JP5519166B2 - Friction stir welding method - Google Patents
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Description
本発明は、同質のある部材(部材A)と他の部材(部材B)とを隙間を介して対向配置し、前記部材Aと部材Bの端面同士を摩擦撹拌接合用工具によって接合する摩擦撹拌接合方法に関するものである。 In the present invention, a homogeneous stirring member (member A) and another member (member B) are arranged to face each other with a gap therebetween, and the end faces of the member A and member B are joined together by a friction stir welding tool. The present invention relates to a joining method.
摩擦撹拌接合は、対向する部材Aと部材Bの端面同士を固相接合する接合方法の1種として、近年広汎に採用されるに至っている。摩擦撹拌接合を行うには、回転する摩擦撹拌接合用工具の先端部に設けられたプローブが前記端面同士の対向箇所に埋没される。これに伴って該対向箇所の周辺に摩擦熱が発生し、この摩擦熱によって端面を含む部材Aと部材Bの端部の肉が塑性流動を起こし、これによって前記端面同士が接合一体化される。 In recent years, the friction stir welding has been widely adopted as a kind of joining method in which the end faces of the facing members A and B are solid-phase joined. In order to perform friction stir welding, a probe provided at the tip of a rotating friction stir welding tool is buried in a position opposite to the end surfaces. Along with this, frictional heat is generated in the vicinity of the facing portion, and the frictional heat causes plasticity of the end portions of the members A and B including the end surfaces, thereby joining and integrating the end surfaces. .
摩擦撹拌接合には、部材Aと部材Bの接合部に隆起部が形成されないので仕上げ工程が不要となるという利点がある。しかしながら、摩擦撹拌接合では、例えば、ろう部材等の接合材料を用いないため、対向する部材Aと部材Bの端面同士間に隙間(以下、ギャップと記す)があると、そのギャップを埋める部材が不足し、また両部材A、Bを互いに接近させる圧力も加わらないために、良好な接合品質を得ることができず、該ギャップが未接合箇所として残留することがある。このような未接合箇所が一部にでも存在すると、両部材A、Bの接合部の強度が小さくなる。そして、接合強度が過度に小さくなると、クラック発生の原因となる懸念が生じる。 Friction stir welding has the advantage that no finishing step is required because no bulge is formed at the joint between member A and member B. However, in friction stir welding, for example, since a joining material such as a brazing member is not used, if there is a gap (hereinafter referred to as a gap) between the end surfaces of the facing members A and B, a member that fills the gap is used. Insufficient pressure is also applied to bring both members A and B close to each other, so that good bonding quality cannot be obtained, and the gap may remain as an unbonded portion. If such an unjoined part exists even in part, the strength of the joint part of both members A and B becomes small. When the bonding strength is excessively reduced, there is a concern that causes cracking.
前記の不都合を回避するために、両部材A、Bの端面同士のギャップが所定の範囲、例えば、0.2mm以下となるように厳密な管理が行われる。 In order to avoid the inconvenience, strict management is performed so that the gap between the end faces of both members A and B is within a predetermined range, for example, 0.2 mm or less.
しかしながら、そのために両部材A、Bの端面に対し、精度良く機械加工を行うと、加工コスト高の要因となる。さらに、両部材A、Bが相当長尺であると、前記ギャップを所定の範囲に留める管理のために精度良く加工を行って寸法出しをすることは困難である。そこで、特許文献1、2において、この不具合を解消するための摩擦撹拌接合方法が提案されている。 However, if the end faces of both members A and B are machined with high accuracy for that purpose, it causes a high processing cost. Furthermore, if both the members A and B are considerably long, it is difficult to perform processing with high accuracy for the management of keeping the gap within a predetermined range. Therefore, Patent Documents 1 and 2 propose a friction stir welding method for solving this problem.
