JPH11333572A - 摩擦撹拌接合法 - Google Patents
摩擦撹拌接合法Info
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- JPH11333572A JPH11333572A JP10141008A JP14100898A JPH11333572A JP H11333572 A JPH11333572 A JP H11333572A JP 10141008 A JP10141008 A JP 10141008A JP 14100898 A JP14100898 A JP 14100898A JP H11333572 A JPH11333572 A JP H11333572A
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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
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- 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
- B23K20/1245—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 characterised by the apparatus
- B23K20/126—Workpiece support, i.e. backing or clamping
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- 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
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/04—Tubular or hollow articles
- B23K2101/06—Tubes
Abstract
(57)【要約】
【課題】 円筒状接合部材の長さ方向の接合予定部位を
摩擦撹拌接合することにより、高い寸法精度を有しかつ
接合状態の均質な円筒状の接合品を得ること。 【解決手段】 円筒状接合部材２を拘束してその形状を
保持する拘束治具10を用いて、摩擦撹拌接合を行う。こ
の拘束治具10は、プローブ22に対向して配置された受け
ローラ11と、プローブ22と受けローラ11との間に形成さ
れた接合部材通過空間13の周囲に配置され、接合部材２
を該空間13に案内するガイドローラ12a 〜12c とからな
る。そして、接合部材通過空間13に接合部材２を通過さ
せることにより、該接合部材２が拘束されるとともに、
該接合部材２の外周面が受けローラ11の周面に当接支持
され、かつ接合予定部位６にプローブ22が挿入された態
様とする。そして、この状態を保持しつつ、プローブ22
を拘束治具10とともに移動させ、あるいは接合部材２を
移動させる。
摩擦撹拌接合することにより、高い寸法精度を有しかつ
接合状態の均質な円筒状の接合品を得ること。 【解決手段】 円筒状接合部材２を拘束してその形状を
保持する拘束治具10を用いて、摩擦撹拌接合を行う。こ
の拘束治具10は、プローブ22に対向して配置された受け
ローラ11と、プローブ22と受けローラ11との間に形成さ
れた接合部材通過空間13の周囲に配置され、接合部材２
を該空間13に案内するガイドローラ12a 〜12c とからな
る。そして、接合部材通過空間13に接合部材２を通過さ
せることにより、該接合部材２が拘束されるとともに、
該接合部材２の外周面が受けローラ11の周面に当接支持
され、かつ接合予定部位６にプローブ22が挿入された態
様とする。そして、この状態を保持しつつ、プローブ22
を拘束治具10とともに移動させ、あるいは接合部材２を
移動させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、金属製
丸パイプ等の円筒材を組立製作する際に用いられる摩擦
撹拌接合法に関する。
丸パイプ等の円筒材を組立製作する際に用いられる摩擦
撹拌接合法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム（その合金を含む、以下同
じ）からなる円筒材の製造方法の一つに、図４（ａ）に
示すように、円筒材（５１）を分割構成して、各構成部
材（５３）（５４）の側縁部同士を突き合わせて円筒体
（５２）を製作した後、各突合せ部（５６）（５６）を
それぞれ摩擦撹拌接合することにより、円筒材（５１）
を組立製作する方法がある。
じ）からなる円筒材の製造方法の一つに、図４（ａ）に
示すように、円筒材（５１）を分割構成して、各構成部
材（５３）（５４）の側縁部同士を突き合わせて円筒体
（５２）を製作した後、各突合せ部（５６）（５６）を
それぞれ摩擦撹拌接合することにより、円筒材（５１）
を組立製作する方法がある。
【０００３】この方法によれば、突合せ部（５６）（５
６）の接合手段として、ＭＩＧ、ＴＩＧ、レーザー溶接
等の溶融溶接法ではなく、固相接合法の一つである摩擦
撹拌接合法を採用しているので、接合状態の良好な円筒
材（５１）を得ることができるという利点がある。
６）の接合手段として、ＭＩＧ、ＴＩＧ、レーザー溶接
等の溶融溶接法ではなく、固相接合法の一つである摩擦
撹拌接合法を採用しているので、接合状態の良好な円筒
材（５１）を得ることができるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この摩
擦撹拌接合は、回転しているプローブ（７２）を突合せ
部（５６）に外周面から挿入した後、該プローブ（７
３）を回転させている回転子（７１）の肩部（７１ａ）
を円筒体（５２）の外周面に押し付けながらプローブ
（７２）を突合せ部（５６）に沿って移動させ、あるい
は突合せ部（５６）が順次プローブ（７２）を通過する
