JP2012200736A - Friction agitation processing method - Google Patents

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Toshiaki Fuse
俊明 布施
Yutaka Ishiwatari
裕 石渡
Yoshinori Katayama
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a friction agitation processing method for hardly generating the defect of a joining part by reducing load to a friction agitation tool.SOLUTION: A filler 5 is filled in a beveling 4 provided between a first joining material 1 and a second joining material 2, and a pin 6 of the friction agitation processing tool 8 is inserted in the filler. In the friction agitation processing method for agitating parts of the filler, the first joining material and the second joining material, the filler pushes a sintered material sintered so that voids exist in powder to crush the voids.

Description

本発明の実施形態は、摩擦攪拌処理方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a friction stir processing method.

従来の摩擦攪拌処理方法は、摩擦攪拌処理で補修する部分に充填材を充填して摩擦攪拌ツールで摩擦攪拌処理する。   In the conventional friction stir processing method, the portion to be repaired by the friction stir processing is filled with a filler, and the friction stir processing is performed with a friction stir tool.

充填材は、摩擦攪拌ツールへの負荷を低減させるために、粉末や溶射による溶加材としている。粉末等が飛散しないように充填材の表層部をレーザなどで溶融する。   In order to reduce the load on the friction stir tool, the filler is a powder or a filler material by thermal spraying. The surface layer of the filler is melted with a laser or the like so that the powder or the like is not scattered.

摩擦攪拌ツールのショルダー部は処理材の表面に密着させる必要があり、かつ摩擦攪拌処理における接合部ギャップによる欠陥発生を防止する目的で、ギャップに充填した充填材を上方から押圧することで盛り上がりをなくし、かつ充填密度を高める。   The shoulder part of the friction stirrer tool needs to be in close contact with the surface of the treatment material, and for the purpose of preventing the occurrence of defects due to the joint gap in the friction stirrer process, pressing the filler filled in the gap from above raises the swell. Eliminate and increase packing density.

また、摩擦攪拌処理部が元の材料より薄くなることを防止する目的で、加工物の継ぎ目上やまたその周りに、充実材(多数の部片やペレット状の充填材)を充填して摩擦攪拌処理を行う方法もある。   In addition, in order to prevent the friction stir processing part from becoming thinner than the original material, a solid material (multiple pieces and pellet-shaped filler) is filled on and around the seam of the work piece for friction. There is also a method of performing a stirring process.

特開2007−185683公報JP 2007-185683 A 特開2007−29955公報JP 2007-29955 A 特開2007−144519公報JP 2007-144519 A

上述した摩擦攪拌処理方法では、粉末を充填する場合には下向き以外の姿勢では粉末を保持することができないので処理対象部分が限定される、という課題がある。   In the friction stir processing method described above, there is a problem that when the powder is filled, the portion to be processed is limited because the powder cannot be held in a posture other than downward.

また、押圧しているので粉末の充填密度はある程度高まるが、充填された粉末は機械的に圧縮されているだけであり、摩擦攪拌ツールで攪拌されると非常に飛散しやすい状態である。このため、粉末充填の効果が十分に得られず、摩擦攪拌処理部に空洞などの欠陥が発生する、という課題がある。   In addition, since the powder is pressed, the packing density of the powder is increased to some extent, but the filled powder is only mechanically compressed, and when it is stirred with a friction stir tool, it is very likely to be scattered. For this reason, there is a problem that the effect of powder filling cannot be obtained sufficiently and defects such as cavities occur in the friction stir processing section.

充実材を充填する場合、粉末のような飛散は生じないが、充実材が盛り上がってしまい、摩擦攪拌ツールのショルダー部を処理材の表面に密着させることができない。また、充実材が盛り上がらないように充填した場合には、充填密度が不十分となる、という課題がある。   When filling the solid material, the powder-like scattering does not occur, but the solid material swells and the shoulder portion of the friction stir tool cannot be brought into close contact with the surface of the treatment material. Moreover, when it fills so that a filling material may not rise, there exists a subject that a packing density becomes inadequate.

