JP5714276B2 - 摩擦プラグ溶接部の補強 - Google Patents
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Description
本発明は、概して溶接方法に、特に摩擦溶接と鍛接とに関し、具体的には摩擦プラグ溶接部を補強するための方法と装置とを扱うものである。
摩擦溶接は、移動する被溶接物と固定部品の間の機械的な摩擦と、材料を可塑的に移行させて溶融させる横力との組み合わせにより熱を生成する一種の固相接合方法である。摩擦溶接は、エアロスペース産業、船舶産業、及び自動車産業における用途を含む広い用途において、様々な金属及び熱可塑性樹脂に使用することができる。摩擦溶接は、一部の用途において、異種の材料を接合できる、接合時間が比較的短い、及び溶接界面への入熱を制限することができるなど、様々な理由により他の溶接方法と比較して有利である。
摩擦プラグ溶接と呼ばれる摩擦溶接の一応用分野では、基板に設けられたテーパーの付いた穴の中に、テーパー付きプラグを摩擦溶接する。このような溶接技術は、キャスティングを修理するため、又は摩擦攪拌溶接の完了時に溶接部から攪拌プローブを引抜くときに生じる穴を埋めるために使用することができる。
溶融のラインに沿った摩擦プラグ溶接部の溶接強度特性は、一部の応用分野で所望の強度特性に達しないことがある。例えば、タンクの周囲の摩擦攪拌溶接部上の終端の穴を閉じるために使用されるとき、親タンク材料との溶融ラインに沿った摩擦プラグ溶接部の強度は、摩擦攪拌溶接部の強度に満たない場合がある。
したがって、溶接強度特性を向上させる摩擦プラグ溶接のための方法と装置を提供することが望ましい。
開示される実施形態は、補強部を含む摩擦プラグ溶接部を作製する方法と装置とを提供する。このような補強部は、プラグを取り囲み、プラグ溶接部の強度を増大させる溶接床により形成される。この溶接床によって強度が追加されることにより、溶接部のコンシステンシーが上昇し、負荷支持能が増大しうる。本発明の摩擦プラグ溶接法により行われる修理は、強度性能が高いと評価され、このような溶接部を含むその他の負荷支持構造は、更に大きな負荷を支持するように設計することができる。開示される実施形態は、限定されないが、摩擦攪拌溶接部の終端の穴の閉鎖、キャスティングなどの部品の修復、及び構造への構成要素の取り付けを含む様々な用途に使用することができる。溶接部の強度の増大は、時間延長及び／又は材料費の増大を殆ど生じさせることなく達成することができる。開示される実施形態は、鍛造、機械加工、又は他の方法により部品に形成されうる様々な種類の空所の増加に関連して使用することができる。
本発明は、被溶接物の摩擦プラグ溶接方法に関し、本方法は、
金属プラグを回転させること、
プラグを可塑化し、回転するプラグを強制的に穴に通して金床に押し当てることにより被溶接物の穴を充填すること、及び
プラグ周囲の被溶接物に溶接床を形成すること
を含む。
金属プラグを回転させること、
プラグを可塑化し、回転するプラグを強制的に穴に通して金床に押し当てることにより被溶接物の穴を充填すること、及び
プラグ周囲の被溶接物に溶接床を形成すること
を含む。
本発明は、溶接床を形成することが、可塑化されたプラグの一部を金床のキャビティ中に押出し成形することを含む上述の方法にも関する。
本発明は、溶接床を形成することが、被溶接物の一部を金床の皿穴中へと変位させることを含む上述の方法にも関する。
本発明は、回転するプラグを強制的に穴に通すことが、プラグを穴に引き込むことにより行われる上述の方法にも関する。
本発明は、回転するプラグを強制的に穴に通すことが、プラグを穴に押し込むことにより行われる上述の方法にも関する。
本発明は、溶接床周囲の被溶接物にコイン部を形成することを更に含む上述の方法にも関する。
