JPH11291067A

JPH11291067A - 摩擦接合方法

Info

Publication number: JPH11291067A
Application number: JP9714698A
Authority: JP
Inventors: Kinya Aota; 欣也青田; Hisanori Okamura; 久宜岡村; Masao Funyu; 征夫舟生; Masahiko Sakamoto; 征彦坂本; Yasuo Ishimaru; 靖男石丸; Masakuni Esumi; 昌邦江角; Akihiro Sato; 章弘佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】被加工物の接合部に接合ツールを回転させなが
ら挿入して接合面を移動することにより接合する摩擦攪
拌接合において、被加工物の変形を防止する。【解決手段】摩擦攪拌接合では接合ツール４と塑性流動
部５とのあいだに摩擦熱が発生する。そのため、中空押
出形材１には熱より変形が発生する。この変形を防止す
るため、２対の面板２及び２つの接続板３により囲まれ
た水冷領域６に水を流して、中空押出形材１を冷却しな
がら接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、アルミニ
ウム合金材等の摩擦攪拌接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】摩擦攪拌接合方法は、接合用の棒状の接
合ツールの先端の小径部を回転させながら接合部に挿入
し、接合ツールを接合方向に沿って移動させて、被加工
物を塑性流動させ、固相接合する方法である。この接合
は突合せ部や重ね部に適用される。これは特公表7−505
090号公報、Welding & Metal Fablication，January １
９９５１３頁から１６頁に示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記摩擦攪拌接合で
は、接合ツールは被加工物中で回転している。そのた
め、接合ツールと被加工物とのあいだには摩擦熱が発生
する。この摩擦熱は被加工物を加熱して接合するのに必
要な熱である。しかし、一方では、被加工物をも加熱す
る。そのため、被加工物に熱膨張が生じ、変形が発生す
る。

【０００４】そこで、本発明の目的は、被加工物の変形
を防止して、高精度の接合を行うことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、中空形材
の中空部に水を流して冷却することにより達成される。
また、接合ヘッドに取付けられたベアリングで被加工物
を治具に拘束することによって達成される。

【０００６】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明の一実
施例の断面図である。摩擦攪拌接合により中空押出形材
１どうしを接合中の状況を示している。中空押出形材１
は２対の面板２とこれを接続する接続板３より構成され
る。接続板３は複数である。中空押出形材１の材質はア
ルミニウム合金のＡ６Ｎ０１である。この中空押出形材
１どうしを突合せて接合する場合、図２に示すように面
板２同士を両面から接合する構造である。

【０００７】この接合に摩擦攪拌接合を適用した場合、
突合せ面に接合ツール４を挿入し、回転させながら接合
面を移動させて接合する。この時、接合ツール４の周囲
には塑性流動部５が形成される。この接合ツール４およ
び塑性流動部５とのあいだには摩擦熱が発生する。その
ため、中空押出形材１には熱より変形が発生する。

【０００８】この変形を防止するため、２対の面板２及
び２つの接続板３により囲まれた水冷領域６に冷媒を流
して、中空押出形材１を冷却しながら接合する。冷媒は
エアー，水，エアーと水の混合物のいずれでもよい。こ
の冷却により中空押出形材１の熱変形を防止して、高精
度の接合をすることができる。この冷却方法は、中空押
出形材１の中空部を利用するために、特別な冷却治具を
用いることなく簡易に中空形材を冷却することができ
る。

【０００９】（実施例２）図３は本発明の一実施例の断
面図である。摩擦攪拌接合によりソリッドの押出形材８
どうしを接合中の状況を示している。押出形材８は板９
とリブ１０より構成される。リブ１０は板７の接合方向
に複数配置されている。また、押出形材８の材質はアル
ミニウム合金のＡ６Ｎ０１である。

【００１０】この押出形材８どうしを突合せて接合する
場合、図のように押出形材８の端部どうしを突合わせて
接合する構造である。摩擦攪拌接合では、接合面に接合
ツール４を挿入し、回転させながら接合面を移動させて
接合する。接合ツール４の周囲には塑性流動部５が形成
される、同時に接合ツール４と塑性流動部５との間には
摩擦熱が発生する。

【００１１】そのため、接合後にその摩擦熱により押出
形材８には変形が生じる。この変形を防止するため、板
７と２つのリブ１０の間に囲まれた水冷領域６に水を流
して、押出形材８を冷却しながら接合する。このため、
押出形材８の変形を防止することができる。

【００１２】この冷却方法は、押出形材８のリブ１０を
利用して冷却するために、冷却のための特別な治具を用
いることなく簡易に押出形材８を冷却することができ
る。

【００１３】（実施例３）図４は本発明の一実施例の斜
視図である。被加工物１２どうしを突合わせて、突合せ
面の接合ツール４を回転させながら挿入して、突合せ面
に沿って接合ツール４を移動させることにより接合す
る。この接合ツール４の後方に接合ヘッド１３と一体と
なった冷却ノズル１４が取付けられてある。

