JP2018051564A - Rotary tool - Google Patents

Rotary tool Download PDF

Info

Publication number
JP2018051564A
JP2018051564A JP2016186755A JP2016186755A JP2018051564A JP 2018051564 A JP2018051564 A JP 2018051564A JP 2016186755 A JP2016186755 A JP 2016186755A JP 2016186755 A JP2016186755 A JP 2016186755A JP 2018051564 A JP2018051564 A JP 2018051564A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
probe
hollow
divided member
hollow portion
split member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016186755A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
正皓 吉澤
Masaaki Yoshizawa
正皓 吉澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Transport Engineering Co
Original Assignee
Japan Transport Engineering Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Transport Engineering Co filed Critical Japan Transport Engineering Co
Priority to JP2016186755A priority Critical patent/JP2018051564A/en
Publication of JP2018051564A publication Critical patent/JP2018051564A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary tool which generates plastic flow with good efficiency and can obtain a sound junction.SOLUTION: A rotary tool 10 comprises a first split member 20, and a second split member 30 which is fitted into a hollow part 22 of the first split member 20. The first split member 20 has a first hollow part 23, and a second hollow part 24. The second split member 30 has a shank 32, and a pedestal part 33. The second split member 30 is combined with the first split member 20 so that a probe part 31 projects to a shoulder part 21 side from the first hollow part 23 by engaging a male screw part 32a of the shank 32 with a female screw part 24b of the second hollow part 24. The pedestal part 33 contacts a base end surface 20a of the first split member 20, and consequently, a projection amount of the probe part 31 from the first hollow part 23 is regulated. A groove 15 is provided over at least the whole peripheral surface of a projection portion of the probe part 31.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、回転ツールに関する。   The present invention relates to a rotating tool.

金属材の接合方法の一つとして摩擦撹拌接合(FSW:Friction Stir Welding)が知られている。摩擦撹拌接合では、金属材同士の当接部分に回転ツールを押し込んで回転させ、摩擦熱で軟化させた金属材同士を塑性流動により一体化させる。   Friction stir welding (FSW) is known as one method for joining metal materials. In the friction stir welding, a rotating tool is pushed into a contact portion between metal materials and rotated, and the metal materials softened by friction heat are integrated by plastic flow.

摩擦撹拌接合に用いられる回転ツールとしては、例えば特許文献1に記載の回転ツールがある。この従来の回転ツールは、接合時に金属材同士の当接部分に押し込まれるプローブ部と、プローブ部を囲むように環状に設けられたショルダ部と、を備えている。プローブ部の外面には、流動した金属材の撹拌を促進させるための溝が形成されている。   As a rotary tool used for friction stir welding, for example, there is a rotary tool described in Patent Document 1. This conventional rotary tool includes a probe portion that is pushed into a contact portion between metal materials at the time of joining, and a shoulder portion that is provided in an annular shape so as to surround the probe portion. On the outer surface of the probe portion, a groove for promoting stirring of the fluidized metal material is formed.

特許第5148169号公報Japanese Patent No. 5148169

上述のような回転ツールでは、一般に、プローブ部とショルダ部とが一体に形成されている。この場合、溝加工用の工具がショルダ部に干渉するため、プローブ部の基端部分に溝を形成することが困難となる。しかし、金属材の撹拌性を向上させて塑性流動を効率良く生じさせるためには、プローブ部のショルダ部からの突出部分の全体にわたって溝が形成されていることが好ましい。また、上述のような回転ツールでは、加工精度を確保して健全な接合部を得るために、プローブ部の突出量が狙いの大きさであることが極めて重要となる。   In the rotary tool as described above, the probe portion and the shoulder portion are generally formed integrally. In this case, since the groove processing tool interferes with the shoulder portion, it is difficult to form a groove in the proximal end portion of the probe portion. However, in order to improve the stirrability of the metal material and efficiently generate the plastic flow, it is preferable that a groove is formed over the entire protruding portion of the probe portion from the shoulder portion. Further, in the rotating tool as described above, it is extremely important that the protruding amount of the probe portion is a target size in order to secure a processing accuracy and obtain a sound joint portion.

そこで、本発明は、塑性流動を効率良く生じさせて健全な接合部を得ることができる回転ツールを提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the rotation tool which can produce a plastic flow efficiently and can obtain a healthy joint part.