本発明は、コイン部を形成することが、プラグの一部を、金床のリセスの中に向かって半径方向外側に押出し成形することを含む上述の方法にも関する。
本発明は、被溶接物に補強された摩擦プラグ溶接部を形成するための装置に関し、本装置は、
プラグを回転させ、回転するプラグを被溶接物の穴に強制的に通す手段と、
被溶接物の一面に接して配置される金床と
を備えており、金床は、
プラグを強制的に穴に通すときにプラグの先端を受ける穴と軸方向に整列する中央開口部と、
中央開口部に近接して中央開口部を取り囲み、金床と被溶接物の前記面との間の領域を画定する皿穴であって、金床と被溶接物の前記面との間の領域の中にプラグの一部が押出し成形されて、摩擦プラグ溶接部を補強する周囲の溶接床が形成される皿穴と、
皿穴を取り囲んで溶接床の周囲のコイン部を形成するリセスと
を含んでいる。
プラグを回転させ、回転するプラグを被溶接物の穴に強制的に通す手段と、
被溶接物の一面に接して配置される金床と
を備えており、金床は、
プラグを強制的に穴に通すときにプラグの先端を受ける穴と軸方向に整列する中央開口部と、
中央開口部に近接して中央開口部を取り囲み、金床と被溶接物の前記面との間の領域を画定する皿穴であって、金床と被溶接物の前記面との間の領域の中にプラグの一部が押出し成形されて、摩擦プラグ溶接部を補強する周囲の溶接床が形成される皿穴と、
皿穴を取り囲んで溶接床の周囲のコイン部を形成するリセスと
を含んでいる。
本発明は、金属製の被溶接物の摩擦プラグ溶接方法に関し、本方法は、
金属プラグを回転させること、
被溶接物を貫通する穴の一端に、回転するプラグを強制的に挿入すること、
回転するプラグと被溶接物との摩擦係合により生じる熱を使用してプラグを可塑化すること、
被溶接物に接触するように金床を配置すること、
被溶接物にプラグを鍛接して、可塑化されたプラグを金床に押し当てること、
可塑化したプラグの一部を金床のキャビティ中に押出し成形して、被溶接物上にプラグの一端を取り囲む溶接床を形成することにより、溶接部を補強すること、及び
可塑化したプラグを金床のリセス中に押出し成形することにより、溶接の周囲の被溶接物にコイン部を形成すること
を含む。
金属プラグを回転させること、
被溶接物を貫通する穴の一端に、回転するプラグを強制的に挿入すること、
回転するプラグと被溶接物との摩擦係合により生じる熱を使用してプラグを可塑化すること、
被溶接物に接触するように金床を配置すること、
被溶接物にプラグを鍛接して、可塑化されたプラグを金床に押し当てること、
可塑化したプラグの一部を金床のキャビティ中に押出し成形して、被溶接物上にプラグの一端を取り囲む溶接床を形成することにより、溶接部を補強すること、及び
可塑化したプラグを金床のリセス中に押出し成形することにより、溶接の周囲の被溶接物にコイン部を形成すること
を含む。
まず図１を参照する。全体を通して参照番号２０で示す装置は、補強された摩擦プラグ溶接部作製方法を実施するために使用することができる。本発明の方法及び装置２０は、アルミニウム合金などの金属材料同士の間に摩擦プラグ溶接部を作製するために特に有用であるが、溶接される部品は、限定しないが、熱可塑性樹脂などの他の材料を含んでいてもよい。成形されたプラグ２４には、回転するプラグ２４を被溶接物２２の穴２６に強制的に通過させる力３０が印加されて、プラグ２４は矢印２８で示すようにその縦軸２１を中心に回転する。プラグ２４が強制的に穴２６に通されるとき、回転するプラグ２４と被溶接物２２との間に生じる摩擦は熱を生じさせ、この熱によってプラグ２４と被溶接物２２とがそれらの摩擦界面２３で可塑化して溶接部３３が生成される。
