JP2021171816A - Friction stir processing tool and flange molding method - Google Patents

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真三樹 奥田
Masaki Okuda
美速 今村
Yoshihaya Imamura
剛 松本
Takeshi Matsumoto
圭一郎 泊
Keiichiro Tomari
智恵子 今井
Chieko Imai
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

To provide a friction stir processing tool and a flange molding method, which enable a flange in a shape suitable for positioning to be arranged at an arbitrary position.SOLUTION: The friction stir processing tool comprises: a rotating tool 11 that friction-stirs a work-piece 1 along a movement direction X; and a contact block 31 that has an insertion hole 33 through which the rotating tool 11 is inserted and is contacted with a processed surface 3 of the work-piece 1 and moved in the movement direction X together with the rotating tool 11. The rotating tool 11 has a small-diameter pin part 15 provided at a tip, and a shoulder part 21, provided at a root of the pin part 15, which feeds out a plastic flowing object of the work-piece 1, which is friction-stirred by the pin part 15 to plastically flow, toward an outer periphery side. The contact block 31 has a contact surface 41 that is contacted with the work-piece 1, and one flange molding groove 43, formed on the contact surface 41, which communicates with one place in a circumferential direction of the insertion hole 33 and extended in a tangential direction toward a front side in a rotation direction A of the rotating tool 11.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、摩擦撹拌加工工具及びフランジ成形方法に関する。 The present invention relates to a friction stir welding tool and a flange forming method.

板材や押出材などの構造部材同士を接合して作製される組立体は、構造部材同士を溶接等によって接合することにより組み立てられる。このように、構造部材同士を接合して組立体を作製する場合、構造部材の切断した端部を継手部として接合させることにより、高精度で接合させることが可能である。しかし、組立体の設計の自由度を考慮すると、構造部材の端部だけでなく構造部材の面部に他の構造部材を接合させる要求があり、この場合、構造部材の面部に位置決め用のフランジを成形することが望まれる。 An assembly produced by joining structural members such as plate materials and extruded materials is assembled by joining the structural members by welding or the like. In this way, when the structural members are joined to each other to produce an assembly, the cut ends of the structural members are joined as a joint portion, so that the structural members can be joined with high accuracy. However, considering the degree of freedom in the design of the assembly, there is a requirement to join other structural members not only to the end portion of the structural member but also to the surface portion of the structural member. In this case, a flange for positioning is provided on the surface portion of the structural member. It is desirable to mold.

特許文献1には、構造部材の表面にフランジなどの凸部等を成形する装置として、構造部材であるワークを摩擦熱によって軟化、塑性流動させ、ワークに凸部を成形するツールが記載されている。また、特許文献2には、構造部材同士を接合させる際に、加工によって生じるバリの形状をバリ成形部材の凸条成形溝で整えるツールが記載されている。 Patent Document 1 describes a tool for forming a convex portion such as a flange on the surface of a structural member by softening and plastically flowing the work which is a structural member by frictional heat to form the convex portion on the work. There is. Further, Patent Document 2 describes a tool for adjusting the shape of burrs generated by processing by the ridge forming groove of the burr forming member when joining the structural members to each other.

特開2013−252541号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-252541 特開2009−190040号公報JP-A-2009-190040

特許文献1に記載の技術は、回転工具による摩擦撹拌により流動する材料を、回転工具の後方に配置させた凹み部形成部と回転工具の側部に配置させた凸部形成部との間に流し込んで凸部を成形するものである。このように、特許文献1に記載の技術では、回転工具の後方に凹み部形成部を配置させるため、例えば、面板の中央部分でフランジ(凸部)を成形することができない。 In the technique described in Patent Document 1, a material that flows by friction stir welding with a rotary tool is placed between a recessed portion formed at the rear of the rotary tool and a convex portion formed at the side of the rotary tool. It is poured to form a convex portion. As described above, in the technique described in Patent Document 1, since the recessed portion forming portion is arranged behind the rotary tool, for example, the flange (convex portion) cannot be formed at the central portion of the face plate.

特許文献2に記載の技術は、加工によって生じるバリを鋭利な形状を有することのない凸条として成形し、別途のバリ取り作業を不要とするものであり、構造部材の位置決め用のフランジとするものではない。また、バリ成形部材には、回転部材の両側に配置される二つの凸条成形溝によってバリを凸条に成形するものであるが、一方の凸条成形溝は回転部材の回転方向(接線方向)とツール移動方向とが同じであるアドバンシングサイドであるため、位置決め用のフランジとして利用できるような形状の凸条を成形することはできない。さらに、バリ成形部材に設けられたストッパ部を構造部材の縁部に当接させながらツールを移動させるため、加工できる位置が縁部近傍に制限されてしまう。 The technique described in Patent Document 2 forms burrs generated by processing as ridges that do not have a sharp shape, and eliminates the need for a separate deburring operation, and serves as a flange for positioning structural members. It's not a thing. Further, in the burr forming member, the burr is formed into a convex shape by two convex forming grooves arranged on both sides of the rotating member, and one of the convex forming grooves is the rotation direction (tangential direction) of the rotating member. ) And the tool moving direction are the same as the advancing side, so it is not possible to form a ridge with a shape that can be used as a positioning flange. Further, since the tool is moved while the stopper portion provided on the burr forming member is in contact with the edge portion of the structural member, the position where the tool can be processed is limited to the vicinity of the edge portion.

