JP2018065164A - Method of manufacturing hollow vessel - Google Patents
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Description
本発明は、中空容器の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a hollow container.
特許文献1には、中空容器の製造方法が開示されている。当該中空容器の製造方法は、中空容器本体の開口部に封止体を配置した後、中空容器本体と封止体との突合せ部に沿ってレーザ溶接を行う溶接工程と、当該溶接工程を行った後に回転ツールを用いて摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌工程と、を行うものである。 Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a hollow container. The method for manufacturing the hollow container includes a welding process in which laser welding is performed along a butt portion between the hollow container body and the sealing body after the sealing body is disposed in the opening of the hollow container body, and the welding process is performed. And a friction stir process in which friction stir welding is performed using a rotary tool.
従来の中空容器の製造方法では、突合せ部の全周に亘ってレーザー溶接を行うため、入熱量が大きくなり中空容器本体及び封止体に熱歪が発生するという問題がある。 In the conventional method for manufacturing a hollow container, since laser welding is performed over the entire circumference of the butt portion, there is a problem in that the amount of heat input increases and thermal distortion occurs in the hollow container body and the sealed body.
そこで、本発明は、熱歪を小さくすることができる中空容器の製造方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the manufacturing method of the hollow container which can make a thermal strain small.
このような課題を解決するために本発明は、底部及び前記底部の周縁から立ち上る周壁部を有する中空容器本体と、前記中空容器本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記中空容器本体と前記封止体とを接合する中空容器の製造方法であって、前記周壁部の内周縁に、段差底面と前記段差底面から立ち上る段差側面とを有する段差部を形成する準備工程と、前記中空容器本体に前記封止体を配置し、前記段差側面と前記封止体の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する配置工程と、前記突合せ部に回転する仮接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記中空容器本体及び前記封止体に接触させた状態で摩擦攪拌でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記突合せ部に回転する本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記中空容器本体及び前記封止体に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。
また、本発明は、底部及び前記底部の周縁から立ち上る周壁部を有する中空容器本体と、前記中空容器本体の開口部を封止する封止体とで構成され、前記中空容器本体と前記封止体とを接合する中空容器の製造方法であって、前記周壁部の内周縁に、段差底面と前記段差底面から立ち上る段差側面とを有する段差部を形成する準備工程と、前記中空容器本体に前記封止体を配置し、前記段差側面と前記封止体の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する配置工程と、前記突合せ部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、前記突合せ部に回転する本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記中空容器本体及び前記封止体に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする。
In order to solve such a problem, the present invention comprises a hollow container body having a bottom part and a peripheral wall part rising from a peripheral edge of the bottom part, and a sealing body for sealing an opening of the hollow container body, A method of manufacturing a hollow container for joining a hollow container body and the sealing body, the step of forming a stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion; The disposing step of disposing the sealing body on the hollow container body and abutting the side surface of the step with the side surface of the sealing body to form a butting portion, and stirring of the rotary tool for temporary bonding rotating to the butting portion A temporary joining step of performing spot tacking by frictional stirring in a state where only the stirring pin is in contact with the hollow container main body and the sealing body, and a rotating tool for main joining rotating to the butting portion. Insert a stirring pin And, characterized in that it comprises a and a main bonding step of performing friction stir welding are relatively moved along the butt portion only the stirring pin in a state where the hollow container body and is brought into contact with the sealing body.
Further, the present invention comprises a hollow container body having a bottom part and a peripheral wall part rising from a peripheral edge of the bottom part, and a sealing body for sealing an opening of the hollow container body, and the hollow container body and the sealing A method of manufacturing a hollow container for joining a body, comprising: a step of forming a stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface on an inner periphery of the peripheral wall portion; An arrangement step of arranging a sealing body and abutting the side surface of the step with the side surface of the sealing body to form a butted portion, a temporary joining step of performing spot tacking by welding along the butted portion, and the butting Insert the stirring pin of the rotating tool for main joining rotating into the part, and move the friction stir welding by relatively moving along the abutting part with only the stirring pin in contact with the hollow container body and the sealing body. Main joining process to be performed , Characterized in that it comprises a.
