JPH11197856A

JPH11197856A - 環状摩擦撹拌接合方法とこれにより得られる密封容器

Info

Publication number: JPH11197856A
Application number: JP558198A
Authority: JP
Inventors: Shinya Makita; 慎也牧田; Hisashi Hori; 久司掘; Hiromitsu Ishikawa; 博光石川
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 1999-07-27
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JP3409675B2

Abstract

(57)【要約】【課題】容器等の開口部に蓋板を嵌装し、その円形の突
合わせ面に沿って摩擦撹拌接合を施すことで強固に接合
し得る環状摩擦撹拌接合方法等を提供する。【解決手段】アルミニウム合金製の容器２の丸い開口部
に、同じ材質の円形の蓋板１を嵌装し、容器２の開口縁
と蓋板１の周縁との円形の突合わせ面に沿って、図示し
ない摩擦ピンと表面抑え部を有する工具を僅かに傾け、
所定の押圧力を伴って押し込み、且つ上記突合わせ面に
沿って該工具を移動させる。これにより、流動化された
アルミが当初に固化した始端ｗ１を含む円形に閉じた接
合線Ｗを形成すると共に、上記工具が再び始端ｗ１付近
に接近した際、該工具の少なくとも摩擦ピンを徐々に引
上げることにより、止端ｗ２に向って順次浅くなる接合
線ＷのオーバーラップＯＬを形成し、表面が略平坦な止
端ｗ２にする環状摩擦撹拌接合方法。これにより得られ
る密封した容器２等も含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つの金属部材を
環状に接合する環状摩擦撹拌接合方法と、これにより得
られるビスカスダンパ等に用いる密封容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用エンジンの高出力化や高速回転化
に伴い、クランクシャフトの振動防止を図るため、ビス
カスダンパが活用されている。このビスカスダンパは、
捻り振動共振を抑制するため、回転板の周縁に中空の円
環状容器を設け、該容器内にシリコンオイルと鋼製リン
グを密封したものである。また、上記回転板や円環状容
器にアルミニウム合金材を使用すると、軽量化と共に、
オーバーラン領域の３次の共振が大幅に低減でき、常用
回転時の捻り共振による振動も減らせる。更に、シリコ
ンオイル等の昇温が抑制でき、該オイルの劣化を防止す
ることもできる(社団法人自動車技術協会学術講演会前
刷集９４３号第４５〜４８頁参照)。

【０００３】係るアルミ製のビスカスダンパをＭＩＧ等
のアーク溶接により、溶接品質が良好で密封性に優れた
ものとすべく、溶接条件を種々に工夫した発明が提案さ
れている(特開平８−１９７２５５、特開平９−１０３
８８４号公報参照)。しかしながら、これらは、フラッ
クスや溶接ワイヤ等を別途に必要とし、且つ溶接条件を
厳守して行わざるを得ないため、溶接の管理が煩雑にな
ると共に、場合により形成された溶接ビードの頂部分を
研削して除去する後加工も必要となる、という問題があ
る。

【０００４】一方、近年アーク溶接に比べて簡単に金属
材同士を接合できる摩擦撹拌接合(フリクション・スター
・ウェルデイング)が注目されている(特表平９−５０８
０７３号等参照)。この摩擦撹拌接合は、図７(Ａ),(ａ)
に示すように、互いに端縁を突合わせ且つ拘束された一
対のアルミ製の平板９０，９１における突合わせ面に沿
って、工具鋼等からなる回転する工具９２を押込みつつ
移動させることにより行う。この工具９２は、回転円筒
体９４と、その底面であって湾曲して凹む表面抑え部９
６と、その中心から垂下する摩擦ピン９８とからなり、
上記突合わせ面に沿ってやや傾けた状態で水平(左)方向
に移動され、且つ垂直方向の押圧力が付加される。

