JP4686289B2 - 中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法 - Google Patents

中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法

Info

Publication number
JP4686289B2
JP4686289B2 JP2005218203A JP2005218203A JP4686289B2 JP 4686289 B2 JP4686289 B2 JP 4686289B2 JP 2005218203 A JP2005218203 A JP 2005218203A JP 2005218203 A JP2005218203 A JP 2005218203A JP 4686289 B2 JP4686289 B2 JP 4686289B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joined
support member
friction stir
outer peripheral
support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005218203A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2006061983A (ja
Inventor
喜隆 長野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko KK filed Critical Showa Denko KK
Priority to JP2005218203A priority Critical patent/JP4686289B2/ja
Publication of JP2006061983A publication Critical patent/JP2006061983A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4686289B2 publication Critical patent/JP4686289B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B23K20/1245—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 characterised by the apparatus
    • B23K20/126—Workpiece support, i.e. backing or clamping
    • 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
    • B23K20/128—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 making use of additional material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12292—Workpiece with longitudinal passageway or stopweld material [e.g., for tubular stock, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Description

この発明は、各種産業において利用される金属製品を製造するための中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法に関する。
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
中空管や中空形材などのような中空材を、開口端部どうしを突き合わせて接合する場合、従来、ＭＩＧやＴＩＧなどのアーク溶接が適用されていた。しかしながら、JIS Ａ６０００系合金などの熱処理型合金をアーク溶接により接合すると、溶接時の入熱によって溶接熱影響部の強度低下や熱歪みが生じるという問題があった。
そこで、このような問題を解決した接合法として、近年、固相接合法である摩擦攪拌接合法が適用されるようになってきている。
たとえば、中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法として、２つの円筒状被接合材の開口端部どうしを、外周面が同一面内に位置するように直接突き合わせ、両被接合材の突き合わせ端部を内側から支持する環状の支持部材を両被接合材に跨るように配置した状態で、両被接合材および支持部材を外周側から摩擦攪拌接合する方法が知られている（特許文献１参照）。
特許文献１記載の方法において、両被接合部材および支持部材の接合部を健全なものにするには、接合前の状態において、支持部材を両被接合材の突き合わせ端部内に圧入する必要がある。しかしながら、支持部材を両被接合材の突き合わせ端部内に圧入する場合、支持部材を両被接合材に対して適正な位置にずれることなく配置することが困難である。したがって、支持部材が両被接合材に対して位置ずれすることがあり、その結果接合部に接合欠陥が発生するおそれがある。