ように円筒体（５２）を移動させることにより、遂行さ
れるものなので、接合の際に、同図（ｂ）の鎖線に示す
ように、円筒体（５２）がプローブ（７２）の挿入圧や
回転子（７１）の肩部（７１ａ）の押付け圧を受けて偏
平状に変形してしまうといった問題が生じる。このよう
に円筒体（５２）が変形してしまうと、高い寸法精度を
有する円筒材（５１）を得ることができなくなる。
擦撹拌接合は、回転しているプローブ（７２）を突合せ
部（５６）に外周面から挿入した後、該プローブ（７
３）を回転させている回転子（７１）の肩部（７１ａ）
を円筒体（５２）の外周面に押し付けながらプローブ
（７２）を突合せ部（５６）に沿って移動させ、あるい
は突合せ部（５６）が順次プローブ（７２）を通過する
ように円筒体（５２）を移動させることにより、遂行さ
れるものなので、接合の際に、同図（ｂ）の鎖線に示す
ように、円筒体（５２）がプローブ（７２）の挿入圧や
回転子（７１）の肩部（７１ａ）の押付け圧を受けて偏
平状に変形してしまうといった問題が生じる。このよう
に円筒体（５２）が変形してしまうと、高い寸法精度を
有する円筒材（５１）を得ることができなくなる。
【０００５】また、接合状態の均質な円筒材（５１）を
得るためには、プローブ（７２）の突合せ部（５６）へ
の挿入深さを一定に保ちながら、プローブ（７２）又は
円筒体（５２）を移動させなければならない。しかしな
がら、突合せ部（５６）の長さ方向全域に亘ってプロー
ブ（７２）の挿入深さを一定に保つことは難しく、例え
ばプローブ（７２）や円筒体（５２）を移動させる途中
で、プローブ（７２）の挿入深さが深くなり過ぎてプロ
ーブ（７２）の先端が円筒体（５２）の内周面から突き
出たり、プローブ（７２）の挿入深さが浅くなったりす
る場合があった。このようにプローブ（７２）の挿入深
さが変化してしまうと、接合状態の均質な円筒材（５
１）を得ることができなくなる。
得るためには、プローブ（７２）の突合せ部（５６）へ
の挿入深さを一定に保ちながら、プローブ（７２）又は
円筒体（５２）を移動させなければならない。しかしな
がら、突合せ部（５６）の長さ方向全域に亘ってプロー
ブ（７２）の挿入深さを一定に保つことは難しく、例え
ばプローブ（７２）や円筒体（５２）を移動させる途中
で、プローブ（７２）の挿入深さが深くなり過ぎてプロ
ーブ（７２）の先端が円筒体（５２）の内周面から突き
出たり、プローブ（７２）の挿入深さが浅くなったりす
る場合があった。このようにプローブ（７２）の挿入深
さが変化してしまうと、接合状態の均質な円筒材（５
１）を得ることができなくなる。
【０００６】この発明は、このような難点に鑑みてなさ
れたもので、円筒状接合部材の長さ方向の接合予定部位
を接合する摩擦撹拌接合法であって、高い寸法精度を有
しかつ接合状態の均質な円筒状の接合品を得ることので
きる摩擦撹拌接合法を提供することを目的とする。
れたもので、円筒状接合部材の長さ方向の接合予定部位
を接合する摩擦撹拌接合法であって、高い寸法精度を有
しかつ接合状態の均質な円筒状の接合品を得ることので
きる摩擦撹拌接合法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、円筒状接合部材の長さ方向の接合予定
部位に、回転するプローブを挿入し、プローブとの接触
部を摩擦熱にて軟化させ撹拌しながら、プローブ挿入状
態で、プローブを接合予定部位に沿って移動させ、ある
いは接合予定部位が順次プローブを通過するように接合
部材を移動させることにより、接合予定部位を接合する
摩擦撹拌接合法であって、前記プローブに対向して配置
された受けローラと、前記プローブと前記受けローラと
の間に形成された接合部材通過空間の周囲に配置され、
前記接合部材を該空間に案内するガイドローラとを備
え、かつ前記受けローラ及び前記ガイドローラはいずれ
も前記接合部材の外周面に対応するように湾曲した周面
を有するとともに、これら周面が前記空間を通過する接
合部材の外周面に当接することにより該接合部材を拘束
してその形状を保持するものとなされた拘束治具を用
い、前記空間に前記接合部材を通過させて、該接合部材
が拘束されるとともに、該接合部材の外周面が前記受け
ローラの周面に当接支持され、かつ前記接合予定部位に
前記プローブが挿入された態様となし、この状態を保持
しつつ、前記プローブを前記拘束治具とともに移動さ
せ、あるいは前記接合部材を移動させることを特徴とす
る。
に、この発明は、円筒状接合部材の長さ方向の接合予定
部位に、回転するプローブを挿入し、プローブとの接触
部を摩擦熱にて軟化させ撹拌しながら、プローブ挿入状
態で、プローブを接合予定部位に沿って移動させ、ある
いは接合予定部位が順次プローブを通過するように接合
部材を移動させることにより、接合予定部位を接合する
摩擦撹拌接合法であって、前記プローブに対向して配置
された受けローラと、前記プローブと前記受けローラと
の間に形成された接合部材通過空間の周囲に配置され、
前記接合部材を該空間に案内するガイドローラとを備
え、かつ前記受けローラ及び前記ガイドローラはいずれ
も前記接合部材の外周面に対応するように湾曲した周面
を有するとともに、これら周面が前記空間を通過する接
合部材の外周面に当接することにより該接合部材を拘束
してその形状を保持するものとなされた拘束治具を用
い、前記空間に前記接合部材を通過させて、該接合部材
が拘束されるとともに、該接合部材の外周面が前記受け
ローラの周面に当接支持され、かつ前記接合予定部位に
前記プローブが挿入された態様となし、この状態を保持
しつつ、前記プローブを前記拘束治具とともに移動さ
せ、あるいは前記接合部材を移動させることを特徴とす
る。
【０００８】これによれば、プローブの先端から受けロ
ーラの周面までの距離は、受けローラが回転しても一定
であることから、プローブの接合予定部位への挿入深さ
を一定に保った状態で、プローブ又は接合部材を移動さ
せることができるようになる。したがって、接合状態の
