JPWO2021060176A1 - 両面摩擦攪拌接合方法、冷延鋼帯及びめっき鋼帯の製造方法、両面摩擦攪拌接合装置、並びに冷延鋼帯及びめっき鋼帯の製造設備 - Google Patents
両面摩擦攪拌接合方法、冷延鋼帯及びめっき鋼帯の製造方法、両面摩擦攪拌接合装置、並びに冷延鋼帯及びめっき鋼帯の製造設備 Download PDFInfo
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Abstract
Description
[1] 先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端とを、突合せ接合または重ね接合するにあたり、
鋼帯の突合せ部または重ね部の一方面側と他方面側にそれぞれ配置した一対の回転ツールを、互いに逆方向に回転させながら前記鋼帯の突合せ部または重ね部に押圧し接合方向に移動させ、前記回転ツールと前記鋼帯の未接合部との摩擦熱により前記鋼帯の未接合部を軟化させつつ、その軟化した部位を前記回転ツールで撹拌することにより塑性流動を生じさせて前記鋼帯同士を接合する両面摩擦撹拌接合方法において、
前記一対の回転ツールは、円形かつ平面状、円形かつ凸型の曲面状、及び、円形かつ凹型の曲面状のいずれか1種に形成された先端部を有し、
前記先端部は、前記鋼帯よりも硬い材質である、両面摩擦撹拌接合方法。
[2] 前記先端部は、回転方向とは反対方向に形成された渦状の段差部を有する、[1]に記載の両面摩擦撹拌接合方法。
[3] 前記一対の回転ツールの回転軸を前記鋼帯の未接合部表面の法線から接合方向に対して後方側に傾斜させる傾斜角度α(°)、前記先端部の直径D(mm)、及び前記一対の回転ツールの前記先端部間の距離G(mm)が、以下の式(1)及び式(2)を満たす、[1]または[2]に記載の両面摩擦撹拌接合方法。
0≦α≦3・・・(1)
0.25×t−0.2×D×sinα≦G≦0.8×t−0.2×D×sinα・・・(2)
ここで、tは鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)とし、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。
[4] 前記先端部の直径D(mm)が、式(3)を満たす、[1]〜[3]のいずれか1つに記載の両面摩擦撹拌接合方法。
4×t ≦ D ≦ 20×t ・・・(3)
ここで、tは鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)とし、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。
[5] 前記先端部の前記凸型の曲面高さをdv(mm)とするとき、
前記先端部の直径D(mm)と前記凸型の曲面高さdvが、式(4)を満たす、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の両面摩擦攪拌接合方法。
dv/D ≦ 0.06 ・・・(4)
[6] 前記先端部の前記凹型の曲面深さをdc(mm)とするとき、
前記先端部の直径D(mm)と前記凹型の曲面深さdcが、式(5)を満たす、[1]〜[4]のいずれか1つに記載の両面摩擦攪拌接合方法。
dc/D ≦ 0.03 ・・・(5)
[7] [1]〜[6]のいずれか1つに記載の両面摩擦撹拌接合方法を用いて、先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端とを接合した後に、冷間圧延または酸洗後に冷間圧延を行う、冷延鋼帯の製造方法。
[8] 前記冷間圧延の後に、焼鈍を行う、[7]に記載の冷延鋼帯の製造方法。
[9] [1]〜[6]のいずれか1つに記載の両面摩擦撹拌接合方法を用いて、先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端とを接合した後に、冷間圧延または酸洗後に冷間圧延を行い、次いで焼鈍及びめっきを行う、めっき鋼帯の製造方法。
