JP2013039601A - 金属材の加工方法及び金属材の加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】棒状の回転ツール10aの先端をステンレス鋼材101,102の加工部103に接触させつつ回転させることにより、ステンレス鋼材101,102を加工する加工方法において、回転ツール10aは、回転ツール10aの先端の中央部から突出したプローブ11を備え、回転ツール10aの加工部103に対する荷重F及び回転速度Rを変更することにより、プローブ11の回転ツールの先端から突出したプローブ突出長13を制御しつつステンレス鋼材101,102を加工する。これにより、従来より簡単な方法でプローブ突出長13を制御しつつ金属材を加工することができる。
【選択図】図1
Description
Q=(4/3)αμπ2FRr3/S (1)
以下、本発明の実験例について説明する。図1に示す加工装置1によってステンレス鋼材101,102の摩擦攪拌接合を行った。回転ツール10aの材質はWC−Co系の超硬合金製で、ショルダ12の径は12.0mmとし、プローブ11の径は6.0mmとし、プローブ突出長13は1.5mmとした。接合条件は、移動速度S=600mm、回転速度R=900rpm及び荷重F=2000kgとした。ステンレス鋼材101,102としては厚さ2.0mmのSUS304鋼を用い、接合長400mmの摩擦攪拌接合後にショルダ12の長さ、プローブ長(回転ツール10aの全長)及びプローブ突出長13の測定を行った。
Claims (15)
- 棒状の回転ツールの先端を金属材の加工部に接触させつつ回転させることにより、前記金属材を加工する金属材の加工方法であって、
前記回転ツールは、前記回転ツールの先端の中央部から突出したプローブを備え、
前記回転ツールの前記加工部に対する荷重及び前記回転ツールの回転速度の少なくともいずれかを変更することにより、前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを制御しつつ前記金属材を加工する金属材の加工方法。 - 前記回転ツールの前記加工部に対する荷重を増大させること及び前記回転ツールの回転速度を減少させることの少なくともいずれかにより、前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを短くする、請求項1に記載の金属材の加工方法。
- 前記回転ツールの回転速度を増大させること及び前記回転ツールの前記加工部に対する荷重を減少させることの少なくともいずれかにより、前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを長くする、請求項1に記載の金属材の加工方法。
- 前記回転ツールの前記加工部に対する荷重及び前記回転ツールの回転速度の少なくともいずれかの変更を断続的に行うことにより、前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを制御しつつ前記金属材を加工する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属材の加工方法。
- 前記回転ツールの前記加工部に対する荷重及び前記回転ツールの回転速度の少なくともいずれかの変更を連続的に行うことにより、前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを制御しつつ前記金属材を加工する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属材の加工方法。
- 前記回転ツールの前記加工部に対する荷重及び前記回転ツールの回転速度の少なくともいずれかを変更することにより、前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを一定範囲内に制御しつつ前記金属材を加工する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の金属材の加工方法。
- 前記加工部における前記金属材の厚さよりも前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さが短くなるように制御しつつ前記金属材を加工する、請求項6に記載の金属材の加工方法。
- 前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを検出しつつ前記金属材の加工を行い、検出された前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さに基づいて、前記回転ツールの前記加工部に対する荷重及び前記回転ツールの回転速度の少なくともいずれかを変更することにより、前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを制御しつつ前記金属材を加工する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の金属材の加工方法。
- 前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを予測しつつ前記金属材の加工を行い、予測された前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さに基づいて、前記回転ツールの前記加工部に対する荷重及び前記回転ツールの回転速度の少なくともいずれかを変更することにより、前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを制御しつつ前記金属材を加工する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の金属材の加工方法。
- 前記回転ツールの前記加工部に対する荷重及び前記回転ツールの回転速度の少なくともいずれかを変更するときは、前記回転ツールが前記加工部に対して移動する速度を変更することにより、前記加工部に対する入熱量の変化を一定範囲内に保つ、請求項1〜9のいずれか1項に記載の金属材の加工方法。
- 前記プローブの材質は、前記回転ツールの先端の前記プローブ以外の部位の材質よりも硬さが低いものとする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の金属材の加工方法。
- 棒状の回転ツールの先端を金属材の加工部に接触させつつ回転させることにより、前記金属材を加工する金属材の加工装置であって、
前記回転ツールは、前記回転ツールの先端の中央部から突出したプローブを備え、
前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを検出するプローブ突出長検出手段と、
前記プローブ突出長検出手段により検出された前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さに基づいて、前記回転ツールの前記加工部に対する荷重及び前記回転ツールの回転速度の少なくともいずれかを変更することにより、前記プローブの前記回転ツールの先端から突出した長さを制御するプローブ突出長制御手段と、をさらに備えた金属材の加工装置。 - 前記プローブの材質は、前記回転ツールの先端の前記プローブ以外の部位の材質よりも硬さが低い、請求項12に記載の金属材の加工装置。
- 前記回転ツールの材質は、WC−Co系合金からなり、WC粒子径が2μm以上12μm以下であり、Co量が5wt%以上15wt%以下である、請求項12又は13に記載の金属材の加工装置。
- 前記回転ツールの材質は、Cr3C2を0.01wt%以上2wt%以下含むWC−Co合金からなる、請求項14に記載の金属材の加工装置。
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