均質な円筒状の接合品を製造することができる。
ーラの周面までの距離は、受けローラが回転しても一定
であることから、プローブの接合予定部位への挿入深さ
を一定に保った状態で、プローブ又は接合部材を移動さ
せることができるようになる。したがって、接合状態の
均質な円筒状の接合品を製造することができる。
【０００９】また、接合の際に接合部材が拘束されてい
ることから、プローブの挿入圧や回転子の肩部の押付け
圧により生じる円筒状接合部材の変形を防止することが
でき、このため寸法精度の高い円筒状の接合品を製造す
ることができる。
ることから、プローブの挿入圧や回転子の肩部の押付け
圧により生じる円筒状接合部材の変形を防止することが
でき、このため寸法精度の高い円筒状の接合品を製造す
ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００１１】図１及び図２はこの発明の一実施形態を示
すものである。この実施形態は、アルミニウム製円筒材
（１）を組立製作する際に用いられる摩擦撹拌接合法を
示している。
すものである。この実施形態は、アルミニウム製円筒材
（１）を組立製作する際に用いられる摩擦撹拌接合法を
示している。
【００１２】前記円筒材（１）は、周方向に２分割され
ているものであって、断面半円弧状の２個の円筒材構成
部材（３）（４）から構成されているものである。各構
成部材（３）（４）は、ともにアルミニウム押出形材か
らなり、説明の便宜上、一方の構成部材（３）を第１構
成部材、他方の構成部材（４）を第２構成部材と呼ぶこ
ととする。
ているものであって、断面半円弧状の２個の円筒材構成
部材（３）（４）から構成されているものである。各構
成部材（３）（４）は、ともにアルミニウム押出形材か
らなり、説明の便宜上、一方の構成部材（３）を第１構
成部材、他方の構成部材（４）を第２構成部材と呼ぶこ
ととする。
【００１３】この実施形態は、前記第１及び第２構成部
材（３）（４）の側縁部端面同士を突き合わせて円筒体
（２）を製作するとともに、各突合せ部（６）（６）を
それぞれ摩擦撹拌接合することにより、前記円筒材
（１）を組立製作しようとするものである。したがっ
て、前記円筒体（２）が円筒状接合部材となり、前記突
合せ部（６）（６）が円筒状接合部材の外周面に形成さ
れた長さ方向に延びる接合予定部位となる。
材（３）（４）の側縁部端面同士を突き合わせて円筒体
（２）を製作するとともに、各突合せ部（６）（６）を
それぞれ摩擦撹拌接合することにより、前記円筒材
（１）を組立製作しようとするものである。したがっ
て、前記円筒体（２）が円筒状接合部材となり、前記突
合せ部（６）（６）が円筒状接合部材の外周面に形成さ
れた長さ方向に延びる接合予定部位となる。
【００１４】前記第１及び第２構成部材（３）（４）の
うちの第１構成部材（３）の各側縁部には、対応する突
合せ部（６）（６）を跨ぐ態様で第２構成部材（４）の
対応する側縁部の内面を当接状態に受ける受け部（３
ａ）（３ａ）がそれぞれ連設されている。したがって、
これら両構成部材（３）（４）が上記のように突き合わ
された状態において、第２構成部材（４）の各側縁部の
内面は、対応する前記受け部（３ａ）（３ａ）に当接状
態に受けられたものとなっている。このように、第２構
成部材（４）の各側縁部の内面を対応する前記受け部
（３ａ）（３ａ）で受けることにより、突合せ状態を安
定良く維持することができるし、位置決めも容易にかつ
精度良く行うことができる。さらに、これら受け部（３
ａ）（３ａ）は「裏当て」としても機能するもので、こ
れら受け部（３ａ）（３ａ）によって摩擦熱にて軟化し
た軟化部が円筒体（２）の中空部（５）に流出するのを
防止することができるようになっている。
うちの第１構成部材（３）の各側縁部には、対応する突
合せ部（６）（６）を跨ぐ態様で第２構成部材（４）の
対応する側縁部の内面を当接状態に受ける受け部（３
ａ）（３ａ）がそれぞれ連設されている。したがって、
これら両構成部材（３）（４）が上記のように突き合わ
された状態において、第２構成部材（４）の各側縁部の
内面は、対応する前記受け部（３ａ）（３ａ）に当接状
態に受けられたものとなっている。このように、第２構
成部材（４）の各側縁部の内面を対応する前記受け部
（３ａ）（３ａ）で受けることにより、突合せ状態を安
定良く維持することができるし、位置決めも容易にかつ
精度良く行うことができる。さらに、これら受け部（３
ａ）（３ａ）は「裏当て」としても機能するもので、こ
れら受け部（３ａ）（３ａ）によって摩擦熱にて軟化し
た軟化部が円筒体（２）の中空部（５）に流出するのを
防止することができるようになっている。
【００１５】（２０）は、前記突合せ部（６）（６）を
摩擦撹拌接合するための接合工具で、径大の円柱状回転
子（２１）と、該回転子（２１）の肩部（２１ａ）軸線
上に突設された径小のピン状プローブ（２２）とを有し
ている。前記回転子（２１）と前記プローブ（２２）は
ともに、第１及び第２構成部材（３）（４）よりも硬質
でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱材料によ
って形成されている。そして、この接合工具（２０）
は、前記円筒体（２）の上方にそのプローブ（２２）を
下方に向ける態様にして配置されている。更に、この接
合工具（２０）は、図示しない昇降装置に取り付けらて
上下方向に移動し得るものとなされており、この昇降装
置を操作することによりプローブ（２２）の挿入や引抜
きを行うことができるようになっている。
摩擦撹拌接合するための接合工具で、径大の円柱状回転
子（２１）と、該回転子（２１）の肩部（２１ａ）軸線
上に突設された径小のピン状プローブ（２２）とを有し
ている。前記回転子（２１）と前記プローブ（２２）は
ともに、第１及び第２構成部材（３）（４）よりも硬質
でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱材料によ