本発明の一側面に係る回転ツールは、円柱状をなす本体部の先端面に、本体部よりも小径で周面に溝が形成されたプローブ部と、プローブ部を囲むように環状に設けられたショルダ部と、を備えた摩擦撹拌接合用の回転ツールであって、ショルダ部が先端面側に設けられた円筒状の第1の分割部材と、プローブ部が先端面側に設けられ、第1の分割部材の中空部に嵌合する第2の分割部材と、を備え、第1の分割部材は、プローブ部が挿通する内径をもってショルダ部側に設けられた第1の中空部と、第1の中空部よりも大径で第1の中空部の基端側と連通すると共に、内周面に雌ネジ部が設けられた第2の中空部と、を有し、第2の分割部材は、第2の中空部の内径に対応する外径をもってプローブ部の基端側に設けられると共に、外周面に雄ネジ部が設けられた胴部と、第1の分割部材の外径に対応する外径をもって胴部の基端側に設けられた台座部と、を有し、第2の分割部材は、胴部の雄ネジ部を第2の中空部の雌ネジ部に螺合することにより、第1の中空部からショルダ部側にプローブ部が突出するように第1の分割部材に結合され、台座部が第1の分割部材の基端面に当接して第1の中空部からのプローブ部の突出量が規定されており、少なくともプローブ部の突出部分の周面の全体にわたって溝が設けられている。   A rotary tool according to one aspect of the present invention is provided in an annular shape so as to surround a probe portion having a diameter smaller than that of the main body portion and having a groove formed on a peripheral surface thereof at a front end surface of the cylindrical main body portion. A rotating tool for friction stir welding comprising a shoulder portion, a cylindrical first divided member having a shoulder portion provided on a tip surface side, and a probe portion provided on a tip surface side, A second split member that fits into the hollow portion of the first split member, and the first split member has a first hollow portion provided on the shoulder portion side with an inner diameter through which the probe portion is inserted, A second hollow member having a diameter larger than that of the first hollow portion and communicating with the proximal end side of the first hollow portion and having a female screw portion provided on the inner peripheral surface thereof. Is provided on the proximal end side of the probe portion with an outer diameter corresponding to the inner diameter of the second hollow portion, and an outer peripheral surface A body portion provided with a male screw portion, and a pedestal portion provided on the proximal end side of the body portion with an outer diameter corresponding to the outer diameter of the first divided member, and the second divided member is By screwing the male screw portion of the body portion into the female screw portion of the second hollow portion, the probe portion is coupled to the first split member so that the probe portion projects from the first hollow portion toward the shoulder portion, The portion abuts against the base end surface of the first split member to define the protruding amount of the probe portion from the first hollow portion, and a groove is provided at least over the entire peripheral surface of the protruding portion of the probe portion. .

この回転ツールでは、第1の中空部からショルダ部側にプローブ部が突出するように、第2の分割部材が第1の分割部材に結合される。このため、必ずしもプローブ部の基端部分にまで溝を形成しなくても、プローブ部のうち周面に溝が形成された部分をショルダ部から突出させることができる。その結果、プローブ部の突出部分の全体にわたって溝が配置されるため、金属材の撹拌性を向上でき、塑性流動を効率良く生じさせることができる。また、この回転ツールでは、台座部を第1の分割部材の基端面に当接させることによってプローブ部の突出量を規定できる。そのため、プローブ部の突出量を確実に狙いの大きさとすることができ、加工精度を向上できる。以上により、この回転ツールによれば、塑性流動を効率良く生じさせて健全な接合部を得ることができる。   In this rotary tool, the second divided member is coupled to the first divided member so that the probe portion protrudes from the first hollow portion toward the shoulder portion. For this reason, even if it does not necessarily form a groove | channel to the base end part of a probe part, the part by which the groove | channel was formed in the surrounding surface among probe parts can be protruded from a shoulder part. As a result, since the groove is disposed over the entire protruding portion of the probe portion, the stirrability of the metal material can be improved, and plastic flow can be efficiently generated. Moreover, in this rotary tool, the protrusion amount of the probe portion can be defined by bringing the pedestal portion into contact with the base end surface of the first divided member. Therefore, the protruding amount of the probe portion can be surely set to the target size, and the processing accuracy can be improved. As described above, according to this rotary tool, it is possible to efficiently generate plastic flow and obtain a sound joint.

また、台座部は、胴部周りに設けられたスペーサを介して第1の分割部材の基端面に当接してもよい。この場合、スペーサの厚さによってプローブ部の突出量を容易に調整できる。   Further, the pedestal portion may abut on the proximal end surface of the first split member via a spacer provided around the trunk portion. In this case, the protrusion amount of the probe portion can be easily adjusted by the thickness of the spacer.

また、第1の分割部材と第2の分割部材とは、同系の金属材料によって形成されていてもよい。この場合、接合時の温度上昇により第1の分割部材と第2の分割部材との間に熱応力が生じてしまうことを抑制できる。   Further, the first divided member and the second divided member may be formed of a similar metal material. In this case, it can suppress that a thermal stress arises between the 1st division member and the 2nd division member by the temperature rise at the time of joining.

本発明によれば、塑性流動を効率良く生じさせて健全な接合部を得ることができる回転ツールを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotational tool which can produce a plastic flow efficiently and can obtain a healthy joint part can be provided.

本発明の一実施形態に係る回転ツールを適用した摩擦撹拌接合装置の構成図である。It is a block diagram of the friction stir welding apparatus to which the rotary tool which concerns on one Embodiment of this invention is applied. 図1の回転ツールの断面図である。It is sectional drawing of the rotation tool of FIG. 図2の第1の分割部材の断面図である。It is sectional drawing of the 1st division | segmentation member of FIG. 図2の第2の分割部材の断面図である。It is sectional drawing of the 2nd division member of FIG. 従来の回転ツールにおける溝加工時の様子を示す側面図である。It is a side view which shows the mode at the time of the groove processing in the conventional rotary tool. 図2の回転ツールにおいて、第1の分割部材と第2の分割部材との間にスペーサが配置された場合を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a case where a spacer is arranged between a first divided member and a second divided member in the rotary tool of FIG. 2.