【０００５】尚、上記摩擦ピン９８の周面には、図示し
ないネジ状の小さな摩擦撹拌翼が形成されている。この
摩擦ピン９８の回転と移動に伴って、各平板９０,９１の
突合わせ面付近のアルミは、加熱して可塑化されると共
に、突合わせ面を挟んで各平板９０，９１間において水
平及び垂直方向に流動化される。また、流動化したアル
ミ材は、上記円筒体９４の表面抑え部９６により垂直方
向(表面方向)の流動を抑制され、図７(Ｂ)に示すよう
に、固相状態で固化した撹拌部９９となる。且つ、撹拌
部９９の表面は、平坦で一定の幅を有する接合線１００
となる。従って、従来のアーク溶接等のように盛り上が
った溶接ビートがなく、後加工が殆んど不要になる。

【０００６】

【発明が解決すべき課題】しかしながら、図７(Ｃ)に示
すように、撹拌部９９から上記工具９２を引上げた跡に
は、前記表面抑え部９６と摩擦ピン９８に倣った断面略
逆ハット形に凹んだ止端１０２が残る。平板９０,９１
の板厚が小さいと図示ように、摩擦ピン９８の深い抜け
跡１０４が下面にまで貫通する。係る抜け跡１０４を防
ぐべく、摩擦ピン９８の長さを短くすることもできる。
しかし、あまり摩擦ピン９８を短くすると、所要の深さ
の撹拌部９９が形成されず、接合強度が低下する。従っ
て、被接合材の板厚と摩擦ピン９８の長さを求める接合
強度に応じて調節している。

【０００７】ところで、前記ビスカスダンパのように、
容器内にオイルを密封する場合には、上記止端１０２に
おける摩擦ピン９８の抜け跡１０４自体が、所定圧力を
伴ってオイルを密封する上で弱点となり、上記ダンパに
は不向きとなる。また、一対の平板９０,９１の端縁同
士を重ね合わせた場合も同様の問題が生じる。本発明
は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決
し、例えばビスカスダンパのような密封容器等の蓋板を
摩擦撹拌接合を用いて、所要の接合強度により容器の開
口部に確実に接合して容器内を密封し得る環状摩擦撹拌
接合方法と、これにより得られる上記ダンパ等の密封容
器を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、環状に形成した摩擦撹拌接合による接合線の
止端をその始端とオーバーラップさせ、このオーバーラ
ップ部分における止端側の接合線を該止端に向けて順次
浅くすることに着想して成されたものである。即ち、本
発明の環状摩擦撹拌接合方法は、回転しつつ移動する摩
擦ピンと表面抑え部とを含む工具を用いる摩擦撹拌接合
方法であって、２つの金属部材の突合わせ面又は重合部
に沿って、上記工具の摩擦ピンを回転させ、且つ表面抑
え部と共に移動させることにより、始端と止端とがオー
バーラップする環状の接合線を形成すると共に、上記オ
ーバーラップを形成する際、上記工具又は少なくともそ
の摩擦ピンを順次引上げることにより、その接合線を止
端に向けて順次浅く形成する、ことを特徴とする。

【０００９】これにより、接合線の止端が浅くなるた
め、工具の摩擦ピンの抜け跡も浅くなり、オーバーラッ
プ部分を含む環状の接合線を形成した際にも、２つの金
属部材の間を接合線の全長に渉り、所要の強度を以って
確実に接合することができる。しかも接合線の表面は、
全長に渉って平坦になるので、後加工も省略し得る。ま
た、前記工具又はその摩擦ピンの引上げを、前記環状の
接合線における始端の手前又は前記オーバーラップを形
成し始めた直後から行う、環状摩擦撹拌接合方法も含ま
れる。これによれば、２つの金属部材の板厚や求める接
合強度等に応じて、止端に向けて任意の傾斜に伴って浅
くなる接合線を、始端の位置に対して任意の位置から容
易に形成することが可能となる。