本発明は、上記の問題を解決したもので、位置決め用として好適な形状のフランジを任意の位置に設けることができる摩擦撹拌加工工具及びフランジ成形方法を提供するものである。 The present invention solves the above problems and provides a friction stir welding tool and a flange forming method capable of providing a flange having a shape suitable for positioning at an arbitrary position.

本発明は下記構成からなる。
(1) 被加工物の表面からなる加工面に押圧されて前記加工面に沿って移動されることにより、移動方向に沿って前記被加工物を摩擦撹拌させる回転ツールと、
前記回転ツールが挿通される挿通孔を有し、前記被加工物の前記加工面に当接されて前記回転ツールとともに前記移動方向に移動される当接ブロックと、
を備え、
前記回転ツールは、
先端に設けられた小径のピン部と、
前記ピン部の根元に設けられ、前記ピン部によって摩擦撹拌されて塑性流動する前記被加工物の塑性流動物を外周側へ送り出すショルダ部と、
を有し、
前記当接ブロックは、
前記被加工物に当接される当接面と、
前記当接面に形成され、前記挿通孔の周方向の一か所に連通して前記回転ツールの回転方向前方側へ向かう接線方向に延在する一つのフランジ成形溝と、
を有する、
摩擦撹拌加工工具。
(2) 上記(1)の摩擦撹拌加工工具を用いて前記被加工物の前記加工面にフランジを成形するフランジ成形方法であって、
前記フランジ成形溝の延在方向が回転方向前方側へ向かう接線方向となるように前記回転ツールを回転させ、
前記回転させた前記回転ツールを前記被加工物に押圧して前記ピン部を前記被加工物に食い込ませ、
前記当接ブロックの前記当接面を前記被加工物の前記加工面に当接させ、
前記被加工物に対して前記摩擦撹拌加工工具を、前記フランジ成形溝の延在方向と反対方向へ移動させる、
フランジ成形方法。
The present invention has the following configuration.
(1) A rotary tool that frictionally stirs the work piece along the moving direction by being pressed by a work surface made of the surface of the work piece and moving along the work surface.
A contact block having an insertion hole through which the rotation tool is inserted, abutting against the machined surface of the work piece, and being moved in the moving direction together with the rotation tool.
With
The rotation tool
With a small diameter pin provided at the tip,
A shoulder portion provided at the base of the pin portion, and a shoulder portion that sends out the plastic fluid of the workpiece to be plastically flowed by friction stir welding by the pin portion to the outer peripheral side.
Have,
The contact block is
The contact surface that comes into contact with the work piece,
A flange forming groove formed on the contact surface, communicating with one place in the circumferential direction of the insertion hole and extending in a tangential direction toward the front side in the rotation direction of the rotation tool.
Have,
Friction stirring tool.
(2) A flange forming method for forming a flange on the processed surface of the workpiece using the friction stir welding tool of the above (1).
The rotation tool is rotated so that the extending direction of the flange forming groove is a tangential direction toward the front side in the rotation direction.
The rotated tool is pressed against the work piece so that the pin portion bites into the work piece.
The contact surface of the contact block is brought into contact with the machined surface of the work piece,
The friction stir welding tool is moved to the workpiece in a direction opposite to the extending direction of the flange forming groove.
Flange forming method.

本発明の摩擦撹拌加工工具及びフランジ成形方法によれば、位置決め用として好適な形状のフランジを任意の位置に設けることができる。 According to the friction stir welding tool and the flange forming method of the present invention, a flange having a shape suitable for positioning can be provided at an arbitrary position.

本実施形態に係る摩擦撹拌加工工具によってフランジを成形している状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which the flange is formed by the friction stir welding tool which concerns on this embodiment. 摩擦撹拌加工工具をワークから離した状態の斜視図である。It is a perspective view of the state which the friction stirring processing tool is separated from the work. 摩擦撹拌加工工具の斜視図である。It is a perspective view of the friction stirring processing tool. 摩擦撹拌加工工具の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the friction stirring processing tool. 摩擦撹拌加工工具の先端側から視た斜視図である。It is a perspective view seen from the tip side of the friction stirring processing tool. 摩擦撹拌加工工具の軸方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction of the friction stirring processing tool. 押圧ブロックの上方から視た斜視図である。It is a perspective view seen from above of a pressing block. 押圧ブロックの下方から視た斜視図である。It is a perspective view seen from the lower side of a pressing block. 押圧ブロックの平面図である。It is a top view of the pressing block. 押圧ブロックの裏面図である。It is a back view of the pressing block. フランジを用いた構造部材同士の接合例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the example of joining structural members with each other using a flange.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る摩擦撹拌加工工具によってフランジを成形している状態を示す斜視図である。図2は、摩擦撹拌加工工具をワークから離した状態の斜視図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a flange is formed by the friction stir welding tool according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view of a state in which the friction stirring processing tool is separated from the work.