[10] 2枚の鋼帯の未接合部に対向してそれぞれ配置される一対の回転ツールと、該一対の回転ツールの動作を制御する制御装置と、を有し、
突き合わせた又は重ね合わせた前記鋼帯の未接合部において、前記一対の回転ツールが押圧、及び互いに逆方向に回転しながら接合方向に移動することにより前記鋼帯同士を接合する両面摩擦撹拌接合装置において、
前記一対の回転ツールは、円形かつ平面状、円形かつ凸型の曲面状、及び、円形かつ凹型の曲面状のいずれか1種に形成された先端部を有し、
前記先端部は、前記鋼帯よりも硬い材質である、両面摩擦攪拌接合装置。
[11] 前記先端部は、回転方向とは反対方向に形成された渦状の段差部を有する、[10]に記載の両面摩擦攪拌接合装置。
[12] 前記制御装置は、前記一対の回転ツールの回転軸を前記鋼帯の未接合部表面の法線から接合方向に対して後方側に傾斜させる傾斜角度α(°)、前記先端部の直径D(mm)、及び前記一対の回転ツールの前記先端部間の距離G(mm)が、以下の式(1)及び式(2)を満たすように制御する、[10]または[11]に記載の両面摩擦攪拌接合装置。
0≦α≦3・・・(1)
0.25×t−0.2×D×sinα≦G≦0.8×t−0.2×D×sinα・・・(2)
ここで、tは鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。
[13] 前記先端部の直径D(mm)が、式(3)を満足する、[10]〜[12]のいずれか1つに記載の両面摩擦攪拌接合装置。
4×t ≦ D ≦ 20×t ・・・式(3)
ここで、tは鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。
[14] 前記先端部の前記凸型の曲面高さをdv(mm)とするとき、
前記先端部の直径D(mm)と前記凸型の曲面高さdvが、式(4)を満たす、[10]〜[13]のいずれか1つに記載の両面摩擦攪拌接合装置。
dv/D ≦ 0.06 ・・・(4)
[15] 前記先端部の前記凹型の曲面深さをdc(mm)とするとき、
前記先端部の直径D(mm)と前記凹型の曲面深さdcが、式(5)を満たす、[10]〜[13]のいずれか1つに記載の両面摩擦攪拌接合装置。
dc/D ≦ 0.03 ・・・(5)
[16] [10]〜[15]のいずれか1つに記載の両面摩擦攪拌接合装置に加えて、接合された鋼帯に冷間圧延を行う冷間圧延手段、または接合された鋼帯を酸洗手段による酸洗後に冷間圧延を行う冷間圧延手段を備えた、冷延鋼帯の製造設備。
[17] さらに、冷間圧延された鋼帯に焼鈍を行う焼鈍手段を備えた、[16]に記載の冷延鋼帯の製造設備。
[18] [10]〜[15]のいずれか1つに記載の両面摩擦撹拌接合装置に加えて、接合された鋼帯に冷間圧延を行う冷間圧延手段または接合された鋼帯を酸洗手段による酸洗後に冷間圧延を行う冷間圧延手段、冷間圧延された鋼帯に焼鈍を行う焼鈍手段、及び焼鈍された鋼帯にめっき処理を行うめっき手段を備えた、めっき鋼帯の製造設備。
また、本発明によれば、鋼帯の厚さ方向に対して均質に塑性流動が促進されるので、高い接合速度で両面摩擦攪拌接合しても、欠陥の発生を抑制し、十分な強度を有する接合部を得られる。
さらに、本発明によれば、従来の回転ツールにおいて肩部よりも大きな応力がかかることで破損および摩耗が優先的に発生していたプローブを廃することができるので、両面摩擦撹拌接合用の回転ツールの耐久性を向上させることができる。
図1および図2に示すように、本発明の両面摩擦撹拌接合方法では、1対の回転ツール1、8、把持装置(図示せず)および回転ツール1、8の動作を制御する制御装置(図示せず)を備える両面摩擦撹拌接合装置を用いる。図1及び図2に示す例では、2枚の鋼帯4のうち、一方の鋼帯を通板方向(図示せず)に対して前側に位置する先行鋼帯とし、他方の鋼帯を通板方向に対して後側に位置する後行鋼帯とすればよい。
制御装置では、例えば、後述するように、回転ツール1、8の傾斜角度α、回転ツール1、8の先端部同士の距離G、接合速度、および回転ツール1、8の回転数や回転方向等を制御する。