【００１０】更に、前記接合線のオーバーラップ部分を
形成する止端側の接合線の深さが、前記摩擦ピンの垂直
方向の長さの４分の３以下である、環状摩擦撹拌接合方
法も含まれる。これにより、接合線の止端における接合
強度を低下させず、強固に接合できる。尚、上記深さが
４分の３超では、止端の凹みが深くなるため除いた。ま
た、前記２つの金属部材は、一方が容器(本体)であり、
且つ他方が該容器の開口部を閉塞する蓋板である、環状
摩擦撹拌接合方法も含まれる。これによれば、各種の容
器における中空部の開口部に対し、これを閉塞する蓋板
を上記環状の接合線によって確実に接合でき、中空部内
を所要の圧力を伴って密封した容器を確実に提供するこ
とができる。

【００１１】一方、本発明の金属製の密封容器は、中空
部を有する金属製の容器(本体)と、該中空部における開
口部を閉塞する金属製の蓋板とからなり、上記開口部の
開口縁と蓋板の周縁との突合わせ面又は重合部に沿っ
て、摩擦ピンと表面抑え部とを含む工具を用いる摩擦撹
拌接合により形成され、且つ始端と止端とがオーバーラ
ップした環状の接合線を配置すると共に、上記オーバー
ラップ部分における止端側の接合線が該止端に向けて順
次浅く形成されている、ことを特徴とする。これによ
り、中空部の開口部と蓋板とが全周に渉り確実に接合さ
れ、中空部内を所要の圧力に耐え得る密封容器とするこ
とができる。

【００１２】また、前記容器の中空部がリング形の凹溝
であり、前記蓋板がこの凹溝と相似形のリング状の蓋板
であると共に、前記環状の接合線が上記凹溝とリング状
の蓋板との内外同心の突合わせ面又は重合部に沿って形
成された内外一対で同心の円環状の接合線である、金属
製の密封容器も含まれる。これにより、リング状の蓋板
が同心で内外２重に接合される容器等や、リング形の凹
溝を有する容器の開口部を確実に密封した容器とするこ
とができる。更に、前記容器及び蓋板が、アルミニウム
合金からなる、金属製の密封容器も含まれる。これによ
れば、アルミ製の各種の密封容器を確実に提供し得る。
尚また、前記密封容器の用途が、ビスカスダンパであ
る、金属製の密封容器も含まれる。これにより、リング
形の凹溝内に金属製のリングとシリコンオイルを確実に
密封したビスカスダンパとすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施に適
した形態を図面と共に説明する。図１(Ａ)は、容器(本
体)２の丸い開口部と、これを閉塞する円形の蓋板１と
の突合わせ面に沿って、円形に閉じた環状の接合線Ｗの
平面図を示す。この接合線Ｗは、その始端ｗ１と止端ｗ
２との間で長さＬに渉りオーバーラップＯＬしている。
このオーバーラップ部分ＯＬは、図１(Ｂ)及び(Ｃ)に示
すように、接合線Ｗの始端ｗ１の真上から止端ｗ２まで
の長さＬ分に及ぶと共に、止端ｗ２に向けて接合線Ｗが
順次浅くなるようにされている。止端ｗ２の中心には、
次述する摩擦ピンの浅く傾斜した抜け跡Ｐが位置してい
る。また、接合線Ｗの表面は平坦で、且つその長手方向
に沿って連続する多数の湾曲線Ｓが形成される。