図1及び図2に示すように、本実施形態に係る摩擦撹拌加工工具100は、被加工物であるワーク1に対して摩擦撹拌加工を施す工具である。この摩擦撹拌加工工具100は、図示しない摩擦撹拌加工装置に装着されて用いられる。摩擦撹拌加工工具100は、回転ツール11と、当接ブロック31とを備えている。本例では、ワーク1は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属製の板材であり、摩擦撹拌加工工具100は、ワーク1の表面である加工面3を加工する。具体的には、摩擦撹拌加工工具100は、ワーク1の加工面3に摩擦撹拌によって移動方向Xに沿うフランジ5を成形する。このフランジ5は、回転ツール11によって摩擦撹拌された改質部7に沿って成形される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the friction stirring tool 100 according to the present embodiment is a tool that performs friction stirring processing on the work 1 which is a workpiece. This friction stirring processing tool 100 is used by being mounted on a friction stirring processing device (not shown). The friction agitation processing tool 100 includes a rotation tool 11 and a contact block 31. In this example, the work 1 is a metal plate material such as aluminum or an aluminum alloy, and the friction stir welding tool 100 processes the machined surface 3 which is the surface of the work 1. Specifically, the friction stir welding tool 100 forms a flange 5 along the moving direction X on the machined surface 3 of the work 1 by friction stir welding. The flange 5 is formed along the reforming portion 7 that has been frictionally agitated by the rotating tool 11.

図3は、摩擦撹拌加工工具の斜視図である。図4は、摩擦撹拌加工工具の分解斜視図である。図5は、摩擦撹拌加工工具の先端側から視た斜視図である。図6は、摩擦撹拌加工工具の軸方向に沿う断面図である。 FIG. 3 is a perspective view of the friction stirring processing tool. FIG. 4 is an exploded perspective view of the friction stirring processing tool. FIG. 5 is a perspective view seen from the tip side of the friction stirring processing tool. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the axial direction of the friction stirring processing tool.

図3〜図6に示すように、回転ツール11は、棒状に形成されており、一方向である回転方向Aに回転される(図5参照)。回転ツール11は、本体部13と、この本体部13の先端に形成された小径のピン部15とを有している。このピン部15には、その外周に、螺旋状突起17が形成されている。なお、この螺旋状突起17は、回転ツール11が回転方向Aに回転した際に、回転ツール11の軸方向後端側へ向かって進む向きの螺旋状に形成されている。 As shown in FIGS. 3 to 6, the rotation tool 11 is formed in a rod shape and is rotated in the rotation direction A which is one direction (see FIG. 5). The rotation tool 11 has a main body portion 13 and a small-diameter pin portion 15 formed at the tip of the main body portion 13. A spiral protrusion 17 is formed on the outer periphery of the pin portion 15. The spiral protrusion 17 is formed in a spiral shape in a direction that advances toward the rear end side in the axial direction of the rotation tool 11 when the rotation tool 11 rotates in the rotation direction A.

また、回転ツール11は、小径のピン部15の根元部分にショルダ部21を有している。ショルダ部21は、本体部13よりも小径に形成され、ピン部15よりも大径に形成されている。ショルダ部21は、ピン部15との間の面が、ピン部15から径方向外方へ向かって次第に先端側へ傾斜されている。これにより、このショルダ部21には、ピン部15の根元部分に、凹みが形成され、この凹みが保持凹部23とされている。なお、保持凹部23は、ショルダ部21のピン部15との間の面における外縁部を突出させてピン部15の根元部分に凹みを形成することにより設けてもよい。 Further, the rotation tool 11 has a shoulder portion 21 at the root portion of the pin portion 15 having a small diameter. The shoulder portion 21 is formed to have a smaller diameter than the main body portion 13, and is formed to have a larger diameter than the pin portion 15. The surface of the shoulder portion 21 between the shoulder portion 21 and the pin portion 15 is gradually inclined outward from the pin portion 15 toward the tip end side. As a result, a recess is formed in the shoulder portion 21 at the root portion of the pin portion 15, and this recess is used as the holding recess 23. The holding recess 23 may be provided by projecting an outer edge portion on the surface of the shoulder portion 21 between the pin portion 15 and forming a recess at the root portion of the pin portion 15.

図7は、押圧ブロックの上方から視た斜視図である。図8は、押圧ブロックの下方から視た斜視図である。図9は、押圧ブロックの平面図である。図10は、押圧ブロックの裏面図である。 FIG. 7 is a perspective view seen from above of the pressing block. FIG. 8 is a perspective view seen from below the pressing block. FIG. 9 is a plan view of the pressing block. FIG. 10 is a back view of the pressing block.

図7〜図10に示すように、当接ブロック31は、略立方体形状に形成されている。この当接ブロック31は、表裏に貫通する挿通孔33を有している。この挿通孔33には、当接ブロック31の上方側から回転ツール11が挿し込まれる。挿通孔33には、下縁に、内周方向へ環状に張り出す環状係止部35が形成されている。この環状係止部35は、その内径が、回転ツール11のショルダ部21の外径よりも僅かに大きくされている。 As shown in FIGS. 7 to 10, the contact block 31 is formed in a substantially cubic shape. The contact block 31 has an insertion hole 33 penetrating the front and back surfaces. The rotation tool 11 is inserted into the insertion hole 33 from the upper side of the contact block 31. An annular locking portion 35 is formed in the insertion hole 33 at the lower edge so as to project in an annular shape in the inner peripheral direction. The inner diameter of the annular locking portion 35 is slightly larger than the outer diameter of the shoulder portion 21 of the rotating tool 11.

