JP6766377B2 - Joining method - Google Patents
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Description
本発明は、金属部材同士を摩擦攪拌で接合する接合方法に関する。 The present invention relates to a joining method for joining metal members by friction stir welding.
例えば、特許文献1には、第一金属部材と第二金属部材を重ね合わせて重合部を形成した後、第二金属部材の表面から回転ツールを挿入して重合部を摩擦攪拌接合する接合方法が記載されている。当該摩擦攪拌接合では、攪拌ピンのみを第二金属部材に接触させた状態で摩擦攪拌を行うというものである。
For example,
従来の接合方法であると、塑性流動化した金属を回転ツールのショルダ部で押さえないため、塑性流動化した金属が外部に溢れ出し接合部が金属不足になり、第二金属部材の表面に凹溝が形成されるという問題がある。 In the conventional joining method, since the plastically fluidized metal is not pressed by the shoulder portion of the rotating tool, the plastically fluidized metal overflows to the outside, the joint portion becomes short of metal, and the surface of the second metal member is recessed. There is a problem that grooves are formed.
そこで、本発明は、接合部の金属不足を防ぐことができる接合方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a joining method capable of preventing a metal shortage at the joining portion.
前記課題を解決するために本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、前記第一金属部材の表面に前記第二金属部材の裏面を重ね合せて重合部を形成する重合工程と、前記第二金属部材の表面に面接触するように補助部材を配置する配置工程と、回転する前記攪拌ピンを前記補助部材の表面側から挿入し、前記攪拌ピンのみを、前記第二金属部材及び前記補助部材、又は、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材を接合する摩擦攪拌工程と、バリが形成された前記補助部材を前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含み、前記補助部材の端面を通り前記第一金属部材及び前記第二金属部材に直交する線を基準線とした場合、前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの回転中心軸と前記基準線とが重なるように前記攪拌ピンを相対移動させるとともに、バリが前記補助部材に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする。 The present invention to solve the previous SL problems is a joining method for joining a first metal member and a second metal member by using a rotary tool with a stirring pin, wherein a surface of said first metal member A polymerization step of superimposing the back surfaces of the second metal member to form a polymerized portion, an arrangement step of arranging the auxiliary member so as to make surface contact with the surface of the second metal member, and the rotating stirring pin of the auxiliary member. The rotating tool is inserted in a state where only the stirring pin is in contact with the second metal member and the auxiliary member, or the first metal member, the second metal member and the auxiliary member. It includes a friction stirring step of joining the first metal member, the second metal member and the auxiliary member by relative movement, and a removal step of removing the auxiliary member on which burrs are formed from the second metal member. When a line passing through the end face of the auxiliary member and orthogonal to the first metal member and the second metal member is used as a reference line, the rotation center axis of the rotation tool and the reference line overlap in the friction stirring step. The stirring pin is relatively moved as described above, and the joining conditions are set so that burrs are formed on the auxiliary member.
かかる接合方法によれば、重合部が接合されるとともに、第一金属部材及び第二金属部材に加え、補助部材も同時に摩擦攪拌接合することにより、接合部の金属不足を防ぐことができる。これにより、第二金属部材の表面に凹溝ができるのを防ぐことができる。さらに、回転ツールに対して片側にのみ補助部材が残存するため、除去工程を容易に行うことができる。 According to such a joining method, it is possible to prevent a metal shortage in the joined portion by joining the polymerized portion and simultaneously friction stir welding the auxiliary member in addition to the first metal member and the second metal member. This makes it possible to prevent the formation of concave grooves on the surface of the second metal member. Further, since the auxiliary member remains on only one side of the rotating tool, the removal step can be easily performed.