特許第３２９７８４５号公報
この発明の目的は、上記問題を解決し、接合欠陥が生じることのない中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
1)２つの中空状被接合材の開口端部どうしを、外周面が同一面内に位置するように突き合わせ、両被接合材の突き合わせ端部を内側から支持する環状の支持部材を両被接合材に跨るように配置した状態で、両被接合材を外周側から摩擦攪拌接合する方法であって、
両被接合材における相互に突き合わせる端部の肉厚および内周長を異なったものとし、支持部材の外周面における軸方向の中間部に、環状外方突出部を全周にわたって設けておき、支持部材における環状外方突出部の片側に、薄肉突き合わせ端部を有する第１の被接合材の薄肉突き合わせ端部内に嵌め入れられ、かつ第１被接合材を内側から支持する第１の支持部を設けるとともに、同他側に、厚肉突き合わせ端部を有する第２の被接合材の厚肉突き合わせ端部内に嵌め入れられ、かつ第２の被接合材を内側から支持する第２の支持部を設けておき、第１支持部の外周長を第２支持部の外周長よりも長くし、支持部材の第１支持部を第１被接合材内に嵌め入れるとともに、第２支持部を第２被接合材内に嵌め入れて両被接合材の端面を環状外方突出部に当接させ、この状態で両被接合材の突き合わせ端部および支持部材を外周側から摩擦攪拌接合することを特徴とする中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
2)環状外方突出部における支持部材の軸方向の幅をＷｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｄ−Ｗ≧１．５ｍｍの条件を満たす上記1)記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
3)支持部材における環状外方突出部の第１支持部外周面からの突出高さをＨ１ｍｍ、第１被接合材の薄肉突き合わせ端部の肉厚をＴ１ｍｍ、環状外方突出部の第２支持部材外周面からの突出高さをＨ２ｍｍ、第２被接合材の厚肉突き合わせ端部の肉厚をＴ２ｍｍとした場合、Ｔ１≦Ｈ１≦１．２Ｔ１およびＴ２≦Ｈ２≦１．２Ｔ２の条件を満たす上記1)または2)記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
4)支持部材の第１支持部の外周長をＬｂ１ｍｍ、第１被接合材の薄肉突き合わせ端部の内周長をＬｐ１ｍｍ、支持部材の第２支持部の外周長をＬｂ２ｍｍ、第２被接合材の厚肉突き合わせ端部の内周長をＬｐ２ｍｍとした場合、Ｌｐ１≦Ｌｂ１≦１．０１Ｌｐ１およびＬｐ２≦Ｌｂ２≦１．０１Ｌｐ２の条件を満たす上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
5)支持部材の両支持部の先端部に、外周長が先端に向かって徐々に短くなった先細り部を形成しておく上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
6)両被接合材および支持部材がそれぞれアルミニウムからなる上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
7)両被接合材および支持部材がそれぞれJIS Ａ６０００系合金からなる上記6)記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
8)両端が開口した複数の筒状被接合材を接合することにより形成された筒状体であり、隣り合う筒状被接合材どうしが、上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の方法により摩擦攪拌接合されている筒状体。
9)胴と胴の少なくとも一端を閉鎖する閉鎖壁とからなり、かつ胴の長さ方向に分断した複数の容器構成部材を接合することにより形成された容器であって、隣り合う容器構成部材どうしが、上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の方法により摩擦攪拌接合されている容器。
上記1)の方法によれば、両被接合材における相互に突き合わせる端部の肉厚および内周長を異なったものとし、支持部材の外周面における軸方向の中間部に、環状外方突出部を全周にわたって設けておき、支持部材における環状外方突出部の片側に、薄肉突き合わせ端部を有する第１の被接合材の薄肉突き合わせ端部内に嵌め入れられ、かつ第１被接合材を内側から支持する第１の支持部を設けるとともに、同他側に、厚肉突き合わせ端部を有する第２の被接合材の厚肉突き合わせ端部内に嵌め入れられ、かつ第２の被接合材を内側から支持する第２の支持部を設けておき、第１支持部の外周長を第２支持部の外周長よりも長くし、支持部材の第１支持部を第１被接合材内に嵌め入れるとともに、第２支持部を第２被接合材内に嵌め入れて両被接合材の端面を環状外方突出部に当接させるので、支持部材の両被接合材に対する位置ずれを簡単かつ確実に防止することができる。したがって、両被接合材および支持部材を欠陥が生じることなく接合することが可能になる。しかも、支持部材の両被接合材に対する位置ずれを防止することができるので、支持部材の長さを必要最小限にすることができる。
