JP2015027699A - Friction stir welded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摩擦撹拌接合体に関し、詳しくは、金属材からなる2つの被接合部材同士を突き合わせて、もしくは2つ以上の被接合部材同士を重ね合わせて摩擦撹拌接合する際、二次元の平面部を接合する回転ツールの進行方向において、平面部から当該平面部以外の曲面形状を有する部分を摩擦撹拌接合することにより接合された摩擦撹拌接合体に関する。 The present invention relates to a friction stir welded body, and more specifically, when two members to be joined made of a metal material are abutted with each other, or two or more members to be joined are overlapped to form a two-dimensional plane. The present invention relates to a friction stir welded body joined by friction stir welding a portion having a curved surface shape other than the flat surface portion from the flat surface portion in the traveling direction of the rotating tool for joining the portions.
金属材からなる2つの被接合部材を接合する従来の方法として、図9に示すような円筒状の回転ツール51を用いて、摩擦撹拌接合(FSW)を行う方法がある。この回転ツール51は、大径のショルダ部52と、該ショルダ部52から突出するように設けられた小径の突起状のプローブ部53とを備えており、ショルダ部52及びプローブ部53は、回転ツール51の軸心Cに対して同心状に配置されている。
2つの被接合部材54を接合する場合には、回転ツール51を被接合部材54同士の接合予定部に突き当て、軸心Cを中心に回転させながら挿入し、所定の接合線(図示せず)に沿ってツール進行方向Fへ移動させる。この際、回転ツール51と被接合部材54との間に生じる摩擦熱により軟化した被接合部材54をプローブ部53が撹拌及び塑性流動させて接合すれば、所定の接合線に沿って接合部が形成されることになる。
As a conventional method of joining two members to be joined made of a metal material, there is a method of performing friction stir welding (FSW) using a
In the case of joining two
一般的に、摩擦撹拌接合方法では、接合後の空洞欠陥などを防止するために、被接合部材54に対して回転ツール51の軸心Cを前進角αの分だけ傾けて接合している。つまり、プローブ部53による撹拌の際、被接合部材54の材料がショルダ部52から流出することなく、欠陥の無い良好な接合継手(接合部)を得るために、回転ツール51の断面積の少なくとも半分を被接合部材54と接触させて接合を行っている。
In general, in the friction stir welding method, in order to prevent a cavity defect after joining, the axis C of the
ところで、摩擦撹拌接合方法において、回転ツール51の進行方向Fに曲面形状を有する被接合部材同士を接合することは、余り例は見られないが、似たような摩擦撹拌接合方法は提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
特許文献1には、被接合部材が曲面形状を有する場合においても、摩擦撹拌接合を可能とする回転ツールの形状が開示されている。また、特許文献2には、摩擦撹拌接合により接合され、ショルダ部の当接面が水平の被接合部材と立設した被接合部材の両者にまたがって傾斜平面に形成された、T型、L字型、I型、Π型、及び∠型等の垂直もしくは傾斜立設の継手構造体が開示されている。さらに、特許文献3には、被接合部材を突き合わせた接合部のセンサによる確認が行える検出部として、傾斜した跳ね上がりを有する摩擦撹拌接合体が開示されている。
By the way, in the friction stir welding method, joining the members to be joined having curved shapes in the traveling direction F of the
しかしながら、回転ツール51のショルダ部52と水平な面の断面積の少なくとも半分を被接合部材と接触させた状態を保ったまま、図10に示すように、ツール進行方向Fに半径の小さい曲面形状の湾曲部Rを有する被接合部材55,56同士を摩擦撹拌接合しようとすると、回転ツール51のショルダ部52の後方部分が被接合部材55,56に過剰に干渉してしまう。そのため、特に曲面形状の半径が小さい場合、もしくは被接合部材55,56の板厚が薄い場合には、曲面形状の湾曲部Rにおける被接合部材55,56の接合後の接合部Wの板厚tが大きく減少し、湾曲部Rを有する被接合部材55,56の接合部Wの強度が低下してしまうおそれがあった。
However, while maintaining a state in which at least half of the cross-sectional area of the
一方、特許文献1に記載された回転ツールの形状は、非常に複雑であり、しかも回転ツールの材質は、SK材、SKD材またはPCBN(polycrystalline cubic boron nitride)などで非常に硬いことから、加工が非常に困難であり、相当の加工費用と製作日数が掛かってしまうという問題があった。また、特許文献2には、上述した本発明の課題が記載されていない。仮に、開示された構成でツールの進行方向に曲面形状を有する被接合部材同士を摩擦撹拌接合する場合には、斜面同士を突き合わせる必要があるため、垂直面同士を突き合わせる場合と比べて、突き合わせ部分の位置合わせが難しく、かつ位置決め精度が低いという問題があった。さらに、特許文献3には、特許文献2と同様、上述した本発明の課題が記載されていない。仮に、開示された構成で、ツールの進行方向に曲面形状を有する被接合部材同士を摩擦撹拌接合するとき、被接合部材に対して略垂直方向からツールを挿入しているため、特に曲面形状の半径が小さい場合、もしくは被接合部材の板厚が薄い場合には、曲面形状の湾曲部における被接合部材の接合後の接合部の板厚が大きく減少してしまい、当該接合部の強度低下が免れないという問題があった。そのため、一般的に用いられているショルダ部及びプローブ部を備えた回転ツールで、曲面形状を有する2つの被接合部材を摩擦撹拌接合して得られる高品質の摩擦撹拌接合体が求められていた。
On the other hand, the shape of the rotary tool described in
