JP2021079423A - Friction stir welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摩擦攪拌接合方法に関する。 The present invention relates to a friction stir welding method.
金属部材同士を接合する技術として、摩擦攪拌接合が知られている。摩擦攪拌接合では、回転ツールに備えられた攪拌ピンを金属部材から引き抜く際に、引抜き穴が残ってしまうという課題がある。そこで、金属部材に引抜き穴が残らないようにする接合方法が知られている。例えば、特許文献1に係る接合方法では、攪拌ピンを移動させながら徐々に引き抜くことによって、引抜き痕を小さくする方法が開示されている。
Friction stir welding is known as a technique for joining metal members to each other. Friction stir welding has a problem that a drawing hole remains when the stirring pin provided in the rotary tool is pulled out from the metal member. Therefore, a joining method is known in which a drawing hole is not left in the metal member. For example, in the joining method according to
しかし、特許文献1の接合方法では、回転ツールを徐々に引き抜く際に、塑性化領域に引抜き痕が残ってしまうという課題がある。
そこで本発明は、支柱と蓋部材を摩擦攪拌によって接合する際に、攪拌ピンによる引抜き穴及び引抜き痕の発生を防ぐことができる接合方法を提供することを課題とする。
However, the joining method of
Therefore, it is an object of the present invention to provide a joining method capable of preventing the occurrence of pull-out holes and pull-out marks by a stirring pin when joining a support column and a lid member by friction stir welding.
前記課題を解決するために、本発明は、大径部の端部に小径部を備えた柱状の第一金属部材と、前記小径部と略同等の内径を有する筒状の第二金属部材とを端部同士で突き合わせて形成された被接合金属部材の突合せ部に対して、攪拌ピンを備える回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う摩擦攪拌接合方法であって、前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記攪拌ピンは先細りとなっており、前記第一金属部材の前記大径部と前記小径部との境に近接するとともに前記第一金属部材の外周面から突出する傾斜台を形成する準備工程と、前記第二金属部材の開口部に前記第一金属部材の前記小径部を挿入することにより、前記第二金属部材の内周面と前記第一金属部材の段差側面とを重ね合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記第一金属部材の段差傾斜面とを突き合わせて前記突合せ部に断面V字状の隙間を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材の外周面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材の前記段差傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも前記第二金属部材側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記第二金属部材の外周面の廻りに一周させて前記突合せ部に摩擦攪拌を行った後、前記攪拌ピンを前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて当該傾斜面の上側で引抜く本接合工程と、前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a columnar first metal member having a small diameter portion at the end of the large diameter portion, and a tubular second metal member having an inner diameter substantially equal to that of the small diameter portion. This is a friction-stirring joining method in which friction-stirring is performed by using a rotating tool provided with a stirring pin on the abutting portion of the metal member to be joined, which is formed by abutting the ends of the first metal member. It is made of an aluminum alloy, the second metal member is made of a second aluminum alloy, the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the stirring pin is tapered. The preparatory step of forming an inclined table that is close to the boundary between the large-diameter portion and the small-diameter portion of the first metal member and protrudes from the outer peripheral surface of the first metal member, and the second metal. By inserting the small diameter portion of the first metal member into the opening of the member, the inner peripheral surface of the second metal member and the stepped side surface of the first metal member are overlapped, and the second metal member The butt step of abutting the end surface and the stepped inclined surface of the first metal member to form a gap having a V-shaped cross section in the butt portion, and the stirring pin of the rotating tool are used as the outer peripheral surface of the second metal member. The second aluminum alloy is allowed to flow into the gap in a state where the outer peripheral surface of the stirring pin is slightly in contact with the stepped inclined surface of the first metal member. (Ii) Along the set movement route set on the metal member side, the second metal member is made to go around the outer peripheral surface of the second metal member at a predetermined depth, and frictional stirring is performed on the abutting portion, and then the stirring pin is tilted. It is characterized by including a main joining step of moving the table so as to rise along the inclined surface and pulling it out on the upper side of the inclined surface, and an inclined table removing step of removing the inclined surface.
また、本発明は、大径部の端部に小径部を備えた柱状の第一金属部材と、前記小径部と略同等の内径を有する筒状の第二金属部材とを端部同士で突き合わせて形成された被接合金属部材の突合せ部に対して、攪拌ピンを備える回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う摩擦攪拌接合方法であって、前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記攪拌ピンは先細りとなっており、前記第二金属部材の端面に近接するとともに前記第二金属部材の外周面から突出する傾斜台を形成する準備工程と、前記第二金属部材の前記傾斜台側の開口部に前記第一金属部材の前記小径部を挿入することにより、前記第二金属部材の内周面と前記第一金属部材の段差側面とを重ね合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記第一金属部材の段差傾斜面とを突き合わせて突合せ部に断面V字状の隙間を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材の外周面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材の前記段差傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも前記第二金属部材側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記第二金属部材の外周面の廻りに一周させて前記突合せ部に摩擦攪拌を行った後、前記攪拌ピンを前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて当該傾斜面の上側で引抜く本接合工程と、前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする。 Further, in the present invention, a columnar first metal member having a small diameter portion at the end of a large diameter portion and a tubular second metal member having an inner diameter substantially equal to that of the small diameter portion are butted against each other. This is a friction stirring joining method in which friction stirring is performed on the abutting portion of the metal member to be joined formed by using a rotating tool provided with a stirring pin, and the first metal member is formed of a first aluminum alloy. The second metal member is made of a second aluminum alloy, the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the stirring pin is tapered. A preparatory step for forming an inclined table that is close to the end surface of the second metal member and projects from the outer peripheral surface of the second metal member, and the opening of the second metal member on the inclined table side of the first metal member. By inserting the small diameter portion, the inner peripheral surface of the second metal member and the stepped side surface of the first metal member are overlapped, and the end surface of the second metal member and the stepped inclined surface of the first metal member are overlapped. In the butt step of forming a gap having a V-shaped cross section in the butt portion, the stirring pin of the rotating tool is inserted into the outer peripheral surface of the second metal member, and the outer peripheral surface of the stirring pin is inserted into the outer peripheral surface of the second metal member. In a state where the first metal member is slightly in contact with the stepped inclined surface, the second aluminum alloy is allowed to flow into the gap, and the set movement route is set to the second metal member side with respect to the butt portion. Around the outer peripheral surface of the second metal member at a predetermined depth, frictional stirring is performed on the butt portion, and then the stirring pin is moved so as to rise along the inclined surface of the inclined table. It is characterized by including a main joining step of pulling out on the upper side of the inclined surface and an inclined table removing step of removing the inclined table.