また、相互に突き合わせる端部の肉厚および内周長が異なっている両被接合材を、欠陥が生じることなく接合することができる。
上記2)の方法によれば、両被接合材の接合部の接合強度の低下を防止することができる。
上記3)の方法によれば、接合部の肉厚減少を低減することができ、接合強度の低下を防止することができる。
上記4)の方法によれば、両被接合材および支持部材を組み合わせた際に、両被接合材の突き合わせ端部の内周面と支持部材の両支持部の外周面との間に隙間が生じることを防止することができ、その結果接合部を欠陥のない健全なものにすることができる。
上記5)の方法によれば、支持部材の両支持部の被接合材内への嵌入を比較的簡単に行うことができる。
上記6)の方法のように、両被接合材および支持部材がそれぞれ熱処理型合金であるJIS Ａ６０００系合金からなる場合であっても、両被接合材および支持部材に、熱影響に起因する強度低下や熱歪みの発生を防止することができる。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
実施形態１
この実施形態は図１〜図３に示すものである。
まず、両端が開口した円筒状である２つの被接合材(1)(2)と、円環状（短円筒状）の支持部材(3)とを用意する。両被接合材(1)(2)の肉厚および内径、すなわち内周長は全長にわたって等しくなっており、これにより両被接合材(1)(2)の突き合わせ端部の肉厚および内周長が等しくなっている。また、支持部材(3)の外周面における支持部材(3)の軸方向の中間部に、環状外方突出部(4)が全周にわたって一体に形成されている。支持部材(3)における環状外方突出部(4)の両側には、両被接合材(1)(2)の一方の開口端部内に嵌め入れられかつ両被接合材(1)(2)を内側から支持する支持部(5)(6)を形成しておく。支持部材(3)における両支持部(5)(6)の外周長は等しくなっている。また、各支持部(5)(6)の外周面の先端部は先端に向かって縮径されており、これにより各支持部(5)(6)の先端部に、外周長が先端に向かって徐々に短くなったテーパ状の先細り部(5a)(6a)を形成しておく。
ここで、支持部材(3)における両支持部(5)(6)外周面からの環状外方突出部(4)の突出高さをＨｍｍ、両被接合材(1)(2)の肉厚をＴｍｍとした場合、Ｔ≦Ｈ≦１．２Ｔの条件を満たすことが好ましい（図２参照）。Ｔ＞Ｈの場合、接合部の肉厚が減少し、その結果接合強度が低下するおそれがある。Ｔ≦Ｈとすれば、接合部の肉厚減少を低減することができるが、１．２Ｔ＜Ｈとなっても効果はほとんど変わらない。したがって、Ｔ≦Ｈ≦１．２Ｔの条件を満たすことが好ましい。また、支持部材(3)の両支持部(5)(6)の先細り部(5a)(6a)を除いた部分の外周長をＬｂｍｍ、両被接合材(1)(2)の内周長をＬｐｍｍとした場合、Ｌｐ≦Ｌｂ≦１．０１Ｌｐの条件を満たすことが好ましい。Ｌｂ＜Ｌｐの場合、両被接合材の突き合わせ端部の内周面と両支持部の外周面との間に隙間が生じて健全な接合部が得られないことがあり、Ｌｂ＞１．０１Ｌｐの場合、支持部(5)(6)の被接合材(1)(2)内への嵌め入れが困難になることがあるからである。
両被接合材(1)(2)および支持部材(3)は、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれか、たとえばJIS Ａ６０００系合金により形成されている。両被接合材(1)(2)および支持部材(3)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは異なる材料で形成されていてもよい。両被接合材(1)(2)および支持部材(3)は、押出加工、鍛造加工、切削加工などの適当な加工法によりつくられる。
ついで、支持部材(3)の両支持部(5)(6)を、両被接合材(1)(2)の開口端部内に嵌め入れるとともに、両被接合材(1)(2)の端面を環状外方突出部(4)の両側面に当接させ、摩擦攪拌接合用工具(7)を用いて両被接合材(1)(2)および支持部材(3)を摩擦攪拌接合する。
摩擦攪拌接合用工具(7)は、先端部にテーパ部を介して小径部(8a)が同軸上に一体に形成された円柱状回転子(8)と、回転子(8)の小径部(8a)の端面に小径部(8a)と同軸上に一体に形成されかつ小径部(8a)よりも小径であるピン状プローブ(9)とを備えている。回転子(8)およびプローブ(9)は、両被接合材(1)(2)よりも硬質でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱性を有する材料で形成されている。
ここで、環状外方突出部(4)における支持部材(3)の軸方向の幅をＷｍｍ、プローブ(9)の径をＤｍｍとした場合、Ｄ−Ｗ≧１．５ｍｍであることが好ましい（図２参照）。Ｄ−Ｗ＜１．５ｍｍの場合、両被接合材(1)(2)と支持部材(3)との攪拌が不十分となり、これらの接合部の接合強度が低下するおそれがあるからである。Ｄ−Ｗの上限は、たとえば１０ｍｍ程度である。なお、プローブ(9)の長さは、両被接合材(1)(2)の開口端部の肉厚と等しいか、あるいはこの肉厚よりも長くしておくのがよい。
