KR100614144B1 - 그루브 핀을 사용하는 마찰 교반 용접 공구 및 방법 - Google Patents

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Abstract

공작물에 마찰 교반 용접 조인트를 형성하는 공구가 제공된다. 일 실시예에 따라, 상기 공구는 제1 단부와 제2 단부를 갖고 마찰 교반 용접 조인트를 적어도 부분적으로 형성하기 위하여 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에서 상기 공작물과 마찰 결합하도록 구성되는 교반부를 형성하는 회전가능한 핀을 포함한다. 특히, 상기 핀의 교반부는 적어도 하나의 그루브 및 리지를 형성하고, 상기 각 그루브 및 리지는 상기 핀의 축 둘레에 대체로 원주에 뻗어 있다. 또한 상기 공구는 제1 루트면에 대향하는 제2 루트면을 포함하여 상기 핀이 상기 제1 루트면과 제2 루트면 사이에 뻗어 있다.
공작물, 마찰, 교반, 용접, 조인트, 핀, 그루브, 리지, 루트면, 공구

Description

그루브 핀을 사용하는 마찰 교반 용접 공구 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FRICTION STIR WELDING UTILIZING A GROOVED PIN}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 교반 용접 공구를 나타내는 정면도이다.
도 2는 2개의 구조 부재를 갖는 공작물을 마찰 교반 용접하도록 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰 교반 용접 공구를 나타내는 사시도이다.
도 2a는 공작물에 부분적으로 형성된 마찰 교반 용접 조인트와 함께 도시된, 도 2의 마찰 교반 용접 공구를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 마찰 교반 용접 공구의 핀의 일부를 나타내는 확대 정면도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰 교반 용접 공구의 핀의 일부를 나타내는 확대 정면도이다.
도 4는 도 1의 4-4선을 따라 도시된, 도 1의 마찰 교반 용접 공구의 핀 및 루트면을 나타내는 평면도이다.
도 5는 2개의 구조 부재를 갖는 공작물을 마찰 교반 용접하도록 구성되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰 교반 용접 공구를 나타내는 정면도이다.
도 6은 핀의 교반부의 길이를 따라 뻗어 있고 상기 핀의 그루브 및 리지를 가로막는 2개의 표면을 형성하는 핀을 구비하는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마찰 교반 용접 공구의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 다른 도 1의 마찰 교반 용접 공구를 사용하여 용접되는 공작물의 단면도이다.
본 발명은 마찰 용접, 특히 그에 하나 이상의 그루브 핀를 갖는 핀을 사용하여 마찰 교반 용접하는 공구 및 방법에 관한 것이다.
마찰 교반 용접(friction stir welding)은 나사 핀(threaded pin) 또는 프로브(probe)와 같은, 회전하는 공구가 예를 들면, 고체 상태에서 상기 공작물의 다수의 부재를 접합하거나 또는 공작물의 크랙(crack)을 수리하기 위하여, 공작물 내로 및/또는 공작물을 통하여 가압된다. 일반적으로, 상기 핀은 오목한 루트면(shoulder)으로부터 연장되고, 상기 루트면은 상기 핀이 그에 가압되도록 상기 공작물에 대하여 가압된다. 또한 상기 핀은 연속 용접 조인트를 형성하도록 공작물을 통하여 가압된다. 예를 들면, 하나의 종래의 마찰 교반 용접 프로세스 동안, 회전하는 공구의 프로브는 가소화된 재료의 한 영역을 형성하기 위하여 충분한 마찰열을 발생시키는데 필요한 저항력을 발생하도록 마찰 교반 용접 장치(도시 않음)에 의하여 두 개의 공작물 사이 또는 공작물 내부로 들어간다. 상기 공구는 일반적으로 상기 공작물에 대하여 대략 3°기울어져 있어 상기 오목한 루트면의 트레 일링 에지(trailing edge)가 가소화된 재로 내부로 나아가고 상기 가소화된 재료를 통합한다. 상기 가소화된 재료의 응고에 따라, 상기 공작물의 부재들이 용접 조인트를 따라 접합된다. 마찰 교반 용접 공구에 의하여 가해지는 힘의 크기는 필요한 마찰 가열을 발생시키기 위하여 미리 설정된 최소 이상으로 유지되어야 한다. 마찰 교반 용접은 Thomas et, al의 미국 특허 번호 5,460,317호에 더 자세하게 설명되어 있고, 그 내용이 참고로 여기에 통합된다.
헬리컬 나사가 용접 조인트의 영역에서 가소화된 재료의 혼합을 증가시키기 위하여 핀 상에 제공될 수 있다. 프로브의 헬리컬 나사는 오른쪽 나사, 왼쪽 나사, 또는 그 조합일 수 있다. 대신에, 상기 핀은 원통형일 수 있다. 각 경우에,지지 장치가 마찰 교반 용접 공구에 의하여 가해진 힘에 의하여 공작물의 변형을 방지하고 치수 공차를 유지하기 위하여, 용접 조인트, 예를 들면 앤빌 또는 상기 루트면에 대향하여 제공된 다른 받침 장치(backing device) 뒤에 제공된다. 상기 루트면 및 받침 장치는 일반적으로 상기 용접 공구에 의하여 발생되는 마찰열에 의하여 가소화되는 재료가 용접 조인트로부터 흘러나오는 것을 방지하기 위하여 용접 동안 함께 가압된다. 상기 루트면 및 받침 장치의 내부 클램핑은 다공성을 최소화하고 원하는 표면 마무리를 갖는 용접 조인트를 제공하도록 조인트를 통합한다.
