JP3104748B2 - アルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法及びその継手形状並びに該継手形状を備えたアルミニウム系押出形材 - Google Patents
アルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法及びその継手形状並びに該継手形状を備えたアルミニウム系押出形材Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
- B23K2101/045—Hollow panels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、船舶用、車両用、
建築・土木用構造体等の製造に適する優れた接合部強度
が得られるアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法
及びその継手の形状並びに該継手形状を備えたアルミニ
ウム系押出形材に関する。
建築・土木用構造体等の製造に適する優れた接合部強度
が得られるアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法
及びその継手の形状並びに該継手形状を備えたアルミニ
ウム系押出形材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来アルミニウム及びアルミニウム合金
（以下アルミニウム系と称する）押出形材を溶接する方
法としては、ＴＩＧ溶接およびＭＩＧ溶接等の溶融溶接
法が用いられている。しかし、これらの溶接方法では、
溶接部近傍に大きい溶接変形が生じるため、溶接後に変
形部の矯正が行われている。このような溶接変形を小さ
くできる方法としてレーザ溶接方法があるが、この方法
では溶接部に欠陥が発生しやすいという欠点がある。
（以下アルミニウム系と称する）押出形材を溶接する方
法としては、ＴＩＧ溶接およびＭＩＧ溶接等の溶融溶接
法が用いられている。しかし、これらの溶接方法では、
溶接部近傍に大きい溶接変形が生じるため、溶接後に変
形部の矯正が行われている。このような溶接変形を小さ
くできる方法としてレーザ溶接方法があるが、この方法
では溶接部に欠陥が発生しやすいという欠点がある。
【０００３】上記のような問題点は、特表平７−５０５
０９０号公報や特表平９−５０８０７３号公報に開示さ
れている摩擦攪拌接合方法によって解決されている。
０９０号公報や特表平９−５０８０７３号公報に開示さ
れている摩擦攪拌接合方法によって解決されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
なアルミニウム系押出形材である「ＪＩＳ Ｈ ４１０
０」に規定される２０００系、６０００系、７０００系
のアルミニウム系押出形材の接合部強度は、摩擦攪拌接
合した場合でも低い。そこで、摩擦攪拌接合による接合
部強度の回復のための措置として、摩擦攪拌接合後に時
効処理を行うことが検討されている。しかし、大型の構
造体の場合は時効処理が困難である。また、時効処理の
効果は知られているが、時効処理を予め考慮した摩擦攪
拌接合用の継手形状はまだ開発されていない。
なアルミニウム系押出形材である「ＪＩＳ Ｈ ４１０
０」に規定される２０００系、６０００系、７０００系
のアルミニウム系押出形材の接合部強度は、摩擦攪拌接
合した場合でも低い。そこで、摩擦攪拌接合による接合
部強度の回復のための措置として、摩擦攪拌接合後に時
効処理を行うことが検討されている。しかし、大型の構
造体の場合は時効処理が困難である。また、時効処理の
効果は知られているが、時効処理を予め考慮した摩擦攪
拌接合用の継手形状はまだ開発されていない。
【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解消
し、予め熱処理又は加工硬化処理されたアルミニウム系
押出形材を摩擦攪拌接合し、その後時効処理を施さない
場合と施す場合の各々において、優れた接合部強度の得
られるアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法及び
その継手形状並びに該継手形状を備えたアルミニウム系
押出形材の提供を課題とする。
し、予め熱処理又は加工硬化処理されたアルミニウム系
押出形材を摩擦攪拌接合し、その後時効処理を施さない
場合と施す場合の各々において、優れた接合部強度の得
られるアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法及び
その継手形状並びに該継手形状を備えたアルミニウム系
押出形材の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】図１は、「ＪＩＳ Ｈ
４０００」に規定されるアルミニウム合金押出形材６Ｎ
０１−Ｔ５の摩擦攪拌接合された継手の上面の接合ビー
ド中心からの水平距離とビッカース硬度ＨV の関係（硬
度分布）の例を、接合後と接合後に時効処理した後につ
いて各々測定した結果を示す。図１によれば、摩擦攪拌
接合によって、母材部より硬さの低い熱影響部が発生す
ることが確認され、接合ビ−ド部の硬さは前記熱影響部
と同等かそれよりも低いことが確認された。そして、こ
の摩擦攪拌接合されたアルミニウム合金押出形材を１８
０℃×５時間の時効処理を施した結果、前記接合ビ−ド
部および熱影響部の硬さがかなり回復すること、しかし
ながら、母材部の硬さと同等までは回復しないこと、さ
らに熱影響部の硬さは接合ビ−ド部よりやや低くなるこ
と、等が確認された。
４０００」に規定されるアルミニウム合金押出形材６Ｎ
０１−Ｔ５の摩擦攪拌接合された継手の上面の接合ビー
ド中心からの水平距離とビッカース硬度ＨV の関係（硬
度分布）の例を、接合後と接合後に時効処理した後につ
いて各々測定した結果を示す。図１によれば、摩擦攪拌
接合によって、母材部より硬さの低い熱影響部が発生す
ることが確認され、接合ビ−ド部の硬さは前記熱影響部
と同等かそれよりも低いことが確認された。そして、こ
の摩擦攪拌接合されたアルミニウム合金押出形材を１８
０℃×５時間の時効処理を施した結果、前記接合ビ−ド
部および熱影響部の硬さがかなり回復すること、しかし
ながら、母材部の硬さと同等までは回復しないこと、さ
らに熱影響部の硬さは接合ビ−ド部よりやや低くなるこ
と、等が確認された。
【０００７】本発明者らは、上記の様な調査結果・知見
から、前記課題を解決するためには以下の点を考慮すれ
ばこよいことを考えつき、この考えに基づき実験した結
果、本発明を創案した。 （１）継手の引張り強さを母材と略同等まで高くするに
は、摩擦攪拌接合後に時効処理を行わない場合は、母材
部の厚みｔ1(mm) と、摩擦攪拌接合後の最も硬さの低く
なる接合ビ−ド部の硬さＨB に対する母材部の硬さＨM
の比率を考慮して、接合後の接合部の板厚に相当する接
合深さｔ2(mm) を決めればよい。 （２）継手の引張り強さを母材と略同等まで高くするに
は、摩擦攪拌接合後に時効処理を行う場合は、母材部の
厚みｔ1(mm) と、時効処理後の接合ビ−ド部の硬さＨBa
に対する母材部の硬さＨMaの比率を考慮して、接合後の
接合部の板厚に相当する接合深さｔ2(mm) を決めればよ
い。また、熱影響部の板厚ｔ3(mm) は、母材部の厚みｔ
1(mm) と、時効処理後の熱影響部の硬さＨHaに対する母
材部の硬さＨMaの比率を考慮して決めればよい。 （３）継手の引張り強さを母材と略同等まで高くするに
は、接合ビ−ドの外端より母材部（薄肉部）の突合わせ
部側端までのいわゆる熱影響部に相当する厚肉部の幅ｗ
1(mm) は、母材部の板厚ｔ1(mm) が小さくなれば、前記
接合深さｔ2(mm)も当然小さくなり、それに従って、熱
影響部の幅も小さくなることから、厚肉部の幅ｗ1(mm)
を前記母材部の板厚ｔ1(mm) を考慮して決めればよい。
から、前記課題を解決するためには以下の点を考慮すれ
ばこよいことを考えつき、この考えに基づき実験した結
果、本発明を創案した。 （１）継手の引張り強さを母材と略同等まで高くするに
は、摩擦攪拌接合後に時効処理を行わない場合は、母材
部の厚みｔ1(mm) と、摩擦攪拌接合後の最も硬さの低く
なる接合ビ−ド部の硬さＨB に対する母材部の硬さＨM
の比率を考慮して、接合後の接合部の板厚に相当する接
合深さｔ2(mm) を決めればよい。 （２）継手の引張り強さを母材と略同等まで高くするに
は、摩擦攪拌接合後に時効処理を行う場合は、母材部の
厚みｔ1(mm) と、時効処理後の接合ビ−ド部の硬さＨBa
に対する母材部の硬さＨMaの比率を考慮して、接合後の
接合部の板厚に相当する接合深さｔ2(mm) を決めればよ
い。また、熱影響部の板厚ｔ3(mm) は、母材部の厚みｔ
1(mm) と、時効処理後の熱影響部の硬さＨHaに対する母
材部の硬さＨMaの比率を考慮して決めればよい。 （３）継手の引張り強さを母材と略同等まで高くするに
は、接合ビ−ドの外端より母材部（薄肉部）の突合わせ
部側端までのいわゆる熱影響部に相当する厚肉部の幅ｗ
1(mm) は、母材部の板厚ｔ1(mm) が小さくなれば、前記
接合深さｔ2(mm)も当然小さくなり、それに従って、熱
影響部の幅も小さくなることから、厚肉部の幅ｗ1(mm)
を前記母材部の板厚ｔ1(mm) を考慮して決めればよい。
【０００８】上記の考え方を取り入れた本発明の具体的
な構成を述べると以下のとおりである。
な構成を述べると以下のとおりである。
【０００９】本発明は、前記課題を解決するために、第
１の手段として、アルミニウム系押出形材の板状部端面
同士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ部を形成
し、凹面または平面の円形底面の中央から下方に突出す
る攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピンを突合わ
せ部の押出形材に回転させつつ押し込み、前記凹面また
は平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材上面に押
圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わせライン
に沿って移動させることにより、突合わせ部の押出形材
を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法
を、予め熱処理または加工硬化処理されたアルミニウム
系押出形材を摩擦攪拌接合し、その後時効処理を施さな
い場合に、前記摩擦攪拌接合を、溶け込み深さｔ2(mm)
が下記式１を満足し、かつ接合ビード外端と押出形材母
材部の前記突合わせ部端との間の厚肉部の幅ｗ1(mm) が
下記式２を満足する条件下で行うことを特徴とするよう
構成したものである。 ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×0.85≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×1.0 ─式１ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ここで、 ｔ1 ：押出形材母材部の板厚(mm) ＨM ：摩擦攪拌接合後の母材部の硬さ ＨB ：摩擦攪拌接合後の接合ビード部の硬さ
１の手段として、アルミニウム系押出形材の板状部端面
同士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ部を形成
し、凹面または平面の円形底面の中央から下方に突出す
る攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピンを突合わ
せ部の押出形材に回転させつつ押し込み、前記凹面また
は平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材上面に押
圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わせライン
に沿って移動させることにより、突合わせ部の押出形材
を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法
を、予め熱処理または加工硬化処理されたアルミニウム
系押出形材を摩擦攪拌接合し、その後時効処理を施さな
い場合に、前記摩擦攪拌接合を、溶け込み深さｔ2(mm)
が下記式１を満足し、かつ接合ビード外端と押出形材母
材部の前記突合わせ部端との間の厚肉部の幅ｗ1(mm) が
下記式２を満足する条件下で行うことを特徴とするよう
構成したものである。 ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×0.85≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×1.0 ─式１ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ここで、 ｔ1 ：押出形材母材部の板厚(mm) ＨM ：摩擦攪拌接合後の母材部の硬さ ＨB ：摩擦攪拌接合後の接合ビード部の硬さ
【００１０】本発明は、前記課題を解決するために、第
２の手段として、アルミニウム系押出形材の板状部端面
同士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ部を形成
し、凹面または平面の円形底面の中央から下方に突出す
る攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピンを突合わ
せ部の押出形材上部に回転させつつ押し込み、前記凹面
または平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材上面
に押圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わせラ
インに沿って移動させることにより、突合わせ部の押出
形材を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合
方法を、予め熱処理または加工硬化処理されたアルミニ
ウム系押出形材を摩擦攪拌接合した後に時効処理する場