回転するプラグ２４は、強制的に穴２６に通されるとき、金床３２と係合して金床３２に押し当てられる。この金床３２は、プラグ２４と溶接部３３とを取り囲む溶接床３４を被溶接物２２に形成するように、可塑化されたプラグ２４と被溶接物２２とを押出し成形するように構成されている。回転するプラグ２４が穴２６を貫通して金床３２に達したら、プラグ２４を回転させるために使用されたトルクが取り除かれて、プラグ２４は停止する。しかしながら、力３０を短期間維持して、プラグ２４を被溶接物２２に鍛接させることができる。溶接床３４は、結果として得られる溶接部３３を補強する機能を有する。
図２は、摩擦攪拌溶接部３６の典型的な一使用例を示し、この場合、摩擦攪拌溶接部３６は、円筒状の被溶接物２２の外周に沿って延びて、摩擦攪拌溶接プローブ（図示しない）を引き抜くことにより生じた被溶接物２２の穴２６で終端する。図１に示す装置を用いて、摩擦プラグ溶接による穴２６を閉鎖することができる、この場合、溶接プラグ２４が穴２６を塞ぎ、溶接プラグ２４は、溶接部３３を取り囲む溶接床３４により補強された溶接部３３により被溶接物２２に接合される。
図３及び４は、本発明の実施形態により作製された、補強された摩擦プラグ溶接部３３を示す。高さを付けた、幅Ｗ１を有するリング状の溶接床３４は、図３に示す被溶接物２２の一方の側２２ａに形成されており、この溶接床３４はプラグ２４の一端２７を取り囲んでプラグ２４と被溶接物２２との間の溶接部３３を補強している。図３は、溶接部３３の裏側３３ａを示しており、図４は溶接部３３の表側を示している。図３及び４では、プラグ２４の端部２７、２９は切断されている。
図５は、上記に概説した補強された摩擦プラグ溶接部３３の形成方法の基本的なステップを大雑把に示している。本方法は、ステップ４０において、その軸２１（図１）を中心にプラグ２４を所望の速度及び選択したトルクレベルで回転させることにより開始される。ステップ４２に示すように、金床３２を被溶接物２２の一方の側２２ａに接するように配置して、金床３２が被溶接物の穴２６とほぼ整列するように金床でこの穴を覆う。４４では、回転するプラグ２４を強制的に被溶接物の穴２６に通すことにより、摩擦熱により被溶接物２２とプラグ２４との間の界面２３の可塑化を引き起こす。４６に示すように、プラグ２４は変位を続け、金床３２に当たって鍛造される。
ステップ４８では、可塑化したプラグ２４を押出し成形し、被溶接物２２の一部を部分的に潰して後述するような金床３２内の皿穴３２ｃ（図６）を形成することにより、溶接部３３の裏側３３ａに、プラグ２４の一端２７を取り囲む溶接床３４を形成する。ステップ５０では、プラグ２４の回転を停止させるが、プラグ２４にかかる鍛造力３０（図１）は、溶接部３３が完成するまでの間維持する。最後に、ステップ５１において、被溶接物２２を越えて溶接部３３の裏側３３ａ及び表側３３ｂの両方に延びるプラグ２４の露出部分を、被溶接物２２からフラッシュカットにより取り除くことができる。
次に図６を参照する。図６は、補強された摩擦プラグ溶接部を形成するための装置２０の一実施形態の更なる詳細を示している。この実施例では、円筒形の金属プラグ２４は、機械加工又は鋳造により、所望の直径ｄを有するように作製されており、被溶接物２２の穴２６と軸方向に整列したテーパー付き下部先端部２４ａを含んでいる。図に示す実施例では、被溶接物の穴２６はテーパーを有しているが、限定しないが、直線的な側面を有する穴２６（図示しない）を含め、他の断面形状も可能である。プラグ２４の直径ｄは、穴２６の最大部直径より大きい。
