JP4754256B2 - 摩擦撹拌点接合用回転工具及びそれを用いた摩擦撹拌点接合方法 - Google Patents
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Description
このように、摩擦撹拌点接合用回転工具において、プローブとショルダ部材との間のみならず、ショルダ部材と押圧部材との間にも、隙間が必然的に形成される場合にあっては、それら二つの隙間の何れにも、本発明に従って、狭小間隙と拡大間隙とを組み合わせた構成が採用されることによって、材料固着によるトラブルの発生を有利に回避し、以て、回転工具としての使用寿命を、より一層増大せしめることが出来るのである。
この態様のように、ショルダ部材の拡大間隙形成部位に排出孔を設けることによって、プローブとの間の隙間に入り込んで、微細な粉状片となった材料カスを、有利に外部に排出することが出来ることとなり、以て、そのような隙間内に材料カスが蓄積されることを効果的に避けることが出来るのである。
この態様においても、前記した態様(5)と同様に、押圧部材の拡大間隙形成部位に排出孔を設けることによって、ショルダ部材との間の隙間に入り込んで、微細な粉状片となった材料カスを有利に外部に排出することが出来、以て、そのような隙間内に材料カスが蓄積されることを効果的に避けることが出来る。
このように、複数回の摩擦撹拌点接合操作を行なった後、プローブや押圧部材等の抜き差し移動を繰り返すことによって、材料の凝着によるトラブルの発生を回避しつつ、摩擦撹拌点接合操作を、連続的に、繰返し行なうことが可能となるのである。
先ず、被接合金属部材として、厚さ:1mmの6000系アルミニウム板材(6016−T4)の2枚を準備する一方、図1及び図2に示される複動式構造の回転工具10において、その狭小間隙22a、24aの軸方向長さ:x、yが、それぞれ、5mmとされたものを、準備した。
回転工具として、実施例1とは異なり、拡大間隙22b、24bの設けられていない(従って、狭小間隙22a、24bのみのクリアランスとなる)、また、胴部の排出孔26;28a、28bの設けられていない回転工具を用いることの他は、実施例1と同様にして、2枚のアルミニウム板材の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施したところ、連続15打点でアルミの凝着が激しく、回転工具の抜き差しの荷重が高くなって、リミッターが働き、装置が停止した。なお、プローブ12とショルダ部材14及びショルダ部材14と押圧部材16とを、それぞれ抜き差ししたが、アルミの凝着が強固であり、そのため、アルミカスを充分に除去することが出来なかった。
12a プローブ先端部 12b プローブ基部
14 ショルダ部材 14a ショルダ先端部
14b ショルダ基部 16 押圧部材
16a 押圧先端部 16b 押圧基部
18 保持筒体 20 圧縮コイルばね
22a 狭小間隙 22b 拡大間隙
24a 狭小間隙 24b 拡大間隙
26、28a、28b 排出孔
30 裏当て治具
32、34 金属板
36 摩擦撹拌部 38 プローブ穴
40 接合部 42 押圧部材
44 保持部材 46 ステー
Claims (13)
- 複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、
該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間が、先端側において0.05mm〜0.5mmの狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大きく且つ0.5mm以上の隙間となる拡大間隙とされ、更に該拡大間隙が、前記ショルダ部材に対する前記プローブの移動によって消失することなく、常に隙間として存在する長さにおいて、軸方向に延びていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。 - 前記ショルダ部材の外周面に、同軸的に、円筒状の押圧部材が外挿され、該押圧部材の軸方向に作用せしめられる付勢力によって、該押圧部材の先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっている一方、該押圧部材の内周面と前記ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において0.05mm〜0.5mmの狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大きく且つ0.5mm以上の隙間となる拡大間隙とされ、更に該拡大間隙が、前記押圧部材に対する前記ショルダ部材の移動によって消失することなく、常に隙間として存在する長さにおいて、軸方向に延びていることを特徴とする請求項1に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
- 複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材と、該ショルダ部材の外周面に同軸的に外挿され、軸方向に作用せしめられる付勢力によって、先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっている円筒状の押圧部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、
該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、前記押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において0.05mm〜0.5mmの狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大きく且つ0.5mm以上の隙間となる拡大間隙とされ、更に該拡大間隙が、前記押圧部材に対する前記ショルダ部材の移動によって消失することなく、常に隙間として存在する長さにおいて、軸方向に延びていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。 - 前記ショルダ部材の内周面と前記プローブの外周面の少なくとも何れか一方に形成された段付き面によって、前記先端側の狭小間隙及び前記基部側の拡大間隙が形成されていると共に、該段付き面の段部が傾斜面とされて、該狭小間隙から該拡大間隙に漸次移行せしめられるようになっている請求項1又は請求項2に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
- 前記押圧部材の内周面と前記ショルダ部材の外周面の少なくとも何れか一方に形成された段付き面によって、前記先端側の狭小間隙及び前記基部側の拡大間隙が形成されていると共に、該段付き面の段部が傾斜面とされて、該狭小間隙から該拡大間隙に漸次移行せしめられるようになっている請求項2又は請求項3に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
- 前記狭小間隙が、先端より軸方向に0.1〜10mmの長さにおいて、形成されている請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
- 前記ショルダ部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
- 前記押圧部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした請求項2乃至請求項6の何れか1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
- 請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を備えた摩擦撹拌点接合装置。
- 請求項1乃至請求項8の何れか1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。
- 請求項2乃至請求項8の何れか1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記ショルダ部材と前記押圧部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。
- 請求項2乃至請求項8の何れか1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材及び該ショルダ部材と前記押圧部材を、それぞれ、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。
- 前記摩擦撹拌点接合操作が複数回実施された後、前記抜き差し移動操作が実施される請求項10乃至請求項12の何れか1項に記載の摩擦撹拌点接合方法。
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