当接ブロック31は、その下面が当接面41とされており、この当接面41は、ワーク1に対する加工時に、ワーク1の加工面3に当接される。当接ブロック31には、当接面41に、一つのフランジ成形溝43が形成されている。このフランジ成形溝43は、直線状に形成されている。このフランジ成形溝43は、一端が挿通孔33の周方向の一か所に連通され、他端が当接ブロック31の一側面に達している。このフランジ成形溝43は、回転ツール11の回転方向Aの前方側へ向かう接線方向に延在されている(図5参照)。そして、このフランジ成形溝43が挿通孔33に連通されることにより、環状係止部35には、その周方向の一か所に切欠き部37が形成されている。 The lower surface of the contact block 31 is a contact surface 41, and the contact surface 41 is brought into contact with the machined surface 3 of the work 1 when the work 1 is machined. In the contact block 31, one flange forming groove 43 is formed on the contact surface 41. The flange forming groove 43 is formed in a straight line. One end of the flange forming groove 43 communicates with one place in the circumferential direction of the insertion hole 33, and the other end reaches one side surface of the contact block 31. The flange forming groove 43 extends in a tangential direction toward the front side of the rotation direction A of the rotation tool 11 (see FIG. 5). Then, by communicating the flange forming groove 43 with the insertion hole 33, a notch 37 is formed in the annular locking portion 35 at one place in the circumferential direction.

この当接ブロック31の挿通孔33に、その上方から挿し込まれた回転ツール11は、ショルダ部21が環状係止部35の内周側に通され、本体部13とショルダ部21との段部が環状係止部35に係止される。これにより、回転ツール11は、当接ブロック31の当接面41からピン部15及びショルダ部21の一部が突出された状態に配置される。この当接ブロック31は、図示しない固定手段によって摩擦撹拌加工装置に固定される。これにより、摩擦撹拌加工工具100は、固定された当接ブロック31に対して回転ツール11だけが回転方向Aに回転される。 In the rotary tool 11 inserted into the insertion hole 33 of the contact block 31 from above, the shoulder portion 21 is passed through the inner peripheral side of the annular locking portion 35, and the step between the main body portion 13 and the shoulder portion 21. The portion is locked to the annular locking portion 35. As a result, the rotation tool 11 is arranged in a state in which a part of the pin portion 15 and the shoulder portion 21 protrudes from the contact surface 41 of the contact block 31. The contact block 31 is fixed to the friction stirring processing apparatus by a fixing means (not shown). As a result, in the friction stirring processing tool 100, only the rotation tool 11 is rotated in the rotation direction A with respect to the fixed contact block 31.

次に、上記構成の摩擦撹拌加工工具100によって、ワーク1の加工面3にフランジ5を成形する場合について説明する。 Next, a case where the flange 5 is formed on the machined surface 3 of the work 1 by the friction stir welding tool 100 having the above configuration will be described.

フランジ成形溝43の延在方向が回転方向Aの前方側へ向かう接線方向となるように回転ツール11を回転させる。 The rotation tool 11 is rotated so that the extending direction of the flange forming groove 43 is a tangential direction toward the front side of the rotation direction A.

次に、摩擦撹拌加工工具100をワーク1の加工面3へ向かって移動させ、回転させた回転ツール11をワーク1の加工面3に押圧する。これにより、回転ツール11のピン部15をワーク1に食い込ませ、さらに、当接ブロック31の当接面41をワーク1の加工面3に当接させる。 Next, the friction stirring processing tool 100 is moved toward the processing surface 3 of the work 1, and the rotated rotary tool 11 is pressed against the processing surface 3 of the work 1. As a result, the pin portion 15 of the rotation tool 11 is made to bite into the work 1, and the contact surface 41 of the contact block 31 is brought into contact with the machined surface 3 of the work 1.

この状態において、ワーク1に対して摩擦撹拌加工工具100を、フランジ成形溝43の延在方向と反対方向である移動方向Xへ移動させる(図1参照)。 In this state, the friction stir welding tool 100 is moved with respect to the work 1 in the moving direction X, which is the direction opposite to the extending direction of the flange forming groove 43 (see FIG. 1).