また、本発明は、大径部の端部に小径部を備えた円柱状の第一金属部材と、前記小径部と略同等の内径を有する円筒状の第二金属部材とを端面同士で突き合わせて形成された被接合金属部材の突合せ部に対して攪拌ピンを備える回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う摩擦攪拌接合方法であって、前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記攪拌ピンは先細りとなっており、前記第一金属部材の前記大径部と前記小径部との境に近接するとともに前記第一金属部材の外周面から突出する傾斜台を形成する準備工程と、前記第二金属部材の開口部に前記第一金属部材の前記小径部を挿入することにより、前記第二金属部材の内周面と前記第一金属部材の段差側面とを重ね合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記第一金属部材の段差傾斜面とを突き合わせて突合せ部に断面V字状の隙間を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材の外周面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材の前記段差傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも前記第二金属部材側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記第二金属部材の外周面の廻りに一周させて前記突合せ部に摩擦攪拌を行った後、前記攪拌ピンを前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて当該傾斜面の上側で引抜く本接合工程と、前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする。 Further, in the present invention, a columnar first metal member having a small diameter portion at the end of a large diameter portion and a cylindrical second metal member having an inner diameter substantially equal to that of the small diameter portion are butted against each other. This is a friction stirring joining method in which friction stirring is performed by using a rotary tool provided with a stirring pin for the abutting portion of the metal member to be joined, and the first metal member is made of a first aluminum alloy. The second metal member is formed of a second aluminum alloy, the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the stirring pin is tapered, and the first A preparatory step of forming an inclined table that is close to the boundary between the large-diameter portion and the small-diameter portion of the metal member and projects from the outer peripheral surface of the first metal member, and the first opening of the second metal member. By inserting the small diameter portion of the one metal member, the inner peripheral surface of the second metal member and the stepped side surface of the first metal member are overlapped, and the end surface of the second metal member and the first metal member are overlapped. A butt step of abutting the stepped inclined surfaces of the above to form a gap having a V-shaped cross section in the abutting portion, and inserting the stirring pin of the rotating tool into the outer peripheral surface of the second metal member to form a gap of the stirring pin. With the outer peripheral surface slightly in contact with the stepped inclined surface of the first metal member, the second aluminum alloy was set to be closer to the second metal member side than the butt portion while flowing the second aluminum alloy into the gap. After frictionally stirring the butt portion by making a circumference around the outer peripheral surface of the second metal member at a predetermined depth along the set movement route, the stirring pin rises along the inclined surface of the inclined table. It is characterized by including a main joining step of moving and pulling out on the upper side of the inclined surface, and an inclined table removing step of removing the inclined table.
また、本発明は、大径部の端部に小径部を備えた円柱状の第一金属部材と、前記小径部と略同等の内径を有する円筒状の第二金属部材とを端面同士で突き合わせて形成された被接合金属部材の突合せ部に対して攪拌ピンを備える回転ツールを用いて摩擦攪拌を行う摩擦攪拌接合方法であって、前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、前記攪拌ピンは先細りとなっており、前記第二金属部材の端面に近接するとともに前記第二金属部材の外周面から突出する傾斜台を形成する準備工程と、前記第二金属部材の前記傾斜台側の開口部に前記第一金属部材の前記小径部を挿入することにより、前記第二金属部材の内周面と前記第一金属部材の段差側面とを重ね合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記第一金属部材の段差傾斜面とを突き合わせて突合せ部に断面V字状の隙間を形成する突合せ工程と、回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材の外周面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材の前記段差傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも前記第二金属部材側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記第二金属部材の外周面の廻りに一周させて前記突合せ部に摩擦攪拌を行った後、前記攪拌ピンを前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて当該傾斜面の上側で引抜く本接合工程と、前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする。 Further, in the present invention, a columnar first metal member having a small diameter portion at the end of a large diameter portion and a cylindrical second metal member having an inner diameter substantially equal to that of the small diameter portion are butted against each other. This is a friction stirring joining method in which friction stirring is performed by using a rotary tool provided with a stirring pin for the abutting portion of the metal member to be joined, and the first metal member is made of a first aluminum alloy. The second metal member is formed of a second aluminum alloy, the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy, and the stirring pin is tapered, and the first (Ii) A preparatory step of forming an inclined table that is close to the end surface of the metal member and projects from the outer peripheral surface of the second metal member, and the opening of the second metal member on the inclined table side of the first metal member. By inserting the small diameter portion, the inner peripheral surface of the second metal member and the stepped side surface of the first metal member are overlapped, and the end surface of the second metal member and the stepped inclined surface of the first metal member are overlapped. The butting step of forming a gap having a V-shaped cross section in the butt portion, and the stirring pin of the rotating tool are inserted into the outer peripheral surface of the second metal member, and the outer peripheral surface of the stirring pin is the first. Along the set movement route set on the second metal member side with respect to the butt portion while allowing the second aluminum alloy to flow into the gap in a state of being slightly in contact with the stepped inclined surface of the metal member. After performing frictional stirring around the outer peripheral surface of the second metal member at a predetermined depth and frictionally stirring the abutting portion, the stirring pin is moved so as to rise along the inclined surface of the inclined table. It is characterized by including a main joining step of pulling out on the upper side of the inclined surface and an inclined table removing step of removing the inclined table.
かかる接合方法によれば、摩擦攪拌接合を行った後、突合せ部とは別の位置に設けられた傾斜台で攪拌ピンを引き抜くことができる。また、傾斜台は第一金属部材又は第二金属部材から除去することができる。これにより、第一金属部材又は第二金属部材に攪拌ピンによる引抜き穴及び引抜き痕が発生することを防ぐことができる。 According to such a joining method, after performing friction stir welding, the stirring pin can be pulled out on an inclined table provided at a position different from the butt portion. Further, the tilting table can be removed from the first metal member or the second metal member. As a result, it is possible to prevent the first metal member or the second metal member from having a pull-out hole and a pull-out mark due to the stirring pin.
本発明にかかる接合方法によれば、第一金属部材又は第二金属部材に攪拌ピンによる引抜き穴及び引抜き痕の発生を防ぐことができる。 According to the joining method according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of pull-out holes and pull-out marks by the stirring pin in the first metal member or the second metal member.
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。まずは、本実施形態に係る接合方法で用いる回転ツールについて説明する。回転ツールは、摩擦攪拌接合に用いられるツールである。図1に示すように、回転ツールFは、例えば工具鋼で形成されており、連結部F1と、攪拌ピンF2を有する。連結部F1は、円柱状を呈している。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. First, the rotation tool used in the joining method according to the present embodiment will be described. The rotary tool is a tool used for friction stir welding. As shown in FIG. 1, the rotary tool F is made of, for example, tool steel and has a connecting portion F1 and a stirring pin F2. The connecting portion F1 has a columnar shape.
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、螺旋溝が基端から先端に向けて左回りに刻設されている。 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. A spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the stirring pin F2. In the present embodiment, in order to rotate the rotation tool F clockwise, a spiral groove is carved counterclockwise from the base end to the tip end.
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けて右回りに刻設する。このようにすると、摩擦攪拌接合によって塑性流動化した金属が螺旋溝に導かれて攪拌ピンF2の先端側に移動する。これにより、被接合金属部材(第一金属部材1、第二金属部材2)から溢れ出る金属を少なくすることができる。
When rotating the rotation tool F counterclockwise, the spiral groove is carved clockwise from the base end to the tip end. In this way, the metal plastically fluidized by friction stir welding is guided by the spiral groove and moves to the tip side of the stirring pin F2. As a result, the amount of metal overflowing from the metal member to be joined (
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、図2に示すように、第一金属部材1と、第二金属部材2を摩擦攪拌接合するというものである。第一金属部材1と第二金属部材2とを合わせて被接合金属部材Hとも言う。本実施形態に係る摩擦攪拌接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、本接合工程と、傾斜台除去工程とを行う。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In the friction stir welding method according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
準備工程は、傾斜台50を備えた第一金属部材1及び第二金属部材2を準備する工程である。図3に示すように、第一金属部材1は、大径部11と、小径部12を備えた中実の金属部材である。第一金属部材1は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態では第一アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第一アルミニウム合金は、例えば、JISH5302 ADC12(Al-Si-Cu系)等のアルミニウム合金鋳造材を用いている。
The preparation step is a step of preparing the
大径部11は、円柱状を呈する。小径部12は、円柱状を呈し、大径部11の先端側に同心で形成されている。大径部11と小径部12とで段差部13が形成されている。段差部13は、段差傾斜面13aと、段差側面13bとで構成されている。段差傾斜面13aは、大径部11の先端側の端面に設けられている。段差側面13bは、小径部12の外周面である。段差側面13bは、段差傾斜面13aから小径部12の先端方向に向けて立ち上がって形成されている。段差傾斜面13aは、段差側面13bと接する内周部から、大径部11の外周面11bと接する外周部へと、径外方向に向かうにつれて段差側面13bから離間する方向に傾斜している。図4に示すように、第一金属部材1の中心軸を通過する断面から見たときに、段差傾斜面13aは、第一金属部材1の中心軸と直交する面に対して、傾斜角度βをもって傾斜している。第一金属部材1と第二金属部材2とが突き合わされた際に、段差傾斜面13aは、径外方向に向かうにつれて第二金属部材2から離間する方向に傾斜している。段差傾斜面13aの傾斜角度βは、攪拌ピンF2の傾斜角度α(図1参照)と同一になっている。段差側面13bは、小径部12の端面12aに対して垂直になっている。つまり、段差側面13bは、第一金属部材1の軸方向と平行になっている。
The
第二金属部材2は、円筒状を呈する金属部材である。第二金属部材2は、小径部12と略同等の内径を有するとともに、大径部11の外径よりも大きい外径を有する。第二金属部材2は、展伸材からなることが好ましい。摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態では第二アルミニウム合金を主に含んで形成されている。第二アルミニウム合金は、第一アルミニウム合金よりも硬度の低い材料である。第二アルミニウム合金は、例えば、JIS A1050,A1100,A6063等のアルミニウム合金展伸材で形成されている。第二金属部材2の端面21aは、外周面21b及び内周面21cに対して垂直になっている。第一金属部材1の外径と第二金属部材2の外径は同一でもよいが、本実施形態では、第二金属部材2の外径を第一金属部材1の外径よりも大きく形成している。また、第二金属部材2の内周面21cの内径は、第一金属部材1の小径部12の外径と同一又は略同一になっている。なお、本明細書において硬度はブリネル硬さをいい、JIS Z 2243に準じた方法によって測定することができる。
The
図3、図4に示すように、第一金属部材1の大径部11の外周面11bにおける大径部11と小径部12との境に近接する位置には、傾斜台50が形成されている。傾斜台50は、傾斜台側面50a、傾斜台側面50bと、傾斜面50c、背面50dとで構成されている。傾斜台側面50a,50bは、互いに対向し外周面11bから略垂直に立ち上がっている。傾斜面50cは、例えば平面視矩形状を呈し、大径部11と小径部12との境から遠ざかるにつれて上方(外周面11bから離間する方向)に傾斜している。傾斜面50cは、第一金属部材1の中心軸と平行に配置されている。背面50dは、外周面11bから垂直に立ち上がり、傾斜台側面50a,50bに対してそれぞれ垂直になっている。傾斜台50は、後記する本接合工程で突合せ部J1を摩擦攪拌接合する際に、回転ツールFと干渉しないように設置することが好ましい。傾斜台50は、回転ツールFを傾斜面50cに沿って上昇させて後記する終了位置EP1まで移動させた場合に、第一金属部材1に回転ツールFによる引抜き穴及び引抜き痕が残らない程度の厚さ(高さ)を有することが好ましい。すなわち、傾斜台50は、傾斜面50cの下端から上端に向かうにつれて厚みが増していくが、少なくとも攪拌ピンF2が傾斜台50に挿入される深さよりも厚みを有する部位を持つ形状であることが好ましい。
As shown in FIGS. 3 and 4, an inclined table 50 is formed at a position close to the boundary between the
なお、傾斜面50cの平面視形状は様々な形状にすることができる。また、傾斜台50は、様々な手段によって第一金属部材1に形成することができる。例えば、第一金属部材1と傾斜台50とをダイキャスト製法等によって一体成形してもよいし、傾斜台50を第一金属部材1に後付けで接合するようにしてもよい。
The plan view shape of the
突合せ工程は、図4に示すように、第一金属部材1の傾斜台50側の先端部と、第二金属部材2の端部とを突き合わせる工程である。突合せ工程では、第一金属部材1の小径部12を、第二金属部材2の開口部22に挿入する。これにより、第一金属部材1の段差傾斜面13aと、第二金属部材2の端面21aとが突き合わされて突合せ部J1が形成される。突合せ部J1には、周方向にわたって断面V字状の隙間が形成される。また、第一金属部材1の段差側面13bと、第二金属部材2の内周面21cとが重ね合わされて突合せ部J2が形成される。
As shown in FIG. 4, the butt step is a step of butting the tip end portion of the
図5に示すように、第二金属部材2の外周面21bには、設定移動ルートL1を設定する。設定移動ルートL1は、突合せ部J1よりも第二金属部材2側に設定されており、突合せ部J1と平行になっている。設定移動ルートL1は、後記する本接合工程において、突合せ部J1を接合するために必要な回転ツールFの移動ルートである。設定移動ルートL1については追って詳述する。
As shown in FIG. 5, a set movement route L1 is set on the outer
本接合工程は、図2、図6及び図7に示すように、回転ツールFを用いて突合せ部J1を摩擦攪拌接合する工程である。本接合工程では、回転ツールFを固定して、被接合金属部材Hを周方向に回転させてもよいし、被接合金属部材Hを固定して被接合金属部材Hの周りに回転ツールFを移動させてもよい。 As shown in FIGS. 2, 6 and 7, this joining step is a step of friction stir welding the butt portion J1 using the rotary tool F. In this joining step, the rotation tool F may be fixed and the metal member H to be joined may be rotated in the circumferential direction, or the metal member H to be joined may be fixed and the rotation tool F may be placed around the metal member H to be joined. You may move it.