渦を1つ以上設ける場合は、先端部11の中心もしくは中心に設けた円形の空白領域の周縁から先端部の外周縁まで伸びる曲線が、放射状(放射曲線状)に形成される。
なお、段差部12を構成する渦の数は、6つを超えると材料流動を向上する効果が乏しくなるだけでなく、形状の複雑化により回転ツール1、8の先端部11が破損しやすくなる恐れがあるので、6つ以下とすることが好ましい。尚、図5(b)、図6(b)、図7(b)の例、及び図8(a)の例では、いずれも渦の数は4である。
具体的には、先端部の直径が6mmより小さい場合は渦の数を2つ以下とし、先端部の直径が6mm以上の場合は渦の数を3〜6つとすることが好ましい。
ここで、上記した渦の描き方について、図9〜図13の各例を用いて説明する。図9〜図13は先端部を上面視した状態を示し、先端部に渦が描かれてゆく過程を示す。
図9には、渦の数が2つであり、この2つの渦を等間隔で複数列を描く一例を示す。
図9に示すように、まず、点A、点Bをそれぞれ起点として、線分A−Bの長さを半径とする半円(第1の半円)を二つ描く((1)を参照)。続いて、第1の半円の外側に、線分A−Bの2倍の長さを半径とする半円(第2の半円)を点A、点Bを中心としてそれぞれ描く((2)を参照)。さらに続いて、第2の半円の外側に、線分A−Bの3倍の長さを半径とする半円(第3の半円)を点A、点Bを中心としてそれぞれ描く((3)を参照)。同様に、線分A−Bの4倍の長さを半径とする半円(第4の半円)を描く((4)を参照)。これを繰り返すことで、等間隔の渦を先端部に2つ描くことができる。
図10〜図13には、渦の数をnとするとき、3≦n≦6から選択される数の渦を等間隔で複数列を描く例をそれぞれ示す。
図10〜図13に示すように、まず、正n角形を描く。図10に示す例では正三角形を描き、図11に示す例では正方形を描き、図12に示す例では正五角形を描き、図13に示す例では正六角形を描く。そして、正n角形の各頂点を中心として、正n角形の1辺の長さを半径とする弧(第1の弧)を各辺の延長線と交わる点まで描く((1)を参照)。続いて、第1の弧の外側に、上記の各頂点を中心として、正n角形の1辺の2倍の長さを半径とする弧(第2の弧)を各辺の延長線と交わる点まで描く((2)を参照)。さらに続いて、第2の弧の外側に、上記の各頂点を中心として、正n角形の1辺の3倍の長さを半径とする弧(第3の弧)を各辺の延長線と交わる点まで描く((3)を参照)。同様に、正n角形の1辺の4倍の長さを半径とする弧(第4の弧)を描く((4)を参照)。これを繰り返すことで、等間隔の渦を先端部にn(3≦n≦6)描くことができる。
なお、渦の数が1つの場合は、図9〜図13のいずれの方法で渦を描いてもよい。渦の数が2つであり、この2つの渦を等間隔で描く場合は、上述した図9の方法に加えて、図11や図13の方法でも描くことができる。渦の数が3つであり、この3つの渦を等間隔で描く場合は、上述した図10の方法に加えて、図13でも描くことができる。これらの場合には、渦の数に合わせて、図9の起点および図10〜図13の正n角形の各頂点を適宜選択することによって、渦の数(本数)を調整すればよい。
4×t≦D≦20×t ・・・式(3)
ここで、tは鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。
以上に説明したように、本発明の回転ツールによれば、従来の回転ツールでは必要とされるプローブを廃することで、回転ツールの形状を単純化することができる。また、回転ツールの耐久性を向上できる。さらに、回転ツールの加工に要する工数やコストを低減することができる。
そして、この回転ツールを用いた本発明の両面摩擦攪拌接合方法によれば、接合時における十分な温度上昇及びせん断応力を、板厚方向に対して均質的に付与することが実現できる。すなわち、上記の構成を有する本発明の回転ツールを用いた接合方法により塑性流動を促進することで、従来の両面摩擦攪拌接合で得ることができる均質的な温度上昇と比べても、より有効に板厚方向に対する均質的な温度上昇を実現することができる。よって、鋼帯同士の接合を完成するために接合部の一部を過度な温度上昇に晒すことが無くなるため、偏析部が高温に晒されることで液化して生じる液化脆性や、高温に起因して鋼に対する水素侵入が増加することで生じる水素脆性を防止することができる。