【００１４】上記の接合線Ｗは、図２(Ａ)及び(ａ)に示
す工具１０を用いる摩擦撹拌接合によって形成される。
即ち、図示のように、容器２内の中空部等の開口部４に
は段部６がリング状に形成され、この段部６上に載置す
るように、蓋板１を開口部４に嵌装する。蓋板１の周縁
と段部６との間に沿って、円形の突合わせ面８が位置す
る。尚、蓋板１と容器２は、例えばアルミニウム合金
(以下、アルミと称する)JIS;Ａ６０６３−Ｔ５又はＴ６
からなる。また、上記工具１０は工具鋼等からなり、図
３(Ａ)に示すように、回転軸１２と、その下端に同軸に
して垂下する摩擦ピン１６と、このピン１６に嵌合され
底面に緩く湾曲して凹む表面抑え部１４を有する可動リ
ング１３を有する。上記摩擦ピン１６の周面には、ネジ
状の小さな摩擦撹拌翼１５が複数形成されている。更
に、図３(Ｂ)に示すように、上記摩擦ピン１６の周面に
は、その長手方向に沿って一対の細溝１６ａが形成さ
れ、各細溝１６ａ内には上記可動リング１３の内周面に
対称に突設された一対の凸条１３ａが嵌入する。このた
め、可動リング１３は摩擦ピン１６に対して上下方向に
スライド自在であり、且つその上面に当接する回転軸１
２の細軸部１２ａに巻装されたコイルバネ１２ｂによ
り、可動リング１３と表面抑え部１４は下向きに常時押
圧されている。尚、摩擦ピン１６の直径は４mm、該ピン
１６の上記表面抑え部１４からの最大突出長さは４.５m
m、表面抑え部１４の直径は１０mmとした。係る工具１
０の回転速度は、１０００〜１００００rpmの範囲内で適
宜選定される。一方、容器２と蓋板１は互いに図示しな
い治具により予め拘束される。

【００１５】先ず、図２(ａ)に示すように、工具１０を
突合わせ面８に対し、僅かに傾けた状態で摩擦ピン１６
の軸方向に押圧し、この状態で表面抑え部１４が蓋板１
等の表面に接触するが、更に押し込む。すると、図２
(Ｂ)及び(ｂ)に示すように、高速回転する摩擦ピン１６
は突合わせ面８内に深く進入する。且つ回転する表面抑
え部１４には上向きの力が加わり、その可動リング１３
が上方にスライドするため、表面抑え部１４は蓋板１と
容器２の各上面上に位置する。これらにより、突合わせ
面８付近に位置する板厚５mmの蓋板１と容器２を形成す
るアルミは、摩擦ピン１６により加熱され可塑化される
と共に、突合わせ面８を挟んで水平及び垂直方向に流動
化される。また、係る流動化されたアルミは、表面抑え
部１４によりその垂直方向(表面方向)の流動に対し一定
の圧力を受けると共に、外部に飛散することを阻止され
る。この結果、係る流動化したアルミは、固化すると接
合線Ｗの始端ｗ１となる。この状態で、工具１０をその
傾斜した向きと反対側の図示で左方向に移動させる。こ
の送り速度は、０.２〜２.０メートル／分の範囲内で適
宜選定される。

【００１６】更に、図２(Ｃ)に示すように、丸い突合わ
せ面８に沿って工具１０を移動させると、その軌跡には
流動化されたアルミが固化して環状の接合線Ｗが形成さ
れる。その撹拌部Ｗａは表面抑え部１４によって空気の
巻き込みがなく、空孔のない組織となる。また、接合線
Ｗの表面Ｗｂは上記表面抑え部１４によりその直径相当
分の幅で僅かに凹んで平坦に形成される。尚、摩擦ピン
１６を押込んで回転し、表面抑え部１４と共に所定の位
置に保持するには、被接合材の材質や工具１０の寸法に
もよるが、数１０kgf〜１０００kgf程度の押圧力を工具
１０に対し下向きに加える必要がある。

【００１７】そして、図２(Ｄ)及び(ｄ)に示すように、
工具１０が接合線Ｗの始端ｗ１に接近する直前の位置に
達した際、工具１０をその保持手段(図示せず)と共に徐
々に引上げ始める。工具１０の摩擦ピン１６は、始端ｗ
１を通過して所要長さＬを経た時点で突合わせ面８から
離脱する。その位置が止端ｗ２となり、且つ始端ｗ１と
止端ｗ２の間に工具１０が２回通過した長さＬ分のオー
バーラップＯＬが形成される。このオーバーラップ部分
ＯＬでは、始端ｗ１から始まる撹拌部Ｗａは全体に一定
の深さであるのに対し、止端ｗ２側の撹拌部Ｗａは該止
端ｗ２に向かって緩くカーブして順次浅くなる。この引
上げの際、工具１０の可動リング１３には前記バネ１２
ｂの押圧力が加わっているため、図２(Ｄ),(ｄ)のよう
に、表面抑え部１４は接合線Ｗの表面Ｗｂ上に留まって
いる。この場合、回転軸１２と摩擦ピン１６の上昇によ
り上記押圧力は順次低下するが、適切な特性のバネ１２
ｂを用いれば、表面抑え部１４による接合線Ｗの表面Ｗ
ｂへの表面抑え圧力を充分維持することができる。