図6に示すように、本接合工程では、第二金属部材2の外周面21bに設定された開始位置SP1から中間点S1までの押入区間と、設定移動ルートL1上の中間点S1から一周廻って中間点S2までの本区間と、中間点S2から傾斜台50の傾斜面50cの上部に位置する終了位置EP1までの離脱区間の三つの区間を連続して摩擦攪拌接合する。中間点S1,S2は、設定移動ルートL1上に設定されている。開始位置SP1は、第二金属部材2の外周面21bにおいて、設定移動ルートL1よりも第一金属部材1から離間する側に設定されている。本実施形態では、開始位置SP1と中間点S1とを結ぶ線分と、設定移動ルートL1とのなす角度が鈍角となる位置に設定している。
As shown in FIG. 6, in the main joining step, the intrusion section from the start position SP1 set on the outer
本接合工程の押入区間では、図6及び図7に示すように、開始位置SP1から中間点S1までの摩擦攪拌を行う。押入区間では、外周面21bに対して回転中心軸Zを垂直にしつつ、右回転させた攪拌ピンF2を開始位置SP1に挿入し、中間点S1まで移動させる。つまり、回転ツールFが相対移動する間、回転中心軸Zが第二金属部材2の外周面21bの法線と重なるように設定する。この際、図6に示すように、少なくとも中間点S1に到達するまでに予め設定された「所定の深さ」に達するように攪拌ピンF2を徐々に押し入れていく。つまり、回転ツールFを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールFを設定移動ルートL1に移動させながら徐々に下降させていく。ここで、「所定の深さ」とは、設定移動ルートL1上の中間点S1から一周廻って中間点S2までの本区間において、攪拌ピンF2を押し入れる深さをいう。本実施形態では、攪拌ピンF2の先端である平坦面F3が段差側面13bに達して、段差側面13bを突き抜けるように「所定の深さ」を設定している。
In the closet section of this joining step, as shown in FIGS. 6 and 7, friction stir welding is performed from the start position SP1 to the intermediate point S1. In the intrusion section, the stirring pin F2 rotated clockwise is inserted into the start position SP1 while the rotation center axis Z is perpendicular to the outer
また、中間点S1に達した際に、攪拌ピンF2の外周面と第一金属部材1の段差傾斜面13aとがわずかに接触するように設定する。このとき、少なくとも攪拌ピンF2と第一金属部材1との接触により第一金属部材1側の第一アルミニウム合金がわずかに削り取られ、第一金属部材1側からの第一アルミニウム合金が塑性流動材として第二金属部材2側に混入する。さらに、攪拌ピンF2の平坦面F3が段差側面13bを突き抜けるように設定する。
Further, when the intermediate point S1 is reached, the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the stepped
攪拌ピンF2の外周面と第一金属部材1の段差傾斜面13aとの接触代(オフセット量)Nは、例えば、0<N≦1.0mmの間で設定し、好ましくは0<N≦0.85mmの間で設定し、より好ましくは0<N≦0.65mmの間で設定する。設定移動ルートL1は、図7に示すように、攪拌ピンF2の平坦面F3の中心が通過する軌跡を示している。つまり、設定移動ルートL1は、突合せ部J1の周方向において、第一金属部材1の段差傾斜面13aと攪拌ピンF2の外周面とを平行にしつつ両者がわずかに接触するように設定されている。
The contact allowance (offset amount) N between the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the stepped
本区間においては、上方から見た場合(外周面21b側から見た場合)に、平坦面F3の中心が、設定移動ルートL1と重なるように回転ツールFを相対移動させる。本区間においては、第二金属部材2の第二アルミニウム合金を突合せ部J1の隙間に流入させながら摩擦攪拌接合を行う。攪拌ピンF2の外周面と段差傾斜面13aとが接触しないように設定すると、突合せ部J1の接合強度が低くなる。一方、攪拌ピンF2の外周面と段差傾斜面13aとの接触代Nが1.0mmを超えると第一金属部材1の第一アルミニウム合金が、第二金属部材2側に大量に混入して接合不良となるおそれがある。また、攪拌ピンF2のみを第一金属部材1及び第二金属部材2に接触させ、攪拌ピンF2の基端側を露出した状態で相対移動させる。
In this section, when viewed from above (when viewed from the outer
本区間では、図2、図7に示すように、回転ツールFを一周させて攪拌ピンF2が中間点S2に到達したら、そのまま離脱区間に移行する。 In this section, as shown in FIGS. 2 and 7, when the rotating tool F goes around and the stirring pin F2 reaches the intermediate point S2, the section shifts to the leaving section as it is.