合に、前記摩擦攪拌接合を、接合深さｔ2(mm) が下記式
３を満足し、接合ビード外端と押出形材母材部の前記突
合わせ部側端との間の厚肉部の幅ｗ1(mm) が下記式２を
満足し、かつ熱影響部すなわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部
の板厚ｔ3(mm) が下記式４を満足する条件下で行うこ
と、を特徴とするように構成することが望ましい。 ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×0.95≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×1.0 ─式３ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×0.9 ≦ｔ3 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×1.0 ─式４ ここで、 ＨMa：時効処理後の母材部の硬さ ＨBa：時効処理後の接合ビード部の硬さ ＨHa：時効処理後の熱影響部の硬さ
２の手段として、アルミニウム系押出形材の板状部端面
同士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ部を形成
し、凹面または平面の円形底面の中央から下方に突出す
る攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピンを突合わ
せ部の押出形材上部に回転させつつ押し込み、前記凹面
または平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材上面
に押圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わせラ
インに沿って移動させることにより、突合わせ部の押出
形材を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合
方法を、予め熱処理または加工硬化処理されたアルミニ
ウム系押出形材を摩擦攪拌接合した後に時効処理する場
合に、前記摩擦攪拌接合を、接合深さｔ2(mm) が下記式
３を満足し、接合ビード外端と押出形材母材部の前記突
合わせ部側端との間の厚肉部の幅ｗ1(mm) が下記式２を
満足し、かつ熱影響部すなわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部
の板厚ｔ3(mm) が下記式４を満足する条件下で行うこ
と、を特徴とするように構成することが望ましい。 ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×0.95≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×1.0 ─式３ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×0.9 ≦ｔ3 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×1.0 ─式４ ここで、 ＨMa：時効処理後の母材部の硬さ ＨBa：時効処理後の接合ビード部の硬さ ＨHa：時効処理後の熱影響部の硬さ
【００１１】本発明においては、前記課題を解決するた
めに、第３の手段として、前記第２の手段に記載の摩擦
攪拌接合方法を、前記式３を満足する接合深さｔ2(mm)
の上下限値間の範囲Ｒt2と、前記式４を満足する熱影響
部すなわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) の上
下限値間の範囲Ｒt3との間に重複部があるか、または、
Ｒt3＞Ｒt2となる場合には、前記接合深さｔ2(mm) を前
記範囲Ｒt3内にあって前記厚肉部の板厚ｔ3(mm) に等し
くなるように決めて構成してもよい。
めに、第３の手段として、前記第２の手段に記載の摩擦
攪拌接合方法を、前記式３を満足する接合深さｔ2(mm)
の上下限値間の範囲Ｒt2と、前記式４を満足する熱影響
部すなわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) の上
下限値間の範囲Ｒt3との間に重複部があるか、または、
Ｒt3＞Ｒt2となる場合には、前記接合深さｔ2(mm) を前
記範囲Ｒt3内にあって前記厚肉部の板厚ｔ3(mm) に等し
くなるように決めて構成してもよい。
【００１２】本発明においては、前記課題を解決するた
めに、第４の手段として、アルミニウム系押出形材の板
状部端面同士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ
部を形成し、凹面または平面の円形底面の中央から下方
に突出する攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピン
を突合わせ部の押出形材に回転させつつ押し込み、前記
凹面または平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材
上面に押圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わ
せラインに沿って移動させることにより、突合わせ部の
押出形材を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌
接合用継手形状を、予め熱処理または加工硬化処理され
たアルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合し、その後時
効処理を施さない場合で、予定接合深さｔ2(mm) が下記
式１を満足する場合には、接合ビード外端と押出形材上
面母材肉薄部の前記リブ側端との間の厚肉部の幅ｗ1(m
m) が下記式２を満足するように予め形成したことを特
徴とするように構成した。 ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×0.85≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×1.0 ─式１ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ここで、 ｔ1 ：押出形材母材部の板厚(mm) ＨM ：摩擦攪拌接合後の母材部の硬さ ＨB ：摩擦攪拌接合後の接合ビード部の硬さ
めに、第４の手段として、アルミニウム系押出形材の板
状部端面同士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ
部を形成し、凹面または平面の円形底面の中央から下方
に突出する攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピン
を突合わせ部の押出形材に回転させつつ押し込み、前記
凹面または平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材
上面に押圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わ
せラインに沿って移動させることにより、突合わせ部の
押出形材を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌
接合用継手形状を、予め熱処理または加工硬化処理され
たアルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合し、その後時
効処理を施さない場合で、予定接合深さｔ2(mm) が下記
式１を満足する場合には、接合ビード外端と押出形材上
面母材肉薄部の前記リブ側端との間の厚肉部の幅ｗ1(m
m) が下記式２を満足するように予め形成したことを特
徴とするように構成した。 ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×0.85≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×1.0 ─式１ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ここで、 ｔ1 ：押出形材母材部の板厚(mm) ＨM ：摩擦攪拌接合後の母材部の硬さ ＨB ：摩擦攪拌接合後の接合ビード部の硬さ
【００１３】本発明においては、前記課題を解決するた
めに、第５の手段として、アルミニウム系押出形材の板
状部端面同士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ
部を形成し、凹面または平面の円形底面の中央から下方
に突出する攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピン
を突合わせ部の押出形材に回転させつつ押し込み、前記
凹面または平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材
上面に押圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わ
せラインに沿って移動させること接合深さｔ2(mm) の上
下限値間の範囲Ｒt2と、前記式４を満足する熱影響部す
なわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) の上下限
値により、突合わせ部の押出形材を接合するアルミニウ
ム系押出形材の摩擦攪拌接合用継手形状を、予め熱処理
または加工硬化処理されたアルミニウム系押出形材を摩
擦攪拌接合した後に時効処理する場合で、予定接合深さ
ｔ2(mm) が下記式３を満足する場合には、接合ビード外
端と押出形材母材部の前記突合わせ部側端との間の厚肉
部の幅ｗ 1(mm) が下記式２を満足し、かつ熱影響部すな
わち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) が下記式４
を満足するように予め形成したことを特徴とするように
構成した。 ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×0.95≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×1.0 ─式３ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×0.9 ≦ｔ3 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×1.0 ─式４ ここで、 ＨMa：時効処理後の母材部の硬さ ＨBa：時効処理後の接合ビード部の硬さ ＨHa：時効処理後の熱影響部の硬さ
めに、第５の手段として、アルミニウム系押出形材の板
状部端面同士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ
部を形成し、凹面または平面の円形底面の中央から下方
に突出する攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピン
を突合わせ部の押出形材に回転させつつ押し込み、前記
凹面または平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材
上面に押圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わ
せラインに沿って移動させること接合深さｔ2(mm) の上
下限値間の範囲Ｒt2と、前記式４を満足する熱影響部す
なわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) の上下限
値により、突合わせ部の押出形材を接合するアルミニウ
ム系押出形材の摩擦攪拌接合用継手形状を、予め熱処理
または加工硬化処理されたアルミニウム系押出形材を摩
擦攪拌接合した後に時効処理する場合で、予定接合深さ
ｔ2(mm) が下記式３を満足する場合には、接合ビード外
端と押出形材母材部の前記突合わせ部側端との間の厚肉
部の幅ｗ 1(mm) が下記式２を満足し、かつ熱影響部すな
わち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) が下記式４
を満足するように予め形成したことを特徴とするように
構成した。 ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×0.95≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×1.0 ─式３ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×0.9 ≦ｔ3 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×1.0 ─式４ ここで、 ＨMa：時効処理後の母材部の硬さ ＨBa：時効処理後の接合ビード部の硬さ ＨHa：時効処理後の熱影響部の硬さ
【００１４】本発明においては、前記課題を解決するた
めに、第６の手段として、前記第５の手段に記載のアル
ミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合用継手形状を、前記
式３を満足する予定接合深さｔ2(mm) の上下限値間の範
囲Ｒt2と、前記式４を満足する熱影響部すなわち前記幅
ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) の上下限値間の範囲Ｒ
t3との間に重複部があるか、または、Ｒt3＞Ｒt2となる
場合には、前記接合深さｔ2(mm) を前記範囲Ｒt3内にあ
って前記厚肉部の板厚ｔ3(mm) に等しくなるように決め
て構成してもよい。
めに、第６の手段として、前記第５の手段に記載のアル
ミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合用継手形状を、前記
式３を満足する予定接合深さｔ2(mm) の上下限値間の範
囲Ｒt2と、前記式４を満足する熱影響部すなわち前記幅
ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) の上下限値間の範囲Ｒ
t3との間に重複部があるか、または、Ｒt3＞Ｒt2となる
場合には、前記接合深さｔ2(mm) を前記範囲Ｒt3内にあ
って前記厚肉部の板厚ｔ3(mm) に等しくなるように決め
て構成してもよい。
【００１５】本発明においては、前記課題を解決するた
めに、第７の手段として、摩擦攪拌接合用アルミニウム
系押出形材を、前記第４の手段に記載の摩擦攪拌接合用
継手形状を備えるように予め形成して構成するようにし
たものである。
めに、第７の手段として、摩擦攪拌接合用アルミニウム
系押出形材を、前記第４の手段に記載の摩擦攪拌接合用
継手形状を備えるように予め形成して構成するようにし
たものである。
【００１６】本発明においては、前記課題を解決するた
めに、第８の手段として、摩擦攪拌接合用アルミニウム
系押出形材を、前記第５の手段または第６の手段に記載
の摩擦攪拌接合用継手形状を備えるように予め形成して
構成するようにしたものである。
めに、第８の手段として、摩擦攪拌接合用アルミニウム
系押出形材を、前記第５の手段または第６の手段に記載
の摩擦攪拌接合用継手形状を備えるように予め形成して
構成するようにしたものである。
【００１７】なお、以上の本発明において、前記式１〜
式４における接合深さまたは予定接合深さｔ2(mm) 、熱
影響部の幅ｗ1(mm) 、および、前記幅ｗ1(mm) の厚肉部
の板厚ｔ3(mm) の上限値は、継手部の引張り強さ（N/mm
2) が母材部の引張り強さを超えてあまり高くなっても
特に利点はなく、また、接合深さまたは予定接合深さ、
すなわち、接合部の板厚ｔ2(mm) 、熱影響部の幅ｗ1(m
m) 、前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) 等の実際
値がが大きくなり過ぎると材料コストや摩擦攪拌接合コ
ストが上昇し、また摩擦攪拌接合能率が低下するため、
経済的でないことを考慮して決めたものである。また、
前記式１〜式４における接合深さまたは予定接合深さｔ
2(mm) 、熱影響部の幅ｗ1(mm) 、および、前記幅ｗ1(m
m) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) の下限値は、以下の実施の
形態で述べる実施例に基づき、継手強度が母材部の強度
と略同等となるように決めたものである。
式４における接合深さまたは予定接合深さｔ2(mm) 、熱
影響部の幅ｗ1(mm) 、および、前記幅ｗ1(mm) の厚肉部
の板厚ｔ3(mm) の上限値は、継手部の引張り強さ（N/mm
2) が母材部の引張り強さを超えてあまり高くなっても
特に利点はなく、また、接合深さまたは予定接合深さ、
すなわち、接合部の板厚ｔ2(mm) 、熱影響部の幅ｗ1(m
m) 、前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) 等の実際
値がが大きくなり過ぎると材料コストや摩擦攪拌接合コ
ストが上昇し、また摩擦攪拌接合能率が低下するため、
経済的でないことを考慮して決めたものである。また、
前記式１〜式４における接合深さまたは予定接合深さｔ
2(mm) 、熱影響部の幅ｗ1(mm) 、および、前記幅ｗ1(m
m) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) の下限値は、以下の実施の
形態で述べる実施例に基づき、継手強度が母材部の強度
と略同等となるように決めたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、添付の図
面と具体的な実施例を用いて、以下に説明する。
面と具体的な実施例を用いて、以下に説明する。
【００１９】図２（ａ）は、請求項１、請求項４および
請求項７に係る本発明の実施の形態において、板状部の
端面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わ
せ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状と前記式１、式
２で使用する各寸法を定義・説明するための概略断面図
であり、図２（ｂ）は、前記図２（ａ）で示した継手を
摩擦攪拌接合した後の、接合ビード部と熱影響部および
母材部間の区分を示す概略断面図である。
請求項７に係る本発明の実施の形態において、板状部の
端面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わ
せ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状と前記式１、式
２で使用する各寸法を定義・説明するための概略断面図
であり、図２（ｂ）は、前記図２（ａ）で示した継手を
摩擦攪拌接合した後の、接合ビード部と熱影響部および
母材部間の区分を示す概略断面図である。
【００２０】図３（ａ）は、請求項２、請求項５および
請求項８に係る本発明の実施の形態において、板状部の
端面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わ
せ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状と前記式２〜式
４で使用する各寸法を定義・説明するための概略断面図
であり、図３（ｂ）は、前記図３（ａ）で示した継手を
摩擦攪拌接合した後の、接合ビード部、熱影響部および
母材部間の区分を示す概略断面図である。
請求項８に係る本発明の実施の形態において、板状部の
端面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わ
せ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状と前記式２〜式
４で使用する各寸法を定義・説明するための概略断面図
であり、図３（ｂ）は、前記図３（ａ）で示した継手を
摩擦攪拌接合した後の、接合ビード部、熱影響部および
母材部間の区分を示す概略断面図である。
【００２１】図４（ａ）は、請求項２、請求項５および
請求項８に係る本発明の別の実施の形態、または、請求
項３、請求項６および請求項８に係る本発明の実施の形
態において、板状部の端面同士を突き合わせて突合わせ
部を形成し、該突合わせ部を摩擦攪拌接合する場合の継
手形状と前記式２〜式４で使用する各寸法を定義・説明
するための概略断面図であり、図４（ｂ）は、前記図４
（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した後の、接合ビー
ド部、熱影響部および母材部間の区分を示す概略断面図
である。
請求項８に係る本発明の別の実施の形態、または、請求
項３、請求項６および請求項８に係る本発明の実施の形
態において、板状部の端面同士を突き合わせて突合わせ
部を形成し、該突合わせ部を摩擦攪拌接合する場合の継
手形状と前記式２〜式４で使用する各寸法を定義・説明
するための概略断面図であり、図４（ｂ）は、前記図４
（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した後の、接合ビー
ド部、熱影響部および母材部間の区分を示す概略断面図
である。
【００２２】図２〜図４において、各々の母材部Ｍ1 、
Ｍ2 の厚みがｔ1(mm) の一対のアルミニウム系押出形材
の板状部１と２のそれぞれの端面１esと２esとを接触さ
せて突合わせ部３を形成している。該突合わせ部３の下
端線を略中心とする前記板状部１と２の下面には、図示
せぬ裏当が当てられ、摩擦攪拌接合中の塑性流動固相が
前記板状部１と２の下面から漏れださないように板状部
１と２の下面と接触し、該下面を支持している。
Ｍ2 の厚みがｔ1(mm) の一対のアルミニウム系押出形材
の板状部１と２のそれぞれの端面１esと２esとを接触さ
せて突合わせ部３を形成している。該突合わせ部３の下
端線を略中心とする前記板状部１と２の下面には、図示
せぬ裏当が当てられ、摩擦攪拌接合中の塑性流動固相が
前記板状部１と２の下面から漏れださないように板状部
１と２の下面と接触し、該下面を支持している。
【００２３】凹面または平面の円形底面４bsを備えた外
径ｄのプローブ本体４の前記凹面または平面の円形底面
４bsの中心に固定され前記プローブ本体４の回転軸と同
軸に下方へ突出している攪拌ピン５を、前記プローブ本
体４とともに回転させつつ前記突合わせ部３の板状部１
と２の中へ前記攪拌ピン先端が前記板状部１と２の下面
に略達するまで押し込み、前記プローブ本体４を矢印Ｆ
方向へ所定の押圧力Ｆで押圧して、前記凹面または平面
の円形底面４bsを前記突合わせ部３近傍の板状部１と２
の上面に押し付け、前記プローブ本体４を回転しつつ突
合わせライン（突合わせ部３の上端線）に沿って移動さ
せる。その結果、前記プローブ本体４とともに回転する
前記攪拌ピン５の周囲および前記凹面円形底面４bsの下
方に発生する摩擦熱により、前記板状部１と２の突合わ
せ部３近辺の温度が固相塑性流動を起こす程度まで上昇
したのちプローブ本体４と攪拌ピン５の前記接合ビ−ド
ライン方向への移動とともに、周辺部や前記裏当への熱
伝達や上面からの熱放射等により冷却されて接合ビード
部Ｂが形成される。
径ｄのプローブ本体４の前記凹面または平面の円形底面
４bsの中心に固定され前記プローブ本体４の回転軸と同
軸に下方へ突出している攪拌ピン５を、前記プローブ本
体４とともに回転させつつ前記突合わせ部３の板状部１
と２の中へ前記攪拌ピン先端が前記板状部１と２の下面
に略達するまで押し込み、前記プローブ本体４を矢印Ｆ
方向へ所定の押圧力Ｆで押圧して、前記凹面または平面
の円形底面４bsを前記突合わせ部３近傍の板状部１と２
の上面に押し付け、前記プローブ本体４を回転しつつ突
合わせライン（突合わせ部３の上端線）に沿って移動さ
せる。その結果、前記プローブ本体４とともに回転する
前記攪拌ピン５の周囲および前記凹面円形底面４bsの下
方に発生する摩擦熱により、前記板状部１と２の突合わ
せ部３近辺の温度が固相塑性流動を起こす程度まで上昇
したのちプローブ本体４と攪拌ピン５の前記接合ビ−ド
ライン方向への移動とともに、周辺部や前記裏当への熱
伝達や上面からの熱放射等により冷却されて接合ビード
部Ｂが形成される。
【００２４】なお、前記プローブ本体４の凹面の円形下
面４bsの前記プローブ本体４の外周面位置から少し中心
に近づいた位置に頂点を有する直径ｄbeの下方へ突出し
た輪状稜線４beが形成されていて、該輪状稜線４beが上
記プローブ本体４に作用する押圧力Ｆにより、前記板状
部１と２の上面部にややくい込んで、前記攪拌ピン５の
周囲の上部の塑性流動固相が前記輪状稜線４beよりも外
側の前記板状部１と２の上面に漏れださないようになっ
ている。このため、前記接合ビ−ドＢの上端外周は前記
輪状稜線４beの直径ｄbeと略等しい幅に形成される。
面４bsの前記プローブ本体４の外周面位置から少し中心
に近づいた位置に頂点を有する直径ｄbeの下方へ突出し
た輪状稜線４beが形成されていて、該輪状稜線４beが上
記プローブ本体４に作用する押圧力Ｆにより、前記板状
部１と２の上面部にややくい込んで、前記攪拌ピン５の
周囲の上部の塑性流動固相が前記輪状稜線４beよりも外
側の前記板状部１と２の上面に漏れださないようになっ
ている。このため、前記接合ビ−ドＢの上端外周は前記
輪状稜線４beの直径ｄbeと略等しい幅に形成される。
【００２５】また、前記プローブ本体４の円形下面４bs
が平面の場合には、上記プローブ本体４に作用する押圧
力Ｆによる前記該円形下面４bsの前記板状部１と２の上
部へのくい込みは凹面の円形底面のものよりも小さく、
前記攪拌ピン５の周囲の上部の塑性流動固相が前記平面
の 円形下面４bsの外周より漏れださないように制御さ
れる。そして、接合ビードＢの上端外周は前記プローブ
本体４の円形下面４bsの外径ｄと略等しい幅に形成され
る。なお、実際のプローブにおいては、プローブ本体４
の円形下面４bsの外径ｄと、前記凹面の円形下面４bsの
前記輪状稜線４beの直径ｄbeとの間には、あまり大きな
差はないので、実際上はｄ≒ｄbeとして取り扱っても問
題がない。
が平面の場合には、上記プローブ本体４に作用する押圧
力Ｆによる前記該円形下面４bsの前記板状部１と２の上
部へのくい込みは凹面の円形底面のものよりも小さく、
前記攪拌ピン５の周囲の上部の塑性流動固相が前記平面
の 円形下面４bsの外周より漏れださないように制御さ
れる。そして、接合ビードＢの上端外周は前記プローブ
本体４の円形下面４bsの外径ｄと略等しい幅に形成され
る。なお、実際のプローブにおいては、プローブ本体４
の円形下面４bsの外径ｄと、前記凹面の円形下面４bsの
前記輪状稜線４beの直径ｄbeとの間には、あまり大きな
差はないので、実際上はｄ≒ｄbeとして取り扱っても問
題がない。
【００２６】前記接合部深さｔ2(mm) は、突合わせ部３
の近辺の前記板状部１と２の上面から攪拌ピン５の先端
までの高さと略等しく、従って、突合わせ部３の近辺の
前記板状部１と２の板厚に略等しい。接合ビ−ド部Ｂの
外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の内
端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) は、前記プロー
ブ本体４の凹面または平面の円形底面４bsの輪状稜線４
beから前記内端１me、２meまでの水平距離に略等しい。
図３（ｂ）における熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ 2 の厚み
ｔ3(mm) は、図３（ａ）における前記母材部Ｍ1 、Ｍ2
の各々の突合わせ部３側の内端１me、２meと前記プロー
ブ本体４の凹面または平面の円形底面４bsの輪状稜線４
beのとの間の厚肉部の板厚を意味する。
の近辺の前記板状部１と２の上面から攪拌ピン５の先端
までの高さと略等しく、従って、突合わせ部３の近辺の
前記板状部１と２の板厚に略等しい。接合ビ−ド部Ｂの
外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の内