特許文献1には、摩擦撹拌接合用工具を構成するプローブをその回転方向と進行方向とが一致しないリトリーティングサイドに存在する端部側に偏在させることにより、未接合箇所が残留することを回避する技術的思想が開示されている。 In Patent Document 1, the probe constituting the friction stir welding tool is unevenly distributed on the end side existing on the retreating side where the rotation direction and the traveling direction do not coincide with each other, thereby avoiding remaining unjoined portions. The technical idea is disclosed.
また、特許文献2には、二つの接合される部材の接合端面が互いに対応するように傾斜させて、その傾斜面に上下一組の摩擦撹拌接合用工具を埋没させるとともに接合端面に沿って移動させることにより、摩擦撹拌接合する方法が開示されている。 In Patent Document 2, the joint end surfaces of two members to be joined are inclined so as to correspond to each other, and a pair of upper and lower friction stir welding tools are buried in the inclined surfaces and moved along the joint end surfaces. Thus, a friction stir welding method is disclosed.
しかしながら、特許文献1の従来技術では、摩擦撹拌接合用工具を構成するプローブの回転方向前方に撹拌する材料が不足するため、十分な接合強度が得られない。また、特許文献2に記載されている摩擦撹拌接合は、一組のボビンツール型工具によって、上下から被接合部材を挟みこむことが前提となる接合方法である。そのため、被接合部材が一組のボビンツール型工具で上下から挟み込むことができない形状では、適用することができないという不具合がある。 However, in the prior art of Patent Document 1, there is not enough material to stir forward in the rotational direction of the probe constituting the friction stir welding tool, so that sufficient joining strength cannot be obtained. In addition, the friction stir welding described in Patent Document 2 is a joining method on the premise that a member to be joined is sandwiched from above and below by a set of bobbin tool type tools. Therefore, there is a problem that it cannot be applied to a shape in which the member to be joined cannot be sandwiched from above and below by a set of bobbin tool type tools.
本発明は上記した不具合を解決するためになされたもので、摩擦撹拌接合方法において、上下から挟み込むことのできない複雑な被接合部材同士であっても、しかも該被接合部材間にギャップがあったとしても、接合端面に厳格な機械加工を施して面精度を高める必要のない、加工コストも低廉で且つ接合強度に優れた良好な接合品質を得ることができる摩擦撹拌接合方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in the friction stir welding method, there is a gap between the members to be joined even if they are complicated members to be sandwiched from above and below. However, it is not necessary to increase the surface accuracy by applying strict machining to the joining end faces, and to provide a friction stir welding method that can obtain good joining quality with low machining cost and excellent joining strength. Objective.
請求項1又は請求項4で特定される本発明は、第1ワークの第1端面と、前記第1ワークと同質材料からなる第2ワークの第2端面とを互いに接近して対向配置させた後、回転動作する摩擦撹拌接合用工具によって前記第1端面と第2端面とを接合する摩擦撹拌接合方法であって、
前記第1端面と第2端面とは互いに補角関係を形成するように鈍角と鋭角に傾斜する傾斜面であり、
前記摩擦撹拌接合用工具を構成するプローブは前記第1ワークと第2ワークに臨む際にその先を端部が徐々に縮径する円錐台状であり、
前記第1ワークの第1端面と第2ワークの第2端面とをギャップ(G)を介して対向配置する第1の工程と、
前記プローブの先端部中心を前記ギャップよりも第1ワークのアドバンシングサイドに位置決めする第2の工程と、
前記摩擦撹拌接合用工具を回転駆動するとともに前記プローブの先端部中心を前記第1ワークに回転埋没させて前記ギャップに前記第1ワークと第2ワークの肉を塑性流動させて後固化する第3の工程と、
からなることを特徴とする。
In the present invention specified in claim 1 or claim 4, the first end face of the first work and the second end face of the second work made of the same material as the first work are arranged close to each other and face each other. And a friction stir welding method for joining the first end face and the second end face by a friction stir welding tool that rotates.
The first end surface and the second end surface are inclined surfaces inclined to an obtuse angle and an acute angle so as to form a complementary angle relationship with each other,
The probe constituting the friction stir welding tool has a truncated cone shape whose end portion gradually reduces in diameter when facing the first workpiece and the second workpiece,
A first step of disposing the first end face of the first work and the second end face of the second work in opposition via a gap (G);
A second step of positioning the center of the tip of the probe closer to the advancing side of the first work than the gap;
The friction stir welding tool is rotationally driven, and the tip center of the probe is rotationally buried in the first workpiece, and the flesh of the first workpiece and the second workpiece is plastically flowed into the gap to be solidified later. And the process of
It is characterized by comprising.
前記請求項1及び前記請求項4で特定される発明によれば、摩擦撹拌接合用工具を構成するプローブがワークのアドバンシングサイドに配置されて摩擦撹拌作業が開始されるために、前記アドバンシングサイド側の肉が塑性流動して容易に第1ワークの第1端面と第2ワークの第2端面の間に形成されたギャップを埋めることができる。 According to the invention specified in the first and fourth aspects, since the probe constituting the friction stir welding tool is arranged on the advancing side of the work and the friction stir operation is started, the advancing The gap formed between the first end surface of the first workpiece and the second end surface of the second workpiece can be easily filled by plastic flow of the side-side meat.
なお、請求項1で特定される発明は、上記の摩擦撹拌接合方法において、
前記プローブの円錐台状の周壁の傾斜角度は、該プローブの軸線L1を基準とするとき、
前記第2ワークの第2端面の傾斜角度よりも前記軸線L1側に接近するように設定されていることを特徴とする。
The invention specified in claim 1 is the above friction stir welding method,
When the inclination angle of the frustoconical peripheral wall of the probe is based on the axis L1 of the probe,
It is set so that it may approach the said axis line L1 rather than the inclination-angle of the 2nd end surface of the said 2nd workpiece | work.
前記請求項1で特定される発明によれば、前記プローブの円錐台状の周壁の傾斜角度が第2ワークの第2端面の傾斜角度より第1ワークの第1端面側に近くなるように設定されているために、回転するツールの周速が高く、撹拌力が大きくなり、前記円錐台状の周壁がアドバンシングサイドの第1ワークの肉を容易に且つ大量にその塑性流動に供することができ、それによってギャップを確実に埋めることができる。
According to the invention specified in claim 1 , the inclination angle of the frustoconical peripheral wall of the probe is set to be closer to the first end surface side of the first workpiece than the inclination angle of the second end surface of the second workpiece. Therefore, the peripheral speed of the rotating tool is high, the stirring force is increased, and the frustoconical peripheral wall can easily and massively provide the plastic flow of the first workpiece on the advancing side. Yes, so that the gap can be filled reliably.
請求項2で特定される発明は、請求項1記載の摩擦撹拌接合方法において、
前記第1ワークの第1端面と、第2ワークの第2端面の間のギャップGの先端部が前記プローブの先端部の半径内に位置するように該プローブを位置決めすることを特徴とする。
Invention, a FSW method as claimed in claim 1 Symbol placement specified by claim 2,
The probe is positioned such that the tip of the gap G between the first end surface of the first workpiece and the second end surface of the second workpiece is located within the radius of the tip of the probe.
前記請求項2で特定される発明によれば、前記プローブの先端部の半径内にギャップGの先端部が位置しているために、プローブ先端が第1ワークと第2ワークに侵入して摩擦撹拌接合のための最深位置に到達した最終段階においても第1ワークと第2ワークの境界面に十分な肉の塑性流動を惹起することができる。
According to the invention specified in claim 2 , since the tip of the gap G is located within the radius of the tip of the probe, the tip of the probe enters the first work and the second work and is rubbed. Even at the final stage where the deepest position for the stir welding is reached, a sufficient plastic plastic flow can be induced at the interface between the first workpiece and the second workpiece.
請求項3で特定される発明は、請求項1又は2記載の摩擦撹拌接合方法において、
前記第1ワークの第1端面と第2ワークの第2端面とを互いにギャップGを介して対向配置する際に、
前記第2端面の傾斜角度は前記プローブの軸線L1を中心とすると−20°〜−30°の範囲であることを特徴とする。
The invention specified in claim 3 is the friction stir welding method according to claim 1 or 2 ,
When the first end surface of the first workpiece and the second end surface of the second workpiece are arranged to face each other via a gap G,
The inclination angle of the second end face is in the range of −20 ° to −30 ° with the axis L1 of the probe as the center.