本発明が解決しようとする課題は、摩擦攪拌ツールへの負荷を低減し、接合部の欠陥を生じにくくする摩擦攪拌処理方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a friction stir processing method that reduces the load on the friction stir tool and makes it difficult to cause defects in the joint.

実施形態の摩擦攪拌処理方法は、第1の接合材と第2の接合材との間に設けられた開先内に充填材を充填し、摩擦攪拌処理ツールのピンを充填材内に挿入し、前記充填材、前記第1の接合材および前記第2の接合材の一部を攪拌する摩擦攪拌処理方法において、前記充填材は、粉末を空洞が存在するように焼結した焼結材を押付けて前記空洞をつぶしたことを特徴とする。   In the friction stir processing method of the embodiment, the filler is filled in the groove provided between the first bonding material and the second bonding material, and the pin of the friction stirring processing tool is inserted into the filler. In the friction stir processing method of stirring a part of the filler, the first bonding material, and the second bonding material, the filler is a sintered material obtained by sintering powder so that a cavity exists. The cavity is crushed by pressing.

また、実施形態の摩擦攪拌処理方法は、充填材が粉末を空洞が存在するように焼結した焼結材であり、前記充填材を摩擦攪拌処理方向と逆の方向に移動させながら供給して摩擦攪拌処理することを特徴とする。   In the friction stir processing method of the embodiment, the filler is a sintered material obtained by sintering powder so that cavities exist, and the filler is supplied while being moved in a direction opposite to the friction stir processing direction. Friction stirring is performed.

また、実施形態の摩擦攪拌処理方法は、充填材が積層方向に押付けた積層箔であることを特徴とする。   In addition, the friction stir processing method of the embodiment is characterized in that the filler is a laminated foil pressed in the laminating direction.

また、実施形態の摩擦攪拌処理方法は、第1の接合材と第2の接合材との間に積層箔を挟んで押付けて接合部を形成し、摩擦攪拌処理ツールのピンを前記接合部内に挿入し、前記積層箔、前記第1の接合材および前記第2の接合材の一部を攪拌することを特徴とする。   In the friction stir processing method of the embodiment, the laminated foil is sandwiched and pressed between the first bonding material and the second bonding material to form a bonding portion, and the pin of the friction stirring processing tool is placed in the bonding portion. The laminated foil, the first bonding material, and a part of the second bonding material are agitated.

また、実施形態の摩擦攪拌処理方法は、充填材が圧縮した発泡金属であることを特徴とする。   Further, the friction stir processing method of the embodiment is characterized in that the filler is a compressed metal foam.

第1の実施形態の摩擦攪拌処理方法を示す図。The figure which shows the friction stirring processing method of 1st Embodiment. 第2の実施形態の摩擦攪拌処理方法を示す図。The figure which shows the friction stirring processing method of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の摩擦攪拌処理方法を示す図。The figure which shows the friction stirring processing method of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の摩擦攪拌処理方法を示す図。The figure which shows the friction stirring processing method of 4th Embodiment.

以下、実施形態の摩擦攪拌処理方法を図面を参照して説明する。   Hereinafter, the friction stir processing method of the embodiment will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態の摩擦攪拌処理方法を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a friction stir processing method according to the first embodiment.