すると、ワーク1には、回転された回転ツール11のピン部15によって摩擦撹拌されて塑性流動が生じる。この塑性流動するワーク1の塑性流動物は、回転ツール11のショルダ部21の保持凹部23で一旦保持されて外周へ送り出される。この外周側へ送り出された塑性流動物は、環状係止部35の切欠き部37から、回転ツール11の回転方向Aの前方側へ向かう接線方向に延在する一つのフランジ成形溝43へ送り込まれる。これにより、ワーク1の加工面3には、回転ツール11によって摩擦撹拌された改質部7に沿って突出する一本のフランジ5が、当接ブロック31のフランジ成形溝43によってリトリーティングサイドに成形される(図1参照)。このとき、ピン部15の回転によって生じるワーク1の塑性流動物は、アドバンシングサイドよりもリトリーティングサイドに流れやすいため、フランジ成形溝43をリトリーティングサイドとして加工することにより、無理なく良好な形状のフランジ5を円滑に成形することができる。 Then, the work 1 is rubbed and agitated by the pin portion 15 of the rotated rotation tool 11, and a plastic flow is generated. The plastic fluid of the work 1 that plastically flows is temporarily held by the holding recess 23 of the shoulder portion 21 of the rotary tool 11 and sent out to the outer circumference. The plastic fluid sent out to the outer peripheral side is sent from the notch 37 of the annular locking portion 35 to one flange forming groove 43 extending in the tangential direction toward the front side of the rotation direction A of the rotation tool 11. Is done. As a result, on the machined surface 3 of the work 1, one flange 5 protruding along the reforming portion 7 frictionally agitated by the rotary tool 11 is placed on the retreating side by the flange forming groove 43 of the contact block 31. It is molded (see FIG. 1). At this time, the plastic fluid of the work 1 generated by the rotation of the pin portion 15 tends to flow to the retreating side rather than the advancing side. Therefore, by processing the flange forming groove 43 as the retreating side, a reasonably good shape can be obtained. Flange 5 can be smoothly formed.

ここで、成形したフランジ5を用いた構造部材同士の接合例について説明する。
図11は、フランジを用いた構造部材同士の接合例を説明する斜視図である。
図11に示すように、構造部材1A,1Bを接合させる場合、構造部材1Aに、その接合面を加工面3として、摩擦撹拌加工工具100によって間隔をあけて二本のフランジ5を成形する。そして、構造部材1Aの接合面に成形した二本のフランジ5の間に、構造部材1Bの端部を嵌め込む。これにより、構造部材1Bは、構造部材1Aの接合面に対して、フランジ5によって位置決めされることとなる。したがって、その後に構造部材1Aに対して構造部材1Bを溶接等によって接合することにより、構造部材1A,1Bを互いに高精度に位置決めした状態で接合させることができる。
Here, an example of joining structural members using the formed flange 5 will be described.
FIG. 11 is a perspective view illustrating an example of joining structural members using a flange.
As shown in FIG. 11, when the structural members 1A and 1B are joined, the two flanges 5 are formed on the structural member 1A at intervals by the friction stir welding tool 100 with the joint surface as the machined surface 3. Then, the end portion of the structural member 1B is fitted between the two flanges 5 formed on the joint surface of the structural member 1A. As a result, the structural member 1B is positioned by the flange 5 with respect to the joint surface of the structural member 1A. Therefore, by subsequently joining the structural member 1B to the structural member 1A by welding or the like, the structural members 1A and 1B can be joined in a state of being positioned with each other with high accuracy.

以上、説明したように、本実施形態に係る摩擦撹拌加工工具及びフランジ成形方法によれば、ワーク1の加工面3と交差する方向から、回転させた回転ツール11を加工面3に押圧させるとともにワーク1の加工面3に当接ブロック31の当接面41を当接させ、この状態で加工面3に沿って移動させる。これにより、回転ツール11のピン部15によって塑性流動させたワーク1の塑性流動物を一つのフランジ成形溝43へ送り込んでリトリーティングサイドにフランジ5を成形する。 As described above, according to the friction stirring processing tool and the flange forming method according to the present embodiment, the rotated rotary tool 11 is pressed against the processing surface 3 from the direction intersecting the processing surface 3 of the work 1. The contact surface 41 of the contact block 31 is brought into contact with the machined surface 3 of the work 1, and is moved along the machined surface 3 in this state. As a result, the plastic fluid of the work 1 that has been plastically fluidized by the pin portion 15 of the rotary tool 11 is sent into one flange forming groove 43 to form the flange 5 on the retreating side.

したがって、例えば、面板の中央部分の任意の位置において、位置決め用として好適な形状のフランジ5を容易に成形することができる。これにより、面板にフランジ5を成形し、このフランジ5によって他の構造部材を位置決めして接合させて組立体を作製することができ、組立体の設計の自由度を高めることができる。 Therefore, for example, a flange 5 having a shape suitable for positioning can be easily formed at an arbitrary position in the central portion of the face plate. As a result, the flange 5 can be formed on the face plate, and other structural members can be positioned and joined by the flange 5, to produce an assembly, and the degree of freedom in designing the assembly can be increased.

また、回転ツール11には、ピン部15の外周に螺旋状突起17が形成されている。したがって、螺旋状突起17によって塑性流動物をより良好に流動させることができ、フランジ成形溝43においてフランジ5をより円滑に成形させることができる。つまり、螺旋状突起17の螺旋の向きを、回転ツール11の基端側で反時計回りに回転させた際、螺旋突起17(隣り合う螺旋突起17同士の間の溝)がピン部15の軸方向後端側へ向かって進む向きにしたことにより、回転ツール11が図5に示す回転方向Aに回転した際、半溶融状態となったワーク1の塑性流動物を上方向へ塑性流動させて、フランジ成形溝43へ円滑に送り出すことができる。 Further, the rotation tool 11 is formed with a spiral protrusion 17 on the outer circumference of the pin portion 15. Therefore, the spiral protrusion 17 allows the plastic fluid to flow more satisfactorily, and the flange 5 can be formed more smoothly in the flange forming groove 43. That is, when the direction of the spiral of the spiral protrusion 17 is rotated counterclockwise on the base end side of the rotation tool 11, the spiral protrusion 17 (the groove between the adjacent spiral protrusions 17) becomes the axis of the pin portion 15. By making the direction forward toward the rear end side, when the rotation tool 11 rotates in the rotation direction A shown in FIG. 5, the plastic fluid of the work 1 in the semi-molten state is plastically flowed upward. , Can be smoothly sent to the flange forming groove 43.