前記請求項3で特定される発明によれば、前記第2端面の傾斜角度が前記プローブの軸線L1を中心として−20°〜−30°の範囲であるので、該プローブの周壁で第1ワークと第2ワーク間のギャップを埋めるのに十分な肉の塑性流動を惹起する摩擦力を得ることが可能となる。
According to the invention specified in claim 3 , since the inclination angle of the second end surface is in the range of −20 ° to −30 ° with respect to the axis L1 of the probe, the first workpiece is formed on the peripheral wall of the probe. It is possible to obtain a frictional force that induces a plastic flow of the meat sufficient to fill the gap between the second workpiece and the second workpiece.
請求項4で特定される発明は、上記の摩擦撹拌接合方法において、
前記第1ワークの第1端面と第2ワークの第2端面とを互いにギャップGを介して対向配置する際に、
前記第2ワークの第2端面の傾斜角度は前記プローブの円錐台状の周壁の傾斜角度と同一に形成されていることを特徴とする。
The invention specified in claim 4 is the above friction stir welding method,
When the first end surface of the first workpiece and the second end surface of the second workpiece are arranged to face each other via a gap G,
The inclination angle of the second end surface of the second workpiece is formed to be the same as the inclination angle of the frustoconical peripheral wall of the probe.
前記請求項4で特定される発明によれば、第2ワークの第2端面の傾斜角と前記プローブの周壁の傾斜角度が同一であるために、該プローブの円滑な回転が達成され、肉の塑性流動がより一層円滑化する。
According to the invention specified in claim 4 , since the inclination angle of the second end surface of the second workpiece and the inclination angle of the peripheral wall of the probe are the same, smooth rotation of the probe is achieved, Plastic flow is further smoothed.
本発明によれば、第1ワークの第1端面と第2ワークの第2端面とが互いに傾斜形成させた状態で設定配置し、摩擦撹拌接合用工具をワークのアドバンシングサイドに存在する端部側に偏在させて埋没させるようにしている。これにより、前記第1端面と第2端面との境界面にギャップを有していても、第1ワーク側からの十分な肉の塑性流動が惹起してキャップを埋め、良好な接合品質を確保することができるとともに、前記第1端面と第2端面とについて加工精度をさほどに高くする必要がないため、加工精度の管理が容易となり、しかも、前記第1端面と前記第2端面に対する機械加工のコストを低減できる効果が得られる。 According to the present invention, the first end surface of the first workpiece and the second end surface of the second workpiece are set and arranged in an inclined state, and the friction stir welding tool is located on the advanced side of the workpiece. It is unevenly distributed to the side and buried. As a result, even if there is a gap at the boundary surface between the first end surface and the second end surface, sufficient plastic flow from the first work side is induced to fill the cap and ensure good bonding quality. In addition, since it is not necessary to increase the machining accuracy of the first end surface and the second end surface, the management of the machining accuracy is facilitated, and the machining of the first end surface and the second end surface is facilitated. The effect of reducing the cost can be obtained.