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

図1に示される摩擦撹拌接合装置1は、回転ツール10を用いて金属材2,2同士の突き合わせ部分Pに沿って連続接合部3を形成する装置である。接合の対象である金属材2は、例えば鉄道車両構体に用いられる外板である。金属材2を構成する材料の例としては、ステンレス鋼及び冷間圧延鋼等の鉄鋼系材料や、アルミ合金等の軽合金材料等が挙げられる。   A friction stir welding apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus that forms a continuous joint 3 along a butted portion P between metal materials 2 and 2 using a rotary tool 10. The metal material 2 to be joined is an outer plate used for, for example, a railway vehicle structure. Examples of the material constituting the metal material 2 include steel materials such as stainless steel and cold rolled steel, and light alloy materials such as aluminum alloys.

摩擦撹拌接合装置1は、回転ツール10を保持するツールホルダ(不図示)と、回転ツール10を中心軸周りに回転させる回転モータ4と、回転ツール10を突き合わせ部分Pに沿って移動させる移動モータ5と、回転ツール10を突き合わせ部分Pに対して押圧する押圧機構6と、回転モータ4、移動モータ5及び押圧機構6を制御するコントローラ7と、金属材2,2の下に配置される板状の裏当材8と、を含んで構成されている。   The friction stir welding apparatus 1 includes a tool holder (not shown) that holds a rotating tool 10, a rotating motor 4 that rotates the rotating tool 10 around a central axis, and a moving motor that moves the rotating tool 10 along the abutting portion P. 5, a pressing mechanism 6 that presses the rotating tool 10 against the abutting portion P, a controller 7 that controls the rotating motor 4, the moving motor 5, and the pressing mechanism 6, and a plate disposed under the metal materials 2 and 2. And a backing material 8 having a shape.

ツールホルダは、金属等の延性材料によって略円柱状に形成されている。ツールホルダは、金属材2の法線方向に対し、回転ツール10の進行方向と反対側に傾けられている。ツールホルダの下端部には、回転ツール10の差込口が形成されており、この差込口に回転ツール10を差し込むことによって回転ツール10がツールホルダに保持されている。   The tool holder is formed in a substantially cylindrical shape by a ductile material such as metal. The tool holder is tilted with respect to the normal direction of the metal material 2 to the side opposite to the traveling direction of the rotary tool 10. An insertion port for the rotary tool 10 is formed at the lower end of the tool holder, and the rotary tool 10 is held by the tool holder by inserting the rotary tool 10 into the insertion port.

このような摩擦撹拌接合装置1を用いて接合を行う場合、まず、金属材2,2同士を裏当材8上で突き合わせた後、回転ツール10を突き合わせ部分Pの上方に配置し、回転ツール10のプローブ部31(後述する)を突き合わせ部分Pの一端に押し込む。そして、回転ツール10を回転させながら突き合わせ部分Pの他端まで移動させる。これにより、プローブ部31と金属材2との間で発生する摩擦熱が突き合わせ部分Pに入熱し、摩擦熱による塑性流動によって突き合わせ部分Pに連続接合部3が形成される。   When joining is performed using such a friction stir welding apparatus 1, first, the metal materials 2 and 2 are butted against the backing material 8, and then the rotary tool 10 is disposed above the butted portion P, and the rotary tool Ten probe portions 31 (described later) are pushed into one end of the butted portion P. Then, the rotary tool 10 is moved to the other end of the butted portion P while rotating. Thereby, the frictional heat generated between the probe part 31 and the metal material 2 enters the abutting part P, and the continuous joint part 3 is formed in the abutting part P by plastic flow due to the frictional heat.

次に、摩擦撹拌接合装置1に適用される回転ツール10について詳細に説明する。図2に示されるように、回転ツール10は、略円柱状をなす本体部11を備えている。本体部11の先端面には、本体部11よりも小径で周面に溝15が形成されたプローブ部31と、プローブ部31を囲むように環状に設けられたショルダ部21とが設けられている。   Next, the rotary tool 10 applied to the friction stir welding apparatus 1 will be described in detail. As shown in FIG. 2, the rotary tool 10 includes a main body portion 11 having a substantially cylindrical shape. The distal end surface of the main body 11 is provided with a probe portion 31 having a smaller diameter than the main body 11 and a groove 15 formed on the peripheral surface, and a shoulder portion 21 provided in an annular shape so as to surround the probe portion 31. Yes.