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ツール進行方向に曲面形状を有する被接合部材同士を摩擦撹拌接合する際に、曲面形状の半径が小さい場合、もしくは被接合部材の板厚が薄い場合においても、ツールのショルダ部の後方部分と被接合部材との干渉が発生せず、接合後における被接合部材の接合部の板厚低下を抑制し、接合部の強度低下を防ぐことが可能な摩擦撹拌接合体を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the purpose thereof is when the radius of the curved surface shape is small when the members to be bonded having curved surface shapes in the tool traveling direction are friction stir welded, or Even when the plate thickness of the member to be joined is thin, interference between the rear portion of the shoulder portion of the tool and the member to be joined does not occur, and a reduction in the plate thickness of the joint portion of the member to be joined after joining is suppressed. It is an object of the present invention to provide a friction stir bonded body that can prevent a decrease in strength.
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、ツールの進行方向に曲面形状を有する2つの被接合部材同士を突き合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合される摩擦撹拌接合体であって、少なくとも前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部には、斜面部を有する突起部が設けられており、前記斜面部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されている。 In order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention is configured to abut the two members to be joined having curved shapes in the advancing direction of the tool, and to insert the tool into a joining portion between the members to be joined. A friction stir welded body to be friction stir welded, wherein at least an end of the member to be joined on the side where the tool is inserted is provided with a protrusion having a slope, On the other hand, the tool is inserted substantially vertically and is friction stir welded.
また、本発明において、前記斜面部の辺の長さは、前記ツールのショルダ部の直径以上に設定されている。 Moreover, in this invention, the length of the side of the said slope part is set more than the diameter of the shoulder part of the said tool.
さらに、本発明において、前記突起部は、断面略三角形状に形成されている。 Furthermore, in the present invention, the protrusion is formed in a substantially triangular shape in cross section.
そして、本発明において、前記断面略三角形状の突起部における斜辺と底辺との間の角度θは、40°≦θ<75°の範囲に設定されている。 In the present invention, the angle θ between the hypotenuse and the base of the protrusion having a substantially triangular cross section is set in a range of 40 ° ≦ θ <75 °.
また、本発明において、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部は、前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の前記突起部に当接する断面略四角形状もしくは断面略三角形状に形成されている。 Further, in the present invention, the end of the member to be joined on the side where the tool is not inserted has a substantially quadrangular cross section or a substantially triangular cross section in contact with the protrusion of the member to be joined on the side where the tool is inserted. Is formed.
さらに、本発明において、前記突起部は、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面まで延び、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面に重ね合わせることが可能に構成されている。 Further, in the present invention, the protrusion extends to the upper surface of the end of the bonded member on the side where the tool is not inserted, and can be overlapped with the upper surface of the end of the bonded member on the side where the tool is not inserted. It is configured.