【００１８】従って、オーバーラップ部分ＯＬにおける
重複した撹拌部Ｗａ同士により、円形の接合線Ｗは、突
合わせ面８に沿って略一定の深さとなり、蓋板１を容器
２の開口部４に強固で確実に接合することができる。し
かも、接合線Ｗの止端ｗ２には、摩擦ピン１６の前記抜
け跡Ｐが浅く残るのみであるため、容器２内を所要の圧
力を以って密封することもできる。尚、工具１０におい
て摩擦ピン１６のみを回転可能とし、回転軸１２や可動
リング１３をそれぞれ個別に昇降動作のみ行わしめる機
構としても、健全な円環状の接合線Ｗを形成することが
可能である。

【００１９】図４は、上記環状摩擦撹拌接合方法を用い
て製造した密封容器に関する。図４(Ａ)に縦断面図を示
す密封容器２０は、円筒形の容器本体２２内に中空部２
４を有し、該中空部２４の開口部２６の開口縁には段部
２５がリング状に形成されている。この段部２５に円形
の蓋板２８を嵌装して、中空部２４を閉塞し、開口部２
６の開口縁と蓋板２８の周縁との間に形成される円形の
突合わせ面に沿って、前記工具１０を用いて環状摩擦撹
拌接合を施す。その結果、上記突合わせ面に沿って、一
部に前記オーバーラップ部分ＯＬを有する円形の接合線
Ｗが形成され、中空部２４内を所要圧力に耐え得る密封
容器２０を得ることができる。

【００２０】また、図４(Ｂ)に部分縦断面図を示す密封
容器３０は、円筒形の容器本体３２内に中空部３４を有
し、この中空部３４の図示で右側の開口部３６内には円
形の蓋板３８の折曲縁３７が嵌装され、所定の幅の重合
部３９がリング状に形成される。この重合部３９に沿っ
て、前記工具１０を用いて環状摩擦撹拌接合を施す。こ
の場合、工具１０の前記摩擦ピン１６の長さは、撹拌部
Ｗａが蓋板３８の折曲縁３７に達するように予め選定し
ておく。その結果、上記重合部３９に沿って一部にオー
バーラップ部分ＯＬを有する円形の接合線Ｗが形成さ
れ、中空部３４内を所要圧力に耐え得る密封容器３０を
得ることができる。尚、中空部３４の左側の図示しない
開口部３６にも同様にして蓋板３８が接合される。ま
た、摩擦撹拌接合を施す作業は、容器本体３２と蓋板３
８を拘束し、重合部３９に沿って工具１０を移動する
他、工具１０を一定の姿勢で保持し、互いに拘束した容
器本体３２と蓋板３８とをその重合部３９に沿って回転
させ、最後に工具１０又はそのうちの摩擦ピン１６だけ
を引上げるようにしても良い。

【００２１】更に、図４(Ｃ)に部分縦断面図を示す密封
容器４０は、円筒形の容器本体４２内に中空部４４を有
し、この中空部４４の図示で右側の開口部４６には円錐
状に傾斜した開口縁４８を有する。この開口縁４８に円
形の蓋板５０の同様に傾斜した周縁５２が被覆され、所
定の幅の傾斜した重合部５４がリング状に形成される。
この重合部５４に沿って、前記工具１０を用いて環状摩
擦撹拌接合を施す。この場合も、工具１０の前記摩擦ピ
ン１６の長さを撹拌部Ｗａが容器本体４２の開口縁４８
に達するようにしておく。その結果、上記重合部５４に
沿って一部にオーバーラップ部分ＯＬを有する円形の接
合線Ｗが形成される。且つ、中空部４４の左側の図示し
ない開口部４６にも同様にして蓋板５０が接合される。
これにより、中空部４４内が所要圧力に耐え得る密封容
器４０を得ることができる。