第1実施形態における本発明の回転ツール1、8は、図5(a)〜図5(c)に示すように、円形に設けた先端が平面状11aに形成された先端部11のみから成る。平面状に形成された先端部11では、鋼帯と接する先端面が、回転ツール1、8の回転軸と垂直な一つの平面からなる。当該先端面は、従来の回転ツールと異なり、鋼帯に向かって突出するプローブを有さない。また、回転ツール1、8は、図5(b)に示すように、先端部11に、上述した回転方向とは反対方向の渦状(螺旋状)の段差部12を1段以上設けることができる。なお、段差部12には、上述した階段部12bあるいは溝部12cを設ける。
図5(c)の上部には、図5(c)の下部に示したB−B´線断面図を示す。階段部12bに設ける場合は、例えば図5(c)に示すように、略水平の部分に角度を付けることで形成する。なお、レ字形状の溝部を形成する、と言い換えることもできる。図5(c)の階段部12bは、例えば上述の図10の方法で渦を描くことができる。
第2実施形態の回転ツール1、8は、図6(a)および図6(b)に示すように、円形に設けた先端が凸型の曲面状11bに形成された先端部11のみから成り、回転ツールの先端は突出する。従来の回転ツールが、鋼帯に向かって突出するプローブを有し、肩部とプローブとで非連続的な形状を呈するのに対し、凸型の曲面状の先端部11は、プローブを有さない連続的な形状を呈し、略一様となる傾斜面を形成する。言い換えると、凸型の曲面状の先端部1では、鋼帯と接する先端面が、中心方向に向かって突出する一つの曲面(放物面、長球面又は球面)からなり、鋼帯に対して鉛直方向で回転軸を含む断面形状において、略一様な曲率半径の曲線を呈する。また、回転ツール1、8は、図6(b)に示すように、先端部11に、上述した回転方向とは反対方向の渦状(螺旋状)の段差部12を1段以上設けることができる。なお、段差部12には、上述した階段部12bあるいは溝部12cを設ける。
dv/D ≦ 0.06 ・・・式(4)
上記の式(4)を満たす範囲内(すなわちdv/Dの値が0.06以下)において先端部が鋼帯に接触する際には、流動部に有効に圧力を加えることができる。その結果、回転ツールの回転により接合に十分な塑性流動を生じさせることができる。一方、上記の式(4)の範囲を超える(すなわちdv/Dの値が0.06を超える)と、接合部の表面および裏面が顕著に凹状となり、接合部の厚さが鋼帯の厚さに対して顕著に小さくなるので、継手強度の確保が困難となる場合があり、好ましくない。なお、流動部に有効に圧力を加えるためには、dv/Dの値の下限は、0.01以上とすることが好ましい。
第3実施形態の回転ツール1、8は、図7(a)および図7(b)に示すように、円形に設けた先端が凹型の曲面状11cに形成された先端部11のみから成り、回転ツールの先端は凹む。従来の回転ツールが、鋼帯に向かって突出するプローブを有し、肩部とプローブとで非連続的な形状を呈するのに対し、凹型の曲面状の先端部11は、プローブを有さない連続的な形状を呈し、略一様となる傾斜面を形成する。言い換えると、凹型の曲面状の先端部1では、鋼帯と接する先端面が、中心方向に向かって窪む一つの曲面(放物面、長球面又は球面)からなり、鋼帯に対して鉛直方向で回転軸を含む断面形状において、略一様な曲率半径の曲線を呈する。また、回転ツール1、8は、図7(b)に示すように、先端部11に、上述した回転方向とは反対方向の渦状(螺旋状)の段差部12を1段以上設けることができる。なお、段差部12には、上述した階段部12bあるいは溝部12cを設ける。
dc/D ≦ 0.03 ・・・式(5)
本発明では、一対の回転ツール1、8の回転軸を鋼帯の未接合部表面の法線から接合方向に傾斜させる傾斜角度α(°)、回転ツール1、8の先端部11の直径D(mm)、一対の回転ツール1、8の先端部間の距離G(mm)が、以下の式(1)及び式(2)を満たすように制御することが好ましい。