図8は、第一実施形態に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程を示す断面図である。離脱区間では、中間点S2から終了位置EP1に向かうまでの間に攪拌ピンF2を徐々に上方に移動させて(図8)、終了位置EP1で第二金属部材2から攪拌ピンF2を離脱させる(図2)。つまり、回転ツールFを一ヶ所に留まらせることなく、回転ツールFを終了位置EP1に移動させながら第二金属部材2から離間する方向に徐々に引抜いていく。回転ツールFの移動軌跡には塑性化領域Wが形成される。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a main joining step of the friction stir welding method according to the first embodiment. In the detachment section, the stirring pin F2 is gradually moved upward from the intermediate point S2 toward the end position EP1 (FIG. 8), and the stirring pin F2 is detached from the
傾斜台除去工程は、傾斜台50を除去する工程である。傾斜台除去工程では、例えば、切削加工により外周面11bを基準として傾斜台50をすべて除去する。
The tilting table removing step is a step of removing the tilting table 50. In the inclined table removing step, for example, all the inclined table 50 is removed with reference to the outer
以上説明した本実施形態における摩擦攪拌接合方法によれば、回転ツールFの終了位置EP1を傾斜台50に設定するとともに、当該傾斜台50を切除する。これにより、第一金属部材1、第二金属部材2に引抜き穴及び引抜き痕が残存しない摩擦攪拌接合が可能となる。また、これにより第一金属部材1の外周面11bには引抜き穴及び引抜き痕が残存しないため、きれいに仕上げることができる。
According to the friction stir welding method in the present embodiment described above, the end position EP1 of the rotation tool F is set to the inclined table 50, and the inclined table 50 is cut off. This enables friction stir welding in which the
また、回転ツールFは傾斜台50の傾斜面50cに沿って上昇させるため、終了位置EP1まで回転ツールFを移動させると、攪拌ピンF2と外周面11bとを離間させることができる。これにより、回転ツールFを離脱させた際に生じる引抜き穴は、外周面11bには残存せず、傾斜台50のみに残存させることができる。
また、本実施形態の第一金属部材1を、例えば、ダイキャストで一体成形することにより、傾斜台50を容易に成形することができる。また、傾斜台50の傾斜面50cに沿って一定の挿入深さで上昇させればよいため、回転ツールFの回転速度を変更するなどの煩雑な作業を省略することができる。
Further, since the rotating tool F is raised along the
Further, the tilting table 50 can be easily formed by integrally molding the
また、第二金属部材2と攪拌ピンF2との摩擦熱によって突合せ部J1の主として第二金属部材2側の第二アルミニウム合金が攪拌されて塑性流動化され、突合せ部J1において第一金属部材1の段差傾斜面13aと、第二金属部材2の端面21aとを接合することができる。
Further, the second aluminum alloy mainly on the
また、攪拌ピンF2の外周面を第一金属部材1の段差傾斜面13aにわずかに接触させるに留めるため、第一金属部材1から第二金属部材2への第一アルミニウム合金の混入を極力少なくすることができる。これにより、突合せ部J1においては主として第二金属部材2側の第二アルミニウム合金が摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。つまり、本接合工程では、攪拌ピンF2の回転中心軸Zに対して一方側と他方側で、攪拌ピンF2が受ける材料抵抗の不均衡を極力少なくすることができる。これにより、塑性流動材がバランス良く摩擦攪拌されるため、接合強度の低下を抑制することができる。また、回転ツールFにかかる負荷を軽減することができるため、回転ツールFに大きな負荷がかからない状態で、突合せ部J1を接合することができる。
Further, in order to keep the outer peripheral surface of the stirring pin F2 slightly in contact with the stepped
また、本接合工程において、攪拌ピンF2の外周面と第一金属部材1の段差傾斜面13aとが平行となるように回転ツールFの位置を設定することで、攪拌ピンF2と第一金属部材1とをバランスよく接触させることができる。また、第二金属部材2の外径を、第一金属部材1の外径よりも大きく設定することにより、接合部が金属不足になるのを防ぐことができる。また、攪拌ピンF2の先端を、第一金属部材1の段差側面13bに達するように設定することで、突合せ部J2も確実に摩擦攪拌できるため、接合強度を高めることができる。
Further, in this joining step, the stirring pin F2 and the first metal member are set by setting the position of the rotating tool F so that the outer peripheral surface of the stirring pin F2 and the stepped
ここで、攪拌ピンF2を設定移動ルートL1に挿入する際、設定移動ルートL1上に摩擦攪拌の開始位置を設定して所定の深さとなるまで鉛直方向に攪拌ピンF2を押入すると、開始位置における摩擦熱が過大となる。これにより、当該開始位置において、第一金属部材1側の金属が第二金属部材2側に混入しやすくなり、接合不良の一因となるという問題がある。
これに対し、本実施形態の本接合工程の押入区間では、開始位置SP1から設定移動ルートL1と重複する位置まで回転ツールFを移動させつつ所定の深さとなるまで攪拌ピンF2を徐々に押入することにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFが停止して摩擦熱が局所的に過大になるのを防ぐことができる。
Here, when the stirring pin F2 is inserted into the set movement route L1, the start position of friction stir is set on the set movement route L1 and the stirring pin F2 is pushed in the vertical direction until the depth reaches a predetermined depth. Friction heat becomes excessive. As a result, at the start position, the metal on the
On the other hand, in the push-in section of the main joining step of the present embodiment, the stirring pin F2 is gradually pushed in until it reaches a predetermined depth while moving the rotation tool F from the start position SP1 to a position overlapping the set movement route L1. This makes it possible to prevent the rotation tool F from stopping on the set movement route L1 and causing the frictional heat to be locally excessive.
同様に、本接合工程の離脱区間では、設定移動ルートL1から終了位置EP1まで回転ツールFを移動させつつ所定の深さから攪拌ピンF2を徐々に引き抜いて離脱させることにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFの移動が停止して摩擦熱が局所的に過大になるのを防ぐことができる。これらにより、設定移動ルートL1上で摩擦熱が過大となり、第一金属部材1から第二金属部材2へ第一アルミニウム合金が過剰に混入して接合不良となるのを防ぐことができる。
Similarly, in the disengagement section of the main joining step, the stirring pin F2 is gradually pulled out from a predetermined depth while moving the rotation tool F from the set movement route L1 to the end position EP1 to disengage the stirring pin F2 on the set movement route L1. It is possible to prevent the rotation tool F from stopping and the frictional heat from becoming excessive locally. As a result, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive on the set movement route L1 and excessive mixing of the first aluminum alloy from the
また、本接合工程において、開始位置SP1及び終了位置EP1の位置は適宜設定すればよい(終了位置EP1の位置は傾斜台50の設置位置を選択することで適宜設定できる)。開始位置SP1と設定移動ルートL1とのなす角度、終了位置EP1と設定移動ルートL1とのなす角度が鈍角となるように設定することにより、中間点S1,S2で回転ツールFの移動速度が低下することなくスムーズに本区間又は離脱区間に移行することができる。これにより、設定移動ルートL1上で回転ツールFが停止又は移動速度が低下することにより、摩擦熱が過大となることを防ぐことができる。なお、上方から見て回転ツールFの軌跡が円弧を描くように開始位置SP1から設定移動ルートL1に回転ツールFを移動させてもよい。同様に、上方から見て回転ツールFの軌跡が円弧を描くように設定移動ルートL1から終了位置EP1に回転ツールFを移動させてもよい。 Further, in this joining step, the positions of the start position SP1 and the end position EP1 may be appropriately set (the position of the end position EP1 can be appropriately set by selecting the installation position of the inclined table 50). By setting the angle between the start position SP1 and the set movement route L1 and the angle between the end position EP1 and the set movement route L1 to be obtuse, the movement speed of the rotation tool F decreases at the intermediate points S1 and S2. It is possible to smoothly shift to this section or the departure section without doing so. As a result, it is possible to prevent the frictional heat from becoming excessive due to the rotation tool F stopping or the moving speed decreasing on the set movement route L1. The rotation tool F may be moved from the start position SP1 to the set movement route L1 so that the locus of the rotation tool F draws an arc when viewed from above. Similarly, the rotation tool F may be moved from the set movement route L1 to the end position EP1 so that the locus of the rotation tool F draws an arc when viewed from above.
