JP2020063801A - Fastening method of cast aluminum member - Google Patents

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内田 圭亮
Yoshiaki Uchida
圭亮 内田
憂也 瀬川
Yuya Segawa
憂也 瀬川
雅登 浦
Masato Ura
雅登 浦
雅志 古川
Masashi Furukawa
雅志 古川
朋也 岡崎
Tomoya Okazaki
朋也 岡崎
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Abstract

To provide a fastening method of a cast aluminum member which improves dimension accuracy by suppressing thermal deformation, and can suppress the lowering of the rigidity of a fastening-objective member when mechanically fastening the cast aluminum member and the other member.SOLUTION: This fastening method of a cast aluminum member has a surface treatment step (step S1) and a fastening step (step S2). In the step S1, surface treatment is applied by pushing in a mechanical fastening-scheduled point fastened with the other member in a cast member of aluminum or an aluminum alloy while rotating a friction agitation tool. Here, a push-in amount of the friction agitation tool in the step S1 is at a level for removing a chill layer of a surface of the cast member. In the step S2, mechanical fastening means fastens the cast member and the other member in the mechanical fastening point after superimposing them on each other.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、アルミニウム鋳物部材の締結方法に関する。   The present invention relates to a method for fastening an aluminum casting member.

特許文献1には、セルフピアッシングリベットを用いて2つの部材(ワーク)を締結する方法が開示されている。特許文献1に記載の方法で用いられるセルフピアッシングリベットは、中実かつ先端面が平面をなす軸部と、この軸部より大径の頭部を有するとともに、この軸部から上記頭部に向かって緩やかに拡径する形状に形成されている。また、特許文献1に記載の方法では、ワークに対して上記軸部を傾けつつ接触させて上記頭部が平面視で上記軸部の先端を中心に円を描くように、セルフピアッシングリベットを揺動させながら打ち込んでいる。   Patent Document 1 discloses a method of fastening two members (workpieces) using a self-piercing rivet. The self-piercing rivet used in the method described in Patent Document 1 has a solid shaft portion whose front end surface is a flat surface, and a head portion having a diameter larger than that of the shaft portion. The shape is gradually increased. Further, in the method described in Patent Document 1, the self-piercing rivet is rocked so that the shaft portion is brought into contact with the work while being inclined, and the head draws a circle around the tip of the shaft portion in a plan view. I am driving while moving.

特許第3865305号公報Japanese Patent No. 3865305

上述のように、特許文献1に記載の方法では、2つの部材を締結するに際してセルフピアッシングリベットを回転させながら押し込むようにしている。しかしながら、特許文献1に記載の方法を適用し、基材にアルミニウム鋳物部材を重ねてセルフピアッシングリベットにて2つの部材を締結する場合、アルミニウム鋳物の強度を上げるために熱処理を施してから締結するのが通例である。   As described above, in the method described in Patent Document 1, the self-piercing rivet is pushed while rotating when the two members are fastened. However, when the method described in Patent Document 1 is applied and the aluminum casting member is overlaid on the base material and the two members are fastened with the self-piercing rivet, the heat treatment is performed to increase the strength of the aluminum casting, and then the fastening is performed. Is customary.

そして、この熱処理は、熱処理時のアルミニウム鋳物部材の変形により寸法精度が悪化するとともに、熱変形により必要となる矯正のコストが嵩む。また、発明者は、フロードリルスクリューによる機械締結方法を採用することを考察したが、スクリューを打つ側の部材が薄い場合を除き、通常はスクリューを打つ場所に予め凹加工を行うため、締結後、凹部の周囲が応力集中箇所になってしまう。そして、アルミニウム鋳物部材をワークとする場合、この応力集中箇所が破断起点となり易くなってしまう。   Further, this heat treatment deteriorates the dimensional accuracy due to the deformation of the aluminum casting member during the heat treatment, and increases the cost of correction required due to the heat deformation. In addition, the inventor considered adopting a mechanical fastening method using a flow drill screw, but unless the member on the side that strikes the screw is thin, usually, in order to perform concave processing in advance at the place where the screw is strike, after fastening, The area around the recess becomes a stress concentration area. When an aluminum cast member is used as a work, this stress concentration point is likely to become a fracture starting point.

そこで、本発明の目的は、アルミ鋳物部材と他の部材を機械締結するに際し、熱変形を抑えて寸法精度を向上させるとともに締結対象部材の強度の低下を抑制することが可能な、アルミニウム鋳物部材の締結方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is, when mechanically fastening an aluminum casting member and another member, to suppress thermal deformation, improve dimensional accuracy, and suppress a decrease in strength of a fastening target member. To provide a fastening method.

上記目的を達成するための本発明の一態様に係るアルミニウム鋳物部材の締結方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金の鋳物部材における、他の部材との機械締結予定箇所を、摩擦撹拌ツールを回転させながら押し込むことで表面処理を施す表面処理ステップと、前記鋳物部材と前記他の部材とを重ねてから、機械締結手段が機械締結箇所にて前記鋳物部材と前記他の部材とを締結する締結ステップと、を有し、前記表面処理ステップにおける前記摩擦撹拌ツールの押し込み量は、前記鋳物部材の表面のチル層が除去される程度の量とする。   A method for fastening an aluminum casting member according to an aspect of the present invention for achieving the above object is to push a machine fastening scheduled portion with another member in a casting member made of aluminum or aluminum alloy while rotating a friction stir tool. A surface treatment step of applying a surface treatment, and a fastening step in which the casting member and the other member are superposed, and then the mechanical fastening means fastens the casting member and the other member at a machine fastening location, And the amount of pushing of the friction stir tool in the surface treatment step is such that the chill layer on the surface of the casting member is removed.

この一態様に係るアルミニウム鋳物部材の締結方法では、アルミ鋳物部材と他の部材を機械締結するに際し、摩擦撹拌ツールを用い、表面処理としてアルミ鋳物部材の表面のチル層が除去される程度の量だけ押し込んでから、機械締結を行う。よって、この一態様に係るアルミニウム鋳物部材の締結方法によれば、熱変形を抑えて寸法精度を向上させるとともに締結対象部材の強度の低下を抑制することが可能になる。   In the method for fastening an aluminum casting member according to this aspect, when mechanically fastening the aluminum casting member to another member, a friction stir tool is used, and the amount of the chill layer on the surface of the aluminum casting member is removed as a surface treatment. Just push it in and then tighten the machine. Therefore, according to the fastening method for an aluminum casting member according to this aspect, it is possible to suppress thermal deformation, improve dimensional accuracy, and suppress a decrease in strength of a fastening target member.

本発明によれば、アルミ鋳物部材と他の部材を機械締結するに際し、熱変形を抑えて寸法精度を向上させるとともに締結対象部材の強度の低下を抑制することが可能な、アルミニウム鋳物部材の締結方法を提供することができる。   According to the present invention, when mechanically fastening an aluminum casting member and another member, it is possible to suppress thermal deformation, improve dimensional accuracy, and suppress a decrease in strength of a fastening target member. A method can be provided.

