JP2020040100A - Ｆｓｗ接合部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シール性の向上を図ることが可能なＦＳＷ接合部品及びその製造方法の提供。【解決手段】本発明のアルミ板２０とダイカスト部材３０とが摩擦攪拌接合されてなるＦＳＷ接合ライン４０を有するＦＳＷ接合部品１０である。ＦＳＷ接合ライン４０は、アルミ板２０がダイカスト部材３０上に重ねられた部分が重ね方向で摩擦攪拌接合された第１接合ライン４０Ａと、第１接合ライン４０Ａと連続し、アルミ板２０とダイカスト部材３０とが突き合わせられた境界部分が突き合わせ方向と直交する方向で摩擦攪拌接合された第２接合ライン４０Ｂと、から構成されている。そして、第２接合ライン４０Ｂの深さは、アルミ板２０の下に配置されたダイカスト部材３０まで達している。【選択図】図１

Description

本開示は、ＦＳＷ接合部品及びその製造方法に関する。

特許文献１のＦＳＷ接合部品は、接合部材と被接合部材とが摩擦攪拌接合されている。

特開２０１８−９４６１８（図２）

上記した従来のＦＳＷ接合部品及びその製造方法は、シール性の向上が求められていた。

上記課題を解決するためになされた構成は、接合部材（２０）と被接合部材（３０）とが摩擦攪拌接合されてなるＦＳＷ接合ライン（４０）を有するＦＳＷ接合部品（１０）において、前記被接合部材（３０）は、ベース（３１）と前記ベース（３１）上に形成される前記接合部材（２０）の厚みと略同一の突部（３２）とを備え、前記接合部材（２０）は、前記ベース（３１）上に配置されるとともに、前記接合部材（２０）の側面（２０Ｓ）が前記突部（３２）に突き合わされ、前記ＦＳＷ接合ライン（４０）は、前記接合部材（２０）が前記被接合部材（３０）上に重ねられた部分が重ね方向で摩擦攪拌接合された第１接合ライン（４０Ａ）と、前記第１接合ライン（４０Ａ）と連続し、前記接合部材（２０）の側面（２０Ｓ）と前記被接合部材（３０）の前記突部（３２）とが突き合わせられた境界部分が突き合わせ方向と直交する方向で摩擦攪拌接合された第２接合ライン（４０Ｂ）と、から構成され、前記第２接合ライン（４０Ｂ）の深さは、前記接合部材（２０）の下に配置された被接合部材（３０）まで達しているＦＳＷ接合部品（１０）である。

上記課題を解決するためになされた製造方法は、接合部材（２０）と被接合部材（３０）とを摩擦攪拌接合するＦＳＷ接合部品（１０）の製造方法において、前記被接合部材（３０）に、前記接合部材（２０）が載置されるベース（３１）と前記ベース（３１）上に形成される突部（３２）とを形成しておき、前記接合部材（２０）を前記被接合部材（３０）の前記突部（３２）に突き当て、突き当てられている前記接合部材（２０）と前記被接合部材（３０）との境界部分を摩擦攪拌接合する第１接合工程と、前記接合部材（２０）と前記被接合部材（３０）とが上下に重ねられた部分を摩擦攪拌接合する第２接合工程とを含むＦＳＷ接合部品の製造方法である。

実施形態に係るＦＳＷ接合部品の斜視図 ＦＳＷ接合部品の分解斜視図 ＦＳＷ接合部品の拡大斜視図 （Ａ）ＦＳＷ接合部品のＡ−Ａ断面図（Ｂ）ＦＳＷ接合部品のＢ−Ｂ断面図 ＦＳＷ接合部品の製造工程を示す斜視図 （Ａ）ＦＳＷ接合部品の製造工程を示す上面図（Ｂ）ＦＳＷ接合部品の製造工程を示す拡大断面図 ＦＳＷ接合部品の製造工程を示す拡大断面図 変形例に係るＦＳＷ接合部品の上面図