마찰 교반 용접 공구를 공작물을 통하여 이동시키는데 사용되는 용접 장치는 상기 용접 공구를 특정 속도에서 상기 공작물을 통하여 이동하도록 상기 용접 공구에 상당한 힘을 자주 가해야 한다. 상기 힘은 공작물의 두께, 공작물의 재료, 상기 공구의 핀의 길이 및 두께, 상기 공구의 회전 속도, 상기 공작물을 통하는 상기 공구의 속도 등에 부분적으로 의존할 수 있다. 일부 경우에, 상기 용접 공구의 힘은 중요할 수 있고, 상기 용접 공구 및 용접 장치의 주기적인 보수나 수리를 요할 수 있거나 또는 상기 용접 공구 및 용접 장치의 사용 수명을 제한할 수 있다. 또한, 원하는 속도에서 특정 용접 조인트를 얻기 위하여 요구되는 힘은 다수의 장치의 성능을 초과할 수 있어, 용접, 다른 타입의 용접, 또는 상기 용접 공구를 구동시키는 다른 장치를 형성하는데 저속을 요구한다.
따라서, 공작물 사이에 용접 조인트를 형성하는데 개선된 마찰 교반 용접 공구가 필요하다. 상기 공구는 용접 조인트를 효과적으로 지지하고 마찰 교반 용접 동안 용접 조인트 내에 가소화된 재료를 압박할 수 있어야 한다. 상기 공구는 여러 가지 용접 장치 및 공구를 사용하여, 두꺼운 공작물을 포함하는 여러 가지 공작물의 마찰 교반 용접을 허용하여야 한다. 바람직하게, 상기 공구는 용접 동안 상기 공구 및 장치에 감소된 힘을 요구한다.
본 발명은 공작물에 마찰 교반 용접 조인트를 형성하는 공구 및 방법을 제공한다. 상기 공구는 적어도 하나의 그루브 및 적어도 하나의 리지에 의하여 특징을 갖는 교반부를 형성하는 회전가능한 핀을 포함한다. 상기 그루브(들) 및 리지(들) 각각은 상기 핀의 세로축에 수직하게 뻗어 있을 수 있고, 상기 그루브의 각각은 다른 그루브와 불연속이고 상기 리지에 의하여 분리될 수 있다. 상기 핀은 상기 공작물의 재료를 가소화시키도록 회전될 수 있고, 용접 조인트를 형성하도록 상기 공작물을 통하여 이동될 수 있다. 임의의 실시예에서, 그루브 없이 핀을 사용하는 마찰 교반 용접 프로세서에 비하여 감소된 힘이 상기 공구를 공작물을 통하여 이동시키는데 요구된다. 상기 핀은 하나의 루트면으로부터 또는 두 개의 루트면 사이에 연장될 수 있고, 상기 루트면 각각은 공작물과 결합하도록 구성될 수 있어 가소화된 재료를 압박할 수 있다.
상기 핀은 2개 이상의 그루브를 형성할 수 있고, 각 연속하는 그루브는 각 리지에 의하여 분리될 수 있다. 상기 그루브 및 리지의 각각은 상기 핀 둘레에 연속적인 원주 경로로 뻗어 있을 수 있다. 또한, 상기 그루브는 상기 핀의 축에 대하여 수직하거나 또는 기울어진 각도로 연장될 수 있는 측벽에 의하여 형성될 수 있어 상기 그루브는 일정하거나 또는 그 폭으로 테이퍼진다. 상기 각 그루브의 폭은 대략 0.025인치와 0.25인치 사이에 있을 수 있고, 상기 그루브의 깊이의 적어도 대략 2배일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 핀은 제1 및 제2 대향 루트면 사이에 뻗어 있고, 상기 루트면 각각은 그에 마찰 특징을 형성할 수 있다. 상기 제2 루트면은 상기 제1 루트면에 대하여 조절될 수 있어 상기 루트면 사이에서 상기 핀의 교반부의 길이가 조절될 수 있다. 또한, 상기 루트면은 그 외주에 테이퍼를 형성할 수 있다.
또한 본 발명은 핀이 제1 루트면으로부터 연장되도록 제공되고, 공작물을 마찰 교반 용접하는 방법을 제공한다. 적어도 하나의 그루브 및 적어도 하나의 리지를 형성하는 교반부를 갖는 핀이 회전되어 상기 교반부가 마찰 교반 용접 조인트를 형성하도록 상기 공작물과 마찰 결합한다. 상기 회전하는 핀은 상기 핀의 축방향 에 대체로 수직한 방향으로 가압되어 상기 핀이 그 그루브 및 리지에 의하여 형성된 면에 평행하게 이동한다. 또한 상기 제2 루트면은 상기 제1 루트면에 대하여 조절될 수 있어 상기 핀의 교반부의 길이를 조절할 수 있다. 일 실시예에 따라, 상기 공작물에 구멍이 형성되고, 상기 핀의 교반부가 상기 구멍을 통하여 삽입되고, 상기 핀의 연결부가 상기 제2 루트면에 연결된다.
본 발명의 상기한 장점 및 특징, 및 다른 장점 및 특징, 및 이들이 달성될 수 있는 방법은 바람직하고 예시적인 실시예를 나타내지만, 반드시 일정한 비례로 그릴 필요는 없는 첨부도면과 관련하여 취한 본 발명의 다음 상세한 설명을 고려하여 더욱 쉽고 명백하게 될 것이다.
본 발명은 본 발명의 모든 실시예가 아닌 일부의 실시예가 도시되는 첨부 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 실제로, 본 발명은 다수의 다른 형태로 구체화될 수 있고 여기서 설명된 실시예에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 하고, 오히려, 이들 실시예는 이 공개가 철저하고 완전하게 되고, 본 발명의 범위를 당업자에게 충분히 전달하도록 제공된다. 동일한 부호는 시종일관 동일한 부재를 지시한다.