金床３２の上面３５は、被溶接物２２の一方の側２２ａと対面接触式に係合するように構成されている。金床３２は円形のキャビティ３２ａを含み、このキャビティは、プラグ２４の先端部２４ａを受ける円形凹部３２ｂを中央に有している。円形凹部３２ｂは、下部を傾斜した側壁３２ｃにより、上部を、傾斜した壁部３２ｅによって形成されるテーパー付きの皿穴３２ｄにより、画定されている。図に示す皿穴３２ｄは、皿穴の壁部３２ｅの傾斜によりテーパーのついた断面形状を有しているが、他の断面形状も可能である。また、キャビティ３２ａ並びに凹部３２ｂは、円形以外の形状を有してもよい。皿穴の壁部３２ｅは、被溶接物２２の下方において放射方向に沿って外側に延びるので、被溶接物２２は、皿穴の壁部３２ｅの上に突き出す棚状のリップ部２２ｄを形成する。
図７及び８は、それぞれ金床３２及びプラグ２４の更なる詳細を示している。中央キャビティ３２ａの直径Ｄは、プラグ２４の直径ｄよりわずかに大きくすることができる。テーパー付き皿穴３２ｄの傾斜を画定する傾斜角θ、即ち皿穴の壁部３２ｅの向かい合う側面の間の角度は、用途に応じて広い範囲で変更することができ、プラグ２４のテーパー付き先端部２４ａの傾斜を画定する傾斜角Φ１と実質的に異なっていても、同じでもよい。後述するように、θの値が大きい程、テーパー付き皿穴３２ｄの幅Ｗ２は大きくなり、これにより生成される溶接床３４の幅Ｗ１も大きくなる（図３）。プラグ２４のテーパー付き先端部２４ａの傾斜角Φ１は、一般に、凹部３２ｂを画定する側壁３２ｃの傾斜角Φ２と同じ位にすることができる。幾つかの応用例では、プラグ２４のテーパー付き先端部２４ａの傾斜角Φ１とは無関係に、角度θは比較的大きい方が望ましい。例えば、限定しないが、一実用的実施形態では、概ね９０°の傾斜角θによりほぼ最適な結果が得られることが判明した。傾斜角θが増大すると、皿穴３２ｄの幅Ｗ２が増大し、それにより溶接床３４の断面積が増大する。断面積の大きい溶接床３４は、溶接部３３に印加される応力の低減を補助することができる。加えて、比較的大きな傾斜角θは、金床のキャビティ３２ａを完全に埋めるために必要なプラグ２４の変位幅を短縮することができ、これにより全体的に小さな入熱で溶接部３３を作製することができ、したがって材料特性の劣化を低減することができる。
再び図６を参照する。摩擦プラグ溶接部は、装置２０により、基本的に二段階で完成する。第１の段階は溶接の開始時に始まり、皿穴３２ｄを含むキャビティ３２ａがプラグ２４によって塞がったときに終了する。この第１段階の間、プラグ２４と被溶接物２２との係合によって生じる摩擦熱と、プラグ２４に印加される下方への力３０との組み合わせはプラグ２４を可塑化するために十分であるので、キャビティ３２ａ中にプラグ２４を押出し成形することが可能である。プラグ２４は、金床３２内のキャビティ３２ａ中に鍛造され続け、最終的には皿穴３２ｄを含むキャビティ３２ａがほぼ完全に塞がれる。溶接部３３作製の第２段階は、金床３２中のキャビティ３２ａがプラグの材料２４で塞がれたときに始まり、溶接部３３の完成をもって終了する。
図９、１０、及び１１は、装置２０を使用して補強溶接床３４を有する摩擦プラグ溶接部３３を作製する段階の進行状況を示している。図９では、回転するプラグ２４のテーパー付き先端部２４ａが、被溶接物の穴２６に押し込められて、穴２６の周囲の被溶接物２２と摩擦的に係合することにより、プラグ２４及び被溶接物２２の両方を、それらの摩擦界面２３の領域内において加熱及び可塑化する。プラグの直径ｄ（図６）は被溶接物の穴２６の直径より大きいので、プラグ２４により被溶接物２２は金床３２に対してぴったりと押し付けられる。界面２３において摩擦により生成された熱が、半径方向に沿って外側に広がって被溶接物２２の環状のリップ部２２ｄに伝わることにより、リップ部２２ｄが可塑化されて皿穴３２ｄ内へと下方に変位し、皿穴の壁部３２ｅに接しうる。