図１には、本実施形態に係るＦＳＷ接合部品１０が示されている。ＦＳＷ接合部品１０は、ダイカスト部材３０に、アルミ板２０が重ねられて摩擦攪拌接合されている。

図２に示されるように、アルミ板２０は略矩形に形成され、その一角が切除されてＲ部２０Ｒが形成されている。以下、Ｒ部２０Ｒが形成された側の側面を当接側面２０Ｓという。またＲ部２０Ｒとの対角には長孔２０Ａが形成されている。長孔２０Ａは、Ｒ部２０Ｒに向かって伸びている。

ダイカスト部材３０は、その上面３０Ｊが段付き状に形成されている。具体的には、ベース３１とベース３１から上方に突出した突部３２とを有している。上面３０Ｊは、突部３２の突部上面３２Ｊと、ベース３１が露出してなるベース上面３１Ｊとから構成されている。ベース上面３１Ｊの外形は、アルミ板２０と略同形同大に形成されている。また、ベース３１には、アルミ板２０の長孔２０Ａと対応する位置にピン３３が形成されている。なお、ダイカスト部材３０には、流路３５が形成されている。

突部上面３２Ｊとベース上面３１Ｊとは、段差面３２Ｄによって連絡されている。段差面３２Ｄには、アルミ板２０のＲ部２０Ｒと対応する凹部３２Ｒが設けられている。また、段差面３２Ｄはベース上面３１Ｊに対して略垂直に伸び、段差面３２Ｄの高さは、アルミ板２０の厚みと略同一に形成されている。

図１に示されるように、ダイカスト部材３０のベース上面３１Ｊにアルミ板２０が載置されている。アルミ板２０の上面２０Ｊとダイカスト部材３０の突部上面３２Ｊとは略面一になっている。また、アルミ板２０の当接側面２０Ｓは、ダイカスト部材３０の段差面３２Ｄと当接した状態になっている。アルミ板２０の下面２０Ｋは、ダイカスト部材３０のベース上面３１Ｊと当接している。さらに、アルミ板２０の長孔２０Ａには、ダイカスト部材３０のピン３３が挿通された状態になっている。

ＦＳＷ接合部品１０の上面１０Ｍには、ダイカスト部材３０とアルミ板２０とが摩擦攪拌接合された軌跡であるＦＳＷ接合ライン４０が形成されている。ＦＳＷ接合ライン４０は、角環状に形成されている。

ＦＳＷ接合ライン４０は、ダイカスト部材３０の突部３２と、アルミ板２０の当接側面２０Ｓの境界部分を始点及び終点として形成されている。具体的には、ＦＳＷ接合部品１０のうち、ダイカスト部材３０の突部３２及びアルミ板２０の当接側面２０Ｓの境界部分に形成されているツール穴４１がＦＳＷ接合ライン４０の終点となっている。なお、ＦＳＷ接合ライン４０の始点はＦＳＷ接合ライン４０の終点位置付近に位置する。

ここで、本実施形態のＦＳＷ接合ライン４０は、第１接合ライン４０Ａと、第２接合ライン４０Ｂと、を有している。図３及び図４（Ａ）に示されるように、第１接合ライン４０Ａは、ダイカスト部材３０の上にアルミ板２０が重ねられた部分を摩擦攪拌接合してなる。図３及び図４（Ｂ）に示されるように、第２接合ライン４０Ｂは、ダイカスト部材３０とアルミ板２０が突き合わせられてなる境界部分を摩擦攪拌接合してなる。なお、第２接合ライン４０Ｂは、当接側面２０Ｓの下方に配置されるダイカスト部材３０まで達している。

そして、図１に示されるように、ＦＳＷ接合ライン４０のうち、ＦＳＷ接合ライン４０の始点及び終点近傍（ツール穴４１近傍）が、ダイカスト部材３０の突部３２の段差面３２Ｄと、アルミ板２０の当接側面２０Ｓとが突き合わせられた部分を摩擦攪拌接合してなる第２接合ライン４０Ｂで構成されている。

本実施形態のＦＳＷ接合部品１０は、以下のように製造される。
（１）図５（Ａ）に示されるように、アルミ板２０とダイカスト部材３０とが準備される。

（２）図５（Ｂ）に示されるように、ダイカスト部材３０のベース上面３１Ｊにアルミ板２０が載置される。このとき、アルミ板２０は、アルミ板２０の長孔２０Ａにダイカスト部材３０のピン３３が挿通するように載置される。

