JP2015116609A - Friction stir welding material and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摩擦撹拌接合部材及びその製造方法に関し、特に、基材と相手部材とが摩擦撹拌接合により接合された摩擦撹拌接合部材及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a friction stir welding member and a manufacturing method thereof, and more particularly to a friction stir welding member in which a base material and a counterpart member are joined by friction stir welding and a manufacturing method thereof.
近年、摩擦撹拌接合を用いて、金属製の部材同士や、金属製の部材と樹脂製の部材とを接合する提案がなされており、かかる摩擦撹拌接合で接合される部材同士の接合強度を増強する試みもなされるようになっている。 In recent years, using friction stir welding, proposals have been made to join metal members or between metal members and resin members, and strengthen the joint strength between members joined by such friction stir welding. Attempts have also been made.
かかる状況下で、特許文献1は、材料の接合方法に関し、接合孔3を予め穿設した第一材料1に接合孔3を被覆するように第二材料2を重ね合わせ、接合孔3に対応させて配置した接合ツール8を回転しながら第二材料2に押し付け、摩擦熱で第二材料2を固相状態のまま局所的に軟化させて第一材料1の接合孔3へ入り込ませ、接合孔3に入り込ませた第二材料2に第一材料1側との幾何学的な係合部(山部5’及びアンカー部6’)を形成した後に接合ツール8を引き抜き、係合部を硬化させて第一材料1と第二材料2とを接合する構成を開示する。
Under such circumstances,
また、特許文献2は、軟化温度が異なる第1及び第2の金属部材の板状部2及び3を重ね合わせて接合する摩擦攪拌接合方法に関し、軟化温度が高い方の第2の金属部材2の板状部の接合箇所に溝5を設け、軟化温度が低い方の第1の金属部材3の溝5に対面する部位を摩擦攪拌用ツール6で塑性流動を生じさせ、摩擦攪拌用ツールのプローブ6aの先端を塑性流動箇所を通して溝5の内部に挿入しながら回転させることにより塑性流動した第1の金属部材3を溝5内に押し込み、塑性流動材3aを溝5に充填させ冷却固化させる構成を開示する。
また、特許文献3は、異種金属からなる第1金属部材6及び第2金属部材7に設けられて第1金属部材6と第2金属部材7とを互いに連結するための異材継手構造10に関し、第1金属部材6に挿入溝8aが形成され、第2金属部材11が挿入溝8a内に挿入可能な挿入部9を有し、挿入溝8a内に挿入部9が挿入された状態で第1金属部材6が挿入部9と接合される構成を開示している。
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1の構成では、あくまでも各々が平板状の第一材料1と第二材料2とを重ね合わせた状態で接合する構成を開示するものに過ぎず、それ以外の形状の部材同士を接合する構成について何等の開示や示唆をするものではない。
However, according to the study of the present inventor, the configuration of
また、本発明者の検討によれば、特許文献2の構成では、板状部2及び3を重ね合わせて接合する構成を開示するものに過ぎず、それ以外の形状の部材同士を接合する構成について何等の開示や示唆をするものではない。
Moreover, according to examination of this inventor, in the structure of
また、本発明者の検討によれば、特許文献3の構成では、基本的には、第1金属部材6に対してはそれと別体の挿入部9を設け、第2金属部材7に対してはそれと別体の溝形成部8を設ける必要があり、その構成が煩雑である。また、特許文献3の構成では、回転ツール21を押し当てる位置に応じて凸部19等を形成することにより、アンカー効果を生じさせるものであるため、アンカー効果を増強するために凸部19等の個数を増やそうとすると、その都度、回転ツール21を押し当てる位置を増やす必要があり、その構成が煩雑である。
Further, according to the study of the present inventor, in the configuration of
つまり、現状では、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材と相手部材とを確実に接合した摩擦撹拌接合部材の実現が待望された状況にある。 That is, at present, there is a demand for the realization of a friction stir welding member that reliably joins the base member of the solid member and the mating member while exhibiting a sufficient anchor effect with a simple configuration.
本発明は、以上の検討を経てなされたもので、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材と相手部材とを確実に接合した摩擦撹拌接合部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made through the above-described studies, and provides a friction stir welding member that securely joins a base member of a solid member and a mating member with a simple configuration while exhibiting a sufficient anchor effect. For the purpose.
以上の目的を達成すべく、本発明の第1の局面における摩擦撹拌接合部材は、中実部材である基材と、前記基材内にその一端部が収容されながらその他端部が前記基材から突出するように突設されると共に、接合領域で前記基材と前記一端部とが接合された相手部材と、摩擦撹拌接合ツールで撹拌される前記基材を構成する材料が、前記相手部材の前記一端部の凹部に侵入しながら固相化することにより、前記接合領域において形成されたアンカー部、及び前記摩擦撹拌接合ツールで撹拌される前記基材を構成する前記材料が、前記相手部材の前記一端部における前記凹部以外の残部で固相化することにより、前記残部がかしめられたかしめ部を有するアンカー領域と、を備える。 In order to achieve the above object, the friction stir welding member according to the first aspect of the present invention includes a base member that is a solid member, and the other end portion of the base member that is accommodated in the base member while the other end portion is accommodated in the base member And a mating member in which the base material and the one end are joined in the joining region, and a material constituting the base material stirred by a friction stir welding tool is the mating member. The material constituting the base material stirred by the friction stir welding tool and the anchor part formed in the joining region by solidifying while entering the recess of the one end of An anchor region having a caulking portion in which the remaining portion is caulked by being solid-phased at the remaining portion other than the concave portion at the one end portion.
また、本発明は、かかる第1の局面に加え、前記接合領域は、前記基材内に収容された前記相手部材の前記一端部に沿って延在することを第2の局面とする。 Moreover, this invention makes it 2nd aspect to extend along the said one end part of the said other member accommodated in the said base material in addition to this 1st aspect.
また、本発明は、かかる第1又は第2の局面に加え、前記アンカー領域は、前記摩擦撹拌接合ツールが、前記相手部材が突設される前記基材の第1の面又は前記第1の面に対向する前記基材の第2の面から前記基材の内方に、侵入されて前記基材を構成する前記材料を撹拌することにより形成されることを第3の局面とする。 In addition to the first or second aspect of the present invention, the anchor region includes the friction stir welding tool, the first surface of the base material on which the counterpart member protrudes, or the first surface. A third aspect is that the material is formed by agitation of the material constituting the base material that has entered from the second surface of the base material facing the surface to the inside of the base material.
また、本発明は、かかる第1又は第2の局面に加え、前記アンカー領域は、前記摩擦撹拌接合ツールが、前記相手部材が突設される前記基材の第1の面に交差する第3の面から前記基材の内方に、侵入されて前記基材を構成する前記材料を撹拌することにより形成されることを第4の局面とする。 Further, according to the present invention, in addition to the first or second aspect, in the anchor region, the friction stir welding tool intersects a first surface of the base material on which the counterpart member protrudes. The fourth aspect is that the material is formed by stirring the material that penetrates into the base material from the surface and constitutes the base material.
また、本発明は、別の局面において、第1から第4の局面のいずれかに記載の前記摩擦撹拌接合部材を製造する製造方法であって、前記相手部材の前記一端部を、前記基材内に収容した状態で、前記摩擦撹拌接合ツールを前記基材内に侵入させて前記基材を構成する前記材料を撹拌させ、前記材料を前記相手部材の凹部に侵入させながら固相化させることにより、前記接合領域において前記相手部材の前記アンカー領域を形成する摩擦撹拌接合部材の製造方法である。 Moreover, this invention is a manufacturing method which manufactures the said friction stir welding member in any one of 1st to 4th aspects in another situation, Comprising: The said one end part of the said other member is made into the said base material. In the state accommodated in, the friction stir welding tool penetrates into the base material to stir the material constituting the base material, and solidifies while the material enters the concave portion of the counterpart member Thus, the friction stir welding member manufacturing method for forming the anchor region of the mating member in the joining region.
なお、本発明においては、前記摩擦撹拌接合ツールは、そのプローブが球状であってもよい。 In the present invention, the friction stir welding tool may have a spherical probe.
また、本発明においては、前記アンカー領域は、更に、前記相手部材が突設される前記基材の第1の面が盛り上がった盛り上がり部に形成されていてもよい。 Moreover, in this invention, the said anchor area | region may further be formed in the rise | swell part where the 1st surface of the said base material in which the said other member protrudes was raised.