回転ツール10は、ショルダ部21が先端面側に設けられた円筒状の第1の分割部材20と、プローブ部31が先端面側に設けられた第2の分割部材30との結合体により構成されている。より詳細には、回転ツール10は、第2の分割部材30が第1の分割部材20の中空部22に嵌合することによって構成されている。以下、図3及び図4を参照しつつ、第1の分割部材20及び第2の分割部材30について更に説明する。   The rotary tool 10 is configured by a combination of a cylindrical first divided member 20 in which a shoulder portion 21 is provided on the distal end surface side and a second divided member 30 in which a probe portion 31 is provided on the distal end surface side. Has been. More specifically, the rotary tool 10 is configured by fitting the second divided member 30 into the hollow portion 22 of the first divided member 20. Hereinafter, the first divided member 20 and the second divided member 30 will be further described with reference to FIGS. 3 and 4.

第1の分割部材20は、例えば工具鋼やクロムモリブデン鋼等の金属材料によって一体に形成されている。第1の分割部材20の内部には、中空部22として、円柱状の第1の中空部23と、円柱状の第2の中空部24とが設けられている。第1の中空部23は、プローブ部31が挿通する内径をもってショルダ部21側に設けられている。第1の中空部23の内径は、プローブ部31の外径と略同一、又はプローブ部31の外形よりも僅かに大きくなっている。   The first divided member 20 is integrally formed of a metal material such as tool steel or chrome molybdenum steel. Inside the first split member 20, a columnar first hollow portion 23 and a columnar second hollow portion 24 are provided as the hollow portion 22. The first hollow portion 23 is provided on the shoulder portion 21 side with an inner diameter through which the probe portion 31 is inserted. The inner diameter of the first hollow portion 23 is substantially the same as the outer diameter of the probe portion 31 or slightly larger than the outer shape of the probe portion 31.

第2の中空部24は、第1の中空部23よりも大径に形成され、第1の中空部23の基端側と連通している。これにより、第2の中空部24における第1の中空部23との境界には、段差面24aが形成されている。第2の中空部24の内周面には、雌ネジ部24bが設けられている。雌ネジ部24bは、例えば、第2の中空部24の内周面のうち段差面24aの近傍を除いた部分の全体にわたって形成されている。   The second hollow portion 24 has a larger diameter than the first hollow portion 23 and communicates with the proximal end side of the first hollow portion 23. Thereby, a step surface 24 a is formed at the boundary between the second hollow portion 24 and the first hollow portion 23. A female screw portion 24 b is provided on the inner peripheral surface of the second hollow portion 24. The female screw portion 24b is formed, for example, over the entire portion of the inner peripheral surface of the second hollow portion 24 excluding the vicinity of the step surface 24a.

第1の分割部材20(ショルダ部21)の先端面には、環状の凹部21aが設けられている。凹部21aは、例えば第1の分割部材20の先端面の全体にわたって形成されている。凹部21aの底面は、例えばプローブ部31に近づくほど凹部21aが深くなるようにテーパ状をなしている。   An annular recess 21a is provided on the distal end surface of the first split member 20 (shoulder portion 21). The recess 21a is formed over the entire front end surface of the first divided member 20, for example. The bottom surface of the concave portion 21a is tapered so that the concave portion 21a becomes deeper as the probe portion 31 is approached, for example.

第2の分割部材30は、例えば第1の分割部材20を構成する金属材料と同一の金属材料によって一体に形成されている。第2の分割部材30は、上述したプローブ部31に加えて、円柱状の胴部32と、円板状の台座部33と、を有している。プローブ部31の軸方向の長さは、第1の中空部23の軸方向の長さよりも長くなっている。   The second divided member 30 is integrally formed of, for example, the same metal material as the metal material constituting the first divided member 20. In addition to the probe part 31 mentioned above, the 2nd division member 30 has the cylindrical trunk | drum 32 and the disk-shaped base part 33. As shown in FIG. The length of the probe portion 31 in the axial direction is longer than the length of the first hollow portion 23 in the axial direction.

胴部32は、第2の中空部24の内径に対応する外径をもってプローブ部31の基端側に設けられている。胴部32の外径は、例えば第2の中空部24の内径と略同一となっている。胴部32の軸方向の長さは、第2の中空部24の軸方向の長さよりも短くなっており、例えば第2の中空部24の内周面のうち雌ネジ部24bが形成された部分の軸方向の長さと等しくなっている。   The body portion 32 is provided on the proximal end side of the probe portion 31 with an outer diameter corresponding to the inner diameter of the second hollow portion 24. The outer diameter of the trunk portion 32 is substantially the same as the inner diameter of the second hollow portion 24, for example. The length in the axial direction of the body portion 32 is shorter than the length in the axial direction of the second hollow portion 24. For example, the female screw portion 24 b is formed on the inner peripheral surface of the second hollow portion 24. It is equal to the axial length of the part.

胴部32の外周面には、全体にわたって雄ネジ部32aが設けられている。雄ネジ部32aは、胴部32が第2の中空部24に嵌合されたときに、雌ネジ部24bに螺合する。雄ネジ部32aと雌ネジ部24bとが螺合する方向は、螺合の緩みを抑制するために、接合時の回転ツール10の回転方向と反対になっている。   A male screw portion 32 a is provided on the entire outer peripheral surface of the body portion 32. The male screw portion 32 a is screwed into the female screw portion 24 b when the body portion 32 is fitted into the second hollow portion 24. The direction in which the male screw portion 32a and the female screw portion 24b are screwed is opposite to the rotation direction of the rotary tool 10 during joining in order to suppress loosening of the screwing.

台座部33は、第1の分割部材20の外径に対応する外径をもって胴部32の基端側に設けられている。台座部33の外径は、例えば第1の分割部材20の外径と略同一となっている。台座部33の胴部32側の面のうち胴部32よりも径方向外側に位置する部分は、第1の分割部材20の基端面20aに対する当接面33aを構成している。なお、プローブ部31、胴部32及び台座部33は、互いに同軸に設けられている。   The pedestal portion 33 is provided on the proximal end side of the trunk portion 32 with an outer diameter corresponding to the outer diameter of the first split member 20. The outer diameter of the pedestal portion 33 is, for example, substantially the same as the outer diameter of the first split member 20. Of the surface of the pedestal 33 on the side of the body 32, a portion located on the outer side in the radial direction from the body 32 constitutes a contact surface 33 a for the base end surface 20 a of the first split member 20. In addition, the probe part 31, the trunk | drum 32, and the base part 33 are provided coaxially mutually.

上述したように、プローブ部31の周面には溝15が形成されている。溝15は、流動した金属材2の撹拌を促進させるために設けられている。溝15は、プローブ部31の周面のうち基端部分を除いた部分の全体にわたって形成されている。溝15は、例えばプローブ部31の軸方向に沿って螺旋状に設けられている。なお、溝15は、流動した金属材2の撹拌を促進できればよく、任意の形状又は配置で設けられてよい。例えば、溝15は、プローブ部31の軸方向に沿って延在すると共に、プローブ部31の周方向に沿って並設された複数の溝であってもよいし、プローブ部31の周方向に沿って延在すると共に、プローブ部31の軸方向に沿って並設された複数の溝であってもよい。   As described above, the groove 15 is formed on the peripheral surface of the probe portion 31. The groove 15 is provided to promote stirring of the fluidized metal material 2. The groove 15 is formed over the entire portion of the peripheral surface of the probe portion 31 excluding the base end portion. For example, the groove 15 is provided in a spiral shape along the axial direction of the probe unit 31. In addition, the groove | channel 15 should just be able to accelerate | stimulate stirring of the metal material 2 which flowed, and may be provided by arbitrary shapes or arrangement | positioning. For example, the groove 15 may extend along the axial direction of the probe unit 31 and may be a plurality of grooves arranged in parallel along the circumferential direction of the probe unit 31, or in the circumferential direction of the probe unit 31. A plurality of grooves extending along the axial direction of the probe portion 31 may be used.

図2に示されるように、第2の分割部材30は、胴部32の雄ネジ部32aを第2の中空部24の雌ネジ部24bに螺合することにより、第1の中空部23からショルダ部21側にプローブ部31が突出するように第1の分割部材20に結合されている。この結合状態においては、台座部33の当接面33aが第1の分割部材20の基端面20aに当接することにより、第1の中空部23からのプローブ部31の突出量が規定されている。また、胴部32の先端面と第2の中空部24の段差面24aとが離間することにより、胴部32の公差が吸収されている。また、プローブ部31のうち周面に溝15が形成された部分の先端側の一部がショルダ部21から突出している。すなわち、回転ツール10では、ショルダ部21からのプローブ部31の突出部分の周面の全体にわたって溝15が設けられている。   As shown in FIG. 2, the second divided member 30 can be separated from the first hollow portion 23 by screwing the male screw portion 32 a of the trunk portion 32 with the female screw portion 24 b of the second hollow portion 24. The probe portion 31 is coupled to the first split member 20 so as to protrude toward the shoulder portion 21 side. In this coupled state, the amount of protrusion of the probe portion 31 from the first hollow portion 23 is defined by the contact surface 33a of the pedestal portion 33 contacting the base end surface 20a of the first split member 20. . Further, the tolerance of the body portion 32 is absorbed by the separation of the front end surface of the body portion 32 and the step surface 24a of the second hollow portion 24. Further, a part of the probe portion 31 on the distal end side of the portion where the groove 15 is formed on the peripheral surface protrudes from the shoulder portion 21. That is, in the rotary tool 10, the groove 15 is provided over the entire peripheral surface of the protruding portion of the probe portion 31 from the shoulder portion 21.

以上説明したように、回転ツール10では、第1の中空部23からショルダ部21側にプローブ部31が突出するように第2の分割部材30が第1の分割部材20に結合される。このため、必ずしもプローブ部31の基端部分にまで溝15を形成しなくても、プローブ部31のうち周面に溝15が形成された部分をショルダ部21から突出させることができる。その結果、プローブ部31の突出部分の周面の全体にわたって溝15が配置されるため、金属材2の撹拌性を向上でき、塑性流動を効率良く生じさせることができる。   As described above, in the rotary tool 10, the second split member 30 is coupled to the first split member 20 so that the probe portion 31 protrudes from the first hollow portion 23 toward the shoulder portion 21. For this reason, even if the groove 15 is not necessarily formed as far as the proximal end portion of the probe portion 31, the portion of the probe portion 31 in which the groove 15 is formed on the peripheral surface can be projected from the shoulder portion 21. As a result, since the groove 15 is disposed over the entire peripheral surface of the protruding portion of the probe portion 31, the stirrability of the metal material 2 can be improved and a plastic flow can be efficiently generated.