【００１４】この冷却ノズル１４で冷媒を吹付けて被加
工物１２を冷却しながら接合する方法である。冷媒とし
ては、水またはエアーを用いる。また、水とエアーを混
合させて霧吹状にしてもよい。これにより、被加工物１
２の熱変形を防止することができる。

【００１５】（実施例４）図５は本発明の一実施例の斜
視図である。図３に示した押出形材８どうしを突合わせ
て、突合せ面の接合ツール４を回転させながら挿入し
て、突合せ面に沿って接合ツール４を移動させることに
より接合する。この接合ツール４の前方を接合ヘッド１
３と一体となったベアリング１５により、治具１１上に
配置された押出形材８を拘束する。ベアリング１５と接
合ヘッド１３との間には圧力シリンダー１６があり、ベ
アリング１５の押付け力が一定になるようにしている。
この押付け力により、押出形材８の熱による変形を防止
することができる。

【００１６】ベアリング１５による拘束は、接合ツール
４近傍の押出形材８を治具１１に押付けることができ、
接合ヘッド１３に取付けられるため、簡易に押出形材８
を拘束できる。特に、押出形材８はリブ１０があるため
に接合部近傍の拘束をすることができないが、接合前方
をベアリング１５で拘束することができるので、接合に
よる熱変形を防止するのに有効である。

【００１７】また、接合ヘッド１３に取付けられた倣い
センサー１７により接合面の倣いを制御するが、ローラ
で拘束する場合と比較して、ベアリング１５で拘束した
場合には押出形材８とのあいだに倣い方向の接触抵抗が
ないため、接合ヘッド１３の倣いをすることができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、被加工物を冷却しなが
ら接合すること、または接合ヘッドに取付けられたベア
リングにより被加工物を治具に拘束することにより、被
加工物の熱変形を防止することにある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である摩擦接合法により中空
押出材を接合する場合の断面図である。

【図２】図１の接合前の継手の断面図である。

【図３】本発明の他の実施例である押出形材同志を摩擦
接合法で接合する場合の断面図である。

【図４】図３の摩擦接合法の実施状況を説明する斜視図
である。

【図５】本発明の１実施例である摩擦接合法の実施状況
を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１…中空押出形材、２…面板、３…接続板、４…接合ツ
ール、５…塑性流動部、６…水冷領域、７…接合面、８
…押出形材、９…板、１０…リブ、１１…治具、１２…
被加工物、１３…接合ヘッド、１４…冷却ノズル、１５
…ベアリング、１６…圧力シリンダー、１７…倣いセン
サー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本征彦茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者石丸靖男山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者江角昌邦山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者佐藤章弘山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に平行な２つの板と、該２つの板と
を接続する複数の第三の部材とからなるパネルどうしの
摩擦攪拌接合において、前記それぞれのパネルの中空部
に冷媒を流しながら接合することを特徴とする摩擦接合
方法。
【請求項２】請求項１において、前記冷媒は水であるこ
とを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項３】請求項１において、前記冷媒はエアーであ
ることを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項４】請求項１において、前記冷媒は水とエアー
の混合物であることを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項５】請求項１において、前記パネルは押出形材
であることを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項６】板の上に複数のリブが配置された押出形材
どうしの摩擦攪拌接合において、前記リブ間に水を流し
ながら接合することを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項７】被加工物より実質的に硬い材質からなる棒
状の接合ツールを前記被加工物の接合部に回転させなが
ら挿入して接合面を移動することにより接合する摩擦攪
拌接合において、接合中に前記被加工に冷媒を吹付けな
がら接合することを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項８】請求項７において、前記ツールより接合後
方の前記被加工物に冷媒を吹付けることを特徴とする摩
擦接合方法。
【請求項９】請求項７において、前記ツールおよび前記
冷媒吹付け装置とが一体となって接合方向に移動しなが
ら接合することを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項１０】請求項７において、前記冷媒は水である
ことを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項１１】請求項７において、前記冷媒はエアーで
あることを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項１２】請求項７において、前記冷媒は水とエア
ーの混合物であることを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項１３】被加工物より実質的に硬い材質からなる
棒状の接合ツールを前記被加工物の接合部に回転させな
がら挿入して接合面を移動することにより接合する摩擦
攪拌接合において、前記被加工物は治具上に配置されて
おり、前記ツールおよびベアリングとが都合接合ヘッド
に取付けられており、前記被加工物を前記ベアリングに
より治具に拘束しながら接合することを特徴とする摩擦
接合方法。
【請求項１４】請求項１３において、前記接合ヘッドは
センサーにより前記接合面の倣いと、前記加工ヘッドと
前記被加工物との距離を一定にするよう倣い制御をしな
がら接合することを特徴とする摩擦接合方法。
【請求項１５】請求項１３において、前記被加工物は板
上に配置されたリブを有する押出形材であることを特徴
とする摩擦接合方法。
【請求項１６】請求項１３において、接合部前方の前記
被加工物を拘束することを特徴とする摩擦接合方法。