端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) は、前記プロー
ブ本体４の凹面または平面の円形底面４bsの輪状稜線４
beから前記内端１me、２meまでの水平距離に略等しい。
図３（ｂ）における熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ 2 の厚み
ｔ3(mm) は、図３（ａ）における前記母材部Ｍ1 、Ｍ2
の各々の突合わせ部３側の内端１me、２meと前記プロー
ブ本体４の凹面または平面の円形底面４bsの輪状稜線４
beのとの間の厚肉部の板厚を意味する。
【００２７】なお、前記図１に示すように摩擦攪拌接合
後および時効処理後の熱影響部の硬度（Ｈv ）は、熱影
響部の接合ビ−ドビード部よりの位置で最低値を示した
後、母材部に近づくに従って母材部の硬度（Ｈv ）に略
等しくなるまで略直線状に上昇している。従って、前記
図２における熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ2 に相当する幅
ｗ1 の部位の厚みは接合部深さｔ2(mm) すなわち接合部
板厚から母材部厚みｔ1(mm) までテーパ状に漸減するよ
うにしたが、必ずしもこのようにする必要はなく、幅ｗ
1 の全領域にわたって接合部深さｔ2(mm) すなわち接合
部板厚に等しいフラットな形状に形成してもよい。一
方、図３および図４における熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ
2 に相当する幅ｗ1 の部位の厚みは、幅ｗ1 の全領域に
わたって厚みｔ3(mm) のフラットな厚みとしたが、必ず
しもこのようにする必要はなく、時効処理後の熱影響部
の硬度ＨHaとして最低値を採用するようにすれば、接合
ビード部Ｂの外周端の厚みを、前記最低値としての熱影
響部の硬度ＨHaを用いて前記式４から決まる厚みｔ3(m
m) とし、幅幅ｗ1 の熱影響部のなかで前記接合ビード
部Ｂの外端から熱影響部の硬度ＨHaが最低値を示すまで
の間は厚みｔ3(mm) のフラット部と、該フラット部の外
端から母材部の内端までの厚みを厚みｔ3(mm)から母材
部の厚みｔ1(mm) まで漸減するテーパ状に形成してもよ
い。
後および時効処理後の熱影響部の硬度（Ｈv ）は、熱影
響部の接合ビ−ドビード部よりの位置で最低値を示した
後、母材部に近づくに従って母材部の硬度（Ｈv ）に略
等しくなるまで略直線状に上昇している。従って、前記
図２における熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ2 に相当する幅
ｗ1 の部位の厚みは接合部深さｔ2(mm) すなわち接合部
板厚から母材部厚みｔ1(mm) までテーパ状に漸減するよ
うにしたが、必ずしもこのようにする必要はなく、幅ｗ
1 の全領域にわたって接合部深さｔ2(mm) すなわち接合
部板厚に等しいフラットな形状に形成してもよい。一
方、図３および図４における熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ
2 に相当する幅ｗ1 の部位の厚みは、幅ｗ1 の全領域に
わたって厚みｔ3(mm) のフラットな厚みとしたが、必ず
しもこのようにする必要はなく、時効処理後の熱影響部
の硬度ＨHaとして最低値を採用するようにすれば、接合
ビード部Ｂの外周端の厚みを、前記最低値としての熱影
響部の硬度ＨHaを用いて前記式４から決まる厚みｔ3(m
m) とし、幅幅ｗ1 の熱影響部のなかで前記接合ビード
部Ｂの外端から熱影響部の硬度ＨHaが最低値を示すまで
の間は厚みｔ3(mm) のフラット部と、該フラット部の外
端から母材部の内端までの厚みを厚みｔ3(mm)から母材
部の厚みｔ1(mm) まで漸減するテーパ状に形成してもよ
い。
【００２８】１．実施例１ 請求項１、請求項４、請求項７に係る本発明の実施の形
態を具体的な実施例に基づき説明する。予め熱処理され
た、図２の母材部（薄肉部）Ｍ1 、Ｍ2 の板厚ｔ1 が２
mm、４mmの「ＪＩＳ Ｈ ４１００」に規定されたアル
ミニウム合金押出形材６Ｎ０１−Ｔ５と、母材部板厚ｔ
1 が８mmのアルミニウム合金押出形材６Ｎ０１−Ｔ６を
用いて、図２に示す継手形状の摩擦攪拌接合を行った。
接合深さｔ2(mm) すなわち突合わせ部の板厚を前記母材
部の板厚ｔ1(mm) に応じて各６段階に変え、接合ビ−ド
部Ｂの外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３
側の内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) 、すなわ
ち、前記プローブ本体４の凹面円形底面４bsの輪状稜線
４beから前記内端１me、２meまでの水平距離も、前記板
厚ｔ1(mm)に応じて各数段階に変えて、摩擦攪拌接合後
の各継手の引張り強さ(N/mm2) を測定して、下記表１に
示した。なお、これらの継手における摩擦攪拌接合域の
押出形材母材部Ｍ1 、Ｍ2 の硬さＨM および摩擦攪拌接
合後の接合ビード部Ｂの硬さＨB は、予め実施した予備
実験での測定結果によれば、各々ビッカース硬度で９８
ＨV と６５ＨV であり、前記式１を満たす前記接合深さ
ｔ2(mm) の下限値ｔ2Lと上限値ｔ2U、また前記式２を満
たす前記厚肉部の幅ｗ1(mm) の下限値ｗ1Lと上限値ｗ1U
(mm)は、それぞれ下記表１に示すとおりである。
態を具体的な実施例に基づき説明する。予め熱処理され
た、図２の母材部（薄肉部）Ｍ1 、Ｍ2 の板厚ｔ1 が２
mm、４mmの「ＪＩＳ Ｈ ４１００」に規定されたアル
ミニウム合金押出形材６Ｎ０１−Ｔ５と、母材部板厚ｔ
1 が８mmのアルミニウム合金押出形材６Ｎ０１−Ｔ６を
用いて、図２に示す継手形状の摩擦攪拌接合を行った。
接合深さｔ2(mm) すなわち突合わせ部の板厚を前記母材
部の板厚ｔ1(mm) に応じて各６段階に変え、接合ビ−ド
部Ｂの外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３
側の内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) 、すなわ
ち、前記プローブ本体４の凹面円形底面４bsの輪状稜線
４beから前記内端１me、２meまでの水平距離も、前記板
厚ｔ1(mm)に応じて各数段階に変えて、摩擦攪拌接合後
の各継手の引張り強さ(N/mm2) を測定して、下記表１に
示した。なお、これらの継手における摩擦攪拌接合域の
押出形材母材部Ｍ1 、Ｍ2 の硬さＨM および摩擦攪拌接
合後の接合ビード部Ｂの硬さＨB は、予め実施した予備
実験での測定結果によれば、各々ビッカース硬度で９８
ＨV と６５ＨV であり、前記式１を満たす前記接合深さ
ｔ2(mm) の下限値ｔ2Lと上限値ｔ2U、また前記式２を満
たす前記厚肉部の幅ｗ1(mm) の下限値ｗ1Lと上限値ｗ1U
(mm)は、それぞれ下記表１に示すとおりである。
【００２９】
【表１】
【００３０】上記表１によると、アンダーラインで示し
たように、接合深さｔ2(mm) が前記式１の下限値ｔ2L(m
m)と上限値ｔ2U(mm)との間にあり、かつ前記接合ビ−ド
Ｂの外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側
の内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２
の下限値ｗ1L(mm)と上限値ｗ1U(mm)との間にあれば、接
合深さｔ2(mm) が前記の式１の、厚肉部の幅ｗ1(mm) が
前記式２のいずれかを満足しない場合に比べて、優れた
継手の引張り強さ(N/mm2) が得られている。
たように、接合深さｔ2(mm) が前記式１の下限値ｔ2L(m
m)と上限値ｔ2U(mm)との間にあり、かつ前記接合ビ−ド
Ｂの外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側
の内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２
の下限値ｗ1L(mm)と上限値ｗ1U(mm)との間にあれば、接
合深さｔ2(mm) が前記の式１の、厚肉部の幅ｗ1(mm) が
前記式２のいずれかを満足しない場合に比べて、優れた
継手の引張り強さ(N/mm2) が得られている。
【００３１】２．実施例２ つぎに、請求項２、請求項５、請求項８に係る本発明の
実施の形態を具体的な実施例に基づき説明する。予め熱
処理された、図３の母材部（薄肉部）Ｍ1 、Ｍ2 の板厚
ｔ1 が２mm、４mmの「ＪＩＳ Ｈ ４１００」に規定さ
れたアルミニウム合金押出形材６Ｎ０１−Ｔ５と、母材
部板厚ｔ1 が８mmのアルミニウム合金押出形材６Ｎ０１
−Ｔ６を用いて、図３または図４に示す継手形状の摩擦
攪拌接合を行い、その後１８０℃×５時間の時効処理を
行った。
実施の形態を具体的な実施例に基づき説明する。予め熱
処理された、図３の母材部（薄肉部）Ｍ1 、Ｍ2 の板厚
ｔ1 が２mm、４mmの「ＪＩＳ Ｈ ４１００」に規定さ
れたアルミニウム合金押出形材６Ｎ０１−Ｔ５と、母材
部板厚ｔ1 が８mmのアルミニウム合金押出形材６Ｎ０１
−Ｔ６を用いて、図３または図４に示す継手形状の摩擦
攪拌接合を行い、その後１８０℃×５時間の時効処理を
行った。
【００３２】図３に示す接合深さｔ2(mm) と熱影響部の
厚さｔ3(mm) の組み合わせを、前記母材部の板厚ｔ1(m
m) に応じて各６組づつ作り、また前記接合ビ−ド部Ｂ
の外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の
内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) も、前記板厚
ｔ1(mm) に応じて各々数段階に変えて、時効処理後の各
継手の引張り強さ(N/mm2) を測定して、下記表２に示し
た。なお、これらの継手における時効処理後の押出形材
母材部Ｍ1 、Ｍ2 の硬さＨMa、接合ビード部Ｂの硬さＨ
Baおよび熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ2 の硬さＨHaは、予
め実施した予備実験での測定結果によれば、各々ビッカ
ース硬度で９９ＨV 、９０ＨV 、８２ＨVであり、前記
式３を満たす前記接合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2Lと上限
値ｔ2U、また前記式２を満たす前記厚肉部の幅ｗ1(mm)
の下限値ｗ1Lと上限値ｗ1U(mm)および前記式４を満たす
熱影響部の厚さｔ3(mm) の下限値ｔ3Lと上限値ｔ3Uは、
それぞれ下記表２に示すとおりである。
厚さｔ3(mm) の組み合わせを、前記母材部の板厚ｔ1(m
m) に応じて各６組づつ作り、また前記接合ビ−ド部Ｂ
の外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の
内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) も、前記板厚
ｔ1(mm) に応じて各々数段階に変えて、時効処理後の各
継手の引張り強さ(N/mm2) を測定して、下記表２に示し
た。なお、これらの継手における時効処理後の押出形材
母材部Ｍ1 、Ｍ2 の硬さＨMa、接合ビード部Ｂの硬さＨ
Baおよび熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ2 の硬さＨHaは、予
め実施した予備実験での測定結果によれば、各々ビッカ
ース硬度で９９ＨV 、９０ＨV 、８２ＨVであり、前記
式３を満たす前記接合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2Lと上限
値ｔ2U、また前記式２を満たす前記厚肉部の幅ｗ1(mm)
の下限値ｗ1Lと上限値ｗ1U(mm)および前記式４を満たす
熱影響部の厚さｔ3(mm) の下限値ｔ3Lと上限値ｔ3Uは、
それぞれ下記表２に示すとおりである。
【００３３】
【表２】
【００３４】上記表２によると、アンダーラインで示し
たように、接合深さｔ2(mm) が前記式３の下限値ｔ2L(m
m)と上限値ｔ2U(mm)との間に、前記厚肉部の幅ｗ1(mm)
が前記式２の下限値ｗ1L(mm)と上限値ｗ1U(mm)との間
に、また前記熱影響部の板厚ｔ 3(mm) が前記式４の下限
値ｔ3L(mm)と上限値ｔ3U(mm)との間に、それぞれあれ
ば、接合深さｔ2(mm) が前記式３の、厚肉部の幅ｗ1(m
m) が前記式２の、かつ熱影響部の板厚ｔ3(mm) が前記
式４の、各々いずれかを満足しない場合に比べて、優れ
た継手の引張り強さ(N/mm2) が得られている。
たように、接合深さｔ2(mm) が前記式３の下限値ｔ2L(m
m)と上限値ｔ2U(mm)との間に、前記厚肉部の幅ｗ1(mm)
が前記式２の下限値ｗ1L(mm)と上限値ｗ1U(mm)との間
に、また前記熱影響部の板厚ｔ 3(mm) が前記式４の下限
値ｔ3L(mm)と上限値ｔ3U(mm)との間に、それぞれあれ
ば、接合深さｔ2(mm) が前記式３の、厚肉部の幅ｗ1(m
m) が前記式２の、かつ熱影響部の板厚ｔ3(mm) が前記
式４の、各々いずれかを満足しない場合に比べて、優れ
た継手の引張り強さ(N/mm2) が得られている。
【００３５】なお、請求項３、請求項６および請求項８
に係る実施の形態として、上記実施例２において、押出
形材の製造上および、薄肉部と厚肉部との境界への応力
集中によるクラック発生による強度低下を防止する観点
から、前記式３を満たす接合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2L
(mm)と上限値ｔ2U(mm)との間の範囲Ｒt2と前記式４を満
たす熱影響部の厚さｔ3(mm) の下限値ｔ3Lと上限値ｔ3U
との間の範囲Ｒt3に重複がある場合や、このような範囲
の重複がなくＲt2＜Ｒt3となるような場合には、押出形
材の製造上および、薄肉部と厚肉部との境界への応力集
中によるクラック発生による強度低下を防止する観点か
ら、図４に示すように、実際の継手の形状はｔ2 ＝ｔ3
とし、ｔ2 (mm)が前記範囲Ｒt3内にあるように決めて形