って形成されている。そして、この接合工具（２０）
は、前記円筒体（２）の上方にそのプローブ（２２）を
下方に向ける態様にして配置されている。更に、この接
合工具（２０）は、図示しない昇降装置に取り付けらて
上下方向に移動し得るものとなされており、この昇降装
置を操作することによりプローブ（２２）の挿入や引抜
きを行うことができるようになっている。
【００１６】また、この接合工具（２０）は、図示して
いないが、円筒体（２）の移動方向（８）側に僅かに傾
けられており、プローブ（２２）を突合せ部（６）に挿
入すると、回転子（２１）の肩部（２１ａ）における円
筒体（２）の移動方向側の部分が、円筒体（２）の外周
面に接触する状態となる一方、回転子（２１）の肩部
（２１ａ）における円筒体（２）の移動方向反対側の部
分が、円筒体（２）の外周面から僅かに浮上する状態と
なるものとなされている。こうすることにより、円筒体
（２）の移動の際に、回転子（２１）の肩部（２１ａ）
における円筒体（２）の移動方向反対側の部分のコーナ
ー部が、円筒体（２）の表面に存在することのある微細
な凹凸に引っ掛かってしまうことを防止することができ
る。
いないが、円筒体（２）の移動方向（８）側に僅かに傾
けられており、プローブ（２２）を突合せ部（６）に挿
入すると、回転子（２１）の肩部（２１ａ）における円
筒体（２）の移動方向側の部分が、円筒体（２）の外周
面に接触する状態となる一方、回転子（２１）の肩部
（２１ａ）における円筒体（２）の移動方向反対側の部
分が、円筒体（２）の外周面から僅かに浮上する状態と
なるものとなされている。こうすることにより、円筒体
（２）の移動の際に、回転子（２１）の肩部（２１ａ）
における円筒体（２）の移動方向反対側の部分のコーナ
ー部が、円筒体（２）の表面に存在することのある微細
な凹凸に引っ掛かってしまうことを防止することができ
る。
【００１７】（１０）は、接合の際に前記円筒体（２）
をその外周面から拘束して該円筒体（２）の形状を保持
する拘束治具である。
をその外周面から拘束して該円筒体（２）の形状を保持
する拘束治具である。
【００１８】この拘束治具（１０）は、受けローラ（１
１）と、複数個（同図では４個）の回転自在なガイドロ
ーラ（１２ａ）（１２ｂ）（１２ｃ）（１２ｄ）とから
なる。
１）と、複数個（同図では４個）の回転自在なガイドロ
ーラ（１２ａ）（１２ｂ）（１２ｃ）（１２ｄ）とから
なる。
【００１９】前記受けローラ（１０）は、図２に示すよ
うに、前記プローブ（２２）に対向して、つまり円筒体
（２）の下方側に配置されている。
うに、前記プローブ（２２）に対向して、つまり円筒体
（２）の下方側に配置されている。
【００２０】前記プローブ（２２）と前記受けローラ
（１１）との間に形成された空間は、円筒体通過空間
（１３）となるもので、この空間（１３）の周囲に、前
記ガイドローラ（１２ａ）（１２ｂ）（１２ｃ）（１２
ｄ）が配置され、円筒体（２）を前記空間（１３）に案
内することができるようになっている。
（１１）との間に形成された空間は、円筒体通過空間
（１３）となるもので、この空間（１３）の周囲に、前
記ガイドローラ（１２ａ）（１２ｂ）（１２ｃ）（１２
ｄ）が配置され、円筒体（２）を前記空間（１３）に案
内することができるようになっている。
【００２１】また、前記受けローラ（１１）は、回転駆
動されるものであって、図示しない駆動機構を備え、前
記空間（１３）を通過する円筒体（２）を長さ方向側に
移動させる駆動ローラとしても機能するものとなされて
いる。
動されるものであって、図示しない駆動機構を備え、前
記空間（１３）を通過する円筒体（２）を長さ方向側に
移動させる駆動ローラとしても機能するものとなされて
いる。
【００２２】前記４個のガイドローラ（１２ａ〜ｄ）の
うち、２個のガイドローラ（１２ａ）（１２ｂ）は、前
記空間（１３）の左右両側に対向状に配置され、プロー
ブ（２２）の挿入圧及び回転子（２１）の肩部（２１
ａ）の押付け圧により生じる円筒体（２）の変形を確実
に阻止しうるものとなされている。すなわち、前記空間
（１３）を通過する円筒体（２）は、接合の際に前記プ
ローブ（２２）の挿入圧、あるいは更に前記回転子（２
１）の肩部（２１ａ）の押付け圧を受けて、偏平状に変
形して左右両側に向かって広がろうとするが、前記空間
（１３）の左右両側にはガイドローラ（１２ａ）（１２
ｂ）が配置されているので、これら両ガイドローラ（１
２ａ）（１２ｂ）によりその変形が阻止されることとな
る。このため、円筒体（２）の変形を確実に阻止するこ
とができるようになっている。
うち、２個のガイドローラ（１２ａ）（１２ｂ）は、前
記空間（１３）の左右両側に対向状に配置され、プロー
ブ（２２）の挿入圧及び回転子（２１）の肩部（２１
ａ）の押付け圧により生じる円筒体（２）の変形を確実
に阻止しうるものとなされている。すなわち、前記空間
（１３）を通過する円筒体（２）は、接合の際に前記プ
ローブ（２２）の挿入圧、あるいは更に前記回転子（２
１）の肩部（２１ａ）の押付け圧を受けて、偏平状に変
形して左右両側に向かって広がろうとするが、前記空間
（１３）の左右両側にはガイドローラ（１２ａ）（１２
ｂ）が配置されているので、これら両ガイドローラ（１
２ａ）（１２ｂ）によりその変形が阻止されることとな
る。このため、円筒体（２）の変形を確実に阻止するこ
とができるようになっている。
【００２３】更に、前記４個のガイドローラ（１２ａ〜
ｄ）のうち、残りの２個のガイドローラ（１２ｃ）（１
２ｄ）は、前記空間（１３）の上側で前記接合工具（２
０）の両側に該接合工具（２０）に近接して配置されて
いる。
ｄ）のうち、残りの２個のガイドローラ（１２ｃ）（１
２ｄ）は、前記空間（１３）の上側で前記接合工具（２
０）の両側に該接合工具（２０）に近接して配置されて
いる。
【００２４】また、これら４個のガイドローラ（１２ａ
〜ｄ）及び受けローラ（１１）は、いずれも円筒体
（２）の外周面に対応するように湾曲した周面を有して
おり、各ローラ（１２ａ〜ｄ）（１１）の周面は、前記