かかる製造方法によれば、スポット仮付けで仮接合工程を行うため、入熱量を小さくすることができる。また、本接合工程でも攪拌ピンのみを用いて摩擦攪拌接合を行うため、入熱量を小さくすることができる。これにより、熱歪を相乗的に小さくすることができる。また、スポット仮付けで仮接合工程を行うため、仮接合工程を短時間で行うことができる。また、本接合工程では、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、深い位置まで摩擦攪拌接合することができる。 According to this manufacturing method, since the temporary joining step is performed by spot tacking, the heat input can be reduced. Moreover, since the friction stir welding is performed using only the stirring pin in the main joining step, the amount of heat input can be reduced. Thereby, thermal distortion can be reduced synergistically. Moreover, since the temporary bonding process is performed by spot tacking, the temporary bonding process can be performed in a short time. Moreover, in this joining process, friction stir welding can be performed to a deep position in a state where a large load is not applied to the friction stirrer.
また、前記仮接合用回転ツールは、前記本接合用回転ツールと同一であることが好ましい。これにより、仮接合工程と本接合工程とで回転ツールを交換する必要がないため、作業時間をより短くすることができる。 Moreover, it is preferable that the rotary tool for temporary joining is the same as the rotary tool for main joining. Thereby, since it is not necessary to exchange a rotary tool by a temporary joining process and a main joining process, working time can be shortened more.
また、前記本接合用回転ツールは、前記封止体の厚さよりも長い攪拌ピンを有し、前記本接合工程では、突合せ部の深さ方向の全長に亘って摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。かかる製造方法によれば、中空容器の水密性及び気密性を高めることができる。 Moreover, it is preferable that the main joining rotary tool has a stirring pin longer than the thickness of the sealing body, and in the main joining step, the friction stir welding is performed over the entire length in the depth direction of the butt portion. . According to this manufacturing method, the watertightness and airtightness of the hollow container can be enhanced.
また、前記仮接合工程において、MIG溶接、TIG溶接又はレーザー溶接を行うことが好ましい。 Moreover, it is preferable to perform MIG welding, TIG welding, or laser welding in the said temporary joining process.
本発明に係る中空容器の製造方法によれば、熱歪を小さくすることができる。 According to the method for manufacturing a hollow container according to the present invention, thermal strain can be reduced.
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態に係る中空容器の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る中空容器の製造方法では、図1に示すように、中空部を備えた金属製の中空容器1を形成する。中空容器の製造方法では、準備工程と、配置工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。
[First embodiment]
The manufacturing method of the hollow container which concerns on 1st embodiment of this invention is demonstrated in detail with reference to drawings. In the method for manufacturing a hollow container according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a metal hollow container 1 having a hollow portion is formed. In the manufacturing method of a hollow container, a preparatory process, an arrangement | positioning process, a temporary joining process, and a main joining process are performed.