（３）次いで、長孔２０Ａの延びる方向に沿ってアルミ板２０がダイカスト部材３０の突部３２側にスライドされて、ダイカスト部材３０の段差面３２Ｄとアルミ板２０の当接側面２０Ｓとが当接される。なお、ダイカスト部材３０の段差面３２Ｄとアルミ板２０の当接側面２０Ｓとが当接された状態で、ダイカスト部材３０とアルミ板２０がずれないように仮固定される。

（４）次いで、図６（Ａ）に示されるように、ダイカスト部材３０とアルミ板２０とが、摩擦攪拌接合用ツール５０を用いて反時計回りにルートＲ１を移動しながら摩擦攪拌接合される。具体的には、図６（Ｂ）に示されるように、 摩擦攪拌接合用ツール５０は、ショルダー５１と、プローブ５２と、を有する。ショルダー５１は、略円柱体である。プローブ５２は、ショルダー５１よりも小さな径を有する略円柱体である。プローブ５２は、ショルダー５１の端面からショルダー５１の中心軸Ｃに沿って延びる。摩擦攪拌接合用ツール５０は、摩擦攪拌接合装置（図示略）に装備されて使用される。

そして、図６（Ｂ）及び図７（Ａ）に示されるように、プローブ５２を回転させながらダイカスト部材３０の段差面３２Ｄとアルミ板２０の当接側面２０Ｓとの境界部分に圧入する。これにより、プローブ５２の接触部に発生する摩擦熱によって、ダイカスト部材３０およびアルミ板２０の一部が軟化する。

そして、図６（Ａ）に示されるように、摩擦攪拌接合用ツール５０が中心軸Ｃを基軸に回転しながら、反時計回りにルートＲ１を移動する。これにより、ＦＳＷ接合ライン４０の始点Ｓ及び終点Ｆ近傍は、ダイカスト部材３０の段差面３２Ｄとアルミ板２０の当接側面２０Ｓとの突き合わせ部分が摩擦攪拌接合されてなる第２接合ライン４０Ｂが形成され（図７（Ａ））、その他の部分はダイカスト部材３０とアルミ板２０とが上下に重ねられた部分を摩擦攪拌接合されてなる第１接合ライン４０Ａが形成される（図７（Ｂ））。

ところで、上下に重ね合わせた部分を接合してなるＦＳＷ接合部品は、ボイドが発生しやすいという問題があった。本実施形態のＦＳＷ接合部品１０は、ボイドが発生しやすい部分が突き合わせ部分を接合してなる第２接合ライン４０Ｂで構成されている。

これにより、仮に、ボイドが発生したとしても、第２接合ライン４０Ｂは、アルミ板２０の当接側面２０Ｓ及びその下面２０Ｋがダイカスト部材３０の段差面３２Ｄ及びベース上面３１Ｊに接触している部分が摩擦攪拌接合されて形成されている。これにより、アルミ板２０の下面２０Ｋ及びダイカスト部材３０の上面３１Ｊのみが接触している部分を接続してなる第１接合ライン４０Ａよりも、接合面積の増加を図ることが可能となり、シール性の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、ボイドが発生しやすいＦＳＷ接合ライン４０の始点Ｓ及び終点Ｆ近傍を第２接合ライン４０Ｂで構成することで、効率的にボイドの発生を低減することができシール性を高めることができる。

また、ＦＳＷ接合ライン４０の一部のみが突き合わせ部分を接合してなる第２接合ライン４０Ｂで構成されているので、ＦＳＷ接合ライン４０の全周を第２接合ライン４０Ｂで構成する場合と比べて、アルミ板２０及びダイカスト部材３０の加工精度を高める必要がない。また、ダイカスト部材３０にアルミ板２０を嵌合させる必要もないので、特別な工程や器具を要さない。

さらに、段差面３２Ｄが凹部３２Ｒを有する湾曲した形状になっているので、アルミ板２０のＲ部２０Ｒを当接させることでアルミ板２０をダイカスト部材３０に対して容易に位置決めすることができる。

