JP4972417B2 - 部材接合方法及び構造 - Google Patents

部材接合方法及び構造 Download PDF

Info

Publication number
JP4972417B2
JP4972417B2 JP2007016943A JP2007016943A JP4972417B2 JP 4972417 B2 JP4972417 B2 JP 4972417B2 JP 2007016943 A JP2007016943 A JP 2007016943A JP 2007016943 A JP2007016943 A JP 2007016943A JP 4972417 B2 JP4972417 B2 JP 4972417B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
end portion
main member
main
auxiliary
auxiliary member
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.)
Active
Application number
JP2007016943A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008168334A (ja
Inventor
浩史 福田
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.)
Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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 Hino Motors Ltd filed Critical Hino Motors Ltd
Priority to JP2007016943A priority Critical patent/JP4972417B2/ja
Priority to US12/518,142 priority patent/US7954692B2/en
Priority to PCT/JP2007/001398 priority patent/WO2008072380A1/ja
Publication of JP2008168334A publication Critical patent/JP2008168334A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4972417B2 publication Critical patent/JP4972417B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-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
    • B23K20/122Non-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
    • B23K20/1265Non-butt welded joints, e.g. overlap-joints, T-joints or spot welds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/063Friction heat forging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-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
    • B23K20/122Non-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
    • B23K20/1245Non-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
    • B23K20/125Rotary tool drive mechanism
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-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
    • B23K20/122Non-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
    • B23K20/1245Non-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
    • B23K20/126Workpiece support, i.e. backing or clamping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04Tubular or hollow articles
    • B23K2101/045Hollow panels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials
    • B23K2103/20Ferrous alloys and aluminium or alloys thereof
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals

Landscapes

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

Description

本発明は部材接合方法及び構造に関するものである。
接合すべき部材を溶融させずに相互に接続する方法として摩擦撹拌接合がある(例えば、特許文献1参照)。
この技法では、被接合部材を重ね合わせた被接合物を、裏当て部材である支持ツールに載せたうえ、被接合物に接合ツールを回転させながら押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した材料を撹拌して同化させる。
次いで、接合ツールを被接合物から離して材料が同化した部位を硬化させ、被接合部材を相互に接合する。
接合ツールは、円柱状のショルダ部と、当該ショルダ部に同軸に連なり且つツール先端へ向けて突出する短円筒状でショルダ部よりも外径が小さいピン部とを備えている。
また、アルミニウム合金を素材とした中空押し出し形材を二つ並べたうえ、この形材を摩擦撹拌接合によって一体化して構造体を製作する手法も既に提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2004−136365号公報 特開2002−137071号公報
二つの面板の間をリブによって接続した断面を呈する形材は、面板とリブの共同によりこれら単体を上回る剛性を発揮するが、時として形材の剛性を局所的に強めることが要求される。
この場合、二つの面板の間にリブを追加するという手立てが考えられるが、リブは形材の全長にわたって存在するため、結果的に形材の重量が増えてしまうし、コストアップにもなる。
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、形材の補強に適した部材接合方法及び構造を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、主部材の第1の個所とそれに向き合う第2の個所のそれぞれに孔を正対するように穿設し、これらの孔に補助部材を、その先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入るように差し込み、接合ツールを回転させながら補助部材の先端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料で主部材の第2の個所を部材厚み方向に挟み、この後、接合ツールを主部材から引き離して、補助部材の塑性流動部位を硬化させ、更にまた、接合ツールを回転させながら補助部材の基端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料で主部材の第1の個所を部材厚み方向に挟み、この後、接合ツールを主部材から引き離して、補助部材の塑性流動部位を硬化させる。
請求項2に記載の発明では、第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材とを備え、この補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所を部材厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
請求項3に記載の発明では、第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、第1の個所に係合し得るように補助部材の基端部分に設けたフランジとを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所を部材厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
請求項4に記載の発明では、第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所、並びに付加部材を部材厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
請求項5に記載の発明では、第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所を部材厚み方向に挟むように形作り、付加部材に同化させた構成を採る。
請求項6に記載の発明では、第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第1の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第2の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所、並びに第1、第2の付加部材を部材厚み方向に挟むように形作った構成を採る。
請求項7に記載の発明では、第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第1の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第2の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所を部材厚み方向に挟むように形作り、第1、第2の付加部材に同化させた構成を採る。
本発明の部材接合方法及び構造によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。
(1)請求項1〜請求項7に記載の発明のいずれにおいても、摩擦熱と塑性流動により補助部材の基端部分と先端部分を、主部材の第1、第2の個所を部材厚み方向に挟むように形作るので、主部材の剛性が局所的に高まり、しかも主部材の重量増加を抑えることができる。
(2)請求項4〜請求項7に記載の発明のいずれにおいても、主部材の剛性向上と同時に付加部材の取り付けも完了するので、部材組付工程が減ることになる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は本発明の部材接合構造の第1の例であり、凹部1を有する裏当て部材2と、短円柱状のピン部3を円柱状のショルダ部4の先端面に同軸に連ねた接合ツール5とを用いて、矩形断面の中空形材である主部材6に、丸棒状の補助部材7を接合する。
補助部材7は、アルミニウム合金を素材とし、主部材6と裏当て部材2と接合ツール5は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。
主部材6の第1の個所8aとそれに向き合う第2の個所8bのそれぞれに孔9a,9bを穿設し、裏当て部材2の凹部1で補助部材7の基端部分を受け、第1の個所8aの孔9aに補助部材7の基端部分が入り且つ第2の個所8bの孔9bに補助部材7の先端部分が入るように主部材6を配置したうえ、接合ツール5を補助部材7の先端部分に相対させる(図1(a)参照)。
孔9a,9bの形状は、補助部材7が丸棒状であれば、ドリルで穿設した丸孔でよく、補助部材7が角棒状、もしくは板状である場合には、それに見合った形の孔9a,9bを機械加工などで各個所8a,8bに穿設することになる。