空間（１３）を通過する円筒体（２）の外周面にそれぞ
れ線接触状態に当接するものとなされている。一方、円
筒体（２）は、その外周面の略全周が、これらガイドロ
ーラ（１２ａ〜ｄ）及び受けローラ（１１）の周面に当
接されることとなり、このため堅く拘束されてその形状
が確実に保持されるものとなる。
〜ｄ）及び受けローラ（１１）は、いずれも円筒体
（２）の外周面に対応するように湾曲した周面を有して
おり、各ローラ（１２ａ〜ｄ）（１１）の周面は、前記
空間（１３）を通過する円筒体（２）の外周面にそれぞ
れ線接触状態に当接するものとなされている。一方、円
筒体（２）は、その外周面の略全周が、これらガイドロ
ーラ（１２ａ〜ｄ）及び受けローラ（１１）の周面に当
接されることとなり、このため堅く拘束されてその形状
が確実に保持されるものとなる。
【００２５】次に、上記接合工具（２０）及び拘束治具
（１０）を用いて摩擦撹拌接合法を行う場合について説
明する。
（１０）を用いて摩擦撹拌接合法を行う場合について説
明する。
【００２６】まず、プローブ（２２）を受けローラ（１
１）の上方に待機させた状態で、円筒体（２）を移動さ
せてその長さ方向の一端部を拘束治具（１０）の円筒体
通過空間（１３）に通す。
１）の上方に待機させた状態で、円筒体（２）を移動さ
せてその長さ方向の一端部を拘束治具（１０）の円筒体
通過空間（１３）に通す。
【００２７】この空間（１３）に通された円筒体（２）
は、ガイドローラ（１２ａ〜ｄ）及び受けローラ（１
１）により拘束されてその形状が保持されるとともに、
外周面が受けローラ（１１）の周面に当接されて該受け
ローラ（１１）から駆動力が付与されこの駆動力により
長さ方向側に移動する。
は、ガイドローラ（１２ａ〜ｄ）及び受けローラ（１
１）により拘束されてその形状が保持されるとともに、
外周面が受けローラ（１１）の周面に当接されて該受け
ローラ（１１）から駆動力が付与されこの駆動力により
長さ方向側に移動する。
【００２８】円筒体（２）の突合せ部（６）の接合開始
予定部位が前記空間（１３）に到達したとき、受けロー
ラ（１１）の回転駆動を一旦停止し、円筒体（２）の移
動を止める。そして、接合工具（２０）のプローブ（２
２）を回転させながら下降させる。プローブ（２２）の
先端が円筒体（２）の突合せ部（６）に接触すると、該
接触部は摩擦熱によって軟化するため、更にプローブ
（２２）を下降させて突合せ部（２）に挿入し、プロー
ブ（２２）の先端が突合せ部（６）の奥まで到達したと
き、プローブ（２２）の下降を停止し該プローブ（２
２）の位置を固定する。このプローブ（２２）の挿入に
際し、円筒体（２）は、その外周面の略全周が受けロー
ラ（１１）の周面及びガイドローラ（１２ａ〜ｄ）の周
面に当接支持されることにより拘束されているので、プ
ローブ（２２）の挿入圧により変形することはない。
予定部位が前記空間（１３）に到達したとき、受けロー
ラ（１１）の回転駆動を一旦停止し、円筒体（２）の移
動を止める。そして、接合工具（２０）のプローブ（２
２）を回転させながら下降させる。プローブ（２２）の
先端が円筒体（２）の突合せ部（６）に接触すると、該
接触部は摩擦熱によって軟化するため、更にプローブ
（２２）を下降させて突合せ部（２）に挿入し、プロー
ブ（２２）の先端が突合せ部（６）の奥まで到達したと
き、プローブ（２２）の下降を停止し該プローブ（２
２）の位置を固定する。このプローブ（２２）の挿入に
際し、円筒体（２）は、その外周面の略全周が受けロー
ラ（１１）の周面及びガイドローラ（１２ａ〜ｄ）の周
面に当接支持されることにより拘束されているので、プ
ローブ（２２）の挿入圧により変形することはない。
【００２９】こうして、円筒体（２）を円筒体通過空間
（１３）に通過させて、円筒体（２）が拘束されるとと
もに、突合せ部（６）にプローブ（６）が挿入され、か
つ円筒体（２）の外周面が受けローラ（１１）の周面に
当接支持された態様となす。なお、プローブ（２２）を
予め下降させておき、円筒体通過空間（１３）に円筒体
（２）を強制的に通すことにより、円筒体（２）の移動
方向前端面において、プローブ（２２）を側方から突合
せ部（６）にもぐり込ませて、挿入状態となるようにし
ても良い。
（１３）に通過させて、円筒体（２）が拘束されるとと
もに、突合せ部（６）にプローブ（６）が挿入され、か
つ円筒体（２）の外周面が受けローラ（１１）の周面に
当接支持された態様となす。なお、プローブ（２２）を
予め下降させておき、円筒体通過空間（１３）に円筒体
（２）を強制的に通すことにより、円筒体（２）の移動
方向前端面において、プローブ（２２）を側方から突合
せ部（６）にもぐり込ませて、挿入状態となるようにし
ても良い。
【００３０】次に、受けローラ（１１）を再駆動する。
この受けローラ（１１）の駆動力により、突合せ部
（６）にプローブ（２２）が挿入された円筒体（２）
は、その外周面が受けローラ（１１）の周面に当接支持
され、かつ拘束された状態で、突合せ部（６）が順次プ
ローブ（２２）を通過するように移動していく。また、
接合工具（２０）は僅かに傾けられているから、回転子
（２１）の肩部（２１ａ）における円筒体（２）の移動
方向側の部分が円筒体（２）の外周面に接触した状態と
なる一方、回転子（２１）の肩部（２１ａ）における円
筒体（２）の移動方向反対側の部分が円筒体（２）の外
周面から僅かに浮上する状態で、円筒体（２）は移動す
ることとなる。このようにして円筒体（２）は移動して
いく。
この受けローラ（１１）の駆動力により、突合せ部
（６）にプローブ（２２）が挿入された円筒体（２）
は、その外周面が受けローラ（１１）の周面に当接支持
され、かつ拘束された状態で、突合せ部（６）が順次プ
ローブ（２２）を通過するように移動していく。また、
接合工具（２０）は僅かに傾けられているから、回転子
（２１）の肩部（２１ａ）における円筒体（２）の移動
方向側の部分が円筒体（２）の外周面に接触した状態と