以下、本発明に係る摩擦撹拌接合方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Preferred embodiments of the friction stir welding method according to the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、摩擦撹拌接合用工具10により、ワークW1とワークW2とを摩擦撹拌接合する状態を示す斜視説明図である。
FIG. 1 is a perspective explanatory view showing a state where the workpiece W1 and the workpiece W2 are friction stir welded by the friction
図2に示すように、ワークW1の傾斜する第1端面12とワークW2の傾斜する第2端面14とを突き合わせると、その境界面にはギャップGが形成される。前記第1端面12の傾斜角と第2端面14の傾斜角は互いに補角の関係を有し、第1端面の傾斜角は鈍角であり、第2端面14の傾斜角は鋭角である。前記第1端面12と前記第2端面14とを摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用工具10は、図示しない摩擦撹拌接合装置のスピンドルに固定された円柱状の回転体16と、該回転体16の先端部に設けられて該第1端面12と該第2端面とを接合するために、ワークW1とワークW2に埋没されるプローブ18とを有する。ここで、プローブ18の外周面の形状を、先端にいくほど縮径する円錐台状とするのが好ましいが、場合によっては可及的に円柱に近づけてもよい。なお、後述する理由に基づき、プローブ18を、その中心線L1がワークW1側に偏在するように埋没させる。好ましくは、前記プローブ18の中心線L1がワークW1の傾斜面開始位置、すなわち、鈍角を形成する隅角部と一致させるとよい。十分な摩擦撹拌作用が得られるからである。
As shown in FIG. 2, when the
図2のワークW1、ワークW2と工具10との関係を平面視した状態を図3に示す。この図3において、摩擦撹拌接合用工具10を構成するプローブ18は、矢印X方向に回転動作する。この状態で、プローブ18を矢印Y方向に沿って移動させると、ワークW1、W2の肉がプローブ18で撹拌されることに伴って塑性流動する。その後、該プローブ18が矢印Y方向に指向して撹拌箇所から離間すると、この肉が硬化するに至る。この現象が逐次的に繰り返されることにより、第1端面12と第2端面14とが一体的に固相接合され、その結果、第1端面12と第2端面14が接合一体化される。
FIG. 3 shows a plan view of the relationship between the workpiece W1, the workpiece W2 and the
ここで、図3中の左側のワークW1では、プローブ18における第1端面12と第2端面14との境界線L2から最も離間する箇所での回転方向(矢印X方向)のベクトル成分V1が指向する方向は、プローブ18の移動方向(矢印Y方向)と一致する。以下の説明においては、このように前記ベクトル成分V1が指向する方向がプローブ18の移動方向と一致する側(以下、アドバンシングサイドという)の第1端面12を有するワークW1を、アドバンシングサイドに存在するワークW1ともいう。
Here, in the work W1 on the left side in FIG. 3, the vector component V1 in the rotational direction (arrow X direction) at the position farthest from the boundary line L2 between the
一方、図3中の右側のワークW2では、プローブ18における第1端面12と第2端面14との境界線L2から最も離間する箇所での回転方向(矢印X方向)のベクトル成分V2が指向する方向は、プローブ18の移動方向(矢印Y方向)と反対となる。以下、前記ベクトル成分V2が指向する方向と該プローブ18の移動方向とが逆になる側(以下、リトリーティングサイドという)の第2端面14を有するワークW2を、リトリーティングサイドに存在するワークW2ともいう。
On the other hand, in the work W2 on the right side in FIG. 3, the vector component V2 in the rotational direction (arrow X direction) at the position farthest from the boundary line L2 between the
図2に示すように、摩擦撹拌接合される前記第1端面12と前記第2端面14とは、互いに補角となる傾斜した平面によって形成される。ここで、摩擦撹拌接合用工具10のプローブ18がワークW1に埋没する角度を0°とした際(プローブ18の軸線L1を0°とする)、前記第1端面12と前記第2端面14との境界面の角度は、好ましくは−20°〜−30°の範囲内になるように設定しておく。十分な摩擦撹拌作用を営むためである。ここで、以下に、プローブ18がワークに埋没する角度と境界面の角度との関係を図4(a)〜(e)に基づき、説明する。
As shown in FIG. 2, the
図4(a)は、摩擦撹拌接合用工具10により、第1端面12と第2端面14とを摩擦撹拌接合する場合の側面説明図であり、図4(b)〜(e)は、摩擦撹拌接合用工具10のプローブ18をワークに埋没させる角度を図2の中心線L1に沿う0°とし、第1端面と第2端面を突き合わせて形成される境界面の角度を−10°〜−40°と変化させた場合、それぞれ撹拌前から撹拌後までワークW1とワークW2の間の塑性流動の状態を示す平面説明図である。
4A is an explanatory side view when the
ここで、図4(b)は前記境界面の傾斜角度を−10°とした場合であり、また、図4(c)は前記境界面の傾斜角度を−20°とした場合であり、さらに、図4(d)は前記境界面の傾斜角度を−30°とした場合であり、図4(e)は前記境界面の傾斜角度を−40°とした場合である。ここで、図4(b)〜(e)中の矢印X方向はプローブ18の回転方向を示し、矢印Y方向はプローブ18の移動方向を示す。また、図4(b)〜(e)中の左側はアドバンシングサイドとなり、図4(b)〜(e)中の右側はリトリーティングサイドとなる。