準備工程は、図1に示すように、中空容器本体2と、封止体3とを用意する工程である。中空容器本体2は、上方に開放された箱状体である。中空容器本体2は、矩形板状の底部10と、底部10の周縁から立ち上る矩形枠状の周壁部11と、で構成されている。周壁部11の内周縁には、段差底面12aと、段差底面12aから立ち上る段差側面12bとを備えた段差部12が形成されている。中空容器本体2の内部には、凹部13が形成されている。
The preparation step is a step of preparing a
封止体3は、矩形の板状部材である。封止体3は、段差部12にほぼ隙間なく配置される大きさになっている。封止体3の板厚は、段差側面12bの高さ寸法と略同等になっている。中空容器本体2及び封止体3は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等の摩擦攪拌可能な金属で形成されている。中空容器本体2及び封止体3は、異なる材料であってもよいが、本実施形態では同一の材料になっている。
The sealing
配置工程は、封止体3を段差底面12aに配置する工程である。封止体3を段差底面12aに配置すると、段差側面12bと封止体3の側面3cとが突き合わされて突合せ部J1(図2参照)が形成される。また、段差底面12aに封止体3を配置すると、周壁部11の端面11aと封止体3の表面3aとは面一になる。
An arrangement | positioning process is a process of arrange | positioning the sealing
仮接合工程は、中空容器本体2と封止体3とを摩擦攪拌で仮接合する工程である。仮接合工程では、回転ツールFを用いて仮接合を行う。図2に示すように、回転ツールFは、連結部F1と、攪拌ピンF2とで構成されている。回転ツールFは、例えば工具鋼で形成されている。連結部F1は、円柱状を呈し、摩擦攪拌装置の回転軸に連結される部位である。
A temporary joining process is a process of temporarily joining the hollow container
攪拌ピンF2は、連結部F1から垂下しており、連結部F1と同軸になっている。攪拌ピンF2は連結部F1から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンF2の長さは、封止体3の板厚よりも大きくなっている。攪拌ピンF2の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、回転ツールFを右回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。
The stirring pin F2 hangs down from the connecting portion F1 and is coaxial with the connecting portion F1. The stirring pin F2 is tapered as it is separated from the connecting portion F1. The length of the stirring pin F <b> 2 is larger than the plate thickness of the sealing
なお、回転ツールFを左回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて右回りに形成することが好ましい。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンF2の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材(中空容器本体2及び封止体3)の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。
In addition, when rotating the rotation tool F counterclockwise, it is preferable to form the spiral groove clockwise as it goes from the proximal end to the distal end. By setting the spiral groove in this way, the metal plastically fluidized during friction stirring is guided to the tip side of the stirring pin F2 by the spiral groove. Thereby, the quantity of the metal which overflows to the exterior of a to-be-joined metal member (the hollow container
図2及び図3に示すように、仮接合工程では、回転ツールF(仮接合用回転ツール)を用いて摩擦攪拌でスポット仮付けを行う。仮接合工程では、右回転させた回転ツールFの攪拌ピンF2のみを浅目に突合せ部J1に挿入し、突合せ部J1に沿って点状にスポット仮接合工程を行う。仮接合工程によって所定の間隔で塑性化領域W1が形成される。 As shown in FIGS. 2 and 3, in the temporary joining step, spot tacking is performed by friction stirring using a rotating tool F (temporary joining rotating tool). In the temporary joining step, only the stirring pin F2 of the rotating tool F rotated to the right is inserted into the butt portion J1 shallowly, and the spot tentative joining step is performed in a spot shape along the butt portion J1. Plasticizing regions W1 are formed at predetermined intervals by the temporary joining process.
本接合工程は、図4及び図5に示すように、突合せ部J1を本格的に摩擦攪拌接合する工程である。仮接合工程及び本接合工程は、異なる回転ツールを用いてもよいが、本実施形態では、仮接合工程と同様に回転ツールF(本接合用回転ツール)を用いる。本接合工程では、右回転する回転ツールFの攪拌ピンF2のみを中空容器本体2及び封止体3に接触させた状態で、回転ツールFを突合せ部J1に沿って相対移動させる。攪拌ピンF2の先端を、段差底面12aに達するように挿入深さを設定することで、突合せ部J1の深さ方向の全長を接合することができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the main joining step is a step of performing friction stir welding of the butt joint J <b> 1 in earnest. Different rotary tools may be used for the temporary bonding step and the main bonding step, but in the present embodiment, the rotating tool F (the main bonding rotating tool) is used as in the temporary bonding step. In the main joining step, the rotating tool F is relatively moved along the abutting portion J1 with only the stirring pin F2 of the rotating tool F rotating rightward in contact with the
回転ツールFの移動軌跡には、塑性化領域W2が形成される。本接合工程では、封止体3の回りに回転ツールFを相対移動させ、塑性化領域W2の始端と終端とが重複するようにする。回転ツールFは、突合せ部J1上で被接合金属部材から離脱させてもよいし、周壁部11の端面11a上で離脱させてもよい。
A plasticizing region W2 is formed in the movement locus of the rotary tool F. In the main joining step, the rotary tool F is relatively moved around the sealing
本接合工程が終了したら、塑性化領域W2の周囲に形成されたバリを除去するバリ除去工程を行ってもよい。これにより、中空容器1をきれいに仕上げることができる。 When the main joining process is completed, a burr removing process for removing burrs formed around the plasticized region W2 may be performed. Thereby, the hollow container 1 can be finished finely.