本発明の第1の局面における構成によれば、中実部材である基材と、基材内にその一端部が収容されながらその他端部が基材から突出するように突設されると共に、接合領域で基材と一端部とが接合された相手部材と、摩擦撹拌接合ツールで撹拌される基材を構成する材料が、相手部材の一端部の凹部に侵入しながら固相化することにより、接合領域において形成されたアンカー部、及び摩擦撹拌接合ツールで撹拌される基材を構成する材料が、相手部材の一端部における凹部以外の残部で固相化することにより、残部がかしめられたかしめ部を有するアンカー領域と、を備えるものであるため、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材と相手部材とを確実に接合した摩擦撹拌接合部材を実現することができる。 According to the configuration of the first aspect of the present invention, the base member that is a solid member, and the other end portion protrudes from the base member while the one end portion is accommodated in the base member, By mating the mating member in which the base material and one end are joined in the joining region and the material constituting the base material stirred by the friction stir welding tool into the recess of the one end of the mating member while solidifying. The material constituting the anchor part formed in the joining region and the base material stirred by the friction stir welding tool is solidified in the remaining part other than the recessed part in one end part of the mating member, and the remaining part is caulked. Because it is equipped with an anchor region having a caulking portion, a friction stir welding member that reliably joins the base material of the solid member and the mating member with a simple configuration while exhibiting a sufficient anchor effect is realized. can do
また、本発明の第2の局面における構成によれば、接合領域が、基材内に収容された相手部材の一端部に沿って延在することにより、アンカー領域に複数のアンカー部を確実に形成することができ、アンカー効果をより増大することができる。 Moreover, according to the structure in the 2nd aspect of this invention, a joining area | region is extended along the one end part of the other party member accommodated in the base material, A several anchor part is reliably ensured in an anchor area | region. The anchor effect can be further increased.
また、本発明の第3の局面における構成によれば、摩擦撹拌接合ツールが、相手部材が突設される基材の第1の面又は第1の面に対向する基材の第2の面から、基材の内方に侵入されて基材を構成する材料を撹拌することにより、アンカー領域が、形成されるものであるため、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材と相手部材とを確実に摩擦撹拌接合することができる。 Moreover, according to the structure in the 3rd aspect of this invention, the friction stir welding tool is the 1st surface of the base material by which the other member protrudes, or the 2nd surface of the base material facing the 1st surface From the inside of the base material, the anchor region is formed by stirring the material that constitutes the base material. The base member of the actual member and the mating member can be reliably subjected to friction stir welding.
また、本発明の第4の局面における構成によれば、摩擦撹拌接合ツールが、相手部材が突設される基材の第1の面に交差する第3の面から基材の内方に、侵入されて基材を構成する材料を撹拌することにより、アンカー領域が、形成されるものであるため、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材と相手部材との接合力をより増強することができる。 Further, according to the configuration of the fourth aspect of the present invention, the friction stir welding tool is moved from the third surface intersecting the first surface of the base material on which the counterpart member protrudes, to the inside of the base material. Since the anchor region is formed by stirring the material that forms the base material when invaded, the base material of the solid member and the mating member can be obtained with a simple configuration and exhibiting a sufficient anchor effect. The bonding force can be further increased.
また、本発明の別の局面における構成によれば、相手部材の一端部を、基材内に収容した状態で、摩擦撹拌接合ツールを基材内に侵入させて基材を構成する材料を撹拌させ、その材料を相手部材の凹部に侵入させながら固相化させることにより、接合領域において相手部材のアンカー領域を形成するものであるため、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材と相手部材とを確実に接合した摩擦撹拌接合部材を製造することができる。 Further, according to the configuration of another aspect of the present invention, the material constituting the base material is stirred by allowing the friction stir welding tool to enter the base material while the one end portion of the counterpart member is accommodated in the base material. By forming the anchor region of the mating member in the joining region by allowing the material to enter the concave portion of the mating member and forming the anchor region, it is possible to demonstrate a sufficient anchor effect with a simple configuration, A friction stir welding member in which the base member of the solid member and the mating member are reliably joined can be manufactured.
以下、図面を適宜参照して、本発明の各実施形態における摩擦撹拌接合部材及びその製造方法につき詳細に説明する。なお、図中、x軸、y軸及びz軸は、3軸直交座標系を成し、z軸の正方向を上方向とする。 Hereinafter, the friction stir welding member and the manufacturing method thereof in each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the figure, the x-axis, y-axis, and z-axis form a triaxial orthogonal coordinate system, and the positive direction of the z-axis is the upward direction.
(第1の実施形態)
まず、図1から図3を参照して、本発明の第1の実施形態における摩擦撹拌接合部材の構成につき、詳細に説明する。
(First embodiment)
First, with reference to FIGS. 1 to 3, the configuration of the friction stir welding member in the first embodiment of the present invention will be described in detail.
図1は、本実施形態における摩擦撹拌接合部材の斜視図を示し、図2は、図1のA−A拡大断面図である。また、図3は、図2の部分拡大図である。 FIG. 1 is a perspective view of a friction stir welding member in the present embodiment, and FIG. 2 is an AA enlarged sectional view of FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG.
図1から図3に示すように、摩擦撹拌接合部材1は、金属製の基材10、典型的には鋼製、アルミニウム製又は銅製で矩形板又は矩形ブロック状の基材10と、金属製の相手部材20、典型的には鋼製、アルミニウム製又は銅製で基材10に装着された相手部材20と、を備える。なお、ここで基材10及び相手部材20に用いるアルミニウム及び銅は、各々、それらの合金であってもよい。また、摩擦撹拌接合部材1を軽量化を重視する必要がある場合は、基材10及び相手部材20には樹脂材(合成樹脂材)を用いてもよく、かかる樹脂材は、基材10及び相手部材20のいずれにも適用可能である。本実施形態においては、基材10がアルミニウム合金製であり、相手部材20が銅製である構成について説明する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the friction
基材10は、典型的には中実部材であり、そのz軸の正方向側の面である上面に相手部材20を突設させる一方で、それと対向するz軸の負方向側の面である下面は、図示を省略する機械部品や電気部品等を装着する装着面として利用可能である。
The
相手部材20は、典型的には矩形平板状で基材10の上面から上方に突設された単数又は複数の相手部材要素から成り、図中では、一例として、2個の相手部材、つまり、共に矩形平板状の第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22を示す。第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22は、x軸の方向に列を成して配列される。相手部材20を構成する相手部材要素の個数が多い場合には、各相手部材要素は、複数の列を併置してもよい。
The
第1の相手部材要素21は、そのy−z平面に平行な主平面をx軸の方向に陥設して形成された凹部21cを有し、第2の相手部材要素22は、そのy−z平面に平行な主平面をx軸の方向に陥設して形成された凹部22cを有する。原理上、かかる凹部21c及び凹部22cは、基材10内に位置する第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の各々の部分のみに対応して1個ずつ設けられていれば足りるが、便宜上、これらを複数の凹部21c及び複数の凹部22cとして説明する。また、凹部21c及び凹部22cは、y軸の方向やz軸の方向に陥設するものであってもよい。また、凹部21c及び凹部22cは、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22が中実部材である場合には、機械加工や表面処理等の外部からの加工処理で形成された凹部であってもよい。また、凹部21c及び凹部22cは、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22が鋳造品や焼結品等である多孔質部材である場合には、それらに形成される気孔が対応する主平面に開口した開口凹部であってもよい。
The first
ここで、基材10と、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22と、は、基材10内に位置する第1の相手部材要素21の一端部及び第2の相手部材要素22の一端部に沿って上下方向に延在する接合領域Wにおいて、互いに接合される。
Here, the