なる一方、回転子（２１）の肩部（２１ａ）における円
筒体（２）の移動方向反対側の部分が円筒体（２）の外
周面から僅かに浮上する状態で、円筒体（２）は移動す
ることとなる。このようにして円筒体（２）は移動して
いく。
【００３１】こうして円筒体（２）が移動することによ
り、プローブ（２２）との接触部が摩擦熱にて順次軟化
撹拌されて、隣接する両構成部材（３）（４）は、突合
せ部（６）において接合一体化される。
り、プローブ（２２）との接触部が摩擦熱にて順次軟化
撹拌されて、隣接する両構成部材（３）（４）は、突合
せ部（６）において接合一体化される。
【００３２】すなわち、プローブ（２２）の回転により
発生する摩擦熱、あるいは更に回転子（２１）の肩部
（２１ａ）の摺動に伴い発生する摩擦熱により、プロー
ブ（２２）との接触部近傍において両構成部材（３）
（４）は軟化する。そして、この軟化部がプローブ（２
２）の回転により撹拌されるとともに、円筒体（２）の
移動に伴って、軟化撹拌部分がプローブ（２２）の通過
溝を埋めるように塑性流動したのち、摩擦熱を急速に失
って冷却固化される。ここに、第２構成部材（３）の内
面が受け部（３ａ）に面接触状態に当接されているの
で、軟化部は中空部（５）内に流出することなく該突合
せ部（６）において冷却固化するものとなる。この現象
が円筒体（２）の移動に伴って順次繰り返されていき、
最終的に両構成部材（３）（４）が突合せ部（６）にお
いて接合一体化される。
発生する摩擦熱、あるいは更に回転子（２１）の肩部
（２１ａ）の摺動に伴い発生する摩擦熱により、プロー
ブ（２２）との接触部近傍において両構成部材（３）
（４）は軟化する。そして、この軟化部がプローブ（２
２）の回転により撹拌されるとともに、円筒体（２）の
移動に伴って、軟化撹拌部分がプローブ（２２）の通過
溝を埋めるように塑性流動したのち、摩擦熱を急速に失
って冷却固化される。ここに、第２構成部材（３）の内
面が受け部（３ａ）に面接触状態に当接されているの
で、軟化部は中空部（５）内に流出することなく該突合
せ部（６）において冷却固化するものとなる。この現象
が円筒体（２）の移動に伴って順次繰り返されていき、
最終的に両構成部材（３）（４）が突合せ部（６）にお
いて接合一体化される。
【００３３】次いで、他方の突合せ部（６）を摩擦撹拌
接合すべく、この円筒体（２）を再度、円筒体通過空間
（１３）に通し、上記と同様の手順によって他方の突合
せ部（６）を摩擦撹拌接合することにより、所期する円
筒材（１）を得ることができる。
接合すべく、この円筒体（２）を再度、円筒体通過空間
（１３）に通し、上記と同様の手順によって他方の突合
せ部（６）を摩擦撹拌接合することにより、所期する円
筒材（１）を得ることができる。
【００３４】こうして得られた円筒材（１）は、軟化部
の中空部（５）内への流出が阻止された状態で接合され
ているので、接合状態の良好なものとなっている。
の中空部（５）内への流出が阻止された状態で接合され
ているので、接合状態の良好なものとなっている。
【００３５】また、この摩擦撹拌接合法によれば、接合
工具（２０）の回転子（２１）の肩部（２１ａ）におけ
る円筒体（２）の移動方向側の部分が、円筒体（２）の
外周面に接触した状態のもとで、円筒体（２）が移動す
るので、軟化撹拌部分の素材の飛散が防止されかつ加圧
されて、均一な接合状態を確実に実現することができる
とともに、円筒体（２）の外周面の凹凸形成が防止され
て、接合部（７）の表面を平滑にすることができる。
工具（２０）の回転子（２１）の肩部（２１ａ）におけ
る円筒体（２）の移動方向側の部分が、円筒体（２）の
外周面に接触した状態のもとで、円筒体（２）が移動す
るので、軟化撹拌部分の素材の飛散が防止されかつ加圧
されて、均一な接合状態を確実に実現することができる
とともに、円筒体（２）の外周面の凹凸形成が防止され
て、接合部（７）の表面を平滑にすることができる。
【００３６】また、プローブ（２１）の先端から受けロ
ーラ（１１）の周面までの距離は、受けローラ（１１）
が回転しても一定であることから、円筒体（２）の移動
途中でプローブ（２１）の突合せ部（６）への挿入深さ
が変化することはない。したがって、接合状態の均質な
円筒材（１）を得ることができる。
ーラ（１１）の周面までの距離は、受けローラ（１１）
が回転しても一定であることから、円筒体（２）の移動
途中でプローブ（２１）の突合せ部（６）への挿入深さ
が変化することはない。したがって、接合状態の均質な
円筒材（１）を得ることができる。
【００３７】加えて、円筒体（２）が拘束されてその形
状が保持された状態で接合されるから、接合の際にプロ
ーブ（２２）の挿入圧や回転子（２１）の肩部（２１
ａ）の押付け圧によって円筒体（２）が変形することが
なくなり、このため寸法精度の高い円筒材（１）を得る
ことができる。
状が保持された状態で接合されるから、接合の際にプロ
ーブ（２２）の挿入圧や回転子（２１）の肩部（２１
ａ）の押付け圧によって円筒体（２）が変形することが
なくなり、このため寸法精度の高い円筒材（１）を得る
ことができる。
【００３８】以上、この発明の実施形態を説明したが、
この発明は上記実施形態に限定されるものではない。
この発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００３９】例えば、この実施形態は、円筒体（２）を
移動させることにより摩擦撹拌接合する場合を示してい
るが、この発明は、プローブ（２２）を拘束治具（１
０）とともに移動させることにより摩擦撹拌接合するも
のであっても良い。また、受けローラ（１１）は、必ず
しも回転駆動されるものである必要はなく、回転自在な
ものであっても良い。
移動させることにより摩擦撹拌接合する場合を示してい
るが、この発明は、プローブ（２２）を拘束治具（１
０）とともに移動させることにより摩擦撹拌接合するも
のであっても良い。また、受けローラ（１１）は、必ず
しも回転駆動されるものである必要はなく、回転自在な
ものであっても良い。