図1(a)に示すように、板厚3mmの炭素鋼材の第1の接合材1と第2の接合材2が突合せ部3で密着され、予め開先4が加工されている。この開先4内に充填するための充填材5は、第1の接合材1と同様の炭素鋼材であるが、充実材ではなく炭素鋼粉末を焼結した焼結材である。この焼結材は、通常粉末冶金で用いられる焼結条件よりも低温、あるいは短時間で焼結し、焼結が不十分なものを、さらにプレスでつぶして未焼結の空洞をつぶしたものである。このような充填材5は密度が100%に近いが、空洞がつぶれて単に接触しているだけであり、充実材と比較して変形しやすいものである。このような焼結プレスした材料を開先4と同様の形状に加工した充填材5を開先4内に充填する。   As shown to Fig.1 (a), the 1st joining material 1 and the 2nd joining material 2 of a 3 mm-thick carbon steel material are closely_contact | adhered in the butt | matching part 3, and the groove | channel 4 is processed beforehand. The filler 5 for filling the groove 4 is a carbon steel material similar to the first bonding material 1, but is not a solid material but a sintered material obtained by sintering carbon steel powder. This sintered material is sintered at a lower temperature or in a shorter time than the sintering conditions usually used in powder metallurgy, and the sintered material is insufficiently squeezed, and then pressed to crush the unsintered cavities It is. Such a filler 5 has a density close to 100%, but the cavities are crushed and are simply in contact with each other, and are easily deformed as compared with the solid material. A filler 5 obtained by processing such a sintered pressed material into a shape similar to that of the groove 4 is filled in the groove 4.

次に図1(b)に示すピン6とショルダー7を備えた摩擦攪拌処理ツール8を回転させながら充填材5内に挿入する。   Next, a friction stir processing tool 8 having a pin 6 and a shoulder 7 shown in FIG. 1B is inserted into the filler 5 while rotating.

図1(c)に示すように、ピン6が充填材5内に挿入され、充填材5、第1の接合材1、第2の接合材2の一部および突合せ部3を攪拌するとともに、ショルダー7が第1の接合材1と第2の接合材2の表面を摩擦する状態とする。このような状態で摩擦攪拌ツール8を摩擦攪拌処理方向に移動させることで摩擦攪拌処理を行う。   As shown in FIG. 1 (c), the pin 6 is inserted into the filler 5, and the filler 5, the first bonding material 1, a part of the second bonding material 2, and the butting portion 3 are stirred, The shoulder 7 rubs the surfaces of the first bonding material 1 and the second bonding material 2. In this state, the friction stir processing is performed by moving the friction stir tool 8 in the friction stir processing direction.

図1(d)は摩擦攪拌処理後の状態を示す。接合前の突合せ部3が消失し接合部9を形成した状態である。   FIG.1 (d) shows the state after a friction stirring process. In this state, the butted portion 3 before joining disappears and the joined portion 9 is formed.

摩擦攪拌条件は通常の炭素鋼充実材の条件と同様の条件でよく、ツールの回転数300〜500rpm、ツールの移動速度200〜500mm/minとし、ツールとしてはPCBN(多結晶立方晶窒化ホウ素)を用いた。ツールの形状はピン直径3mm、ピン長さ2.8mm、ショルダー直径10mmとした。   Friction stirring conditions may be the same conditions as those for normal carbon steel enriched materials, the rotation speed of the tool is 300 to 500 rpm, the moving speed of the tool is 200 to 500 mm / min, and the tool is PCBN (polycrystalline cubic boron nitride) Was used. The shape of the tool was a pin diameter of 3 mm, a pin length of 2.8 mm, and a shoulder diameter of 10 mm.

第1の実施形態によれば、摩擦攪拌ツールのピンが挿入される部分の大部分を攪拌抵抗の大きい充実材に替えて、攪拌抵抗の小さいプレスした焼結材としたので、ピンへの負荷が減少しピンの消耗を少なくできる。また、攪拌抵抗が小さく、ツール回転トルク、ツール押込み荷重が減少するため、従来より小型の摩擦攪拌装置で鉄鋼材料の接合が可能となる。また、変形抵抗の小さい焼結材であるがプレスして密度を100%に近づけてあるため、開先内への材料供給量は十分であり、接合部に空洞などの欠陥を生じにくくすることができる。また、充填材を焼結材としたので、充填材を供給する場合に下向き以外の姿勢であっても充填材を保持することができる。   According to the first embodiment, since most of the portion where the pin of the friction stir tool is inserted is replaced with a solid material having a high stirring resistance, a pressed sintered material having a low stirring resistance is used. Can reduce pin consumption. Further, since the stirring resistance is small and the tool rotation torque and the tool pushing load are reduced, it is possible to join steel materials with a friction stirrer that is smaller than conventional ones. In addition, although it is a sintered material with a low deformation resistance, it is pressed to bring the density close to 100%, so that the amount of material supplied into the groove is sufficient, and defects such as cavities in the joints are less likely to occur. Can do. Further, since the filler is a sintered material, the filler can be held even when the filler is supplied in a posture other than downward.