成してもよい。
に係る実施の形態として、上記実施例２において、押出
形材の製造上および、薄肉部と厚肉部との境界への応力
集中によるクラック発生による強度低下を防止する観点
から、前記式３を満たす接合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2L
(mm)と上限値ｔ2U(mm)との間の範囲Ｒt2と前記式４を満
たす熱影響部の厚さｔ3(mm) の下限値ｔ3Lと上限値ｔ3U
との間の範囲Ｒt3に重複がある場合や、このような範囲
の重複がなくＲt2＜Ｒt3となるような場合には、押出形
材の製造上および、薄肉部と厚肉部との境界への応力集
中によるクラック発生による強度低下を防止する観点か
ら、図４に示すように、実際の継手の形状はｔ2 ＝ｔ3
とし、ｔ2 (mm)が前記範囲Ｒt3内にあるように決めて形
成してもよい。
【００３６】３．実施例３ さらに、請求項１、請求項４、請求項７に係る本発明の
実施の形態を他の具体的な実施例に基づき説明する。予
め熱処理された、図２の母材部（薄肉部）Ｍ1 、Ｍ2 の
板厚ｔ1 が２mm、４mmの「ＪＩＳ Ｈ ４１００」に規
定されたアルミニウム合金押出形材２０１４−Ｔ６を用
いて、図２に示す継手形状の摩擦攪拌接合を行った。接
合深さｔ2(mm) を前記母材部の板厚ｔ1(mm) に応じて各
６段階に変え、接合ビ−ドＢの外端から各々の母材部Ｍ
1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の内端１me、２meまでの厚肉
部の幅ｗ1(mm) も、前記板厚ｔ1(mm) に応じて各数段階
に変えて、摩擦攪拌接合後の各継手の引張り強さ(N/m
m2) を測定して、下記表３に示した。なお、これらの継
手における摩擦攪拌接合後の押出形材母材部Ｍ1 、Ｍ2
の硬さＨM および接合ビード部ＨB の硬さは、予め実施
した予備実験での測定結果によれば、各々ビッカース硬
度で１５６ＨV と１０３ＨV であり、前記式１を満たす
前記接合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2Lと上限値ｔ2U、また
前記式２を満たす前記厚肉部の幅ｗ1(mm) の下限値ｗ1L
と上限値ｗ1U(mm)は、それぞれ下記表３に示すとおりで
ある。
実施の形態を他の具体的な実施例に基づき説明する。予
め熱処理された、図２の母材部（薄肉部）Ｍ1 、Ｍ2 の
板厚ｔ1 が２mm、４mmの「ＪＩＳ Ｈ ４１００」に規
定されたアルミニウム合金押出形材２０１４−Ｔ６を用
いて、図２に示す継手形状の摩擦攪拌接合を行った。接
合深さｔ2(mm) を前記母材部の板厚ｔ1(mm) に応じて各
６段階に変え、接合ビ−ドＢの外端から各々の母材部Ｍ
1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の内端１me、２meまでの厚肉
部の幅ｗ1(mm) も、前記板厚ｔ1(mm) に応じて各数段階
に変えて、摩擦攪拌接合後の各継手の引張り強さ(N/m
m2) を測定して、下記表３に示した。なお、これらの継
手における摩擦攪拌接合後の押出形材母材部Ｍ1 、Ｍ2
の硬さＨM および接合ビード部ＨB の硬さは、予め実施
した予備実験での測定結果によれば、各々ビッカース硬
度で１５６ＨV と１０３ＨV であり、前記式１を満たす
前記接合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2Lと上限値ｔ2U、また
前記式２を満たす前記厚肉部の幅ｗ1(mm) の下限値ｗ1L
と上限値ｗ1U(mm)は、それぞれ下記表３に示すとおりで
ある。
【００３７】
【表３】
【００３８】上記表３によると、アンダーラインで示し
たように、接合深さｔ2(mm) が前記式１の下限値ｔ2L(m
m)と上限値ｔ2U(mm)との間にあり、かつ前記接合ビ−ド
Ｂの外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側
の内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２
の下限値ｗ1L(mm)と上限値ｗ1U(mm)との間にあれば、接
合深さｔ2(mm) が前記の式１の、厚肉部の幅ｗ1(mm) が
前記式２の、各々いずれかを満足しない場合に比べて、
優れた継手の引張り強さ(N/mm2) が得られている。
たように、接合深さｔ2(mm) が前記式１の下限値ｔ2L(m
m)と上限値ｔ2U(mm)との間にあり、かつ前記接合ビ−ド
Ｂの外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側
の内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２
の下限値ｗ1L(mm)と上限値ｗ1U(mm)との間にあれば、接
合深さｔ2(mm) が前記の式１の、厚肉部の幅ｗ1(mm) が
前記式２の、各々いずれかを満足しない場合に比べて、
優れた継手の引張り強さ(N/mm2) が得られている。
【００３９】４．実施例４ さらに、請求項２、請求項５、請求項８に係る本発明の
実施の形態を他の具体的な実施例に基づき説明する。予
め熱処理された、図３の母材部（薄肉部）Ｍ1 、Ｍ2 の
板厚ｔ1 が４mmの前記実施例３と同じアルミニウム合金
押出形材２０１７−Ｔ６を用いて、図３に示す継手形状
の摩擦攪拌接合を行い、その後１６０℃×１０時間の時
効処理を施した。
実施の形態を他の具体的な実施例に基づき説明する。予
め熱処理された、図３の母材部（薄肉部）Ｍ1 、Ｍ2 の
板厚ｔ1 が４mmの前記実施例３と同じアルミニウム合金
押出形材２０１７−Ｔ６を用いて、図３に示す継手形状
の摩擦攪拌接合を行い、その後１６０℃×１０時間の時
効処理を施した。
【００４０】図３示す接合深さｔ2(mm) と熱影響部の厚
さｔ3(mm) の組み合わせを、前記母材部の板厚ｔ1(mm)
に応じて６組づつ作り、また前記接合ビ−ドＢの外端か
ら各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の内端１m
e、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) を４段階に変えて、
時効処理後の各継手の引張り強さ(N/mm2) を測定して、
下記表４に示した。なお、これらの継手における時効処
理後の押出形材母材部Ｍ 1 、Ｍ2 の硬さＨMa、接合ビー
ド部Ｂの硬さＨBaおよび熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ2 の
硬さＨHaは、予め実施した予備実験での測定結果によれ
ば、各々ビッカース硬度で１４０ＨV 、１２７ＨV 、１
１５ＨV であり、前記式３を満たす前記接合深さｔ2(m
m) の下限値ｔ2Lと上限値ｔ2U、また前記式２を満たす
前記厚肉部の幅ｗ1(mm) の下限値ｗ1Lとｗ1U(mm)および
前記式４を満たす熱影響部の厚さｔ3(mm) の下限値ｔ3L
と上限値ｔ3Uは、それぞれ下記表４に示すとおりであ
る。
さｔ3(mm) の組み合わせを、前記母材部の板厚ｔ1(mm)
に応じて６組づつ作り、また前記接合ビ−ドＢの外端か
ら各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の内端１m
e、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) を４段階に変えて、
時効処理後の各継手の引張り強さ(N/mm2) を測定して、
下記表４に示した。なお、これらの継手における時効処
理後の押出形材母材部Ｍ 1 、Ｍ2 の硬さＨMa、接合ビー
ド部Ｂの硬さＨBaおよび熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ2 の
硬さＨHaは、予め実施した予備実験での測定結果によれ
ば、各々ビッカース硬度で１４０ＨV 、１２７ＨV 、１
１５ＨV であり、前記式３を満たす前記接合深さｔ2(m
m) の下限値ｔ2Lと上限値ｔ2U、また前記式２を満たす
前記厚肉部の幅ｗ1(mm) の下限値ｗ1Lとｗ1U(mm)および
前記式４を満たす熱影響部の厚さｔ3(mm) の下限値ｔ3L
と上限値ｔ3Uは、それぞれ下記表４に示すとおりであ
る。
【００４１】
【表４】
【００４２】上記表４によると、アンダーラインで示し
たように、接合深さｔ2(mm) が前記式３の下限値ｔ2L(m
m)と上限値ｔ2U(mm)との間に、かつ前記厚肉部の幅ｗ
1(mm)が前記式２の下限値ｗ1L(mm)と上限値ｗ1U(mm)と
の間に、かつまた前記熱影響部の板厚ｔ3(mm) が前記式
４の下限値ｔ3L(mm)と上限値ｔ3U(mm)との間に、それぞ
れあれば、接合深さｔ2(mm) が前記式３の、厚肉部の幅
ｗ1(mm) が前記式２の、かつ熱影響部の板厚ｔ3(mm) が
前記式４の、各々いずれかを満足しない場合に比べて、
優れた継手の引張り強さ(N/mm2) が得られている。
たように、接合深さｔ2(mm) が前記式３の下限値ｔ2L(m
m)と上限値ｔ2U(mm)との間に、かつ前記厚肉部の幅ｗ
1(mm)が前記式２の下限値ｗ1L(mm)と上限値ｗ1U(mm)と
の間に、かつまた前記熱影響部の板厚ｔ3(mm) が前記式
４の下限値ｔ3L(mm)と上限値ｔ3U(mm)との間に、それぞ
れあれば、接合深さｔ2(mm) が前記式３の、厚肉部の幅
ｗ1(mm) が前記式２の、かつ熱影響部の板厚ｔ3(mm) が
前記式４の、各々いずれかを満足しない場合に比べて、
優れた継手の引張り強さ(N/mm2) が得られている。
【００４３】なお、請求項３、請求項６および請求項８
に係る本発明の実施の形態として、上記の場合も、前記
実施例２で述べたように、前記式３を満たす接合深さｔ
2(mm) の下限値ｔ2L(mm)と上限値ｔ2U(mm)との間の範囲
Ｒt2と前記式４を満たす熱影響部の厚さｔ3(mm) の下限
値ｔ3Lと上限値ｔ3Uとの間の範囲Ｒt3に重複がある場合
や、このような範囲の重複がなくＲt2＜Ｒt3となるよう
な場合には、押出形材の製造上および、薄肉部と厚肉部
との境界への応力集中によるクラック発生による強度低
下を防止する観点から、図４に示すように、実際の継手
の形状はｔ2 ＝ｔ3 とし、ｔ2 (mm)が前記範囲Ｒt3内に
あるように決めて形成してもよい。
に係る本発明の実施の形態として、上記の場合も、前記
実施例２で述べたように、前記式３を満たす接合深さｔ
2(mm) の下限値ｔ2L(mm)と上限値ｔ2U(mm)との間の範囲
Ｒt2と前記式４を満たす熱影響部の厚さｔ3(mm) の下限
値ｔ3Lと上限値ｔ3Uとの間の範囲Ｒt3に重複がある場合
や、このような範囲の重複がなくＲt2＜Ｒt3となるよう
な場合には、押出形材の製造上および、薄肉部と厚肉部
との境界への応力集中によるクラック発生による強度低
下を防止する観点から、図４に示すように、実際の継手
の形状はｔ2 ＝ｔ3 とし、ｔ2 (mm)が前記範囲Ｒt3内に
あるように決めて形成してもよい。
【００４４】５．実施例５ さらに、請求項１、請求項４、請求項７に係る本発明の
実施の形態をさらに他の具体的な実施例に基づき説明す
る。予め加工硬化処理された、図２の母材部（薄肉部）
Ｍ1 、Ｍ2 の板厚ｔ1 が４mmの「ＪＩＳ Ｈ ４１０
０」に規定されたアルミニウム合金押出形材５０８３−
Ｈ３４を用いて、図２に示す継手形状の摩擦攪拌接合を
行った。接合深さｔ2(mm) を６段階に変え、接合ビ−ド
Ｂの外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側
の内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) も５段階に
変えて、摩擦攪拌接合後の各継手の引張り強さ(N/mm2)
を測定して、下記表５に示した。なお、これらの継手に
おける摩擦攪拌接合後の押出形材母材部Ｍ1 、Ｍ2 の硬
さＨM および接合ビード部の硬さＨB は、予め実施した
予備実験での測定結果によれば、各々ビッカース硬度で
１１５ＨV と７６ＨV であり、前記式１を満たす前記接
合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2Lと上限値ｔ2U、また前記式
２を満たす前記厚肉部の幅ｗ1(mm) の下限値ｗ1Lとｗ1U
(mm)は、それぞれ下記表５に示すとおりである。
実施の形態をさらに他の具体的な実施例に基づき説明す
る。予め加工硬化処理された、図２の母材部（薄肉部）
Ｍ1 、Ｍ2 の板厚ｔ1 が４mmの「ＪＩＳ Ｈ ４１０
０」に規定されたアルミニウム合金押出形材５０８３−
Ｈ３４を用いて、図２に示す継手形状の摩擦攪拌接合を
行った。接合深さｔ2(mm) を６段階に変え、接合ビ−ド
Ｂの外端から各々の母材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側
の内端１me、２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) も５段階に
変えて、摩擦攪拌接合後の各継手の引張り強さ(N/mm2)
を測定して、下記表５に示した。なお、これらの継手に
おける摩擦攪拌接合後の押出形材母材部Ｍ1 、Ｍ2 の硬
さＨM および接合ビード部の硬さＨB は、予め実施した
予備実験での測定結果によれば、各々ビッカース硬度で
１１５ＨV と７６ＨV であり、前記式１を満たす前記接
合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2Lと上限値ｔ2U、また前記式
２を満たす前記厚肉部の幅ｗ1(mm) の下限値ｗ1Lとｗ1U
(mm)は、それぞれ下記表５に示すとおりである。
【００４５】
【表５】
【００４６】上記表５によると、アンダーラインで示し
たように、予め加工硬化処理されたアルミニウム系押出
形材でも、前記実施例１に示した予め熱処理された材料
と同様に、アンダーラインで示したように、接合深さｔ
2(mm) が前記式１の下限値ｔ 2L(mm)と上限値ｔ2U(mm)と
の間にあり、かつ前記接合ビ−ドＢの外端から各々の母
材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の内端１me、２meまで