本発明の一実施形態に係るアルミニウム鋳物部材の締結方法の一例を説明するためのフロー図である。It is a flow figure for explaining an example of a fastening method of an aluminum casting member concerning one embodiment of the present invention. 図1の締結方法で用いられるFSP(摩擦プロセス)用の設備の一構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one structural example of the equipment for FSP (friction process) used with the fastening method of FIG. 図2のIII−III断面図である。It is a III-III sectional view of FIG. 図2及び図3の設備により局部的に改質したアルミ鋳物部材の断面図である。It is sectional drawing of the aluminum casting member locally modified by the equipment of FIG. 2 and FIG. アルミ鋳物の表面近傍における断面写真の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional photograph in the surface vicinity of the aluminum casting. 図2及び図3の設備により局部改質を行う様子の一例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating an example of a mode that a local reforming is performed with the equipment of FIG. 2 and FIG. 図2及び図3の設備において回転ツールに突起部を備えないようにした設備により、局部改質を行う様子の一例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating an example of a mode that local modification | amendment is performed by the equipment which did not have the protrusion part in the rotary tool in the equipment of FIG. 2 and FIG. 改質を行わないアルミ鋳物部材に対してSPR(セルフピアッシングリベット)によって他の部材と締結を行う場合の機械締結方法の一例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating an example of the mechanical fastening method at the time of fastening with another member by SPR (self-piercing rivet) with respect to the aluminum casting member which is not modified. 図8の機械締結方法により機械締結された様子を示す一部断面斜視図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional perspective view showing a state where the machine is fastened by the machine fastening method of FIG. 8. 図3における固定点でのFSPによる改質部において、SPRによって他の部材と締結を行う場合の、機械締結方法の具体例を説明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a specific example of a mechanical fastening method when fastening is performed with another member by SPR in the FSP reforming portion at the fixed point in FIG. 3. 連続的な摩擦プロセス後にSPRによる機械締結を施した結果、加圧及び加熱後にSPRによる機械締結を施した結果、並びに比較例として改質なしでSPRによる機械締結を施した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of performing the mechanical fastening by SPR after a continuous friction process, the result of performing mechanical fastening by SPR after pressurization and heating, and the result of performing mechanical fastening by SPR without modification as a comparative example. . FDS(フロードリルスクリュー)による機械締結方法の一例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating an example of the mechanical fastening method by FDS (flow drill screw). 図12の方法により機械締結された様子を示す一部断面斜視図である。FIG. 13 is a partial cross-sectional perspective view showing the state of mechanical fastening by the method of FIG. 12. 図2〜図4における改質部に対してFDSによって締結を行う場合の、機械締結方法の具体例について説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the specific example of a mechanical fastening method at the time of fastening by FDS with respect to the modification part in FIGS. 本発明の一実施形態に係るアルミニウム鋳物部材の締結方法の代替例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the alternative example of the fastening method of the aluminum casting member which concerns on one Embodiment of this invention. 図15の方法により機械締結された様子を示す一部断面斜視図である。FIG. 16 is a partial cross-sectional perspective view showing the state of mechanical fastening by the method of FIG. 15. 本発明の一実施形態に係るアルミニウム鋳物部材の締結方法の他の代替例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the other alternative example of the fastening method of the aluminum casting member which concerns on one Embodiment of this invention. 図17の方法により機械締結された様子を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing a state in which the machine is fastened by the method of FIG. 17.

以下、本発明の一実施形態に係るアルミニウム鋳物部材(以下、アルミ鋳物部材)の締結方法について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係るアルミ鋳物部材の締結方法の一例を説明するためのフロー図である。   Hereinafter, a method for fastening an aluminum casting member (hereinafter, aluminum casting member) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart for explaining an example of a method for fastening an aluminum casting member according to this embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係るアルミ鋳物部材の締結方法(以下、本締結方法)は、アルミ鋳物部材と他の部材とを重ねて機械締結する方法であり、表面処理を予め行ってから(ステップS1)、機械締結を行う(ステップS2)。ここで、アルミ鋳物部材とは、アルミニウム又はアルミニウム合金の鋳物部材を指し、アルミニウムが含まれていればその成分を問わない。また、他の部材の成分も問わないが、一般的に金属製とすることができる。   As shown in FIG. 1, the method for fastening an aluminum casting member according to the present embodiment (hereinafter referred to as the present fastening method) is a method for mechanically fastening an aluminum casting member and another member by superposing the surface treatment in advance. After that (step S1), mechanical fastening is performed (step S2). Here, the aluminum casting member refers to a casting member made of aluminum or an aluminum alloy, and its component does not matter as long as aluminum is included. In addition, the components of other members are not limited, but they can be generally made of metal.

ステップS1(表面処理ステップ)では、アルミ鋳物部材における、他の部材との機械締結予定箇所を、摩擦撹拌ツールを回転させながら押し込むことで、表面処理を施す。ここで、ステップS1における摩擦撹拌ツールの押し込み量は、アルミ鋳物部材の表面のチル層が除去される程度の量とする。ステップS2(締結ステップ)では、アルミ鋳物部材と他の部材とを重ねてから、機械締結手段が機械締結箇所にてアルミ鋳物部材と他の部材とを締結する。ここで、機械締結手段は問わない。   In step S1 (surface treatment step), the aluminum cast member is subjected to surface treatment by pushing a planned machine fastening portion with another member while rotating the friction stir tool. Here, the pushing amount of the friction stir tool in step S1 is set to such an amount that the chill layer on the surface of the aluminum casting member is removed. In step S2 (fastening step), the aluminum casting member and the other member are superposed, and then the machine fastening means fastens the aluminum casting member and the other member at the machine fastening location. Here, the machine fastening means does not matter.

このように、本締結方法は、摩擦撹拌ツールを用いた処理(以後、FSP:摩擦プロセス)によって局所的に部材の性質を変え(改質し)、その後、機械的な締結を行う。つまり、本締結方法は、摩擦プロセスによるアルミ鋳物部材の局所改質を併用したアルミ鋳物部材の機械的締結方法であると言える。なお、この摩擦プロセスは、摩擦撹拌プロセスと称することもできる。   As described above, in the present fastening method, the property of the member is locally changed (modified) by the treatment using the friction stir tool (hereinafter, FSP: friction process), and then the mechanical fastening is performed. In other words, it can be said that this fastening method is a mechanical fastening method for an aluminum casting member that also uses local modification of the aluminum casting member by a friction process. Note that this friction process can also be referred to as a friction stirring process.

次に、本締結方法の具体的な例について、図2以降の図面を参照しながら説明する。
まず、図2〜図5を参照しながら、摩擦プロセス(FSP)で用いられる設備、加工条件、並びにアルミ鋳物部材の局所的な改質の様子について、例を挙げて説明する。図2は、本締結方法における、FSP用の設備の一構成例を示す斜視図で、図3は、図2のIII−III断面図である。また、図4は、図2及び図3の設備により局部的に改質したアルミ鋳物部材の断面図である。図5は、アルミ鋳物の表面近傍における断面写真の一例を示す図である。
Next, a specific example of this fastening method will be described with reference to the drawings starting from FIG.
First, with reference to FIGS. 2 to 5, equipment and processing conditions used in a friction process (FSP), and a state of local modification of an aluminum casting member will be described with examples. FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of equipment for FSP in the present fastening method, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 4 is a sectional view of an aluminum casting member locally modified by the equipment of FIGS. 2 and 3. FIG. 5: is a figure which shows an example of the cross-sectional photograph in the surface vicinity of an aluminum casting.