도면, 특히 도 1을 참조하면, 도 2 및 도 2a에 도시된 공작물(60)과 같은, 공작물(60)을 마찰 교반 용접하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 교반 용접 공구(10)가 도시된다. 상기 마찰 교반 용접 공구(10)는 상기 공구를 회전시키고 마찰 용접 조인트(80)를 형성하도록 상기 공구를 상기 공작물을 통하여 이동시 켜주는 하나 이상의 엑츄에이터(도시 않음)를 구비한 장치에 의하여 작동되도록 구성된다. 예를 들면, 상기 마찰 교반 용접 공구(10)는 척(chuck), 스핀들(spindle), 또는 밀링 머신(milling machine) 또는 드릴(drill)과 같은 장치의 다른 부재에 결합될 수 있는 연결부(12)를 포함할 수 있다. 상기 마찰 교반 용접 공구(10)를 회전시키도록 구성되는 상기 장치는 수동으로 작동될 수 있지만, 소프트웨어 제어하에서 작동되는 컴퓨터, 마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러(microcontroller) 등에 의하여 동작되는 것이 바람직하다.
용어 "공작물(workpiece)"은 제한되도록 의미되지 않으며, 상기 공작물(60)은 여러 가지 구성으로 구성될 수 있는, 하나 이상의 구조 부재(structural member)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 2 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 두 개의 구조 부재(70, 72)의 접합면(faying surfaces)(74, 76)은 접촉면(interface)(78)을 형성하도록 포개지고, 상기 마찰 교반 용접 공구(10)는 상기 접촉면(78)을 따라 뻗어 있는 마찰 조인트(80), 특히 도 2a의 랩 조인트(lap joint)를 형성하기 위하여 사용될 수 있어, 상기 구조 부재(70, 72)를 접합한다. 대안으로, 상기 구조 부재(70, 72)는 다른 구성으로 위치될 수 있고, 두 개 이상의 구조 부재가 하나의 조인트(80)에 의하여 접합될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 공작물(60)은 하나의 구조 부재를 포함할 수 있고 상기 마찰 교반 용접 공구(10)는 예를 들면, 크랙(crack), 구멍, 또는 다른 결함을 수리하기 위하여, 또는 상기 구조 부재의 재료 특성에 영향을 미치기 위하여, 상기 구조 부재에서 용접 조인트(80)를 형성하도록 사용될 수 있다.
상기 구조 부재(70, 72)는 여러 가지 재료로 형성될 수 있으며, 상기 재료는 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 강철 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 또한 비금속 재료, 예를 들면, 폴리머(polymers) 등과 같은 재료가 상기 마찰 교반 용접 공구(10)와 함께 용접될 수 있다. 또한, 상기 공작물(60)은 유사하거나 또는 비유사한 재료의 부재, 예를 들면, 종래의 용해 용접법(fusion welding techniques)에 의하여 접합하기에 비경제적이거나 또는 용접불가능한 금속을 포함하는, 여러 가지 금속으로 형성되는 구조 부재를 포함할 수 있다. 종래의 용해 용접법에 의하여 접합될 때, 용접불가능한 재료는 용접 응고 동안 균열되기 쉬운 비교적 약한 용접 조인트를 생성한다. 상기한 재료는 알루미늄 및 다소의 알루미늄 합금, 특히 AA 시리즈 2000 및 7000 합금을 포함한다. 마찰 교반 용접의 사용은 용접불가능한 재료로 형성된 공작물이 확실하게 접합될 수 있도록 한다. 또한 마찰 교반 용접은 용접가능한 재료를 다른 용접가능한 재료 및 용접불가능한 재료와 확실하게 접합하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 상기 공작물(60)을 형성하는 재료는 경량, 고강도 금속 및 합금의 광범위한 종류 중에서 선택될 수 있어, 상기 공작물(60) 및 그에 형성된 구조 어셈블리의 전체 무게의 감소를 용이하게 한다.
본 발명에 따라 형성된 상기 공작물(60)은 수송 산업 이외의 다른 장치뿐만 아니라 항공기 및 우주선과 같은 항공 및 항공 우주 구조 부재, 해상 운송수단, 차량 등을 위한, 예를 들면, 프레임, 판넬(panels), 스킨(skins), 에어 포일(airfoils) 등을 포함하는 여러 가지 장치에 사용될 수 있다. 본 발명의 마찰 교반 용접 공구(10)는 대형 공작물(60) 및 곡선 형상을 갖는 공작물(60)의 마찰 교반 용접에 사용될 수 있다. 다수의 장치에서, 상기 구조 부재(70, 72)는 상기 공작물(60)의 대향 측면(62, 64)에 접근을 어렵게 하거나 또는 방지하는 기하학적인 형상으로 접합된다. 예를 들면, 상기 구조 부재(70, 72)는 튜브 또는 비행기 날개와 같은 부분적으로 또는 완전히 폐쇄된 보디를 형성하기 위하여 포개지고 접합된다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시예의 상기 마찰 교반 용접 공구(10)는 제1 루트면(shoulder)(20), 제2 루트면(30), 및 상기 제1 루트면과 제2 루트면 사이에 뻗어 있는 핀(pin)(40)을 포함한다. 바람직하게 상기 핀(40) 및 루트면(20, 30)은 고 강도 및 열저항을 갖는 재료로 형성된다. 제한할 목적이 아닌 단지 예시할 목적으로, 상기 핀(40) 및/또는 루트면(20, 30)은 공구강, TZM과 같은 몰리브덴 합금, 및 Rene 41(UNS N07041)과 같은 니켈 합금으로 구성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 루트면(20, 30)은 여러 가지 형상으로 형성될 수 있고 상기 공작물(60)의 대향 측면(62, 64)을 그들 사이의 공작물과 마찰 결합하도록 압력을 가하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 각 루트면(20, 30)은 상기 공작물(60)을 향하는 일반적으로 평평한, 오목한, 또는 볼록한 면을 형성할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 각 루트면(20, 30)은 상기 핀(40)에 가장 가까운 평면부(26, 36)를 형성하고 상기 루트면(20, 30)의 외주 또는 림(rim)(24, 34)에 테이퍼부(tapered portion)(22, 32)를 형성한다. 다수의 실시예에서, 상기 공구(10)가 공작물(60)을 따라 이동될 때, 상기 루트면(20, 30)의 테이퍼부(22, 32)는 상기 공작물(60)에서 가소화되는 재료가 상기 루트면(20, 30)의 외부로 방사상으로 밀리는 "플로잉(plowing)"의 발생을 방지하거나 또는 감소시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 테이퍼부(22, 32)는 상기 루트면(20)의 외측 에지(24, 34)와 상기 핀(40) 사이의 방사상 거리의 대략 반을 따라 뻗어 있을 수 있고, 상기 테이퍼부(22, 32)는 상기 각 루트면(20, 30)의 평면부(26, 36)에 대하여 대략 3°와 5° 사이의 각도를 형성할 수 있다.