なお、充填材5は、密度の低い発泡金属を圧縮し空洞をつぶし密度を高めた圧縮した発泡金属であっても同様の効果が得られる。   The filler 5 can be the same effect even if it is a compressed foam metal in which a low density foam metal is compressed to crush the cavity and increase the density.

(第2の実施形態)
図2は第2の実施形態の摩擦攪拌処理方法を示す図である。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating a friction stir processing method according to the second embodiment.

図2(a)に示すように、板厚4mmの炭素鋼材の第1の接合材21と第2の接合材22が突合せ部23で密着され、予め開先24が加工されている。   As shown in FIG. 2A, a first joining material 21 and a second joining material 22 made of carbon steel having a thickness of 4 mm are brought into close contact with each other at a butt portion 23, and a groove 24 is processed in advance.

次に図2(b)に示すように、摩擦攪拌ツール28のピン26を開先24内に回転挿入し、ショルダー27を接合材の表面に回転摩擦させる。さらに開先24内の摩擦攪拌処理方向側(図の右側)から開先24と同様の形状の充填材25をピン26の摩擦攪拌処理方向側(図の右側)からピン26に押し付けた状態とする。   Next, as shown in FIG. 2B, the pin 26 of the friction stir tool 28 is rotationally inserted into the groove 24, and the shoulder 27 is rotationally rubbed against the surface of the bonding material. Further, the filler 25 having the same shape as the groove 24 is pressed against the pin 26 from the friction stir processing direction side (right side of the drawing) of the pin 26 from the friction stirring processing direction side (right side of the drawing) in the groove 24. To do.

このような状態で、摩擦攪拌ツール28を摩擦攪拌処理方向(図の右側)に移動させ、充填材25を摩擦攪拌処理方向と逆の方向(図の左側)に移動させながら供給して接合部29を形成する状態を図2(c)に示す。   In this state, the friction stir tool 28 is moved in the friction stir processing direction (right side in the figure), and the filler 25 is supplied while being moved in the direction opposite to the friction stir processing direction (left side in the figure). The state of forming 29 is shown in FIG.

図2(d)は接合後の状態を示す。左端の未接合部および右端の供給材残部は接合後に加工除去する。   FIG. 2D shows a state after joining. The unjoined portion at the left end and the remaining supply material at the right end are processed and removed after joining.

摩擦攪拌ツールにはPCBN/W−Re合金複合材製でピン直径4mm、ピン長さ3.8mm、ショルダー直径15mmのものを用い、ツール回転数400rpm、ツール移動速度300mm/minとした。   A friction stir tool made of a PCBN / W-Re alloy composite and having a pin diameter of 4 mm, a pin length of 3.8 mm, and a shoulder diameter of 15 mm was used. The tool rotation speed was 400 rpm and the tool moving speed was 300 mm / min.

充填材25の移動速度は次のように設定した。充填材25は第1の接合材21および第2の接合材22と同様の炭素鋼材であるが充実材ではなく、空洞が残留する焼結材で密度は80%である。摩擦攪拌ツール28は1分間に300mmの開先24を進むが、充填材25が停止している場合はこの容積の80%分しか材料を供給できない。この供給量を100%とするためには、300mm/min×(100−80)/80=75mm/minの速度で充填材25を摩擦攪拌処理方向と逆の方向(図の左側)に移動させればよい。焼結材により密度が異なる場合は、供給量が100%となるように上述の計算方法により充填材25の移動速度を設定すればよい。   The moving speed of the filler 25 was set as follows. The filler 25 is a carbon steel material similar to the first bonding material 21 and the second bonding material 22, but is not a solid material and is a sintered material in which cavities remain and has a density of 80%. The friction stir tool 28 advances the groove 24 of 300 mm per minute, but when the filler 25 is stopped, only 80% of this volume can be supplied. In order to make this supply amount 100%, the filler 25 is moved in the direction opposite to the friction stir processing direction (the left side in the figure) at a speed of 300 mm / min × (100−80) / 80 = 75 mm / min. Just do it. When the density differs depending on the sintered material, the moving speed of the filler 25 may be set by the above-described calculation method so that the supply amount becomes 100%.