また、前記課題を解決するために本発明は、攪拌ピンを備えた回転ツールを用いて第一金属部材と第二金属部材とを接合する接合方法であって、前記第一金属部材の表面に前記第二金属部材の裏面を重ね合せて重合部を形成する重合工程と、前記第二金属部材の表面に面接触するように補助部材を配置する配置工程と、回転する前記攪拌ピンを前記補助部材の表面側から挿入し、前記攪拌ピンのみを、前記第二金属部材及び前記補助部材、又は、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材を接合する摩擦攪拌工程と、バリが形成された前記補助部材を前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含み、前記補助部材の端面を通り前記第一金属部材及び前記第二金属部材に直交する線を基準線とした場合、前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌工程を行った後に前記回転ツールの片側にのみ補助部材が残存する程度に前記回転ツールの回転中心軸を前記基準線よりもわずかに前記補助部材の中央側に偏移させて相対移動させるとともに、残存する前記補助部材にバリが形成されるように接合条件を設定することを特徴とする。 Further, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a joining method for joining a first metal member and a second metal member by using a rotation tool provided with a stirring pin, and is applied to the surface of the first metal member. A polymerization step of superimposing the back surfaces of the second metal member to form a polymerized portion, an arrangement step of arranging an auxiliary member so as to make surface contact with the surface of the second metal member, and the rotating stirrer pin are assisted. The rotating tool is inserted from the surface side of the member, and only the stirring pin is in contact with the second metal member and the auxiliary member, or the first metal member, the second metal member, and the auxiliary member. A friction stirring step of joining the first metal member, the second metal member, and the auxiliary member by relative movement, and a removal step of removing the auxiliary member on which burrs are formed from the second metal member. In the case where a line that includes, passes through the end face of the auxiliary member and is orthogonal to the first metal member and the second metal member is used as a reference line, in the friction stirring step, after the friction stirring step is performed, one side of the rotating tool is used. The rotation center axis of the rotation tool is slightly shifted to the center side of the auxiliary member to move relative to the extent that the auxiliary member remains, and burrs are formed on the remaining auxiliary member. It is characterized in that the joining conditions are set as described above .
かかる接合方法によれば、重合部が接合されるとともに、第一金属部材及び第二金属部材に加え、補助部材も同時に摩擦攪拌接合することにより、接合部の金属不足を防ぐことができる。これにより、第二金属部材の表面に凹溝ができるのを防ぐことができる。さらに、回転ツールに対して方側にのみ補助部材が残存するため、除去工程を容易に行うことができる。また、回転ツールの回転中心軸が基準線よりも補助部材の中央側に偏移しているため接合部の金属不足をより確実に防ぐことができる。また、補助部材に回転ツールを容易に挿入することができる。 According to such a joining method, it is possible to prevent a metal shortage in the joined portion by joining the polymerized portion and simultaneously friction stir welding the auxiliary member in addition to the first metal member and the second metal member. This makes it possible to prevent the formation of concave grooves on the surface of the second metal member. Further, since the auxiliary member remains only on the side with respect to the rotation tool, the removal step can be easily performed. Further, since the rotation center axis of the rotation tool is shifted to the center side of the auxiliary member from the reference line, it is possible to more reliably prevent the metal shortage of the joint portion. In addition, the rotation tool can be easily inserted into the auxiliary member.
本発明に係る接合方法によれば、接合部の金属不足を防ぐことができる。 According to the joining method according to the present invention, it is possible to prevent a metal shortage at the joint.
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態に係る接合方法について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る接合方法では、重合工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程と、を行う。なお、以下の説明における「表面」とは、「裏面」の反対側の面という意味である。
[First Embodiment]
The joining method according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the joining method according to the present embodiment, a polymerization step, a placement step, a friction stir step, and a removal step are performed. In the following description, the "front surface" means the surface opposite to the "back surface".