接合ツール5を回転させながら、ピン部3を補助部材7の先端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部3が徐々にめり込む。
やがて、接合ツール5のショルダ部4の端面が補助部材7の先端に押し付けられ、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材7の先端部分に由来する材料が、第2の個所8bの孔9bから主部材6内方側へと押し込まれる(図1(b)参照)。
回転している接合ツール5のピン部3を丸棒状の補助部材7の先端部分に押し付けると、初めのうちは補助部材7も周方向へ回ることがある。
この補助部材7の回動は材料の軟化に伴って収まるが、クランプのような機械的手段を用いて補助部材7の回動を抑えるという手法も採れる。
接合ツール5の押圧力は、補助部材7を介して裏当て部材2に伝わるので、主部材6の第1の個所8aと第2の個所8bの間にある第3の個所8cや第4の個所8dには座屈変形が生じない。
この後、接合ツール5を補助部材7から引き離して、主部材6の第2の個所8bを孔9bの周囲において部材厚み方向に挟んでいる補助部材7の塑性流動部位を硬化させ、補助部材7の基端部分を裏当て部材2から取り外したうえ、主部材6及び補助部材7を逆向きにし、補助部材7の先端変形部位を裏当て部材(図示せず)により受け、接合ツール5を補助部材7の基端部分に相対させる。
接合ツール5を回転させながら、ピン部3を補助部材7の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部3が徐々にめり込む。
やがて、接合ツール5のショルダ部4の端面が補助部材7の基端に押し付けられ、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材7の基端部分に由来する材料が、第1の個所8aの孔9aから主部材6内方側へと押し込まれる(図1(c)参照)。
既に補助部材7の先端部分の塑性流動部位が主部材6の第2の個所8bに密着固化しているため、補助部材7は周方向へ回らない。
接合ツール5の押圧力は、補助部材7を介して第2の個所8bに伝わるので、主部材6の第1の個所8aと第2の個所8bの間にある第3の個所8cや第4の個所8dには座屈変形が生じない。
この後、接合ツール5を補助部材7から引き離して、主部材6の第1の個所8aを孔9aの周囲において部材厚み方向に挟んでいる補助部材7の塑性流動部位を硬化させる(図1(d)参照)。
すなわち、塑性流動させた補助部材7の先端部分で主部材6の第2の個所8bを挟み、同じく、塑性流動させた補助部材7の基端部分で、主部材6の第1の個所8aを挟むので、主部材6の剛性が局所的に高まることになる。
また、接合ツール5のピン部3がめり込んだあとに形作られた補助部材7の先端部分の穴12と基端部分の穴13は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
図2は本発明の部材接合構造の第2の例であり、図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
この例では、平らな裏当て部材14と、先に述べた接合ツール5とを用いて、矩形断面の中空形材である主部材6に、その第1の個所8aに当接するフランジ15を基端部分に有する丸棒状の補助部材16を接合する。
補助部材16は、アルミニウム合金を素材とし、裏当て部材14は、アルミニウム合金よりも硬く且つ軟化温度が高い鋼を素材としている。
裏当て部材14で補助部材16のフランジ15を受け、第1の個所8aの孔9aに補助部材16の基端部分が入り且つ第2の個所8bの孔9bに補助部材16の先端部分が入るように主部材6を配置してフランジ15に第1の個所8aを載せ、接合ツール5を補助部材16の先端部分に相対させる(図2(a)参照)。
接合ツール5を回転させながら、ピン部3を補助部材16の先端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部3が徐々にめり込む。
やがて、接合ツール5のショルダ部4の端面が補助部材16の先端に押し付けられ、摩擦熱と塑性流動によって軟化した補助部材16の先端部分に由来する材料が、第2の個所8bの孔9bから主部材6内方側へと押し込まれる(図2(b)参照)。
回転している接合ツール5のピン部3を丸棒状の補助部材16の先端部分に押し付けると、初めのうちは補助部材16も周方向へ回ることがある。
この補助部材16の回動は材料の軟化に伴って収まるが、クランプのような機械的手段を用いて補助部材16の回動を抑えるという手法も採れる。
接合ツール5の押圧力は、補助部材16を介して裏当て部材14に伝わるので、主部材6の第1の個所8aと第2の個所8bの間にある第3の個所8cや第4の個所8dには座屈変形が生じない。
この後、接合ツール5を補助部材16から引き離して、主部材6の第2の個所8bを孔9bの周囲において部材厚み方向に挟んでいる補助部材16の塑性流動部位を硬化させ、補助部材7の基端部分を裏当て部材2から取り外したうえ、主部材6及び補助部材16を逆向きにし、補助部材16の先端変形部位を裏当て部材(図示せず)により受け、接合ツール5を補助部材16のフランジ15に相対させる。
接合ツール5を回転させながら、ピン部3を補助部材16の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部3が徐々にめり込む。
やがて、接合ツール5のショルダ部4の端面が、補助部材16のフランジ15に押し付けられ、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材16のフランジ15に由来する材料が、第1の個所8aの孔9aから主部材6内方側へと押し込まれる(図2(c)参照)。
既に補助部材16の先端部分の塑性流動部位が主部材6の第2の個所8bに密着固化しているため、補助部材16は周方向へ回らない。
接合ツール5の押圧力は、補助部材16を介して第2の個所8bに伝わるので、主部材6の第1の個所8aと第2の個所8bの間にある第3の個所8cや第4の個所8dには座屈変形が生じない。
この後、接合ツール5を補助部材16から引き離して、主部材6の第1の個所8aを孔9aの周囲において部材厚み方向に挟んでいる補助部材16の塑性流動部位を硬化させる(図2(d)参照)。
すなわち、塑性流動させた補助部材16の先端部分で主部材6の第2の個所8bを挟み、同じく、塑性流動させた補助部材16の基端部分やフランジ15で、主部材6の第1の個所8aを挟むので、主部材6の剛性が局所的に高まることになる。
また、接合ツール5のピン部3がめり込んだあとに形作られた補助部材16の先端部分の穴19と基端部分の穴20は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
図3は本発明の部材接合構造の第3の例であり、図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