また、本発明は、ツールの進行方向に曲面形状を有する2つ以上の被接合部材を重ね合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合される摩擦撹拌接合体であって、前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部は、傾斜面形状に形成されており、前記傾斜面形状の端部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されている。 Further, the present invention provides a friction stir welding by superimposing two or more members to be joined having a curved surface shape in the advancing direction of the tool and inserting the tool into a part to be joined between the members to be joined. An end of the member to be joined on the side where the tool is inserted is formed in an inclined surface shape, and the tool is inserted substantially perpendicularly to the end of the inclined surface shape. And friction stir welding.
本発明に係る摩擦撹拌接合体は、ツールの進行方向に曲面形状を有する2つの被接合部材同士を突き合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合されるものであって、少なくとも前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部には、斜面部を有する突起部が設けられており、前記斜面部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されているので、当該突起部を、ツールのショルダ部の後方部分と被接合部材とが干渉する部位とすることができる。したがって、本発明の摩擦撹拌接合体によれば、ツール進行方向に曲面形状を有する被接合部材同士を摩擦撹拌接合する際に、曲面形状の半径が小さい場合、もしくは被接合部材の板厚が薄い場合においても、ツールのショルダ部の後方部分と被接合部材との干渉が発生せず、接合後における被接合部材の接合部の板厚低下を抑制でき、接合部の強度低下を確実に防止することができる。 The friction stir welded body according to the present invention abuts two members to be joined having a curved surface shape in the traveling direction of the tool, and inserts the tool into a portion to be joined between the members to be joined. A protrusion having a slope is provided at least on the end of the member to be joined on the side where the tool is inserted, and the tool is substantially perpendicular to the slope. Since it is inserted and friction stir welded, the protrusion can be a part where the rear part of the shoulder part of the tool and the member to be joined interfere with each other. Therefore, according to the friction stir welded body of the present invention, when the members to be welded having curved shapes in the tool advancing direction are friction stir welded, if the radius of the curved shape is small, or the plate thickness of the members to be joined is thin. Even in the case, interference between the rear portion of the shoulder portion of the tool and the member to be joined does not occur, and the reduction in the thickness of the joint portion of the member to be joined after joining can be suppressed, and the strength reduction of the joint portion can be surely prevented. be able to.
また、本発明において、前記斜面部の辺の長さは、前記ツールのショルダ部の直径以上に設定されているので、被接合部材の接合部において、材料の流出による接合欠陥の発生を抑えることができ、良好な接合部を得ることができる。 Further, in the present invention, since the length of the side of the slope portion is set to be equal to or larger than the diameter of the shoulder portion of the tool, it is possible to suppress the occurrence of a joint defect due to the outflow of material in the joint portion of the member to be joined. And a good joint can be obtained.
さらに、本発明において、前記突起部は、断面略三角形状に形成されているので、突起部の存在による重量増加を減少させることができる。 Furthermore, in the present invention, since the protrusion is formed in a substantially triangular cross section, an increase in weight due to the presence of the protrusion can be reduced.
そして、本発明において、前記断面略三角形状の突起部における斜辺と底辺との間の角度θは、40°≦θ<75°の範囲に設定されているので、ツールによって被接合部材間の接合界面を確実に撹拌することが可能となり、突起部を有しない状態の板厚での被接合部材同士の接合よりも、高強度の接合部を得ることができる。 In the present invention, the angle θ between the oblique side and the bottom side of the protrusion having a substantially triangular cross section is set in a range of 40 ° ≦ θ <75 °. The interface can be reliably agitated, and a bonded portion having a higher strength can be obtained than the bonded members having the plate thickness without the protrusions.
また、本発明において、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部は、前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の前記突起部に当接する断面略四角形状もしくは断面略三角形状に形成されているので、2つの被接合部材の端部を確実に突き合わせた状態で接合できるとともに、接合部での材料の流出による接合欠陥の発生を抑えることができ、良好な接合部を得ることができる。 Further, in the present invention, the end of the member to be joined on the side where the tool is not inserted has a substantially quadrangular cross section or a substantially triangular cross section in contact with the protrusion of the member to be joined on the side where the tool is inserted. Since it is formed, it can be joined in a state in which the ends of the two members to be joined are reliably abutted, and it is possible to suppress the occurrence of joining defects due to the outflow of material at the joined portion, and to obtain a good joined portion. Can do.