具体的には、図2及び図3に示すように、かかる接合領域Wは、詳細は後述する摩擦撹拌接合により、基材10の上面に達していなくともよいが、基材10の下面から上面に向かって第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の周囲を囲ってそれらに収束するような先細りの固相接合領域として形成される領域である。詳しくは、接合領域Wは、基材10の材料が摩擦撹拌接合時に塑性流動を起こした後に固相化された基材領域10wと、接合領域W内に位置する第1の相手部材要素21の複数の凹部21cの中に基材10の材料が塑性流動により侵入した後に固相化された部分であるアンカー部21f、及び塑性流動を起こした基材10の材料が第1の相手部材要素21の壁面を擦りながら移動した後に固相化されることにより第1の相手部材要素21の凹部21c以外の壁面と接合しながらこれを押圧してかしめたかしめ部21pを含むアンカー領域21eと、接合領域W内に位置する第2の相手部材要素22の複数の凹部22cの中に基材10の材料が塑性流動により侵入した後に固相化された部分であるアンカー部22f、及び塑性流動を起こした基材10の材料が第2の相手部材要素22の壁面を擦りながら移動した後に固相化されることにより第2の相手部材要素22の凹部22c以外の壁面と接合しながらこれを押圧してかしめたかしめ部22pを含むアンカー領域22eと、から成る。なお、アンカー部21fにおいては、塑性流動を起こした基材10の材料が凹部21cに侵入する際に凹部21cの内部の壁面を擦りながら侵入して接合していてもよく、アンカー部22fにおいては、塑性流動を起こした基材10の材料が凹部22cに侵入する際に凹部22cの内部の壁面を擦りながら侵入して接合していてもよい。
Specifically, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the joining region W may not reach the upper surface of the
つまり、第1の相手部材要素21のアンカー領域21eは、接合領域W内に残存する第1の相手部材要素21の複数の凹部21cの中に基材10の材料が塑性流動により侵入してその後固相化された部分であるアンカー部21fを備える。かかるアンカー部21fは、第1の相手部材要素21と基材10との間の固相接合状態を補強してこれらを係止するアンカーとして機能する。併せて、基材10の材料が摩擦撹拌接合時に塑性流動を起こした後に固相化された基材領域10wは、それが第1の相手部材要素21の壁面を擦りながら移動した後に固相化する際に、接合領域W内に残存する第1の相手部材要素21の複数の凹部21c以外の部分に接合すると共にかかる部分を押圧してかしめるため、かかる部分はアンカー領域21eにおけるかしめ部21pとなる。ここで、基材10内に位置する第1の相手部材要素21の凹部21cが複数個であれば、アンカー部21fも複数個形成されて第1の相手部材要素21と基材10との間の係止力が増強されるため、より好ましい。なお、アンカー部21fにおいても、基材10が第1の相手部材要素21に接合していてもよい。
That is, the
同様に、第2の相手部材要素22のアンカー領域22eは、接合領域W内に残存する第2の相手部材要素22の複数の凹部22cの中に基材10の材料が塑性流動により侵入してその後固相化された部分であるアンカー部22fを備える。かかるアンカー部22fは、第2の相手部材要素22と基材10との間の固相接合状態を補強してこれらを係止するアンカーとして機能する。併せて、基材10の材料が摩擦撹拌接合時に塑性流動を起こした後に固相化された基材領域10wは、それが第2の相手部材要素22の壁面を擦りながら移動した後に固相化する際に、接合領域W内に残存する第2の相手部材要素22の複数の凹部22c以外の部分に接合すると共にかかる部分を押圧してかしめるため、かかる部分はアンカー領域22eにおけるかしめ部22pとなる。ここで、基材10内に位置する第2の相手部材要素22の凹部22cが複数個であれば、アンカー部22fも複数個形成されて第2の相手部材要素22と基材10との間の係止力が増強されるため、より好ましい。なお、アンカー部22fにおいても、基材10が第2の相手部材要素22に接合していてもよい。
Similarly, in the
なお、図3中で示すアンカー部21f及びアンカー部22fの個数は模式的なものであり、実際には、接合領域W内に残存する第1の相手部材要素21の凹部21c及び第2の相手部材要素22の凹部22cの個数に応じた個数のアンカー部21f及びアンカー部22fが生成される。
Note that the numbers of the
次に、以上の構成を有する本実施形態における摩擦撹拌接合部材1を製造するための製造方法につき、更に図4をも参照しながら、詳細に説明する。
Next, a manufacturing method for manufacturing the friction
図4は、本実施形態における摩擦撹拌接合部材を製造するための製造方法の各工程を示すもので、図4(a)は、接合ツールを、相手部材を装着した基材に対向させた状態を示す断面図であり、図4(b)は、接合ツールを、相手部材を装着した基材に侵入させて摩擦撹拌接合している状態を示す断面図である。なお、図4(a)及び図4(b)は、断面の位置として図2に相当する。 FIG. 4 shows each process of the manufacturing method for manufacturing the friction stir welding member in the present embodiment, and FIG. 4 (a) shows a state in which the welding tool is opposed to the base material on which the mating member is mounted. FIG. 4B is a cross-sectional view showing a state in which the joining tool is intruded into the base material on which the mating member is attached and friction stir welding is performed. 4A and 4B correspond to FIG. 2 as the position of the cross section.
摩擦撹拌接合部材1を製造するには、図4(a)に示すように、まず、予め、中実の基材10、複数の凹部21cを有する第1の相手部材要素21及び複数の凹部22cを有する第2の相手部材要素22を各々用意し、基材10の上面側(図中では下側)にその上面から内方に陥設してy軸の方向に延在する第1の挿入溝11に第1の相手部材要素21の一端部を挿入し、かつ、基材10の上面側にその上面から内方に陥設してy軸の方向に延在する第2の挿入溝12に第2の相手部材要素22の一端部を挿入した状態で、これらを典型的には金属製の載置ブロック35上に載置して、基材10の下面側(図中では上側)に摩擦撹拌接合用の接合ツール30を対向させる。ここで、第1の挿入溝11は、第1の相手部材要素21の一端部がそれに挿入される際に、所定の遊び代を与えるように、第1の相手部材要素21の一端部のサイズよりも大きいサイズを有する典型的には矩形凹部である。同様に、第2の挿入溝12は、第2の相手部材要素22の一端部がそれに挿入される際に、所定の遊び代を与えるように、第2の相手部材要素22の一端部のサイズよりも大きいサイズを有する典型的には矩形凹部である。なお、この際、接合ツール30は、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22に対して、y軸の負方向側の端部に位置させるものとする。
In order to manufacture the friction
ここで、接合ツール30は、典型的には工具鋼製であり、ショルダ32、及びショルダ32の下端部から下方に突出するプローブ34を備える。かかるプローブ34は、その基端から先端までにおいて、プローブ34の回転軸と直交する断面における円形の半径が同一である円柱形状を有するが、その基端から先端に向かって先細りとなるテーパ状、つまり円錐形状を有していてもよい。
Here, the joining
また、載置ブロック35には、2つの挿入溝36が設けられ、基材10の上面側(図中では下側)から突出した第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の部分は、2つの挿入溝36に対応して挿入される。かかる状態の第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22は、対応する挿入溝36の内周部で、x軸の方向、y軸の方向及びz軸の方向に移動しないように固定される。この際、載置ブロック35の下面(図中では上側の面)は、基材10の上面(図中では下側の面)に当接されている。また、載置ブロック35上に載置された基材10の下面側(図中では上側)の縁部は、典型的には金属製の保持具50で保持される。このような構成により、結果として、基材10、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22は、互いに相対移動しないように保持される。
In addition, the
次に、図4(b)に示すように、図示を省略する移動機構を動作させて、図4(a)の状態から、接合ツール30を上下軸を回転軸として回転させながら基材10に向けて接近させていき、プローブ34の先端部が、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の間に侵入するまで、接合ツール30を基材10内に侵入させる。この際、プローブ34は、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22に接触しない。よって、プローブ34は、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22を不要に押圧してそれらの姿勢や位置を移動させることもない。なお、接合ツール30の回転速度が大きい場合には、プローブ34の先端部を、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の間まで侵入させずにその手前の基材10内でとどめてもかまわない。
Next, as shown in FIG. 4B, a moving mechanism (not shown) is operated, and the
そして、このようにプローブ34の先端部を第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の間に侵入させたならば、接合ツール30の回転を所望の回転数に維持しながら、図示を省略する移動機構を動作させ、y軸の正方向側に向けて移動させて走査させる。
Then, if the tip of the
その結果、プローブ34により塑性流動を起こした基材10の材料が、凹部21c及び凹部22cの中に流れ込んでいく状態になると共に、凹部21c及び凹部22c以外の部分では、塑性流動を起こした基材10の材料が、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22を相対的に強く擦りながら移動する。
As a result, the material of the
併せて、プローブ34が通過した後の基材10、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の各材料は、それらの温度が塑性流動を起こす温度よりも低下していき、最終的には固相化していくことになる。
In addition, each material of the
そして、接合ツール30が、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22に対して、y軸の正方向側の端部に到達したならば、接合ツール30を基材10内から退避させ、回転を停止する。なお、接合ツール30を基材10内に侵入させる際、及びそれらを基材10内から退避させる際の回転数は、接合する際の回転数よりも小さく設定してもよい。
When the joining
このように接合ツール30を退避させた後では、基材10、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の各材料は、それらの温度がより低下して完全に固相化しており、図1から図3に示す構成のアンカー部21f及びかしめ部21pを有するアンカー領域21e、並びにアンカー部22f及びかしめ部22pを有するアンカー領域22eの各々を備える摩擦撹拌接合部材1が得られることになる。
After the joining
ここで、接合領域Wでは、基材10の上面は、摩擦撹拌接合中に載置ブロック35の下面がそれに当接し保持していたために平坦面に維持されており、基材10の下面側ではy軸の方向に延在する直線上の塑性流動痕が見られた。また、第1の相手部材要素21のアンカー領域21e及び第2の相手部材要素22のアンカー領域22eには、第1の相手部材要素21の凹部21cの中に塑性流動を起こした基材10の材料が流れ込んで固相化したアンカー部21f及び第2の相手部材要素22の凹部22cの中に塑性流動を起こした基材10の材料が流れ込んで固相化したアンカー部22fが対応して形成されていた。併せて、接合領域W内の第1の相手部材要素21の複数の凹部21c以外の部分には、基材領域10wと接合してこれに押圧されてかしめられたかしめ部21pが形成されると共に、接合領域W内の第2の相手部材要素22の複数の凹部22c以外の部分には、基材領域10wと接合してこれに押圧されてかしめられたかしめ部22pが形成されていた。
Here, in the joining region W, the upper surface of the
かかる本実施形態における実験条件の一例を挙げると、基材10には、板厚5mmの純アルミ板を用い、これに深さ2mm及び幅2mmの第1の挿入溝11及び第2の挿入溝12の溝加工を行った。かかる溝加工は、切削加工、板鍛造、押出、異形圧延、及びフォトエッチングのいずれでもよい。これらに20mmx60mmの厚み2mmの多孔質銅板を、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22として嵌め込み、基材10の下面側から摩擦撹拌接合を行った。この際の接合条件は、接合ツール30の回転数が1200rpm、接合ツール30の送り速度(走査速度)が300mm/min、及びプローブ34の挿入量が4.8mmであった。そして、接合行程が完了した後、図2のように切断した摩擦撹拌接合部材1の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて詳細に観察したが、接合欠陥や拡散接合で見られるようなアルミニウム−銅系金属間化合物は認められず、良好な固相接合物が得られた。
As an example of the experimental conditions in the present embodiment, a pure aluminum plate having a thickness of 5 mm is used as the
最後に、本実施形態における摩擦撹拌接合部材の相手部材を構成する相手部材要素の配列方向の個数が増えた場合の一例を、更に図5をも参照しながら、詳細に説明する。 Finally, an example in the case where the number of mating member elements constituting the mating member of the friction stir welding member in this embodiment is increased will be described in detail with reference to FIG.