この例では、先に説明した図1(b)の工程を経て補助部材7の先端部分側の塑性流動部位が硬化した後、主部材6及び補助部材7を逆向きにし、接合ツール5を補助部材7の基端部分に相対させたうえ、付加部材24を補助部材7に外嵌し且つ主部材6の第1の個所8aに載るように配置する。
この付加部材24は、鋼を素材としている。
接合ツール5を回転させながら、ピン部3を補助部材7の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部3が徐々にめり込む。
やがて、接合ツール5のショルダ部4の端面が、補助部材7の基端に押し付けられ、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材7の基端部分に由来する材料が、第1の個所8aの孔9aから主部材6内方側へと押し込まれる(図3(a)参照)。
この後、接合ツール5を補助部材7から引き離して、当該付加部材24と主部材6の第1の個所8aを孔9aの周囲において部材厚み方向に挟んでいる補助部材7の塑性流動部位を硬化させる(図3(b)参照)。
すなわち、塑性流動させた補助部材7の先端部分で主部材6の第2の個所8bを挟み、同じく、塑性流動させた補助部材7の基端部分で、付加部材24と主部材6の第1の個所8aを挟むので、主部材6の剛性が局所的に高まり、これと同時に付加部材24の装着も完了するため、部材組付工程が減ることになる。
また、接合ツール5のピン部3がめり込んだあとの形作られた補助部材7の先端部分の穴12と基端部分の穴25は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
図4は本発明の部材接合構造の第4の例であり、図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
この例では、先に説明した図1(b)の工程を経て補助部材7の先端部分側の塑性流動部位が硬化した後、主部材6及び補助部材7を逆向きにし、接合ツール5を補助部材7の基端部分に相対させたうえ、付加部材21を補助部材7に外嵌し且つ主部材6の第1の個所8aに載るように配置する。
この付加部材21は、アルミニウム合金を素材としている。
接合ツール5を回転させながら、ピン部3を補助部材7の基端に押し付けると、摩擦熱と塑性流動により軟化したこの部位にピン部3が徐々にめり込む。
やがて、接合ツール5のショルダ部4の端面が、補助部材7の基端と付加部材21に押し付けられ、当該付加部材21も摩擦熱と塑性流動により軟化して、接合ツール5のピン部3の周囲に、付加部材21と補助部材7の基端部分に由来する材料の同化層22が軟化した状態で生じる(図4(a)参照)。
この後、接合ツール5を補助部材7、及び付加部材21から引き離して、塑性流動部位である同化層22を硬化させる(図4(b)参照)。
すなわち、塑性流動させた補助部材7の先端部分で主部材6の第2の個所8bを挟み、同化層22で主部材6の第1の個所8aを挟むので、主部材6の剛性が局所的に高まり、これと同時に付加部材21の装着も完了するため、部材組付工程が減ることになる。
また、接合ツール5のピン部3がめり込んだあとに形作られた補助部材7の先端部分の穴12と基端部分の穴23は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
図5は本発明の部材接合構造の第5の例であり、図中、図3と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
この例では、主部材6に付加部材24を装着するのとは別に、鋼を素材とする付加部材26を補助部材7の先端部分に外嵌させ、当該付加部材26と主部材6の第2の個所8bを、塑性流動させた補助部材7で挟む。
よって、主部材6の剛性を局所的に高める際に、付加部材24,26の装着も完了し、部材組付工程が減ることになる。
また、接合ツール5のピン部3がめり込んだあとに形作られた補助部材7の先端部分の穴27と基端部分の穴25は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
図6は本発明の部材接合構造の第6の例であり、図中、図4と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
この例では、主部材6に付加部材21を装着するのとは別に、アルミニウム合金を素材とする付加部材28を補助部材7の先端部分に外嵌させ、主部材6の第2の個所8bを、塑性流動たせた補助部材7と付加部材21の同化層29で挟む。
よって、主部材6の剛性を局所的に高める際に、付加部材21,28の装着も完了し、部材組付工程が減ることになる。
また、接合ツール5のピン部3がめり込んだあとに形作られた補助部材7の先端部分の穴30と基端部分の穴23は、雌ねじ加工を施せば別部材のボルト締結に利用できる。
図7は本発明の部材接合構造に関連する施工手順の他の例であり、図中、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
この例では、接合ツール5を回転させながら、ピン部3を補助部材7の先端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材7の材料を変形させつつ、第2の個所8bの孔9bから主部材6内方側へと押し込む工程に並行して、別の接合ツール5を回転させながら、ピン部3を補助部材7の基端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材7の材料を変形させつつ、第1の個所8aの孔9aから主部材6内方側へと押し込む工程を行うようにし、各接合ツール5を補助部材7から引き離して、主部材6の第2の個所8bを挟む補助部材7の塑性流動部位、及び主部材の第1の個所を挟む補助部材の塑性流動部位を硬化させる。
これは図1の部材接合構造だけでなく、図2〜図6に示す部材接合構造にも適用できる。
なお、本発明の部材接合方法及び構造は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、ピン部がない単なる円柱状の接合ツールを用いるようにすること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
本発明の部材接合方法及び構造は、様々な部品の接合組付工程に適用できる。
本発明の部材接合構造の第1の例の施工手順を示す概念図である。 本発明の部材接合構造の第2の例の施工手順を示す概念図である。 本発明の部材接合構造の第3の例の施工手順を示す概念図である。 本発明の部材接合構造の第4の例の施工手順を示す概念図である。 本発明の部材接合構造の第5の例の施工手順を示す概念図である。 本発明の部材接合構造の第6の例の施工手順を示す概念図である。 本発明の部材接合構造に関連する施工手順の他の例を示す概念図である。
符号の説明
6 主部材
7 補助部材
8a 第1の個所
8b 第2の個所
9a 孔
9b 孔
15 フランジ
16 補助部材
21 付加部材(第1の付加部材)
24 付加部材(第1の付加部材)
26 付加部材(第2の付加部材)
28 付加部材(第2の付加部材)