しかも、回転ツール11は、ショルダ部21に、塑性流動物を保持する保持凹部23を有している。これにより、ピン部15によって塑性流動されたワーク1の塑性流動物がショルダ部21の保持凹部23で一旦保持されてフランジ成形溝43へ送り出される。したがって、フランジ成形溝43へ塑性流動物を安定的に送り出すことができ、長手方向に均一な形状のフランジ5をワーク1の加工面3に成形することができる。 Moreover, the rotary tool 11 has a holding recess 23 for holding the plastic fluid in the shoulder portion 21. As a result, the plastic fluid of the work 1 plastically fluidized by the pin portion 15 is temporarily held by the holding recess 23 of the shoulder portion 21 and sent out to the flange forming groove 43. Therefore, the plastic fluid can be stably sent out to the flange forming groove 43, and the flange 5 having a uniform shape in the longitudinal direction can be formed on the machined surface 3 of the work 1.

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or applied by those skilled in the art based on the combination of the configurations of the embodiments with each other, the description of the specification, and the well-known technique. This is also the subject of the present invention and is included in the scope for which protection is sought.

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 被加工物の表面からなる加工面に押圧されて前記加工面に沿って移動されることにより、移動方向に沿って前記被加工物を摩擦撹拌させる回転ツールと、
前記回転ツールが挿通される挿通孔を有し、前記被加工物の前記加工面に当接されて前記回転ツールとともに前記移動方向に移動される当接ブロックと、
を備え、
前記回転ツールは、
先端に設けられた小径のピン部と、
前記ピン部の根元に設けられ、前記ピン部によって摩擦撹拌されて塑性流動する前記被加工物の塑性流動物を外周側へ送り出すショルダ部と、
を有し、
前記当接ブロックは、
前記被加工物に当接される当接面と、
前記当接面に形成され、前記挿通孔の周方向の一か所に連通して前記回転ツールの回転方向前方側へ向かう接線方向に延在する一つのフランジ成形溝と、
を有する、
摩擦撹拌加工工具。
As described above, the following matters are disclosed in this specification.
(1) A rotary tool that frictionally stirs the work piece along the moving direction by being pressed by a work surface made of the surface of the work piece and moving along the work surface.
A contact block having an insertion hole through which the rotation tool is inserted, abutting against the machined surface of the work piece, and being moved in the moving direction together with the rotation tool.
With
The rotation tool
With a small diameter pin provided at the tip,
A shoulder portion provided at the base of the pin portion, and a shoulder portion that sends out the plastic fluid of the workpiece to be plastically flowed by friction stir welding by the pin portion to the outer peripheral side.
Have,
The contact block is
The contact surface that comes into contact with the work piece,
A flange forming groove formed on the contact surface, communicating with one place in the circumferential direction of the insertion hole and extending in a tangential direction toward the front side in the rotation direction of the rotation tool.
Have,
Friction stirring tool.

この摩擦撹拌加工工具によれば、当接ブロックの当接面を被加工物の加工面に当接させ、フランジ成形溝の延在方向が回転方向前方側へ向かう接線方向となるように回転ツールを回転させ、回転させた回転ツールを被加工物に押圧してピン部を被加工物に食い込ませる。そして、被加工物に対して摩擦撹拌加工工具を、フランジ成形溝の延在方向と反対方向へ移動させる。すると、回転ツールのピン部によって摩擦撹拌されて塑性流動する被加工物の塑性流動物が回転ツールのショルダ部によって外周側へ送り出される。この外周側へ送り出された塑性流動物は、挿通孔の周方向の一か所に連通して回転ツールの回転方向前方側へ向かう接線方向に延在する一つのフランジ成形溝へ送り込まれ、このフランジ成形溝によって、摩擦撹拌加工工具の移動方向に沿って突出するフランジが成形される。
このように、本発明の摩擦撹拌加工工具によれば、被加工物の加工面と交差する方向から、回転させた回転ツールを加工面に押圧させるとともに被加工物の加工面に当接ブロックの当接面を当接させ、この状態で加工面に沿って移動させる。これにより、回転ツールのピン部によって塑性流動させた被加工物の塑性流動物を一つのフランジ成形溝へ送り込んでリトリーティングサイドにフランジを成形する。
したがって、例えば、面板の中央部分の任意の位置において、位置決め用として好適な形状のフランジを容易に成形することができる。これにより、面板にフランジを成形し、このフランジによって他の構造部材を位置決めして接合させて組立体を作製することができ、組立体の設計の自由度を高めることができる。
According to this friction stirring tool, the contact surface of the contact block is brought into contact with the machined surface of the workpiece so that the extending direction of the flange forming groove is the tangential direction toward the front side in the rotation direction. Is rotated, and the rotated rotation tool is pressed against the work piece so that the pin portion bites into the work piece. Then, the friction stir welding tool is moved to the workpiece in the direction opposite to the extending direction of the flange forming groove. Then, the plastic fluid of the work piece that is frictionally agitated by the pin portion of the rotary tool and plastically flows is sent out to the outer peripheral side by the shoulder portion of the rotary tool. The plastic fluid sent out to the outer peripheral side communicates with one place in the circumferential direction of the insertion hole and is sent to one flange forming groove extending in the tangential direction toward the front side in the rotation direction of the rotation tool. The flange forming groove forms a flange that protrudes along the moving direction of the friction stir welding tool.
As described above, according to the friction stirring processing tool of the present invention, the rotated rotary tool is pressed against the machined surface from the direction intersecting the machined surface of the work piece, and the block abuts on the machined surface of the work piece. The contact surface is brought into contact with the surface, and in this state, the contact surface is moved along the machined surface. As a result, the plastic fluid of the workpiece that has been plastically fluidized by the pin portion of the rotary tool is sent to one flange forming groove to form the flange on the retreating side.
Therefore, for example, a flange having a shape suitable for positioning can be easily formed at an arbitrary position in the central portion of the face plate. As a result, a flange can be formed on the face plate, and other structural members can be positioned and joined by the flange to produce an assembly, which can increase the degree of freedom in designing the assembly.