また、本接合工程では、回転ツールFの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、本実施形態では回転ツールFの移動軌跡に形成される塑性化領域Wのうち、第一金属部材1(突合せ部J1側)がシアー側となり、第二金属部材2側がフロー側となるように回転ツールFの回転方向及び進行方向を設定した。第一金属部材1側がシアー側となるように設定することで、突合せ部J1の周囲における攪拌ピンF2による攪拌作用が高まり、突合せ部J1における温度上昇が期待でき、突合せ部J1において第一金属部材1の段差傾斜面13aと、第二金属部材2の端面21aとをより確実に接合することができる。
Further, in the present joining step, the rotation direction and the traveling direction of the rotation tool F may be appropriately set, but in the present embodiment, the
なお、シアー側(Advancing side)とは、被接合部に対する回転ツールの外周の相対速度が、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側を意味する。一方、フロー側(Retreating side)とは、回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。 The shear side (Advancing side) means the side where the relative speed of the outer circumference of the rotating tool with respect to the jointed portion is the value obtained by adding the magnitude of the moving speed to the magnitude of the tangential velocity on the outer circumference of the rotating tool. .. On the other hand, the flow side (Retreating side) refers to the side in which the relative speed of the rotating tool with respect to the jointed portion becomes low due to the rotation of the rotating tool in the direction opposite to the moving direction of the rotating tool.
また、第一金属部材1の第一アルミニウム合金は、第二金属部材2の第二アルミニウム合金よりも硬度の高い材料になっている。これにより、第一金属部材1と第二金属部材2とを接合した被接合金属部材の耐久性を高めることができる。また、第一金属部材1の第一アルミニウム合金をアルミニウム合金鋳造材とし、第二金属部材2の第二アルミニウム合金をアルミニウム合金展伸材とすることが好ましい。第一アルミニウム合金を例えば、JISH5302 ADC12等のAl−Si−Cu系アルミニウム合金鋳造材とすることにより、第一金属部材1の鋳造性、強度、被削性等を高めることができる。また、第二アルミニウム合金を例えば、JIS A1000系又はA6000系とすることにより、加工性、熱伝導性を高めることができる。また、本実施形態では、第一金属部材1はダイキャスト材からなり、第二金属部材2は展伸材からなることで、被接合金属部材Hを容易に形成することができる。
Further, the first aluminum alloy of the
また、本接合工程においては、突合せ部J1の全周を摩擦攪拌接合するため、被接合金属部材Hの気密性及び水密性を高めることができる。また、本接合工程の終端部分において、回転ツールFが中間点S1を完全に通過してから終了位置EP1に向かうようにする。つまり、本接合工程によって形成された塑性化領域Wの各端部同士をオーバーラップさせることにより、より気密性及び水密性を高めることができる。 Further, in this joining step, since the entire circumference of the butt portion J1 is friction-stir welded, the airtightness and watertightness of the metal member H to be joined can be improved. Further, at the end portion of the main joining step, the rotation tool F is made to move toward the end position EP1 after completely passing through the intermediate point S1. That is, the airtightness and watertightness can be further improved by overlapping the ends of the plasticized region W formed by this joining step with each other.
なお、本接合工程では、回転ツールFの回転速度を一定としてもよいが、可変させてもよい。本接合工程の押入区間において、開始位置SP1における回転ツールFの回転速度をV1とし、本区間における回転ツールFの回転速度をV2とすると、V1>V2としてもよい。回転速度のV2は、設定移動ルートL1における予め設定された一定の回転速度である。つまり、開始位置SP1では、回転速度を速く設定しておき、押入区間内で徐々に回転速度を低減させながら本区間に移行してもよい。 In this joining step, the rotation speed of the rotation tool F may be constant, but may be variable. In the indentation section of the main joining step, if the rotation speed of the rotation tool F at the start position SP1 is V1 and the rotation speed of the rotation tool F in this section is V2, V1> V2 may be satisfied. The rotation speed V2 is a preset constant rotation speed in the set movement route L1. That is, at the start position SP1, the rotation speed may be set high, and the rotation speed may be gradually reduced in the closet section to shift to the main section.
また、本接合工程の離脱区間において、本区間における回転ツールFの回転速度をV2、終了位置EP1において離脱させるときの回転ツールFの回転速度をV3とすると、V3>V2としてもよい。つまり、離脱区間に移行したら、終了位置EP1に向けて徐々に回転速度を上げながら第二金属部材2から回転ツールFを離脱させてもよい。回転ツールFを第二金属部材2に押し入れる際又は第二金属部材2から離脱させる際に、前記のように設定することで、押入区間又は離脱区間時における少ない押圧力を、回転速度で補うことができるため、摩擦攪拌を好適に行うことができる。
Further, in the detachment section of the main joining step, if the rotation speed of the rotation tool F in this section is V2 and the rotation speed of the rotation tool F at the end position EP1 is V3, V3> V2 may be satisfied. That is, after shifting to the detachment section, the rotation tool F may be detached from the
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態に係る摩擦攪拌接合方法について説明する。第二実施形態では、図9に示すように、第二金属部材2の外周面21b上であって第二金属部材2の端面21aに近接する位置に、外周面21bから突出するように傾斜台50を設けている。そのため、終了位置EP1も第二金属部材2の外周面21bにおける傾斜台50となり、本接合工程の離脱区間も第二金属部材2の外周面21b上となる。これらの点で第二実施形態は第一実施形態と相違する。第二実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。傾斜台50は、傾斜台側面50aと、傾斜台側面50bと、傾斜面50cと、背面50dとで構成されている。傾斜台側面50a,50bは、互いに対向し外周面21bから略垂直に立ち上がっている。傾斜面50cは、例えば平面視矩形状を呈し、端面21aから遠ざかるにつれて上方(外周面21bから離間する方向)に傾斜している。傾斜面50cは、第二金属部材2の中心軸と平行に配置されている 。背面50dは、外周面21bから垂直に立ち上がり、傾斜台側面50a,50bに対してそれぞれ垂直になっている。傾斜台50は、後記する本接合工程で突合せ部J1を摩擦攪拌接合する際に、回転ツールFと干渉しないように設置することが好ましい。
[Second Embodiment]
Next, the friction stir welding method according to the second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 9, an inclined table is projected from the outer
第二実施形態に係る液冷ジャケットの製造では、準備工程と、突合せ工程と、本接合工程と、傾斜台除去工程とを行う。突合せ工程、傾斜台除去工程は、第一実施形態と同様である。準備工程では、第二金属部材2の外周面21b上に傾斜台50を形成する。本接合工程では、離脱区間が第二金属部材2の外周面21b上だけでほぼ完結することとなる。その他の本接合工程の作業は第一実施形態と同様である。
In the production of the liquid-cooled jacket according to the second embodiment, a preparation step, a butt step, a main joining step, and a tilting table removing step are performed. The butt step and the tilting table removing step are the same as those in the first embodiment. In the preparatory step, the inclined table 50 is formed on the outer
以上説明した本実施形態における摩擦攪拌接合方法によれば、傾斜台50を第二金属部材2と同様に第二アルミニウム合金で形成している場合は、第二アルミニウム合金は相対的に硬度が低いので離脱区間での攪拌ピンF2の動きがスムーズになり、本接合工程の作業性を向上させることができる。
According to the friction stir welding method in the present embodiment described above, when the inclined table 50 is made of the second aluminum alloy like the
同様に、傾斜台50を第二金属部材2と同様に第二アルミニウム合金で形成している場合は、第二アルミニウム合金は相対的に硬度が低いので、傾斜台除去工程の作業が容易になる。その他、本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
Similarly, when the tilting table 50 is formed of the second aluminum alloy in the same manner as the
[変形例]
前記実施形態の変形例について説明する。図10は、第一変形例に係る摩擦攪拌接合方法の準備工程を示す斜視図である。本変形例が第一実施形態と異なるのは、傾斜台50の傾斜面50cが上面視円弧状に形成されていることである。
[Modification example]
A modified example of the above embodiment will be described. FIG. 10 is a perspective view showing a preparatory step of the friction stir welding method according to the first modification. This modification is different from the first embodiment in that the
これにより、本接合工程の離脱区間を摩擦攪拌する際に攪拌ピンF2を円弧状に相対移動させることができるので、本区間から離脱区間へ回転ツールFをスムーズに移動させることができる。なお、この場合の傾斜台50は、第一金属部材1の外周面11bに形成してもよい。
