JPH11314173A - 摩擦接合方法 - Google Patents
摩擦接合方法Info
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- JPH11314173A JPH11314173A JP11062499A JP6249999A JPH11314173A JP H11314173 A JPH11314173 A JP H11314173A JP 11062499 A JP11062499 A JP 11062499A JP 6249999 A JP6249999 A JP 6249999A JP H11314173 A JPH11314173 A JP H11314173A
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- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
- B23K2101/045—Hollow panels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
構造物を製作する場合において、容易に構造物を製作で
きるようにすることにある。 【解決手段】構造物を構成する2つのパネル31、32
の端部の板34a、34aの突合せ部を、平らなベッド
に載せ、板34aの上方側のみから回転体50によって
摩擦接合をおこなって、突合せ部を接合するとともに該
突合せ部の下面側の面を実質的に平にする。このように
して得られた物の前記下面側の面を鉄道車両の構体や建
築物等の構造物の外面に位置させて、構造物として製作
する。これによれば、構造物の外面に接合による裏ビー
ド等の凹凸がないので、構造物を安価に製作できるもの
である。
Description
し、例えば、アルミニウム合金性の鉄道車両や建築物等
に使用されるパネルの接合に好適である。
は、中空状の型材を用いたものは特開平2−24686
3号公報に示され、ハニカムパネルのような積層パネル
を用いたものは特開平6−106661号公報に示され
ている。
回転させて発熱、軟化させ、接合するものである。この
接合は突合せ部、重ね部に適用される。これはWO 9
3/10935(EP 0615480B1、特表平7
−505090号公報に同一)、Welding & Metal Fabr
ication, January 1995 13頁から16頁に示されている。
施工中、回転工具(丸棒)の直下の部材が表面へ排出さ
れる反作用のため、接合部に下向きの力が働く。このた
め、本接合法を二面構造体(パネル)の接合に適用する
場合、この下向きの力により接合部の継ぎ手部材が下方
向に押し流され、変形を生じ、良好な接合を施工するこ
とができなかった。
ニウム合金の押し出し型材の中空型材や、ハニカムパネ
ルがある。このパネル同士の接合として、従来MIG溶
接やTIG溶接が行われている。この継ぎ手形状に摩擦
接合を適用すると、摩擦接合の際の押し下げ力によっ
て、継ぎ手が下方に曲がったり、部材が下方に流された
りする。
見したものである。
接合する場合に部材の変形を抑制することにある。
ルと第2のパネルとを突き合わせており、前記パネルの
それぞれは、第1の板と、該第1の板の両端に接続した
第2の板と第3の板と、を有しており、前記第2の板と
前記第3の板とは実質的に平行であり、前記第1の板は
前記第2の板および前記第3の板に実質的に直交してお
り、前記第1の板同士が突き合わせてあり、前記突き合
わせた部分の前記第2の板の側、前記第3の板の側のそ
れぞれに回転工具を配置するとともに、一方の前記回転
工具の鉛直方向に他方の前記回転工具を配置して、2つ
の前記回転工具を実質的に同一速度で移動させて摩擦接
合を行うこと、によって達成できる。
裏ビード等の凹凸がないので、構造物を安価に製作でき
るものである。
中空型材31,32の継ぎ手部の形状が突合せタイプの
場合である。中空型材31,32の幅方向の端部には垂
直の板36,36がある。接合前においては、回転工具
50の直下に垂直な板36,36があり、板36,36
同士は向い合っており、接触している。離れている場合
は両者の隙間は小さい。隙間は1mm程度である。板3
6,36の間の延長線上に凸部52の中心が位置する。
板36,36は前記下向きの力を支えるだけの剛性を有
している。板36は2つの板33、34に直交してい
る。中空型材31,32はアルミニウム合金の押出し型
材である。中空型材31の上下の面は中空型材32の上
下の面に一致している。つまり、中空型材31、32の
厚さは同一である。以下の実施例も同様である。摩擦接
合時において、回転工具50の大径部51と小径部の凸
部52との境53が中空型材31,32の上面に位置し
ている。35は2枚の板36、36を接続するものであ
って、トラス状に複数配置している。中空型材31、3
2の端部の形状はは左右対称である。中空型材31、3
2は架台(図示せず)に載せられ、移動しないように固
定されている。板36、36の下方にも架台がある。
ら、凸部52を中空型材31、32の接合部に挿入し、
接合部に沿って移動させて行う。凸部52の回転中心は
2つの板36、36の間にある。
合後の接合ビードの形状を示したものである。板36,
36の間の延長線上に接合ビード45の幅の中心が位置
する。板36、36の厚さの延長線の範囲にビード45