すなわち、図5に示されるように、ショルダ部21Aとプローブ部31Aとが一体に形成された従来の回転ツール10Aの場合、プローブ部31Aの突出部分の周面の全体にわたって溝15Aを形成することは困難である。これは、溝加工用の工具40の頭部41がショルダ部21Aに干渉するために、工具40の刃部42をプローブ部31Aの基端部分に接触させることができないためである。これに対して、本実施形態の回転ツール10では、上述のとおり、プローブ部31の基端部分に溝15が形成されていない場合でも、プローブ部31の突出部分の周面の全体にわたって溝15を配置できる。また、必ずしもプローブ部31の基端部分にまで溝15を形成する必要がないため、プローブ部31の溝加工用に専用の特殊な工具が必要となることを回避できる。また、工具の干渉を避けつつプローブ部31の基端部分に溝15を形成するような熟練の技能が必要となることを回避できる。   That is, as shown in FIG. 5, in the case of the conventional rotary tool 10A in which the shoulder portion 21A and the probe portion 31A are integrally formed, the groove 15A is formed over the entire peripheral surface of the protruding portion of the probe portion 31A. It is difficult. This is because the head portion 41 of the tool 40 for grooving interferes with the shoulder portion 21A, so that the blade portion 42 of the tool 40 cannot be brought into contact with the proximal end portion of the probe portion 31A. On the other hand, in the rotary tool 10 of the present embodiment, as described above, even when the groove 15 is not formed in the base end portion of the probe portion 31, the groove 15 extends over the entire peripheral surface of the protruding portion of the probe portion 31. Can be placed. Further, since it is not always necessary to form the groove 15 up to the base end portion of the probe portion 31, it is possible to avoid the need for a special tool dedicated to the groove processing of the probe portion 31. Further, it is possible to avoid the need for skilled skills to form the groove 15 in the proximal end portion of the probe portion 31 while avoiding the interference of the tool.

また、回転ツール10では、台座部33を第1の分割部材20の基端面20aに当接させることによってプローブ部31の突出量を規定できる。そのため、プローブ部31の突出量を確実に狙いの大きさとすることができ、加工精度を向上できる。以上により、回転ツール10によれば、塑性流動を効率良く生じさせて健全な接合部を得ることができる。   In the rotary tool 10, the protruding amount of the probe portion 31 can be defined by bringing the pedestal portion 33 into contact with the proximal end surface 20 a of the first split member 20. Therefore, the protrusion amount of the probe part 31 can be reliably set to the target size, and the processing accuracy can be improved. As described above, according to the rotary tool 10, it is possible to efficiently generate plastic flow and obtain a sound joint.

また、回転ツール10では、第1の分割部材20と第2の分割部材30とが同一の金属材料によって形成されている。これにより、第1の分割部材20と第2の分割部材30との間の熱膨張係数の差が無いため、接合時の温度上昇により第1の分割部材20と第2の分割部材30との間に熱応力が生じてしまうことを抑制でき、熱応力に起因する歪みを抑制できる。   Moreover, in the rotary tool 10, the 1st division member 20 and the 2nd division member 30 are formed with the same metal material. Thereby, since there is no difference in the thermal expansion coefficient between the first divided member 20 and the second divided member 30, the first divided member 20 and the second divided member 30 are increased by the temperature rise at the time of joining. It can suppress that a thermal stress arises in between, and can suppress distortion resulting from a thermal stress.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、図6に示されるように、台座部33の当接面33aは、胴部32周りに設けられた円環状のスペーサ50を介して第1の分割部材20の基端面20aに当接していてもよい。スペーサ50の外径は、例えば第1の分割部材20の外径と同一となっている。スペーサ50の内径は、例えば雄ネジ部32aと接触しないように胴部32の外径よりも僅かに小さくなっている。なお、図6では、雌ネジ部24bの一部を省略して示している。   Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, as shown in FIG. 6, the contact surface 33 a of the pedestal portion 33 is in contact with the proximal end surface 20 a of the first split member 20 via an annular spacer 50 provided around the trunk portion 32. May be. The outer diameter of the spacer 50 is, for example, the same as the outer diameter of the first split member 20. The inner diameter of the spacer 50 is slightly smaller than the outer diameter of the body portion 32 so as not to contact the male screw portion 32a, for example. In FIG. 6, a part of the female screw portion 24b is omitted.