さらに、本発明において、前記突起部は、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面まで延び、前記ツールを挿入しない側の前記被接合部材の端部上面に重ね合わせることが可能に構成されているので、被接合部材の端部同士の位置決めを高精度で行うことが可能となり、良好な接合部を得ることができる。 Further, in the present invention, the protrusion extends to the upper surface of the end of the bonded member on the side where the tool is not inserted, and can be overlapped with the upper surface of the end of the bonded member on the side where the tool is not inserted. Therefore, the end portions of the members to be joined can be positioned with high accuracy, and a good joined portion can be obtained.
また、発明に係る摩擦撹拌接合体は、ツールの進行方向に曲面形状を有する2つ以上の被接合部材を重ね合わせるとともに、前記ツールを前記被接合部材同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合されるものであって、前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部は、傾斜面形状に形成されており、前記傾斜面形状の端部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されているので、重ね合わせ接合であっても、上記発明と同様の効果を得ることができる。 In addition, the friction stir bonded body according to the present invention includes two or more members to be joined that have a curved shape in the traveling direction of the tool, and friction is obtained by inserting the tool into a planned joining portion between the members to be joined. The end of the member to be joined on the side where the tool is inserted is formed in an inclined surface shape, and the tool is substantially perpendicular to the end of the inclined surface shape. Since the friction stir welding is carried out, the same effects as those of the above-described invention can be obtained even with the overlap welding.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係る摩擦撹拌接合体を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る摩擦撹拌接合体を示すものであり、(a)は2つの被接合部材を突き合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、(b)はその断面図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a friction stir assembly according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a friction stir joined body according to a first embodiment of the present invention, and (a) is a perspective view of a state in which two members to be joined are butted together and a rotary tool is inserted into a planned joining portion. b) is a sectional view thereof.
図1に示すように、第1実施形態に係る摩擦撹拌接合体1は、金属材からなる2つの被接合部材2,3同士を突き合わせて摩擦撹拌接合する際、二次元の平面部を接合する回転ツール4の進行方向Fにおいて、平面部から当該平面部以外の曲面形状を有する部分を摩擦撹拌接合することにより接合された構造体である。すなわち、摩擦撹拌接合体1は、摩擦撹拌接合工具として用いられる回転ツール4の進行方向Fに曲面形状を有する2つの被接合部材2,3同士を突き合わせるとともに、回転ツール4を被接合部材2,3同士の接合予定部に挿入して摩擦撹拌接合することにより得られる接合体である。
このため、本実施形態の被接合部材2,3は、側面視で略L字形状に形成されており、水平方向へ延びる平面部2a,3aと、該平面部2a,3aの後端から垂直方向へ延びる垂直面部2b,3bと、これら平面部2a,3a及び垂直面部2b,3bを接続する曲面形状の湾曲部2c,3cとを有している。
As shown in FIG. 1, the friction stir joined
For this reason, the
しかも、本実施形態の被接合部材2,3のうち、回転ツール4を挿入する側の被接合部材3の端部には、垂直でない斜面部5aを有する突起部5が設けられている。この突起部5は、摩擦撹拌時の回転ツール4のショルダ部(後述する)が被接合部材2,3の湾曲部2c,3cにおいても接触しないように、被接合部材3の端部上面から上方へ一定の高さにわたって突出した四角形状に形成されており、回転ツール4のショルダ部(後述する)の後方と被接合部材3とが干渉する部位として構成されている。したがって、本実施形態の摩擦撹拌接合体1は、回転ツール4のショルダ部(後述する)の後方と被接合部材3との干渉部が被接合部材3ではなく、突起部5に移動するようになっている。
斜面部5aは、回転ツール4のショルダ部(後述する)を載置する箇所であって、回転ツール4を挿入しない被接合部材2と反対側の上端角部が所定の角度で斜めにカットされることによって形成されており、回転ツール4は、斜面部5aに対して略垂直に挿入されて摩擦撹拌するように構成されている。
In addition, of the
The
摩擦撹拌接合工具の回転ツール4は、被接合部材3の突起部5の斜面部5aに当接する円筒状のショルダ部6と、該ショルダ部6から突出するように設けられた円筒状のプローブ部7とを備えており、軸心Cを中心に回転するように構成されている。プローブ部7は、ショルダ部6よりも径が小さく形成され、摩擦撹拌接合時に、先端部7aが被接合部材2,3間の界面(接合予定部)を越える長さに延在すべく設定されており、ショルダ部6の軸心Cと同心状に配置されている。
The
次に、上記回転ツール4を用いて一対の被接合部材2,3を接合することにより第1実施形態の摩擦撹拌接合体1を得る手順について説明する。
図1に示すように、まず、2つの被接合部材2,3の端部同士を突き合わせて位置決めする。次いで、一方の被接合部材3の突起部5から回転ツール4を回転させながらショルダ部6を斜面部5aに押し当てる。この際、回転ツール4は、斜面部5aに対して略垂直に挿入されている。この状態で、回転ツール4を所定の接合予定部(図示せず)に沿って移動させると、プローブ部7の周囲の軟化した被接合部材2,3が攪拌及び塑性流動され、接合部Wが形成されることになる。
Next, a procedure for obtaining the friction stir joined
As shown in FIG. 1, first, the end portions of the two members to be joined 2 and 3 are brought into contact with each other and positioned. Next, the
本発明の第1実施形態の摩擦撹拌接合体1においては、回転ツール4を挿入する側の被接合部材3の端部に斜面部5aを有する突起部5が設けられ、斜面部5aに対して、回転ツール4が略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されているので、突起部5が回転ツール4のショルダ部6の後方部分と被接合部材3との干渉部となり、摩擦撹拌時に、回転ツール4のショルダ部6の後方部分が被接合部材3に接触することを防ぐことができる。したがって、本実施形態の摩擦撹拌接合体1は、回転ツール4の進行方向Fに曲面形状の湾曲部2c,3cを有する被接合部材2,3同士を摩擦撹拌接合する際に、湾曲部2c,3cの半径が小さい場合、もしくは被接合部材3の板厚が薄い場合においても、回転ツール4のショルダ部6の後方部分と被接合部材3とが干渉するということは起こらないので、接合後における被接合部材2,3の接合部Wの板厚の低下を抑制でき、接合部Wの強度低下を確実に防止することができ、優れた品質強度を有する構造体として提供できる。
In the friction stir bonded
図2〜図5は、本発明の第1実施形態の第1変形例〜第4変形例に係る摩擦撹拌接合体を示すものである。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
(1)第1変形例の摩擦撹拌接合体11aにおいては、図2に示すように、上記第1実施形態と異なり、突起部5の斜面部5aの辺の長さLが回転ツール4のショルダ部6の直径D(図1(b)参照)以上に設定されている。これにより、被接合部材2,3の接合部Wにおいて、材料の流出による接合欠陥の発生を抑えることが可能となり、高強度の接合部Wを備えた摩擦撹拌接合体11aを得ることができる。
(2)第2変形例の摩擦撹拌接合体11bにおいては、図3に示すように、上記第1実施形態と異なり、突起部5が断面略三角形状に形成され、突出高さが他方の被接合部材2の板厚とほぼ一致するように設定されている。これにより、接合部Wの強度向上に寄与する突起部5を設けても、摩擦撹拌接合体11bの重量増加を減らすことができる。
2 to 5 show a friction stir joined body according to first to fourth modified examples of the first embodiment of the present invention. In addition, about the part similar to what was demonstrated in 1st Embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(1) In the friction stir welded
(2) In the
(3)第3変形例の摩擦撹拌接合体11cにおいては、図4に示すように、上記第1実施形態と異なり、突起部5が断面略三角形状に形成され、断面略三角形状の突起部5における斜辺と底辺との間の角度θは、40°≦θ<75°の範囲に設定されているとともに、突出高さが他方の被接合部材2の板厚よりも大きくなるように設定されている。これによると、被接合部材2,3間の接合界面を回転ツール4でしっかりと撹拌することが可能となり、突起部5を有しない状態の板厚での被接合部材同士を接合する場合よりも、高強度の接合部Wを備えた摩擦撹拌接合体11cを得ることができる。なお、角度θが40°≦θ<75°の範囲に設定されている場合は、突き合わせたすべての被接合部材2,3を接合することができるが、角度θが40°以下の場合は、被接合部材2,3の接合界面に回転ツール4の撹拌領域が達せずに接合できない。一方、角度θが75°以上の場合は、接合後に突起部5の斜面部5aの途中から亀裂が生じて破断する可能性を有する。
