JP5459416B2 - 接合方法 - Google Patents
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Description
図1を参照して準備工程を説明する。準備工程は、接合すべき被接合金属部材1の摩擦攪拌の開始位置や終了位置が設けられる当て部材(第一タブ材2及び第二タブ材3)を準備する工程であり、本実施形態では、金属部材1a,1b、第一タブ材2及び第二タブ材3の油脂分等の汚れを取り除く脱脂工程と、金属部材1a,1bを突き合せる突合工程と、被接合金属部材1の突合部J1の両側に第一タブ材2、第二タブ材3及び裏当部材10を配置するタブ材配置工程と、第一タブ材2、第二タブ材3及び裏当部材10を溶接により被接合金属部材1に仮接合する溶接工程とを具備している。
また、溶接工程では、被接合金属部材1の裏面Bと裏当部材10の側面とにより形成された入隅部を溶接して被接合金属部材1と裏当部材10とを接合する。
なお、各入隅部の全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
第一予備工程は、第一本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材1と第一タブ材2との突合部J2を接合する第一タブ材接合工程と、被接合金属部材1の突合部J1を仮接合する仮接合工程と、被接合金属部材1と第二タブ材3との突合部J3を接合する第二タブ材接合工程と、第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程とを具備している。
まず、図3に示すように、第一タブ材2の適所に設けた開始位置SPの直上に仮接合用回転ツールFを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールFを右回転させつつ下降させて攪拌ピンF2を開始位置SPに押し付ける。仮接合用回転ツールFの回転速度は、攪拌ピンF2の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材1等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、500〜2000(rpm)の範囲内において設定される。
第一本接合工程は、被接合金属部材1の突合部J1を表面A側から本格的に接合する工程である。本実施形態に係る第一本接合工程では、図2の(b)に示す本接合用回転ツールGを使用し、仮接合された状態の突合部J1に対して被接合金属部材1の表面A側から摩擦攪拌を行う。
まず、図4の(a)に示すように、下穴P1(開始位置SM1)の直上に本接合用回転ツールGを位置させ、続いて、本接合用回転ツールGを左回転させつつ下降させて攪拌ピンG2の先端を下穴P1に挿入する。攪拌ピンG2を下穴P1に入り込ませると、攪拌ピンG2の周面(側面)が下穴P1の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を攪拌ピンG2の周面で押し退けながら、攪拌ピンG2が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールGのショルダ部G1が第二タブ材3の表面32に当接する前に攪拌ピンG2が下穴P1の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦攪拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
かかるトンネル状空洞欠陥Rなどの接合欠陥が被接合金属部材1に形成されると、被接合金属部材1の気密性及び水密性を低下させる原因となる。
第二予備工程は、第二本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、被接合金属部材1の表面Aに裏当部材10を配置させるタブ材配置工程と、第二本接合工程における摩擦攪拌の開始位置SM2に下穴P2を形成する下穴形成工程を具備している。なお、第二予備工程の中に、前記した第一タブ材接合工程、仮接合工程及び第二タブ材接合工程を含ませてもよい。
第二本接合工程は、被接合金属部材1の突合部J1を裏面B側から本格的に接合する工程である。本実施形態に係る第二本接合工程では、図5の(a)〜(c)に示すように、第一本接合工程で使用した本接合用回転ツールGを使用して、突合部J1に対して被接合金属部材1の裏面B側から摩擦攪拌を行う。
まず、図5の(a)に示すように、下穴P2の直上に本接合用回転ツールGを位置させ、続いて、本接合用回転ツールGを左回転させつつ下降させて攪拌ピンG2の先端を下穴P2に挿入する。なお、本接合用回転ツールGの挿入時の回転速度は、前記した第一本接合工程の場合と同様に、本接合用回転ツールGの移動時の回転速度よりも高速にすることが望ましい。
例えば、第一本接合工程及び第二本接合工程における本接合用回転ツールGの進行方向及び回転方向を他の形態で設定してもよい。
即ち、第一本接合工程の開始位置を第二タブ材3(第一側面C側)に設けて、本接合用回転ツールGを右回転させて摩擦攪拌を行うと、金属部材1b側にトンネル状空洞欠陥Rが形成される。したがって、第二本接合工程の摩擦攪拌の開始位置を第一タブ材2(第二側面D側)に設定し、本接合用回転ツールGを左回転させて摩擦攪拌を行うと、進行方向左側に比較的緻密な塑性化領域が形成されるため、より確実にトンネル状空洞欠陥Rを密閉することができる。
一方、第一本接合工程の開始位置を被接合金属部材1の第一側面C側に設定し、第二本接合工程の開始位置も被接合金属部材1の第一側面C側に設定した場合、第一本接合工程における本接合用回転ツールGの回転方向と、第二本接合工程における本接合用回転ツールGの回転方向を同一に設定することが好ましい。
このように、摩擦攪拌の特性に基づいて回転ツールの開始位置及び進行方向を適宜設定することで、より確実に接合欠陥を密閉することができる。
また、本実施形態では、一対の金属部材1a,1bを直線状に突き合わせた場合を例にして説明したが、L字状など他の形態で突き合わせた場合においても適用することができる。
1a 金属部材
1b 金属部材
2 第一タブ材
3 第二タブ材
J1〜J3 突合部
A 表面
B 裏面
C 第一側面
D 第二側面
F 仮接合用回転ツール
F1 ショルダ部
F2 攪拌ピン
G 本接合用回転ツール
G1 ショルダ部
G2 攪拌ピン
R 空洞欠陥
W1,W2 塑性化領域
Claims (5)
- 金属部材同士の突合部に対して前記金属部材の表面側から摩擦攪拌を行う第一本接合工程と、
前記突合部に対して前記金属部材の裏面側から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、を含む接合方法であって、
前記第一本接合工程を行う前に、
前記金属部材の両側面に現れる前記突合部に沿って一対のタブ材を配置するタブ材配置工程と、
一方の前記タブ材と前記金属部材との突合部及び他方の前記タブ材と前記金属部材との突合部に対して仮接合を行う仮接合工程と、
前記第一本接合工程を行う前に、予め前記金属部材同士の突合せ面及び前記金属部材と前記タブ材との突合せ面を脱脂する脱脂工程と、を含み、
前記第二本接合工程において、前記第一本接合工程で形成された塑性化領域に回転ツールの攪拌ピンを入り込ませつつ摩擦攪拌を行うことを特徴とする接合方法。 - 前記第一本接合工程を行う前に、
一方の金属部材の表面と他方の金属部材の表面とを面一にし、さらに、一方の金属部材の裏面と他方の金属部材の裏面とを面一にすることを特徴とする請求項1に記載の接合方法。 - 前記第一本接合工程の終了後に、
前記本接合工程における摩擦攪拌で発生したバリを除去し、被接合金属部材を裏返し、裏面を上にすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の接合方法。 - 前記第一本接合工程を行う前に、第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の接合方法。
- 前記第二本接合工程を行う前に、第二本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の接合方法。
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