(2) 前記回転ツールには、前記ピン部の外周に螺旋状突起が形成されている、(1)に記載の摩擦撹拌加工工具。 (2) The friction agitation processing tool according to (1), wherein the rotary tool has a spiral protrusion formed on the outer periphery of the pin portion.

この摩擦撹拌加工工具によれば、螺旋状突起によって塑性流動物をより良好に流動させることができ、フランジ成形溝においてフランジをより円滑に成形させることができる。 According to this friction stir welding tool, the plastic fluid can be flowed better by the spiral protrusion, and the flange can be formed more smoothly in the flange forming groove.

(3) 前記回転ツールは、前記ショルダ部に、前記塑性流動物を保持する保持凹部を有する、(1)または(2)に記載の摩擦撹拌加工工具。 (3) The friction stir welding tool according to (1) or (2), wherein the rotary tool has a holding recess for holding the plastic fluid in the shoulder portion.

この摩擦撹拌加工工具によれば、ピン部によって塑性流動された被加工物の塑性流動物がショルダ部の保持凹部で一旦保持されてフランジ成形溝へ送り出される。したがって、フランジ成形溝へ塑性流動物を安定的に送り出すことができ、長手方向に均一な形状のフランジを被加工物の加工面に成形することができる。 According to this friction stir welding tool, the plastic fluid of the workpiece plastically fluidized by the pin portion is temporarily held by the holding recess of the shoulder portion and sent out to the flange forming groove. Therefore, the plastic fluid can be stably sent out to the flange forming groove, and a flange having a uniform shape in the longitudinal direction can be formed on the machined surface of the workpiece.

(4) 前記保持凹部には、前記ショルダ部と前記ピン部との間の面が、ピン部から径方向外方へ向かって次第に先端側へ傾斜するように形成されている、(3)に記載の摩擦撹拌加工工具。 (4) The holding recess is formed so that the surface between the shoulder portion and the pin portion gradually inclines outward from the pin portion in the radial direction toward the tip side, according to (3). The described friction agitation processing tool.

この摩擦撹拌加工工具によれば、ピン部の根元部分に凹みが形成され、この凹みが保持凹部となって、塑性流動物を一旦保持する空間を画成する。 According to this friction stirring tool, a dent is formed at the root portion of the pin portion, and this dent serves as a holding recess to define a space for temporarily holding the plastic fluid.

(5) (1)〜(4)のいずれか一つに記載の摩擦撹拌加工工具を用いて前記被加工物の前記加工面にフランジを成形するフランジ成形方法であって、
前記フランジ成形溝の延在方向が回転方向前方側へ向かう接線方向となるように前記回転ツールを回転させ、
前記回転させた前記回転ツールを前記被加工物に押圧して前記ピン部を前記被加工物に食い込ませ、
前記当接ブロックの前記当接面を前記被加工物の前記加工面に当接させ、
前記被加工物に対して前記摩擦撹拌加工工具を、前記フランジ成形溝の延在方向と反対方向へ移動させる、
フランジ成形方法。
(5) A flange forming method for forming a flange on the processed surface of the workpiece using the friction stir welding tool according to any one of (1) to (4).
The rotation tool is rotated so that the extending direction of the flange forming groove is a tangential direction toward the front side in the rotation direction.
The rotated tool is pressed against the work piece so that the pin portion bites into the work piece.
The contact surface of the contact block is brought into contact with the machined surface of the work piece,
The friction stir welding tool is moved to the workpiece in a direction opposite to the extending direction of the flange forming groove.
Flange forming method.