図5は、本実施形態における摩擦撹拌接合部材の相手部材を構成する相手部材要素が6個設けられた場合のツール挿入領域を示す断面図であり、断面の位置としては図2に相当する。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a tool insertion region when six mating member elements constituting the mating member of the friction stir welding member in the present embodiment are provided, and the position of the cross section corresponds to FIG.
図5に示すように、接合前の摩擦撹拌接合部材100の相手部材20を構成する相手部材要素が6個設けられる場合には、基材110に第1の挿入溝111から第6の挿入溝116を設け、第1の挿入溝111から第6の挿入溝116に対して、複数の凹部121cを有する第1の相手部材要素121から複数の凹部126cを有する第6の相手部材要素126を対応して挿入することになる。
As shown in FIG. 5, when six mating member elements constituting the
ここで、第1の相手部材要素121と第2の相手部材要素122との間のツール挿入領域S1、第3の相手部材要素123と第4の相手部材要素124との間のツール挿入領域S2、及び第5の相手部材要素125と第6の相手部材要素126との間のツール挿入領域S3に、接合ツール30を挿入させれば、相手部材要素の個数の半分の3箇所のツール挿入領域を設けるだけで足りるため効率的である。
Here, the tool insertion area S1 between the first
つまり、相手部材要素の個数が偶数である場合には、基材の一方の端部側から2個ずつの相手部材要素の対を作り、各対の間にツール挿入領域を設ければ、接合領域の総数が抑制できて相手部材要素と基材との摩擦撹拌接合を効率的に行うことができる。また、相手部材要素の個数が奇数である場合には、相手部材要素の個数が偶数である場合と同様に相手部材要素の対を作っていけばよいが、残余の1個の相手部材要素では対を作ることはできないため、その残余の1個については、そのx軸の方向の側方領域の一方又は双方に同様にツール挿入領域を設ければよい。なお、相手部材要素の配列方向の個数が減って相手部材要素の個数が1個である場合には、そのx軸の方向の側方領域の一方又は双方に同様にツール挿入領域を設ければよい。 That is, if the number of mating member elements is an even number, two pairs of mating member elements are made from one end side of the base material, and a tool insertion region is provided between each pair. The total number of regions can be suppressed, and the friction stir welding between the mating member element and the substrate can be performed efficiently. In addition, when the number of mating member elements is an odd number, a pair of mating member elements may be formed in the same manner as when the number of mating member elements is an even number, but with the remaining one mating member element, Since a pair cannot be formed, a tool insertion region may be similarly provided in one or both of the lateral regions in the x-axis direction for the remaining one. When the number of mating member elements in the arrangement direction is reduced and the number of mating member elements is one, a tool insertion area can be similarly provided in one or both of the side areas in the x-axis direction. Good.
以上の本実施形態の構成によれば、中実部材である基材10と、基材10内にその一端部が収容されながらその他端部が基材10から突出するように突設されると共に、接合領域Wで基材10と一端部とが接合された相手部材20と、摩擦撹拌接合ツール30で撹拌される基材10を構成する材料が、相手部材20の一端部の凹部21c、22cに侵入しながら固相化することにより、接合領域Wにおいて形成されたアンカー部21f、22f、及び摩擦撹拌接合ツール30で撹拌される基材10を構成する材料が、相手部材20の一端部における凹部21c、22c以外の残部で固相化することにより、残部がかしめられたかしめ部21p、22pを有するアンカー領域21e、22eと、を備えるものであるため、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材10と相手部材20とを確実に接合した摩擦撹拌接合部材1を実現することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, the
また、本実施形態の構成によれば、接合領域Wが、基材10内に収容された相手部材20の一端部に沿って延在することにより、アンカー領域21e、22eに複数のアンカー部21f、22fを確実に形成することができ、アンカー効果をより増大することができる。
In addition, according to the configuration of the present embodiment, the joining region W extends along one end portion of the
また、本実施形態の構成によれば、摩擦撹拌接合ツール30が、相手部材20が突設される基材10の第1の面に対向する基材10の第2の面から、基材の内方に侵入されて基材を構成する材料を撹拌することにより、アンカー領域21f、22fが形成されるものであるため、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材10と相手部材20とを確実に摩擦撹拌接合することができる。また、摩擦撹拌接合ツール30をこのような方向から基材10内に侵入させた場合には、相手部材20が突設される側の第1の面を盛り上がらせずに平坦面にすることも可能である。
In addition, according to the configuration of the present embodiment, the friction
さて、以上説明した本実施形態の構成において、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22と基材10とを固相接合し、かつ、第1の相手部材要素21のアンカー領域21e及び第2の相手部材要素22のアンカー領域22eを生成させる際に用い得る接合ツール30の構成、特にプローブ34の形状には、種々の変形例が考えられる。
In the configuration of the present embodiment described above, the first
そこで、図6を参照して、本実施形態の変形例における摩擦撹拌接合部材を製造するための接合ツールのプローブの構成につき、詳細に説明する。 Therefore, with reference to FIG. 6, the configuration of the probe of the welding tool for manufacturing the friction stir welding member in the modified example of the present embodiment will be described in detail.
図6は、本変形例における摩擦撹拌接合部材を製造するための製造方法の各工程を図4に対応させて示すもので、図6(a)は、接合ツールを、相手部材を装着した基材に対向させた状態を示す断面図であり、図6(b)は、接合ツールを、相手部材を装着した基材に侵入させて摩擦撹拌接合している状態を示す断面図である。 FIG. 6 shows each step of the manufacturing method for manufacturing the friction stir welding member in the present modified example corresponding to FIG. 4. FIG. 6 (a) shows the bonding tool mounted on the mating member. FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a state in which the joining tool is intruded into the base material on which the mating member is attached and friction stir welding is performed.
