屈折点C2において平面線形L2と平面線形L3とが90度に形成されている。そのため、摩擦攪拌接合の接合時に、突合部J1の平面線形に沿って移動する大型回転ツールGが、屈折点C1,C2において一旦停止するため、屈折点C1,C2においては他の部分よりも長い時間摩擦攪拌が行われる。これにより、屈折点C1,C2においては、長時間摩擦攪拌を行うことにより、接合欠陥が生じることなく加工を施すことが可能なため、接合部における気密性や水密性が向上する。 Moreover, since the joining method in this embodiment made the butt | matching part J1 into the linear combination, while the shaping | molding of a butt surface becomes easy, the operation | work of friction stirring can be performed easily. In the present embodiment, the plane alignment L1 and the plane alignment L2 are formed at 90 degrees at the refraction point C1, and the plane alignment L2 and the plane alignment L3 are formed at 90 degrees at the refraction point C2. Therefore, when the friction stir welding is performed, the large rotary tool G that moves along the plane alignment of the abutting portion J1 temporarily stops at the refraction points C1 and C2, so that the refraction points C1 and C2 are longer than the other portions. Time friction stirring is performed. Thereby, at the refraction points C1 and C2, by performing frictional stirring for a long time, it is possible to perform processing without causing a bonding defect, so that airtightness and watertightness at the joint are improved.
また、タブ材を用いることで、第一本接合工程、第二本接合工程及び側面本接合工程を正確かつ迅速に行うことができる。また、タブ材と被接合金属部材1を仮接合することで、第一本接合工程、第二本接合工程及び側面本接合工程を行う際の目開きを防止することができる。
Further, by using the tab material, the first main joining step, the second main joining step, and the side main joining step can be performed accurately and quickly. Moreover, the opening at the time of performing a 1st main joining process, a 2nd main joining process, and a side surface main joining process can be prevented by temporarily joining the tab material and the to-
なお、側面本接合工程は、本実施形態においては、第一側面C(第一側面本接合工程)及び第二側面D(第二側面本接合工程)の両方に行ったが、必ずしも両面に行う必要はなく、少なくともいずれか一方に行えばよい。 In addition, in this embodiment, although the side surface main joining process performed to both the 1st side C (1st side main bonding process) and the 2nd side D (2nd side main bonding process), it does not necessarily perform on both surfaces. There is no need, and it is sufficient to go to at least one of them.
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、第一側面C及び第二側面Dに現れる突合部J1は、第一実施形態の平面線形に限定されずに、適宜設定すればよい。即ち、第一実施形態では、3本の平面線形L1,L2,L3と2点の屈折点C1,C2との組み合わせにより形成された突合部J1により、突合部J1の平面線形の延長距離が、被接合金属部材1の厚み1hよりも大きくする構成としたが、突合部J1の形状は、前記実施形態で示したものに限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
As mentioned above, although preferred embodiment was described about this invention, this invention is not limited to said each embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, the abutting portion J1 appearing on the first side surface C and the second side surface D is not limited to the planar alignment of the first embodiment, and may be set as appropriate. That is, in the first embodiment, the abutting portion J1 formed by the combination of the three plane alignments L1, L2, and L3 and the two refraction points C1 and C2 causes the extension distance of the abutting portion J1 to be planar. Although it was set as the structure made larger than the
図11は、本発明の実施形態に係る変形例を示した第一側面Cの平面図であって、(a)は、第一変形例、(b)は、第二変形例、(c)は、第三変形例を示す。
例えば、図11の(a)に示すように、突合部J2を被接合金属部材1の厚み方向に対して傾斜するように配置することで、屈折点を設けることなく被接合金属部材1の厚み1hよりも大きい平面線形Lの延長距離が確保された突合部J2としてもよい。かかる突合部J2によれば、摩擦攪拌を行う平面線形Lの延長距離が、被接合金属部材1の厚み1hよりも長いため、摩擦攪拌の距離を長く確保することができ、接合強度を高めることができる。
FIG. 11 is a plan view of the first side face C showing a modification according to the embodiment of the present invention, where (a) is a first modification, (b) is a second modification, and (c). Shows a third modification.
For example, as shown to (a) of FIG. 11, the thickness of the to-
また、図11の(b)又は(c)に示す突合部J3,J4ように、2本の平面線形L1,L2と1つの屈折点C1とを組み合わせてなるものとしてもよい。この構成によれば、屈折点C1において大型回転ツールGの移動が一旦停止するため、前記実施形態で示したものと同様に、確実に摩擦攪拌を行うことが可能となる。なお、この場合において、屈折点C1の内角の角度は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。 Moreover, it is good also as what combines two planar alignment L1, L2 and one refraction point C1, like the abutting part J3, J4 shown to (b) or (c) of FIG. According to this configuration, since the movement of the large rotary tool G is temporarily stopped at the refraction point C1, it is possible to reliably perform frictional stirring as in the embodiment described above. In this case, the angle of the inner angle of the refraction point C1 is not limited and may be set as appropriate.
図12は、本発明の実施形態に係る変形例を示した第一側面Cの平面図であって、(a)は、第四変形例、(b)は、第五変形例、(c)は、第六変形例、(d)は、第七変形例を示す。
第一実施形態では、平面線形L1,L2または平面線形L2,L3が交わる角度が直角である2箇所の屈折点C1,C2を設けるものとしたが、屈折点C1,C2の角度は限定されるものではない。例えば、図12の(a)、(b)に示す突合部J5,J6のように、2つの屈折点C1’,C2’における平面線形L1,L2又は平面線形L2,L3が交わる角度が、例えば120°であっても同様の効果を得る事が可能である。
FIG. 12 is a plan view of the first side face C showing a modification according to the embodiment of the present invention, where (a) is a fourth modification, (b) is a fifth modification, and (c). Shows a sixth modification, and (d) shows a seventh modification.
