JP6276716B2 - 接合方法 - Google Patents
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Description
また、万力を用いて金属要素同士を支持台に移動不能に拘束することができる。また、第一タブ部に摩擦攪拌のスタート位置を設定することができ、第二タブ部に摩擦攪拌のエンド位置を設定することができる。また、充填工程を行うことで、抜き穴が残存するのを防ぐことができる。
さらに、突合部に隙間が形成されることで、この隙間が突合面の不陸を吸収するため、隙間の上方の摩擦攪拌接合を行う接合部分に関しては金属要素同士が隙間なく密着し、高品質に摩擦攪拌接合を行うことを可能としている。
なお、各凸部11b,12b,13bは、凸部11bと凸部12bおよび凸部11bと凸部13bを付き合わせた際の幅寸法が、回転ツールAのショルダ径(ショルダ部A1の外径)よりも大きくなるようになっている(図3(a)および(b)参照)。
回転ツールAを回転させつつ突合部Jに沿って移動させると、図3の(b)に示すように、回転ツールAと金属との摩擦熱により突合部Jの金属が塑性流動化し、突合部Jが固相接合される。本実施形態では、突合面11a,13a(12a)同士の間に形成された隙間の上方において、接合後も各金属部材10の凸部11b,12b,13bが残るように摩擦攪拌接合がなされる。
図4は、実施形態における接合工程の工程例1を説明する図である。なお、この図4は図1の凸部11b,13bの突合部Jのところを主に示す平面図であり、タブ部2,3を突合部Jの側方に配置した場合を示している。図4の(a)に第一工程の様子を説明するための平面図を示す。図4の(b)に第二工程の様子を説明するための平面図を示す。
次に、図5の(b)に示すように、回転ツールAは、攪拌ピンA2を回転させたままエンド位置E11に向かって相対移動され、金属を塑性流動化させて塑性化領域W11を形成して、各凸部11b,13b同士、つまり、第一金属部材11(図1等参照)と第二金属部材13(図1等参照)を接合する。
そして、図5の(d)に示すように、回転ツールAは、突合部Jに塑性化領域W12を形成してエンド位置E12から引き抜かれて摩擦攪拌を終了する。
図6は、実施形態における接合工程の工程例2を説明する図である。なお、この図6は図1の凸部11b,13bの突合部Jのところを主に示す平面図であり、タブ部2,3を突合部Jの側方に配置した場合を示している。図6の(a)に第一工程の様子を説明するための平面図を示す。図6の(b)に第二工程の様子を説明するための平面図を示す。
図7は、実施形態における接合工程の工程例3を説明する図である。なお、この図7は図1の凸部11b,13bの突合部Jのところを主に示す平面図であり、タブ部2,3を突合部Jの側方に配置した場合を示している。図7の(a)に第一工程の様子を説明するための平面図を示す。図7の(b)に第二工程の前半の様子を説明するための平面図を示す。図7の(c)に第二工程の後半の様子を説明するための平面図である。
図8は、実施形態における接合工程の工程例4を説明する図である。なお、この図8は図1の凸部11b,13bの突合部Jのところを主に示す平面図であり、タブ部2,3を突合部Jの側方に配置した場合を示している。図8の(a)に第一工程の様子を説明するための平面図を示す。図8の(b)に第二工程の様子を説明するための平面図を示す。
次に、図9の(b)に示すように、回転ツールAは、攪拌ピンA2を回転させたままエンド位置E41に向かって相対移動され、金属を塑性流動化させて塑性化領域W41を形成して、各金属部材10同士を接合する。このとき、攪拌ピンA2がエンド位置E41から引き抜かれると、塑性流動化していた金属は直ぐに塑性化領域W41に変化し、抜き穴H1が形成される。
そして、図9の(e)に示すように、回転ツールAは、エンド位置E42から引き抜かれて摩擦攪拌を終了する。これによって、第二接合範囲R42では、塑性化領域W42が形成されることで、凸部11bと凸部13bとを接合する。つまり、第一金属部材11(図1等参照)と第二金属部材13(図1等参照)とが接合される。
図10は、実施形態における接合工程の工程例5を説明する図である。なお、この図10は図1の凸部11b,13bの突合部Jのところを主に示す平面図であり、タブ部2,3を突合部Jの側方に配置した場合を示している。図10の(a)に第一工程の様子を説明するための平面図を示す。図10の(b)に第二工程の前半の様子を説明するための平面図を示す。図10の(c)に第二工程の後半の様子を説明するための平面図である。
図11は、実施形態における接合工程の工程例6を説明する図である。なお、この図11は図1の凸部11b,13bの突合部Jのところを主に示す平面図であり、タブ部2,3を突合部Jの側方に配置した場合を示している。図11の(a)に第一工程の様子を説明するための平面図を示す。図11の(b)に第二工程の様子を説明するための平面図を示す。
つまり、回転ツールAの攪拌ピンA2(図3参照)は、タブ部2に設定されたスタート位置S62から塑性化領域W61内に設定されたエンド位置E62までの第二接合範囲R62の摩擦攪拌を行って、塑性化領域W62を形成して第一金属部材11と第三金属部材13とを接合する。このとき、工程例2と同様に、その回転ツールAの攪拌ピンA2の最終の引き抜き箇所が、塑性化領域W62の端部であるため、抜き穴(図示省略)が形成されている。そこで、この抜き穴には、肉盛り溶接などを行うことが好ましい。
例えば、前記実施形態では、3つの金属部材を接合する場合について説明したが、本発明の接合方法において接合される金属部材の数量は限定されるものではない。
11 第一金属部材
12 第二金属部材
13 第三金属部材
J 突合部
S スタート位置
E エンド位置
R 接合範囲(第一接合範囲、第二接合範囲)
W 塑性化領域
Claims (1)
- 金属要素同士の突合部を回転ツールで摩擦攪拌を行う接合方法であって、
前記金属要素同士を万力を介して支持台に移動不能に拘束する拘束工程と、
前記突合部の一端側から前記突合部の途中までに設けた第一の点までの第一接合範囲に摩擦攪拌を行う第一の摩擦攪拌接合工程と、
前記第一の点において前記回転ツールの攪拌ピンを前記金属要素の塑性化領域から垂直に抜き出した際に生じた抜き穴に金属部材を充填する充填工程と、
前記充填工程後に、前記第一の摩擦攪拌接合工程により生じた第一接合範囲に属する塑性化領域内に設けた第二の点から前記突合部の他端側までの第二接合範囲に摩擦攪拌を行う第二の摩擦攪拌接合工程と、を含み、
前記拘束工程では、前記突合部を挟んで前記支持台の一方側に固定された前記万力と他方側に固定された受部材により前記金属要素同士の水平方向の押え付けを行うとともに、前記金属要素を中空部材とし、前記中空部材の突合面に凹部を成形し、前記中空部材同士の突合部に前記凹部による隙間を形成し、
前記第一の摩擦攪拌接合工程では、前記第一接合範囲に対する摩擦攪拌のスタート位置が前記金属要素同士の前記突合部の一端側の側方に配置された第一タブ部上に設定され、かつ、前記第一接合範囲のエンド位置が前記突合部の途中に設けた前記第一の点として設定され、
前記第二の摩擦攪拌接合工程では、前記第二接合範囲に対する摩擦攪拌のスタート位置が前記第一接合範囲に属する塑性化領域内に設けた前記第二の点として設定され、かつ、前記第二接合範囲のエンド位置が前記一端側とは反対の前記突合部の他端側の側方に配置された第二タブ部上に設定されていることを特徴とする接合方法。
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