【００２２】図５は車両用のエンジンに使用されるビス
カスダンパに関する。このダンパは、エンジンのクラン
クシャフトの振動を防止するものである。図５(Ａ)に示
すように、ビスカスダンパ６０は、クランクシャフトの
一端に嵌合される通し孔６２を中心に有し、その周囲に
複数のボルト用の取付孔６４を穿設した丸い回転板６６
と、この回転板６６の周縁に設けられたリング状の密封
容器７０とからなる。尚、回転板６６と容器７０は、例
えばJIS;Ａ６０６１等のアルミ製の板材と鍛造材であ
り、これらを溶着等することにより、ビスカスダンパ６
０が組立てられる。上記容器７０は、断面コ字形の容器
本体７２中に断面矩形で且つリング形の凹溝７４を有
し、その開口部７６の内外両縁に設けられた一対の段部
７８間には、リング状の蓋板８０が嵌装される。上記凹
溝７４内には、シリコンオイルと共に該凹溝７４と相似
形の金属リング８４が密封される。この金属リング８４
の図示で上下面には、金属同士の衝突を防ぐため、フッ
素樹脂等からなる複数の円盤形を呈する緩衝材８６が固
定されている。

【００２３】上記密封容器７０における凹溝７４の内外
一対の段部７８と蓋板８０の内外周縁との内外２重の各
突合わせ面７９に沿って、前記工具１０を用いる環状摩
擦撹拌接合がそれぞれ施される。その結果、図５(Ｂ)に
示すように、上記各突合わせ面７９に沿って、摩擦撹拌
接合による内外２重で同心の接合線Ｗが形成される。各
接合線Ｗは、各突合わせ面７９に沿って円形に形成さ
れ、且つ平坦な止端ｗ２を含む所要の長さのオーバーラ
ップ部分ＯＬを有している。尚、上記環状摩擦撹拌接合
を行う際、容器本体７２とリング状の蓋板８０とは、互
いに図示しない治具により拘束され、且つ該治具が冷し
金を兼ねるように常に前記工具１０に接近して用いられ
る。また、内外の各接合線Ｗの各オーバーラップ部分Ｏ
Ｌは、互いに離れた位置において形成する。これらによ
り、摩擦撹拌接合により形成される熱影響部を狭い範囲
に限定し得る。

【００２４】この密封容器７０は、平坦な止端ｗ２を有
する内外一対で同心の接合線Ｗにより、リング形の凹溝
７４の開口部７６にリング状の蓋板８０を強固に接合す
るので、前記金属リング８４をシリコンオイルと共に凹
溝７４内に確実且つ安定して密封することができる。ま
た、接合線Ｗの表面には殆んど突出部分がないため、後
加工も皆無にし得る。従って、この容器７０を用いたビ
スカスダンパ６０は、クランクシャフトの捻り振動共振
を抑制すると共に、アルミ製としたため軽量化が図れ、
且つオーバーラン領域の３次元の共振を大幅に低減で
き、常用回転時の捻り共振による振動も減らすことがで
きる。しかも、密封されたシリコンオイルの昇温を抑制
し、且つ該オイルの劣化も防止することができる。