がある。接合ビード45の深さは接合部に挿入した回転
工具50の下端の凸部52の高さによって定まる。
6,36が摩擦接合時の垂直力を支えるので、接合部が
曲がったりせず、図2に示すように良好な接続が得られ
るものである。板36はできるだけ板33、34に直交
させる。
ていても良い。以下の実施例でも同様である。
せて行なう。
部には板36があり、他方の中空型材32の端部には板
36は無い。中空型材31の板36の垂直方向の角部は
中空型材32の端部の突片38,38の先端を載せるこ
とができるように、凹んでいる。この凹部は中空型材3
1の厚さ方向およびこれに直交する方向(中空型材32
側)に開放している。凹部に突片38をの載せた(重ね
た)とき、図では両者は接触しているが、実際は隙間が
ある。また、両者の先端同士(突片38、38と角部3
3b、34bとの間)にも隙間がある。2つの中空型材
31,32の表面側の突合せ部、すなわち、回転工具5
0の中心の直下に前記突合せ部および板36がある。板
36の厚さの中心の延長線上に凸部52の回転中心が位
置する。つまり、板36の厚さの中心の延長線上に板3
3(34)と板33(34)の接合部が位置する。板3
3、34から凹部に至る角部33b、34bは板36の
厚さの中心の延長線上にある。または、角部33b、3
4bの位置は突片38との間隔を考慮して、図3におい
て、板36の厚さの中心の延長線上よりもごくわずか左
にある。板36は前記垂直力を支える剛性を有してい
る。突片38の先端と中空型材31との水平方向の間隔
は図1の場合と同様である。回転工具50の凸部52の
高さは突片38の厚さ程度である。一般に、凸部38よ
りも下方まで塑性流動状態になり、摩擦接合される。同
様に、凸部52の径よりも大きく塑性流動状態になる。
突片38の下面と板36との接触部の下方まで摩擦接合
されるようにするのが望ましい。
の中心の延長線上に接合ビード45の幅の中心が位置す
る。
の中心部の延長線上に回転工具50の回転中心があるこ
とが望ましい。左右の中空型材31、32の接合量を同
一にするために、前記延長線上に角部33b、34bはあ
ることが望ましい。板36の厚さの延長線の範囲内に回
転工具50の凸部52があることが望ましいが、板36
の厚さは前記垂直力、凸部52の位置、板36の強度に
よって定まる。このため、凸部52の径よりも板36の
厚さの方が小さい場合が考えられる。また、回転工具5
0の位置の誤差、角部33b、34bの位置の誤差を考え
ると、板36の厚さの延長線の範囲に角部33b、34
bがあり、前記範囲に回転工具50の凸部52の少なく
とも一部が位置することが望ましい。これによれば、板
36は前記垂直力を少しなりとも受けることができ、継
ぎ手の変形を実質的に防止し、良好な接合を得ることが
できる。ビード45を基準にすれば、ビード45は凸部
52よりも若干大きいが、前記とほぼ同様なことがいえ
る。他の実施例においても同様である。
図1の場合に比べて、一般的に、突片38と中空型材3
1との水平方向の間隔が大きくても、接合部の凹みを少
なくできるものである。このため、見栄えが良く、塗装
する場合にもパテの量を少なくできるものである。これ
は、両者の隙間が突片38の厚さで終了しているためと
考えられる。また、一般に軽量にできるものと考えられ
る。また、一方の中空型材を他方にはめこんでいるの
で、両者の高さ方向の位置合わせを容易にできるもので
ある。
り、中空型材32の端部の形状は左右対称である。また
は、中空型材31の一端は図3のとおりであり、他端は
図3の中空型材32の端部の形状である。
部33b、34bの直下には垂直な板36は実質的に無
い。角部33b、34bの延長線上に板36の右端があ
る。この延長線上に回転工具50の回転中心がある。接
合部において下方に位置する突片37の厚さを厚く、ま
た、突片37の先端から板36への接続部の円弧を大き
くして、中空型材31の端部を前記垂直力を支える剛性
にしている。他方の中空型材32の突片38は図3の実
施例と同様に、突片37の凹部に重なっている。他方の
中空型材32には突片の近くに2つの板33、34を接
続する板36を有する。これによって、凹部の角部の直
下に垂直な板36が無くても、接合部に不良は発生しな
い。ただし、ビード45の範囲の垂直方向にはパネル3
1の板36がある。図6は接合後の状態を示す。
36を除くことも可能である。
2つの中空型材31,32の接合部において、表面側に
突出する凸部37a,38aを設けたものである。つま
り、接合部の肉厚は厚くなっている。凸部37aと凸部
38a高さは同一である。他の形状は図5と同様である
が、板36、および突片37の厚さは若干薄くなってい
る。
aと凸部38aとの間に隙間があっても、摩擦接合によ
って凸部37a、38aの体積が前記隙間を埋める。こ
のため、見栄えがよく、パテの量を少なくできる。
下方に流失した部材41の体積分、接合ビードに空孔を
生じていた。図7の継ぎ手形状によれば、接合時、回転
工具50により凸部37a,38aが塑性流動して下方
に押し流され、流失した部材41の体積分を補うことに
なるので、空孔の発生を防止し、良好な接合を行なうこ
とができるものである。図8は接合後のビード45の形
状を示したものである。なお、接合後、不要部があれば
図のように切削する。
5および後述の実施例においても適用できるものであ
る。
接合を行えるようにしたものである。中空型材31,3