重合工程は、図1に示すように第一金属部材1と第二金属部材2とを重ね合せる工程である。第一金属部材1及び第二金属部材2は、金属製の板状部材である。第一金属部材1及び第二金属部材2の材料は、摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金等から適宜選択すればよい。第一金属部材1及び第二金属部材2の板厚は同等になっている。第一金属部材1及び第二金属部材2の板厚は適宜設定すればよい。重合工程では、第一金属部材1の表面1bと、第二金属部材2の裏面2cとを重ね合せて重合部J1を形成する。
The polymerization step is a step of superimposing the
配置工程は、第二金属部材2に補助部材10を配置する工程である。補助部材10は金属製の板状部材である。補助部材10は摩擦攪拌可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態では第一金属部材1及び第二金属部材2と同じ材料になっている。補助部材10の板厚は、後記する摩擦攪拌工程後の塑性化領域Wが金属不足にならないように適宜設定する。本実施形態では、補助部材10の板厚は第一金属部材1及び第二金属部材2よりも薄く設定している。
The arranging step is a step of arranging the
配置工程では、補助部材10の裏面10cと第二金属部材2の表面2bとを面接触させる。また、第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10を治具(図示省略)を用いて架台Tに移動不能に拘束する。なお、補助部材10は本実施形態では板状としているが、他の形状であってもよい。
In the arranging step, the
摩擦攪拌工程は、図2に示すように、接合用回転ツールFを用いて第一金属部材1と第二金属部材2との重合部J1を摩擦攪拌によって接合する工程である。接合用回転ツールFは、連結部F1と、攪拌ピンF2とで構成されている。接合用回転ツールFは、特許請求の範囲の「回転ツール」に相当する。接合用回転ツールFは、例えば工具鋼で形成されている。連結部F1は、摩擦攪拌装置の回転軸(図示省略)に連結される部位である。連結部F1は円柱状を呈している。
As shown in FIG. 2, the friction stir welding step is a step of joining the superposed portion J1 of the
攪拌ピンF2は、連結部F1から垂下しており、連結部F1と同軸になっている。攪拌ピンF2は連結部F1から離間するにつれて先細りになっている。攪拌ピンF2の外周面には螺旋溝が刻設されている。本実施形態では、接合用回転ツールFを左回転させるため、螺旋溝は、基端から先端に向かうにつれて右回りに形成されている。言い換えると、螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て右回りに形成されている。 The stirring pin F2 hangs down from the connecting portion F1 and is coaxial with the connecting portion F1. The stirring pin F2 is tapered as it is separated from the connecting portion F1. A spiral groove is engraved on the outer peripheral surface of the stirring pin F2. In the present embodiment, in order to rotate the joining rotation tool F counterclockwise, the spiral groove is formed clockwise from the base end to the tip end. In other words, the spiral groove is formed clockwise when viewed from above when the spiral groove is traced from the base end to the tip end.
なお、接合用回転ツールFを右回転させる場合は、螺旋溝を基端から先端に向かうにつれて左回りに形成することが好ましい。言い換えると、この場合の螺旋溝は、螺旋溝を基端から先端に向けてなぞると上から見て左回りに形成されている。螺旋溝をこのように設定することで、摩擦攪拌の際に塑性流動化した金属が螺旋溝によって攪拌ピンF2の先端側に導かれる。これにより、被接合金属部材(第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10)の外部に溢れ出る金属の量を少なくすることができる。螺旋溝は省略してもよい。
When the joint rotation tool F is rotated clockwise, it is preferable to form the spiral groove counterclockwise from the base end to the tip end. In other words, the spiral groove in this case is formed counterclockwise when viewed from above when the spiral groove is traced from the base end to the tip end. By setting the spiral groove in this way, the metal plastically fluidized during friction stir welding is guided to the tip end side of the stirring pin F2 by the spiral groove. As a result, the amount of metal that overflows to the outside of the metal member to be joined (
接合用回転ツールFは、マシニングセンタ等の摩擦攪拌装置に取り付けてもよいが、例えば、先端にスピンドルユニット等の回転手段を備えたアームロボットに取り付けてもよい。アームロボットに接合用回転ツールFを取り付けることにより接合用回転ツールFの回転中心軸Fcを容易に傾斜させることができる。 The joining rotary tool F may be attached to a friction stir device such as a machining center, or may be attached to, for example, an arm robot having a rotating means such as a spindle unit at the tip. By attaching the joining rotation tool F to the arm robot, the rotation center axis Fc of the joining rotation tool F can be easily tilted.