［他の実施形態］
（１）長孔２０Ａ及びピン３３を有さない構成であってもよい。

（２）段差面３２Ｄは凹部３２Ｒを有する構成であったが、直線状であってもよいし（図８（Ａ））、屈曲した形状であってもよい（図８（Ｂ））。また、第２接合ライン４０Ｂが複数個所に設けられる構成であってもよい（図８（Ｃ））。

（３）ＦＳＷ接合ライン４０は、環状でなくてもよい。例えば、直線状であってもよいし、湾曲又は屈曲した形状であってもよく、任意の形状に設定することができる。

１０ 接合部品
１０Ｍ 上面
２０ アルミ板
２０Ａ 長孔
２０Ｊ 上面
２０Ｒ Ｒ部
２０Ｓ 当接側面
３０ ダイカスト部材
３０Ｊ 上面
３１ ベース
３１Ｊ ベース上面
３２ 突部
３２Ｄ 段差面
３２Ｊ 突部上面
３２Ｒ 凹部
３３ ピン
４０ 接合ライン
４０Ａ 第１接合ライン
４０Ｂ 第２接合ライン
４１ ツール穴
５０ 摩擦攪拌接合用ツール
５１ ショルダー
５２ プローブ

Claims (9)

1. 接合部材と被接合部材とが摩擦攪拌接合されてなるＦＳＷ接合ラインを有するＦＳＷ接合部品において、
   前記被接合部材は、ベースと前記ベースの上面に形成される前記接合部材の厚みと略同一の突部とを備え、
   前記接合部材は、前記ベース上に配置されるとともに、前記接合部材の側面が前記突部に突き合わされ、
   前記ＦＳＷ接合ラインは、
   前記接合部材が前記被接合部材上に重ねられた部分が重ね方向で摩擦攪拌接合された第１接合ラインと、
   前記第１接合ラインと連続し、前記接合部材の側面と前記被接合部材の前記突部とが突き合わせられた境界部分が突き合わせ方向と直交する方向で摩擦攪拌接合された第２接合ラインと、から構成され、
   前記第２接合ラインの深さは、前記接合部材の下に配置された被接合部材まで達しているＦＳＷ接合部品。
2. 請求項１に記載のＦＳＷ接合部品であって、
   前記第２接合ラインは、屈曲又は湾曲しているＦＳＷ接合部品。
3. 請求項１又は２の何れか１の請求項に記載のＦＳＷ接合部品であって、
   前記第２接合ライン上に、前記ＦＳＷ接合の始点が配置されているＦＳＷ接合部品。
4. 請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載のＦＳＷ接合部品であって、
   前記第２接合ライン上に、前記ＦＳＷ接合の終点が配置されているＦＳＷ接合部品。
5. 請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載のＦＳＷ接合部品であって、
   前記ＦＳＷ接合ラインは環状に形成されているＦＳＷ接合部品。
6. 接合部材と被接合部材とを摩擦攪拌接合するＦＳＷ接合部品の製造方法において、
   前記被接合部材に、前記接合部材が載置されるベースと前記ベースの上面に形成される突部とを形成しておき、
   前記接合部材を前記被接合部材の前記突部に突き当て、
   突き当てられている前記接合部材と前記被接合部材との境界部分を摩擦攪拌接合する第１接合工程と、
   前記接合部材と前記被接合部材とが上下に重ねられた部分を摩擦攪拌接合する第２接合工程とを含むＦＳＷ接合部品の製造方法。
7. 請求項６に記載のＦＳＷ接合部品の製造方法であって、
   前記第１接合工程と前記第２接合工程とが連続して行われるＦＳＷ接合部品の製造方法。
8. 請求項６又は７に記載のＦＳＷ接合部品の製造方法であって、
   前記第１接合工程から始めるＦＳＷ接合部品の製造方法。
9. 請求項６乃至８の何れか１の請求項に記載のＦＳＷ接合部品の製造方法であって、
   前記被接合部品のうち前記突部と対向方向にピンを設けるとともに、
   前記接合部材に前記対向方向に延びる長孔を設け、
   前記接合部材を前記被接合部材の上面に載置するときに前記ピンを前記長孔に嵌合させ、
   前記長孔に沿って前記接合部材をスライドさせて、前記突部に前記接合部材の端部を突き当てるＦＳＷ接合部品の製造方法。

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