(4)第4変形例の摩擦撹拌接合体11dにおいては、図5に示すように、上記第1実施形態と異なり、突起部5が回転ツール4を挿入しない側の被接合部材2の端部上面まで延び、該断面三角形状の延長部5bの底面が回転ツール4を挿入しない側の被接合部材2の端部上面に重ね合わせることが可能に構成されている.これにより、被接合部材2,3の端部同士の位置決めを高精度で行うことが可能となり、高強度の接合部Wを備えた摩擦撹拌接合体11dを得ることができる。
(3) In the friction stir bonded
(4) In the friction stir bonded
[第2実施形態]
図6は、本発明の第2実施形態に係る摩擦撹拌接合体を示すものであり、(a)は2つの被接合部材を突き合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、(b)はその断面図である。なお、上述した第1実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
この第2実施形態の摩擦撹拌接合体21においては、図6に示すように、回転ツール4を挿入する側の被接合部材3の突起部5が断面略三角形状に形成され、断面略三角形状の突起部5における斜辺と底辺との間の角度θは、40°≦θ<75°の範囲に設定されている。一方、回転ツール4を挿入しない側の被接合部材2の端部は、回転ツール4を挿入する側の被接合部材3の突起部5と向き合い、かつ該突起部5に当接する大きさの断面略三角形状に形成され、対向突起部8として構成されている。
[Second Embodiment]
FIG. 6 shows a friction stir joined body according to a second embodiment of the present invention, wherein (a) is a perspective view of a state in which two members to be joined are butted together and a rotary tool is inserted into a planned joining portion. b) is a sectional view thereof. In addition, about the part similar to what was demonstrated in 1st Embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
In the friction stir joined
このように、第2実施形態の摩擦撹拌接合体21においては、回転ツール4を挿入しない側の被接合部材2の端部が被接合部材3の突起部5に当接する断面略三角形状に形成され、対向突起部8として構成されているので、2つの被接合部材2,3の端部を突き合わせる当接箇所の面積が大きくなり、2つの被接合部材2,3の端部を確実に突き合わせた状態で接合でき、接合部Wでの材料の流出による接合欠陥の発生を効果的に抑えることができるとともに、高強度の接合部Wを具備することができる。
As described above, in the friction stir bonded
下記の表1において示す摩擦撹拌接合(FSW)条件で被接合部材2,3を接合することにより、本発明の第2実施形態に係る摩擦撹拌接合体21を得た。
ここで、被接合部材2,3には、板厚が3mmのものを用いた。また、回転ツール4には、直径D1が12mmのショルダ部6と、直径D2が3.6mm及び長さL1が4.5mmのプローブ部7のツールを用いた。
By joining the members to be joined 2 and 3 under the friction stir welding (FSW) conditions shown in Table 1 below, the friction stir joined
Here, as the
また、突起部5の斜面部5aの角度θを変化させて摩擦撹拌接合試験を行い、摩擦撹拌接合体21の接合部Wの引張試験を実施した。その結果を下記の表2に示す。
ここで、引張試験機には、オートグラフAG−X plus 100kN(メーカー:株式会社島津製作所)を用い、摩擦撹拌接合体21の接合部Wの湾曲部分を短冊状に切り出して試験片を製作し、湾曲部分の曲面形状に合致するようなつかみ歯を使用して試験片を固定し、引張速度5mm/minで接合進行方向と垂直な方向に引っ張りました。
In addition, the friction stir welding test was performed by changing the angle θ of the
Here, Autograph AG-X plus 100 kN (manufacturer: Shimadzu Corporation) was used as the tensile tester, and the test piece was manufactured by cutting out the curved portion of the joint W of the friction stir joint 21 into a strip shape. The test piece was fixed using a gripping tooth that matched the curved shape of the curved part, and pulled in a direction perpendicular to the joining progress direction at a pulling speed of 5 mm / min.