図１０は、プラグ２４の金床３２に向かう変位がやや進行したことにより、可塑化したリップ部２２ｄが皿穴３２ｄ内へ、特に皿穴の壁部３２ｅに向かって変位した又は折れた状態を示している。図１１及び１２は、プラグ２４の最終的な変位をしめす。この最終的な変位においては、プラグ２４が、金床３２と係合し、被溶接物のリップ部２２ｄをキャビティ３２ａ内に変位させて皿穴の壁部３２ｅに対して押し当てることにより、溶接部３３の裏側３３ａの周りに溶接床３４が形成される（図１２）。
図１３に示すように、溶接部の完成後、プラグ２４の被溶接物２２を越えて延びる部分２４ｂ、２４ｃを、鋸切断、研削、又はその他の方法によって除去し、溶接されたプラグ２４を取り囲む高さｈ１の溶接床３４を残すことができる。
次に図１４及び１５を参照する。これらの図は、図６〜１２に示す実施形態に類似した装置２０の別の実施形態を示しており、この実施形態では、金床３２内にリング状のリセス３２ｆが形成されている。リセス３２ｆは、皿穴の側壁３２ｅに隣接して、この側壁３２ｅから放射方向に沿って外側に延びている。この実施形態において、図に示す実施形態では、リセス３２ｆは、所定の高さｈ２及び幅Ｗ３の矩形の断面を有しているが、他の断面形状も可能である。リセス３２ｆは、器械加工又は他の方法により金床３２内に形成することができる。
リセス３２ｆにより、溶接部３３の裏側３３ａにリング状のコイン部３９を形成することが可能になる。このコイン部は、有利には、溶接床３４から放射状に延びる比較的浅い部分である。コイン部３９の形成は、上述した溶接部３３の第１段階の間に開始され、第２段階を通して継続する。被応接物のリップ部２２ｄ及び／又はプラグ２４の可塑化した材料は、溶接が進行するに従って放射方向に沿って外側に変位し、この材料の部分３７（図１４）がリセス３２ｆ内で押出し成形されてコイン部３９が形成される。コイン部３９の幅Ｗ４は、プラグ２４の変位が溶接の第２段階を通して継続するに従って増大する。コイン部３９の最終的な幅Ｗ４は、プラグ２４の直径ｄと、プラグ２４によって変位する被溶接物２２由来の材料の量によって決定されうる。プラグ２４の直径が大きい程、コイン部３９の幅は広くなる。コイン部３９の高さは、金床３２内のリセス３２ｆの高さｈ２によって決定される。コイン部３９は、溶接部３３周辺の強度を高めることができ、この追加的な強度により、被溶接物２２から溶接部３３に伝達される引張り荷重の量が低減されうる。
次に、装置２０の別の形態を示す図１６及び１７を参照する。この実施例では、被溶接物２２の穴６４は円筒形状であり、プラグ２４は穴６４及び金床３２の開口部５４を貫通するシャフト６０を含んでいる。シャフト６０の下端６０ａは、矢印２８で示すように回転するチャック６２内に保持され、矢印３０によって示す力により軸方向に沿って下方に引っ張られる。プラグ２４の上端は、キャップ部５８を含むテーパー付きヘッド５６を含んでいる。この実施例では、チャック６２はプラグ２４を回転させると同時に金床３２を通してプラグ２４を下方に引っ張るので、ヘッド５６のテーパー面５６ａは、被溶接物２２と係合してヘッド５６を可塑化させる必要な摩擦熱を生成する。ヘッド５６は、図６〜１３に関連して前述した実施例と同様に、可塑化すると、被溶接物の穴６４を通して皿穴３２ｃの中へ下方に向かって押出し成形され、皿穴３２ｃ内で凝固して溶接床３４を形成する。溶接部の完成後、図１７に示すように、ヘッド５６のキャップ部５８と、シャフト６０とを、プラグ２４から除去することができる。
上述のように、補強された摩擦プラグ溶接部を形成するための本発明の方法と装置は、摩擦攪拌溶接の間に形成される末端部の穴の閉鎖、及び構造物への部品の取り付けを含む様々な用途に用いることができる。また、図１８に示すように、本発明の実施形態を用いて、所望の性能基準を有していない可能性がある溶接部３６の領域６６を再加工することができる。この実施例では、一連の重複する穴（図示しない）が連続的に形成された後、溶接された各プラグを溶接床３４により取り囲む本発明の摩擦プラグ溶接方法を使用して、それらの穴がプラグ２４で閉鎖される。補強された摩擦プラグ溶接部は、溶接部３６の領域６６に所望の性能基準を回復することができる。