摩擦攪拌工程では、重合部J1に左回転させた攪拌ピンF2のみを挿入し、被接合金属部材と連結部F1とは離間させつつ相対移動させる。言い換えると、攪拌ピンF2の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。ここで、図1に示すように、補助部材10の端面10aを通り第一金属部材1及び第二金属部材2に直交する線を基準線Zとする。摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールFの回転中心軸Fcを基準線Zに重ねた状態で、かつ、第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10と攪拌ピンF2とを接触させた状態で接合用回転ツールFを相対移動させる。
In the friction stir welding step, only the stirring pin F2 rotated counterclockwise is inserted into the polymerization portion J1 and the metal member to be joined and the connecting portion F1 are relatively moved while being separated from each other. In other words, friction stir welding is performed with the base end portion of the stirring pin F2 exposed. Here, as shown in FIG. 1, a line that passes through the
本実施形態では、接合用回転ツールFの進行方向左側に補助部材10が位置するように接合用回転ツールFの進行方向を設定する。接合用回転ツールFの回転方向及び進行方向は前記したものに限定されるものではなく適宜設定すればよい。例えば、接合用回転ツールFの進行方向左側に補助部材10を配置しつつ、接合用回転ツールFを右回転させてもよい。もしくは、接合用回転ツールFの進行方向右側に補助部材10を配置しつつ、接合用回転ツールFを左右いずれかに回転させてもよい。接合用回転ツールFの回転方向等の条件と補助部材10の好ましい位置関係については後記する。
In the present embodiment, the traveling direction of the joining rotation tool F is set so that the
攪拌ピンF2の挿入深さは、本実施形態では、攪拌ピンF2が第一金属部材1に達するように設定している。なお、攪拌ピンF2を第二金属部材2及び補助部材10のみに接触させた状態で重合部J1を摩擦攪拌するようにしてもよい。この場合は、攪拌ピンF2と第二金属部材2及び補助部材10との摩擦熱によって重合部J1が塑性流動化して接合される。接合用回転ツールFの移動軌跡には塑性化領域Wが形成される。摩擦攪拌工程後は、図3に示すように、補助部材10の端部にバリVが形成される。
In the present embodiment, the insertion depth of the stirring pin F2 is set so that the stirring pin F2 reaches the
除去工程は、図4及び図5に示すように、補助部材10を第二金属部材2から除去する工程である。除去工程では、例えば手作業により、補助部材10を第二金属部材2から離間する方向に折り曲げて第二金属部材2から除去する。これにより、図5に示すように、第一金属部材1及び第二金属部材2が板厚方向に接合される。
The removing step is a step of removing the
以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、第一金属部材1と第二金属部材2とが接合されるとともに、第一金属部材1及び第二金属部材2に加え、補助部材10も同時に摩擦攪拌接合されることにより、接合部(塑性化領域W)の金属不足を防ぐことができる。これにより、第二金属部材2の表面2bに凹溝が形成されるのを防ぐことができる。
According to the joining method according to the present embodiment described above, the
また、本実施形態によれば、摩擦攪拌工程によって補助部材10にバリVが形成されるが、除去工程において補助部材10ごと取り除くことができる。これにより、バリを除去する作業を容易に行うことができる。図3に示すように、摩擦攪拌工程後は補助部材10の端面が塑性化領域Wの中央に向かうにつれて板厚が薄くなるように傾斜している。補助部材10は除去装置等を用いてもよいが、本実施形態では手作業で容易に補助部材10を取り除くことができる。
Further, according to the present embodiment, the burr V is formed on the
ここで、本実施形態に係る接合方法では、補助部材10を第一金属部材1及び第二金属部材2よりも薄く設定しているため、従来のように回転ツールのショルダ部を金属部材に押し込みながら摩擦攪拌を行うと、ショルダ部と補助部材10との接触により補助部材10が外部に飛ばされてしまい接合部の金属不足を補うことができない。しかし、本実施形態では、接合用回転ツールFの攪拌ピンF2のみを第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10に接触させつつ摩擦攪拌を行うため、補助部材10が外部に飛ばされることなく接合部の金属不足を補うことができる。また、回転ツールのショルダ部を接触させる場合に比べて摩擦攪拌装置に作用する負荷を低減することができる。
Here, in the joining method according to the present embodiment, since the
また、図2に示すように、本実施形態に係る摩擦攪拌工程では進行方向左側に補助部材10を配置するとともに接合用回転ツールFを左回転させるため、補助部材10側がRe側となる。Re側とは、接合用回転ツールFの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが減算される側である。一方、Re側の反対側がAd側となる。Ad側とは、接合用回転ツールFの外周における接線速度の大きさから送り速度の大きさが加算される側である。
Further, as shown in FIG. 2, in the friction stir step according to the present embodiment, the
例えば、接合用回転ツールFの回転速度が遅い場合では、塑性化領域WのRe側に比べてAd側の方が塑性流動材の温度が上昇しやすくなるため、Ad側にバリVが多く発生する傾向にある。一方、例えば、接合用回転ツールFの回転速度が速い場合、Ad側の方が塑性流動材の温度が上昇するものの、回転速度が速い分、Re側にバリVが発生する傾向にある。 For example, when the rotation speed of the joining rotation tool F is slow, the temperature of the plastic fluid material is more likely to rise on the Ad side than on the Re side of the plasticization region W, so that many burrs V are generated on the Ad side. Tend to do. On the other hand, for example, when the rotation speed of the joining rotation tool F is high, the temperature of the plastic fluid material rises on the Ad side, but burrs V tend to occur on the Re side due to the high rotation speed.
本実施形態では、接合用回転ツールFの回転速度を速く設定しているため、Re側即ち補助部材10側にバリVが発生する。つまり、本実施形態ではバリVが補助部材10側に多く形成されるように接合用回転ツールFの回転速度、回転方向及び進行方向等を設定している。これにより、補助部材10に形成されたバリVは、補助部材10ごと除去されるため、バリ除去工程をより容易に行うことができる。また、接合用回転ツールFの回転速度を速く設定することにより、接合用回転ツールFの移動速度(送り速度)を高めることができる。これにより、接合サイクルを短くすることができる。
In the present embodiment, since the rotation speed of the joining rotation tool F is set to be high, burr V is generated on the Re side, that is, on the
上記したように、摩擦攪拌工程の際に、接合用回転ツールFの進行方向のどちら側にバリVが発生するかは接合条件によって異なる。当該接合条件とは、接合用回転ツールFの回転速度、回転方向、移動速度(送り速度)、攪拌ピンF2の傾斜角度(テーパー角度)、第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10の材料、各部材の厚さ等の各要素とこれらの要素の組み合わせで決定される。接合条件に応じて、バリVが発生する側又はバリVが多く発生する側に補助部材10を配置するようにすれば、バリ除去工程を容易に行うことができるため好ましい。
As described above, which side of the joining rotary tool F in which the burr V is generated during the friction stir step differs depending on the joining conditions. The joining conditions include the rotation speed, rotation direction, movement speed (feed speed) of the joining rotation tool F, the inclination angle (taper angle) of the stirring pin F2, the
[第二実施形態]
次に、第二実施形態に係る接合方法について説明する。第二実施形態に係る接合方法は、補助部材10の中央部から接合用回転ツールFを挿入する点で第一実施形態と相違する。第二実施形態に係る接合方法では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Next, the joining method according to the second embodiment will be described. The joining method according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the rotating tool F for joining is inserted from the central portion of the
本実施形態に係る接合方法は、重合工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程とを行う。重合工程は、第一実施形態と同じであるため説明を省略する。配置工程は、補助部材10を第二金属部材2の表面2bに配置する工程である。
The joining method according to the present embodiment includes a polymerization step, an arrangement step, a friction stir step, and a removal step. Since the polymerization step is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted. The arranging step is a step of arranging the
配置工程では、図6に示すように、第二金属部材2の表面2bに補助部材10の裏面10cを面接触させる。補助部材10の板厚は、後記する摩擦攪拌工程後の塑性化領域Wが金属不足にならないように適宜設定する。また、第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10を治具(図示省略)を用いて移動不能に拘束する。
In the arranging step, as shown in FIG. 6, the
摩擦攪拌工程は、図7に示すように、接合用回転ツールFを用いて第一金属部材1と第二金属部材2との重合部J1を摩擦攪拌によって接合する工程である。摩擦攪拌工程では、右回転させた攪拌ピンF2を補助部材10の表面10bの中央部から挿入し、第一金属部材1に達するように攪拌ピンF2の挿入深さを設定する。摩擦攪拌工程では、重合部J1に右回転させた攪拌ピンF2のみを挿入し、被接合金属部材と連結部F1とは離間させつつ移動させる。言い換えると、攪拌ピンF2の基端部は露出させた状態で摩擦攪拌接合を行う。本実施形態では、接合用回転ツールFを右回転させるため、攪拌ピンF2の螺旋溝は基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。
As shown in FIG. 7, the friction stir welding step is a step of joining the superposed portion J1 of the
そして、第一金属部材1、第二金属部材2及び補助部材10と攪拌ピンF2とを接触させた状態で重合部J1に沿って接合用回転ツールFを相対移動させる。これにより重合部J1が摩擦攪拌接合される。接合用回転ツールFの移動軌跡には塑性化領域Wが形成される。なお、本実施形態では、接合用回転ツールFを高速回転させているため、バリはAd側に比べてRe側の方に多く発生する傾向にある。なお、第一実施形態と同様に、攪拌ピンF2を第二金属部材2及び補助部材10のみに接触させて(第一金属部材1には達しないようにして)摩擦攪拌を行ってもよい。
Then, the joining rotary tool F is relatively moved along the polymerization portion J1 in a state where the
除去工程は、図8に示すように、摩擦攪拌工程によって分断された補助部材10を第一金属部材1及び第二金属部材2から除去する工程である。除去工程では、補助部材10,10を第二金属部材2から離間する方向にそれぞれ折り曲げて除去する。
As shown in FIG. 8, the removing step is a step of removing the
以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、第一金属部材1と第二金属部材2とが接合されるとともに、第一金属部材1及び第二金属部材2に加え、補助部材10も同時に摩擦攪拌接合されることにより、接合部(塑性化領域W)の金属不足を防ぐことができる。また、補助部材10の中央部から攪拌ピンF2を挿入することにより、接合部の金属不足をより確実に防ぐことができるとともに、金属をバランスよく補充することができる。また、補助部材10の中央部は平坦であるため、攪拌ピンF2を補助部材10に容易に挿入することができる。
According to the joining method according to the present embodiment described above, the
また、本実施形態によれば、摩擦攪拌工程によって分断された補助部材10,10にそれぞれバリV,Vが形成されるが、除去工程において補助部材10ごと取り除くことができる。これにより、バリを除去する作業を容易に行うことができる。図8に示すように、摩擦攪拌工程後は補助部材10の端面が中央部に向かうにつれて板厚が薄くなるように傾斜している。補助部材10は除去装置等を用いてもよいが、本実施形態では手作業で補助部材10を容易に取り除くことができる。
Further, according to the present embodiment, burrs V and V are formed on the
[第三実施形態]
次に、本発明の第三実施形態に係る接合方法について説明する。図9,10に示すように、第三実施形態に係る接合方法では、攪拌ピンF2の挿入位置が第一実施形態と主に相違する。第三実施形態に係る接合方法では、第一実施形態と相違する点を中心に説明する。第三実施形態に係る接合方法は、重合工程と、配置工程と、摩擦攪拌工程と、除去工程とを行う。
[Third Embodiment]
Next, the joining method according to the third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIGS. 9 and 10, in the joining method according to the third embodiment, the insertion position of the stirring pin F2 is mainly different from that of the first embodiment. The joining method according to the third embodiment will mainly explain the differences from the first embodiment. The joining method according to the third embodiment includes a polymerization step, an arrangement step, a friction stir welding step, and a removal step.
重合工程は、第一実施形態と同じであるため説明を省略する。配置工程は、図9に示すように、第二金属部材2の表面2bと補助部材10の裏面10cとを面接触させる工程である。本実施形態では、接合用回転ツールFの進行方向右側に補助部材10が位置するように補助部材10を配置する。
Since the polymerization step is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 9, the arranging step is a step of bringing the
摩擦攪拌工程は、図10に示すように、接合用回転ツールFを用いて第一金属部材1と第二金属部材2との重合部J1を摩擦攪拌によって接合する工程である。本実施形態では、接合用回転ツールFを右回転させるため、攪拌ピンF2の螺旋溝は基端から先端に向かうにつれて左回りに形成されている。
As shown in FIG. 10, the friction stir welding step is a step of joining the superposed portion J1 of the
摩擦攪拌工程では、接合用回転ツールFの回転中心軸Fcを、基準線Zよりもわずかに補助部材10の中央側となるように位置させつつ、重合部J1に右回転させた攪拌ピンF2のみを挿入し、被接合金属部材と連結部F1とは離間させつつ相対移動させる。本実施形態では、接合用回転ツールFの進行方向右側に補助部材10が位置するように接合用回転ツールFの進行方向を設定し、高速回転させる。これにより、本実施形態では補助部材10側がRe側となり、補助部材10に多くのバリVが発生する。本実施形態における接合用回転ツールFの挿入位置(接合用回転ツールFの回転中心軸Fcと基準線Zとの距離)は、摩擦攪拌工程を行った後に接合用回転ツールFの片側にのみ補助部材10が残存する程度に適宜調節する。
In the friction stir welding step, only the stirring pin F2, in which the rotation center axis Fc of the joining rotation tool F is rotated clockwise to the overlapping portion J1 while being positioned slightly closer to the center side of the
除去工程は、図11に示すように、補助部材10を第二金属部材2から除去する工程である。除去工程では、例えば手作業により、補助部材10を第二金属部材2から離間する方向に折り曲げて第二金属部材2から除去する。
As shown in FIG. 11, the removing step is a step of removing the
以上説明した本実施形態に係る接合方法によれば、第一金属部材1と第二金属部材2とが接合されるとともに、第一金属部材1及び第二金属部材2に加え、補助部材10も同時に摩擦攪拌接合されることにより、接合部(塑性化領域W)の金属不足を防ぐことができる。
According to the joining method according to the present embodiment described above, the
また、本実施形態の接合条件によれば、接合用回転ツールFの回転速度を速く設定しているため、Re側にバリVが多く発生する傾向にある。つまり、本実施形態ではバリVが補助部材10に多く形成されるように接合用回転ツールFの回転方向及び進行方向等(接合条件)を設定している。これにより、補助部材10に形成されたバリVは、補助部材10ごと除去されるため、バリ除去工程をより容易に行うことができる。また、図11に示すように、摩擦攪拌工程後は補助部材10の端面が塑性化領域Wの中央に向かうにつれて板厚が薄くなるように傾斜している。補助部材10は除去装置等を用いてもよいが、本実施形態では手作業で容易に補助部材10を取り除くことができる。
Further, according to the joining conditions of the present embodiment, since the rotation speed of the joining rotation tool F is set to be high, a large amount of burr V tends to occur on the Re side. That is, in the present embodiment, the rotation direction, the traveling direction, and the like (joining conditions) of the joining rotation tool F are set so that a large number of burrs V are formed on the
ここで、前記した第二実施形態の除去工程では、塑性化領域Wの中央を挟んで両側にある補助部材10,10を除去する必要がある。しかし、本実施形態では摩擦攪拌工程後に一方側(接合用回転ツールFの進行方向左側)に補助部材10が残存しないように補助部材10の配置位置を調節しているため、除去工程では他方側に残存する補助部材10を除去するだけでよい。これにより除去工程の作業手間を少なくすることができる。また、回転中心軸Fcが、基準線Zよりもわずかに補助部材10の中央側に偏移しているため、接合部の金属不足をバランス良く、かつ、より確実に防ぐことができる。また、回転中心軸Fcが、基準線Zよりもわずかに補助部材10の中央側に偏移しているため、攪拌ピンF2を補助部材10に容易に挿入することができる。
Here, in the removal step of the second embodiment described above, it is necessary to remove the
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では除去工程を行ったが、補助部材10を除去せずに、第二金属部材2にそのまま存置してもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the design can be appropriately changed within a range not contrary to the gist of the present invention. For example, although the removal step was performed in the present embodiment, the
1 第一金属部材
2 第二金属部材
10 補助部材
F 接合用回転ツール(回転ツール)
F1 連結部
F2 攪拌ピン
Fc 回転中心軸
J1 重合部
V バリ
W 塑性化領域
Z 基準線
1
F1 Connection part F2 Stirring pin Fc Rotation center axis J1 Polymerization part V Bali W Plasticization area Z Reference line
Claims (2)
前記第一金属部材の表面に前記第二金属部材の裏面を重ね合せて重合部を形成する重合工程と、
前記第二金属部材の表面に面接触するように補助部材を配置する配置工程と、
回転する前記攪拌ピンを前記補助部材の表面側から挿入し、前記攪拌ピンのみを、前記第二金属部材及び前記補助部材、又は、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材を接合する摩擦攪拌工程と、
バリが形成された前記補助部材を前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含み、
前記補助部材の端面を通り前記第一金属部材及び前記第二金属部材に直交する線を基準線とした場合、
前記摩擦攪拌工程では、前記回転ツールの回転中心軸と前記基準線とが重なるように前記攪拌ピンを相対移動させるとともに、バリが前記補助部材に形成されるように接合条件を設定することを特徴とする接合方法。 A joining method for joining a first metal member and a second metal member using a rotating tool equipped with a stirring pin.
A polymerization step of superimposing the back surface of the second metal member on the surface of the first metal member to form a polymerization portion, and
An arrangement step of arranging the auxiliary member so as to make surface contact with the surface of the second metal member, and
The rotating stirring pin is inserted from the surface side of the auxiliary member, and only the stirring pin is attached to the second metal member and the auxiliary member, or the first metal member, the second metal member and the auxiliary member. A friction stir step of joining the first metal member, the second metal member, and the auxiliary member by relatively moving the rotating tool in contact with each other.
Including a removal step of removing the burr-formed auxiliary member from the second metal member.
When a line passing through the end face of the auxiliary member and orthogonal to the first metal member and the second metal member is used as a reference line.
The friction stir step is characterized in that the stirring pin is relatively moved so that the rotation center axis of the rotation tool and the reference line overlap, and the joining conditions are set so that burrs are formed on the auxiliary member. Joining method.
前記第一金属部材の表面に前記第二金属部材の裏面を重ね合せて重合部を形成する重合工程と、
前記第二金属部材の表面に面接触するように補助部材を配置する配置工程と、
回転する前記攪拌ピンを前記補助部材の表面側から挿入し、前記攪拌ピンのみを、前記第二金属部材及び前記補助部材、又は、前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材に接触させた状態で前記回転ツールを相対移動させて前記第一金属部材、前記第二金属部材及び前記補助部材を接合する摩擦攪拌工程と、
バリが形成された前記補助部材を前記第二金属部材から除去する除去工程と、を含み、
前記補助部材の端面を通り前記第一金属部材及び前記第二金属部材に直交する線を基準線とした場合、
前記摩擦攪拌工程では、摩擦攪拌工程を行った後に前記回転ツールの片側にのみ補助部材が残存する程度に前記回転ツールの回転中心軸を前記基準線よりもわずかに前記補助部材の中央側に偏移させて相対移動させるとともに、残存する前記補助部材にバリが形成されるように接合条件を設定することを特徴とする接合方法。 A joining method for joining a first metal member and a second metal member using a rotating tool equipped with a stirring pin.
A polymerization step of superimposing the back surface of the second metal member on the surface of the first metal member to form a polymerization portion, and
An arrangement step of arranging the auxiliary member so as to make surface contact with the surface of the second metal member, and
The rotating stirring pin is inserted from the surface side of the auxiliary member, and only the stirring pin is attached to the second metal member and the auxiliary member, or the first metal member, the second metal member and the auxiliary member. A friction stir step of joining the first metal member, the second metal member, and the auxiliary member by relatively moving the rotating tool in contact with each other.
Including a removal step of removing the burr-formed auxiliary member from the second metal member.
When a line passing through the end face of the auxiliary member and orthogonal to the first metal member and the second metal member is used as a reference line.
In the friction stir welding step, the rotation center axis of the rotation tool is slightly biased toward the center side of the auxiliary member with respect to the reference line to the extent that the auxiliary member remains only on one side of the rotary tool after the friction stir welding step. A joining method characterized in that the joining conditions are set so that burrs are formed on the remaining auxiliary member while being moved and moved relative to each other.
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