2の下面側の端部は下面の板34,34と同一面から突
片34aを他方の中空型材側に大きく突出している。突
片34a,34aの先端は実質的に接触している。上面
の板33,33の先端は下面の板34a,34aの先端
よりも後方に位置している。上面の板33,33の先端
部と下面の板34,34とは垂直な板36,36によっ
て接続されている。板36、36は板34の途中に接続
している。垂直な板36,36の上部に継ぎ手60が重
なる凹部39,39がある。継ぎ手60を凹部39,3
9に載せたとき、継ぎ手60の上面の板33,33の上
面と同一面になる。2つの板36,36の間隔は回転工
具50を挿入できる程度の大きさであり、できるだけ小
さい。板36と凹部39との関係は図3、図5、図7の
実施例等で説明したとおりである。
態で、回転工具50によって下面の板34a,34aの
先端を接合する。この時、中空型材31,32は板34
a,34aの接合部を含めてベッドに載っている。接合
部のベッド(接合ビードの裏当て)の上面は平である。
回転工具50の凸部52の高さは板34a,34aの厚
さよりも小さい。これによれば、接合後の下面は平にな
る。このため、この下面側を鉄道車両の構体の外面や建
築物等の構造物の外面(その表面に化粧板を配置しない
面を言う。)に容易にすることができる。一般に、摩擦
接合部の上面側(境53の部分)に凹凸が生じやすい。
1,32の間に継ぎ手60を載せる。
30の両端を凹部32,32に重ねたとき、垂直片61
の下端は下面の板の接合ビードとの間に隙間を有する。
垂直辺61はなくてもよい。
型材31との接続部を回転工具50で摩擦接合する。こ
の回転工具50は(A)の接合工具と同一である必要は
ない。
型材32との接続部を回転工具50で摩擦接合する。
き、反転作業を不要にできるものである。反転作業を省
略することで、反転および位置決め時間の省略、反転装
置の省略、組立精度向上というメリットを得ることがで
きる。
上下の面を同時に摩擦接合するようにしたものである。
上部の回転工具50の鉛直方向に下方を接合する回転工
具50aがある。回転工具50aの凸部52は上方を向
いている。2つの回転工具50,50aを対向させた状
態で、同一速度で移動させ、摩擦接合を行なう。70,
70はベッド(架台)である。工具50、と50aの回
転中心は同一線上にある。この線上に、中空型材31、
32の接合部がある。
中心の延長線上に他方の回転工具50aの回転中心があ
るので、力がつりあい、接合部の変形が少なく、短時間
に接合できる。中空型材31、32を反転させる必要が
無いので、変形が少なく、作業時間を少なくできる。
用したものである。以下の実施例はハニカムパネルに適
用した場合を示すものである。図11に示すように、ハ
ニカムパネル80a,80bは、2つの面板81,82
と、ハニカム状のセルを有する芯材83と、面板81,
82の端面に沿って配置した縁材84とからなり、芯材
83、縁材84は面板81,82にろう付けされ、一体
になっている。面板81,82、芯材83、および縁材
84はアルミニウム合金である。縁材84は押出し型材
であり、その断面は4角形である。各片の肉厚は板8
1,82の厚さよりも厚い。接触する縁材84,84の
垂直片の厚さは図1の場合と同様である。2つのハニカ
ムパネル80a,80bの厚さは同一である。
ものである。回転工具50の凸部52の高さは面板8
1,82の厚さよりも大きい。これによって、面板8
1、82、および縁材84、84が接合される。主とし
て縁材84がパネル80a、80bに作用する荷重を伝
達する。パネル80a、80bを製作後、両者を組み合
わせ、摩擦接合を行う。
る。ハニカムパネル80aの縁材84は断面がほぼ4角
形であり、角部に凹部を有する。ハニカムパネル80b
の縁材84はハニカムパネル80bの端部側が開放した
チャンネル状であり、その先端が縁材80aの凹部に載
る。
作できるものである。
ある。2つのハニカムパネル80a0,80bを組み合
わせた後、面板81,81の上面に板86を載せ、板8
1,81に溶接で仮止めしたものである。板86は塑性
流動によって流出する材料を補うものである。また、図
12において、ハニカムパネル80aの縁材84の端部
側の垂直片を除いたものである。前記垂直力は水平片の
厚さおよびその周囲の形状で受けもつ。
までの実施例は2つの面(板)を有するパネルであった
が、図14の実施例は実質的に1つの面(板94、9
4)を有するパネル91、92である。但し、パネル9
1、92の端部において、板94、94のある外側と、
板のない内側の2カ所で、摩擦接合を行う。このため、
内側の接合部には幅の小さな面(板93、93)があ
る。板93、93は板96、96で支えられている。こ
のものでも板96は板93、94に実質的に直交してい
るといえる。板93、94は図7と同様の凸部37a、
38aを設けている。板94、94には所定の間隔で複
数の強度部材用のリブ(板)95、95を配置してい
る。リブ95の断面はT状である。リブ95の頂面は接
合部の板93の頂面と同一面である。両者の頂面には強
度部材(例えば、柱)を溶接したり、物品の取り付け座
になる。また、板93、93は工具50の高さ位置を管
理するための座となる。工具50を備える移動体は板9
3、93をに載って移動する。板93、94によって、
このパネル91、92も2面構造体といえる。パネル9
1、92は押出し型材である。