ついで、摩擦攪拌接合用工具(7)を回転させながら、両被接合材(1)(2)の突き合わせ部分における周方向の１個所に、両被接合材(1)(2)に跨るようにプローブ(9)を埋入するとともに、工具(7)における小径部(8a)とプローブ(9)との間の肩部(8b)を、両被接合材(1)(2)の外周面に押し付ける。このとき、プローブ(9)の中心を環状外方突出部(4)の幅方向の中心に一致させる。すると、Ｄ−Ｗ≧１．５ｍｍであることから、プローブ(9)は環状外方突出部(4)を含んで両被接合材(1)(2)に跨るように埋入され、肩部(8b)は両被接合材(1)(2)の外周面に押し付けられる。肩部(8b)の両被接合材(1)(2)への押し付けにより、接合開始時および接合途中に生じることのある軟化部の肉の飛散を防止して良好な接合状態を得ることができるとともに、両被接合材(1)(2)と肩部(8b)との摺動によって摩擦熱をさらに発生させてプローブ(9)と両被接合材(1)(2)および支持部材(3)との接触部およびその近傍の軟化を促進することができ、しかも接合部の表面へのバリ等の凹凸の発生を防止することができる。
ついで、両被接合材(1)(2)と摩擦攪拌接合用工具(7)とを相対的に移動させることによって、プローブ(9)を上記突き合わせ部分の周方向に移動させる。
すると、プローブ(9)の回転により発生する摩擦熱と、両被接合材(1)(2)と肩部(8b)との摺動により発生する摩擦熱とによって、上記突き合わせ部分の近傍において両被接合材(1)(2)および支持部材(3)の母材となる金属は軟化するとともに、この軟化部がプローブ(9)の回転力を受けて攪拌混合され、さらにこの軟化部がプローブ(9)通過溝を埋めるように塑性流動した後、摩擦熱を急速に失って冷却固化するという現象が、プローブ(9)の移動に伴って繰り返されることにより、両被接合材(1)(2)および支持部材(3)が接合されていく。このとき、支持部材(3)の環状外方突出部(4)は両被接合材(1)(2)と完全に一体的に接合され、両支持部(5)(6)における環状外方突出部(4)寄りの部分も両被接合材(1)(2)に接合される（図３参照）。
そして、プローブ(9)が上記突き合わせ部分の全周にわたって移動したときに両被接合材(1)(2)および支持部材(3)が全周にわたって接合される。ついで、両被接合材(1)(2)の当接部分の終端部に配置した当て部材（図示略）までプローブ(9)を移動させ、ここでプローブ(9)を引き抜く。こうして、両被接合材(1)(2)および支持部材(3)が摩擦攪拌接合される。
上記実施形態１においては、両被接合材(1)(2)の内周長および肉厚は全長にわたって等しくなっているが、これに限定されるものではなく、互いに突き合わせられる開口端部の内周長および肉厚が等しくなっていればよい。
次に、実施形態１の方法の具体的実験例について、参考例とともに説明する。
実験例１〜７
JIS Ａ６０６１−Ｔ６からなる２つの被接合材(1)(2)を用意した。両被接合材(1)(2)は、外径２００ｍｍ、内径１９０ｍｍ、肉厚５ｍｍである。また、JIS Ａ６０６１−Ｔ６からなる支持部材(3)を用意した。支持部材(3)は、両支持部(5)(6)の先細り部(5a)(6a)を除いた部分の外径１９０ｍｍ、内径１６０ｍｍ、環状外方突出部(4)の外径２００ｍｍ、環状外方突出部(4)の支持部(5)(6)外周面からの突出高さＨ５ｍｍである。さらに、摩擦攪拌接合用工具(7)として、回転子(8)の小径部(8a)端面における肩部(8b)の直径：１５ｍｍ、プローブ(9)径：５ｍｍ、プローブ(9)長：５ｍｍのものを用意した。
そして、環状外方突出部(4)における支持部材(3)の軸方向の幅を種々変更して、両被接合材(1)(2)および支持部材(3)を実施形態１に述べた方法により摩擦攪拌接合した。
参考例
支持部材として環状外方突出部が設けられていないものを使用し、両被接合材(1)(2)の端面どうしを直接当接させるとともに、支持部材の長さ方向の中央部が両被接合材の端面どうしの当接部に位置するように配置した他は、上記実験例１〜７と同様にして両被接合材(1)(2)および支持部材を摩擦攪拌接合した。
その後、実験例１〜７と参考例とにより得られた両被接合材(1)(2)および支持部材(3)の接合体の接合部から試験片を作成して引張試験を行い、接合部の引張強度を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１における引張強さは、参考例の引張強さを１．０として算出した。
Figure 0004686289
表１に示す結果から、環状外方突出部(4)における支持部材(3)の軸方向の幅Ｗｍｍとプローブの径Ｄｍｍとの関係は、Ｄ−Ｗ≧１．５ｍｍであることが好ましいことがわかる。
図４は実施形態１の方法を用いて製造される容器を示す。