Claims (7)

  1. 主部材の第1の個所とそれに向き合う第2の個所のそれぞれに孔を正対するように穿設し、これらの孔に補助部材を、その先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入るように差し込み、接合ツールを回転させながら補助部材の先端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料で主部材の第2の個所を部材厚み方向に挟み、この後、接合ツールを主部材から引き離して、補助部材の塑性流動部位を硬化させ、更にまた、接合ツールを回転させながら補助部材の基端に押し付け、摩擦熱と塑性流動により軟化した補助部材の材料で主部材の第1の個所を部材厚み方向に挟み、この後、接合ツールを主部材から引き離して、補助部材の塑性流動部位を硬化させることを特徴とする部材接合方法。
  2. 第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材とを備え、この補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所を部材厚み方向に挟むように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
  3. 第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、第1の個所に係合し得るように補助部材の基端部分に設けたフランジとを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所を部材厚み方向に挟むように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
  4. 第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所、並びに付加部材を部材厚み方向に挟むように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
  5. 第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分、あるいは先端部分のいずれかに外嵌して主部材に当接する付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所を部材厚み方向に挟むように形作り、付加部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
  6. 第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第1の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第2の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所、並びに第1、第2の付加部材を部材厚み方向に挟むように形作ったことを特徴とする部材接合構造。
  7. 第1の個所と第2の個所のそれぞれに正対する孔が穿設してある主部材と、先端部分が主部材の第2の個所の孔に入り且つ基端部分が主部材の第1の個所の孔に入った補助部材と、当該補助部材の基端部分に外嵌して主部材に当接する第1の付加部材と、前記補助部材の先端部分に外嵌して主部材に当接する第2の付加部材とを備え、前記補助部材の先端部分及び基端部分の双方を、摩擦熱と塑性流動により前記主部材の第1、第2の個所を部材厚み方向に挟むように形作り、第1、第2の付加部材に同化させたことを特徴とする部材接合構造。
JP2007016943A 2006-12-15 2007-01-26 部材接合方法及び構造 Active JP4972417B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007016943A JP4972417B2 (ja) 2006-12-15 2007-01-26 部材接合方法及び構造
US12/518,142 US7954692B2 (en) 2006-12-15 2007-12-14 Structure and method for joining members of structure via friction stir processing
PCT/JP2007/001398 WO2008072380A1 (ja) 2006-12-15 2007-12-14 部材接合方法及び構造

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006339029 2006-12-15
JP2006339029 2006-12-15
JP2007016943A JP4972417B2 (ja) 2006-12-15 2007-01-26 部材接合方法及び構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008168334A JP2008168334A (ja) 2008-07-24
JP4972417B2 true JP4972417B2 (ja) 2012-07-11

Family

ID=39696917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007016943A Active JP4972417B2 (ja) 2006-12-15 2007-01-26 部材接合方法及び構造