【００４０】さらに、円筒材（１）を構成する構成部材
（３）（４）の側縁部は、図３（ａ）に示す本ざね形、
同図（ｂ）に示す鉤形等の互いに嵌合する形状となって
いても良い。このような嵌合形の側縁部を有する構成部
材（３）（４）を用いることにより、接合に際し、構成
部材（３）（４）同士を容易にかつ精度良く位置決めす
ることができるとともに、接合時の位置ずれを確実に防
止することができるようになり、このため最終的に得ら
れる円筒材（１）の寸法精度を更に向上させることがで
きる。
（３）（４）の側縁部は、図３（ａ）に示す本ざね形、
同図（ｂ）に示す鉤形等の互いに嵌合する形状となって
いても良い。このような嵌合形の側縁部を有する構成部
材（３）（４）を用いることにより、接合に際し、構成
部材（３）（４）同士を容易にかつ精度良く位置決めす
ることができるとともに、接合時の位置ずれを確実に防
止することができるようになり、このため最終的に得ら
れる円筒材（１）の寸法精度を更に向上させることがで
きる。
【００４１】
【発明の効果】上述の次第で、この発明に係る摩擦撹拌
接合法によれば、プローブの先端から受けローラの周面
までの距離は、受けローラが回転しても一定であること
から、プローブの接合予定部位への挿入深さを一定に保
った状態で、プローブ又は接合部材を移動させることが
できるようになる。したがって、接合状態の均質な円筒
状接合品を製造することができる。さらに、接合の際に
接合部材が拘束されていることから、プローブの挿入圧
や回転子の肩部の押付け圧により生じる接合部材の変形
を防止することができる。したがって、寸法精度の高い
円筒状接合品を製造することができる。
接合法によれば、プローブの先端から受けローラの周面
までの距離は、受けローラが回転しても一定であること
から、プローブの接合予定部位への挿入深さを一定に保
った状態で、プローブ又は接合部材を移動させることが
できるようになる。したがって、接合状態の均質な円筒
状接合品を製造することができる。さらに、接合の際に
接合部材が拘束されていることから、プローブの挿入圧
や回転子の肩部の押付け圧により生じる接合部材の変形
を防止することができる。したがって、寸法精度の高い
円筒状接合品を製造することができる。
【図１】この発明の一実施形態を示す、円筒体の突合せ
部を接合する途中の状態の斜視図である。
部を接合する途中の状態の斜視図である。
【図２】図１中II−II線断面図である。
【図３】（ａ）はこの発明のもう一つの実施形態を示す
円筒体の断面図、（ｂ）はこの発明の更にもう一つの実
施形態を示す円筒体の断面図である。
円筒体の断面図、（ｂ）はこの発明の更にもう一つの実
施形態を示す円筒体の断面図である。
【図４】従来例を示す図で、（ａ）は円筒体の突合せ部
を接合する前の状態の斜視図、（ｂ）は接合途中の状態
の断面図である。
を接合する前の状態の斜視図、（ｂ）は接合途中の状態
の断面図である。
１…円筒材（接合品） ２…円筒体（円筒状接合部材） ３、４…円筒材構成部材 ６…突合せ部（長さ方向の接合予定部位） ７…接合部 １０…拘束治具 １１…受けローラ １２ａ〜ｄ…ガイドローラ １３…円筒体通過空間（接合部材通過空間） ２０…接合工具 ２２…プローブ
Claims (1)
- 【請求項１】 円筒状接合部材（２）の長さ方向の接合
予定部位（６）に、回転するプローブ（22）を挿入し、
プローブとの接触部を摩擦熱にて軟化させ撹拌しなが
ら、プローブ挿入状態で、プローブ（22）を接合予定部
位（６）に沿って移動させ、あるいは接合予定部位
（６）が順次プローブ（22）を通過するように接合部材
（２）を移動させることにより、接合予定部位（６）を
接合する摩擦撹拌接合法であって、 前記プローブ（22）に対向して配置された受けローラ
（11）と、前記プローブ（22）と前記受けローラ（22）
との間に形成された接合部材通過空間（13）の周囲に配
置され、前記接合部材（２）を該空間（13）に案内する
ガイドローラ（12a ）（12b ）（12c ）（12d ）とを備
え、かつ前記受けローラ（11）及び前記ガイドローラ
（12a ）（12b ）（12c ）（12d ）はいずれも前記接合
部材（２）の外周面に対応するように湾曲した周面を有
するとともに、これら周面が前記空間（13）を通過する
接合部材（２）の外周面に当接することにより該接合部
材（２）を拘束してその形状を保持するものとなされた
拘束治具（10）を用い、 前記空間（13）に前記接合部材（２）を通過させて、該
接合部材（２）が拘束されるとともに、該接合部材
（２）の外周面が前記受けローラ（11）の周面に当接支
持され、かつ前記接合予定部位（６）に前記プローブ
（22）が挿入された態様となし、 この状態を保持しつつ、前記プローブ（22）を前記拘束
治具（10）とともに移動させ、あるいは前記接合部材
（２）を移動させることを特徴とする摩擦撹拌接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14100898A JP4014289B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 摩擦撹拌接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14100898A JP4014289B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 摩擦撹拌接合法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11333572A true JPH11333572A (ja) | 1999-12-07 |
| JP4014289B2 JP4014289B2 (ja) | 2007-11-28 |
Family