상기 핀(40)은 상기 루트면(20, 30) 사이에 뻗어 있고 용접 동안 상기 공작물(60)과 결합하는 상기 핀(40)의 교반부(42), 즉 한 부분을 형성한다. 상기 핀(40)의 교반부(42)는 적어도 하나의 그루브(groove)(44) 및 적어도 하나의 리지(ridge)(46)를 형성한다. 상기 그루브(44)는 인접하는 리지(46)보다 작은 상기 핀(40)의 직경 크기에 특징을 갖고 있으며, 따라서 상기 그루브(44)는 상기 리지(46) 사이에 형성되고 상기 리지(46)에 의하여 분리된다. 상기 핀(40)은 임의 개수의 그루브(44) 및 리지(46)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 핀(40)은 3개의 그루브(44) 및 4개의 리지(46)를 가지고 있다. 다른 실시예에서, 상기 핀(40)은 하나의 그루브(44)와 같이 적은 수의 그루브 또는 3개 이상의 그루브(44)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 핀(40)은 두 개의 리지(46)와 같은 적은 수의 그루브 또는 4개 이상의 리지(46)를 가질 수 있어 각 그루브(44)는 한쌍의 리지(46) 사이에 배치된다. 또한, 각 인접하는 그루브(44) 및 리지(46)는 측벽(sidewall)(48)에 의하여 연결되어, 상기 측벽(48)은 적어도 부분적으로 상기 그루브(44)를 형성한다. 상기 측벽(48)은 상기 핀(40)의 축에 대하여 직각을 이룰수 있어, 상기 각 그루브(44)의 폭은 상기 그루브(44)의 깊이의, 비록 모두는 아니라 할지라도, 대부분을 통하여 일정하다. 대신에, 도 3a에 예시된 바와 같이, 상기 측벽(48)은 상기 핀(40)의 축에 기울어 질 수 있는, 즉 상기 측벽(48)이 방사상으로 내측으로 테이퍼져 각 그루브(44)의 폭은 상기 핀(40)의 축으로 방사상 내측 방향으로 감소된다. 다른 실시예에서, 각 그루브(44)의 측벽(48)은 상기 그루브(44)가 대체로 v자 형상으로 형성되도록 수렴될 수 있다.
또한, 상기 그루브(44)의 크기는 변화될 수 있고 상기 공작물(60)의 재질, 용접의 원하는 속도 등에 따라 선택될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따라 각 그루브(44)의 폭은 상기 그루브(44)의 깊이의 적어도 대략 두배이다. 상기 그루브의 깊이는 상기 그루브(44)의 내경과 상기 인접하는 리지(46)의 외경 사이의 방사상 거리로 정의되고, 각 그루브(44)의 폭은 상기 핀(40)의 외경에서 축방향, 즉 리지(46) 사이로 측정된다. 특히, 각 그루브(44)의 폭은 예를 들면, 대략 0.01인치와 0.5인치 사이이고, 임의의 실시예에서, 대략 0.05인치와 같은, 0.025인치와 0.25인치 사이일 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이, 각 그루브(44)는 대략 0.047인치의 폭 및 대략 0.02인치와 0.025인치 사이의 깊이를 갖고 있다. 도 3에 예시된 리지(46)는 대략 0.03인치의 폭 및 상기 그루브(44)의 깊이와 동일한 높이를 갖고 있다. 따라서, 도 3에 도시된 상기 공구(10)는 대략 0.25인치의 두께를 갖고 있는 공작물(60)을 용접하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 0.5인치의 두께를 갖는 공작물을 용접하는데 사용되는 공구는 대략 0.12인치와 0.2인치 사이의 그루브를 가질 수 있다. 상기 그루브(44) 및 리지(46) 의 크기 및 형상은 상기 핀(40)에 일관되게 유사할 수 있고, 상기 그루브(44) 및 리지(46)의 일부는 상기 핀(40)의 다른 그루브(44) 및 리지(46)와 다른 형상 및/또는 크기를 형성할 수 있다. 도 3 및 도 3a에 예시된 바와 같이, 상기 그루브(44) 및 리지(46)의 코너(45) 및 에지(47)는 둥글게, 즉 당업자에 의하여 인식될 수 있는 바와 같이, 필릿(fillets) 및 반경을 형성할 수 있다.