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7954692B2 (ja)
JP (1) JP4972417B2 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2347657B1 (en) 2002-12-20 2015-08-05 Marel Stork Poultry Processing B.V. Method and device for processing a carcass part of slaughtered poultry
JP2007245198A (ja) * 2006-03-16 2007-09-27 Hino Motors Ltd 材料の接合方法
JP5094140B2 (ja) * 2006-11-09 2012-12-12 日野自動車株式会社 部材接合構造
US9764375B2 (en) * 2012-03-02 2017-09-19 Brigham Young University Friction bit joining of materials using a friction rivet
US11383280B2 (en) 2013-03-22 2022-07-12 Battelle Memorial Institute Devices and methods for performing shear-assisted extrusion, extrusion feedstocks, extrusion processes, and methods for preparing metal sheets
US11045851B2 (en) 2013-03-22 2021-06-29 Battelle Memorial Institute Method for Forming Hollow Profile Non-Circular Extrusions Using Shear Assisted Processing and Extrusion (ShAPE)
US10695811B2 (en) 2013-03-22 2020-06-30 Battelle Memorial Institute Functionally graded coatings and claddings
US10319171B2 (en) * 2014-03-28 2019-06-11 Ncr Corporation Media escape prevention for self-service terminal
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
US10583519B2 (en) * 2016-08-12 2020-03-10 The Boeing Company Friction stir welding method and assembly
CN109982806A (zh) * 2016-09-22 2019-07-05 尼玛克股份有限公司 生产用于内燃机的铸造发动机缸体的方法以及发动机缸体
US11549532B1 (en) * 2019-09-06 2023-01-10 Battelle Memorial Institute Assemblies, riveted assemblies, methods for affixing substrates, and methods for mixing materials to form a metallurgical bond
WO2023043839A1 (en) 2021-09-15 2023-03-23 Battelle Memorial Institute Shear-assisted extrusion assemblies and methods

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2214339A (en) * 1937-11-23 1940-09-10 Curtiss Wright Corp Method of making hollow ribbed propeller blades
US2319468A (en) * 1941-04-10 1943-05-18 Reliance Steel Prod Co Bridge floor
US2779998A (en) * 1952-01-30 1957-02-05 Lockheed Aircraft Corp Method of forming a mechanical and electrical connection
US2795039A (en) * 1954-02-15 1957-06-11 Gen Motors Corp Method of frictionally welding a tube to a metal object
US3477115A (en) * 1967-03-17 1969-11-11 Caterpillar Tractor Co Method of fastening parts by friction welding
US3848389A (en) * 1969-12-29 1974-11-19 Textron Inc Bimetal rivets
JPS52123358A (en) * 1976-04-09 1977-10-17 Shigeru Kimura Frictional welding method
JP2827621B2 (ja) * 1991-10-23 1998-11-25 三菱電機株式会社 大電流基板及びその製造方法
US6581819B1 (en) * 1996-03-19 2003-06-24 Hitachi, Ltd. Panel structure, a friction stir welding method, and a panel
SE508970C2 (sv) * 1996-03-20 1998-11-23 Volvo Ab Förfarande för fastsättning av ett fästelement, samt förband och verktyg för genomförande av förfarandet
US6267684B1 (en) * 1997-04-30 2001-07-31 Allfast Fastening Systems, Inc. Rivets and rivet manufacturing methods
JPH11179569A (ja) * 1997-12-19 1999-07-06 Nippon Light Metal Co Ltd サンドイッチパネル
JP4092794B2 (ja) * 1998-11-02 2008-05-28 日本軽金属株式会社 接合方法
NL1011908C1 (nl) * 1999-04-27 2000-10-30 Fokker Aerostructures Bv Wrijvingsroerlassen.
JP4494671B2 (ja) 2001-06-04 2010-06-30 株式会社日立製作所 構造体およびその製作方法
AU2002367957A1 (en) * 2001-10-04 2003-12-31 Smith International, Inc. Method and apparatus for friction stir welding
US7516534B2 (en) * 2001-11-25 2009-04-14 Stresswave, Inc. Method for attaching a nut element to a metal structure
JP3861719B2 (ja) * 2002-03-12 2006-12-20 株式会社デンソー 摩擦撹拌接合法
JP4199952B2 (ja) * 2002-03-15 2008-12-24 新明和工業株式会社 中空の組立構造物及び航空機の動翼
US6854634B2 (en) * 2002-05-14 2005-02-15 The Boeing Company Method of manufacturing rivets having high strength and formability
JP3976251B2 (ja) * 2002-06-14 2007-09-12 本田技研工業株式会社 リベット締結方法およびリベット締結装置
JP2004106037A (ja) * 2002-09-20 2004-04-08 Hitachi Ltd 金属材料の結合方法
JP4252403B2 (ja) 2002-09-27 2009-04-08 川崎重工業株式会社 摩擦撹拌接合装置および摩擦撹拌接合方法
JPWO2004043642A1 (ja) * 2002-11-13 2006-03-09 日本軽金属株式会社 アルミニウム粉末合金の接合方法
US6933057B2 (en) * 2003-07-17 2005-08-23 The Boeing Company Friction stir welded assembly and method of forming a friction stir welded assembly
WO2005018866A1 (ja) * 2003-08-22 2005-03-03 Honda Motor Co., Ltd. 摩擦撹拌接合方法及びその治具、有摩擦撹拌接合部部材、並びに摩擦撹拌接合用工具
US7398911B2 (en) * 2003-12-16 2008-07-15 The Boeing Company Structural assemblies and preforms therefor formed by friction welding
US7347641B2 (en) * 2004-03-31 2008-03-25 The Boeing Company Methods and systems for joining structures
JP4331036B2 (ja) * 2004-03-31 2009-09-16 住友軽金属工業株式会社 中空形材の摩擦撹拌接合装置
JP4686289B2 (ja) * 2004-07-29 2011-05-25 昭和電工株式会社 中空状被接合材の摩擦攪拌接合方法
JP4516410B2 (ja) * 2004-11-10 2010-08-04 本田技研工業株式会社 積層体の接合方法
JP4516469B2 (ja) * 2005-04-08 2010-08-04 本田技研工業株式会社 積層部接合方法
JP2007245198A (ja) 2006-03-16 2007-09-27 Hino Motors Ltd 材料の接合方法
US20070215675A1 (en) * 2006-03-17 2007-09-20 Lockheed Martin Corporation Friction stir welding process to join two or more members in forming a three-dimensional joint
US7726541B2 (en) * 2008-01-15 2010-06-01 Embraer-Empresa Brasileira De Aeronautica S.A. Friction plug welding methods and systems
US7762447B2 (en) * 2008-03-20 2010-07-27 Ut-Battelle, Llc Multiple pass and multiple layer friction stir welding and material enhancement processes