本発明の実施形態は、可能性を有する様々な分野、例えばエアロスペース産業、船舶産業、及び自動車産業を含む特に輸送産業に用途を見出すことができる。したがって、図１９及び２０に示すように、本発明の実施形態を、図１９に示す航空機の製造及び保全方法７０と、図２０に示す航空機７２とに関連して使用することができる。製造前の段階として、例示的方法７０は、航空機７２の仕様及び設計７４と、材料調達７６とを含むことができ、ここで、本発明の補強された摩擦プラグ溶接部は、航空機７２に使用される部品又は構成要素の組立てに使用するために仕様を定めることができる。製造段階では、航空機７２の構成要素及びサブアセンブリの製造７８と、システムインテグレーション８０とが行われる。本発明の方法と装置を使用して、これらの製造プロセスの間に部品の固定及び接合を行うことができる。その後、航空機７２は認可を受けて納品８２され、就航８４される。顧客によって就航される間、航空機７２は、定期的なメンテナンス及び点検８６（改良、再構成、改装なども含む）を受ける。本発明の方法と装置を使用して、メンテナンス及び点検８６の間に部品又は構成要素を修理することができる。
方法７０の各プロセスは、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば、顧客）が実施又は実行することができる。本明細書の目的のために、システムインテグレータには、限定しないが、任意の数の航空機製造業者及び主要なシステム下請業者が含まれ、第三者には、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者が含まれ、オペレータには、航空会社、リース会社、軍事団体、行政機関等が含まれる。
図２０に示すように、例示的方法７０により製造された航空機７２は、複数のシステム９０と内装９２とを有する機体８８を含むことができる。本発明の方法と装置を使用して、機体８８の一部を形成する部品又は機体８８に取り付けられる部品上に、補強された溶接部を形成することができる。高レベルなシステム９０の実施例には、推進システム９４、電気システム９６、油圧システム９８、及び環境システム１００のうちの一又は複数が含まれる。任意の数のその他のシステムが含まれてよい。エアロスペース産業の実施例を示したが、本発明の原理は、船舶産業及び自動車産業といった他の産業に適用することができる。
本発明の方法及び装置を利用して、製造及び保全方法７０の一又は複数の任意の段階の間に溶接部を作製することができる。例えば、製造プロセス７８に対応する構成要素又はサブアセンブリは、本発明の方法及び装置を使用して溶接される部品を含むことができる。また、航空機７２のアセンブリを実質的に効率化すること又は航空機７２の製造費を実質的に低減することにより、一又は複数の方法の実施形態、或いはその組み合わせを、製造段階７８及び８０の間に利用することができる。同様に、本発明の方法及び装置を使用して、航空機７２が就航される間に利用される部品を溶接することができる。
特定の例示的実施形態に関して本発明の実施形態について説明したが、特定の実施形態は、説明を目的としたものであって制限を目的としたものではなく、当業者であれば他の変形例も想起可能であろう。また、本発明は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
金属製の被溶接物の穴を充填する方法であって、
穴の中にプラグを摩擦溶接すること、及び
被溶接物内に、プラグをほぼ取り囲む溶接床を形成すること
を含む方法。
（態様２）
摩擦溶接を、
プラグを回転させること、及び
回転するプラグを穴の中に押し込むこと