As a result, the stirring pin F2 can be relatively moved in an arc shape when frictionally stirring the detached section of the main joining step, so that the rotary tool F can be smoothly moved from the present section to the detached section. The tilting table 50 in this case may be formed on the outer
図11は、第二変形例に係る摩擦攪拌接合方法の本接合工程における押入区間の摩擦攪拌を示す斜視図である。本接合工程では、図10に示すように、開始位置SP1を設定移動ルートL1上に設定して、押入区間を開始位置SP1から中間点S1までとしている。本区間、離脱区間は前記の実施形態と同様である。 FIG. 11 is a perspective view showing friction stir in the closet section in the main joining step of the friction stir welding method according to the second modification. In this joining step, as shown in FIG. 10, the start position SP1 is set on the set movement route L1 and the closet section is set from the start position SP1 to the intermediate point S1. This section and the withdrawal section are the same as those in the above embodiment.
第二変形例によれば、押入区間が本区間と重なるので、全工程完了後に押入区間の塑性化領域Wを目立ちにくくすることができる。 According to the second modification, since the closet section overlaps with the main section, the plasticized region W of the closet section can be made inconspicuous after the completion of all the steps.
1 第一金属部材
2 第二金属部材
11 大径部
11b 外周面
12 小径部
13a 段差傾斜面
13b 段差側面
21a 端面
21b 外周面
21c 内周面
22 開口部
50 傾斜台
L1 設定移動ルート
F 回転ツール
F1 連結部
F2 攪拌ピン
F3 平坦面
J1 突合せ部
SP1 開始位置
EP1 終了位置
W 塑性化領域
1
Claims (4)
前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
前記攪拌ピンは先細りとなっており、
前記第一金属部材の前記大径部と前記小径部との境に近接するとともに前記第一金属部材の外周面から突出する傾斜台を形成する準備工程と、
前記第二金属部材の開口部に前記第一金属部材の前記小径部を挿入することにより、前記第二金属部材の内周面と前記第一金属部材の段差側面とを重ね合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記第一金属部材の段差傾斜面とを突き合わせて前記突合せ部に断面V字状の隙間を形成する突合せ工程と、
回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材の外周面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材の前記段差傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも前記第二金属部材側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記第二金属部材の外周面の廻りに一周させて前記突合せ部に摩擦攪拌を行った後、前記攪拌ピンを前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて当該傾斜面の上側で引抜く本接合工程と、
前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。 A columnar first metal member having a small diameter portion at the end of a large diameter portion and a tubular second metal member having an inner diameter substantially equal to that of the small diameter portion are abutted against each other to be joined. A friction stir welding method in which friction stir welding is performed on a butt portion of a metal member using a rotary tool equipped with a stirring pin.
The first metal member is formed of a first aluminum alloy, the second metal member is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy. And
The stirring pin is tapered and
A preparatory step of forming an inclined table that is close to the boundary between the large-diameter portion and the small-diameter portion of the first metal member and protrudes from the outer peripheral surface of the first metal member.
By inserting the small diameter portion of the first metal member into the opening of the second metal member, the inner peripheral surface of the second metal member and the stepped side surface of the first metal member are overlapped, and the first (Ii) A butt step of abutting the end face of the metal member and the stepped inclined surface of the first metal member to form a gap having a V-shaped cross section in the butt portion.
The gap is formed by inserting the stirring pin of the rotating tool into the outer peripheral surface of the second metal member and slightly contacting the outer peripheral surface of the stirring pin with the stepped inclined surface of the first metal member. While flowing the second aluminum alloy into the butt, the second metal member is made to go around the outer peripheral surface of the second metal member at a predetermined depth along a set movement route set on the second metal member side of the butt portion. After performing friction stir welding on the butt portion, the stirring pin is moved so as to rise along the inclined surface of the inclined table and pulled out on the upper side of the inclined surface.
A friction stir welding method comprising a tilting table removing step of removing the tilting table.
前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
前記攪拌ピンは先細りとなっており、
前記第二金属部材の端面に近接するとともに前記第二金属部材の外周面から突出する傾斜台を形成する準備工程と、
前記第二金属部材の前記傾斜台側の開口部に前記第一金属部材の前記小径部を挿入することにより、前記第二金属部材の内周面と前記第一金属部材の段差側面とを重ね合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記第一金属部材の段差傾斜面とを突き合わせて突合せ部に断面V字状の隙間を形成する突合せ工程と、
回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材の外周面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材の前記段差傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも前記第二金属部材側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記第二金属部材の外周面の廻りに一周させて前記突合せ部に摩擦攪拌を行った後、前記攪拌ピンを前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて当該傾斜面の上側で引抜く本接合工程と、
前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。 A columnar first metal member having a small diameter portion at the end of a large diameter portion and a tubular second metal member having an inner diameter substantially equal to that of the small diameter portion are abutted against each other to be joined. A friction stir welding method in which friction stir welding is performed on a butt portion of a metal member using a rotary tool equipped with a stirring pin.
The first metal member is formed of a first aluminum alloy, the second metal member is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy. And
The stirring pin is tapered and
A preparatory step of forming an inclined table that is close to the end surface of the second metal member and protrudes from the outer peripheral surface of the second metal member.
By inserting the small diameter portion of the first metal member into the opening on the inclined table side of the second metal member, the inner peripheral surface of the second metal member and the stepped side surface of the first metal member are overlapped. A butt step of abutting the end face of the second metal member and the stepped inclined surface of the first metal member to form a gap having a V-shaped cross section in the butt portion.