図2に示すように、FSP用の設備は、摩擦撹拌ツール10と、アルミ鋳物部材であるワークWを載置する受け部材(裏当て金等)12と、を有することができる。摩擦撹拌ツール10は、その本体に円筒形の回転部材(回転ツール)11が回転可能に配設されており、回転ツール11はその先端部11bに円筒形の突起部(ピン部)11aを有することができる。突起部11aの形状は問わず、改質したい部分に合わせたものとすることができる。回転ツール11の先端部11b及び突起部11aは、ワークWへの加工形状により異なることになり、図2及び図3における例では、回転ツール11の突起部11a以外の先端部11bもワークWに当接して表面処理を行う部分となる。   As shown in FIG. 2, the equipment for FSP can have a friction stir tool 10 and a receiving member (a backing plate or the like) 12 on which a work W which is an aluminum casting member is placed. In the friction stir tool 10, a cylindrical rotating member (rotating tool) 11 is rotatably arranged on the main body, and the rotating tool 11 has a cylindrical protruding portion (pin portion) 11a at its tip 11b. be able to. Regardless of the shape of the protruding portion 11a, it can be adapted to the portion to be modified. The tip 11b and the protrusion 11a of the rotary tool 11 differ depending on the processing shape of the work W. In the examples in FIGS. 2 and 3, the tip 11b other than the protrusion 11a of the rotary tool 11 also becomes the work W. It comes into contact with the surface for surface treatment.

この設備において、まず、前処理となる表面処理を施す箇所(つまり機械締結予定箇所)が回転ツール11の突起部11a及び先端部11bに合うように、ワークWを受け部材12上に載置する。機械締結予定箇所は、最終的に他の部材との締結部となる箇所及びその近傍箇所である。そして、図2及び図3における弧状の矢印に示すように回転ツール11を回転させながら、図2及び図3における下方へ向かう矢印に示すように摩擦撹拌ツール10自体によりワークWに向けて加圧する。   In this equipment, first, the work W is placed on the receiving member 12 so that the portion to be subjected to the surface treatment as the pretreatment (that is, the portion to be machine-fastened) matches the protrusion 11a and the tip 11b of the rotary tool 11. . The planned machine fastening locations are the location that will eventually become the fastening portion with another member and the location in the vicinity thereof. Then, while rotating the rotary tool 11 as shown by the arc-shaped arrows in FIGS. 2 and 3, the friction stir tool 10 itself pressurizes the work W as shown by the downward arrow in FIGS. 2 and 3. .

機械締結予定箇所が一カ所ではない場合には、摩擦撹拌ツール10を移動させて連続的にFSPを実施することになり、以下、この表面処理をFSP(連続)と称する。例えば直線状の領域である場合には、図2における直線矢印(III−IIIで示す方向と同じ直線矢印)に示したように、その領域を網羅するように摩擦撹拌ツール10を移動させていき、その領域内を表面処理することになる。   When there is not one planned machine fastening position, the friction stir tool 10 is moved to continuously perform FSP, and this surface treatment is hereinafter referred to as FSP (continuous). For example, in the case of a linear region, the friction stir tool 10 is moved so as to cover the region, as indicated by the linear arrow in FIG. 2 (the same linear arrow as the direction indicated by III-III). , The surface of the area will be treated.

このような表面処理により、ワークWにおいて、他の部材との締結部となる部分及びその近傍(例えば図2〜図4において撹拌部(改質部)Tとして示す領域)を改質することができ、図4で例示するような改質完了後のワークWmとすることができる。ここで、改質とは、回転ツール11の押し込み、及び摩擦熱発生を伴う回転により生ずる改質であり、強度及び延性を向上させるような改質を指す。   By such surface treatment, it is possible to modify the portion of the work W that will be the fastening portion with another member and the vicinity thereof (for example, the region shown as the stirring portion (reforming portion) T in FIGS. 2 to 4). Therefore, the work Wm after completion of reforming as illustrated in FIG. 4 can be obtained. Here, the reforming is a reforming that occurs due to the pushing of the rotary tool 11 and the rotation accompanied by the generation of frictional heat, and refers to a reforming that improves strength and ductility.

また、図示しないが、機械締結予定箇所が一カ所(固定点)である場合には、摩擦撹拌ツール10を移動させずに突起部11aの位置でFSPを実施することになり、以下そのようなFSPをFSP(点)と称する。また、機械締結予定箇所が一カ所である場合でも、突起部11aを有さない回転ツール11を使用する場合の表面処理は、上方からの押圧(加圧)と摩擦による加熱とによる処理となり、以下そのような処理をFSP(点)と区別するために加圧・加熱と称する。FSP(点)又は加圧・加熱においても、改質される領域が異なるものの、FSP(連続)と同様の改質を行うことができる。   Further, although not shown, when the planned machine fastening position is one (fixed point), the FSP is carried out at the position of the protrusion 11a without moving the friction stir tool 10, and The FSP is called FSP (dot). In addition, even when there is only one planned machine fastening location, the surface treatment when using the rotary tool 11 that does not have the protrusion 11a is a treatment by pressing (pressurizing) from above and heating by friction, Hereinafter, such treatment is referred to as pressurization / heating in order to distinguish it from FSP (dots). Even in FSP (dot) or pressurization / heating, the same reforming as FSP (continuous) can be performed, although the reformed region is different.

これらの摩擦撹拌ツール10に対する制御は、図示しない制御部から行うことができる。このような制御に先立ち、まず、上記制御部に加工条件(以下、FSP条件)が設定されることになる。FSP条件としては、例えば、回転ツール11の回転数、回転ツール11のワークWに対する押し込み量、回転ツール11のワークWに対する加圧力、回転ツール11のワークWに対する当接角度、加工時間、及び保持時間などが挙げられる。   Control of these friction stir tools 10 can be performed by a control unit (not shown). Prior to such control, processing conditions (hereinafter referred to as FSP conditions) are first set in the control unit. The FSP conditions include, for example, the number of rotations of the rotary tool 11, the pressing amount of the rotary tool 11 with respect to the work W, the pressing force of the rotary tool 11 with respect to the work W, the contact angle of the rotary tool 11 with respect to the work W, the processing time, and the holding. Time is included.

なお、この設備において、上記当接角度は、例えば0.1mm未満の単位で制御可能としておく。保持時間は、回転ツール11を回転させずにその位置を移動させない状態で保持される時間とすることができる。加工時間は、保持時間の終了から次回の保持開始までに(最初は回転開始から保持時間の開始までに)回転ツール11を回転させる時間とすることができる。また、FSP条件は、FSP(連続)、FSP(点)、及び加圧・加熱のうちいずれを実行するかによっても、少なくとも一部を異ならせることになる。   In this equipment, the contact angle can be controlled in units of less than 0.1 mm, for example. The holding time can be a time in which the rotary tool 11 is held in a state where it is not rotated and its position is not moved. The processing time can be the time for rotating the rotary tool 11 from the end of the holding time to the start of the next holding (first from the start of rotation to the start of the holding time). Further, the FSP conditions will differ at least in part depending on which of FSP (continuous), FSP (point), and pressurization / heating is executed.