なお、充填材25の移動速度はこの計算結果に限定されるものではなく、接合結果をもとに増減が可能である。接合部29の外に排出されるバリが多い場合は供給量を減少させ、接合部29の凹みが大きかったり、内部に空洞欠陥が発生する場合は、供給量を増加させる。また、充填材25がばたついたり、座屈変形したりしてうまく供給できない場合は、図示しないが、充填材25を開先24内に押し付けて固定するための固定具を適宜用いればよい。   The moving speed of the filler 25 is not limited to this calculation result, and can be increased or decreased based on the joining result. If there are many burrs discharged out of the joint 29, the supply amount is decreased. If the dent of the joint 29 is large or a cavity defect occurs inside, the supply amount is increased. Further, when the filling material 25 flutters or buckles and cannot be supplied satisfactorily, although not shown, a fixing tool for pressing the filling material 25 into the groove 24 and fixing it may be used as appropriate. .

第2の実施形態によれば、密度の低い供給材を用いたので摩擦攪拌ツールのピンへの負荷が減少しピンの消耗を少なくできる。また、攪拌抵抗が小さく、ツール回転トルク、ツール押込み荷重が減少するため、従来より小型の摩擦攪拌装置で鉄鋼材料の接合が可能となる。また、充填材の密度が低い分を補い開先容積に対する供給量が十分となるように充填材を移動させて供給するようにしたので、充填材の密度が低いにもかかわらず、接合部に凹みや内部空洞などの欠陥を生じにくくすることができる。また、充填材を焼結材としたので、充填材を供給する場合に下向き以外の姿勢であっても充填材を保持することができる。   According to the second embodiment, since a low-density supply material is used, the load on the pin of the friction stir tool is reduced, and the pin consumption can be reduced. Further, since the stirring resistance is small and the tool rotation torque and the tool pushing load are reduced, it is possible to join steel materials with a friction stirrer that is smaller than conventional ones. In addition, the filler is moved and supplied to compensate for the low density of the filler so that the supply amount to the groove volume is sufficient. Defects such as dents and internal cavities can be made difficult to occur. Further, since the filler is a sintered material, the filler can be held even when the filler is supplied in a posture other than downward.

(第3の実施形態)
図3は第3の実施形態の摩擦攪拌処理方法を示す図である。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating a friction stir processing method according to the third embodiment.

第2の実施形態の摩擦攪拌処理方法において、図3に示すように、充填材33を加熱する高周波誘導加熱コイル34と、押付けローラ35とを設けている。   In the friction stir processing method of the second embodiment, as shown in FIG. 3, a high frequency induction heating coil 34 for heating the filler 33 and a pressing roller 35 are provided.

被接合材の開先31内に、充填材33を供給する。充填材33は密度の低い焼結材である。この充填材33は被接合材の開先31内に供給される前に、高周波誘導加熱コイル34で加熱され軟化される。加熱された充填材33は押し付けローラ35で被接合材の開先31内に供給される。ピン36とショルダー37を有する摩擦攪拌ツール38と、高周波誘導加熱コイル34と、押付ローラ36とは摩擦攪拌処理方向(図の右側)に移動し、接合部39を形成する。充填材33の供給量は、供給量が100%となるように第2の実施形態の計算方法により押付ローラ35の回転数を制御すればよい。   The filler 33 is supplied into the groove 31 of the material to be joined. The filler 33 is a sintered material having a low density. The filler 33 is heated and softened by the high frequency induction heating coil 34 before being supplied into the groove 31 of the material to be joined. The heated filler 33 is supplied by the pressing roller 35 into the groove 31 of the material to be joined. The friction stir tool 38 having the pin 36 and the shoulder 37, the high-frequency induction heating coil 34, and the pressing roller 36 move in the friction stir processing direction (right side in the drawing) to form a joint 39. The supply amount of the filler 33 may be controlled by the calculation method of the second embodiment so that the supply amount becomes 100%.