図４において、容器(10)は、円筒状胴(11)と胴(11)の少なくとも一端開口を閉鎖する閉鎖壁(12)とよりなり、両端が開口したアルミニウム押出管からなりかつ胴(11)の大部分を構成する第１容器構成部材(13)と、第１容器構成部材(13)の少なくとも一端部に接合されて胴(11)の一部分および閉鎖壁(12)を構成するアルミニウム製第２容器構成部材(14)とにより形成されている。第２容器構成部材(14)は、鍛造または切削により形成されたものである。
第１容器構成部材(13)は、胴(11)の大部分を構成する円筒状部(15)を有している。第２容器構成部材(14)は、胴(11)の一部分を構成する短円筒状部(16)と短円筒状部(16)の一端を閉鎖し、かつ閉鎖壁(12)を構成するドーム状部(17)を有している。
第１容器構成部材(13)の円筒状部(15)の肉厚および内周長は、第２容器構成部材(14)の短円筒状部(16)の開口側端部の肉厚および内周長と等しくなっている。第１容器構成部材(13)の円筒状部(15)の端部と、第２容器構成部材(14)の短円筒状部(16)の端部とは次のようにして接合されている。すなわち、支持部材(3)の両支持部(5)(6)を、第１容器構成部材(13)の円筒状部(15)の開口端部内および第２容器構成部材(14)の短円筒状部(16)の開口端部内に嵌め入れるとともに、円筒状部(15)および短円筒状部(16)の端面を環状外方突出部(4)の両側面に当接させた状態で、両容器構成部材(11)(12)および支持部材(3)が、実施形態１と同様な方法により摩擦攪拌接合されている。
実施形態２
この実施形態は図５および図６に示すものである。
この実施形態の場合、円筒状の２つの被接合材(20)(21)における相互に突き合わせる端部の外周長が等しく、かつ両被接合材(20)(21)の突き合わせ端部の外周面は同一円筒面上に位置しているが、両被接合材(20)(21)の突き合わせ端部の肉厚および内周長は異なったものとなっている点、ならびに支持部材(3)における環状外方突出部(4)の片側に、薄肉突き合わせ端部を有する第１の被接合材(20)を内側から支持する第１の支持部(5)を設けるとともに、同他側に厚肉突き合わせ端部を有する第２の被接合材(21)を内側から支持する第２の支持部(6)を設けておき、第１支持部(5)の外周長を第２支持部(6)の外周長よりも長くしておく点が実施形態１と異なっている。
ここで、支持部材(3)における環状外方突出部(4)の第１支持部(5)外周面からの突出高さをＨ１ｍｍ、第１被接合材(20)の薄肉突き合わせ端部の肉厚をＴ１ｍｍ、環状外方突出部(4)の第２支持部(6)外周面からの突出高さをＨ２ｍｍ、第２被接合材の厚肉突き合わせ端部の肉厚をＴ２ｍｍとした場合、実施形態１の場合と同様に、Ｔ１≦Ｈ１≦１．２Ｔ１およびＴ２≦Ｈ２≦１．２Ｔ２の条件を満たすことが好ましい（図５参照）。また、支持部材(3)の第１支持部(5)の外周長をＬｂ１ｍｍ、第１被接合材(20)の薄肉突き合わせ端部の内周長をＬｐ１ｍｍ、支持部材(3)の第２支持部(6)の外周長をＬｂ２ｍｍ、第２被接合材(21)の厚肉突き合わせ端部の内周長をＬｐ２ｍｍとした場合、実施形態１の場合と同様に、Ｌｐ１≦Ｌｂ１≦１．０１Ｌｐ１およびＬｐ２≦Ｌｂ２≦１．０１Ｌｐ２の条件を満たすことが好ましい。
そして、実施形態１の方法と同様に、支持部材(3)の両支持部(5)(6)を両被接合材(20)(21)内に嵌め入れるとともに、両被接合材(20)(21)の端面を支持部材(3)の環状外方突出部(4)の両面に当接させた状態で、両被接合材(20)(21)および支持部材(3)を摩擦攪拌接合する。なお、摩擦攪拌接合用工具(7)のプローブ(9)の径Ｄと、環状外方突出部(4)における支持部材(3)の軸方向の幅Ｗとの関係は実施形態１の場合と同じである。
上記実施形態１および２においては、両被接合材は両端が開口した筒状であるが、これに限定されず、この発明は、一端が開口するとともに他端が閉鎖された筒状の２つの被接合材の開口端部どうしの接合、および両端が開口した筒状の被接合材と一端が開口するとともに他端が閉鎖された筒状の被接合材との開口端部どうしの接合にも適用可能である。さらに、被接合材は円筒状に限らず、その横断面形状はだ円形等適宜変形可能である。この場合、支持部材の横断面形状も被接合材の横断面形状に合わせて適宜変更される。
この発明の実施形態１の方法を示す分解斜視図である。 この発明の実施形態１の方法を示し、支持部材の両支持部を両被接合材内に嵌め入れるとともに、両被接合材の端面を支持部材の環状外方突出部の両面に当接させた状態の部分拡大断面図である。 この発明の実施形態１の方法により接合した両被接合材および支持部材の接合部を示す部分拡大断面図である。 この発明の実施形態１の方法により製造された容器を示す縦断面図である。 この発明の実施形態２の方法を示し、支持部材の両支持部を両被接合材内に嵌め入れるとともに、両被接合材の端面を支持部材の環状外方突出部の両面に当接させた状態の部分拡大断面図である。 この発明の実施形態２の方法により接合した両被接合材および支持部材の接合部を示す部分拡大断面図である。
(1)(2)(20)(21)：被接合材
(3)：支持部材
(4)：環状外方突出部
(5)(6)：支持部
(5a)(6a)：先細り部
(7)：摩擦攪拌接合用工具
(9)：プローブ