図3(a)および図3(b)は、本発明の回転ツールにより摩擦撹拌する領域を示す説明図である。図3(a)は、図1に示すような鋼帯4の表裏面に配置した回転ツール1、8を接合方向に移動させた状態を、鋼帯4の表面側から平面視した図である。図3(b)は、図3(a)に示したA−A´線断面図である。
傾斜角度αは、より好ましくは1°以上であり、より好ましくは2°以下である。
0.25×t−0.2×D×sinα≦G≦0.8×t−0.2×D×sinα・・・式(2)
ただし、t:鋼帯4の未接合部の厚さ(mm)、D:回転ツール1、8の先端部の直径(mm)、α:回転ツール1、8の傾斜角度(°)とする。また、tは、鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)であり、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。
上記した距離Gの値は、好ましくは(0.4×t−0.2×D×sinα)以上であり、好ましくは(0.7×t−0.2×D×sinα)以下である。
鋼帯の接合部は、製造過程において曲げや圧縮変形を受けることになる。接合部が適正に接合され、このような変形に耐えうるかどうかを判定する試験として、接合部をダイスに押さえ半球状のポンチを押込むエリクセン試験がある。このエリクセン試験を行い、亀裂発生までの押込み深さを測定し、この押込み深さの値をもって接合部の性能として評価することができる。
従来の冷延鋼帯の製造方法では、コイル接合部が製造途中のライン内で破断することがあり、近年の高強度冷延鋼板などの製造において克服すべき課題として顕在化しつつある。上述した本発明の両面摩擦攪拌接合の技術を冷延鋼帯等の製造に適用することで、得られる冷延鋼帯等の接合部の割れ及び脆化を防止し、材料特性を向上できるため、上記した従来の課題を解決することができる。
本発明の冷延鋼帯の製造設備は、少なくとも、上述した両面摩擦攪拌接合装置と、必要に応じて酸洗手段と、冷間圧延手段と、焼鈍手段を有する。また本発明のめっき鋼帯の製造設備は、これらの設備に加えて、さらにめっき手段を有する。
本発明の冷延鋼帯の製造方法では、先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端とが上記した両面摩擦撹拌接合により接合された後、接合された鋼帯に冷間圧延手段を用いて冷間圧延(冷間圧延処理)を行うことにより、冷延鋼帯が製造される。なお、冷間圧延の前段では、必要に応じて、酸洗手段による酸洗を行ってもよい。また、冷間圧延の後段では、必要に応じて、冷間圧延された鋼帯に焼鈍手段による焼鈍(焼鈍処理)を行ってもよい。
また、本発明のめっき鋼帯の製造方法では、上述の冷間圧延処理及び焼鈍処理を施された冷延鋼帯に対して、さらに、めっき手段を用いてめっき処理を施すことにより、めっき鋼帯を製造できる。
本発明に係る両面摩擦撹拌接合装置(および両面摩擦攪拌接合方法)を冷延鋼帯及びめっき鋼帯の製造に適用することにより、得られる冷延鋼帯及びめっき鋼帯の接合部の欠陥を少なくし、十分な継手強度を確保できる。
観察は、得られた接合継手の接合速度が表2−1および表2−2に記載の値となった部位を用いた。表面欠陥の有無は、塑性流動不足により溝状に未接合状態が見られるか、あるいは接合ツールの肩部間の隙間Gが狭すぎることにより接合部が凹形状となる状態が見られるか否かを目視で判定する。表面欠陥として、溝状の未接合状態あるいは接合部の凹形状の状態が見られる場合は、その深さDd(mm)をレーザ変位計により測定し、以下の基準により評価した。
<基準>
・無し:上記に記載の表面欠陥がいずれも見られない。
・良好:上記に記載の表面欠陥のいずれかが見られるが、上記深さDd(mm)と鋼板の厚さt(mm)との比率(Dd/t)が0.1以下であった。