일반적으로, 상기 그루브(44) 및 리지(46)는 상기 핀(40) 둘레에 연속적인 원주 경로로 뻗어 있다. 따라서, 각 개별 그루브(44) 및 리지(46)는 일반적으로 상기 핀(40)의 둘레에 뻗어 있고, 각 그루브(44) 및 리지(46)는 각각, 다른 그루브(44) 및 리지(46)와 바람직하게 이격되거나 분리되어 있다. 상기 핀(40)의 축에 수직한 그루브(44) 및 리지(46)의 단면은 도 4에 예시된 바와 같이, 원형일 수 있고, 또는 직사각형, 정사각형, 삼각형, 타원형 등과 같은 다른 다각형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 또한 각 그루브(44) 및 리지(46)는 상기 핀(40)의 축에 대체로 수직으로 뻗어 있을 수 있다. 따라서, 상기 핀(40)은 이 핀(40)의 축에 수직한 이동의 면에서 상기 공작물(60)을 통하여 이동될 수 있어, 즉 상기 그루브(44) 및 리지(46)는 이동의 방향에 대체로 평행하다. 본 발명이 동작의 임의 특정 이론에 제한되지 않을 지라도, 상기 핀(40)의 그루브(44)의 형상은 상기 핀(40)을 상기 공작물(60)을 통하여 이동시키는데 필요한 힘 및 용접 동안 가소화된 재료의 이동에 관련된다고 믿는다. 특히, 본 발명의 상기 핀(40)의 그루브(44)의 형상은 상기 핀(40)을 공작물(60)을 통하여 이동시키는데 필요한 힘을 감소시킨 다고 믿는다. 또한, 상기 그루브(44)의 형상은 상기 공작물(60)의 대향 측면(62, 64)으로부터 축방향 외측으로 상기 가소화된 재료의 이동을 감소시켜, 상기 공작물(60)의 표면(62, 64)의 형상이 용접 동안 일반적으로 유지된다고 믿는다.
또한, 상기 루트면(20, 30)은 상기 공구(10)의 작동 동안 상기 공작물(60)과 마찰 결합하여, 그 때문에 상기 마찰 교반 용접 조인트(80)를 적어도 부분적으로 형성하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 루트면(20, 30)의 하나 또는 양자 모두는 하나 이상의 마찰 특징, 예를 들면, 상기 공작물(60)과 마찰 결합되도록 구성되는 나사(threads), 범프(bumps), 또는 리브(ribs)와 같은 표면 또는 돌기부를 형성할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 예시된 바와 같이, 나선형 나사(38)가 제2 루트면(30)의 평면부(36)에 제공된다. 다른 실시예에서, 상기한 나사는 상기 제1 및/또는 제2 루트면(20, 30)의 테이퍼부 및/또는 평면부(22, 32, 26, 36)에 제공될 수 있다. 이들 형상이 용접될 공작물(60)의 대향 표면(62, 64)과 접촉되는 것을 보장하기 위하여, 상기 핀(40)의 길이 및 따라서 상기 루트면(20, 30)의 간격은 일반적으로 접합될 구조 부재(70, 72)의 결합된 두께와 대략 동일하다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 마찰 교반 용접 조인트(80)는 상기 공작물(60)과 접촉하고 있는 회전하는 마찰 교반 용접 공구(10)를 이동시킴으로써 형성되어 상기 핀(40)의 교반부(42) 및 상기 루트면(20, 30)이 상기 공작물(60)과 마찰 결합한다. 상기 회전하는 마찰 교반 용접 공구(10)는 미리 설정된 경로를 따라 상기 공작물(60)을 통하여 이동되어 기다란 용접 조인트(80)를 형성할 수 있다. 상기 마찰 교반 용접 동안, 상기 핀(40)에 가까운 공작물(60)의 부분이 제1 루트면(20)과 제2 루트면(30) 사이에 "끼워지게(sandwiched)" 된다. 바람직하게, 상기 루트면(20, 30)은 상기 가소화된 재료가 그로부터 돌출되는 것을 방지하는 실(seal)을 생성한다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 용접 공구(10)는 상기 공작물(60)의 에지에 배열되고, 한 방향(14)으로 회전되고, 상기 공작물(60)을 통하여 한 방향으로 가압될 수 있다. 상기 각 루트면(20, 30)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 공작물(60)의 표면(62, 64)에 접촉할 수 있어, 상기 공작물(60)의 가소화된 재료의 축방향 이동을 억제할 수 있다. 따라서, 평면의 또는 다른 원하는 형상이 용접 조인트(80)에서 상기 공작물(60)의 대향 측면(62, 64) 상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 루트면(20, 30)은 상기 공구(10)를 상기 공작물(60)에 대해서 축방향으로 억제할 수 있어 용접 동안 상기 공구(10)에 적용되는데 작은 축력이 필요하거나 어떤 축력도 필요 없다.