ID=15282053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14100898A Expired - Fee Related JP4014289B2 (ja) | 1998-05-22 | 1998-05-22 | 摩擦撹拌接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4014289B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| WO2002098595A1 (en) * | 2001-06-04 | 2002-12-12 | Brigham Young University | Apparatus and method for performing non-linear friction stir welds on either planar or non-planar surfaces |
| JP2007163073A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Denso Corp | 熱交換器用チューブの製造方法および熱交換器 |
| DE102006029385A1 (de) * | 2006-06-27 | 2008-01-03 | Schaeffler Kg | Verfahren zur Herstellung eines endlos geschweißten Rohrs sowie Wälzlagerbauteil, hergestellt aus einem solchen Rohr |
| KR101413170B1 (ko) * | 2013-03-11 | 2014-06-27 | 자동차부품연구원 | 심레스 파이프 제조장치 |
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| CN104722912A (zh) * | 2015-02-28 | 2015-06-24 | 江苏科技大学 | 一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 |
| EP3067149A1 (de) | 2015-03-13 | 2016-09-14 | Wartmann Technologie AG | Innendruckbeaufschlagtes rohr für gasisolierte schaltanlagen oder übertragungsleitungen und verfahren zu ihrer herstellung |
| JP2017053007A (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | 国立大学法人群馬大学 | ポーラス金属層を有するパイプの製造方法、ポーラス金属層を有するパイプ |
| CN107520750A (zh) * | 2017-10-11 | 2017-12-29 | 宜昌吉达环保科技有限公司 | 一种污水管处理设备 |
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| CN108723647A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-02 | 芜湖同创模具机械有限公司 | 一种高强度金属管焊接装置 |
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| WO2022259567A1 (ja) * | 2021-06-11 | 2022-12-15 | 株式会社三條機械製作所 | シャフトの製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101863409B1 (ko) | 2012-02-09 | 2018-05-31 | 이에스에이비 아베 | 마찰 교반 용접에 사용을 위한 백킹 장치 |
-
1998
- 1998-05-22 JP JP14100898A patent/JP4014289B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN104625367A (zh) * | 2015-02-16 | 2015-05-20 | 柳州市恒卓汽车零部件有限公司 | 一种可调焊管立辊工装 |
| CN104722912A (zh) * | 2015-02-28 | 2015-06-24 | 江苏科技大学 | 一种轨道跟随式管道用搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 |
| EP3067149A1 (de) | 2015-03-13 | 2016-09-14 | Wartmann Technologie AG | Innendruckbeaufschlagtes rohr für gasisolierte schaltanlagen oder übertragungsleitungen und verfahren zu ihrer herstellung |
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| CN107877087A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-04-06 | 山东新合源热传输科技有限公司 | 用于薄壁铝管的焊接挤压装置及焊接装置 |
| CN107520750A (zh) * | 2017-10-11 | 2017-12-29 | 宜昌吉达环保科技有限公司 | 一种污水管处理设备 |
| CN108723647A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-02 | 芜湖同创模具机械有限公司 | 一种高强度金属管焊接装置 |
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