JP6296330B2 - 摩擦攪拌接合方法 - Google Patents
摩擦攪拌接合方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6296330B2 JP6296330B2 JP2013220547A JP2013220547A JP6296330B2 JP 6296330 B2 JP6296330 B2 JP 6296330B2 JP 2013220547 A JP2013220547 A JP 2013220547A JP 2013220547 A JP2013220547 A JP 2013220547A JP 6296330 B2 JP6296330 B2 JP 6296330B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- rotary tool
- friction stir
- stir welding
- tool
- 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
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims description 80
- 238000003756 stirring Methods 0.000 title claims description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 67
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 177
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 51
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 51
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 38
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 34
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 15
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 13
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 2
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
すなわち、本願の請求項1に係る発明は、棒状の回転ツールを被接合材に回転させつつ押し込み、前記回転ツールと前記被接合材との少なくとも一方を接合線に沿って相対的に移動させることにより、当該被接合材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
少なくとも空気よりも高い熱伝導率のシールドガスを前記回転ツールの先端部の周囲に連続的に供給しながら接合し、
前記シールドガスの流量と、前記回転ツールの先端部の周囲の雰囲気中の酸素濃度と、の関係を回転ツールの回転数ごとに求め、
前記関係から前記回転ツールの回転数における前記シールドガスの流量を選定することを特徴とする摩擦攪拌接合方法である。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
一般的に、摩擦攪拌接合では、図2に示すように、回転ツール3を回転させつつプローブ4を被接合材10,11に押し込む。次いで、回転ツール3と被接合材10,11との少なくとも一方を接合線Tに沿って相対的に移動させることにより、プローブ4が接合対象の金属上を移動して、被接合材10,11を接合する。そして、上記摩擦攪拌接合の際に、シールドガス7を、回転ツール3及びその先端のプローブ4の先端部(以後、単に先端部と言う)の周囲に連続的に供給しながら接合する。
A=0.663×B−5.5 ・・・(1)
具体的には、図3に示すように、先ず、回転ツール3に接続されたプローブ4の先端が被接合材10(11)からの高さHとなるように、摩擦攪拌接合装置1を引き上げた状態で固定する。ここで、高さHは、特に限定されるものではなく、適宜選択することができる。具体的には、例えば、3〜25mmの範囲とすることが好ましく、3〜10mmの範囲とすることがより好ましい。
図1〜3に示す構成の摩擦攪拌接合装置1を用いて、下記に示す検証を行った。
<試験例1>
下記の表1に示した条件を用い、回転ツール3の先端周辺の酸素濃度(体積%)を変化させて摩擦攪拌接合による点接合を行い、回転ツール3が破断・破損までに何点の点接合が可能であるかを確認した。なお、酸素濃度は、図3中に示す符号Pの位置で、非接触式の酸素濃度計(東レエンジニアリング株式会社製、ジルコニア式酸素濃度計)を用いて測定した。結果を図4に示す。
上記表1の条件で、回転ツール3の各回転数における、シールドガス7の流量と、回転ツール3の先端部周辺Pの(雰囲気中の)酸素濃度との関係を確認した。なお、酸素濃度は、図3中に示す符号Pの位置で、非接触式の酸素濃度計(東レエンジニアリング株式会社製、ジルコニア式酸素濃度計)を用いて測定した。結果を図5に示す。
図5に示すように、回転ツール3にシールドガス7を供給すると、回転ツール3の先端部周辺Pの酸素濃度が低減する傾向が確認された。また、シールドガス7の供給量が同じであっても、回転ツール3の回転数が少ないほど、先端部周辺Pの酸素濃度の減少傾向が大きいことがわかった。しかしながら、更にシールドガスの供給量(流量)を増やしても、所定の供給ガス流量(限界供給量)以上では、回転ツール3の先端部周辺Pの酸素濃度は略一定となった。
A=0.066×B−5.53 ・・・(1)
下記の表2に示した条件を用い、摩擦攪拌接合による線接合を行って、回転ツール3が破断・破損までに可能な接合長を確認した。また、シールドガス種は、下記の表3に示すように2種類用いた。なお、接合終了時の回転ツール3の先端部温度は、図3中に示す符号Pの位置で、非接触式の温度計(東レエンジニアリング株式会社製、ジルコニア式酸素濃度計)を用いて測定した。結果を表3に示す。
下記の表2に示した条件を用い、摩擦攪拌接合による線接合を行った。また、シールドガス組成は、下記の表4に示すように6種類用いた。結果を表4及び図7〜9に示す。
2 ツールホルダ
3 回転ツール
4 プローブ
5 ガスノズル
6 環状空間
7 シールドガス
8A,8B,8C ガス供給源
10,11 被接合材
12 ガス混合器
Claims (7)
- 棒状の回転ツールを被接合材に回転させつつ押し込み、前記回転ツールと前記被接合材との少なくとも一方を接合線に沿って相対的に移動させることにより、当該被接合材を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
少なくとも空気よりも高い熱伝導率のシールドガスを前記回転ツールの先端部の周囲に連続的に供給しながら接合し、
前記シールドガスの流量と、前記回転ツールの先端部の周囲の雰囲気中の酸素濃度と、の関係を回転ツールの回転数ごとに求め、
前記関係から前記回転ツールの回転数における前記シールドガスの流量を選定することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。 - 前記回転ツールの回転数が一定となった後に、空気よりも高い熱伝導率のシールドガスを供給することを特徴とする請求項1に記載の摩擦攪拌接合方法。