・有り:上記に記載の表面欠陥のいずれかが見られ、かつ上記深さDd(mm)と鋼板の厚さt(mm)との比率(Dd/t)が0.1を超えた。もしくは、溝状の未接合状態が表面から裏面に貫通した。なお、貫通した場合は、接合不成立とみなし、内部欠陥および継手強度の評価は行わない。
観察は、得られた接合継手の接合速度が表2−1および表2−2に記載の値となった部位において、接合開始側の端部から20mmの位置、接合終了側の端部から20mmの位置、および両端部の中間となる位置の断面をそれぞれ切断し、試験片とした。内部欠陥の有無は、塑性流動不足により接合部内部に形成した未接合状態が見られるか否かを、光学顕微鏡(倍率:10倍)によって、以下の基準により評価した。
<基準>
・無し:上記に記載の3箇所のいずれの位置においても、トンネル状に形成した未接合状態が見られない。
・良好:上記に記載の3箇所の位置において、接合部内部に形成した未接合状態が1箇所見られた。
・有り:上記に記載の3箇所の位置において、接合部内部に形成した未接合状態が2箇所以上見られた。
dc/D ≦ 0.03 ・・・式(5)
4×t≦D≦20×t ・・・式(3)
dv/D ≦ 0.06 ・・・式(4)
2 表面側回転ツールの先端部
3 表面側回転ツールの回転軸
4 鋼帯
4a 先行鋼帯
4b 後行鋼帯
5 接合部
6 鋼帯に対して鉛直方向の垂直線
7 接合中央線
8 裏面側回転ツール
9 裏面側回転ツールの先端部
10 裏面側回転ツールの回転軸
11 先端部
12 段差部
12b 階段部
12c 溝部
13 把持装置
G 回転ツールの先端部間の距離
α 回転ツールの傾斜角度
D 回転ツールの先端部の直径
t 鋼帯の厚さ
Claims (18)
- 先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端とを、突合せ接合または重ね接合するにあたり、
鋼帯の突合せ部または重ね部の一方面側と他方面側にそれぞれ配置した一対の回転ツールを、互いに逆方向に回転させながら前記鋼帯の突合せ部または重ね部に押圧し接合方向に移動させ、前記回転ツールと前記鋼帯の未接合部との摩擦熱により前記鋼帯の未接合部を軟化させつつ、その軟化した部位を前記回転ツールで撹拌することにより塑性流動を生じさせて前記鋼帯同士を接合する両面摩擦撹拌接合方法において、
前記一対の回転ツールは、円形かつ平面状、円形かつ凸型の曲面状、及び、円形かつ凹型の曲面状のいずれか1種に形成された先端部を有し、
前記先端部は、前記鋼帯よりも硬い材質である、両面摩擦撹拌接合方法。 - 前記先端部は、回転方向とは反対方向に形成された渦状の段差部を有する、請求項1に記載の両面摩擦撹拌接合方法。
- 前記一対の回転ツールの回転軸を前記鋼帯の未接合部表面の法線から接合方向に対して後方側に傾斜させる傾斜角度α(°)、前記先端部の直径D(mm)、及び前記一対の回転ツールの前記先端部間の距離G(mm)が、以下の式(1)及び式(2)を満たす、請求項1または2に記載の両面摩擦撹拌接合方法。
0≦α≦3・・・(1)
0.25×t−0.2×D×sinα≦G≦0.8×t−0.2×D×sinα・・・(2)
ここで、tは鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)とし、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。 - 前記先端部の直径D(mm)が、式(3)を満たす、請求項1〜3のいずれか1項に記載の両面摩擦撹拌接合方法。
4×t ≦ D ≦ 20×t ・・・(3)
ここで、tは鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)とし、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。 - 前記先端部の前記凸型の曲面高さをdv(mm)とするとき、
前記先端部の直径D(mm)と前記凸型の曲面高さdvが、式(4)を満たす、請求項1〜4のいずれか1項に記載の両面摩擦攪拌接合方法。