상기 루트면(20, 30)은 상기 핀(40)에 견고하게 부착될 수 있거나, 또는 상기 루트면(20, 30)의 하나 또는 양자 모두가 상기 핀(40)으로부터 제거될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 핀(40)은 나사 또는 다른 연결 형상을 갖는 연결부(50)를 형성할 수 있다. 나사 구멍(52)과 같은, 대응하는 연결 형상이 상기 핀(40)의 나사형성된 연결부(50)를 수용하기 위하여 제2 루트면(20)에 제공될 수 있다. 따라서, 제2 루트면(30)은 상기 핀(40)으로부터 제거될 수 있고 상기 핀(40)은 상기 공작물(60)의 구멍(66)을 통하여 연장될 수 있다. 또한 상기 제2 루트면(30)은 상기 핀(40)에 부착될 수 있고, 상기 공구(10)는 상기 공작물(60)을 마찰 용접하기 위하여 그 후에 사용될 수 있다. 상기 용접 조인트(80)가 상기 공작물(60)의 에지에서 끝나면, 상기 공구(10)는 상기 루트면(20, 30) 중 어느 하나의 루트면을 상기 공작물(60)을 통하여 통과시키지 않고 상기 공작물(60)로부터 제거될 수 있다. 대신에, 상기 제2 루트면(30)은 상기 공작물(60)을 용접한 후 상기 핀(40)으로부터 제거될 수 있고, 상기 핀(40)도 그 다음 상기 공작물(60)로부터 제거될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 구멍보다 큰 하나 이상의 구멍이 상기 공작물(60)에 제공될 수 있고, 상기 각 구멍은 제2 루트면(30)을 수용할 만큼 커서 상기 제2 루트면(30)이 상기 제2 루트면(30)을 상기 핀(40)으로부터 제거하지 않고 상기 공작물(60) 내로 삽입되거나 및/또는 상기 공작물(60)을 통하여 제거될 수 있다.
또한, 상기 제2 루트면(30)은 상기 제1 루트면(20)에 대하여 조절될 수 있어 상기 핀(40)의 상기 교반부(42)의 길이가 조절될 수 있다. 임의의 실시예에서, 상기 제2 루트면(30)은 상기 제1 루트면(20) 및/또는 상기 핀(40)과 관계없이 회전되거나 또는 달리 작동될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 루트면(30)은 상기 두 개의 루트면(20, 30) 사이에서 상기 공작물(60)을 압착하도록 용접 작업 동안 상기 제1 루트면으로 가압될 수 있다. 대향하는 루트면을 독립적으로 작동시키기 위한 장치 및 방법이 2002년 9월 9일 출원되고, 본 출원의 양수인에게 양도되고 그 전체 내용이 참고로 여기에 통합되는 미국 특허 출원 번호 10/237,506호에 부가적으로 제공되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 공구(10)는 상기 루트면(20, 30) 중 하나 또는 양자 모두 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 상기 공구(10)는 상기 공작물(60)을 통하여 적어도 부분적으로 뻗어 있는 핀(40)과 함께 상기 공작물(60)의 제1 측면(62)에 대하여 상기 제1 루트면(20)을 가압함으로써 상기 제2 루트면(30) 없이 작동될 수 있다. 상기 공작물(60)에 대한 상기 제1 루트면(20)의 가압력은 앤빌(anvil) 또는 다른 지지 장치에 의하여 대항되거나, 또는 상기 공작물(60)은 상기 가압력을 대항하기에 충분히 견고할 수 있다.
또한, 상기 공구(10)의 그루브(44)는 상기 핀(40) 둘레에 연속적으로 뻗어 있을 필요는 없다. 예를 들면, 도 6에 예시된 바와 같이, 상기 핀(40)은 홈이 형성되어 있지 않고 상기 핀(40)의 길이를 따라 적어도 부분적으로 뻗어 있는 하나 이상의 표면(54)을 형성할 수 있어, 상기 표면(54)은 상기 그루브(44) 및 리지(46)를 가로막는다. 임의 개수의 상기 표면(54)이 상기 핀(40)에 제공될 수 있고, 각 표면(54)은 평평하고, 만곡되거나, 또는 다른 형상일 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 두 개의 표면(54)은 직경 방향으로 대향되고 상기 핀(40)의 교반부(42)의 길이를 따라 뻗어 있고, 그러나 다른 실시예에서, 상기 표면(54)이 더 짧거나 및/또는 상기 핀(40) 상에 달리 위치될 수 있다.
도 7은 마찰 교반 용접 조인트(80)가 본 발명의 일 실시예에 따라 형성되고, 0.25인치 두께의 하나의 알루미늄 플레이트를 포함하는 공작물(60)의 일부를 예시한다. 특히, 상기 조인트(80)는 도 1에 예시된 것과 유사한 핀(40)을 사용하여 형성되고, 상기 핀(40)은 회전되고, 상기 공작물(60)의 제1 및 제2 측면(62, 64) 사이에 뻗어 있는 방향으로 형성되고, 페이지의 평면에 수직한 방향으로 상기 공작물 로 가압된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 공작물(60)의 재료는 상기 핀(40)에 의하여 혼합되고, 상기 재료의 입자 크기는 미세하고, 그 때문에 상기 조인트(80)에서 상기 재료의 재료 특성을 향상시킨다.
본 발명의 다수의 변경 및 다른 실시예가 상기의 상세한 설명 및 첨부 도면에 제시된 가르침의 이익을 얻는 본 발명의 당업자에게 인식될 것이다.
따라서, 본 발명은 공개된 특정 실시예에 제한되지 않고 변경 및 다른 실시예가 부가된 청구항의 범위 내에 포함되도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 특정 용어가 여기서 사용되었을 지라도, 상기 특정 용어는 제한 목적이 아니라 단지 일반적이고 설명적인 의미로 사용된다.
본 발명은 공작물 사이에 용접 조인트를 형성하는데 개선된 마찰 교반 용접 공구을 제공할 수 있다.