【００２５】本発明は以上に説明した各形態に限定され
るものではない。例えば、図６(Ａ)に示すように、角形
の容器(本体)２′と蓋板１′との突合わせ面に沿って、
前記工具１０を用いる環状摩擦撹拌接合を施し、平面視
で全体が角形で各コーナをカーブさせ、且つその直線部
分にオーバーラップ部分ＯＬを有する接合線Ｗ′を形成
しても良い。また、図６(Ｂ)に示すように、略まゆ形の
蓋板１′と容器(本体)２′との突合わせ面に沿って、前
記環状摩擦撹拌接合を施し、平面視で全体が略まゆ形
で、且つその直線部分にオーバーラップ部分ＯＬを有す
る接合線Ｗ′を形成することもできる。即ち、本発明の
環状摩擦撹拌接合方法は、同一平面内において円形以外
の正多角形、変形多角形、又は異形の接合線を連続して
環状に形成することもできる。

【００２６】更に、図６(Ｃ)に示すように、平面視で円
形又は楕円形を呈する蓋板１″が緩く傾斜した段部Ｄを
有し、容器(本体)２″側にも同様の段部ｄが対向して形
成されている場合にも、その３次元の突き合わせ面に沿
って、前記工具１０を用いる環状摩擦撹拌接合を施すこ
とができる。その結果、上記突き合わせ面に沿って円形
又は楕円形の接合線Ｗ″が形成され、且つその比較的緩
いカーブ部分にオーバーラップＯＬを位置させることが
できる。従って、異なる平面間に渉る突き合わせ面や重
合部でも、前記工具１０の円滑な移動が可能であれば、
本発明の環状摩擦撹拌接合を施すことは可能である。

【００２７】また、前記容器や蓋板の材質は、前記工具
よりも軟質で且つ軟化温度の低いものあれば良く、各種
の展伸用又は鋳造用アルミニウム合金の他、普通鋼、ス
テンレス鋼、又は珪素鋼板や高張力鋼板等の特殊用途
鋼、或いは銅又は銅合金、チタン又はチタン合金等を適
用することも可能である。更に、密封容器の用途も前記
形態の他、ガスボンベ、薬剤等の液体タンク、車両用タ
ンク、粉粒体等のタンク・ホッパ・サイロ、或いは、ト
ルクコンバータケース、ウォータポンプ、アキュームレ
ータ等にも適用することができる。また、前記工具は、
被接合材よりも硬質で且つ軟化温度の高いものであれば
良く、高速度鋼等の他に、超硬(ＷＣ)又はサーメットの
ような複合材から成形することもできる。尚、本発明の
環状摩擦撹拌接合方法は、容器以外の各種の構造物や設
備等における開口部に対しても使用可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上において説明した本発明の環状摩擦
撹拌接合方法とこれを用いて得られる密封容器によれ
ば、容器内等を所要の圧力に保持してその開口部を蓋板
等で確実且つ強固に接合して密封することができると共
に、得られる接合線の表面がその止端を含めて全長に渉
り平坦であるため研削等の後加工も殆んど不要にでき
る。且つ、狭い突き合わせ面や重合部でも確実に接合す
ることもできる。また、事前の準備も従来のアーク溶接
のような溶接ワイヤやフラックス等が不要で、少ない作
業で済ませることができる。また、請求項６のリング形
の密封容器によれば、ビスカスダンパのようなリング形
の凹溝を有する容器に対し、リング状の蓋板の内外周縁
に沿って内外２重の接合線と平坦な止端を形成できるの
で、リング形の凹溝内を確実、容易、且つ強固に密封する
ことができる。更に、請求項７の密封容器によれば、密
封性と共に軽量化と耐食性を高くし、且つ使用後のリサ
イクルも容易で環境上からも優れたものにできる。特
に、請求項８のビスカスダンパに適用した形態では、上
記に加えて更に、各種の振動を低減し、且つ密封された
オイルの昇温と劣化を確実に抑制することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)は本発明の環状摩擦撹拌接合の接合パター
ンを示す概略図、(Ｂ)は(Ａ)中の一点鎖線部分Ｂの拡大
図、(Ｃ)は(Ｂ)中のＣ−Ｃ断面図。