具体的には、図6(a)及び図6(b)に示すように、本変形例における接合ツール130においては、プローブ134の先端部が、球状の形状を有しており、つまり、プローブ134は、円柱の先端に半球等の球状部を有した形状であり、かかる点が本実施形態の構成との相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
Specifically, as shown in FIGS. 6A and 6B, in the joining
かかる接合ツール130を用いて摩擦撹拌接合部材1を製造するには、図6(a)に示すように、本実施形態と同様に、基材10の上面側(図中では下側)にその上面から内方に陥設して設けられた第1の挿入溝11に第1の相手部材要素21の一端部を挿入し、かつ、基材10の上面側にその上面から内方に陥設して設けられた第2の挿入溝12に第2の相手部材要素22の一端部を挿入した状態で、これらを載置ブロック35上に載置して固定し、基材10の下面側(図中では上側)に摩擦撹拌接合用の接合ツール130を対向させる。
In order to manufacture the friction
次に、図6(b)に示すように、図示を省略する移動機構を動作させて、図6(a)の状態から、接合ツール130を上下軸を回転軸として回転させながら基材10に向けて接近させていき、プローブ134の先端部が、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22に接触しないでそれらの間に侵入するまで、接合ツール130を基材10内に侵入させる。この際、プローブ134の先端形状は球状であるため、プローブ134は、基材10の材料を不要に乱すことなく均等にかき分けながらスムースに基材10内に侵入し得ると共に、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22を不要に押圧してそれらの姿勢や位置を移動させることもない。
Next, as shown in FIG. 6B, a moving mechanism (not shown) is operated, and the
そして、このようにプローブ134の先端部を第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の間に侵入させたならば、接合ツール130の回転を所望の回転数に維持しながら、図示を省略する移動機構を動作させ、y軸の負方向側の端部からy軸の正方向側端部へと移動させて走査させる。
Then, if the tip of the
その結果、プローブ134により塑性流動を起こした基材10の材料が、第1の相手部材要素21の凹部21c及び第2の相手部材要素22の凹部22cの中に流れ込んでいく状態になると共に、凹部21c及び凹部22c以外の部分では、塑性流動を起こした基材10の材料が、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の壁面を相対的に強く擦りながら移動する。
As a result, the material of the
この際、先端形状が球状のプローブ134は、基材10の材料を不要に乱すことなく均等にかき分けながらスムースに第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22間に侵入し得ているため、塑性流動を起こした基材10の材料は、よりスムースに第1の相手部材要素21の凹部21c及び第2の相手部材要素22の凹部22cの中に流れ込む。併せて、このようにスムースに第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22間に侵入し得る先端形状が球状のプローブ134は、その摩耗もより小さくなる。
At this time, the
そして、接合ツール130が、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22に対して、y軸の正方向側の端部に到達したならば、接合ツール130を基材10内から退避させ、それらの回転を停止する。
When the joining
このように接合ツール130を退避させた後では、基材10、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の各材料は、それらの温度がより低下して完全に固相化して、図1から図3に示す第1の相手部材要素21のアンカー領域21e及び第2の相手部材要素22のアンカー領域22eを有する摩擦撹拌接合部材1が同様に得られる。
After the joining
以上の本変形例の構成によれば、摩擦撹拌接合ツール130のプローブ134が、球状の形状を有することにより、摩擦撹拌接合ツール130、特にプローブ134の摩耗を抑制することができると共に、摩擦撹拌接合ツール130で撹拌される基材10を構成する材料が塑性流動する流れを不要に乱す現象を抑制することができ、アンカー領域21e、22eにおけるアンカー部21f、22fをより迅速かつ確実に形成することができる。
According to the configuration of the present modification described above, since the
(第2の実施形態)
次に、図7から図9を参照して、本発明の第2の実施形態における摩擦撹拌接合部材の構成につき、詳細に説明する。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the friction stir welding member in the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図7は、本発明の第2の実施形態における摩擦撹拌接合部材の斜視図を示し、図8は、図7のB−B拡大断面図である。また、図9は、図8の部分拡大図である。 FIG. 7 shows a perspective view of the friction stir welding member in the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view taken along line BB of FIG. FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG.
図7から図9に示すように、本実施形態における摩擦撹拌接合部材101においては、接合領域W’が第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22から下方に向かって先細りの領域であることが、第1の実施形態の構成との相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
As shown in FIG. 7 to FIG. 9, in the friction
具体的には、図8及び図9に示すように、本変形例における摩擦撹拌接合部材101の接合領域W’は、詳細は後述する摩擦撹拌接合により、基材10の下面に達していなくともよいが、基材10の上面の第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22からそれらの周囲を囲って下面に向かって先細りの固相接合領域として形成される領域である。詳しくは、接合領域W’は、基材10の材料が摩擦撹拌接合時に塑性流動を起こした後に固相化された基材領域110wと、接合領域W’内に位置する第1の相手部材要素21の複数の凹部21cの中に基材10の材料が塑性流動により侵入した後に固相化された部分であるアンカー部21f、及び塑性流動を起こした基材10の材料が第1の相手部材要素21の壁面を擦りながら移動した後に固相化されることにより第1の相手部材要素21の凹部21c以外の壁面と接合しながらこれを押圧してかしめたかしめ部21pを含むアンカー領域21eと、接合領域W内に位置する第2の相手部材要素22の複数の凹部22cの中に基材10の材料が塑性流動により侵入した後に固相化された部分であるアンカー部22f、及び塑性流動を起こした基材10の材料が第2の相手部材要素22の壁面を擦りながら移動した後に固相化されることにより第2の相手部材要素22の凹部22c以外の壁面と接合しながらこれを押圧してかしめたかしめ部22pを含むアンカー領域22eと、から成る。なお、アンカー部21fにおいては、塑性流動を起こした基材10の材料が凹部21cに侵入する際に凹部21cの内部の壁面を擦りながら侵入して接合していてもよく、アンカー部22fにおいては、塑性流動を起こした基材10の材料が凹部22cに侵入する際に凹部22cの内部の壁面を擦りながら侵入して接合していてもよい。
Specifically, as shown in FIG. 8 and FIG. 9, the joint region W ′ of the friction
つまり、かかる接合領域W’は、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22から下面に向かって先細りの領域であるため、第1の実施形態における摩擦撹拌接合部材10の接合領域Wよりもその容積が小さな固相接合領域として形成されれば足りる。よって、摩擦撹拌接合により接合領域W’を形成するための加工エネルギ量や加工時間が、より低減され得るものである。
That is, since this joining region W ′ is a region that tapers from the first
次に、以上の構成を有する本実施形態における摩擦撹拌接合部材101を製造するための製造方法につき、更に図10をも参照しながら、詳細に説明する。
Next, a manufacturing method for manufacturing the friction
図10は、本実施形態における摩擦撹拌接合部材を製造するための製造方法の各工程を図4に対応させて示すもので、図10(a)は、接合ツールを、相手部材を装着した基材に対向させた状態を示す断面図であり、図10(b)は、接合ツールを、相手部材を装着した基材に侵入させて摩擦撹拌接合している状態を示す断面図である。 FIG. 10 shows each step of the manufacturing method for manufacturing the friction stir welding member in the present embodiment corresponding to FIG. 4, and FIG. 10 (a) shows a bonding tool mounted on a mating member. FIG. 10B is a cross-sectional view illustrating a state in which the joining tool is intruded into the base material on which the mating member is attached and friction stir welding is performed.
摩擦撹拌接合部材101を製造するには、図10(a)に示すように、まず、予め、中実の基材10、複数の凹部21cを有する第1の相手部材要素21及び複数の凹部22cを有する第2の相手部材要素22を各々用意し、基材10の上面側にその上面から内方に陥設して設けられた第1の挿入溝11に第1の相手部材要素21の一端部を挿入し、かつ、基材10の上面側にその上面から内方に陥設して設けられた第2の挿入溝12に第2の相手部材要素22の一端部を挿入した状態で、これらを典型的には金属製のテーブル140上に載置して、基材10の上面側に摩擦撹拌接合用の接合ツール230を対向させる。
In order to manufacture the friction
ここで、接合ツール230は、典型的には工具鋼製であり、ショルダ32、及びショルダ32の下端部から下方に突出するプローブ234を備える。かかるプローブ234は、円柱形状を有するものであるが、第1の実施形態におけるプローブ34よりも長尺である。また、第1の実施形態の変形例におけるプローブ134のように、プローブ234の先端形状が球状であってもよい。
Here, the joining
また、テーブル140には、嵌装凹部142が設けられ、基材10の下部は、嵌装凹部142に嵌め込まれて固定される。また、基材10の上部は、典型的には金属製の保持具150で押さえられて保持されると共に、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22は、保持具150で各々の側方を押さえられて保持される。このような構成により、結果として、基材10、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22は、互いに相対移動しないように保持される。
The table 140 is provided with a
次に、図10(b)に示すように、図示を省略する移動機構を動作させて、図10(a)の状態から、接合ツール230を上下軸を回転軸として回転させながら第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の間に向けて接近させて、プローブ234をそれらの間を通過させ基材10内に侵入させていき、プローブ234の先端部が、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の各下端よりも下方に侵入するまで、基材10内に侵入させる。この際、プローブ234は、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22に接触しない。なお、接合ツール230の回転速度が大きい場合には、プローブ234の先端部を、基材10内における第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の間でとどめてもかまわない。
Next, as shown in FIG. 10 (b), a moving mechanism (not shown) is operated to rotate the
そして、このようにプローブ234の先端部を第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の間又はそれらの下端の下方に侵入させたならば、接合ツール230の回転を所望の回転数を維持しながら、図示を省略する移動機構を動作させ、接合ツール230を基材10におけるy軸の方向の負方向の端部からy軸の方向の正方向の端部に移動させて走査させる。
If the tip of the
その結果、プローブ234により塑性流動を起こした基材10の材料が、第1の相手部材要素21の凹部21c及び第2の相手部材要素22の凹部22cの中に流れ込んでいく状態になると共に、凹部21c及び凹部22c以外の部分では、塑性流動を起こした基材10が、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の壁面を相対的に強く擦りながら移動する。なお、アンカー部21fにおいては、塑性流動を起こした基材10の材料が凹部21cに侵入する際に凹部21cの内部の壁面を擦りながら侵入して接合していてもよく、アンカー部22fにおいては、塑性流動を起こした基材10の材料が凹部22cに侵入する際に凹部22cの内部の壁面を擦りながら侵入して接合していてもよい。
As a result, the material of the
併せて、プローブ234が通過した後の基材10、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の各材料は、それらの温度が塑性流動を起こす温度よりも低下していき、最終的には固相化していくことになる。
In addition, each material of the
そして、接合ツール230が、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22に対して、y軸の正方向側の端部に到達したならば、基材10内から退避させ、それらの回転を停止する。
Then, when the joining
このように接合ツール230を退避させた後では、基材10、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の各材料は、それらの温度がより低下して完全に固相化しており、図7から図9に示す構成のアンカー領域21e及びアンカー領域22eを有する摩擦撹拌接合部材101が得られることになる。ここで、接合領域W’では、基材10の上面側ではy軸の方向に延在する直線上の塑性流動痕が見られたが、基材10の下面側では摩擦撹拌接合ツールによる塑性流動痕が存在しない平坦面にすることができた。また、第1の相手部材要素21のアンカー領域21e及び第2の相手部材要素22のアンカー領域22eには、第1の相手部材要素21の凹部21cの中に塑性流動を起こした基材10の材料が流れ込んで固相化したアンカー部21f及び第2の相手部材要素22の凹部22cの中に塑性流動を起こした基材10の材料が流れ込んで固相化したアンカー部22fが形成されていた。
After the joining
なお、本実施形態における接合領域W’は、第1の実施形態における変形例の構成においても実現し得ることはもちろんである。 Needless to say, the bonding region W ′ in the present embodiment can also be realized in the configuration of the modified example in the first embodiment.