Here, FIG. 4B shows a case where the inclination angle of the boundary surface is −10 °, and FIG. 4C shows a case where the inclination angle of the boundary surface is −20 °. FIG. 4D shows the case where the inclination angle of the boundary surface is −30 °, and FIG. 4E shows the case where the inclination angle of the boundary surface is −40 °. Here, the arrow X direction in FIGS. 4B to 4E indicates the rotation direction of the
図4(b)中の点P1は摩擦撹拌前のワークの肉の位置を示し、点P2は該点P1から摩擦撹拌された後の肉の位置を示す。図4(c)〜(e)についても、同様に、それぞれ点P3、P5、P7が摩擦撹拌前の肉の位置を示し、それらの点の摩擦撹拌後の肉の位置をそれぞれ点P4、P6、P8に示す。なお、P2、P4、P6およびP8から反時計方向に延在する線はそれぞれワークの肉の塑性流動の量を概念的に示すものである。 A point P1 in FIG. 4B indicates the position of the meat of the workpiece before friction stirring, and a point P2 indicates the position of the meat after friction stirring from the point P1. Similarly, in FIGS. 4C to 4E, points P3, P5, and P7 indicate the positions of the meat before friction stirring, and the positions of the meat after the friction stirring at points P4, P6, respectively. , P8. The lines extending in the counterclockwise direction from P2, P4, P6 and P8 conceptually indicate the amount of plastic flow of the workpiece.
図4(c)、(d)より、前記境界面の傾斜角度を−20°と−30°とに設定した際の点P3から点P4への変位と点P5から点P6への変位とにおいて、ワークの肉の塑性流動量が徐々に多くなり、第1端面12と第2端面14との間のギャップGに対し、肉の高い充填効果を発揮することが諒解される。さらに、摩擦撹拌前の点P3、P5と摩擦撹拌後の点P4、P6とを対比すると、プローブ18の回転方向に伴って、肉がアドバンシングサイド側からリトリーティングサイド側に移動していることが諒解されよう。なお、前記境界面の角度を−40°に設定すると、プローブが挿入される領域からギャップの一部がはみ出してしまう。一方、これを防ぐためにプローブを大径な形状のものにすると、ツール全体として大型化は避けられず、またプローブを回転させる装置自体も大型化する不都合を露呈する。
4C and 4D, in the displacement from the point P3 to the point P4 and the displacement from the point P5 to the point P6 when the inclination angle of the boundary surface is set to −20 ° and −30 °. It is understood that the amount of plastic flow of the workpiece meat gradually increases and exhibits a high filling effect on the gap G between the
そこで、本実施の形態においては、図2に示すように、プローブ18の中心線L1を、第1端面12と第2端面14との境界面からアドバンシングサイドに存在するワークW1側に偏在させる。すなわち、プローブ18は、アドバンシングサイドに存在するワークW1側に偏在させて埋没させる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the center line L1 of the
換言すれば、図2及び図3に示すように、前記第1端面12と第2端面14との境界面をリトリーティングサイドにオフセットする量は、プローブ18が埋没される側の第1端面12と第2端面14との境界線L2からプローブ18の先端の直径dの1/2の範囲内とし、第1端面12と第2端面14とから形成される傾斜した境界面がプローブ18の先端の直径dの1/2の範囲と重なるように設定すると、より良好に摩擦撹拌接合される。円錐台状のプローブ18の回転する周壁部が十分な摩擦撹拌力を発揮するからである。さらに、プローブ18の中心線L1が、第1ワークW1の第1端面12である鈍角端面(隅角部)を通るように設定すると、確実に前記境界面がプローブ18の円錐台状の傾斜する周壁と重なるように配置されため、良好な接合品質を確保することが可能となる。
In other words, as shown in FIGS. 2 and 3, the amount of offset of the boundary surface between the
この状態で、図1に示す矢印Y方向に沿ってプローブ18が移動し、プローブ18によって肉が撹拌されることによって塑性流動する。そして、図2に示すように、第1端面12と第2端面14とから形成される傾斜した境界面に沿って、撹拌され軟化した肉が塑性流動し、第1端面12と第2端面14との間に存在するギャップGを埋めることができる。結局、図1に示すように、ワークW1、W2に対し、摩擦撹拌接合用工具10によって、摩擦撹拌接合することにより、接合強度に優れた接合部が得られる。
In this state, the