【図２】(Ａ)〜(Ｄ)と(ａ)、(ｂ)及び(ｄ)は本発明の摩
擦撹拌接合方法の各工程を示す概略図。

【図３】(Ａ)は本発明方法に用いる工具の縦断面図、
(Ｂ)は(Ａ)中のＢ−Ｂ断面図。

【図４】(Ａ)は密封容器の縦断面図、(Ｂ)と(Ｃ)は異な
る密封容器の部分縦断面図。

【図５】(Ａ)は本発明が適用されるビスカスダンパの一
部を切り欠いた斜視図、(Ｂ)は本発明の環状摩擦撹拌接
合を施した上記ダンパの断面図。

【図６】(Ａ)〜(Ｃ)は環状摩擦撹拌接合の他のパターン
を示す概略図又は概略斜視図。

【図７】(Ａ)〜(Ｃ)と(ａ)は、一般的な摩擦撹拌接合の
工程等を示す概略図。

【符号の説明】

１,１′,１,″２８,３８,５０,８０…蓋板(金属部材) ２,２′,２″……………………………容器／容器本体
(金属部材) ４,２６,３６,４６,７６………………開口部８，７９…………………………………突き合わせ面１０………………………………………工具１４………………………………………表面抑え部１６………………………………………摩擦ピン２０，３０,４０,７０…………………密封容器２２,３２,４２，７２…………………容器本体(容器／
金属部材) ２４,３４,４４…………………………中空部３９，５４………………………………重合部６０………………………………………ビスカスダンパ７４………………………………………凹溝Ｗ,Ｗ′,Ｗ″……………………………接合線ｗ１………………………………………始端ｗ２………………………………………止端ＯＲ………………………………………オーバーラップ／
同部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川博光静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号日本軽金属株式会社グループ技術センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転しつつ移動する摩擦ピンと表面抑え部
とを含む工具を用いる摩擦撹拌接合方法であって、２つの金属部材の突合わせ面又は重合部に沿って、上記
工具の摩擦ピンを回転させ、且つ表面抑え部と共に移動
させることにより、始端と止端とがオーバーラップする
環状の接合線を形成すると共に、上記オーバーラップを形成する際、上記工具又は少なく
ともその摩擦ピンを順次引上げることにより、その接合
線を止端に向けて順次浅く形成する、ことを特徴とする環状摩擦撹拌接合方法。
【請求項２】前記工具又はその摩擦ピンの引上げを、前
記環状の接合線における始端の手前又は前記オーバーラ
ップを形成し始めた直後から行う、ことを特徴とする請求項１に記載の環状摩擦撹拌接合方
法。
【請求項３】前記接合線のオーバーラップ部分を形成す
る止端側の接合線の深さが、前記摩擦ピンの垂直方向の
長さの４分の３以下である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の環状摩擦撹拌
接合方法。
【請求項４】前記２つの金属部材は、一方が容器であ
り、且つ他方が該容器の開口部を閉塞する蓋板である、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の環状
摩擦撹拌接合方法。
【請求項５】中空部を有する金属製の容器と、該中空部
における開口部を閉塞する金属製の蓋板とからなり、上記開口部の開口縁と蓋板の周縁との突合わせ面又は重
合部に沿って、摩擦ピンと表面抑え部とを含む工具を用
いる摩擦撹拌接合により形成され、且つ始端と止端とが
オーバーラップした環状の接合線を配置すると共に、上
記オーバーラップ部分における止端側の接合線が該止端
に向けて順次浅く形成されている、ことを特徴とする金属製の密封容器。
【請求項６】前記容器の中空部がリング形の凹溝であ
り、前記蓋板がこの凹溝と相似形のリング状の蓋板であ
ると共に、前記環状の接合線が上記凹溝とリング状の蓋板との内外
同心の突合わせ面又は重合部に沿って形成された内外一
対で同心の円環状の接合線である、ことを特徴とする請求項５に記載の金属製の密封容器。
【請求項７】前記容器及び蓋板が、アルミニウム合金か
らなる、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の金属製の密封
容器。
【請求項８】前記密封容器の用途が、ビスカスダンパで
ある、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の金属製の密封
容器。