以上の本実施形態の構成によれば、摩擦撹拌接合ツール230が、相手部材20が突設される基材10の第1の面から、基材10の内方に侵入されて基材10を構成する材料を撹拌し、基材10内に挿入された相手部材20の凹部21c、22cに材料を侵入させることにより、このような方向から基材10内に摩擦撹拌接合ツール230を侵入させた場合にでも、中実部材の基材10と相手部材20とを確実に摩擦撹拌接合することができる。また、変形例を含む第1の実施形態における摩擦撹拌接合ツール30、130が、相手部材20が突設される基材10の第1の面に対向する基材10の第2の面から、基材10の内方に侵入される態様と併せて評価すると、摩擦撹拌接合ツール30、130、230を基材10に侵入させる自由度を増大すると共に、基材10の第1及び第2の面のいずれの方から対応する摩擦撹拌接合ツール30、130、230を侵入させた場合にでも、中実部材の基材10と相手部材20とを確実に摩擦撹拌接合することができることが理解できる。また、摩擦撹拌接合ツール230を基材10の第1の面からその中に侵入させた場合には、第2の面を摩擦撹拌接合ツール230による加工痕が存在しない平坦面にすることができると共に、形成すべきアンカー領域21e、22eを、相手部材10が突設される第1の面側でそれらを内包した状態から第2の面側に向かって縮小した態様で形成しながら、アンカー領域21e、22eのアンカー機能を必要十分に発揮させることができるため、不要に大きなアンカー領域21e、22eを形成する必要性を排除することができ、摩擦撹拌接合ツール230を作動させるエネルギを減少できると共にその加工時間も短縮することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, the friction
(第3の実施形態)
次に、図11を参照して、本発明の第3の実施形態における摩擦撹拌接合部材の構成につき、詳細に説明する。
(Third embodiment)
Next, with reference to FIG. 11, it demonstrates in detail about the structure of the friction stir welding member in the 3rd Embodiment of this invention.
図11は、本実施形態における摩擦撹拌接合部材の拡大断面図を示し、位置的には図2に相当する。 FIG. 11 shows an enlarged cross-sectional view of the friction stir welding member in the present embodiment, and corresponds to FIG. 2 in terms of position.
図11に示すように、本実施形態における摩擦撹拌接合部材201においては、接合領域W’’が基材10の上面側で若干盛り上がっていることが、第1の実施形態の構成との相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
As shown in FIG. 11, in the friction
具体的には、図11に示すように、接合領域W’’は、基材10の下面から上面に向かって第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の周囲を囲ってそれらに収束するような先細りの固相接合領域として形成される領域である。詳しくは、接合領域W’’は、基材10の材料が摩擦撹拌接合時に塑性流動を起こした後に固相化された基材領域210wと、接合領域W’’内に位置する第1の相手部材要素21の複数の凹部21cの中に基材10の材料が塑性流動により侵入した後に固相化された部分であるアンカー部21f、及び塑性流動を起こした基材10の材料が第1の相手部材要素21の壁面を擦りながら移動した後に固相化されることにより第1の相手部材要素21の凹部21c以外の壁面と接合しながらこれを押圧してかしめたかしめ部21pを含むアンカー領域21eと、接合領域W’’内に位置する第2の相手部材要素22の複数の凹部22cの中に基材10の材料が塑性流動により侵入した後に固相化された部分であるアンカー部22f、及び塑性流動を起こした基材10の材料が第2の相手部材要素22の壁面を擦りながら移動した後に固相化されることにより第2の相手部材要素22の凹部22c以外の壁面と接合しながらこれを押圧してかしめたかしめ部21pを含むアンカー領域22eと、から成る。なお、アンカー部21fにおいては、塑性流動を起こした基材10の材料が凹部21cに侵入する際に凹部21cの内部の壁面を擦りながら侵入して接合していてもよく、アンカー部22fにおいては、塑性流動を起こした基材10の材料が凹部22cに侵入する際に凹部22cの内部の壁面を擦りながら侵入して接合していてもよい。
Specifically, as shown in FIG. 11, the bonding region W ″ surrounds the periphery of the first
ここで、接合領域W’’では、基材10の下面側ではy軸の方向に延在する直線上の塑性流動痕が存在する一方で、基材10の上面側では塑性流動に起因する若干の盛り上がった盛り上がり部23が形成されている。また、第1の相手部材要素21のアンカー領域21e及び第2の相手部材要素22のアンカー領域22eには、第1の相手部材要素21の凹部21cの中に塑性流動を起こした基材10の材料が流れ込んで固相化したアンカー部21f、凹部21c以外の部分でかしめられたかしめ部21p、第2の相手部材要素22の凹部22cの中に塑性流動を起こした基材10の材料が流れ込んで固相化したアンカー部22f、及び凹部22c以外の部分でかしめられたかしめ部22pが形成されているが、かかるアンカー部21f及び22f並びにかしめ部21p及び22pを有するアンカー領域21e及びアンカー領域22eは、基材10の上面に形成される塑性流動に起因する若干の盛り上がり部23の中にも存在している。
Here, in the bonding region W ″, there is a plastic flow trace on a straight line extending in the y-axis direction on the lower surface side of the
このような接合領域W’’の構成は、基材10と、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22と、を摩擦撹拌接合する際に、第1の相手部材要素21及び第2の相手部材要素22の間に位置する図4に示した載置ブロック35の下面の部分を、基材10の上面に当接させないで所定の間隙を持たせて離間させる凹形状にすることにより、基材10の上面が塑性流動時に若干盛り上がってその後固相化されたことに起因する。
Such a configuration of the joining region W ″ is such that when the
なお、本実施形態における接合領域W’’は、第1の実施形態における変形例の構成においても実現し得ることはもちろんである。 Of course, the bonding region W ″ in the present embodiment can also be realized in the configuration of the modified example in the first embodiment.
以上の本実施形態の構成によれば、摩擦撹拌接合ツール30、130を、相手部材20が突設される基材10の第1の面に対向する基材10の第2の面からその中に侵入させた場合に、治具60の設定を調節することにより、相手部材20が突設される側の第1の面を微小に盛り上げることもでき、アンカー領域21e、22eの容積がその分増大され得るため、基材10と相手部材20との接合力をより増大することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, the friction
(第4の実施形態)
次に、図12及び図13を参照して、本発明の第4の実施形態における摩擦撹拌接合部材の構成につき、詳細に説明する。
(Fourth embodiment)
Next, the configuration of the friction stir welding member in the fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図12は、本実施形態における摩擦撹拌接合部材の上面図を示し、図13は、図12のC−C拡大断面図である。なお、図13は、摩擦撹拌接合部材の右側の断面の構成について主として示すものであるが、図示を省略する左側の断面の構成は、右側の構成に対して左右対称な構成を有する。 FIG. 12 shows a top view of the friction stir welding member in the present embodiment, and FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 13 mainly shows the configuration of the right cross section of the friction stir welding member, but the configuration of the left cross section, which is not shown, has a configuration that is symmetrical to the configuration of the right side.
図12及び図13に示すように、本実施形態における摩擦撹拌接合部材301においては、一対の基材60の間に相手部材70を配設したことが、第1の実施形態の構成との相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
As shown in FIGS. 12 and 13, in the friction
具体的には、摩擦撹拌接合部材301は、金属製の基材60、典型的には鋼製、アルミニウム製又はチタン製の基材60と、金属製の相手部材70、典型的には鋼製、アルミニウム製又はチタン製である基材60に装着された相手部材70と、を備える。なお、ここで、基材60及び相手部材70に用いるアルミニウム及びチタンは、各々、それらの合金であってもよい。摩擦撹拌接合部材301は、構造体に適用される強度部材として好適に使用可能である。
Specifically, the friction
また、本実施形態における摩擦撹拌接合部材301として、軽量化の観点からは、樹脂材を用いる構成が挙げられるが、その樹脂材としては、熱可塑性樹脂が好ましく、より高い強度を必要とする場合等には、ガラス繊維又は炭素繊維等の繊維強化プラスチックを用いることがより好ましい。かかる樹脂材は、基材60及び相手部材70のいずれにも適用可能であり、かかる樹脂材を用いた摩擦撹拌接合部材301は、構造体に適用される強度部材として使用が可能な強度を有する。本実施形態においては、一例として、基材60が熱可塑性樹脂製であり、相手部材70がアルミニウム合金製の鋳造品である構成について説明する。
In addition, from the viewpoint of weight reduction, the friction
基材60は、典型的には中実部材であり、そのx軸の負方向側の面である側面に相手部材70を突設させる一方で、z軸の正方向側の面である上面、または負方向側の面である下面は、図示を省略する構造体等と装着される装着面として利用可能である。
The
相手部材70は、典型的には矩形平板状で基材60の左側面から左側方に突設された単数又は複数の相手部材要素から成り、図中では、一例として、1個の相手部材要素で構成される相手部材70を示す。相手部材70を構成する相手部材要素の個数が多い場合には、各相手部材要素は、単数の列に複数配設してもよく、複数の列で併置してもよい。
The
相手部材70は、そのx−y平面に平行な主平面をz軸の方向に陥設して形成された凹部70cを有する。原理上、かかる凹部70cは、基材60内に位置する相手部材70の部分のみに対応して1個設けられていれば足りるが、接合強度を向上する観点からは、複数の凹部70cを有することが望ましい。また、凹部70cは、更にy−z平面に平行な主平面をx軸の方向に陥設して形成されていることがより好ましい。なお、凹部70cは、相手部材70が中実部材である場合には、機械加工や表面処理等の外部からの加工処理で形成された凹部であってもよい。また、凹部70cは、相手部材70が鋳造品や焼結品等である多孔質部材である場合には、それらに形成される気孔が対応する主平面に開口した開口凹部であってもよい。また、図中では、基材60内に位置する相手部材70の部分のみに複数の凹部70cを配設した構成を示している。
The
ここで、基材60及び相手部材70は、基材60内に位置する相手部材70の一端部に沿って上下方向に延在する接合領域W’’’において、互いに接合される。
Here, the
具体的には、図13に示すように、かかる接合領域W’’’は、摩擦撹拌接合により、基材60の上面から下面に向かって相手部材70の端部を囲って収束するような先細りの固相接合領域として形成される領域である。詳しくは、接合領域W’’’は、基材60の材料が摩擦撹拌接合時に塑性流動を起こした後に固相化された基材領域310w、基材領域310w内に位置する相手部材70の複数の凹部70cの中に基材60の材料が塑性流動により侵入した後に固相化された部分であるアンカー部70f、及び塑性流動を起こした基材60の材料が相手部材70の壁面を擦りながら移動した後に固相化されることにより相手部材70の凹部70c以外の壁面と接合しながらこれを押圧してかしめたかしめ部70pを含む接合領域W’’’から成る。なお、アンカー部70fにおいては、塑性流動を起こした基材60の材料が凹部70cに侵入する際に凹部70cの内部の壁面を擦りながら侵入していてもよい。
Specifically, as shown in FIG. 13, the joining region W ′ ″ is tapered so as to converge around the end of the
つまり、相手部材70のアンカー領域70eは、接合領域W’’’内にある相手部材70の複数の凹部70cの中に基材60の材料が塑性流動により侵入してその後固相化された部分であるアンカー部70fを備える。かかるアンカー部70fは、相手部材70と基材60との間の固相接合状態を補強してこれらを係止するアンカーとして機能する。併せて、基材60の材料が摩擦撹拌接合時に塑性流動を起こした後に固相化された基材領域310wは、それが相手部材70の壁面を擦りながら移動した後に固相化する際に、接合領域W’’’内にある相手部材70の複数の凹部70c以外の部分に接合すると共にかかる部分を押圧してかしめるため、かかる部分はアンカー領域70eにおけるかしめ部70pとなる。ここで、基材60内に位置する相手部材70の凹部70cが複数個であれば、アンカー部70fも複数個形成されて相手部材70と基材60との間の接合強度が増強されるため、より好ましい。なお、アンカー部70fにおいても、基材60が相手部材70に接合していてもよい。
That is, the
なお、図13中で示すアンカー部70fの個数は模式的なものであり、実際には、接合領域W’’’内にある相手部材70の凹部70cの個数に応じた個数のアンカー部70fが生成される。
The number of
次に、以上の構成を有する本実施形態における摩擦撹拌接合部材301を製造するための製造方法につき、更に図14をも参照しながら、詳細に説明する。
Next, a manufacturing method for manufacturing the friction
図14は、本実施形態における摩擦撹拌接合部材301を製造するための製造方法の各工程を示すもので、図14(a)は、接合ツール30を、相手部材70を装着した基材60に対向させた状態を示す断面図であり、図14(b)は、接合ツール30を、相手部材70を装着した基材60に侵入させて摩擦撹拌接合している状態を示す断面図である。なお、図14(a)及び図14(b)は、断面の位置として図13に相当する。
FIG. 14 shows each step of the manufacturing method for manufacturing the friction
摩擦撹拌接合部材301を製造するには、図14(a)に示すように、まず、予め、中実の基材60、複数の凹部70cを有する相手部材70を用意し、基材70の左側面側にその左側面から内方に陥設してy軸の方向に延在する挿入溝13に相手部材70の一端部を挿入した状態で、これらを典型的には金属製の載置ブロック37上に載置して、基材60の上面側に摩擦撹拌接合用の接合ツール30を対向させる。ここで、挿入溝13は、相手部材70の一端部がそれに挿入される際に、所定の遊び代を与えるように、相手部材70の一端部のサイズよりも大きいサイズを有する典型的には矩形凹部である。なお、この際、接合ツール30は、相手部材70に対して、y軸の負方向側の端部に位置させるものとする。なお、図14中では、相手部材70の左側面と上面とは、直交した関係にあるが、これらは、互いに交差する関係にあればよい。
In order to manufacture the friction
ここで、接合ツール30は、典型的には工具鋼製であり、ショルダ32、及びショルダ32の下端部から下方に突出するプローブ34を備える。かかるプローブ34は、その基端から先端までにおいて、プローブ34の回転軸と直交する断面における円形の半径が同一である円柱形状を有するが、その基端から先端に向かって先細りとなるテーパ状、つまり円錐形状を有していてもよい。但し、基材60の撹拌性が良好である場合や過剰な入熱を避ける必要がある場合等はプローブ34を有さない所謂ショルダタイプのツールであってもよい。かかるショルダタイプのツールにおいては、ショルダの下端部が基材60と接触することになるが、その形状は球状であることが好ましい。
Here, the joining
また、載置ブロック37上に載置された基材60及び相手部材70の縁部は、典型的には金属製の保持具51で保持される。このような構成により、基材60及び相手部材70は、互いに相対移動しないように保持される。
Further, the edges of the
次に、図14(b)に示すように、図示を省略する移動機構を動作させて、図14(a)の状態から、接合ツール30を上下軸を回転軸として回転させながら基材60に向けて接近させていき、接合ツール30を基材60内に侵入させる。
Next, as shown in FIG. 14B, a moving mechanism (not shown) is operated, and the
そして、このように接合ツール30を侵入させたならば、接合ツール30の回転を所望の回転数を維持しながら、図示を省略する移動機構を動作させ、y軸の正方向側に向けて移動させて走査させる。
Then, when the
その結果、プローブ32により塑性流動を起こした基材60の材料が、凹部70cの中に流れ込んでいく状態になると共に、凹部70c以外の部分では、塑性流動を起こした基材60の材料が、相手部材70の壁面を相対的に強く擦りながら移動する。
As a result, the material of the
併せて、プローブ34が通過した後の基材60、相手部材70の各材料は、それらの温度が塑性流動を起こす温度よりも低下していき、最終的には固相化していくことになる。
At the same time, each material of the
そして、接合ツール30が、相手部材70に対して、y軸の正方向側の端部に到達したならば、接合ツール30を基材60内から退避させ、回転を停止する。なお、接合ツール30を基材60内に侵入させる際、及び基材60内から退避させる際の回転数は、接合する際の回転数よりも小さく設定してもよい。
When the joining
このように接合ツール30を退避させた後では、基材60の材料は、その温度がより低下して完全に固相化しており、図13に示す構成のアンカー部70f及びかしめ部70pを有する摩擦撹拌接合部材301が得られることになる。
After the joining
ここで、接合領域W’’’では、基材60の下面は、摩擦撹拌接合中に載置ブロック37の上面がそれに当接し保持していたために平坦面に維持されており、基材60の上面側ではy軸の方向に延在する直線上の塑性流動痕が見られた。また、相手部材70のアンカー領域70eには、相手部材70の凹部70cの中に塑性流動を起こした基材60の材料が流れ込んで固相化したアンカー部70fが形成されていた。併せて、接合領域W’’’内の相手部材70における複数の凹部70c以外の部分には、基材領域310wと接合してこれに押圧されてかしめられたかしめ部70pが形成されていた。
Here, in the bonding region W ′ ″, the lower surface of the
以上の本実施形態の構成によれば、摩擦撹拌接合ツール30が、相手部材70が突設される基材60の第1の面に交差する第3の面から、基材60の内方に侵入されて基材60を構成する材料を撹拌することにより、アンカー領域70eが、形成されるものであるため、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材60及び相手部材70の接合力をより増強することができる。
According to the configuration of the present embodiment described above, the friction
さて、以上説明した本実施形態の構成において、相手部材70が装着される基材60の構成には、種々の変形例が挙げられる。
Now, in the configuration of the present embodiment described above, various modifications can be given to the configuration of the
そこで、図15を参照して、本実施形態の変形例における摩擦撹拌接合部材401の構成につき、詳細に説明する。
Then, with reference to FIG. 15, it demonstrates in detail about the structure of the friction
図15は、本変形例における摩擦撹拌接合部材401の拡大断面図を示し、位置的には図13に相当する。
FIG. 15 shows an enlarged cross-sectional view of the friction
図15に示すように、本実施形態における摩擦撹拌接合部材401においては、基材80が切欠部14を有し、かつ、これに対応して基材80及び相手部材70を載置する載置ブロック38が適用されることが、第4の実施形態の構成との相違点であって、残余の構成は同一である。かかる同一な構成については同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
As shown in FIG. 15, in the friction
具体的には、図15に示すように、本変形例における摩擦撹拌接合部材401は、その左側面側に対して、その左側面から内方に陥設してx軸の方向に延在する相手部材70の厚さと略同一の切欠部14を有する基材80に、その切欠部14に相手部材70の一端部が対応して配設されるものである。切欠部14は、相手部材70の一端部がそれに配設される際に、所定の遊び代を与えるように、相手部材70の一端部の厚さよりも大きく設定されている。
Specifically, as shown in FIG. 15, the friction
載置ブロック38は、基材80及び相手部材70が載置される載置面が平坦であり、相手部材70を載置した後に、相手部材70の一端部と基材80の切欠部14とを対応させながら載置させる。なお、載置ブロック38に予め基材80を載置してから、相手部材70の一端部を基材80の切欠部14に挿入するように載置してもよい。
The
以上の本変形例の構成によれば、基材80が、切欠部14を有することにより、載置ブロック38への基材80及び相手部材70の載置が容易になるので、簡便な構成で、摩擦撹拌接合部材401を製造することができる。
According to the configuration of the present modification described above, since the
なお、本発明は、構成要素の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments in terms of the shape, arrangement, number, etc. of the constituent elements, and departs from the gist of the invention, such as appropriately replacing the constituent elements with those having the same operational effects. Of course, it can be appropriately changed within the range not to be.
以上のように、本発明においては、簡便な構成で、充分なアンカー効果を発揮させながら、中実部材の基材と相手部材とを確実に接合した摩擦撹拌接合部材を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に摩擦撹拌接合の分野に適用され得るものと期待される。 As described above, in the present invention, it is possible to provide a friction stir welding member that reliably joins a base member of a solid member and a counterpart member while exhibiting a sufficient anchor effect with a simple configuration. Therefore, it is expected that it can be widely applied to the field of friction stir welding because of its general-purpose universal character.
1、101、201、301、401…摩擦撹拌接合部材
10、60、80…基材
10w、110w、210w、310w…基材領域
11…第1の挿入溝
12…第2の挿入溝
13…挿入溝
14…切欠部
20、70…相手部材
21…第1の相手部材要素
21c…凹部
21e…アンカー領域
21f…アンカー部
21p…かしめ部
22…第2の相手部材要素
22c…凹部
22e…アンカー領域
22f…アンカー部
22p…かしめ部
23…盛り上がり部
30、130、230…接合ツール
32…ショルダ
34、134、234…プローブ
35…載置ブロック
36…挿入溝
37、38…載置ブロック
50、51…保持具
70c…凹部
70e…アンカー領域
70f…アンカー部
70p…かしめ部
100…摩擦撹拌接合部材(接合前)
110…基材
111…第1の挿入溝
112…第2の挿入溝
113…第3の挿入溝
114…第4の挿入溝
115…第5の挿入溝
116…第6の挿入溝
121…第1の相手部材要素
121c…凹部
122…第2の相手部材要素
122c…凹部
123…第3の相手部材要素
123c…凹部
124…第4の相手部材要素
124c…凹部
125…第5の相手部材要素
125c…凹部
126…第6の相手部材要素
126c…凹部
140…テーブル
142…嵌装凹部
150…保持具
W、W’、W’’、 W’’’…接合領域
S1、S2、S3…ツール挿入領域
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基材内にその一端部が収容されながらその他端部が前記基材から突出するように突設されると共に、接合領域で前記基材と前記一端部とが接合された相手部材と、
摩擦撹拌接合ツールで撹拌される前記基材を構成する材料が、前記相手部材の前記一端部の凹部に侵入しながら固相化することにより、前記接合領域において形成されたアンカー部、及び前記摩擦撹拌接合ツールで撹拌される前記基材を構成する前記材料が、前記相手部材の前記一端部における前記凹部以外の残部で固相化することにより、前記残部がかしめられたかしめ部を有するアンカー領域と、
を備えた摩擦撹拌接合部材。 A base material that is a solid member;
While the one end is accommodated in the base material, the other end is projected so as to protrude from the base material, and the mating member in which the base material and the one end are joined in the joining region,
The material constituting the base material stirred by the friction stir welding tool is solidified while entering the concave portion of the one end of the mating member, and the anchor portion formed in the joining region, and the friction An anchor region having a caulking portion in which the remaining portion is caulked by solidifying the material constituting the base material stirred by the stirring joining tool at the remaining portion other than the concave portion in the one end portion of the counterpart member When,
A friction stir welding member comprising:
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---|---|---|---|---|
DE102016105927A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Kuka Industries Gmbh | Friction friction welding technology for joining components made of different materials |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003266183A (en) * | 2002-03-12 | 2003-09-24 | Denso Corp | Friction stir welding method |
US20040149807A1 (en) * | 2003-01-30 | 2004-08-05 | Christoph Schilling | Method and apparatus for joining at least two work pieces by friction stir welding |
JP2008188654A (en) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Musashi Seimitsu Ind Co Ltd | Metal joining member and its joining method |
WO2009084136A1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Kabushiki Kaisha Kawasaki Zosen | Dissimilar metal joint structure, tank skirt having the dissimilar metal joint structure, transport ship having the tank skirt, and dissimilar metal member jointing method |
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2014
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003266183A (en) * | 2002-03-12 | 2003-09-24 | Denso Corp | Friction stir welding method |
US20040149807A1 (en) * | 2003-01-30 | 2004-08-05 | Christoph Schilling | Method and apparatus for joining at least two work pieces by friction stir welding |
JP2008188654A (en) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Musashi Seimitsu Ind Co Ltd | Metal joining member and its joining method |
WO2009084136A1 (en) * | 2007-12-27 | 2009-07-09 | Kabushiki Kaisha Kawasaki Zosen | Dissimilar metal joint structure, tank skirt having the dissimilar metal joint structure, transport ship having the tank skirt, and dissimilar metal member jointing method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016105927A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Kuka Industries Gmbh | Friction friction welding technology for joining components made of different materials |
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