スペーサ50が配置されている場合、スペーサ50の厚さの分だけ当接面33aと基端面20aとが離間し、プローブ部31の突出量が小さくなる。したがって、この変形例によれば、スペーサ50の厚さによってプローブ部31の突出量を容易に調整できる。その結果、スペーサ50の厚さを変更することにより、1つの回転ツール10で様々な板厚の金属材2の加工が可能となる。   When the spacer 50 is disposed, the contact surface 33a and the base end surface 20a are separated by the thickness of the spacer 50, and the protruding amount of the probe portion 31 is reduced. Therefore, according to this modification, the protruding amount of the probe portion 31 can be easily adjusted by the thickness of the spacer 50. As a result, by changing the thickness of the spacer 50, it is possible to process the metal material 2 having various plate thicknesses with one rotating tool 10.

また、上記実施形態では、プローブ部31の周面のうち基端部分を除いた部分の全体にわたって溝15が設けられていたが、少なくとも第1の中空部23からのプローブ部31の突出部分の周面の全体にわたって溝15が設けられていればよく、プローブ部31の周面の全体にわたって溝15が設けられてもよい。また、第2の分割部材30を構成するプローブ部31、胴部32及び台座部33は、互いに別体に形成されて結合されてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the groove | channel 15 was provided over the whole part except the base end part among the surrounding surfaces of the probe part 31, at least of the protrusion part of the probe part 31 from the 1st hollow part 23 is provided. The groove 15 may be provided over the entire peripheral surface, and the groove 15 may be provided over the entire peripheral surface of the probe unit 31. Moreover, the probe part 31, the trunk | drum 32, and the base part 33 which comprise the 2nd division member 30 may be formed in a different body mutually, and may be combined.

また、第1の分割部材20と第2の分割部材30とは、必ずしも同一の金属材料によって形成されていなくてもよく、同系の金属材料によって形成されていてもよい。この場合でも、上記実施形態と同様に、接合時の温度上昇により第1の分割部材20と第2の分割部材30との間に熱応力が生じてしまうことを抑制でき、熱応力に起因する歪みを抑制できる。ここで、同系の金属材料とは、同種の金属を主な構成として含む金属材料を意味する。同系の金属材料の例として、鉄を主な構成として含む合金、炭素鋼(S20C、S45Cを含む)、クロムモリブデン鋼、工具鋼、ステンレス鋼等や、鉄を主な構成として含む合金に添加元素が付加されたクロムバナジウム鋼等が挙げられる。また、他の例として、アルミニウムを主な構成として含む合金(1000系、7000系を含む)が挙げられる。   Moreover, the 1st division member 20 and the 2nd division member 30 do not necessarily need to be formed with the same metal material, and may be formed with the same type | system | group metal material. Even in this case, it is possible to suppress the occurrence of thermal stress between the first divided member 20 and the second divided member 30 due to the temperature rise during bonding, as in the above embodiment, and this is caused by the thermal stress. Distortion can be suppressed. Here, the similar metal material means a metal material containing the same kind of metal as a main component. Examples of similar metal materials include alloys that contain iron as the main component, carbon steel (including S20C and S45C), chromium molybdenum steel, tool steel, stainless steel, and alloys that contain iron as the main component And chromium vanadium steel to which is added. Other examples include alloys containing aluminum as a main component (including 1000 series and 7000 series).

10…回転ツール、11…本体部、15…溝、20…第1の分割部材、20a…基端面、21…ショルダ部、22…中空部、23…第1の中空部、24…第2の中空部、24b…雌ネジ部、30…第2の分割部材、31…プローブ部、32…胴部、32a…雄ネジ部、33…台座部、50…スペーサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotary tool, 11 ... Main-body part, 15 ... Groove, 20 ... 1st division member, 20a ... Base end surface, 21 ... Shoulder part, 22 ... Hollow part, 23 ... 1st hollow part, 24 ... 2nd Hollow part, 24b ... female screw part, 30 ... second divided member, 31 ... probe part, 32 ... trunk part, 32a ... male screw part, 33 ... pedestal part, 50 ... spacer.

Claims (3)