により実行する、態様１に記載の方法。
（態様３）
溶接床を形成することを、
プラグを可塑化すること、
被溶接物と接するように、穴の周囲に金床を配置すること、及び
可塑化したプラグを、金床内のキャビティの中に押出し成形すること
により実行する、態様１に記載の方法。
（態様４）
押出し成形することを、可塑化したプラグを、放射方向に沿って外側に、キャビティの中へ押出し成形することにより実行する、態様３に記載の方法。
（態様５）
被溶接物に、溶接床を取り囲むコイン部を形成すること
を更に含む、態様３に記載の方法。
（態様６）
コイン部を形成することを、可塑化したプラグの一部を、キャビティを取り囲むリセス中に押出し成形することにより実行する、態様５に記載の方法。
（態様７）
プラグを穴の中に摩擦溶接した後で、被溶接物を越えて延びるプラグの部分を除去すること
を更に含む、態様１に記載の方法。
（態様８）
被溶接物内の穴を摩擦プラグ溶接するための装置であって、
プラグを回転させ、かつ、回転するプラグを強制的に穴に通す手段、及び
穴を覆うように被溶接物に接触させて配置される金床であって、プラグの一部を中に押出し成形してプラグ周囲に溶接床を形成することができるキャビティを含む金床
を含んでいる装置。
（態様９）
キャビティが、
プラグの先端を受けるための、金床内の中央凹部、及び
凹部を取り囲む、金床内の皿穴
を含んでいる、態様８に記載の装置。
（態様１０）
皿穴が、被溶接物に対向する壁部を含んでいる、態様９に記載の装置。
（態様１１）
キャビティが、皿穴の壁部に隣接して当該壁部を取り囲むリセスを更に含んでいる、態様１０に記載の装置。
（態様１）
金属製の被溶接物の穴を充填する方法であって、
穴の中にプラグを摩擦溶接すること、及び
被溶接物内に、プラグをほぼ取り囲む溶接床を形成すること
を含む方法。
（態様２）
摩擦溶接を、
プラグを回転させること、及び
回転するプラグを穴の中に押し込むこと
により実行する、態様１に記載の方法。
（態様３）
溶接床を形成することを、
プラグを可塑化すること、
被溶接物と接するように、穴の周囲に金床を配置すること、及び
可塑化したプラグを、金床内のキャビティの中に押出し成形すること
により実行する、態様１に記載の方法。
（態様４）
押出し成形することを、可塑化したプラグを、放射方向に沿って外側に、キャビティの中へ押出し成形することにより実行する、態様３に記載の方法。
（態様５）
被溶接物に、溶接床を取り囲むコイン部を形成すること
を更に含む、態様３に記載の方法。
（態様６）
コイン部を形成することを、可塑化したプラグの一部を、キャビティを取り囲むリセス中に押出し成形することにより実行する、態様５に記載の方法。
（態様７）
プラグを穴の中に摩擦溶接した後で、被溶接物を越えて延びるプラグの部分を除去すること
を更に含む、態様１に記載の方法。
（態様８）
被溶接物内の穴を摩擦プラグ溶接するための装置であって、
プラグを回転させ、かつ、回転するプラグを強制的に穴に通す手段、及び
穴を覆うように被溶接物に接触させて配置される金床であって、プラグの一部を中に押出し成形してプラグ周囲に溶接床を形成することができるキャビティを含む金床
を含んでいる装置。
（態様９）
キャビティが、
プラグの先端を受けるための、金床内の中央凹部、及び
凹部を取り囲む、金床内の皿穴
を含んでいる、態様８に記載の装置。
（態様１０）
皿穴が、被溶接物に対向する壁部を含んでいる、態様９に記載の装置。
（態様１１）
キャビティが、皿穴の壁部に隣接して当該壁部を取り囲むリセスを更に含んでいる、態様１０に記載の装置。
２０ 装置
２１ 縦軸
２２ 被溶接物
２２ａ 一方の側
２２ｄ リップ部
２３ 界面
２４ プラグ
２４ａ 先端部
２４ｂ 部分
２４ｃ 部分
２６ 穴