の厚肉部の幅ｗ1(mm)が前記式２の下限値ｗ1L(mm)と上
限値ｗ1U(mm)との間にあれば、接合深さｔ2(mm) が前記
の式１の、厚肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２の、各々いず
れかを満足しない場合に比べて、優れた継手の引張り強
さ(N/mm2) が得られている。
たように、予め加工硬化処理されたアルミニウム系押出
形材でも、前記実施例１に示した予め熱処理された材料
と同様に、アンダーラインで示したように、接合深さｔ
2(mm) が前記式１の下限値ｔ 2L(mm)と上限値ｔ2U(mm)と
の間にあり、かつ前記接合ビ−ドＢの外端から各々の母
材部Ｍ1 、Ｍ2 の突合わせ部３側の内端１me、２meまで
の厚肉部の幅ｗ1(mm)が前記式２の下限値ｗ1L(mm)と上
限値ｗ1U(mm)との間にあれば、接合深さｔ2(mm) が前記
の式１の、厚肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２の、各々いず
れかを満足しない場合に比べて、優れた継手の引張り強
さ(N/mm2) が得られている。
【００４７】以上、前記実施例１、実施例３および実施
例５に示されるように、予め熱処理又は加工硬化処理さ
れたアルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合し、その後
時効処理を行わない場合に、本発明の請求項１のアルミ
ニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法、請求項４の摩擦
攪拌接合用継手の形状、および、請求項７の前記請求項
４の摩擦攪拌接合用継手の形状を予め備えるように形成
されたアルミニウム系押出形材を適用すれば、優れた接
合部強度を有する船舶用、車両用、建築・土木構造体等
の製造が可能である。
例５に示されるように、予め熱処理又は加工硬化処理さ
れたアルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合し、その後
時効処理を行わない場合に、本発明の請求項１のアルミ
ニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法、請求項４の摩擦
攪拌接合用継手の形状、および、請求項７の前記請求項
４の摩擦攪拌接合用継手の形状を予め備えるように形成
されたアルミニウム系押出形材を適用すれば、優れた接
合部強度を有する船舶用、車両用、建築・土木構造体等
の製造が可能である。
【００４８】また、前記実施例２および実施例４に示さ
れるように、予め熱処理又は加工硬化処理されたアルミ
ニウム系押出形材を摩擦攪拌接合した後、時効処理する
場合に、本発明の請求項２または請求項３のアルミニウ
ム系押出形材の摩擦攪拌接合方法、請求項５または請求
項６の摩擦攪拌接合用継手の形状、および、請求項８の
ように前記請求項５または請求項６の摩擦攪拌接合用継
手の形状を予め備えるように形成されたアルミニウム系
押出形材を適用すれば、優れた接合部強度を有する船舶
用、車両用、建築・土木構造体等の製造が可能である。
れるように、予め熱処理又は加工硬化処理されたアルミ
ニウム系押出形材を摩擦攪拌接合した後、時効処理する
場合に、本発明の請求項２または請求項３のアルミニウ
ム系押出形材の摩擦攪拌接合方法、請求項５または請求
項６の摩擦攪拌接合用継手の形状、および、請求項８の
ように前記請求項５または請求項６の摩擦攪拌接合用継
手の形状を予め備えるように形成されたアルミニウム系
押出形材を適用すれば、優れた接合部強度を有する船舶
用、車両用、建築・土木構造体等の製造が可能である。
【００４９】以上の実施例において、摩擦攪拌接合後の
母材部および接合ビード部の硬さ、時効処理後の母材
部、接合ビード部および熱影響部の硬さをそれぞれビッ
カース硬度で測定・表示したが、本発明はこれに限るも
のではなく、ロックウエル硬度、ヌープ硬度等、測定対
象材料の真の硬さと測定硬さの間に比例関係の成り立つ
測定方法に基づいた硬度で表示してもよいことは勿論で
ある。
母材部および接合ビード部の硬さ、時効処理後の母材
部、接合ビード部および熱影響部の硬さをそれぞれビッ
カース硬度で測定・表示したが、本発明はこれに限るも
のではなく、ロックウエル硬度、ヌープ硬度等、測定対
象材料の真の硬さと測定硬さの間に比例関係の成り立つ
測定方法に基づいた硬度で表示してもよいことは勿論で
ある。
【００５０】以上の本発明の実施の形態は、前記図２か
ら図４に示したように、アルミニウム系押出形材の板状
部の端面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突
合わせ部を摩擦攪拌接合する場合について、具体的な実
施例について述べたが、本発明はこれに限られるもので
はなく、例えば、断面形状方形あるいは方形以外の中空
押出形材、Ｃ字形やＬ字形等の断面形状を有するアルミ
ニウム系押出形材で、該押出形材のリブの外面同士を突
合わせ・接触させて行う突合わせ摩擦攪拌接合方法及び
その継手形状並びに該継手形状を備えるアルミニウム系
押出形材にも適用可能である。
ら図４に示したように、アルミニウム系押出形材の板状
部の端面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突
合わせ部を摩擦攪拌接合する場合について、具体的な実
施例について述べたが、本発明はこれに限られるもので
はなく、例えば、断面形状方形あるいは方形以外の中空
押出形材、Ｃ字形やＬ字形等の断面形状を有するアルミ
ニウム系押出形材で、該押出形材のリブの外面同士を突
合わせ・接触させて行う突合わせ摩擦攪拌接合方法及び
その継手形状並びに該継手形状を備えるアルミニウム系
押出形材にも適用可能である。
【００５１】図５（ａ）は、請求項１、請求項４、請求
項７に係る本発明の実施の形態において、中空押出形材
のリブ外面同志を突き合わせて突合わせ部を形成し、該
突合わせ部を摩擦攪拌接合し、その後時効処理しない場
合の継手形状と前記式１と式２で使用する各寸法を定義
・説明するための概略断面図であり、図５（ｂ）は、前
記図５（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した後の、接
合ビード部、熱影響部および母材部間の区分を示す概略
断面図である。
項７に係る本発明の実施の形態において、中空押出形材
のリブ外面同志を突き合わせて突合わせ部を形成し、該
突合わせ部を摩擦攪拌接合し、その後時効処理しない場
合の継手形状と前記式１と式２で使用する各寸法を定義
・説明するための概略断面図であり、図５（ｂ）は、前
記図５（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した後の、接
合ビード部、熱影響部および母材部間の区分を示す概略
断面図である。
【００５２】図６（ａ）は、請求項２、請求項５、請求
項８に係る本発明の実施の形態において、中空押出形材
のリブ外面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該
突合わせ部を摩擦攪拌接合し、その後時効処理する場合
の継手形状と前記式２〜式４で使用する各寸法を定義・
説明するための概略断面図であり、図６（ｂ）は、前記
図６（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した後の、接合
ビード部、熱影響部、および母材部間の区分を示す概略
断面図である。
項８に係る本発明の実施の形態において、中空押出形材
のリブ外面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該
突合わせ部を摩擦攪拌接合し、その後時効処理する場合
の継手形状と前記式２〜式４で使用する各寸法を定義・
説明するための概略断面図であり、図６（ｂ）は、前記
図６（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した後の、接合
ビード部、熱影響部、および母材部間の区分を示す概略
断面図である。
【００５３】図５、図６において、各々の母材部Ｍ11、
Ｍ12の厚みがｔ1(mm) の上部板状部１１と１２を備える
一対のアルミニウム系中空押出形材８、９のそれぞれの
リブ１１r 、１２r のそれぞれの外面同士を接触させて
突合わせ部１３を形成している。
Ｍ12の厚みがｔ1(mm) の上部板状部１１と１２を備える
一対のアルミニウム系中空押出形材８、９のそれぞれの
リブ１１r 、１２r のそれぞれの外面同士を接触させて
突合わせ部１３を形成している。
【００５４】凹面または平面の円形底面４bsを備えた外
径ｄのプローブ本体４の前記凹面または平面の円形底面
４bsの中心に固定され前記プローブ本体４の回転軸と同
軸に下方へ突出している攪拌ピン５を、前記プローブ本
体４とともに回転させつつ前記突合わせ部の押出形材
８、９の中へ前記攪拌ピン先端が前記板状部１１と１２
の上面から所定の深さに達するまで押し込み、前記プロ
ーブ本体４を矢印Ｆ方向へ所定の押圧力Ｆで押圧して、
前記凹面または平面の円形底面４bsを前記突合わせ部１
３近傍の板状部１１と１２の上面に押し付け、前記プロ
ーブ本体４を回転しつつ突合わせライン（突合わせ部１
３の上端線）に沿って移動させ、前記プローブ本体４と
ともに回転する前記攪拌ピン５の周囲および前記凹面ま
たは平面の円形底面４bsの下方に発生する摩擦熱によ
り、前記板状部１１と１２の突合わせ部１３の上部の近
辺の温度が固相塑性流動を起こす程度まで上昇した後、
プローブ本体４と攪拌ピン５の前記接合ライン方向への
移動とともに、周辺部への熱伝達や上面からの熱放射等
により冷却されて接合ビード部Ｂが形成される。
径ｄのプローブ本体４の前記凹面または平面の円形底面
４bsの中心に固定され前記プローブ本体４の回転軸と同
軸に下方へ突出している攪拌ピン５を、前記プローブ本
体４とともに回転させつつ前記突合わせ部の押出形材
８、９の中へ前記攪拌ピン先端が前記板状部１１と１２
の上面から所定の深さに達するまで押し込み、前記プロ
ーブ本体４を矢印Ｆ方向へ所定の押圧力Ｆで押圧して、
前記凹面または平面の円形底面４bsを前記突合わせ部１
３近傍の板状部１１と１２の上面に押し付け、前記プロ
ーブ本体４を回転しつつ突合わせライン（突合わせ部１
３の上端線）に沿って移動させ、前記プローブ本体４と
ともに回転する前記攪拌ピン５の周囲および前記凹面ま
たは平面の円形底面４bsの下方に発生する摩擦熱によ
り、前記板状部１１と１２の突合わせ部１３の上部の近
辺の温度が固相塑性流動を起こす程度まで上昇した後、
プローブ本体４と攪拌ピン５の前記接合ライン方向への
移動とともに、周辺部への熱伝達や上面からの熱放射等
により冷却されて接合ビード部Ｂが形成される。
【００５５】なお、前記プローブ本体４の凹面の円形底
面４bsの前記プローブ本体４の外周面位置から少し中心
に近づいた位置に頂点を有する直径ｄbeの下方へ突出し
た輪状稜線４beが形成されていて、該輪状稜線４beが上
記プローブ本体４に作用する押圧力Ｆにより前記板状部
１と２の上面部にややくい込んで、前記攪拌ピン５の周
囲の上部の塑性流動固相が前記輪状稜線４beよりも外側
の前記板状部１１と１２の上面に漏れださないようにな
っている。このため、前記接合ビ−ド部Ｂの上端外周は
前記輪状稜線４beの直径ｄbeと略等しい幅に形成され
る。
面４bsの前記プローブ本体４の外周面位置から少し中心
に近づいた位置に頂点を有する直径ｄbeの下方へ突出し
た輪状稜線４beが形成されていて、該輪状稜線４beが上
記プローブ本体４に作用する押圧力Ｆにより前記板状部
１と２の上面部にややくい込んで、前記攪拌ピン５の周
囲の上部の塑性流動固相が前記輪状稜線４beよりも外側
の前記板状部１１と１２の上面に漏れださないようにな
っている。このため、前記接合ビ−ド部Ｂの上端外周は
前記輪状稜線４beの直径ｄbeと略等しい幅に形成され
る。
【００５６】また、前記プローブ本体４の円形下面４bs
が平面の場合には、上記プローブ本体４に作用する押圧
力Ｆによる前記該円形下面４bsの前記板状部１と２の上
部へのくい込みは凹面の円形底面のものよりも小さく、
前記攪拌ピン５の周囲の上部の塑性流動固相が前記平面
の 円形下面４bsの外周より漏れださないように制御さ
れる。そして、接合ビードＢの上端外周は前記プローブ
本体４の円形下面４bsの外径ｄと略等しい幅に形成され
る。なお、実際のプローブにおいては、プローブ本体４
の円形下面４bsの外径ｄと、前記凹面の円形下面４bsの
前記輪状稜線４beの直径ｄbeとの間には、あまり大きな
差はないので、実際上はｄ≒ｄbeとして取り扱っても問
題がない。
が平面の場合には、上記プローブ本体４に作用する押圧
力Ｆによる前記該円形下面４bsの前記板状部１と２の上
部へのくい込みは凹面の円形底面のものよりも小さく、
前記攪拌ピン５の周囲の上部の塑性流動固相が前記平面
の 円形下面４bsの外周より漏れださないように制御さ
れる。そして、接合ビードＢの上端外周は前記プローブ
本体４の円形下面４bsの外径ｄと略等しい幅に形成され
る。なお、実際のプローブにおいては、プローブ本体４
の円形下面４bsの外径ｄと、前記凹面の円形下面４bsの
前記輪状稜線４beの直径ｄbeとの間には、あまり大きな
差はないので、実際上はｄ≒ｄbeとして取り扱っても問
題がない。
【００５７】前記接合深さｔ2(mm) は、突合わせ部３の
近辺の前記板状部１と２の上面から攪拌ピン５の先端ま
での高さと略等しい。接合ビ−ド部Ｂの外端から各々の
母材部Ｍ11、Ｍ12の突合わせ部１３側の内端１１me、１
２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) は、前記プローブ本体４
の凹面の円形底面４bsの輪状稜線４beから前記内端１m
e、２meまでの水平距離に略等しい。図５（ｂ）におけ
る熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ2 の厚みｔ3(mm) は、図５
（ａ）における前記母材部Ｍ11、Ｍ12の各々の突合わせ
部１３側の内端１１me、１２meと突合わせ部１３との間
の厚肉部の板厚を意味する。