円柱状をなす本体部の先端面に、前記本体部よりも小径で周面に溝が形成されたプローブ部と、前記プローブ部を囲むように環状に設けられたショルダ部と、を備えた摩擦撹拌接合用の回転ツールであって、
前記ショルダ部が先端面側に設けられた円筒状の第1の分割部材と、
前記プローブ部が先端面側に設けられ、前記第1の分割部材の中空部に嵌合する第2の分割部材と、を備え、
前記第1の分割部材は、
前記プローブ部が挿通する内径をもって前記ショルダ部側に設けられた第1の中空部と、前記第1の中空部よりも大径で前記第1の中空部の基端側と連通すると共に、内周面に雌ネジ部が設けられた第2の中空部と、を有し、
前記第2の分割部材は、
前記第2の中空部の内径に対応する外径をもって前記プローブ部の基端側に設けられると共に、外周面に雄ネジ部が設けられた胴部と、前記第1の分割部材の外径に対応する外径をもって前記胴部の基端側に設けられた台座部と、を有し、
前記第2の分割部材は、前記胴部の前記雄ネジ部を前記第2の中空部の前記雌ネジ部に螺合することにより、前記第1の中空部から前記ショルダ部側に前記プローブ部が突出するように前記第1の分割部材に結合され、
前記台座部が前記第1の分割部材の基端面に当接して前記第1の中空部からの前記プローブ部の突出量が規定されており、
少なくとも前記プローブ部の突出部分の周面の全体にわたって前記溝が設けられている、回転ツール。
Friction provided with a probe part having a diameter smaller than that of the main body part and a groove formed on the peripheral surface on the front end surface of the cylindrical main body part, and a shoulder part provided in an annular shape so as to surround the probe part A rotating tool for stir welding,
A cylindrical first divided member in which the shoulder portion is provided on the front end surface side;
The probe portion is provided on the tip surface side, and includes a second divided member that fits into a hollow portion of the first divided member,
The first divided member is
A first hollow portion provided on the shoulder portion side with an inner diameter through which the probe portion is inserted, communicates with a proximal end side of the first hollow portion having a larger diameter than the first hollow portion, and an inner A second hollow portion provided with a female screw portion on the peripheral surface,
The second divided member is
An outer diameter corresponding to the inner diameter of the second hollow portion is provided on the proximal end side of the probe portion, and a barrel portion provided with a male screw portion on the outer peripheral surface, and an outer diameter of the first split member A pedestal portion provided on the base end side of the body portion with a corresponding outer diameter,
The second split member is formed by screwing the male screw portion of the trunk portion into the female screw portion of the second hollow portion, so that the probe portion is moved from the first hollow portion to the shoulder portion side. Is coupled to the first split member so as to protrude,
The amount of protrusion of the probe portion from the first hollow portion is defined by contacting the base portion with the base end surface of the first split member,
The rotating tool, wherein the groove is provided at least over the entire peripheral surface of the protruding portion of the probe portion.
前記台座部は、前記胴部周りに設けられたスペーサを介して前記第1の分割部材の基端面に当接する、請求項1に記載の回転ツール。   The rotary tool according to claim 1, wherein the pedestal part abuts on a proximal end surface of the first divided member via a spacer provided around the body part. 前記第1の分割部材と前記第2の分割部材とは、同系の金属材料によって形成されている、請求項1又は2に記載の回転ツール。   The rotary tool according to claim 1 or 2, wherein the first divided member and the second divided member are formed of a similar metal material.
JP2016186755A 2016-09-26 2016-09-26 Rotary tool Pending JP2018051564A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016186755A JP2018051564A (en) 2016-09-26 2016-09-26 Rotary tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016186755A JP2018051564A (en) 2016-09-26 2016-09-26 Rotary tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018051564A true JP2018051564A (en) 2018-04-05

Family

ID=61834736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016186755A Pending JP2018051564A (en) 2016-09-26 2016-09-26 Rotary tool

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018051564A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109590625A (en) * 2019-01-16 2019-04-09 福州大学 A kind of electric arc increases the composite manufacturing method of material forming and mixing yoghurt
KR102567656B1 (en) * 2023-01-17 2023-08-17 성진엔테크(주) A Submerged Tool Assembly for A Same kind or Different Kind Materials Friction Stir Welding

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109590625A (en) * 2019-01-16 2019-04-09 福州大学 A kind of electric arc increases the composite manufacturing method of material forming and mixing yoghurt
KR102567656B1 (en) * 2023-01-17 2023-08-17 성진엔테크(주) A Submerged Tool Assembly for A Same kind or Different Kind Materials Friction Stir Welding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6206268B1 (en) Friction stir welding pin with internal flow channels
JP5889741B2 (en) Friction welding method of aluminum alloy propeller shaft
JP6337091B2 (en) Ultrasonic welding equipment
JP5172183B2 (en) Outer joint member of constant velocity universal joint
JP2016535840A (en) Composite brake disc and method and apparatus for its manufacture
JP2018051564A (en) Rotary tool
JP2006289500A (en) Weld prep joint for electron beam or laser welding
JP4064433B2 (en) Wheel bearing device
JP2007211882A (en) Double row bearing and manufacturing method of double row bearing
US20170334017A1 (en) Metal composite and metal joining method
US20130011182A1 (en) Weldment with isolation pocket for reduction of weld-induced distortion
JPS5839257B2 (en) electromagnetic clutch
JP2005306157A (en) Rolling bearing unit for supporting vehicle wheel and method of manufacturing bearing units
JP2009148864A (en) Tool holder
US11498159B2 (en) Welding mechanism for manufacturing a bi-compositional screw
US10632563B2 (en) Rotary friction welding
JP7398948B2 (en) axle case
US20200206848A1 (en) Welding method for manufacturing a bi-compositional screw
JP2001129728A (en) Shrinkage fitting holder
JP2004141933A (en) Friction pressure welding method of propeller shaft
JP2007056945A (en) Outer joint member for constant velocity universal joint
JP2009101374A (en) Friction welding method
JP2004076901A (en) Pivot assembly for hard disk drive
JP6951128B2 (en) Member joining method and rotary plastic working equipment
JPS6119349B2 (en)