図7は、本発明の第2実施形態の変形例に係る摩擦撹拌接合体を示すものである。なお、上述した第1及び第2実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
この変形例の摩擦撹拌接合体21aにおいては、図7に示すように、上記第2実施形態と異なり、回転ツール4を挿入しない側の被接合部材2の端部は、回転ツール4を挿入する側の被接合部材3の突起部5と向き合い、かつ該突起部5に当接する大きさの断面略四角形状に形成され、対向突起部8aとして構成されている。これにより、被接合部材2,3の接合部Wにおいて、材料の流出による接合欠陥の発生を抑えることが可能となり、高強度の接合部Wを備えた摩擦撹拌接合体21aを得ることができる。
FIG. 7 shows a friction stir assembly according to a modification of the second embodiment of the present invention. In addition, about the part similar to what was demonstrated in 1st and 2nd embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
In the friction stir bonded
[第3実施形態]
図8は、本発明の第3実施形態に係る摩擦撹拌接合体を示すものであり、(a)は2つの被接合部材を重ね合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の斜視図、(b)はその断面図である。また、(c)は3つの被接合部材を重ね合わせ、回転ツールを接合予定部に挿入した状態の断面図である。なお、上述した第1及び第2実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複した説明は省略する。
この第3実施形態の摩擦撹拌接合体31においては、図8に示すように、回転ツール4を挿入する側の被接合部材2が回転ツール4を挿入しない側の被接合部材3の上面に載せられて重ね合わせられ、回転ツール4を被接合部材2,3あるいは被接合部材2,3,9同士の接合予定部に挿入することにより摩擦撹拌接合された構造体である。本実施形態の摩擦撹拌接合体31では、回転ツール4を挿入する側の被接合部材2の端部2dが断面略三角形の傾斜面形状に形成されている。傾斜面形状の端部2dは、回転ツール4のショルダ部6を載置する箇所であって、所定の角度で斜めにカットされることによって形成されており、回転ツール4は、傾斜面形状となっている端部2dに対して略垂直に挿入されて摩擦撹拌するように構成されている。
[Third Embodiment]
FIG. 8 shows a friction stir joined body according to a third embodiment of the present invention, in which (a) is a perspective view of a state in which two members to be joined are overlapped and a rotary tool is inserted into a planned joining portion. (B) is a sectional view thereof. Moreover, (c) is a cross-sectional view of a state in which three members to be joined are overlapped and a rotary tool is inserted into a part to be joined. In addition, about the part similar to what was demonstrated in 1st and 2nd embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
In the friction stir bonded
このように、第3実施形態の摩擦撹拌接合体31においては、回転ツール4を挿入する側の被接合部材2の端部2dが断面略三角形の傾斜面形状に形成されているので、重ね合わせ接合であっても、2つの被接合部材2,3あるいは3つの被接合部材2,3,9の端部を確実に接合でき、突き合わせ接合と同様の効果を得ることができる。
Thus, in the friction stir joined
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
1 摩擦撹拌接合体
2,3,9 被接合部材
2a,3a 平面部
2b,3b 垂直面部
2c,3c 湾曲部
2d 端部
4 回転ツール
5 突起部
5a 斜面部
6 ショルダ部
7 プローブ部
7a プローブ部の先端部
11a,11b,11c,11d 摩擦撹拌接合体
21,31 摩擦撹拌接合体
C 回転ツールの軸心
F 回転ツールの進行方向
W 接合部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
少なくとも前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部には、斜面部を有する突起部が設けられており、
前記斜面部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されていることを特徴とする摩擦撹拌接合体。 While abutting two to-be-joined members having a curved shape in the advancing direction of the tool, and a friction stir joined body to be friction stir welded by inserting the tool into the joining planned portion of the to-be-joined members,
At least an end of the member to be joined on the side where the tool is inserted is provided with a protrusion having a slope portion,
The friction stir joint, wherein the tool is inserted substantially perpendicularly to the slope portion and is friction stir welded.
前記ツールを挿入する側の前記被接合部材の端部は、傾斜面形状に形成されており、
前記傾斜面形状となっている端部に対して、前記ツールが略垂直に挿入されて摩擦撹拌接合されていることを特徴とする摩擦撹拌接合体。
A friction stir joined body that is joined by friction stir welding by superimposing two or more members to be joined having a curved shape in the direction of travel of the tool and inserting the tool into a planned joining portion of the members to be joined. ,
The end of the member to be joined on the side where the tool is inserted is formed in an inclined surface shape,
The friction stir joint, wherein the tool is inserted substantially perpendicularly to the end portion having the inclined surface shape and is friction stir joined.
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