Claims (43)

  1. 공작물에 마찰 교반 용접 조인트(friction stir weld joint)를 형성하는 공구에 있어서,
    상기 공작물에 대하여 압력을 가하도록 구성되는 제1 루트면(shoulder), 및
    상기 제1 루트면으로부터 연장되고, 제1 및 제2 단부를 구비하며 상기 마찰 교반 용접 조인트를 적어도 부분적으로 형성하기 위하여 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에서 상기 공작물과 마찰 결합하도록 구성되는 교반부(stirring portion)를 형성하는 회전가능한 핀(pin)
    을 포함하고,
    상기 핀의 교반부는 적어도 두 개의 그루브(grooves) 및 복수의 리지(ridges)를 형성하고, 상기 각 그루브 및 리지는 상기 핀의 축에 수직하게 연장되며, 상기 그루브 중 연속하는 그루부는 상기 각각의 리지에 의해 분리되는
    것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 그루브는 상기 핀 둘레에 연속적인 원주 경로로 뻗어 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 그루브는 측벽에 의하여 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 각 측벽은 상기 핀의 축에 대하여 비스듬한 각도로 뻗어 있어 상기 각 그루브는 그 폭이 상기 핀의 축을 향하여 방사상 내측 방향으로 테이퍼지는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 그루브는 측벽에 의하여 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 각 측벽은 상기 핀의 축에 수직하게 뻗어 있어 상기 각 그루브가 일정한 폭을 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 각 그루브는 상기 그루브의 내경과 상기 각 리지의 외경 사이의 방사상 거리로 정의되는 깊이를 정하고, 상기 각 그루브는 상기 그루브의 외경에서 상기 핀의 축 방향으로 폭을 정하며, 상기 각 그루브의 폭은 상기 그루브의 깊이의 적어도 대략 두배인 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각 그루브는 상기 그루브의 외경에서 상기 핀의 축 방향으로 폭을 정하되, 상기 각 그루브의 폭은 대략 0.025인치와 0.25인치 사이에 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공구는 상기 제1 루트면에 대향되는 제2 루트면을 추가로 포함하고,
    상기 핀은 상기 제1 루트면과 제2 루트면 사이에 뻗어 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 루트면 중 적어도 하나의 루트면은 그 위에 적어도 하나의 마찰 특징을 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 루트면 사이에서 상기 핀의 교반부의 길이가 조절가능하게 구성되도록 상기 제2 루트면이 상기 제1 루트면에 대하여 조절될 수 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 루트면 중 적어도 하나의 루트면은 그 외주에서 테이퍼를 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 각 그루브는 제1 직경을 갖는 원형의 원주를 형성하고 상기 각 리지는 제2 직경을 갖는 원형의 원주를 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 핀은 자신의 교반부의 길이를 따라 적어도 부분적으로 뻗어 있는 적어도 하나의 표면을 형성하여 상기 표면이 상기 핀의 상기 그루브와 리지를 가로막는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  14. 공작물에 마찰 교반 용접 조인트를 형성하는 공구에 있어서,
    대향하는 제1 루트면 및 제2 루트면, 및
    상기 제1 루트면과 제2 루트면 사이에 축방향으로 뻗어 있고, 상기 제1 루트면과 제2 루트면 사이에 교반부를 형성하여 상기 공작물과 마찰 결합하고 상기 마찰 교반 용접 조인트를 적어도 부분적으로 형성하도록 구성되는 회전가능한 핀
    을 포함하고,
    상기 루트면 각각은 공작물에 대하여 가압되도록 구성되고,
    상기 핀의 교반부는 적어도 하나의 그루브 및 적어도 하나의 리지를 형성하고, 상기 각 그루브 및 리지는 상기 핀의 축에 수직하게 뻗어 있는
    마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 핀은 상기 그루브 중 적어도 두 개의 그루브를 형성하고, 상기 그루브 중 연속하는 하나의 그루브는 상기 각 리지에 의하여 분리되는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 각 그루브는 상기 핀의 둘레에 연속적인 원주 경로로 뻗어 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 각 그루브는 측벽에 의하여 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 각 측벽은 상기 핀의 축에 대하여 비스듬한 각도로 뻗어 있어 상기 각 그루브는 그 폭이 상기 핀의 축을 향하여 방사상 내측 방향으로 테이퍼지는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 각 그루브는 측벽에 의하여 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 각 측벽은 상기 핀의 축에 수직하게 뻗어 있어 상기 각 그루브가 상기 핀의 축을 향하여 방사상 내측 방향으로 일정한 폭을 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 각 그루브는 상기 그루브의 내경과 상기 각 리지의 외경 사이의 방사상 거리로 정의되는 깊이를 정하고, 상기 각 그루브는 상기 그루브의 외경에서 상기 핀의 축 방향으로 폭을 정하며, 상기 각 그루브의 폭은 상기 그루브의 깊이의 적어도 대략 두배인 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 각 그루브는 상기 그루브의 외경에서 상기 핀의 축 방향으로 폭을 정하되, 상기 각 그루브의 폭은 대략 0.025인치와 0.25인치 사이에 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 루트면의 각각은 상기 공작물과 마찰 결합하도록 구성되는 표면을 형성하고 상기 마찰 교반 용접 조인트를 적어도 부분적으로 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 제2 루트면은 상기 제1 루트면에 대하여 조절될 수 있어, 상기 루트면 사이에서 상기 핀의 교반부의 길이를 조절할 수 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 각 루트면은 그 외주에서 테이퍼를 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 각 그루브는 제1 직경을 갖는 원형의 원주를 형성하고 상기 리지 각각은 제2 직경을 갖는 원형이 원주를 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 핀은 자신의 교반부의 길이를 따라 적어도 부분적으로 뻗어 있는 적어도 하나의 표면을 형성하여 상기 표면이 상기 핀의 그루브 및 리지를 가로막는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  26. 공작물에 마찰 교반 용접 조인트(friction stir weld joint)를 형성하는 공구에 있어서,