本実施例によれば、低密度の焼結材を加熱して軟化させているので、摩擦攪拌ツールのピンへの負荷が減少しピンの消耗を少なくできる。また、充填材を押付ローラで押付けているので供給材のばたつきや変形がなくなり、供給量を安定させることができ、接合部に空洞などの欠陥を生じにくくすることができる。また、充填材を焼結材としたので、充填材を供給する場合に下向き以外の姿勢であっても充填材を保持することができる。   According to the present embodiment, since the low-density sintered material is heated and softened, the load on the pin of the friction stir tool is reduced and pin wear can be reduced. Further, since the filler is pressed by the pressing roller, the supply material is not fluttered or deformed, the supply amount can be stabilized, and defects such as cavities can be made difficult to occur at the joint. Further, since the filler is a sintered material, the filler can be held even when the filler is supplied in a posture other than downward.

(第4の実施形態)
図4は第4の実施形態の摩擦攪拌処理方法を示す図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a friction stir processing method according to the fourth embodiment.

図4(a)は、第1の実施形態の摩擦攪拌処理方法において、充填材を横積層箔44としたものである。   FIG. 4A shows a case where the filler is a horizontal laminated foil 44 in the friction stir processing method of the first embodiment.

図4(b)は、板厚3mmの炭素鋼材の第1の接合材41と第2の接合材42との間に縦積層箔45を挟んで両側から押付けて接合部を形成したものである。この場合、開先加工が不要となる。   FIG. 4 (b) shows a joining portion formed by pressing a vertical laminated foil 45 between the first joining material 41 and the second joining material 42 of a carbon steel material having a plate thickness of 3 mm and pressing them from both sides. . In this case, groove processing is not necessary.

図4(c)は、図4(b)の縦積層箔45の上下部分を密度の低い発泡金属46としたものである。この場合、摩擦攪拌処理による積層箔の飛散を防止できる。   FIG. 4C shows a case where the upper and lower portions of the vertical laminated foil 45 of FIG. In this case, scattering of the laminated foil due to the friction stirring process can be prevented.

横積層箔44および縦積層箔45は、第1の接合材41および第2の接合材42と同様の炭素鋼材であるが、積層方向に押付けたものである。このような横積層箔4および縦積層箔45は密度が100%に近いが、積層した箔同士は単に接触しているだけであり、充実材と比較して変形しやすいものである。なお、横積層箔44の積層方向は突合せ部43に対して垂直、水平のどちらでもよい。   The horizontal laminated foil 44 and the vertical laminated foil 45 are carbon steel materials similar to the first bonding material 41 and the second bonding material 42, but are pressed in the stacking direction. The horizontal laminated foil 4 and the vertical laminated foil 45 have a density close to 100%, but the laminated foils are merely in contact with each other and are easily deformed as compared with the solid material. The laminating direction of the horizontal laminated foil 44 may be either vertical or horizontal with respect to the butt portion 43.

摩擦攪拌条件は通常の炭素鋼充実材の条件と同様の条件でよく、ツールの回転数300〜500rpm、ツールの移動速度200〜500mm/minとし、ツールとしてはPCBN(多結晶立方晶窒化ホウ素)を用いた。ツールの形状はピン直径3mm、ピン長さ2.8mm、ショルダー直径10mmとした。   Friction stirring conditions may be the same conditions as those for normal carbon steel enriched materials, the rotation speed of the tool is 300 to 500 rpm, the moving speed of the tool is 200 to 500 mm / min, and the tool is PCBN (polycrystalline cubic boron nitride) Was used. The shape of the tool was a pin diameter of 3 mm, a pin length of 2.8 mm, and a shoulder diameter of 10 mm.