本実施の形態に係る摩擦撹拌接合方法は、例えば、図5に示すような薄肉部を備えたワークW3と厚肉部を備えたワークW4とから構成される形状にも適することができる。ここで、ワークW3とワークW4とは鋳造成形品である。 The friction stir welding method according to the present embodiment can be also suitable for a shape including, for example, a workpiece W3 having a thin portion and a workpiece W4 having a thick portion as shown in FIG. Here, the workpiece W3 and the workpiece W4 are cast products.
ここで、ワークW3がアドバンシングサイド側に存在するものとし、ワークW4がリトリーディング側に存在するものとする。 Here, it is assumed that the work W3 is present on the advanced side and the work W4 is present on the retreading side.
ワークW3の外周面である第1端面30に対し、ワークW4には、該第1端面30に対応した第2端面32が設けられている。ここで、第2端面32には段部34が設けられており、第1端面30は、該段部34上に配置される。その際、前記第1端面30と該第2端面32とから形成される境界面の角度が、摩擦撹拌接合用工具10のプローブ18を前記ワークW3に埋没させる角度を0°とした場合に(中心軸L1に沿って埋没する角度を0°とする)、−20°〜−30°の範囲内となるように設けられる。
The work W4 is provided with a
そして、摩擦撹拌接合用工具10のプローブ18をアドバンシングサイド側に存在するワークW3にオフセットして配置する。その際のオフセット量は、該プローブ18が埋没する側の第1端面30と第2端面32との境界線から該プローブ18の直径の1/2以内である。好ましくは、プローブ18の中心L1がワークW3の鈍角を形成する隅角部と一致するか、あるいはアドバンシング側に偏在させてもよい。そして、前記プローブ18を中心軸L1に沿って移動させ、摩擦撹拌接合を行うと、前記ワークW3と前記ワークW4とが良好に接合される。
Then, the
本発明に係る摩擦撹拌接合方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Of course, the friction stir welding method according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…摩擦撹拌接合用工具 12、30…第1端面
14、32…第2端面 16…回転体
18…プローブ L1…プローブの中心線
L2…境界線 W1、W2、W3、W4…ワーク
V1、V2…ベクトル
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1端面と第2端面とは互いに補角関係を形成するように鈍角と鋭角に傾斜する傾斜面であり、
前記摩擦撹拌接合用工具を構成するプローブは前記第1ワークと第2ワークに臨む際にその先を端部が徐々に縮径する円錐台状であり、
前記第1ワークの第1端面と第2ワークの第2端面とをギャップ(G)を介して対向配置する第1の工程と、
前記プローブの先端部中心を前記ギャップよりも第1ワークのアドバンシングサイドに位置決めする第2の工程と、
前記摩擦撹拌接合用工具を回転駆動するとともに前記プローブの先端部中心を前記第1ワークに回転埋没させて前記ギャップに前記第1ワークと第2ワークの肉を塑性流動させて後固化する第3の工程と、
からなり、
前記プローブの円錐台状の周壁の傾斜角度は、該プローブの軸線L1を基準とするとき、
前記第2ワークの第2端面の傾斜角度よりも前記軸線L1側に接近するように設定されていることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。 After the first end surface of the first workpiece and the second end surface of the second workpiece made of the same material as the first workpiece are arranged close to each other and facing each other, the first end surface is rotated by a friction stir welding tool that rotates. A friction stir welding method for joining the second end face and
The first end surface and the second end surface are inclined surfaces inclined to an obtuse angle and an acute angle so as to form a complementary angle relationship with each other,
The probe constituting the friction stir welding tool has a truncated cone shape whose end portion gradually reduces in diameter when facing the first workpiece and the second workpiece,
A first step of disposing the first end face of the first work and the second end face of the second work in opposition via a gap (G);
A second step of positioning the center of the tip of the probe closer to the advancing side of the first work than the gap;
The friction stir welding tool is rotationally driven, and the tip center of the probe is rotationally buried in the first workpiece, and the flesh of the first workpiece and the second workpiece is plastically flowed into the gap to be solidified later. And the process of
Tona is,