Claims (9)

  1. ２つの中空状被接合材の開口端部どうしを、外周面が同一面内に位置するように突き合わせ、両被接合材の突き合わせ端部を内側から支持する環状の支持部材を両被接合材に跨るように配置した状態で、両被接合材を外周側から摩擦攪拌接合する方法であって、
    両被接合材における相互に突き合わせる端部の肉厚および内周長を異なったものとし、支持部材の外周面における軸方向の中間部に、環状外方突出部を全周にわたって設けておき、支持部材における環状外方突出部の片側に、薄肉突き合わせ端部を有する第１の被接合材の薄肉突き合わせ端部内に嵌め入れられ、かつ第１被接合材を内側から支持する第１の支持部を設けるとともに、同他側に、厚肉突き合わせ端部を有する第２の被接合材の厚肉突き合わせ端部内に嵌め入れられ、かつ第２の被接合材を内側から支持する第２の支持部を設けておき、第１支持部の外周長を第２支持部の外周長よりも長くし、支持部材の第１支持部を第１被接合材内に嵌め入れるとともに、第２支持部を第２被接合材内に嵌め入れて両被接合材の端面を環状外方突出部に当接させ、この状態で両被接合材の突き合わせ端部および支持部材を外周側から摩擦攪拌接合することを特徴とする中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
  2. 環状外方突出部における支持部材の軸方向の幅をＷｍｍ、摩擦攪拌接合用工具のプローブ径をＤｍｍとした場合、Ｄ−Ｗ≧１．５ｍｍの条件を満たす請求項１記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
  3. 支持部材における環状外方突出部の第１支持部外周面からの突出高さをＨ １ ｍｍ、第１被接合材の薄肉突き合わせ端部の肉厚をＴ １ ｍｍ、環状外方突出部の第２支持部材外周面からの突出高さをＨ ２ ｍｍ、第２被接合材の厚肉突き合わせ端部の肉厚をＴ ２ ｍｍとした場合、Ｔ １ ≦Ｈ １ ≦１．２Ｔ １ およびＴ ２ ≦Ｈ ２ ≦１．２Ｔ ２ の条件を満たす請求項１または２記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
  4. 支持部材の第１支持部の外周長をＬｂ １ ｍｍ、第１被接合材の薄肉突き合わせ端部の内周長をＬｐ １ ｍｍ、支持部材の第２支持部の外周長をＬｂ ２ ｍｍ、第２被接合材の厚肉突き合わせ端部の内周長をＬｐ ２ ｍｍとした場合、Ｌｐ １ ≦Ｌｂ １ ≦１．０１Ｌｐ １ およびＬｐ ２ ≦Ｌｂ ２ ≦１．０１Ｌｐ ２ の条件を満たす請求項１〜３のうちのいずれかに記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
  5. 支持部材の両支持部の先端部に、外周長が先端に向かって徐々に短くなった先細り部を形成しておく請求項１〜４のうちのいずれかに記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
  6. 両被接合材および支持部材がそれぞれアルミニウムからなる請求項１〜５のうちのいずれかに記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
  7. 両被接合材および支持部材がそれぞれJIS Ａ６０００系合金からなる請求項６記載の中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法。
  8. 両端が開口した複数の筒状被接合材を接合することにより形成された筒状体であり、隣り合う筒状被接合材どうしが、請求項１〜７のうちのいずれかに記載の方法により摩擦攪拌接合されている筒状体。
  9. 胴と胴の少なくとも一端を閉鎖する閉鎖壁とからなり、かつ胴の長さ方向に分断した複数の容器構成部材を接合することにより形成された容器であって、隣り合う容器構成部材どうしが、請求項１〜７のうちのいずれかに記載の方法により摩擦攪拌接合されている容器。
JP2005218203A 2004-07-29 2005-07-28 中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法 Expired - Fee Related JP4686289B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005218203A JP4686289B2 (ja) 2004-07-29 2005-07-28 中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004221462 2004-07-29
JP2004221462 2004-07-29
JP2005218203A JP4686289B2 (ja) 2004-07-29 2005-07-28 中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006061983A JP2006061983A (ja) 2006-03-09
JP4686289B2 true JP4686289B2 (ja) 2011-05-25