この突条成形方法によれば、被加工物の加工面と交差する方向から、回転させた回転ツールを加工面に押圧させるとともに被加工物の加工面に当接ブロックの当接面を当接させ、この状態で加工面に沿って移動させる。これにより、塑性流動させた被加工物の塑性流動物を一つのフランジ成形溝へ送り込んでリトリーティングサイドにフランジを成形することができる。
したがって、例えば、面板の中央部分の任意の位置において、位置決め用として好適な形状のフランジを容易に成形することができる。これにより、面板にフランジを成形し、このフランジによって他の構造部材を位置決めして接合させて組立体を作製することができ、組立体の設計の自由度を高めることができる。
According to this ridge forming method, the rotated rotary tool is pressed against the machined surface from the direction intersecting the machined surface of the work piece, and the contact surface of the contact block is brought into contact with the machined surface of the work piece. And move along the machined surface in this state. As a result, the plastic fluid of the workpiece that has been plastically fluidized can be sent into one flange forming groove to form a flange on the retreating side.
Therefore, for example, a flange having a shape suitable for positioning can be easily formed at an arbitrary position in the central portion of the face plate. As a result, a flange can be formed on the face plate, and other structural members can be positioned and joined by the flange to produce an assembly, which can increase the degree of freedom in designing the assembly.

1 ワーク(被加工物)
3 加工面
5 フランジ
11 回転ツール
15 ピン部
17 螺旋状突起
21 ショルダ部
23 保持凹部
31 当接ブロック
33 挿通孔
41 当接面
43 フランジ成形溝
100 摩擦撹拌加工工具
A 回転方向
X 移動方向
1 Work (workpiece)
3 Machining surface 5 Flange 11 Rotating tool 15 Pin part 17 Spiral protrusion 21 Shoulder part 23 Holding recess 31 Abutment block 33 Insertion hole 41 Abutment surface 43 Flange forming groove 100 Friction stirring processing tool A Rotation direction X Movement direction

Claims (5)

被加工物の表面からなる加工面に押圧されて前記加工面に沿って移動されることにより、移動方向に沿って前記被加工物を摩擦撹拌させる回転ツールと、
前記回転ツールが挿通される挿通孔を有し、前記被加工物の前記加工面に当接されて前記回転ツールとともに前記移動方向に移動される当接ブロックと、
を備え、
前記回転ツールは、
先端に設けられた小径のピン部と、
前記ピン部の根元に設けられ、前記ピン部によって摩擦撹拌されて塑性流動する前記被加工物の塑性流動物を外周側へ送り出すショルダ部と、
を有し、
前記当接ブロックは、
前記被加工物に当接される当接面と、
前記当接面に形成され、前記挿通孔の周方向の一か所に連通して前記回転ツールの回転方向前方側へ向かう接線方向に延在する一つのフランジ成形溝と、
を有する、
摩擦撹拌加工工具。
A rotary tool that frictionally stirs the workpiece along the moving direction by being pressed against the workpiece made of the surface of the workpiece and moving along the workpiece.
A contact block having an insertion hole through which the rotation tool is inserted, abutting against the machined surface of the work piece, and being moved in the moving direction together with the rotation tool.
With
The rotation tool
With a small diameter pin provided at the tip,
A shoulder portion provided at the base of the pin portion, and a shoulder portion that sends out the plastic fluid of the workpiece to be plastically flowed by friction stir welding by the pin portion to the outer peripheral side.
Have,
The contact block is
The contact surface that comes into contact with the work piece,
A flange forming groove formed on the contact surface, communicating with one place in the circumferential direction of the insertion hole and extending in a tangential direction toward the front side in the rotation direction of the rotation tool.
Have,
Friction stirring tool.
前記回転ツールには、前記ピン部の外周に螺旋状突起が形成されている、
請求項1に記載の摩擦撹拌加工工具。
The rotation tool has a spiral protrusion formed on the outer periphery of the pin portion.
The friction stirring processing tool according to claim 1.
前記回転ツールは、前記ショルダ部に、前記塑性流動物を保持する保持凹部を有する、
請求項1または請求項2に記載の摩擦撹拌加工工具。
The rotary tool has a holding recess in the shoulder portion that holds the plastic fluid.
The friction stirring tool according to claim 1 or 2.
前記保持凹部には、前記ショルダ部と前記ピン部との間の面が、ピン部から径方向外方へ向かって次第に先端側へ傾斜するように形成されている、
請求項3に記載の摩擦撹拌加工工具。
The holding recess is formed so that the surface between the shoulder portion and the pin portion gradually inclines outward from the pin portion in the radial direction toward the tip end side.
The friction stirring processing tool according to claim 3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の摩擦撹拌加工工具を用いて前記被加工物の前記加工面にフランジを成形するフランジ成形方法であって、
前記フランジ成形溝の延在方向が回転方向前方側へ向かう接線方向となるように前記回転ツールを回転させ、
前記回転させた前記回転ツールを前記被加工物に押圧して前記ピン部を前記被加工物に食い込ませ、
前記当接ブロックの前記当接面を前記被加工物の前記加工面に当接させ、
前記被加工物に対して前記摩擦撹拌加工工具を、前記フランジ成形溝の延在方向と反対方向へ移動させる、
フランジ成形方法。
A flange forming method for forming a flange on the machined surface of the work piece by using the friction stir welding tool according to any one of claims 1 to 4.
The rotation tool is rotated so that the extending direction of the flange forming groove is a tangential direction toward the front side in the rotation direction.
The rotated tool is pressed against the work piece so that the pin portion bites into the work piece.
The contact surface of the contact block is brought into contact with the machined surface of the work piece,
The friction stir welding tool is moved to the workpiece in a direction opposite to the extending direction of the flange forming groove.
Flange forming method.
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