dv/D ≦ 0.06 ・・・(4) - 前記先端部の前記凹型の曲面深さをdc(mm)とするとき、
前記先端部の直径D(mm)と前記凹型の曲面深さdcが、式(5)を満たす、請求項1〜4のいずれか1項に記載の両面摩擦攪拌接合方法。
dc/D ≦ 0.03 ・・・(5) - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の両面摩擦撹拌接合方法を用いて、先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端とを接合した後に、冷間圧延または酸洗後に冷間圧延を行う、冷延鋼帯の製造方法。
- 前記冷間圧延の後に、焼鈍を行う、請求項7に記載の冷延鋼帯の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の両面摩擦撹拌接合方法を用いて、先行鋼帯の後端と後行鋼帯の先端とを接合した後に、冷間圧延または酸洗後に冷間圧延を行い、次いで焼鈍及びめっきを行う、めっき鋼帯の製造方法。
- 2枚の鋼帯の未接合部に対向してそれぞれ配置される一対の回転ツールと、該一対の回転ツールの動作を制御する制御装置と、を有し、
突き合わせた又は重ね合わせた前記鋼帯の未接合部において、前記一対の回転ツールが押圧、及び互いに逆方向に回転しながら接合方向に移動することにより前記鋼帯同士を接合する両面摩擦撹拌接合装置において、
前記一対の回転ツールは、円形かつ平面状、円形かつ凸型の曲面状、及び、円形かつ凹型の曲面状のいずれか1種に形成された先端部を有し、
前記先端部は、前記鋼帯よりも硬い材質である、両面摩擦攪拌接合装置。 - 前記先端部は、回転方向とは反対方向に形成された渦状の段差部を有する、請求項10に記載の両面摩擦攪拌接合装置。
- 前記制御装置は、前記一対の回転ツールの回転軸を前記鋼帯の未接合部表面の法線から接合方向に対して後方側に傾斜させる傾斜角度α(°)、前記先端部の直径D(mm)、及び前記一対の回転ツールの前記先端部間の距離G(mm)が、以下の式(1)及び式(2)を満たすように制御する、請求項10または11に記載の両面摩擦攪拌接合装置。
0≦α≦3・・・(1)
0.25×t−0.2×D×sinα≦G≦0.8×t−0.2×D×sinα・・・(2)
ここで、tは鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。 - 前記先端部の直径D(mm)が、式(3)を満足する、請求項10〜12のいずれか1項に記載の両面摩擦攪拌接合装置。
4×t ≦ D ≦ 20×t ・・・式(3)
ここで、tは鋼帯を突合せる場合は鋼帯の厚さ(mm)、鋼帯を重ねる場合は重ねた鋼帯の総厚さ(mm)とする。 - 前記先端部の前記凸型の曲面高さをdv(mm)とするとき、
前記先端部の直径D(mm)と前記凸型の曲面高さdvが、式(4)を満たす、請求項10〜13のいずれか1項に記載の両面摩擦攪拌接合装置。
dv/D ≦ 0.06 ・・・(4) - 前記先端部の前記凹型の曲面深さをdc(mm)とするとき、
前記先端部の直径D(mm)と前記凹型の曲面深さdcが、式(5)を満たす、請求項10〜13のいずれか1項に記載の両面摩擦攪拌接合装置。
dc/D ≦ 0.03 ・・・(5) - 請求項10〜15のいずれか1項に記載の両面摩擦攪拌接合装置に加えて、接合された鋼帯に冷間圧延を行う冷間圧延手段、または接合された鋼帯を酸洗手段による酸洗後に冷間圧延を行う冷間圧延手段を備えた、冷延鋼帯の製造設備。
- さらに、冷間圧延された鋼帯に焼鈍を行う焼鈍手段を備えた、請求項16に記載の冷延鋼帯の製造設備。
- 請求項10〜15のいずれか1項に記載の両面摩擦撹拌接合装置に加えて、接合された鋼帯に冷間圧延を行う冷間圧延手段または接合された鋼帯を酸洗手段による酸洗後に冷間圧延を行う冷間圧延手段、冷間圧延された鋼帯に焼鈍を行う焼鈍手段、及び焼鈍された鋼帯にめっき処理を行うめっき手段を備えた、めっき鋼帯の製造設備。
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