近辺の前記板状部１と２の上面から攪拌ピン５の先端ま
での高さと略等しい。接合ビ−ド部Ｂの外端から各々の
母材部Ｍ11、Ｍ12の突合わせ部１３側の内端１１me、１
２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) は、前記プローブ本体４
の凹面の円形底面４bsの輪状稜線４beから前記内端１m
e、２meまでの水平距離に略等しい。図５（ｂ）におけ
る熱影響部ＨＡＺ1 、ＨＡＺ2 の厚みｔ3(mm) は、図５
（ａ）における前記母材部Ｍ11、Ｍ12の各々の突合わせ
部１３側の内端１１me、１２meと突合わせ部１３との間
の厚肉部の板厚を意味する。
【００５８】なお、図５、図６のｗ2(mm) は前記リブ１
１r 、１２r の上部コーナー内周面と前記攪拌ピン５の
外面との間の最短距離を示す。この最短距離ｗ2(mm)
は、本出願人が先に出願した特願平１０−０３０１１０
号において提案したように、前記接合ビ−ド部Ｂの底部
の空洞状欠陥の防止のためには、０．６mm以上、望まし
くは１．２mm以上となるように攪拌ピン５の外径、接合
深さ（突合わせ部１３の上端より攪拌ピン５の先端まで
の深さ）ｔ2(mm) および、前記リブ１１r 、１２r の上
部コーナー内周面の曲率半径等を総合的に決めることが
望ましい。
１r 、１２r の上部コーナー内周面と前記攪拌ピン５の
外面との間の最短距離を示す。この最短距離ｗ2(mm)
は、本出願人が先に出願した特願平１０−０３０１１０
号において提案したように、前記接合ビ−ド部Ｂの底部
の空洞状欠陥の防止のためには、０．６mm以上、望まし
くは１．２mm以上となるように攪拌ピン５の外径、接合
深さ（突合わせ部１３の上端より攪拌ピン５の先端まで
の深さ）ｔ2(mm) および、前記リブ１１r 、１２r の上
部コーナー内周面の曲率半径等を総合的に決めることが
望ましい。
【００５９】予め熱処理または加工硬化処理したしたア
ルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合し、その後時効処
理を施さない場合に、上記図５で定義された接合深さｔ
2(mm) と、接合ビ−ドＢの外端から各々の母材部Ｍ11、
Ｍ12の突合わせ部１３側の内端１１me、１２meまでの厚
肉部の幅ｗ1(mm) のそれぞれを、前記式１と前記式２の
各々を満足するような条件下で、予め熱処理または加工
硬化処理したアルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合
し、また予定接合深さｔ2(mm) が前記式１を満足する場
合に、前記接合ビ−ドＢの外端から各々の母材部Ｍ11、
Ｍ12の突合わせ部１３側の内端１１me、１２meまでの厚
肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２を満足するように図５で示
す継手形状を形成し、また該継手形状を有するようにア
ルミニウム系押出形材を形成しておけば、上記実施例
１、実施例３および実施例５と同じように、優れた接合
部強度を有する船舶用、車両用、建築・土木構造体等の
製造が可能である。
ルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合し、その後時効処
理を施さない場合に、上記図５で定義された接合深さｔ
2(mm) と、接合ビ−ドＢの外端から各々の母材部Ｍ11、
Ｍ12の突合わせ部１３側の内端１１me、１２meまでの厚
肉部の幅ｗ1(mm) のそれぞれを、前記式１と前記式２の
各々を満足するような条件下で、予め熱処理または加工
硬化処理したアルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合
し、また予定接合深さｔ2(mm) が前記式１を満足する場
合に、前記接合ビ−ドＢの外端から各々の母材部Ｍ11、
Ｍ12の突合わせ部１３側の内端１１me、１２meまでの厚
肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２を満足するように図５で示
す継手形状を形成し、また該継手形状を有するようにア
ルミニウム系押出形材を形成しておけば、上記実施例
１、実施例３および実施例５と同じように、優れた接合
部強度を有する船舶用、車両用、建築・土木構造体等の
製造が可能である。
【００６０】さらに、予め熱処理または加工硬化処理し
たしたアルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合後時効処
理する場合に、上記図６で定義された接合深さｔ2(mm)
、接合ビ−ドＢの外端から各々の母材部Ｍ11、Ｍ12の
突合わせ部１３側の内端１１me、１２meまでの厚肉部の
幅ｗ1(mm) および熱影響部の板厚ｔ3(mm) のそれぞれ
が、前記式３、式２および式４の各々を満足する条件下
で摩擦攪拌接合し、また予定接合深さｔ2(mm) が前記式
３を満足する場合に、前記接合ビ−ド部Ｂの外端から各
々の母材部Ｍ11、Ｍ12の突合わせ部１３側の内端１１m
e、１２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２を満足
するように、かつ前記熱影響部の板厚ｔ3(mm)が前記式
４を満足するように図６で示す継手形状を形成し、また
該継手形状を有するようにアルミニウム系押出形材を形
成しておけば、上記実施例２および実施例４と同じよう
に、優れた接合部強度を有する船舶用、車両用、建築・
土木構造体等の製造が可能である。
たしたアルミニウム系押出形材を摩擦攪拌接合後時効処
理する場合に、上記図６で定義された接合深さｔ2(mm)
、接合ビ−ドＢの外端から各々の母材部Ｍ11、Ｍ12の
突合わせ部１３側の内端１１me、１２meまでの厚肉部の
幅ｗ1(mm) および熱影響部の板厚ｔ3(mm) のそれぞれ
が、前記式３、式２および式４の各々を満足する条件下
で摩擦攪拌接合し、また予定接合深さｔ2(mm) が前記式
３を満足する場合に、前記接合ビ−ド部Ｂの外端から各
々の母材部Ｍ11、Ｍ12の突合わせ部１３側の内端１１m
e、１２meまでの厚肉部の幅ｗ1(mm) が前記式２を満足
するように、かつ前記熱影響部の板厚ｔ3(mm)が前記式
４を満足するように図６で示す継手形状を形成し、また
該継手形状を有するようにアルミニウム系押出形材を形
成しておけば、上記実施例２および実施例４と同じよう
に、優れた接合部強度を有する船舶用、車両用、建築・
土木構造体等の製造が可能である。
【００６１】なお、請求項３、請求項６および請求項８
に係る本発明の実施の形態として、上記の場合も、前記
実施例２や前記実施例４で述べたように、前記式３を満
たす接合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2L(mm)と上限値ｔ2U(m
m)との間の範囲Ｒt2と前記式４を満たす熱影響部の厚さ
ｔ3(mm) の下限値ｔ3Lと上限値ｔ3Uとの間の範囲Ｒt3に
重複がある場合や、このような範囲の重複がなくＲt2＜
Ｒt3となるような場合には、押出形材の製造上および、
薄肉部と厚肉部との境界への応力集中によるクラック発
生による強度低下を防止する観点から、図４に示すよう
に、実際の継手の形状はｔ2 ＝ｔ3 とし、ｔ2 (mm)が前
記範囲Ｒt3内にあるように決めて形成してもよい。
に係る本発明の実施の形態として、上記の場合も、前記
実施例２や前記実施例４で述べたように、前記式３を満
たす接合深さｔ2(mm) の下限値ｔ2L(mm)と上限値ｔ2U(m
m)との間の範囲Ｒt2と前記式４を満たす熱影響部の厚さ
ｔ3(mm) の下限値ｔ3Lと上限値ｔ3Uとの間の範囲Ｒt3に
重複がある場合や、このような範囲の重複がなくＲt2＜
Ｒt3となるような場合には、押出形材の製造上および、
薄肉部と厚肉部との境界への応力集中によるクラック発
生による強度低下を防止する観点から、図４に示すよう
に、実際の継手の形状はｔ2 ＝ｔ3 とし、ｔ2 (mm)が前
記範囲Ｒt3内にあるように決めて形成してもよい。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、予め熱処理または加工
硬化処理したアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合し
て、その後時効処理を行わない場合とその後時効処理を
行う場合のそれぞれの場合に、それぞれに前記した適切
な条件下で摩擦攪拌接合を行うか、予めそれぞれに適し
た継手を予め形成しておくか、該継手を備えたアルミニ
ウム系押出形材を用いることによって、優れた接合部強
度が得られ、船舶用、車両用、建築・土木用構造体等の
製造が容易に可能である。
硬化処理したアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合し
て、その後時効処理を行わない場合とその後時効処理を
行う場合のそれぞれの場合に、それぞれに前記した適切
な条件下で摩擦攪拌接合を行うか、予めそれぞれに適し
た継手を予め形成しておくか、該継手を備えたアルミニ
ウム系押出形材を用いることによって、優れた接合部強
度が得られ、船舶用、車両用、建築・土木用構造体等の
製造が容易に可能である。
【図１】 アルミニウム合金押出形材６Ｎ０１−Ｔ５の
摩擦攪拌接合された継手の上面の接合ビード中心からの
水平距離とビッカース硬度ＨV の関係（硬度分布）を、
摩擦攪拌接合後とその後時効処理した後について示す図
である。
摩擦攪拌接合された継手の上面の接合ビード中心からの
水平距離とビッカース硬度ＨV の関係（硬度分布）を、
摩擦攪拌接合後とその後時効処理した後について示す図
である。
【図２】 （ａ）は、請求項１、請求項４および請求項
７に係る本発明の実施の形態において、板状部の端面同
士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わせ部を
摩擦攪拌接合する場合の継手形状の概略断面図であり、
（ｂ）は、前記（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した
後の、接合ビード部、熱処理部および母材部間の区分を
示す概略断面図である。
７に係る本発明の実施の形態において、板状部の端面同
士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わせ部を
摩擦攪拌接合する場合の継手形状の概略断面図であり、
（ｂ）は、前記（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した
後の、接合ビード部、熱処理部および母材部間の区分を
示す概略断面図である。
【図３】 （ａ）は、請求項２、請求項５および請求項
８に係る本発明の実施の形態において、板状部の端面同
士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わせ部を
摩擦攪拌接合する場合の継手形状の概略断面図であり、
（ｂ）は、前記（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した
後の、接合ビード部、熱影響部および母材部間の区分を
示す概略断面図である。
８に係る本発明の実施の形態において、板状部の端面同
士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わせ部を
摩擦攪拌接合する場合の継手形状の概略断面図であり、
（ｂ）は、前記（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合した
後の、接合ビード部、熱影響部および母材部間の区分を
示す概略断面図である。
【図４】 （ａ）は、請求項２、請求項５および請求項
８に係る本発明の別の実施の形態、または、請求項３、
請求項６および請求項８に係る本発明の実施の形態にお
いて、板状部の端面同士を突き合わせて突合わせ部を形
成し、該突合わせ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状
の概略断面図であり、（ｂ）は、前記（ａ）で示した継
手を摩擦攪拌接合した後の、接合ビード部、熱影響部お
よび母材部間の区分を示す概略断面図である。
８に係る本発明の別の実施の形態、または、請求項３、
請求項６および請求項８に係る本発明の実施の形態にお
いて、板状部の端面同士を突き合わせて突合わせ部を形
成し、該突合わせ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状
の概略断面図であり、（ｂ）は、前記（ａ）で示した継
手を摩擦攪拌接合した後の、接合ビード部、熱影響部お
よび母材部間の区分を示す概略断面図である。
【図５】 （ａ）は、請求項１、請求項４、請求項７に
係る本発明の実施の形態において、中空押出形材のリブ
外面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わ
せ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状の概略断面図で
あり、（ｂ）は、前記（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接
合した後の、接合ビード部、熱影響部および母材部間の
区分を示す概略断面図である。
係る本発明の実施の形態において、中空押出形材のリブ
外面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わ
せ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状の概略断面図で
あり、（ｂ）は、前記（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接
合した後の、接合ビード部、熱影響部および母材部間の
区分を示す概略断面図である。
【図６】 （ａ）は、請求項２、請求項５、請求項８に
係る本発明の実施の形態において、中空押出形材のリブ
外面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わ
せ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状概略断面図であ