以上説明した本実施形態に係る中空容器の製造方法によれば、スポット仮付けで仮接合工程を行うため、入熱量を小さくすることができる。また、本接合工程でも攪拌ピンF2のみを用いて摩擦攪拌接合を行うため、入熱量を小さくすることができる。これにより、中空容器本体2及び封止体3の熱歪を相乗的に小さくすることができる。また、スポット仮付けで仮接合工程を行うため、仮接合工程を短時間で行うことができる。また、本接合工程では、摩擦攪拌装置に大きな負荷がかからない状態で、突合せ部J1の深い位置まで摩擦攪拌接合することができる。
According to the method for manufacturing a hollow container according to the present embodiment described above, the temporary joining step is performed by spot tacking, so that the amount of heat input can be reduced. In addition, since the friction stir welding is performed using only the stirring pin F2 in the main joining process, the heat input can be reduced. Thereby, the thermal distortion of the hollow container
また、本実施形態のように仮接合工程と本接合工程で同じ回転ツールを用いれば、工程ごとに回転ツールを交換する必要がないため、作業時間をより短くすることができる。 In addition, when the same rotary tool is used in the temporary joining process and the main joining process as in the present embodiment, it is not necessary to replace the rotating tool for each process, so that the working time can be further shortened.
また、回転ツールFは、封止体3の厚さよりも長い攪拌ピンF2を有し、本接合工程では、突合せ部J1の深さ方向の全長に亘って摩擦攪拌接合を行うことが好ましい。本実施形態では、攪拌ピンF2を段差底面12aに達する位置まで挿入するため、段差底面12aと封止体3の裏面3bとが重ね合わされた重合部も摩擦攪拌接合できる。これにより、中空容器1の水密性及び気密性を高めることができる。また、仮接合工程を行うことにより、本接合工程の際の突合せ部J1の目開きを防ぐことができる。
Moreover, the rotary tool F has a stirring pin F2 longer than the thickness of the sealing
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る中空容器の製造方法について説明する。第二実施形態に係る中空容器の製造方法では、準備工程と、配置工程と、仮接合工程と、本接合工程と、を行う。第二実施形態に係る中空容器の製造方法は、仮接合工程が第一実施形態と相違する。準備工程、配置工程及び本接合工程は、第一実施形態と同一であるため説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the manufacturing method of the hollow container which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated. In the manufacturing method of the hollow container which concerns on 2nd embodiment, a preparatory process, an arrangement | positioning process, a temporary joining process, and a main joining process are performed. The hollow container manufacturing method according to the second embodiment is different from the first embodiment in the temporary joining step. Since the preparation step, the placement step, and the main joining step are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
仮接合工程は、図6に示すように、中空容器本体2と封止体3とを溶接で仮接合する工程である。仮接合工程では、溶接トーチHを用いてレーザー溶接でスポット仮付けを行う。仮接合工程では、溶接トーチHを突合せ部J1に近接させ、突合せ部J1に沿って点状にスポット仮接合工程を行う。仮接合工程によって溶接痕W3が所定の間隔で形成される。なお、溶接の種類については特に制限されないが、レーザー溶接、TIG溶接又はMIG溶接を行うことができる。以上説明した第二実施形態によっても第一実施形態と同じ効果を奏することができる。
As shown in FIG. 6, the temporary joining step is a step of temporarily joining the
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜設計変更が可能である Although the embodiments of the present invention have been described above, design changes can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 中空容器
2 中空容器本体
3 封止体
3a 表面
3b 裏面
3c 側面
10 底部
11 周壁部
11a 端面
12 段差部
12a 段差底面
12b 段差側面
13 凹部
F 回転ツール(本接合用回転ツール、仮接合用回転ツール)
F2 攪拌ピン
J1 突合せ部
W1 塑性化領域
W2 塑性化領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
F2 Stirring pin J1 Butt part W1 Plasticization region W2 Plasticization region
Claims (6)
前記周壁部の内周縁に、段差底面と前記段差底面から立ち上る段差側面とを有する段差部を形成する準備工程と、
前記中空容器本体に前記封止体を配置し、前記段差側面と前記封止体の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する配置工程と、
前記突合せ部に回転する仮接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記中空容器本体及び前記封止体に接触させた状態で摩擦攪拌でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
前記突合せ部に回転する本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記中空容器本体及び前記封止体に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする中空容器の製造方法。 A hollow container body having a bottom part and a peripheral wall part rising from a peripheral edge of the bottom part, and a sealing body for sealing an opening of the hollow container body, and a hollow for joining the hollow container body and the sealing body A method of manufacturing a container,
A step of forming a stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion;
An arrangement step of disposing the sealing body in the hollow container body and forming a butt portion by abutting the side surface of the step and the side surface of the sealing body;
A temporary joining step of inserting a stirring pin of a rotating tool for temporary joining that rotates into the butting portion, and performing spot tacking by frictional stirring in a state where only the stirring pin is in contact with the hollow container body and the sealing body; ,
Friction stir by inserting a stirring pin of the rotating tool for main joining to rotate into the butting portion and moving only the agitating pin along the butting portion in a state where only the stirring pin is in contact with the hollow container body and the sealing body. A method for manufacturing a hollow container, comprising: a main joining step for joining.
前記本接合工程では、突合せ部の深さ方向の全長に亘って摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の中空容器の製造方法。 The main joining rotary tool has a stirring pin longer than the thickness of the sealing body,
3. The method for manufacturing a hollow container according to claim 1, wherein in the main joining step, friction stir welding is performed over the entire length of the butt portion in the depth direction.
前記周壁部の内周縁に、段差底面と前記段差底面から立ち上る段差側面とを有する段差部を形成する準備工程と、
前記中空容器本体に前記封止体を配置し、前記段差側面と前記封止体の側面とを突き合わせて突合せ部を形成する配置工程と、
前記突合せ部に沿って溶接でスポット仮付けを行う仮接合工程と、
前記突合せ部に回転する本接合用回転ツールの攪拌ピンを挿入し、前記攪拌ピンのみを前記中空容器本体及び前記封止体に接触させた状態で前記突合せ部に沿って相対移動させて摩擦攪拌接合を行う本接合工程と、を含むことを特徴とする中空容器の製造方法。 A hollow container body having a bottom part and a peripheral wall part rising from a peripheral edge of the bottom part, and a sealing body for sealing an opening of the hollow container body, and a hollow for joining the hollow container body and the sealing body A method of manufacturing a container,
A step of forming a stepped portion having a stepped bottom surface and a stepped side surface rising from the stepped bottom surface on the inner peripheral edge of the peripheral wall portion;
An arrangement step of disposing the sealing body in the hollow container body and forming a butt portion by abutting the side surface of the step and the side surface of the sealing body;
A temporary joining step of performing spot tacking by welding along the butt portion;
Friction stir by inserting a stirring pin of the rotating tool for main joining to rotate into the butting portion and moving only the agitating pin along the butting portion in a state where only the stirring pin is in contact with the hollow container body and the sealing body. A method for manufacturing a hollow container, comprising: a main joining step for joining.
前記本接合工程では、突合せ部の深さ方向の全長に亘って摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の中空容器の製造方法。 The main joining rotary tool has a stirring pin longer than the thickness of the sealing body,
6. The method for manufacturing a hollow container according to claim 4, wherein in the main joining step, friction stir welding is performed over the entire length in the depth direction of the butt portion.
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