In the first embodiment, the two refraction points C1 and C2 having a right angle with respect to the plane alignment L1 and L2 or the plane alignment L2 and L3 are provided. However, the angles of the refraction points C1 and C2 are limited. It is not a thing. For example, as in the abutting portions J5 and J6 shown in FIGS. 12A and 12B, the angle at which the plane alignments L1 and L2 or the plane alignments L2 and L3 intersect at the two refraction points C1 ′ and C2 ′ is, for example, Similar effects can be obtained even at 120 °.
また、突合部の平面線形における屈折点の数は2箇所以上形成されていてもよく、適宜設定すればよい。例えば、図12の(c)に示す突合部J7や、図12の(d)に示す突合部J8のように、屈折点Cの数を4箇所、または、6箇所にしてもよい。このように、屈折点の数を増加させることで、大型回転ツールGの移動速度を遅くする、または、大型回転ツールGの移動を複数回停止させて、より確実に被接合金属部材1の接合を行って、接合強度及び気密性、水密性に優れた接合を行ってもよい。
Further, the number of refraction points in the planar alignment of the abutting portions may be formed at two or more, and may be set as appropriate. For example, the number of refraction points C may be four or six, as in the abutting portion J7 shown in FIG. 12C or the abutting portion J8 shown in FIG. Thus, by increasing the number of refraction points, the moving speed of the large rotating tool G is slowed down, or the movement of the large rotating tool G is stopped a plurality of times, so that the bonded
図13は、本発明の実施形態に係る変形例を示した第一側面Cの平面図であって、第八変形例を示す。
第一実施形態では、3本の平面線形L1,L2,L3の組み合わせにより突合部J1を形成するものとしたが、図13に示す突合部J8のように、突合部J8の平面線形を曲線状に形成してもよい。突合部J8の形状を、このように形成することで、被接合金属部材1の厚み1hよりも平面線形の延長距離を長くすることが可能である。なお、突合部の変面線形を曲線状に形成する場合において、形成される曲線線形は、図13に示す突合部J8の曲線線形に限定されないことはいうまでもない。
FIG. 13 is a plan view of the first side face C showing a modification according to the embodiment of the present invention, and shows an eighth modification.
In the first embodiment, the abutting portion J1 is formed by a combination of three plane alignments L1, L2, and L3. However, like the abutting portion J8 shown in FIG. 13, the planar alignment of the abutting portion J8 is curved. You may form in. By forming the shape of the abutting portion J8 in this manner, the planar linear extension distance can be made longer than the
なお、本実施形態における摩擦攪拌において、第一タブ材及び第二タブ材は必要に応じて配置すればよく、省略することも可能である。また、摩擦攪拌時の金属部材の固定方法等は限定されるものではなく、適宜公知の手段から選定して行えばよい。また、本実施形態においては、側面本接合工程は、連続的に摩擦攪拌行ったが、側面本接合工程によって形成された塑性化領域の延長距離が、被接合金属部材の厚み寸法よりも大くなれば、断続的に行ってもよい。 In the friction agitation in the present embodiment, the first tab material and the second tab material may be arranged as necessary, and may be omitted. Moreover, the fixing method of the metal member at the time of friction stirring, etc. are not limited, What is necessary is just to select from a well-known means suitably. Further, in the present embodiment, the side main joining step is continuously frictionally stirred, but the extension distance of the plasticized region formed by the side main joining step is larger than the thickness dimension of the metal member to be joined. If so, it may be performed intermittently.
1 被接合金属部材
1a 第一金属部材
1b 第二金属部材
2 第一タブ材
3 第二タブ材
A 表面
B 裏面
C 第一側面
D 第二側面
J1 突合部
C1,C2 屈折点
L 平面線形
W 塑性化領域
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記第一金属部材と前記第二金属部材によって形成された被接合金属部材の突合部に対して表面から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、
前記突合部に対して裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、
前記突合部に対して側面から摩擦攪拌を行う側面本接合工程と、を含み、
前記側面本接合工程で形成された塑性化領域の延長距離が、前記突合部の厚み寸法よりも大きいことを特徴とする接合方法。 A butting process of matching the first metal member and the second metal member;
A first main joining step in which friction agitation is performed from the surface to the abutting portion of the metal member to be joined formed by the first metal member and the second metal member;
A second main joining step in which friction agitation is performed from the back surface with respect to the abutting portion;
A side main joining step in which friction agitation is performed from the side with respect to the abutting portion, and
The joining method, wherein an extension distance of the plasticized region formed in the side main joining step is larger than a thickness dimension of the butt portion.
一方のタブ材と前記被接合金属部材との突合部、前記第一金属部材と前記第二金属部材との突合部、及び他方のタブ材と前記被接合金属部材との突合部に対して、前記第一本接合工程、前記第二本接合工程及び前記側面本接合工程で用いた回転ツールよりも小型の回転ツールを用いて仮接合を行う仮接合工程を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の接合方法。
Before the first main joining step, the second main joining step and the side main joining step,
For the abutting portion between one tab material and the metal member to be joined, the abutting portion between the first metal member and the second metal member, and the abutting portion between the other tab material and the metal member to be joined, 2. The method includes a temporary bonding step of performing temporary bonding using a rotary tool that is smaller than the rotary tool used in the first main bonding step, the second main bonding step, and the side surface main bonding step. The joining method according to any one of claims 5 to 5.
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