り、（ｂ）は、前記（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合
した後の、接合ビード部、熱影響部、および母材部間の
区分を示す概略断面図である。
係る本発明の実施の形態において、中空押出形材のリブ
外面同士を突き合わせて突合わせ部を形成し、該突合わ
せ部を摩擦攪拌接合する場合の継手形状概略断面図であ
り、（ｂ）は、前記（ａ）で示した継手を摩擦攪拌接合
した後の、接合ビード部、熱影響部、および母材部間の
区分を示す概略断面図である。
１、２ 押出形材の板状部 ３ 突合わせ部 ４ プローブ本体 ４bs 円形底面 ４be 輪状稜線 ５ 攪拌ピン Ｍ1 、Ｍ2 母材部 Ｂ 接合ビード部 ＨＡＺ1 熱影響部 ＨＡＺ2 熱影響部 ８、９ 中空押出形材 １１、１２ 中空押出形材の上部板状部 １１r リブ １２r リブ １３ 突合わせ部 ＨＡＺ11 熱影響部 ＨＡＺ12 熱影響部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−90655（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−33750（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−328856（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−33749（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−263852（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−216964（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−309164（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 20/12 310 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (8)
- 【請求項１】 アルミニウム系押出形材の板状部端面同
士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ部を形成
し、凹面または平面の円形底面の中央から下方に突出す
る攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピンを前記突
合わせ部の押出形材に回転させつつ押し込み、前記凹面
または平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材上面
に押圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わせラ
インに沿って移動させることにより、突合わせ部の押出
形材を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合
方法において、 予め熱処理または加工硬化処理されたアルミニウム系押
出形材を摩擦攪拌接合し、その後時効処理を施さない場
合に、 前記摩擦攪拌接合を、接合深さｔ2 (mm)が下記式１を満
足し、かつ接合ビード外端と押出形材母材部の前記突合
わせ部側端との間の厚肉部の幅ｗ1(mm) が下記式２を満
足する条件下で行うことを特徴とするアルミニウム系押
出形材の摩擦攪拌接合方法。 ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×0.85≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×1.0 ─式１ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ここで、 ｔ1 ：押出形材母材部の板厚(mm) ＨM ：摩擦攪拌接合後の母材部の硬さ ＨB ：摩擦攪拌接合後の接合ビード部の硬さ - 【請求項２】 アルミニウム系押出形材の板状部端面同
士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ部を形成
し、凹面または平面の円形底面の中央から下方に突出す
る攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピンを前記突
合わせ部の押出形材に回転させつつ押し込み、前記凹面
または平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材上面
に押圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わせラ
インに沿って移動させることにより、突合わせ部の押出
形材を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合
方法において、 予め熱処理または加工硬化処理されたアルミニウム系押
出形材を摩擦攪拌接合した後に時効処理する場合に、 前記摩擦攪拌接合を、接合深さｔ2(mm) が下記式３を満
足し、接合ビード外端と押出形材母材部の前記突合わせ
部側端との間の厚肉部の幅ｗ1(mm) が下記式２を満足
し、かつ熱影響部すなわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板
厚ｔ3(mm) が下記式４を満足する条件下で行うことを特
徴とするアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法。 ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×0.95≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×1.0 ─式３ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×0.9 ≦ｔ3 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×1.0 ─式４ ここで、 ＨMa：時効処理後の母材部の硬さ ＨBa：時効処理後の接合ビード部の硬さ ＨHa：時効処理後の熱影響部の硬さ - 【請求項３】 前記式３を満足する接合深さｔ2(mm) の
上下限値間の範囲Ｒt2と、前記式４を満足する熱影響部
すなわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm) の上下
限値間の範囲Ｒt3との間に重複部があるか、または、Ｒ
t3＞Ｒt2となる場合には、前記接合深さｔ2(mm) を前記
範囲Ｒt3内にあって前記厚肉部の板厚ｔ3(mm) に等しく
なるように決めることを特徴とする請求項２に記載のア
ルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法。 - 【請求項４】 アルミニウム系押出形材の板状部端面同
士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ部を形成
し、凹面または平面の円形底面の中央から下方に突出す
る攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピンを突合わ
せ部の押出形材上部に回転させつつ押し込み、前記凹面
または平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材上面
に押圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わせラ
インに沿って移動させることにより、突合わせ部の押出
形材上部を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌
接合用継手形状であって、 予め熱処理または加工硬化処理されたアルミニウム系押
出形材を摩擦攪拌接合し、その後時効処理を施さない場
合で、 予定接合深さｔ2(mm) が下記式１を満足する場合には、 接合ビード外端と押出形材母材部の前記突合わせ部側端
の間の厚肉部の幅ｗ1(mm) が下記式２を満足するように
予め形成したことを特徴としたアルミニウム系押出形材
の摩擦攪拌接合用継手形状。 ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×0.85≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨM ／ＨB ）×1.0 ─式１ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ここで、 ｔ1 ：押出形材上面母材薄肉部の板厚(mm) ＨM ：摩擦攪拌接合後の母材部の硬さ ＨB ：摩擦攪拌接合後の接合ビード部の硬さ - 【請求項５】 アルミニウム系押出形材の板状部端面同
士またはリブ外面同士を突合わせて突合わせ部を形成
し、凹面または平面の円形底面の中央から下方に突出す
る攪拌ピンを備えたプローブの、前記攪拌ピンを突合わ
せ部の押出形材に回転させつつ押し込み、前記凹面また
は平面の円形底面を突合わせ部近傍の押出形材上面に押
圧しながら、前記プローブを回転しつつ突合わせライン
に沿って移動させることにより、突合わせ部の押出形材
を接合するアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合用継
手形状であって、 予め熱処理または加工硬化処理されたアルミニウム系押
出形材を摩擦攪拌接合した後に時効処理する場合で、 予定接合深さｔ2(mm) が下記式３を満足する場合には、 接合ビード部外端と押出形材母材部の前記突合わせ部側
端の間の厚肉部の幅ｗ 1(mm) が下記式２を満足し、 かつ熱影響部すなわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ
3(mm) が下記式４を満足するように予め形成したことを
特徴とするアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合用継
手形状。 ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×0.95≦ｔ2 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨBa）×1.0 ─式３ ｔ1 ×1 ≦ｗ1 ≦ｔ1 ×3 ────式２ ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×0.9 ≦ｔ3 ≦ｔ1 ×（ＨMa／ＨHa）×1.0 ─式４ ここで、 ＨMa：時効処理後の母材部の硬さ ＨBa：時効処理後の接合ビード部の硬さ ＨHa：時効処理後の熱影響部の硬さ - 【請求項６】 前記式３を満足する予定接合深さｔ2(m
m) の上下限値間の範囲Ｒt2と、前記式４を満足する熱
影響部すなわち前記幅ｗ1(mm) の厚肉部の板厚ｔ3(mm)
の上下限値間の範囲Ｒt3との間に重複部があるか、また
は、Ｒt3＞Ｒt2となる場合には、前記接合深さｔ2(mm)
を前記範囲Ｒt3内にあって前記厚肉部の板厚ｔ3(mm) に
等しくなるように決めることを特徴とする請求項５に記
載のアルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合用継手形
状。 - 【請求項７】 請求項４に記載の摩擦攪拌接合用継手形
状を備えるように予め形成された摩擦攪拌接合用アルミ
ニウム系押出形材。 - 【請求項８】 請求項５または請求項６に記載の摩擦攪
拌接合用継手形状を備えるように予め形成された摩擦攪
拌接合用アルミニウム系押出形材。
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|---|---|---|---|
| JP10060219A JP3104748B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | アルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法及びその継手形状並びに該継手形状を備えたアルミニウム系押出形材 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10060219A JP3104748B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | アルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法及びその継手形状並びに該継手形状を備えたアルミニウム系押出形材 |
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|---|---|
| JPH11254155A JPH11254155A (ja) | 1999-09-21 |
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ID=13135843
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| JP10060219A Expired - Lifetime JP3104748B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | アルミニウム系押出形材の摩擦攪拌接合方法及びその継手形状並びに該継手形状を備えたアルミニウム系押出形材 |
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- 1998-03-11 JP JP10060219A patent/JP3104748B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH11254155A (ja) | 1999-09-21 |
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