    상기 공작물에 대하여 압력을 가하도록 구성되는 제1 루트면(shoulder), 및
    상기 제1 루트면으로부터 연장되고, 제1 및 제2 단부를 구비하며, 상기 마찰 교반 용접 조인트를 적어도 부분적으로 형성하기 위하여 상기 제1 단부와 제2 단부 사이에서 상기 공작물과 마찰 결합하도록 구성되는 교반부(stirring portion)를 형성하는 회전가능한 핀(pin)
    을 포함하고,
    상기 핀의 교반부는 적어도 두 개의 분리된 그루브 및 인접한 상기 그루브 사이에서 상기 그루브를 분리하는 하나의 리지를 형성하고,
    상기 각 그루브는 상기 그루브의 외경에서 상기 핀의 축 방향으로 폭을 한정하며, 상기 각 그루브의 폭은 실질적으로 0.025인치 내지 0.25인치인
    것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 각 그루브는 상기 핀의 둘레에 연속적인 원주 경로로 뻗어 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 각 그루브는 측벽에 의하여 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 각 측벽은 상기 핀의 축에 대하여 비스듬한 각도로 뻗어 있어 상기 각 그루브는 그 폭이 상기 핀의 축을 향하여 방사상 내측 방향으로 테이퍼지는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 각 그루브는 측벽에 의하여 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 각 측벽은 상기 핀의 축에 수직하게 뻗어 있어 상기 각 그루브가 일정한 폭을 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 각 그루브는 상기 그루브의 내경과 상기 각 리지의 외경 사이의 방사상 거리로 정의되는 깊이를 정하고, 상기 각 그루브는 상기 그루브의 외경에서 상기 핀의 축 방향으로 폭을 정하며, 상기 각 그루브의 폭은 상기 그루브의 깊이의 적어도 대략 두배인 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  31. 삭제
  32. 제26항에 있어서,
    상기 공구는 상기 제1 루트면에 대향되는 제2 루트면을 추가로 포함하고,
    상기 핀은 상기 제1 루트면과 제2 루트면 사이에 뻗어 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 루트면 중 적어도 하나의 루트면은 그 위에 적어도 하나의 마찰 특징을 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 루트면 사이에서 상기 핀의 교반부의 길이가 조절가능하게 구성되도록 상기 제2 루트면이 상기 제1 루트면에 대하여 조절될 수 있는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  35. 제32항에 있어서,
    상기 루트면 중 적어도 하나의 루트면은 그 외주에서 테이퍼를 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  36. 제26항에 있어서,
    상기 각 그루브는 제1 직경을 갖는 원형의 원주를 형성하고 상기 각 리지는 제2 직경을 갖는 원형의 원주를 형성하는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  37. 제26항에 있어서,
    상기 핀은 자신의 교반부의 길이를 따라 적어도 부분적으로 뻗어 있는 적어 도 하나의 표면을 형성하여 상기 표면이 상기 핀의 상기 그루브와 리지를 가로막는 마찰 교반 용접 조인트 형성 공구.
  38. 공작물을 마찰 교반 용접하는 방법에 있어서,
    제1 루트면으로부터 연장되고, 상기 공작물과 마찰 결합하도록 구성되고 적어도 하나의 그루브 및 적어도 하나의 리지를 형성하는 교반부를 형성하는 핀을 제공하는 단계로서, 상기 각 그루브 및 리지는 상기 핀의 축에 수직하게 뻗어 있도록 핀을 제공하는 단계,
    상기 핀의 적어도 교반부가 상기 공작물과 마찰 결합되어 마찰 교반 용접 조인트를 형성하도록 상기 핀을 회전시키는 단계, 및
    상기 핀이 상기 그루브 및 리지에 의하여 형성된 면에 평행하게 이동하도록 상기 핀의 축방향에 대체로 수직한 방향으로 상기 회전하는 핀을 가압하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 핀을 제공하는 단계는 상기 제1 루트면과 상기 제1 루트면에 대향하여 배치되는 제2 루트면 사이에 뻗어 있는 상기 핀을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 마찰 교반 용접 방법은 상기 핀을 회전시키는 단계 및 상기 핀을 가압하는 단계 동안 상기 공작물을 상기 각 루트면과 마찰 결합하는 단계를 추가로 포 함하는 마찰 교반 용접 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 마찰 교반 용접 방법은 상기 제2 루트면을 상기 제1 루트면에 대하여 조절하여 상기 제1 루트면과 제2 루트면 사이에서 상기 핀의 교반부의 길이를 조절하는 단계를 추가로 포함하는 마찰 교반 용접 방법.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 핀을 제공하는 단계는
    상기 공작물에 구멍을 형성하는 단계,
    상기 제1 루트면이 상기 공작물의 제1 측면과 마찰 결합하게 구성되도록 상기 공작물의 구멍을 통하여 상기 핀의 연결부를 삽입하는 단계, 및
    상기 제1 측면에 대향하는 상기 공작물의 제2 측면과 마찰 결합하도록 구성되는 제2 루트면에 상기 핀의 연결부를 연결시키는 단계
    를 포함하는 마찰 교반 용접 방법.
  42. 제38항에 있어서,
    상기 마찰 교반 용접 방법은 상기 핀의 교반부를 미리 설정된 경로를 따라 상기 공작물을 통하여 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 마찰 교반 용접 방법.
  43. 제38항에 있어서,
    상기 마찰 교반 용접 방법은 상기 공작물을 제공하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 공작물은 상이한 재료로 형성되는 적어도 두 개의 구조 부재를 포함하는
    마찰 교반 용접 방법.
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