Family

ID=35786408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005218203A Expired - Fee Related JP4686289B2 (ja) 2004-07-29 2005-07-28 中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20080096038A1 (ja)
JP (1) JP4686289B2 (ja)
WO (1) WO2006011685A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4972417B2 (ja) * 2006-12-15 2012-07-11 日野自動車株式会社 部材接合方法及び構造
EP2225067A2 (en) * 2007-11-28 2010-09-08 Frank's International, Inc. Methods and apparatus for forming tubular strings
US7762447B2 (en) * 2008-03-20 2010-07-27 Ut-Battelle, Llc Multiple pass and multiple layer friction stir welding and material enhancement processes
AT509066B1 (de) * 2010-08-11 2011-06-15 Stirzone Og Vorrichtung zum reibrührschweissen
US8590767B2 (en) 2011-06-21 2013-11-26 Research Institute Of Industrial Science & Technology Method for welding hollow structure
JP5567530B2 (ja) * 2011-08-19 2014-08-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 摩擦攪拌接合構造およびパワー半導体装置
US9440288B2 (en) 2012-11-05 2016-09-13 Fluor Technologies Corporation FSW tool with graduated composition change
US8678268B1 (en) 2012-11-21 2014-03-25 Fluor Technologies Corporation Friction stir welding using a sacrificial anvil
GB2526121B (en) * 2014-05-14 2017-02-01 Acergy France SAS Fabrication of pipe strings using friction stir welding
US9989182B2 (en) * 2014-06-30 2018-06-05 Sunspin Pty Ltd. Method of forming a sealed joint between a tubular article and a sheet article
KR101631557B1 (ko) * 2014-11-11 2016-06-27 대우조선해양 주식회사 마찰 교반 접합 장치
CN105108311A (zh) * 2015-09-10 2015-12-02 何峰 带孔端面与平整端面、带孔端面与带孔端面的连接方法
JP7163867B2 (ja) * 2019-05-17 2022-11-01 日本軽金属株式会社 中空容器の製造方法
JP7163866B2 (ja) * 2019-05-17 2022-11-01 日本軽金属株式会社 中空容器の製造方法
EP3957431A4 (en) * 2019-05-17 2023-07-05 Nippon Light Metal Company, Ltd. PROCESS FOR MAKING A HOLLOW CONTAINER
US11759883B2 (en) 2020-01-22 2023-09-19 Ford Global Technologies, Llc Inserts to enable friction stir welding joints and methods of forming friction stir welded assemblies

