JP2016007633A5 - - Google Patents

Claims (16)

1. 金属材の被接合部を挟んで、前記被接合部の厚さ方向の一方側に配置される第１回転ツールを回転させながら第１進行方向に移動させることで、前記被接合部に第１撹拌領域を形成する第１摩擦撹拌接合工程と、
   前記第１摩擦撹拌接合工程と同時、または前記第１摩擦撹拌接合工程の実行後、前記被接合部を挟んで、前記厚さ方向の他方側に配置される第２回転ツールを回転させながら第２進行方向に移動させることで、前記被接合部に第２撹拌領域を形成する第２摩擦撹拌接合工程と、を備え、
   前記第１撹拌領域は、前記厚さ方向において、前記被接合部の一方側から前記被接合部の内部に達する領域となっており、
   前記第２撹拌領域は、前記厚さ方向において、前記被接合部の他方側から前記被接合部の内部に達する領域となっており、
   前記第１撹拌領域と前記第２撹拌領域とは、前記厚さ方向において、前記被接合部の内部で相互に重複しており、
   前記第１摩擦撹拌接合工程と同時に、前記第２摩擦撹拌接合工程を行う場合、
   前記第１回転ツールの第１回転軸と、前記第２回転ツールの第２回転軸とは、平行に設けられ、
   前記第１回転ツールと前記第２回転ツールとは、前記厚さ方向に直交する直交面内において、前記第１進行方向及び前記第２進行方向に直交する幅方向の左右に位置ずれして配置されることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
2. 前記被接合部は、一対の金属材を突き合せることで形成される開先部であり、
   前記開先部は、接合開始点から接合終了点に向かって延在する溶接線を形成し、
   前記第１回転ツール及び前記第２回転ツールは、前記溶接線上を移動することを特徴とする請求項１に記載の摩擦撹拌接合方法。
3. 前記第１進行方向と前記第２進行方向とは、同じ進行方向となっており、
   前記第１回転ツールは、前記厚さ方向における長さが、前記被接合部の一方側から前記被接合部の内部に達する長さに形成され、
   前記第２回転ツールは、前記厚さ方向における長さが、前記被接合部の他方側から前記被接合部の内部に達する長さに形成され、
   前記第１回転ツールと前記第２回転ツールとは、前記厚さ方向において、前記被接合部の内部で相互に重複すると共に、少なくとも前記進行方向の前後に位置ずれして配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦撹拌接合方法。
4. 前記第１回転ツールは、
   前記被接合部の一方側の面と接する第１ショルダ部を有する第１ツール本体と、
   前記第１ツール本体から前記第２回転ツール側に向かって突出する第１プローブと、を有し、
   前記第２回転ツールは、
   前記被接合部の他方側の面と接する第２ショルダ部を有する第２ツール本体と、
   前記第２ツール本体から前記第１回転ツール側に向かって突出する第２プローブと、を有し、
   前記第１回転ツール及び前記第２回転ツールは、前記第１ショルダ部と前記第２ショルダ部との少なくとも一部が前記厚さ方向において重複する範囲で、位置ずれして配置されることを特徴とする請求項３に記載の摩擦撹拌接合方法。
5. 前記第１回転ツールは、第１回転軸を中心に回転し、
   前記第１ショルダ部は、外周面が円周面となっており、
   前記第１プローブは、前記第２回転ツール側となる先端側の第１先端面が円形となっており、
   前記第２回転ツールは、第２回転軸を中心に回転し、
   前記第２ショルダ部は、外周面が円周面となっており、
   前記第２プローブは、前記第１回転ツール側となる先端側の第２先端面が円形となっており、
   前記第１回転軸と前記第２回転軸との間の距離をＬとし、前記第１ショルダ部の直径をＤ１とし、前記第１先端面の直径をｄ１とし、前記第２ショルダ部の直径をＤ２とし、前記第２先端面の直径をｄ２とすると、
   前記第１回転ツール及び前記第２回転ツールは、
   （Ｄ１／２＋ｄ２／２）≦（Ｄ２／２＋ｄ１／２）である場合、前記距離Ｌが（ｄ１／２＋ｄ２／２）＜Ｌ＜（Ｄ１／２＋ｄ２／２）の範囲となるように、位置ずれして配置され、
   （Ｄ１／２＋ｄ２／２）≧（Ｄ２／２＋ｄ１／２）である場合、前記距離Ｌが（ｄ１／２＋ｄ２／２）＜Ｌ＜（Ｄ２／２＋ｄ１／２）の範囲となるように、位置ずれして配置されることを特徴とする請求項４に記載の摩擦撹拌接合方法。
6. 前記厚さ方向の一方側から前記第１回転ツール及び前記第２回転ツールを見たとき、前記第１回転ツールの回転方向と前記第２回転ツールの回転方向とは、相互に逆回転となっていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合方法。
7. 前記第１回転ツールと前記第２回転ツールとは、同じ形状であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合方法。
8. 金属材の被接合部を挟んで、前記被接合部の厚さ方向の一方側に配置される第１回転ツールを回転させながら第１進行方向に移動させることで、前記被接合部に第１撹拌領域を形成する第１摩擦撹拌接合工程と、
   前記第１摩擦撹拌接合工程と同時、または前記第１摩擦撹拌接合工程の実行後、前記被接合部を挟んで、前記厚さ方向の他方側に配置される第２回転ツールを回転させながら第２進行方向に移動させることで、前記被接合部に第２撹拌領域を形成する第２摩擦撹拌接合工程と、を備え、
   前記第１撹拌領域は、前記厚さ方向において、前記被接合部の一方側から前記被接合部の内部に達する領域となっており、
   前記第２撹拌領域は、前記厚さ方向において、前記被接合部の他方側から前記被接合部の内部に達する領域となっており、
   前記第１撹拌領域と前記第２撹拌領域とは、前記厚さ方向において、前記被接合部の内部で相互に重複しており、
   前記第１摩擦撹拌接合工程の実行後、前記第２摩擦撹拌接合工程を行う場合、
   前記第１摩擦撹拌接合工程では、前記被接合部を挟んで、前記第１回転ツールの反対側に設けられ、前記被接合部の前記厚さ方向の他方側に当接する第１当接面を有する、前記第１回転ツールに反力を与える第１反力回転ツールが配置され、
   前記第２摩擦撹拌接合工程では、前記被接合部を挟んで、前記第２回転ツールの反対側に設けられ、前記被接合部の前記厚さ方向の一方側に当接する第２当接面を有する、前記第２回転ツールに反力を与える第２反力回転ツールが配置され、
   前記第１回転ツールは、
   前記被接合部の一方側の面と接する第１ショルダ部を有する第１ツール本体と、
   前記第１回転ツールの第１回転軸に沿って、前記第１ツール本体に貫通形成される第１挿通穴と、
   前記第１挿通穴に挿通され、前記第１回転軸の軸方向に移動可能に構成されると共に、前記第１ツール本体から前記第１反力回転ツールに向かって突出する第１プローブピンと、を有し、
   前記第１反力回転ツールは、
   前記被接合部の他方側の面と接する第２ショルダ部を有する第２ツール本体と、
   前記第１反力回転ツールの第２回転軸に沿って、前記第２ツール本体に貫通形成される第２挿通穴と、
   前記第２挿通穴に挿通され、前記第２回転軸の軸方向に移動可能に構成されると共に、前記第２ツール本体から前記第１回転ツールに向かって突出する第２プローブピンと、を有し、
   前記第１摩擦撹拌接合工程では、前記第１回転ツール及び前記第１反力回転ツールを、前記第１回転軸と前記第２回転軸とが同軸上となるように配置し、前記第１プローブピンと前記第２プローブピンとを所定の隙間を空けて対向させ、前記第１プローブピンの突出長さを、前記第２プローブピンよりも長くしており、
   前記第１摩擦撹拌接合工程の実行後、前記第１回転ツールの前記第１プローブピンの突出長さと、前記第１反力回転ツールの前記第２プローブピンの突出長さとを変位させ、前記第２プローブピンの突出長さを、前記第１プローブピンよりも長くすることで、前記第１回転ツールを前記第２反力回転ツールとし、前記第１反力回転ツールを前記第２回転ツールとする入替工程を、さらに備えることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
9. 前記第１摩擦撹拌接合工程の実行後、前記金属材の位置を維持した状態で、前記第２摩擦撹拌接合工程を実行することを特徴とする請求項８に記載の摩擦撹拌接合方法。
10. 前記被接合部の前記厚さ方向が鉛直方向である場合、
    前記第１摩擦撹拌接合工程では、前記第１回転ツールが前記被接合部の上方側となるように配置されることを特徴とする請求項８または９に記載の摩擦撹拌接合方法。
11. 前記第１進行方向と前記第２進行方向とは、逆方向となっていることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合方法。
12. 前記被接合部が摩擦撹拌接合されることで形成された前記金属材の接合部に発生する接合欠陥部を補修する場合、
    前記接合部を挟んで、前記接合部の厚さ方向の一方側に配置される補修用回転ツールと、前記接合部を挟んで、前記厚さ方向の他方側に配置され、前記補修用回転ツールに反力を与える反力回転ツールとを回転させながら、所定の進行方向に移動させることで、前記接合部の補修を行っており、
    前記補修用回転ツールは、前記厚さ方向における長さが、前記接合部の一方側から前記接合部の内部に達すると共に、前記接合欠陥部を覆う長さとなっていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合方法。
13. 金属材の被接合部を挟んで、前記被接合部の厚さ方向の一方側に配置され、前記被接合部の一方側から前記被接合部の内部に達する長さとなる第１回転ツールと、
    前記被接合部を挟んで、前記厚さ方向の他方側に配置され、前記被接合部の他方側から前記被接合部の内部に達する長さとなる第２回転ツールと、を備え、
    前記第１回転ツールは、回転しながら第１進行方向に移動することで、前記被接合部に第１撹拌領域を形成し、
    前記第２回転ツールは、回転しながら第２進行方向に移動することで、前記被接合部に第２撹拌領域を形成し、
    前記第１撹拌領域と前記第２撹拌領域とは、前記厚さ方向において、前記被接合部の内部で相互に重複しており、
    前記第１回転ツールの第１回転軸と、前記第２回転ツールの第２回転軸とは、平行に設けられ、
    前記第１回転ツールと前記第２回転ツールとは、前記厚さ方向に直交する直交面内において、前記第１進行方向及び前記第２進行方向に直交する幅方向の左右に位置ずれして配置されることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
14. 前記第１進行方向と前記第２進行方向とは、同じ進行方向となっており、
    前記第１回転ツール及び前記第２回転ツールは、前記被接合部の前記厚さ方向における両側を挟んで回転しながら、前記進行方向に移動して摩擦撹拌接合を行っており、
    前記第１回転ツールと前記第２回転ツールとは、前記厚さ方向において、前記被接合部の内部で相互に重複すると共に、少なくとも前記進行方向の前後に位置ずれして配置されることを特徴とする請求項１３に記載の摩擦撹拌接合装置。
15. 金属材の被接合部を挟んで、前記被接合部の厚さ方向の一方側に配置され、前記被接合部の一方側から前記被接合部の内部に達する長さとなる第１回転ツールと、
    前記被接合部を挟んで、前記厚さ方向の他方側に配置され、前記被接合部の他方側から前記被接合部の内部に達する長さとなる第２回転ツールと、を備え、
    前記第１回転ツールは、回転しながら第１進行方向に移動することで、前記被接合部に第１撹拌領域を形成し、
    前記第２回転ツールは、回転しながら第２進行方向に移動することで、前記被接合部に第２撹拌領域を形成し、
    前記第１撹拌領域と前記第２撹拌領域とは、前記厚さ方向において、前記被接合部の内部で相互に重複しており、
    前記被接合部を挟んで、前記第１回転ツールの反対側に設けられ、前記第１回転ツールに反力を与える第１反力回転ツールと、
    前記被接合部を挟んで、前記第２回転ツールの反対側に設けられ、前記第２回転ツールに反力を与える第２反力回転ツールと、をさらに備え、
    前記第１回転ツール及び前記第１反力回転ツールは、前記被接合部の前記厚さ方向における両側を挟んで回転しながら、所定の進行方向に移動して第１摩擦撹拌接合を実行し、
    前記第１摩擦撹拌接合の実行後、前記第２回転ツール及び前記第２反力回転ツールは、前記被接合部の前記厚さ方向における両側を挟んで回転しながら、所定の進行方向に移動して第２摩擦撹拌接合を実行しており、
    前記第１回転ツールは、
    前記被接合部の一方側の面と接する第１ショルダ部を有する第１ツール本体と、
    前記第１回転ツールの第１回転軸に沿って、前記第１ツール本体に貫通形成される第１挿通穴と、
    前記第１挿通穴に挿通され、前記第１回転軸の軸方向に移動可能に構成されると共に、前記第１ツール本体から前記第１反力回転ツールに向かって突出する第１プローブピンと、を有し、
    前記第１反力回転ツールは、
    前記被接合部の他方側の面と接する第２ショルダ部を有する第２ツール本体と、
    前記第１反力回転ツールの第２回転軸に沿って、前記第２ツール本体に貫通形成される第２挿通穴と、
    前記第２挿通穴に挿通され、前記第２回転軸の軸方向に移動可能に構成されると共に、前記第２ツール本体から前記第１回転ツールに向かって突出する第２プローブピンと、を有し、
    前記第１摩擦撹拌接合では、前記第１回転ツール及び前記第１反力回転ツールを、前記第１回転軸と前記第２回転軸とが同軸上となるように配置し、前記第１プローブピンと前記第２プローブピンとを所定の隙間を空けて対向させ、前記第１プローブピンの突出長さを、前記第２プローブピンよりも長くしており、
    前記第１摩擦撹拌接合の実行後、前記第１回転ツールの前記第１プローブピンの突出長さと、前記第１反力回転ツールの前記第２プローブピンの突出長さとを変位させ、前記第２プローブピンの突出長さを、前記第１プローブピンよりも長くすることで、前記第１回転ツールを前記第２反力回転ツールとし、前記第１反力回転ツールを前記第２回転ツールとすることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
16. 前記被接合部が摩擦撹拌接合されることで形成された前記金属材の接合部に発生する接合欠陥部を補修する場合、
    前記接合部を挟んで、前記接合部の厚さ方向の一方側に配置され、前記接合部の一方側から前記接合部の内部に達すると共に、前記接合欠陥部を覆う長さとなる補修用回転ツールと、
    前記接合部を挟んで、前記厚さ方向の他方側に配置され、前記補修用回転ツールに反力を与える反力回転ツールと、を備え、
    前記補修用回転ツール及び前記反力回転ツールは、前記接合部の前記厚さ方向における両側を挟んで回転しながら、所定の進行方向に移動することで、前記接合部の補修を実行することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合装置。