部の形状は図1と同様に板96、96を向き合わせてい
るが、図3、図5、図7、のように、重ねることができ
る。
である。構体は、側構体101、屋根構体102、床構
体103、長手方向の端部の妻構体104から構成され
る。
パネル31、32、80a、80b、91、92の長手
方向を車両の長手方向にしている。側構体101と屋根
構体102との接続、側構体101と床構体103との
接続等はMIG溶接で行う。屋根構体102や側構体1
01は円弧状であることが多い。パネル91、92を側
構体102に使用する場合、板96、リブ96がある面
が車内側であり、前記強度部材は柱となる。
に組み合わせることができる。突出した板34a、34
aの端部が板32側の凹部39、39に重なっている。
継ぎ手60は使用しない。接合部を上下から同時に摩擦
接合できる。板33、34aには図7のように凸部を設
けることができる。
請求項の記載の文言あるいは発明が解決しょうとする課
題の項の記載の文言に限定されず、当業者がそれから容
易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。
分を両面から接合するようにしているので、両面から接
合すべき部材の変形を抑えることができ、良好な接合が
できるものである。
る縦断面図である。
5:リブ、36:板、50:接合用の回転体、33b、
34b:角部、37a、38a:凸部、39:凹部、5
1、52:中空形材、91、92:型材。
Claims (1)
- 【請求項1】 第1のパネルと第2のパネルとを突き合
わせており、前記パネルのそれぞれは、第1の板と、該
第1の板の両端に接続した第2の板と第3の板と、を有
しており、前記第2の板と前記第3の板とは実質的に平
行であり、前記第1の板は前記第2の板および前記第3
の板に実質的に直交しており、前記第1の板同士が突き
合わせてあり、 前記突き合わせた部分の前記第2の板の側、前記第3の
板の側のそれぞれに回転工具を配置するとともに、一方
の前記回転工具の鉛直方向に他方の前記回転工具を配置
して、2つの前記回転工具を実質的に同一速度で移動さ
せて摩擦接合を行うこと、 を特徴とするパネルの摩擦接合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06249999A JP3224096B2 (ja) | 1996-03-19 | 1999-03-10 | 摩擦接合方法および構造体 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6249196 | 1996-03-19 | ||
JP8-62491 | 1996-03-19 | ||
JP06249999A JP3224096B2 (ja) | 1996-03-19 | 1999-03-10 | 摩擦接合方法および構造体 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29934298A Division JP3152420B2 (ja) | 1996-03-19 | 1998-10-21 | 構造体の製作方法および構造体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11314173A true JPH11314173A (ja) | 1999-11-16 |
JP3224096B2 JP3224096B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=26403538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06249999A Expired - Lifetime JP3224096B2 (ja) | 1996-03-19 | 1999-03-10 | 摩擦接合方法および構造体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3224096B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1524064A1 (en) | 2003-10-17 | 2005-04-20 | Hitachi, Ltd. | Structural body of railway car and joint structure for friction stir welding |
-
1999
- 1999-03-10 JP JP06249999A patent/JP3224096B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1524064A1 (en) | 2003-10-17 | 2005-04-20 | Hitachi, Ltd. | Structural body of railway car and joint structure for friction stir welding |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3224096B2 (ja) | 2001-10-29 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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