第4の実施形態によれば、摩擦攪拌ツールのピンが挿入される部分の大部分を攪拌抵抗の大きい充実材に替えて、攪拌抵抗の小さい積層箔としたので、ピンへの負荷が減少しピンの消耗を少なくできる。また、攪拌抵抗が小さく、ツール回転トルク、ツール押込み荷重が減少するため、従来より小型の摩擦攪拌装置で鉄鋼材料の接合が可能となる。また、変形抵抗の小さい焼結材であるがプレスして密度を100%に近づけてあるため、開先内への材料供給量は十分であり、接合部に空洞などの欠陥を生じにくくすることができる。また、充填材を積層箔としたので、充填材を供給する場合に下向き以外の姿勢であっても充填材を保持することができる。   According to the fourth embodiment, since most of the portion where the pin of the friction stir tool is inserted is replaced with a solid material having a high stirring resistance, a laminated foil having a low stirring resistance is used, so the load on the pin is reduced. Pin consumption can be reduced. Further, since the stirring resistance is small and the tool rotation torque and the tool pushing load are reduced, it is possible to join steel materials with a friction stirrer that is smaller than conventional ones. In addition, although it is a sintered material with a low deformation resistance, it is pressed to bring the density close to 100%, so that the amount of material supplied into the groove is sufficient, and defects such as cavities in the joints are less likely to occur. Can do. Further, since the filler is a laminated foil, the filler can be held even when the filler is supplied in a posture other than downward.

なお、第1〜第4の実施形態では突合せ継手の例を示したが、T継手や角継手であっても同様の効果が得られる。   In addition, although the example of the butt joint was shown in the 1st-4th embodiment, the same effect is acquired even if it is a T joint and a square joint.

また、第1〜第4の実施形態に共通するが、被接合材は炭素鋼に限定されるものではなく、Ni基超合金、Ti合金、ステンレス鋼などの他の硬質材、あるいは銅合金など他の金属材料であってもよい。また摩擦攪拌処理部分は、板厚全体の接合に限定されず、板厚の部分的なもの、あるいは表面部分の肉盛でも可能である。さらには、第1の接合材、第2の接合材および充填材あるいは供給材の材質が異なる場合も本実施形態を適用することが可能である。   Further, although common to the first to fourth embodiments, the material to be joined is not limited to carbon steel, other hard materials such as Ni-base superalloy, Ti alloy, stainless steel, or copper alloy Other metal materials may be used. Further, the friction stir processing portion is not limited to the joining of the entire plate thickness, but can be a partial plate thickness or an overlay of the surface portion. Furthermore, the present embodiment can be applied even when the first bonding material, the second bonding material, and the filler or the supply material are different.

以上述べた少なくともひとつの実施形態の摩擦攪拌処理方法によれば、摩擦攪拌ツールへの負荷を低減し、接合部の欠陥を生じにくくすることができる。   According to the friction stir processing method of at least one embodiment described above, it is possible to reduce the load on the friction stir tool and make it difficult to cause defects in the joint.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1、21、41 第1の接合材
2、22、42 第2の接合材
3、23、32、43 突合せ部
4、24、31 開先
5、25、33 充填材
6、26、36 ピン
7、27、37 ショルダー
8、28、38 摩擦攪拌ツール
9、29、39 接合部
34 高周波誘導加熱コイル
35 押付ローラ
44 横積層箔
45 縦積層箔
46 発泡金属
1, 21, 41 First bonding material 2, 22, 42 Second bonding material 3, 23, 32, 43 Butting portion 4, 24, 31 Groove 5, 25, 33 Filling material 6, 26, 36 Pin 7 27, 37 Shoulder 8, 28, 38 Friction stir tool 9, 29, 39 Joint 34 High frequency induction heating coil 35 Pressing roller 44 Horizontal laminated foil 45 Vertical laminated foil 46 Foam metal

Claims (7)

第1の接合材と第2の接合材との間に設けられた開先内に充填材を充填し、
摩擦攪拌処理ツールのピンを充填材内に挿入し、
前記充填材、前記第1の接合材および前記第2の接合材の一部を攪拌する
摩擦攪拌処理方法において、
前記充填材は、粉末を空洞が存在するように焼結した焼結材を押付けて前記空洞をつぶしたことを特徴とする摩擦攪拌処理方法。
Filling a filler in a groove provided between the first bonding material and the second bonding material;
Insert the pin of the friction stir processing tool into the filler,
In the friction stir processing method of stirring a part of the filler, the first bonding material, and the second bonding material,
The friction stir processing method, wherein the filler is crushed by pressing a sintered material obtained by sintering powder so that a cavity exists.
第1の接合材と第2の接合材との間に設けられた開先内に充填材を供給し、
摩擦攪拌処理ツールのピンを開先内に挿入し、
前記充填材、前記第1の接合材および前記第2の接合材の一部を攪拌する
摩擦攪拌処理方法において、
前記充填材は、粉末を空洞が存在するように焼結した焼結材であり、
前記充填材を摩擦攪拌処理方向と逆の方向に移動させながら供給して摩擦攪拌処理することを特徴とする摩擦攪拌処理方法。
Supplying a filler into a groove provided between the first bonding material and the second bonding material;
Insert the pin of the friction stir processing tool into the groove,
In the friction stir processing method of stirring a part of the filler, the first bonding material, and the second bonding material,
The filler is a sintered material obtained by sintering powder so that cavities exist,
A friction stir processing method, wherein the filler is supplied while being moved in a direction opposite to the friction stir processing direction, and the friction stir processing is performed.
前記開先内に供給する前に前記充填材を加熱することを特徴とする請求項2記載の摩擦攪拌処理方法。   The friction stir processing method according to claim 2, wherein the filler is heated before being fed into the groove. 第1の接合材と第2の接合材との間に設けられた開先内に充填材を充填し、
摩擦攪拌処理ツールのピンを充填材内に挿入し、
前記充填材、前記第1の接合材および前記第2の接合材の一部を攪拌する
摩擦攪拌処理方法において、
前記充填材は、積層方向に押付けた積層箔であることを特徴とする摩擦攪拌処理方法。
Filling a filler in a groove provided between the first bonding material and the second bonding material;
Insert the pin of the friction stir processing tool into the filler,
In the friction stir processing method of stirring a part of the filler, the first bonding material, and the second bonding material,
The friction stir processing method, wherein the filler is a laminated foil pressed in the laminating direction.
前記積層箔の上下部分を発泡金属としたことを特徴とする請求項4記載の摩擦攪拌処理方法。   The friction stir processing method according to claim 4, wherein the upper and lower portions of the laminated foil are made of foam metal. 第1の接合材と第2の接合材との間に積層箔を挟んで押付けて接合部を形成し、
摩擦攪拌処理ツールのピンを前記接合部内に挿入し、
前記積層箔、前記第1の接合材および前記第2の接合材の一部を攪拌することを特徴とする摩擦攪拌処理方法。
A laminated foil is sandwiched and pressed between the first bonding material and the second bonding material to form a bonded portion,
Insert the pin of the friction stir processing tool into the joint,
A friction stir processing method comprising stirring the laminated foil, the first bonding material, and a part of the second bonding material.
第1の接合材と第2の接合材との間に設けられた開先内に充填材を充填し、
摩擦攪拌処理ツールのピンを充填材内に挿入し、
前記充填材、前記第1の接合材および前記第2の接合材の一部を攪拌する
摩擦攪拌処理方法において、
前記充填材は、圧縮した発泡金属であることを特徴とする摩擦攪拌処理方法。
Filling a filler in a groove provided between the first bonding material and the second bonding material;
Insert the pin of the friction stir processing tool into the filler,
In the friction stir processing method of stirring a part of the filler, the first bonding material, and the second bonding material,
The friction stir processing method, wherein the filler is a compressed foam metal.
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