When the inclination angle of the frustoconical peripheral wall of the probe is based on the axis L1 of the probe,
Friction stir welding wherein the Rukoto than the inclination angle of the second end surface of the second workpiece is set so as to approach the axis L1 side.
前記第1ワークの第1端面と第2ワークの第2端面とを互いにギャップGを介して対向配置する際に、
前記第2端面の傾斜角度は前記プローブの軸線L1を中心とすると−20°〜−30°の範囲であることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。 In the friction stir welding method according to claim 1 or 2 ,
When the first end surface of the first workpiece and the second end surface of the second workpiece are arranged to face each other via a gap G,
The friction stir welding method according to claim 1, wherein an inclination angle of the second end face is in a range of -20 ° to -30 ° with respect to the axis L1 of the probe.
前記第1端面と第2端面とは互いに補角関係を形成するように鈍角と鋭角に傾斜する傾斜面であり、
前記摩擦撹拌接合用工具を構成するプローブは前記第1ワークと第2ワークに臨む際にその先を端部が徐々に縮径する円錐台状であり、
前記第1ワークの第1端面と第2ワークの第2端面とをギャップ(G)を介して対向配置する第1の工程と、
前記プローブの先端部中心を前記ギャップよりも第1ワークのアドバンシングサイドに位置決めする第2の工程と、
前記摩擦撹拌接合用工具を回転駆動するとともに前記プローブの先端部中心を前記第1ワークに回転埋没させて前記ギャップに前記第1ワークと第2ワークの肉を塑性流動させて後固化する第3の工程と、
からなり、
前記第1ワークの第1端面と第2ワークの第2端面とを互いにギャップGを介して対向配置する際に、
前記第2ワークの第2端面の傾斜角度は前記プローブの円錐台状の周壁の傾斜角度と同一に形成されていることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。 After the first end surface of the first workpiece and the second end surface of the second workpiece made of the same material as the first workpiece are arranged close to each other and facing each other, the first end surface is rotated by a friction stir welding tool that rotates. A friction stir welding method for joining the second end face and
The first end surface and the second end surface are inclined surfaces inclined to an obtuse angle and an acute angle so as to form a complementary angle relationship with each other,
The probe constituting the friction stir welding tool has a truncated cone shape whose end portion gradually reduces in diameter when facing the first workpiece and the second workpiece,
A first step of disposing the first end face of the first work and the second end face of the second work in opposition via a gap (G);
A second step of positioning the center of the tip of the probe closer to the advancing side of the first work than the gap;
The friction stir welding tool is rotationally driven, and the tip center of the probe is rotationally buried in the first workpiece, and the flesh of the first workpiece and the second workpiece is plastically flowed into the gap to be solidified later. And the process of
Consists of
When the first end surface of the first workpiece and the second end surface of the second workpiece are arranged to face each other via a gap G,
2. The friction stir welding method according to claim 1, wherein an inclination angle of the second end surface of the second workpiece is formed to be equal to an inclination angle of the frustoconical peripheral wall of the probe.
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