上述のような表面処理において、本実施形態では、FSP条件の一つである回転ツール11の押し込み量を、表面のチル層を除去できる程度の量(チル層を除去できる深さ)に設定しておく。設定される押し込み量の一例として、図3には押し込み量D1を示している。チル層は、鋳物表面の急速凝固により生成される層であり、例えば図5で例示した、表面からの深さDcで示される層である。Dcは、例えば0.05〜0.4mm程度となる。例えば、チル層より深層(チル層の下端から深さDaで示される層)ではその硬度Hvが80程度となるのに対し、チル層の硬度Hvは90以上となり、アルミ鋳物部材のチル層はアルミ鋳物部材の内部より硬くなる。本実施形態では、このような硬いチル層を除去できるように押し込み量が設定されることになる。   In the surface treatment as described above, in this embodiment, the pushing amount of the rotary tool 11, which is one of the FSP conditions, is set to an amount that can remove the chill layer on the surface (depth to remove the chill layer). Keep it. As an example of the pushing amount set, the pushing amount D1 is shown in FIG. The chill layer is a layer generated by rapid solidification of the surface of the casting, and is, for example, the layer indicated by the depth Dc from the surface illustrated in FIG. Dc is, for example, about 0.05 to 0.4 mm. For example, the hardness Hv of a layer deeper than the chill layer (the layer indicated by the depth Da from the lower end of the chill layer) is about 80, whereas the hardness Hv of the chill layer is 90 or more, and the chill layer of the aluminum casting member is Harder than the inside of an aluminum casting member. In this embodiment, the pushing amount is set so that such a hard chill layer can be removed.

FSP条件の一つである回転ツール11の押し込み量は、機械的締結する部位(締結部)のチル層の厚さを予め測定して、確実にチル層を除去でき、且つ材料の厚みが薄くなり過ぎない値に設定しておくことができる。摩擦撹拌ツールの押し込み量を調整し、好ましくはチル層のみを除去するようにすることで、アルミ鋳物部材の他の部分を不必要に除去しないので、機械締結箇所の厚さ寸法を下げ過ぎることがない。この押し込み量D1は、例えば図5の例では、深さが0.1〜0.5mm程度とすることができる。   The pushing amount of the rotary tool 11, which is one of the FSP conditions, can be surely removed by measuring the thickness of the chill layer at the mechanical fastening portion (fastening portion) in advance, and the thickness of the material is small. It can be set to a value that is not too high. By adjusting the pushing amount of the friction stir tool, preferably by removing only the chill layer, it does not unnecessarily remove other parts of the aluminum casting member, so reduce the thickness dimension of the machine fastening point too much. There is no. For example, in the example of FIG. 5, the pressing amount D1 can have a depth of about 0.1 to 0.5 mm.

図6及び図7を参照しながら、このようなFSPによるアルミ鋳物部材の局部改質方法を施した結果の例について説明する。図6は、図2及び図3の設備により局部改質を行う様子の一例を説明するための断面図である。図7は、図2及び図3の設備において回転ツール11に突起部11aを備えないようにした設備により、局部改質を行う様子の一例を説明するための断面図である。   With reference to FIGS. 6 and 7, an example of the result of applying the method for locally modifying an aluminum casting member by such FSP will be described. FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining an example of how local modification is performed by the equipment of FIGS. 2 and 3. FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining an example of how local modification is performed by the equipment in which the rotary tool 11 is not provided with the protrusion 11 a in the equipment of FIGS. 2 and 3.

図6における左側の図は、図3と同様であり、FSP(点)において、突起部11aを有する回転ツール11を用いて押し込み及び回転を行っている様子を示している。図6における右側の図は、そのような押し込み及び回転の完了後、回転ツール11及び受け部材12を取り除いた、改質完了後のワークWmの様子を示している。図6に示す改質完了後のワークWmでは、回転ツール11における先端部(先端面)11bに合った棚部Hbとともに突起部11aに合った孔Haが形成されている様子が分かる。また、FSP(連続)でも同様の断面が形成されることになり、その場合、図6の孔Haは連続させる方向に連なる溝に該当することになる。   The drawing on the left side of FIG. 6 is similar to FIG. 3, and shows a state in which the FSP (dots) are pushed and rotated using the rotary tool 11 having the protrusion 11a. The drawing on the right side in FIG. 6 shows a state of the work Wm after the completion of reforming, in which the rotary tool 11 and the receiving member 12 are removed after the completion of such pushing and rotation. In the work Wm after completion of the modification shown in FIG. 6, it can be seen that a hole Ha that matches the protrusion 11a is formed together with a shelf Hb that matches the tip (tip surface) 11b of the rotary tool 11. Further, a similar cross section is also formed in FSP (continuous), and in that case, the hole Ha in FIG. 6 corresponds to a groove continuous in the continuous direction.

図7における左側の図は、図3と同様ではあるが、加圧・加熱において、突起部11aを設けていない回転ツール11を用いて押し込み及び回転を行っている様子を示している。図7における右側の図は、そのような押し込み及び回転の完了後、回転ツール11及び受け部材12を取り除いた、改質完了後のワークWmの様子を示している。図7に示す改質完了後のワークWmでは、回転ツール11の先端部(先端面)11bに合った棚部Hbが形成されている様子が分かる。   The drawing on the left side in FIG. 7 is similar to FIG. 3, but shows a state in which the rotary tool 11 having no protrusion 11a is used to perform pressing and rotation during pressurization / heating. The drawing on the right side in FIG. 7 shows a state of the work Wm after completion of reforming, in which the rotary tool 11 and the receiving member 12 have been removed after completion of such pushing and rotation. In the work Wm after completion of the modification shown in FIG. 7, it can be seen that a shelf portion Hb matching the tip portion (tip surface) 11b of the rotary tool 11 is formed.

次に、ワークWmの改質部Tにおいて他の部材と機械締結を行う方法について、比較例として改質を行わないアルミ鋳物部材と他の部材とを機械締結を行う方法と比較しながら説明する。   Next, as a comparative example, a method of mechanically fastening other members in the reforming section T of the work Wm will be described in comparison with a method of mechanically fastening an uncast aluminum casting member and another member. .

まず、図8〜図11を参照しながら、機械締結にSPR(セルフピアッシングリベット)を用いる具体例について説明する。図8は、改質を行わないワーク(アルミ鋳物部材)Wに対してSPRによって他の部材と締結を行う場合の機械締結方法の一例を説明するための断面図である。図9は図8の機械締結方法により機械締結された様子を示す一部断面斜視図である。図10は、改質部TにおいてSPRによって他の部材と締結を行う場合の、機械締結方法の具体例を説明するための断面図である。また、図11は、連続的なFSP後にSPRを施した結果、加圧及び加熱後にSPRを施した結果、並びに比較例として改質なしでSPRを施した結果を示す図である。   First, a specific example of using SPR (self-piercing rivet) for mechanical fastening will be described with reference to FIGS. 8 to 11. FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining an example of a mechanical fastening method when fastening a workpiece (aluminum casting member) W that is not modified with another member by SPR. FIG. 9 is a partial cross-sectional perspective view showing a state of mechanical fastening by the mechanical fastening method of FIG. 8. FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a specific example of the mechanical fastening method in the case where the reforming section T is fastened to another member by SPR. Further, FIG. 11 is a diagram showing a result of performing SPR after continuous FSP, a result of performing SPR after pressurization and heating, and a result of performing SPR without modification as a comparative example.

図8の左側に示すように、SPRによる機械締結は、締結対象としてアルミ鋳物部材であるワークWと他の部材であるワークWoとを重ねた上に、SPR(以下、図8におけるリベットR)の突起部が部材Woに当接するように配置されて行われる。この機械締結は、例えば、円筒部21、押圧部22、及び台座部23を有する設備により行うことができる。台座部23は、その当接する面とは逆側の面の形状をもつ突起部23aを有する。円筒部21は、締結対象を上側から抑え台座部23とともにその締結対象を挟み込む。押圧部22は、円筒部21の内側にスライド可能に設けられ、リベットRの上端を押圧する。   As shown on the left side of FIG. 8, in mechanical fastening by SPR, a workpiece W that is an aluminum casting member and a workpiece Wo that is another member are overlapped with each other as a fastening target, and then SPR (hereinafter, rivet R in FIG. 8). The protrusion is placed so as to contact the member Wo. This mechanical fastening can be performed by, for example, equipment having a cylindrical portion 21, a pressing portion 22, and a pedestal portion 23. The pedestal portion 23 has a protrusion portion 23a having a shape of a surface opposite to the contact surface. The cylindrical portion 21 suppresses the fastening target from the upper side and sandwiches the fastening target together with the pedestal portion 23. The pressing portion 22 is slidably provided inside the cylindrical portion 21 and presses the upper end of the rivet R.

このような設備により、まず、締結対象のワークWにワークWoを重ね、その上面(ワークWoの上面)を円筒部21で抑えることができるように円筒部21を下側に下げる。次いで、リベットRをその突起部がワークWoの上面に当接するように配置し、リベットRの上面を押圧するように押圧部22を設置して押圧する。機械締結が完了後は、図8の右側に示すように、円筒部21、押圧部22、及び台座部23を、リベットRにより機械締結されたワークW,Wo(図9参照)から離間させ、それを取り出す。   With such equipment, first, the work Wo is overlaid on the work W to be fastened, and the cylindrical portion 21 is lowered so that the upper surface (upper surface of the work Wo) can be suppressed by the cylindrical portion 21. Next, the rivet R is arranged so that its protrusion contacts the upper surface of the work Wo, and the pressing portion 22 is installed and pressed so as to press the upper surface of the rivet R. After the mechanical fastening is completed, as shown in the right side of FIG. 8, the cylindrical portion 21, the pressing portion 22, and the pedestal portion 23 are separated from the works W and Wo (see FIG. 9) mechanically fastened by the rivets R. Take it out.

比較例として、改質を施さないアルミ鋳物部材のSPRによる締結例を挙げる。SPRを用いた機械締結においては、下板がアルミ鋳物部材である場合、SPRのためにアルミ鋳物に熱処理(熱処理の質別として例えばT7処理)が必要となっている。そのため、このような場合、熱処理及び矯正に要するコストが嵩むこと、並びに熱処理時の変形により精度が悪化することが課題となっている。ここで、T7処理は、溶体化処理後安定化処理、或いは過時効処理などと称される処理である。   As a comparative example, an example of fastening an uncast aluminum casting member by SPR will be given. In the mechanical fastening using SPR, when the lower plate is an aluminum casting member, heat treatment (for example, T7 treatment as a heat treatment quality) is required for the aluminum casting for SPR. Therefore, in such a case, there are problems that the cost required for the heat treatment and the correction is increased and that the accuracy is deteriorated due to the deformation during the heat treatment. Here, the T7 treatment is a treatment called a solution treatment stabilization treatment or an overaging treatment.

そして、このような熱処理を施さずにSPRによる機械締結を施した場合、例えば、図11の左列に示す比較例のような状態(「SPRのみ」で示す状態)のように割れが生じてしまう。ここで、図11の左列、中列、及び右列では、押し込み量D1を0.1〜0.5mm程度とし、ワークWoとして鋼板(SCGA590 t1.6)を用い、アルミ鋳物部材(ワークW)としてADT10−F t3.0を用いて機械締結を行った場合を示している。図11の左列では、SPRのみ場合の断面図、その断面図に示す矢視方向からの外観写真及びカラーチェック後の写真を示している。なお、カラーチェックとは割れ等を分かり易くするための色付けを伴うチェック処理を指す。   When the mechanical fastening by SPR is performed without performing such heat treatment, for example, a crack is generated as in the state (state shown as “SPR only”) like the comparative example shown in the left column of FIG. I will end up. Here, in the left column, the middle column, and the right column of FIG. 11, the pressing amount D1 is about 0.1 to 0.5 mm, the steel plate (SCGA590 t1.6) is used as the work Wo, and the aluminum casting member (work W ) Indicates that mechanical fastening is performed using ADT10-Ft3.0. In the left column of FIG. 11, a cross-sectional view in the case of only SPR, an external view photograph from the arrow direction shown in the cross-sectional view, and a photograph after color check are shown. The color check refers to a check process involving coloring for making cracks and the like easy to see.

このような課題が生じる理由は、熱処理を施していないアルミ鋳物の場合(所謂、F材と呼ばれるものである場合)、材料の局部的変形が大きい締結方法であるSPRに対して、アルミ鋳物の延性(局部伸び)が不足しているためである。   The reason why such a problem arises is that in the case of an aluminum casting that has not been heat-treated (so-called F material), the aluminum casting is This is because the ductility (local growth) is insufficient.

これに対し、本実施形態では、上述したようなSPRによる機械締結を、FSP(連続)又は加圧・加熱により改質された改質部Tに対して施すことになる。具体的には、図10の左側に示すように、まず改質部Tを下側に向けてワークWmをワークWoの下側に重ねる。そして、ワークWoの上面にリベットRを当接させるとともに、台座部31を改質部Tの部分に当接させる。そして、図10において図示しない、図8の円筒部21及び押圧部22により、上側からワークWoを抑える工程及びリベットRの押圧工程を行い、図10の右側に示すようなリベットRが機械締結されたワークW,Woが製作できる。ここで、台座部31は、図10の左側に示すように、底が平面の凹部31aを有することができ、これにより、図10の右側に示すように平面部を有する突起部Taを改質部Tに形成することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the mechanical fastening by SPR as described above is applied to the reforming section T which is reformed by FSP (continuous) or pressure / heating. Specifically, as shown on the left side of FIG. 10, first, the work Wm is overlaid on the lower side of the work Wo with the reforming section T facing downward. Then, the rivet R is brought into contact with the upper surface of the work Wo, and the pedestal portion 31 is brought into contact with the modified portion T. Then, the step of suppressing the work Wo and the step of pressing the rivet R are performed from the upper side by the cylindrical portion 21 and the pressing portion 22 of FIG. 8, which are not shown in FIG. 10, and the rivet R as shown on the right side of FIG. 10 is mechanically fastened. It is possible to produce the work W, Wo. Here, the pedestal portion 31 may have a recessed portion 31a having a flat bottom as shown on the left side of FIG. 10, and as a result, the protrusion Ta having the flat portion as shown on the right side of FIG. 10 is modified. It can be formed in the portion T.

FSP(連続)又は加圧・加熱によってアルミ鋳物部材の延性を局部的に向上させることができ、そのような改質を行った改質部Tに対してSPRによる機械締結を行うことで、SPR時のアルミ鋳物部材の割れを抑制できる。   It is possible to locally improve the ductility of the aluminum casting member by FSP (continuous) or pressurization / heating, and by performing mechanical fastening by SPR on the reformed portion T that has undergone such reforming, SPR It is possible to suppress cracking of the aluminum casting member at the time.

図11の中列、右列では、それぞれFSP(連続)後にSPRによる機械締結を施した場合、加圧・加熱後にSPRによる機械締結を施した場合について、その断面図、その断面図に示す矢視方向からの外観写真及びカラーチェック後の写真を示している。図11では、FSP(連続)又は加圧・加熱のいずれの表面処理後に行った機械締結処理によっても、割れが生じていないのが分かる。また、説明を省略したがSPRによる機械締結の前にFSP(点)を施して、それにより改質部Tに図6に示す孔Haを形成した場合でも、同様の効果が得られる。   In the middle and right rows of FIG. 11, cross-sectional views and arrows showing the cross-sectional views of the case where the mechanical fastening by SPR is performed after FSP (continuous) and the mechanical fastening by SPR is performed after pressurizing and heating, respectively. An external view photograph from the viewing direction and a photograph after color check are shown. In FIG. 11, it can be seen that no crack is generated by the mechanical fastening process performed after any surface treatment of FSP (continuous) or pressure / heating. Although not described, the same effect can be obtained even when the holes Ha shown in FIG. 6 are formed in the modified portion T by performing FSP (dots) before the mechanical fastening by SPR.

このように、本実施形態では、SPRにより機械締結を行う領域(機械締結箇所及びその近傍)に、FSP(連続)、FSP(点)、又は加圧・加熱による表面処理を施し、その領域の延性を向上させるため、割れが生じていない。よって、本実施形態では、割れ抑制という観点からSPRを用いた機械締結の締結品質を向上させることができると言える。また、上記表面処理により、この領域における強度も向上させることができ、その観点からも上記締結品質を向上させることができると言える。   As described above, in this embodiment, the area where the mechanical fastening is performed by SPR (the mechanical fastening location and its vicinity) is subjected to the surface treatment by FSP (continuous), FSP (point), or pressure / heating, and the area No cracks occur to improve ductility. Therefore, in this embodiment, it can be said that the fastening quality of the mechanical fastening using SPR can be improved from the viewpoint of suppressing cracking. Further, it can be said that the surface treatment can also improve the strength in this region, and from that viewpoint, the fastening quality can be improved.

次に、図12〜図14を参照しながら、機械締結にFDS(フロードリルスクリュー)を用いる具体例について説明する。図12は、FDSによる機械締結方法の一例を説明するための断面図、図13は、図12の方法により機械締結された様子を示す一部断面斜視図である。図14は、FSP(点)によって改質された改質部Tにおいて、FDSによって締結を行う場合の、機械締結方法の具体例について説明するための断面図である。   Next, a specific example of using an FDS (flow drill screw) for mechanical fastening will be described with reference to FIGS. 12 to 14. FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining an example of the mechanical fastening method by FDS, and FIG. 13 is a partial cross-sectional perspective view showing the state of mechanical fastening by the method of FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view for describing a specific example of the mechanical fastening method when fastening is performed by FDS in the reforming section T that is reformed by FSP (dots).

図12の左側に示すように、FDSによる機械締結は、締結対象として孔Hsを開けたアルミ鋳物部材であるワークWと他の部材であるワークWoとを重ね、その孔HsにFDS(以下、図12におけるスクリューS)を配置した状態から開始される。この状態から、図12の中央に示すように、スクリューSを回転及び押圧により徐々にねじ込んでいくことで、図12の右側及び図13に示すようにFDSによる機械締結が完了する。   As shown on the left side of FIG. 12, in mechanical fastening by FDS, a work W that is an aluminum casting member having a hole Hs as a fastening target and a work Wo that is another member are overlapped with each other, and FDS (hereinafter, It starts from the state where the screw S) in FIG. 12 is arranged. From this state, as shown in the center of FIG. 12, the screw S is gradually screwed by rotation and pressing to complete the mechanical fastening by FDS as shown in the right side of FIG. 12 and FIG.

FDSによる機械締結は、このような締結方法であるため、上板(ここではワークW)に予め孔(プリホール)を開けておく場合が多い。ここで、上板は、例えば1.5mm以上の厚みを有するものが多い。特に、アルミ鋳物部材の板厚は通常2mm以上あるため、上板としてアルミ鋳物部材を採用する場合はプリホールが必要となる。よって、アルミ鋳物部材を上板としてFDSにより機械締結を行う場合には、上板へのプリホール形成のために加工コストが嵩んでしまうことになる。さらに、孔Hsの周囲の材料強度が他の部位と同じであるため、孔Hsにより応力集中する分、その周囲が最弱部位になり易く、破断部位になり易い。   Since mechanical fastening by FDS is such a fastening method, a hole (pre-hole) is often preliminarily formed in the upper plate (workpiece W in this case) in advance. Here, the upper plate often has a thickness of, for example, 1.5 mm or more. In particular, since the plate thickness of an aluminum casting member is usually 2 mm or more, when an aluminum casting member is used as the upper plate, a prehole is required. Therefore, when the aluminum cast member is used as the upper plate for mechanical fastening by FDS, the processing cost is increased due to the formation of the prehole on the upper plate. Furthermore, since the material strength around the hole Hs is the same as that of the other parts, the stress is concentrated on the hole Hs, so that the surrounding part is likely to be the weakest part and is likely to be the fracture part.

これに対し、本実施形態では、上述したようなFDSによる機械締結を、FSP(点)により改質された改質部Tに対して施すことになる。この改質部Tも、押し込み量D1を例えば0.1〜0.5mm程度として形成することができる。具体的には、図14の左側に示すように、まず孔Haを有する改質部Tを上側に向けてワークWmをワークWoの上側に重ねる。そして、孔HaにスクリューSの先端部を挿入し、回転及び押圧によりスクリューSをねじ込む。これにより、図14の右側に示すようにFDSによる機械締結が完了する。   On the other hand, in the present embodiment, the mechanical fastening by the FDS as described above is performed on the reforming section T reformed by the FSP (dots). The reforming portion T can also be formed with a pressing amount D1 of, for example, about 0.1 to 0.5 mm. Specifically, as shown on the left side of FIG. 14, first, the work Wm is overlaid on the upper side of the work Wo with the reforming section T having the hole Ha facing upward. Then, the tip of the screw S is inserted into the hole Ha, and the screw S is screwed in by rotating and pressing. As a result, the mechanical fastening by FDS is completed as shown on the right side of FIG.

このように、本実施形態では、FDSにより機械締結を行う領域(機械締結箇所及びその近傍)に、FSP(点)による表面処理を施し、機械締結箇所に孔を形成するとともにその領域の強度を向上させている。よって、本実施形態では、FDSによる機械締結の締結強度を向上して締結品質の向上を図ることができるだけでなく、そのような向上の過程においてFDSを設置する箇所に孔を形成することができる。よって、本実施形態では、通常必要となるアルミ鋳物部材への孔開け工程を別途行わずに済み、製造に要する手間とコストを低減させることができる。   As described above, in the present embodiment, the area where the mechanical fastening is performed by the FDS (the mechanical fastening location and the vicinity thereof) is subjected to the surface treatment by the FSP (points) to form the hole at the mechanical fastening location and increase the strength of the area. Is improving. Therefore, in the present embodiment, not only the fastening strength of the mechanical fastening by FDS can be improved to improve the fastening quality, but also holes can be formed at the locations where the FDS is installed in the process of such improvement. . Therefore, in the present embodiment, it is not necessary to separately perform a hole forming step in the aluminum casting member which is usually required, and the labor and cost required for manufacturing can be reduced.

以上に説明したように、本締結方法では、アルミ鋳物部材と他の部材を機械締結するに際し、摩擦撹拌ツールを用い、表面処理としてアルミ鋳物部材の表面のチル層が除去される程度の量だけ押し込んでから、機械締結を行う。よって、本締結方法によれば、締結箇所の延性を向上させることができるため熱変形を抑えて寸法精度を向上させるとともに、締結箇所の強度を向上させ厚さ寸法を下げ過ぎることもないため、締結対象部材の強度の低下を抑制することが可能になる。   As described above, in the present fastening method, when mechanically fastening the aluminum casting member and the other member, a friction stir tool is used, and only an amount such that the chill layer on the surface of the aluminum casting member is removed as the surface treatment. After pushing it in, tighten the machine. Therefore, according to the present fastening method, it is possible to improve the ductility of the fastening portion, thereby suppressing thermal deformation and improving the dimensional accuracy, and also improving the strength of the fastening portion and not reducing the thickness dimension too much. It is possible to suppress the decrease in the strength of the member to be fastened.

また、本実施形態によれば、ダイカストの熱処理が不要になるので、アルミ鋳物部材を製造するに際して要するエネルギー及びコストも低減させることができる。また、本実施形態は、例えば自動車業界などにおける電動化に伴うボディ等の軽量化のニーズが高まっており、それを受けてアルミ鋳物部材の採用が拡大しているため、今後特に有益となる。   Further, according to the present embodiment, the heat treatment of the die casting becomes unnecessary, so that the energy and cost required for manufacturing the aluminum casting member can be reduced. In addition, the present embodiment will be particularly useful in the future, because there is an increasing need for weight reduction of bodies and the like due to electrification in the automobile industry and the like, and the adoption of aluminum cast members is expanding accordingly.

<代替例>
以上において、本実施形態に係るアルミ鋳物部材の締結方法の様々な例について説明したが、以下に説明する代替例1及び代替例2をはじめとして、様々な代替例が採用し得る。例えば、上述した例において、以下の代替例1,2で例示するように、他の部材もアルミ鋳物部材とすること、さらには改質したアルミ鋳物部材とすることもできる。
<Alternative example>
In the above, various examples of the fastening method of the aluminum casting member according to the present embodiment have been described, but various alternative examples can be adopted including the alternative example 1 and the alternative example 2 described below. For example, in the above-mentioned example, as illustrated in the following alternative examples 1 and 2, other members may be aluminum cast members, and further modified aluminum cast members.

(代替例1)
図15及び図16を参照しながら、本締結方法の代替例について説明する。図15は、本締結方法の代替例1を説明するための断面図で、図16は、図15の方法により機械締結された様子を示す一部断面斜視図である。
(Alternative example 1)
An alternative example of the fastening method will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining an alternative example 1 of the present fastening method, and FIG. 16 is a partial cross-sectional perspective view showing a state of mechanical fastening by the method of FIG.

代替例1における締結方法は、TOX(登録商標)などの、かしめによる機械締結を行う方法である。かしめの場合、SPRよりも材料の変形が大きく、且つ、アルミ鋳物部材の表面から裏面まで局部改質(延性向上)が必要なため、改質方法はFSP(連続)であることが好ましい。よって、この締結方法では、アルミ鋳物部材(ワークW)における、かしめを施す箇所及びその近傍に、予め表面処理としてFSP(連続)を施す。   The fastening method in Alternative Example 1 is a method of performing mechanical fastening such as TOX (registered trademark) by caulking. In the case of caulking, the deformation of the material is larger than that of SPR, and local modification (improvement of ductility) is required from the front surface to the back surface of the aluminum casting member. Therefore, the modification method is preferably FSP (continuous). Therefore, in this fastening method, FSP (continuous) is preliminarily applied as a surface treatment to the portion to be crimped and its vicinity in the aluminum casting member (workpiece W).

ここでは、締結対象の一組のワークを、いずれもアルミ鋳物部材とした場合について説明する。まず、FSP(連続)により、上側に配置するワークを、かしめる部分で改質してワークWm1とし、下側に配置するワークを、かしめる部分で改質してワークWm2とする。ワークWm1,Wm2が改質されかしめられる前の状態の図は省略するが、ワークWm1,Wm2は、かしめにより図15に示したように広範囲で凹部(裏側から見れば凸部)が形成され、その部分で事前に改質がなされていることになる。   Here, a case will be described in which the set of workpieces to be fastened are both aluminum cast members. First, by FSP (continuous), the work to be arranged on the upper side is reformed into a work Wm1 in the portion to be crimped, and the work to be arranged below is reformed into the work Wm2 in the portion to be crimped. Although illustration of the state before the work Wm1 and Wm2 is modified and caulked is omitted, the work Wm1 and Wm2 have a wide range of concave portions (convex portions when viewed from the back side) formed by caulking as shown in FIG. This means that the part has been modified in advance.

上側に配置された改質完了後のワークWm1とその下側に配置された改質完了後のワークWm2とを、互いの改質部を重ね、ワークWm1の改質部に向けて、先端部42を有する押圧部41を下げる。一方で、ワークWm2の下側には台座部43を設けておく。これにより、ワークWm1及びワークWm2の改質部がかしめにより締結され、図16に示すようになる。なお、台座部43は、ワークWm2の締結箇所の形状を形成するような形状を有することができる。   The reforming-completed work Wm1 arranged on the upper side and the reforming-completed work Wm2 arranged on the lower side of the reforming work are overlapped with each other, and the tip portion is directed toward the reforming part of the work Wm1. The pressing portion 41 having 42 is lowered. On the other hand, the pedestal portion 43 is provided below the work Wm2. As a result, the modified portions of the work Wm1 and the work Wm2 are fastened by caulking, as shown in FIG. The pedestal portion 43 can have a shape that forms the shape of the fastening portion of the work Wm2.

なお、ここでは、締結対象の双方の部材を改質されたアルミ鋳物部材として説明したが、少なくとも一方が改質されたアルミ鋳物部材であれば、ある程度の効果を奏する。例えば、他方は、鋼板、アルミニウム、改質なしのアルミ鋳物部材などとすることができる。また、かしめによる機械締結を採用する場合であっても、FSP(点)又は加圧・加熱を表面処理として採用することもできる。代替例1においても締結部分の延性及び強度を向上させることができるため、締結品質を向上させることができる。   Although both members to be fastened are described as modified aluminum casting members here, some effects can be obtained if at least one of them is a modified aluminum casting member. For example, the other can be steel, aluminum, unmodified aluminum castings, and the like. Further, even when mechanical fastening by caulking is adopted, FSP (point) or pressurization / heating can be adopted as the surface treatment. In Alternative Example 1 as well, the ductility and strength of the fastening portion can be improved, so that the fastening quality can be improved.

(代替例2)
図17及び図18を参照しながら、本締結方法の他の代替例について説明する。図17は、本締結方法の代替例2を説明するための断面図で、図18は、図17の方法により機械締結された様子を示す断面図である。
(Alternative example 2)
Another alternative example of the fastening method will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining an alternative example 2 of the present fastening method, and FIG. 18 is a cross-sectional view showing a state in which mechanical fastening is performed by the method of FIG.

代替例2における締結方法は、ブラインドリベットによる機械締結を行う方法である。この場合の改質方法は、図17に示すように孔Hr1,Hr2が必要となるため、FSP(点)が採用される。よって、この締結方法では、アルミ鋳物部材(ワークW)における、ブラインドリベットBRを施す箇所及びその近傍に、予め表面処理としてFSP(点)を施す。   The fastening method in Alternative Example 2 is a method of mechanically fastening with blind rivets. In the reforming method in this case, since holes Hr1 and Hr2 are required as shown in FIG. 17, FSP (dots) is adopted. Therefore, in this fastening method, FSP (dots) is preliminarily surface-treated on the aluminum cast member (work W) at and around the location where the blind rivet BR is applied.

ここでは、締結対象の一組のワークを、いずれもアルミ鋳物部材とした場合について説明する。まず、FSP(点)により、上側に配置するワークを、ブラインドリベットBRを設ける部分で改質してワークWm1とし、下側に配置するワークを、ブラインドリベットBRを設ける部分で改質してワークWm2とする。ワークWm1,Wm2が改質されかしめられる前の状態の図は省略するが、ワークWm1,Wm2は、それぞれブラインドリベットBRを挿入する、図17の孔Hr1,Hr2が形成され、その部分で事前に改質がなされていることになる。   Here, a case will be described in which the set of workpieces to be fastened are both aluminum cast members. First, with the FSP (point), the work to be arranged on the upper side is modified into the work Wm1 at the portion where the blind rivet BR is provided, and the work to be arranged on the lower side is modified at the portion where the blind rivet BR is provided. Wm2 Although illustration of the state before the works Wm1 and Wm2 are reformed and caulked is omitted, the works Wm1 and Wm2 are provided with holes Hr1 and Hr2 of FIG. 17 into which the blind rivets BR are inserted, respectively. It has been modified.

上側に配置された改質完了後のワークWm1とその下側に配置された改質完了後のワークWm2とを、互いの改質部を重ね(孔Hr1,Hr2を重ね)、ワークWm1の孔Hr1に向けて、ブラインドリベットBRを取付機構51により下げる。図17では、4カ所にブラインドリベットBRを設ける例を挙げるとともに、その手順が分かるように順番に状態を示している。ワークWm1及びワークWm2の改質部がブラインドリベットBRにより締結され、図18に示すようになる。なお、取付機構51及びブラインドリベットBRの締結方法自体については既存技術を採用すればよいため、その説明を省略する。   The reforming completed work Wm1 arranged on the upper side and the reforming completed work Wm2 arranged on the lower side of the reformed work are overlapped with each other (the holes Hr1 and Hr2 are overlapped) to form a hole of the work Wm1. The blind rivet BR is lowered toward the Hr1 by the mounting mechanism 51. FIG. 17 shows an example in which blind rivets BR are provided at four places, and the states are shown in order so that the procedure can be understood. The reforming portions of the work Wm1 and the work Wm2 are fastened by the blind rivet BR, as shown in FIG. It should be noted that the fastening mechanism 51 and the method of fastening the blind rivet BR may be the existing technique, and thus the description thereof will be omitted.

なお、ここでは、締結対象の双方の部材を改質されたアルミ鋳物部材として説明したが、少なくとも一方が改質されたアルミ鋳物部材であれば、ある程度の効果を奏する。例えば、他方は、鋼板、アルミニウム、改質なしのアルミ鋳物部材、樹脂などとすることができる。代替例2においても、元々予め貫通孔の加工が必要になるため、FDSによる機械締結方法と同様又はそれ以上に加工コスト等を低減させることができる。   Although both members to be fastened are described as modified aluminum casting members here, some effects can be obtained if at least one of them is a modified aluminum casting member. For example, the other can be steel, aluminum, unmodified aluminum castings, resins, and the like. In the alternative example 2 as well, since the through hole is originally required to be processed in advance, the processing cost and the like can be reduced to the same level as or higher than the mechanical fastening method by FDS.

以上に、本実施形態について説明したが、上記実施形態は、以下の特徴を有する。
即ち、上記実施形態に係るアルミ鋳物部材の締結方法は、表面処理ステップ及び締結ステップを有する。表面処理ステップは、アルミニウム又はアルミニウム合金の鋳物部材における、他の部材との機械締結予定箇所を、摩擦撹拌ツールを回転させながら押し込むことで表面処理を施す。ここで、表面処理ステップにおける摩擦撹拌ツールの押し込み量は、鋳物部材の表面のチル層が除去される程度の量とする。締結ステップは、鋳物部材と他の部材とを重ねてから、機械締結手段が機械締結箇所にて鋳物部材と他の部材とを締結する。
The present embodiment has been described above, but the above embodiment has the following features.
That is, the method for fastening an aluminum casting member according to the above embodiment includes a surface treatment step and a fastening step. In the surface treatment step, the aluminum or aluminum alloy casting member is subjected to surface treatment by pushing a portion to be mechanically fastened with another member while rotating the friction stir tool. Here, the pushing amount of the friction stir tool in the surface treatment step is set to such an amount that the chill layer on the surface of the casting member is removed. In the fastening step, after the casting member and the other member are overlaid, the mechanical fastening means fastens the casting member and the other member at the machine fastening location.

以上の締結方法によれば、上記鋳物部材と上記他の部材を機械締結するに際し、摩擦撹拌ツールを用い、表面処理として上記鋳物部材の表面のチル層が除去される程度の量だけ押し込んでから、機械締結を行う。よって、この一態様に係る締結方法によれば、熱変形を抑えて寸法精度を向上させるとともに締結対象部材の強度の低下を抑制することが可能になる。   According to the above fastening method, when mechanically fastening the casting member and the other member, using a friction stir tool, as a surface treatment, after pushing in an amount such that the chill layer on the surface of the casting member is removed , Perform machine fastening. Therefore, according to the fastening method according to this aspect, it is possible to suppress thermal deformation, improve dimensional accuracy, and suppress a decrease in strength of the fastening target member.

BR ブラインドリベット
Ha、Hs、Hr1、Hr2 孔
R リベット
S スクリュー
T 改質部
W ワーク(アルミ鋳物部材)
Wm、Wm1、WM2 改質完了後のワーク
Wo 他のワーク(他の部材)
10 摩擦撹拌ツール
11 回転ツール
11a 突起部
11b 先端部
12 受け部材
21 円筒部
22、41 押圧部
23、31、43 台座部
23a 突起部
31a 凹部
42 押圧部の先端部
51 取付機構
BR blind rivet Ha, Hs, Hr1, Hr2 hole R rivet S screw T reforming section W work (aluminum casting member)
Wm, Wm1, WM2 Work after reforming Wo Other work (other members)
10 Friction Stir Tool 11 Rotating Tool 11a Projection 11b Tip 12 Receiving Member 21 Cylindrical 22 and 41 Pressing 23, 31, 43 Pedestal 23a Projection 31a Recess 42 Tip 51 of pressing part Attachment mechanism

Claims (1)

アルミニウム又はアルミニウム合金の鋳物部材における、他の部材との機械締結予定箇所を、摩擦撹拌ツールを回転させながら押し込むことで表面処理を施す表面処理ステップと、
前記鋳物部材と前記他の部材とを重ねてから、機械締結手段が機械締結箇所にて前記鋳物部材と前記他の部材とを締結する締結ステップと、
を有し、
前記表面処理ステップにおける前記摩擦撹拌ツールの押し込み量は、前記鋳物部材の表面のチル層が除去される程度の量とする、
アルミニウム鋳物部材の締結方法。
In a cast member of aluminum or aluminum alloy, a surface treatment step of performing a surface treatment by pressing a machine fastening planned portion with another member while rotating the friction stir tool.
A fastening step of fastening the casting member and the other member at a machine fastening location after the casting member and the other member are stacked,
Have
The indentation amount of the friction stir tool in the surface treatment step is an amount such that the chill layer on the surface of the casting member is removed.
Fastening method of aluminum casting member.
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