- 前記シールドガスが、ヘリウム又は水素の少なくとも一方を含む混合ガスであることを特徴とする請求項1又は2に記載の摩擦攪拌接合方法。
- 前記シールドガス中の水素ガス濃度が、10体積%以下であることを特徴とする請求項3に記載の摩擦攪拌接合方法。
- 前記被接合材の材質に応じて、前記シールドガスの組成を選択することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の摩擦攪拌接合方法。
- 前記被接合材が鉄を主成分とした合金の場合に、前記シールドガスの熱伝導率を80mW/m/K以上とすることを特徴とする請求項5に記載の摩擦攪拌接合方法。
- 摩擦攪拌接合が線接合であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の摩擦攪拌接合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013220547A JP6296330B2 (ja) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | 摩擦攪拌接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013220547A JP6296330B2 (ja) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | 摩擦攪拌接合方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015080806A JP2015080806A (ja) | 2015-04-27 |
JP6296330B2 true JP6296330B2 (ja) | 2018-03-20 |
Family
ID=53011704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013220547A Active JP6296330B2 (ja) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | 摩擦攪拌接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6296330B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0609669D0 (en) * | 2006-05-15 | 2006-06-28 | Welding Inst | Friction stir method |
JP5255781B2 (ja) * | 2007-04-17 | 2013-08-07 | 英俊 藤井 | ステンレス鋼材の接合方法 |
JP2010046678A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-03-04 | Akita Univ | 摩擦攪拌接合方法、摩擦攪拌接合継手の製造方法、及び、摩擦攪拌接合継手 |
-
2013
- 2013-10-23 JP JP2013220547A patent/JP6296330B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015080806A (ja) | 2015-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5540288B2 (ja) | 金属材の加工方法、金属材の加工方法によって加工された構造物及び回転ツール | |
EP2226147B1 (en) | Cold metal transfer gas metal arc welding apparatus and method of operation | |
JP5067582B2 (ja) | 金属材の接合方法 | |
JP4375665B2 (ja) | 摩擦攪拌接合用ツール | |
JP4047371B2 (ja) | 摩擦攪拌接合用工具及びそれを用いた接合法 | |
JP5255781B2 (ja) | ステンレス鋼材の接合方法 | |
JP6296330B2 (ja) | 摩擦攪拌接合方法 | |
JP2008246553A (ja) | 摩擦攪拌接合用撹拌工具 | |
JP6296329B2 (ja) | 摩擦攪拌接合方法 | |
JP5016142B1 (ja) | 摩擦攪拌接合用回転ツールおよび摩擦攪拌接合方法 | |
Guest | Depositing Ni-WC wear resistant overlays with hot-wire assist technology | |
Jeong et al. | Evaluation and control of liquation cracking susceptibility for CM247LC superalloy weld heat-affected zone via visualization-based varestraint test | |
Nabavi et al. | Nitrogen effect on the microstructure and mechanical properties of nickel alloys | |
JP4277247B2 (ja) | 摩擦撹拌接合装置 | |
JP2020011292A (ja) | Tig溶接用トーチ | |
JP4516472B2 (ja) | プラズマトーチ | |
JP2006257541A (ja) | 溶融鉛フリーはんだに対する耐侵食性に優れたCo基合金およびそのCo基合金からなる鉛フリーはんだ付け装置部材 | |
JP6526885B1 (ja) | Tig溶接用トーチ | |
JP6351069B2 (ja) | 摩擦攪拌接合方法、及び摩擦攪拌接合装置 | |
JP2017119297A (ja) | プラズマアーク用トーチ | |
JP2006187848A (ja) | コアドリル | |
JP5966118B2 (ja) | 金属材の加工方法及び金属材の加工装置 | |
JP6963699B1 (ja) | トーチ及びその走査方法 | |
JP7152119B2 (ja) | 摩擦撹拌接合工具 | |
JP2002301571A (ja) | 溶接方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160901 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160901 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170613 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170620 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170809 |
|
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: 20180116 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180208 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6296330 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |