JPH08281453A - 板状金属材料の摩擦圧接方法 - Google Patents
板状金属材料の摩擦圧接方法Info
- Publication number
- JPH08281453A JPH08281453A JP8273795A JP8273795A JPH08281453A JP H08281453 A JPH08281453 A JP H08281453A JP 8273795 A JP8273795 A JP 8273795A JP 8273795 A JP8273795 A JP 8273795A JP H08281453 A JPH08281453 A JP H08281453A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- metal material
- friction welding
- shaped metal
- shape
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Jigs For Machine Tools (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 板状の金属材料にも適用できる摩擦圧接方法
を目的とする。 【構成】 少なくとも一方が板状の２つの金属材料３、
５の接合面を突合わせ、突合わせ方向に加圧しながら相
対的に回転させることにより、これらの金属材料３、５
を接合する摩擦圧接方法であって、前記板状金属材料３
の外形を真円形以外の形状とし、前記回転の際に、前記
板状金属材料３の外形と対応する形状の凹部６を有する
チャック部２の該凹部６に、前記板状金属材料３を嵌め
込んで保持することを特徴とする。
を目的とする。 【構成】 少なくとも一方が板状の２つの金属材料３、
５の接合面を突合わせ、突合わせ方向に加圧しながら相
対的に回転させることにより、これらの金属材料３、５
を接合する摩擦圧接方法であって、前記板状金属材料３
の外形を真円形以外の形状とし、前記回転の際に、前記
板状金属材料３の外形と対応する形状の凹部６を有する
チャック部２の該凹部６に、前記板状金属材料３を嵌め
込んで保持することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、少なくとも一方が板
状の２つの金属材料を突合わせて接合する摩擦圧接方法
に関するものである。
状の２つの金属材料を突合わせて接合する摩擦圧接方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属材料を突合わせて接合する方法とし
て、金属材料を突合わせ方向に加圧しながら相対的に回
転させ、突合わせ面およびその近傍に発生する摩擦熱に
より金属を軟化させて圧接する摩擦圧接方法が知られて
いる。
て、金属材料を突合わせ方向に加圧しながら相対的に回
転させ、突合わせ面およびその近傍に発生する摩擦熱に
より金属を軟化させて圧接する摩擦圧接方法が知られて
いる。
【０００３】このような摩擦圧接方法を実施する従来の
摩擦圧接機では、例えば図３に示すように、２つの金属
材料（２１）（２２）の側周面をそれぞれのチャック
（２３）（２４）で掴んで保持し、一方を回転軸まわり
に固定するとともに、回転軸と平行にスライド可能と
し、他方のみを回転させるようになっている。
摩擦圧接機では、例えば図３に示すように、２つの金属
材料（２１）（２２）の側周面をそれぞれのチャック
（２３）（２４）で掴んで保持し、一方を回転軸まわり
に固定するとともに、回転軸と平行にスライド可能と
し、他方のみを回転させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のような摩擦圧接
方法において、金属材料を高いアプセット圧力や回転力
に耐えうるほどに強力にチャッキングするには、掴み代
を長くとらなければならないため、金属材料は回転軸方
向に数十mm以上の長さが必要となる。そのため、摩擦圧
接方法を適用できる金属材料の形状は、棒状や筒状に制
限されるという問題点があり、例えば、本体Ａｌ製の電
磁調理用鍋、クラッド材、トランジションジョイント等
の板材を圧接材料とする各種製品の製造において、大き
な制約を受けている。
方法において、金属材料を高いアプセット圧力や回転力
に耐えうるほどに強力にチャッキングするには、掴み代
を長くとらなければならないため、金属材料は回転軸方
向に数十mm以上の長さが必要となる。そのため、摩擦圧
接方法を適用できる金属材料の形状は、棒状や筒状に制
限されるという問題点があり、例えば、本体Ａｌ製の電
磁調理用鍋、クラッド材、トランジションジョイント等
の板材を圧接材料とする各種製品の製造において、大き
な制約を受けている。
【０００５】この発明は、前記問題点を解消することを
目的として、板状の金属材料にも適用できる摩擦圧接方
法を提供しようとするものである。
目的として、板状の金属材料にも適用できる摩擦圧接方
法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の板状金属材料
の摩擦圧接方法は、前記目的を達成するために、少なく
とも一方が板状の２つの金属材料（３）（５）の接合面
を突合わせ、突合わせ方向に加圧しながら相対的に回転
させることにより、これらの金属材料（３）（５）を接
合する摩擦圧接方法であって、前記板状金属材料（３）
の外形を真円形以外の形状とし、前記回転の際に、前記
板状金属材料（３）の外形と対応する形状の凹部（６）
を有するチャック部（２）の該凹部（６）に、前記板状
金属材料（３）を嵌め込んで保持することを特徴とする
ものである。
の摩擦圧接方法は、前記目的を達成するために、少なく
とも一方が板状の２つの金属材料（３）（５）の接合面
を突合わせ、突合わせ方向に加圧しながら相対的に回転
させることにより、これらの金属材料（３）（５）を接
合する摩擦圧接方法であって、前記板状金属材料（３）
の外形を真円形以外の形状とし、前記回転の際に、前記
板状金属材料（３）の外形と対応する形状の凹部（６）
を有するチャック部（２）の該凹部（６）に、前記板状
金属材料（３）を嵌め込んで保持することを特徴とする
ものである。
【０００７】また、前記チャック部（２）は真空チャッ
クまたはマグネットチャックにより前記板状金属材料
（３）を吸着することが好ましい。
クまたはマグネットチャックにより前記板状金属材料
（３）を吸着することが好ましい。
【０００８】前記板状金属材料（３）の外形形状、およ
びチャック部（２）に設ける凹部（６）の形状は、真円
形以外であって、嵌入時にチャック部（２）と板状金属
材料（３）とが回転軸まわりに位置ずれしないものであ
ればいかなる形状でも良い。例えば、図２（Ａ）に示す
ような多角形の他、楕円形を例示できる。しかし、これ
らのうちでも、回転時の重量の不均衡が少ない点で正多
角形が好ましい。また、板状金属材料（３）の回転軸ま
わりの位置ずれや凹部（６）からの脱落を確実に防ぐた
めには、凹部（６）の深さ（ｂ１）は板状金属材料
（３）の厚さ（ｄ１）の１０％以上であることが好まし
く、特に３０％以上が好ましい。板状金属材料（３）の
厚さ（ｄ１）は特に限定されないが、厚さが厚いと従来
方式による周面チャックが可能なことから１０mm以下、
特に５mm以下の肉薄のものに適用するのが好ましい。な
お、前記凹部（６）の深さ（ｂ１）と板状金属材料
（３）の厚さ（ｄ１）との関係について、板材どうしを
圧接する場合や、板と同形状の接合面をもった棒材とを
圧接する場合は、図１のようにアプセット量を見込んで
凹部（６）の深さ（ｂ１）を板厚（ｄ１）よりも浅くす
る必要があるが、板に対して細い棒材等をＴ字形に圧接
する場合は、凹部（６）の深さ（ｂ１）が板厚（ｄ１）
と同じあるいは深くても接合可能である。
びチャック部（２）に設ける凹部（６）の形状は、真円
形以外であって、嵌入時にチャック部（２）と板状金属
材料（３）とが回転軸まわりに位置ずれしないものであ
ればいかなる形状でも良い。例えば、図２（Ａ）に示す
ような多角形の他、楕円形を例示できる。しかし、これ
らのうちでも、回転時の重量の不均衡が少ない点で正多
角形が好ましい。また、板状金属材料（３）の回転軸ま
わりの位置ずれや凹部（６）からの脱落を確実に防ぐた
めには、凹部（６）の深さ（ｂ１）は板状金属材料
（３）の厚さ（ｄ１）の１０％以上であることが好まし
く、特に３０％以上が好ましい。板状金属材料（３）の
厚さ（ｄ１）は特に限定されないが、厚さが厚いと従来
方式による周面チャックが可能なことから１０mm以下、
特に５mm以下の肉薄のものに適用するのが好ましい。な
お、前記凹部（６）の深さ（ｂ１）と板状金属材料
（３）の厚さ（ｄ１）との関係について、板材どうしを
圧接する場合や、板と同形状の接合面をもった棒材とを
圧接する場合は、図１のようにアプセット量を見込んで
凹部（６）の深さ（ｂ１）を板厚（ｄ１）よりも浅くす
る必要があるが、板に対して細い棒材等をＴ字形に圧接
する場合は、凹部（６）の深さ（ｂ１）が板厚（ｄ１）
と同じあるいは深くても接合可能である。
【０００９】前記チャック部（２）のチャッキング方式
は、凹部（６）の底面（８）で板状金属材料（３）を吸
着する方式が好ましく、真空チャックやマグネットチャ
ックを例示できる。これらのうちでも、板状金属材料
（３）の材質が磁性であるか非磁性であるかに拘らずチ
ャッキングでき、かつチャッキング力の強い真空チャッ
クが好ましい。
は、凹部（６）の底面（８）で板状金属材料（３）を吸
着する方式が好ましく、真空チャックやマグネットチャ
ックを例示できる。これらのうちでも、板状金属材料
（３）の材質が磁性であるか非磁性であるかに拘らずチ
ャッキングでき、かつチャッキング力の強い真空チャッ
クが好ましい。
【００１０】また、この発明にかかる摩擦圧接方法は、
２つの金属材料のうちの一方のみが板状である場合でも
また両方が板状である場合にも適用できる。また、図１
に示すように、通常の摩擦圧接機においては一方を回転
軸まわりに固定し、他方のみを回転させるが、板状金属
材料は固定側、回転側のどちらに設定しても良い。
２つの金属材料のうちの一方のみが板状である場合でも
また両方が板状である場合にも適用できる。また、図１
に示すように、通常の摩擦圧接機においては一方を回転
軸まわりに固定し、他方のみを回転させるが、板状金属
材料は固定側、回転側のどちらに設定しても良い。
【００１１】
【作用】この発明の方法において、板状金属材料（３）
の外形形状は真円以外であり、かつチャック部（２）の
凹部（６）は該板状金属材料（３）に対応する形状であ
るから、該板状金属材料（３）を凹部（６）に嵌め込む
ことにより、該板状金属材料（３）はチャック部（２）
に対して回転軸まわりの位置ずれを起こさない。かつま
た、チャック部（２）からの脱落も起こらず、板状金属
材料（３）をチャック部（２）に保持することができ
る。
の外形形状は真円以外であり、かつチャック部（２）の
凹部（６）は該板状金属材料（３）に対応する形状であ
るから、該板状金属材料（３）を凹部（６）に嵌め込む
ことにより、該板状金属材料（３）はチャック部（２）
に対して回転軸まわりの位置ずれを起こさない。かつま
た、チャック部（２）からの脱落も起こらず、板状金属
材料（３）をチャック部（２）に保持することができ
る。
【００１２】さらに、前記チャック部（２）のチャッキ
ング方式を真空チャックまたはマグネットチャックとす
ることにより、前記板状金属材料（３）の吸着保持がよ
り一層確実になる。
ング方式を真空チャックまたはマグネットチャックとす
ることにより、前記板状金属材料（３）の吸着保持がよ
り一層確実になる。
【００１３】
【実施例】次に、この発明の板状金属材料の摩擦圧接方
法の具体的一実施例について、図面を参照しつつ説明す
る。
法の具体的一実施例について、図面を参照しつつ説明す
る。
【００１４】図１および図２に示されているのは、この
発明の方法を実施するための摩擦圧接機（１）である。
この摩擦圧接機（１）において、回転しない固定側チャ
ック部（２）は回転軸方向に図面上左右にスライドする
ことにより、該固定側チャック部（２）に保持された板
状金属材料（３）を、回転する回転側チャック部（４）
に保持された板状金属材料（５）に突き合わせて、加圧
力を調整するようになされている。なお、前記チャック
部（２）（４）を回転およびスライドさせる駆動制御部
の図示は省略されている。
発明の方法を実施するための摩擦圧接機（１）である。
この摩擦圧接機（１）において、回転しない固定側チャ
ック部（２）は回転軸方向に図面上左右にスライドする
ことにより、該固定側チャック部（２）に保持された板
状金属材料（３）を、回転する回転側チャック部（４）
に保持された板状金属材料（５）に突き合わせて、加圧
力を調整するようになされている。なお、前記チャック
部（２）（４）を回転およびスライドさせる駆動制御部
の図示は省略されている。
【００１５】また、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、前
記固定側チャック部（２）には一辺（ａ）が５０mmの正
六角形で深さ（ｂ１）が２mmの凹部（６）が形成されて
いるとともに、前記回転側チャック部（４）には一辺
（ａ）が５０mmの正六角形で深さ（ｂ２）が２mmの凹部
（７）が形成され、各凹部（６）（７）は底面（８）
（９）において真空ポンプに接続され（図示省略）、各
チャック部（２）（４）はそれぞれの凹部（６）（７）
に嵌め込まれた板状金属材料（３）（５）を吸着保持す
る真空チャックとなされている。
記固定側チャック部（２）には一辺（ａ）が５０mmの正
六角形で深さ（ｂ１）が２mmの凹部（６）が形成されて
いるとともに、前記回転側チャック部（４）には一辺
（ａ）が５０mmの正六角形で深さ（ｂ２）が２mmの凹部
（７）が形成され、各凹部（６）（７）は底面（８）
（９）において真空ポンプに接続され（図示省略）、各
チャック部（２）（４）はそれぞれの凹部（６）（７）
に嵌め込まれた板状金属材料（３）（５）を吸着保持す
る真空チャックとなされている。
【００１６】前述の摩擦圧接機（１）において、固定側
チャック部（２）の凹部（６）に、Ａ１０５０Ａｌ合金
からなり一辺（ｃ）が５０mmの正六角形で厚さ（ｄ１）
３mmのＡｌ合金板（３）を嵌め込んで吸着するととも
に、回転側チャック部（４）の凹部（７）に、Ｓ４５Ｃ
炭素鋼からなり一辺（ｃ）が５０mmの正六角形で厚さ
（ｄ２）１mmの鋼板（５）を嵌め込んで吸着した。そし
て、これらの板（３）（５）を、摩擦圧力５０ＭＰａ、
アプセット圧力７０ＭＰａ、摩擦時間０．５秒、回転数
２０００ｒｐｍ、ブレーキ時間０．５秒の条件で摩擦圧
接した。
チャック部（２）の凹部（６）に、Ａ１０５０Ａｌ合金
からなり一辺（ｃ）が５０mmの正六角形で厚さ（ｄ１）
３mmのＡｌ合金板（３）を嵌め込んで吸着するととも
に、回転側チャック部（４）の凹部（７）に、Ｓ４５Ｃ
炭素鋼からなり一辺（ｃ）が５０mmの正六角形で厚さ
（ｄ２）１mmの鋼板（５）を嵌め込んで吸着した。そし
て、これらの板（３）（５）を、摩擦圧力５０ＭＰａ、
アプセット圧力７０ＭＰａ、摩擦時間０．５秒、回転数
２０００ｒｐｍ、ブレーキ時間０．５秒の条件で摩擦圧
接した。
【００１７】圧接後、継手について、万能引張試験機に
より引張試験を行うとともに、電子顕微鏡により接合部
のミクロ組織を観察したところ、引張強度はＪＩＳ Ａ
１０５０母材相当であって丸棒どうしの継手と同等の接
合強度が得られ、ミクロ組織も正常であり、良好に接合
されていた。
より引張試験を行うとともに、電子顕微鏡により接合部
のミクロ組織を観察したところ、引張強度はＪＩＳ Ａ
１０５０母材相当であって丸棒どうしの継手と同等の接
合強度が得られ、ミクロ組織も正常であり、良好に接合
されていた。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の板状金
属材料の摩擦圧接方法は、少なくとも一方が板状の２つ
の金属材料の接合面を突合わせ、突合わせ方向に加圧し
ながら相対的に回転させることにより、これらの金属材
料を接合する摩擦圧接方法であって、前記板状金属材料
の外形を真円形以外の形状とし、前記回転の際に、前記
板状金属材料の外形と対応する形状の凹部を有するチャ
ック部の該凹部に、前記板状金属材料を嵌め込んで保持
するものであるから、板状の金属材料を確実に保持して
摩擦圧接を円滑に行うことができる。その結果、薄い板
材を材料とする摩擦圧接製品の製造が可能となり、複合
材の利用分野が拡大される。
属材料の摩擦圧接方法は、少なくとも一方が板状の２つ
の金属材料の接合面を突合わせ、突合わせ方向に加圧し
ながら相対的に回転させることにより、これらの金属材
料を接合する摩擦圧接方法であって、前記板状金属材料
の外形を真円形以外の形状とし、前記回転の際に、前記
板状金属材料の外形と対応する形状の凹部を有するチャ
ック部の該凹部に、前記板状金属材料を嵌め込んで保持
するものであるから、板状の金属材料を確実に保持して
摩擦圧接を円滑に行うことができる。その結果、薄い板
材を材料とする摩擦圧接製品の製造が可能となり、複合
材の利用分野が拡大される。
【００１９】また、前記チャック部として真空チャック
またはマグネットチャックを採用することにより、前記
板状金属材料を吸着してより一層確実に保持できるよう
になり、摩擦圧接の作業性が向上する。
またはマグネットチャックを採用することにより、前記
板状金属材料を吸着してより一層確実に保持できるよう
になり、摩擦圧接の作業性が向上する。
【図１】この発明の方法を実施する摩擦圧接機の概略図
である
である
【図２】図１の要部拡大図であり、（Ａ）はチャック部
の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面視図である。
の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面視図である。
【図３】従来の摩擦圧接方法を実施する摩擦圧接機の概
略図である。
略図である。
２…チャック部（固定側チャック部） ３…板状金属材料（Ａｌ合金板） ５…金属材料（鋼板） ６…凹部
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも一方が板状の２つの金属材料
（３）（５）の接合面を突合わせ、突合わせ方向に加圧
しながら相対的に回転させることにより、これらの金属
材料（３）（５）を接合する摩擦圧接方法であって、 前記板状金属材料（３）の外形を真円形以外の形状と
し、前記回転の際に、前記板状金属材料（３）の外形と
対応する形状の凹部（６）を有するチャック部（２）の
該凹部（６）に、前記板状金属材料（３）を嵌め込んで
保持することを特徴とする板状金属材料の摩擦圧接方
法。 - 【請求項２】 前記チャック部（２）は真空チャックま
たはマグネットチャックにより前記板状金属材料（３）
を吸着する請求項１に記載の板状金属材料の摩擦圧接方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8273795A JPH08281453A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 板状金属材料の摩擦圧接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8273795A JPH08281453A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 板状金属材料の摩擦圧接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08281453A true JPH08281453A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=13782737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8273795A Pending JPH08281453A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 板状金属材料の摩擦圧接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08281453A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012179699A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Yamagishi Seisakusho:Kk | 被加工材保持装置及び被加工材保持方法 |
| CN107530823A (zh) * | 2015-04-15 | 2018-01-02 | 株式会社小松制作所 | 金属部件的制造方法 |
| CN108025389A (zh) * | 2015-10-29 | 2018-05-11 | 株式会社小松制作所 | 机械配件及其制造方法 |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP8273795A patent/JPH08281453A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012179699A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Yamagishi Seisakusho:Kk | 被加工材保持装置及び被加工材保持方法 |
| CN107530823A (zh) * | 2015-04-15 | 2018-01-02 | 株式会社小松制作所 | 金属部件的制造方法 |
| JPWO2016166840A1 (ja) * | 2015-04-15 | 2018-02-15 | 株式会社小松製作所 | 金属部材の製造方法 |
| CN107530823B (zh) * | 2015-04-15 | 2020-03-31 | 株式会社小松制作所 | 金属部件的制造方法 |
| US10906126B2 (en) | 2015-04-15 | 2021-02-02 | Komatsu Ltd. | Method for producing metal member |
| CN108025389A (zh) * | 2015-10-29 | 2018-05-11 | 株式会社小松制作所 | 机械配件及其制造方法 |
| CN108025389B (zh) * | 2015-10-29 | 2020-06-23 | 株式会社小松制作所 | 机械配件及其制造方法 |
| US11338385B2 (en) | 2015-10-29 | 2022-05-24 | Komatsu Ltd. | Machine component and method for producing the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6601751B2 (en) | Method and apparatus for joining | |
| US7490750B2 (en) | Method and apparatus for locally clamping components that are to be joined by friction stir welding | |
| JP3864888B2 (ja) | 摩擦撹拌を用いた接合方法 | |
| JP4756921B2 (ja) | 重合せ材料の端面接合方法 | |
| JP2005034879A (ja) | 摩擦接合方法および摩擦接合構造 | |
| JP2001269779A (ja) | 接合方法及びテーラードブランク板材並びに接合ツール | |
| US11806801B2 (en) | Joining method | |
| EP2995413A1 (en) | Joining method | |
| US20200306874A1 (en) | Friction stir welding tool | |
| KR20180003878A (ko) | 마찰교반에 의한 두께가 상이한 이종재료의 접합방법 | |
| JP2007301573A (ja) | 摩擦攪拌接合方法および摩擦攪拌接合構造体 | |
| JPH08281453A (ja) | 板状金属材料の摩擦圧接方法 | |
| GB2544189A (en) | Friction stir welding machine having a rotatable anvil and associated method | |
| JP2002096182A (ja) | 摩擦熱に基づく接合方法、回転ツール及び接合体 | |
| JP2000094157A (ja) | 摩擦接合工法 | |
| JP4346282B2 (ja) | 摩擦圧接により接合された金属板、摩擦圧接による金属板の接合方法及び摩擦圧接による金属板の接合装置 | |
| JPH1177338A (ja) | 摩擦接合方法 | |
| JPH0649913A (ja) | 摩擦ボルト接合部の接合補助部材 | |
| WO2018179840A1 (ja) | 金属薄板の接合方法及び金属薄板の接合構造 | |
| JP2002205177A (ja) | 摩擦撹拌接合法 | |
| JPH08290279A (ja) | 摩擦圧接方法 | |
| JP2005000985A (ja) | 摩擦圧接ワークのチャック構造 | |
| JP2001205475A (ja) | 疲労強度に優れた接合継手の製造方法 | |
| WO2012173034A1 (ja) | 摩擦攪拌方法，攪拌工具及び接合部材 | |
| JPS61147980A (ja) | 通電加熱圧接方法及びその装置 |