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008168334A (ja) 2008-07-24
US7954692B2 (en) 2011-06-07
US20100012706A1 (en) 2010-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4972417B2 (ja) 部材接合方法及び構造
US10035216B2 (en) Method of joining multiple components and an assembly thereof
JP5165385B2 (ja) クリンチ/ブローチコネクタ
JP5094141B2 (ja) 部材接合構造
US20150098755A1 (en) Structural component
JP5094140B2 (ja) 部材接合構造
JPH0225218A (ja) 複層結合棒状体及びその製造方法
CN114555958A (zh) 用于组件的压配螺母、压配螺母-螺栓组件以及使用其构造钢-混凝土组合结构的方法
JP2008137064A (ja) 部材接合方法及び構造
WO2008072380A1 (ja) 部材接合方法及び構造
JP4252029B2 (ja) 木製部材と鋼製部材からなる複合部材、木製部材と鋼板との接合構造、木製部材と鋼板との接合方法、および木製部材と鋼板との接合構造を備えた構造物
JP2007285422A (ja) 支圧接合部と支圧接合ボルト
JP2020059041A (ja) 異材接合方法、異材接合継手、異材接合用補助部材付き管状部材及びその製造方法
JP2008168335A (ja) 部材接合方法及び構造
JP2008188625A (ja) 部材接合構造
JP4953419B2 (ja) 機械要素接合方法
WO2008056447A1 (fr) Procédé et structure d'accouplement d'éléments
JP2008188666A (ja) 部材接合構造
JP2011189698A (ja) 発泡樹脂積層金属板、発泡樹脂積層金属板からなる構造体、及びその製造方法
JP2010121289A (ja) 接合構造、接合方法、及び建築物
JP7398186B2 (ja) 板材の接合構造及び接合方法
JP2008173682A (ja) 部材接合方法及び構造
JP2008137068A (ja) 部材接合構造
JP2008183572A (ja) 部材接合構造
JP2500542B2 (ja) 形材の結合方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091224

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100128

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100210

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100225

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: 20120403

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: 20120409

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4972417

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150