The gap is formed by inserting the stirring pin of the rotating tool into the outer peripheral surface of the second metal member and slightly contacting the outer peripheral surface of the stirring pin with the stepped inclined surface of the first metal member. While flowing the second aluminum alloy into the butt, the second metal member is made to go around the outer peripheral surface of the second metal member at a predetermined depth along a set movement route set on the second metal member side of the butt portion. After performing friction stir welding on the butt portion, the stirring pin is moved so as to rise along the inclined surface of the inclined table and pulled out on the upper side of the inclined surface.
A friction stir welding method comprising a tilting table removing step of removing the tilting table.
前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
前記攪拌ピンは先細りとなっており、
前記第一金属部材の前記大径部と前記小径部との境に近接するとともに前記第一金属部材の外周面から突出する傾斜台を形成する準備工程と、
前記第二金属部材の開口部に前記第一金属部材の前記小径部を挿入することにより、前記第二金属部材の内周面と前記第一金属部材の段差側面とを重ね合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記第一金属部材の段差傾斜面とを突き合わせて突合せ部に断面V字状の隙間を形成する突合せ工程と、
回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材の外周面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材の前記段差傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも前記第二金属部材側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記第二金属部材の外周面の廻りに一周させて前記突合せ部に摩擦攪拌を行った後、前記攪拌ピンを前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて当該傾斜面の上側で引抜く本接合工程と、
前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。 A cylindrical first metal member having a small diameter portion at the end of a large diameter portion and a cylindrical second metal member having an inner diameter substantially equal to that of the small diameter portion are abutted against each other to be joined. This is a friction stir welding method in which friction stir welding is performed using a rotary tool provided with a stirring pin for the butt portion of a metal member.
The first metal member is formed of a first aluminum alloy, the second metal member is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy. And
The stirring pin is tapered and
A preparatory step of forming an inclined table that is close to the boundary between the large-diameter portion and the small-diameter portion of the first metal member and protrudes from the outer peripheral surface of the first metal member.
By inserting the small diameter portion of the first metal member into the opening of the second metal member, the inner peripheral surface of the second metal member and the stepped side surface of the first metal member are overlapped, and the first (Ii) A butt step of abutting the end face of the metal member and the stepped inclined surface of the first metal member to form a gap having a V-shaped cross section at the butt portion.
The gap is formed by inserting the stirring pin of the rotating tool into the outer peripheral surface of the second metal member and slightly contacting the outer peripheral surface of the stirring pin with the stepped inclined surface of the first metal member. While flowing the second aluminum alloy into the butt, the second metal member is made to go around the outer peripheral surface of the second metal member at a predetermined depth along a set movement route set on the second metal member side of the butt portion. After performing friction stir welding on the butt portion, the stirring pin is moved so as to rise along the inclined surface of the inclined table and pulled out on the upper side of the inclined surface.
A friction stir welding method comprising a tilting table removing step of removing the tilting table.
前記第一金属部材は第一アルミニウム合金で形成されており、前記第二金属部材は第二アルミニウム合金で形成されており、前記第一アルミニウム合金は前記第二アルミニウム合金よりも硬度が高い材種であり、
前記攪拌ピンは先細りとなっており、
前記第二金属部材の端面に近接するとともに前記第二金属部材の外周面から突出する傾斜台を形成する準備工程と、
前記第二金属部材の前記傾斜台側の開口部に前記第一金属部材の前記小径部を挿入することにより、前記第二金属部材の内周面と前記第一金属部材の段差側面とを重ね合わせるとともに、前記第二金属部材の端面と前記第一金属部材の段差傾斜面とを突き合わせて突合せ部に断面V字状の隙間を形成する突合せ工程と、
回転する前記回転ツールの前記攪拌ピンを前記第二金属部材の外周面に挿入し、前記攪拌ピンの外周面を前記第一金属部材の前記段差傾斜面にわずかに接触させた状態で、前記隙間に前記第二アルミニウム合金を流入させながら、前記突合せ部よりも前記第二金属部材側に設定された設定移動ルートに沿って所定の深さで前記第二金属部材の外周面の廻りに一周させて前記突合せ部に摩擦攪拌を行った後、前記攪拌ピンを前記傾斜台の傾斜面に沿って昇るように移動させて当該傾斜面の上側で引抜く本接合工程と、
前記傾斜台を除去する傾斜台除去工程と、を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。 A cylindrical first metal member having a small diameter portion at the end of a large diameter portion and a cylindrical second metal member having an inner diameter substantially equal to that of the small diameter portion are abutted against each other to be joined. This is a friction stir welding method in which friction stir welding is performed using a rotary tool provided with a stirring pin for the butt portion of a metal member.
The first metal member is formed of a first aluminum alloy, the second metal member is formed of a second aluminum alloy, and the first aluminum alloy is a grade having a higher hardness than the second aluminum alloy. And
The stirring pin is tapered and
A preparatory step of forming an inclined table that is close to the end surface of the second metal member and protrudes from the outer peripheral surface of the second metal member.
By inserting the small diameter portion of the first metal member into the opening on the inclined table side of the second metal member, the inner peripheral surface of the second metal member and the stepped side surface of the first metal member are overlapped. A butt step of abutting the end face of the second metal member and the stepped inclined surface of the first metal member to form a gap having a V-shaped cross section in the butt portion.
The gap is formed by inserting the stirring pin of the rotating tool into the outer peripheral surface of the second metal member and slightly contacting the outer peripheral surface of the stirring pin with the stepped inclined surface of the first metal member. While flowing the second aluminum alloy into the butt, the second metal member is made to go around the outer peripheral surface of the second metal member at a predetermined depth along a set movement route set on the second metal member side of the butt portion. After performing friction stir welding on the butt portion, the stirring pin is moved so as to rise along the inclined surface of the inclined table and pulled out on the upper side of the inclined surface.
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JP2000042759A (en) * | 1998-07-23 | 2000-02-15 | Showa Alum Corp | Friction stirring joining method |
JP2002539949A (en) * | 1999-03-24 | 2002-11-26 | フラマトム アンプ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and apparatus for welding two workpieces |
JP2007054864A (en) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Aluminum joined product and its manufacturing method |
JP2011011232A (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Nippon Light Metal Co Ltd | Method for manufacturing heat-transfer plate and heat-transfer plate |
JP2019076948A (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-23 | 日本軽金属株式会社 | Method for manufacturing liquid-cooled jacket |
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2019
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000042759A (en) * | 1998-07-23 | 2000-02-15 | Showa Alum Corp | Friction stirring joining method |
JP2002539949A (en) * | 1999-03-24 | 2002-11-26 | フラマトム アンプ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Method and apparatus for welding two workpieces |
JP2007054864A (en) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Aluminum joined product and its manufacturing method |
JP2011011232A (en) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Nippon Light Metal Co Ltd | Method for manufacturing heat-transfer plate and heat-transfer plate |
JP2019076948A (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-23 | 日本軽金属株式会社 | Method for manufacturing liquid-cooled jacket |
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