２７ 一端
２８ 矢印
２９ 端部
３０ 力
３２ 金床
３２ａ キャビティ
３２ｂ 凹部
３２ｃ 側壁
３２ｄ 皿穴
３２ｅ 壁部
３２ｆ リセス
３３ 溶接部
３３ａ 裏側
３３ｂ 表側
３４ 溶接床
３６ 溶接部
３７ 部分
３９ コイン部
５４ 開口部
５６ ヘッド
５６ａ テーパー面
５８ キャップ部
６０ シャフト
６０ａ 下端
６２ チャック
６４ 穴
６６ 領域
７２ 航空機
８８ 機体
９０ システム
９２ 内装
９４ 推進システム
９６ 電気システム
９８ 油圧システム
１００ 環境システム
２１ 縦軸
２２ 被溶接物
２２ａ 一方の側
２２ｄ リップ部
２３ 界面
２４ プラグ
２４ａ 先端部
２４ｂ 部分
２４ｃ 部分
２６ 穴
２７ 一端
２８ 矢印
２９ 端部
３０ 力
３２ 金床
３２ａ キャビティ
３２ｂ 凹部
３２ｃ 側壁
３２ｄ 皿穴
３２ｅ 壁部
３２ｆ リセス
３３ 溶接部
３３ａ 裏側
３３ｂ 表側
３４ 溶接床
３６ 溶接部
３７ 部分
３９ コイン部
５４ 開口部
５６ ヘッド
５６ａ テーパー面
５８ キャップ部
６０ シャフト
６０ａ 下端
６２ チャック
６４ 穴
６６ 領域
７２ 航空機
８８ 機体
９０ システム
９２ 内装
９４ 推進システム
９６ 電気システム
９８ 油圧システム
１００ 環境システム
Claims (8)
- 金属製の被溶接物の穴を充填する方法であって、
穴の中にプラグを摩擦溶接すること、及び
被溶接物内に、プラグをほぼ取り囲む溶接床を形成すること
を含み、
溶接床を形成することを、
プラグを可塑化すること、
被溶接物と接するように、穴の周囲に金床であって、当該金床は、被溶接物と対向する底面を有した第１キャビティであって、プラグを受取るようにされた第１キャビティを備え、当該金床は第１キャビティを囲む第２キャビティをさらに備え、第２キャビティは、直径において第１キャビティと比して大きく、深さにおいて第１キャビティと比して小さく、第２キャビティは第１キャビティを取り囲む、テーパー付けられた凹部を有し、テーパー付けられた凹部は第１キャビティの深さに対して下に向かって角度付けられている、金床を配置すること、及び
可塑化したプラグを、金床内の第２キャビティの中に押出し成形すること
により実行する、方法。 - 摩擦溶接を、
プラグを回転させること、及び
回転するプラグを穴の中に押し込むこと
により実行する、請求項１に記載の方法。 - 押出し成形することを、可塑化したプラグを、放射方向に沿って外側に、第２キャビティの中へ押出し成形することにより実行する、請求項１に記載の方法。
- 被溶接物に、溶接床を取り囲むコイン部を形成すること
を更に含む、請求項１に記載の方法。 - コイン部を形成することを、可塑化したプラグの一部を、第１キャビティを取り囲むリセス中に押出し成形することにより実行する、請求項４に記載の方法。
- プラグを穴の中に摩擦溶接した後で、被溶接物を越えて延びるプラグの部分を除去すること
を更に含む、請求項１に記載の方法。 - 被溶接物内の穴を摩擦プラグ溶接するための装置であって、
プラグを回転させ、かつ、回転するプラグを強制的に穴に通す手段、及び
穴を覆うように被溶接物に接触させて配置される金床であって、プラグの一部を中に押出し成形してプラグ周囲に溶接床を形成することができるキャビティを含む金床
を含んでおり、
キャビティが、
プラグの先端を受けるための、金床内の中央凹部、及び
凹部を取り囲む、金床内の皿穴
を含んでおり、
皿穴が、被溶接物に対向する壁部を含んでいる、装置。 - キャビティが、皿穴の壁部に隣接して当該壁部を取り囲むリセスを更に含んでいる、請求項７に記載の装置。
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