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10160097A (ja) * 1996-09-27 1998-06-16 Boeing North American Inc タンク容器およびタンク容器を形成するための方法
JPH11226759A (ja) * 1998-02-16 1999-08-24 Sumitomo Light Metal Ind Ltd アルミニウム部材の接合方法
JP2000237881A (ja) * 1999-02-18 2000-09-05 Showa Alum Corp パネル構造体の製造方法及びパネル構造体
JP2000317654A (ja) * 1999-05-11 2000-11-21 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 金属製容器及びその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3151888A (en) * 1959-12-02 1964-10-06 R & B Wagner Inc Pipe railing connectors or welding rings
US4135739A (en) * 1978-02-27 1979-01-23 The Babcock & Wilcox Company Off-set welding ring
JP3045672B2 (ja) * 1996-08-30 2000-05-29 昭和アルミニウム株式会社 金属製中空材の突き合わせ継手構造
JP4000647B2 (ja) * 1998-01-05 2007-10-31 日本軽金属株式会社 押出形材の接合方法
JP2004042049A (ja) * 2002-07-08 2004-02-12 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 流体圧成形管の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10160097A (ja) * 1996-09-27 1998-06-16 Boeing North American Inc タンク容器およびタンク容器を形成するための方法
JPH11226759A (ja) * 1998-02-16 1999-08-24 Sumitomo Light Metal Ind Ltd アルミニウム部材の接合方法
JP2000237881A (ja) * 1999-02-18 2000-09-05 Showa Alum Corp パネル構造体の製造方法及びパネル構造体
JP2000317654A (ja) * 1999-05-11 2000-11-21 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 金属製容器及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006011685A1 (en) 2006-02-02
US20080096038A1 (en) 2008-04-24
JP2006061983A (ja) 2006-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4686289B2 (ja) 中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法
JP4751625B2 (ja) 溶接継手の形成方法
JP5061098B2 (ja) 摩擦攪拌接合方法
JP2005324251A (ja) 摩擦攪拌接合方法、筒状部材の摩擦攪拌接合方法および中空体の製造方法
US20060151576A1 (en) Manufacturing method of butt joint, butt joint, manufacturing method of bent member, and friction stir joining method
JP3283434B2 (ja) 摩擦攪拌接合用治具及びそれを用いた摩擦攪拌接合方法
JP2000042762A (ja) 摩擦撹拌接合法
JP4619875B2 (ja) 摩擦撹拌点接合方法
US20050116012A1 (en) Method for metal and alloy joining using bulk friction stir welding
JP5060086B2 (ja) サスペンション部品およびサスペンション部品の製造方法
JP2002248582A (ja) 摩擦攪拌接合方法
JP2007313541A (ja) クラッド管の製造方法
JP2004042049A (ja) 流体圧成形管の製造方法
JP2015131322A (ja) 摩擦攪拌接合方法
JP5381501B2 (ja) 溶接接合部品及び溶接接合方法
JP4774251B2 (ja) 裏当て治具および中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法
JP2003236682A (ja) パイプ状部材の接合方法
JP3283439B2 (ja) 摩擦攪拌接合用治具
JP2005205496A (ja) 摩擦撹拌接合用ツール、摩擦撹拌接合用裏当て及び摩擦撹拌接合方法
JP3583558B2 (ja) パイプフレーム構造体の接合方法
JP2006088173A (ja) ダブルスキン形材の摩擦撹拌接合方法
JP5509798B2 (ja) 接合方法
JP2002224858A (ja) 差厚継手の接合方法
JP3045672B2 (ja) 金属製中空材の突き合わせ継手構造
JPH1190656A (ja) 金属製パイプ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080401

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100824

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101020

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110118

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110214

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140218

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4686289

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees