KR101143933B1 - tool for friction stir welding capable of being exchangeable - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교환 가능한 마찰교반접합용 공구에 관한 것으로, 일정 길이의 원통형상으로 이루어지며 그 저부에 피가공물의 접합면과 당접하는 쇼울더(12)를 구비하고 중심에 나사공(11)을 구비하고 있는 본체(10)와, 나사산(21)을 그 일 선단부에 구비하고 있어 상기 본체(10)의 나사공(11)과 일체적으로 결합하여 동심적으로 회전하는 핀부분(20)으로 이루어지며, 상기 본체(10)와 상기 핀부분(20), 또는 상기 핀부분(20)만이 WC-Co계의 초경합금으로 형성됨으로써, 상기 핀부분(20)이 상기 본체(10)와 별도로 형성되므로 동일 작동을 수행하면서도 쉬 마모되는 공구의 핀부분(20)만을 교체할 수 있어서 비용을 현저히 절감할 수 있으며 또 특수 초경미립자의 내마모성재질로 형성되므로 공구의 기계적 강도 및 내마모성과 내균열성 등의 물성을 높여 내구성을 크게 증진시킬 수 있고, 상기 핀부분(20)과 본체(10)의 쇼울더(12)부분에 박막 코팅층(30a)(30b)을 각각 구비하고 있으므로 핀부분(20)과 쇼울더(12)부분의 마모와 공구의 구성 인선(刃先)을 크게 줄일 수 있다.The present invention relates to a replaceable friction stir welding tool, which comprises a cylindrical shape with a predetermined length, a shoulder (12) at the bottom of the cylindrical shape and in contact with the joint surface of the work, And a pin portion 20 concentrically coupled with the screw hole 11 of the main body 10 integrally with the screw hole 21 of the main body 10 and having a thread 21 at one end thereof, Since only the main body 10 and the fin portion 20 or the fin portion 20 are formed of a WC-Co cemented carbide, the fin portion 20 is formed separately from the main body 10, It is possible to replace only the fin portion 20 of the tool which is worn away while performing the operation, and the cost can be remarkably reduced. Moreover, since the tool is formed of the wear resistant material of the special carbide fine particles, the mechanical strength, wear resistance and crack resistance of the tool are improved, Greatly promote And since the thin film coating layers 30a and 30b are respectively provided on the shoulder portion 12 of the main body 10 and the fin portion 20, wear of the pin portion 20 and the portion of the shoulder 12, It is possible to greatly reduce the cutting edge of the blade.

摩擦攪拌接合, 마모, 工具, probe, 超硬合金, 내마모성, pin Friction stir welding, abrasion, tool, probe, carbide alloy, abrasion resistance, pin

Description

교환 가능한 마찰교반접합용 공구{tool for friction stir welding capable of being exchangeable} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction stir welding tool,

본 발명은 교환 가능한 마찰교반접합용 공구에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 마찰교반접합시 주로 소모되는 부분을 교체하여 부품에 소요되는 경비를 절감할 수 있는 교환 가능한 마찰교반접합용 공구에 대한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a replaceable friction stir welding tool, and more particularly, to a replaceable friction stir welding tool capable of replacing parts consumed during friction stir welding and reducing the cost of parts.

최근에 금속재의 용접이나 땜납 등에 대신하는 새로운 접합수단으로서, 마찰교반접합법(摩擦攪拌接合法)이 개발되어 널리 적용되고 있다. 이 마찰교반접합방식은 접합되는 피가공물 보다 경도가 큰 재질의 공구(tool)를 고속 회전시키면서 피가공물과 접촉하여 마찰할 때에 그 마찰부분에서 발생하는 마찰력과 압력에 의하여 피가공물 소재가 소성유동화(塑性流動化)하여 공구의 선단 부분이 피가공물 속에 회전하며 삽입된 상태에서 이동하면서 피가공물을 접합하는 방식이다.Recently, as a new joining means replacing welding or soldering of a metallic material, a friction stir welding method (friction stir welding method) has been developed and widely applied. In the friction stir welding method, when a tool having a hardness higher than that of a workpiece to be bonded is rotated at high speed, the workpiece material is subjected to plasticity fluidization And the tip end portion of the tool rotates in the workpiece, and the workpiece is joined while moving in the inserted state.

즉 도 1에 나타낸 바와 같이, 피가공물끼리의 접합선을 따라 공구의 하단 일부가 피가공물 속에 삽입한 상태에서 공구를 상대이동시키면 진행하는 전방 측에서 소성유동한 피가공물의 금속판소재가 교반혼련하면서 공구의 후방 측으로 점차 이행하고, 양 금속판은 서로 소재끼리가 교반혼련되면서 완전히 일체화한 상태로 접 합되는 것으로, 이 경우 소재가 소성유동하는 온도는 융점보다 상당히 낮으며 접합은 고상접합의 범주에 속하고 접합과정을 통하여 금속재로의 입열량이 용접에 비하여 매우 작으며 또 응고수축에 따른 응력의 발생도 없으므로, 접합부 근방의 열 비틀림에 의한 변형 및 잔류응력 등을 최소화할 수 있고 결합부위가 가볍고 결합력이 매우 우수하다.That is, as shown in Fig. 1, when the tool is relatively moved in a state where a part of the lower end of the tool is inserted along the joining line between the workpieces, the metal plate material of the workpiece, And both metal plates are joined together in a state in which the materials are completely integrated while being agitated and kneaded. In this case, the temperature at which the material undergoes plastic flow is considerably lower than the melting point, and the bonding is in the category of solid phase bonding Since the amount of heat input to the metal material is very small compared to the welding through the bonding process and there is no generation of stress due to coagulation shrinkage, deformation and residual stress due to thermal twisting near the joint can be minimized, It is very good.

이러한 마찰교반접합방식에 적용되는 공구는 정적, 동적 성질이 우수한 내마모성 재료를 사용하여 제조되고 있으며, 특히 공구의 최하단 핀 부근에서의 고온전단강도가 매우 중요한 인자이므로, 지금까지 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 등의 저융점 합금접합용 공구는 공구강(AISI H13, STS440C, SKD61) 등을 사용하여 제조하고 있다. Since the high temperature shear strength in the vicinity of the lowermost fin of the tool is a very important factor, a tool applied to such a friction stir welding method is manufactured using an abrasion resistant material having excellent static and dynamic properties. Therefore, (Mg) are manufactured using tool steels (AISI H13, STS440C, SKD61) and the like.

또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 통상적으로 적용되고 있는 공구의 구조는 마찰교반접합장치의 회전구동부(도시 안됨)에 연결되는 대략 원통형상의 실린더(100)로 구성되고, 실린더(100)의 축상 선단에는 피가공물 속으로 삽입되는 돌출부분(100a)을 일체적으로 구비하고 있다. 2 and 3, the structure of the tool which is typically applied is constituted by a substantially cylindrical cylinder 100 connected to a rotation drive portion (not shown) of the friction stir joining device, And a projecting portion 100a which is inserted into the workpiece.

그런데, 상기한 바와 같이, 마찰교반접합방식의 경우 공구가 도 1에서와 같이 피가공물들(P1, P2)의 접합선을 따라 피가공물 속에 매입되어 피가공물과 마찰되면서 진행하여 접합시키므로 공구의 소모가 심하며, 특히 상기 돌출부분(100a)의 마모가 특히 심하여 마찰교반접합장치에 있어서 공구의 준비에 상당한 비용이 소요되고 있다.However, as described above, in the case of the friction stir welding method, the tool is embedded in the workpiece along the joining line of the workpieces P1 and P2 as shown in Fig. 1, and is engaged with the workpiece while rubbing against the workpiece. Especially, the abrasion of the protruding portion 100a is particularly serious, and therefore, preparation of the tool in the friction stir welding apparatus is considerably expensive.

게다가, 마찰교반접합방식에 적용되는 공구는 상기한 바와 같이 매우 경(硬) 한 금속 합금으로 이루어지므로 절삭가공이 불가능하여 실린더(100)의 선단을 연삭가공하여 상기 돌출부분(100a)을 형성하고 있으며, 연삭가공 역시 회전하는 연마제의 부피로 인하여 상기 돌출부분(100a)을 원하는 형상으로 미세 가공하는 데는 한계가 있고 시간과 수고가 많이 드는 문제점이 있었다. In addition, since the tool to be applied to the friction stir welding method is made of a very hard metal alloy as described above, cutting operation is not possible, and the tip of the cylinder 100 is ground to form the projecting portion 100a In addition, the grinding process also has a limitation in that it is difficult to finely process the protruding portion 100a into a desired shape due to the volume of the rotating abrasive, which is problematic in that it takes much time and labor.

본 발명자들은 금속재의 유용한 접합수단으로서 최근 인기리에 적용되고 있는 마찰교반접합방식을 보다 효율적이고 경제적으로 적용할 수 있는 방안을 다각도로 연구하게 되었다. The inventors of the present invention have studied various ways to apply the friction stir joining method, which has been recently popularized, as a useful joining means of a metal material, more efficiently and economically.

그 결과, 지금까지 사용되고 있는 마찰교반접합용 공구에 있어서 동일 작동을 수행하면서도 쉬 마모되는 부분만을 교체할 수 있도록 공구의 구조를 변형함과 동시에 특수 초경미립자(超硬微粒子)의 내마모성재질로 형성함으로써 공구의 제작 및 관리에 드는 비용을 현저히 절감할 수 있고, 나아가 기계적 강도를 더욱 향상시켜 내마모성과 내균열성 등의 물성을 높여 내구성을 증진시킬 수 있는 교환 가능한 마찰교반접합용 공구를 개발하게 되었다.As a result, in the tool for friction stir welding used up to now, the structure of the tool is changed so that only the part to be worn can be replaced while the same operation is performed, and at the same time, the tool is formed of the wear resistant material of the special hard fine particles It has been possible to develop a replaceable friction stir welding tool capable of significantly reducing the cost of manufacturing and managing the tool and further improving the mechanical strength to improve the durability by increasing the physical properties such as abrasion resistance and crack resistance.

본 발명에 따르면, 일정 길이의 원통형상으로 이루어지며 그 저부에 피가공물의 접합면과 당접하는 쇼울더를 구비한 본체와 상기 본체의 저면에 일체적으로 형성되는 핀부분을 구비하는 마찰교반접합용 공구에 있어서, According to the present invention, there is provided a friction stir welding tool comprising a cylindrical body of a predetermined length and a bottom portion integrally formed on a bottom surface of the body, the body having a shoulder that contacts the joint surface of the workpiece, In this case,

상기 본체가 그 저부 중심에 나사공을 구비하고 있고; Said body having a screw hole in the center of its bottom;

상기 핀부분은 상기 본체와는 별도로 형성되며, 상기 본체의 나사공과 결합될 수 있도록 그 일 선단부에 나사산을 구비하고 있어 상기 본체와 동심적으로 결합하여 회전 작동되며;Wherein the pin portion is formed separately from the main body and has a thread at one end of the main body so as to be engaged with a screw hole of the main body, and is rotatably operated concentrically with the main body;

상기 본체 및 상기 핀부분, 또는 상기 핀부분이 WC-Co계의 초경합금으로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.Wherein the main body and the pin portion or the fin portion are made of a WC-Co cemented carbide.

그리고, 상기 핀부분은 상기 본체와 나사결합되는 그의 나사산에 인접하여 면치부를 형성하여 핀부분의 마모로 인한 교체시 핀부분의 파지가 쉽도록 구성할 수도 있다.In addition, the pin portion may be formed so as to be adjacent to the threads thereof threadedly engaged with the main body, so that it is easy to grasp the pin portion when the pin portion is replaced due to abrasion of the pin portion.

또 본 발명은 교환 가능한 마찰교반접합용 공구에서 상기 핀부분과 상기 본체의 쇼울더부분이 박막 코팅층을 구비하고 있는 것을 또한 특징으로 한다.The present invention is further characterized in that in the exchangeable friction stir welding tool, the fin portion and the shoulder portion of the body have a thin coating layer.

상기 WC-Co계의 초경합금은 탄화텅스텐(WC)분말의 표면에 코발트(Co)합금층이 전면적 또는 부분적으로 융착한 구조로 이루어지므로 우수한 경도와 내마모성을 나타냄과 동시에 높은 파괴인성을 갖추고 있는 것으로, WC-Co계의 초경합금은 소정의 입도를 갖는 미세한 탄화텅스텐(WC)분말과, Ti, Ta, Zr, Cr, Ni, V 및 Nb의 탄화물분말 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 내열성탄화분말과, 산화코발트(Cobalt oxide)분말을 경우에 따라 각각 소정 비율로 배합하고 혼합한 후 소결함으로써 제조된 것이다. The cemented carbide of the WC-Co system has a structure in which a cobalt (Co) alloy layer is completely or partially fused to the surface of a tungsten carbide (WC) powder, thereby exhibiting excellent hardness and abrasion resistance and high fracture toughness. The WC-Co cemented carbide is composed of a fine tungsten carbide (WC) powder having a predetermined particle size and a refractory carbon powder composed of at least one of carbide powders of Ti, Ta, Zr, Cr, Ni, V and Nb, , And cobalt oxide powder are mixed in a predetermined ratio in each case, mixed and sintered.

다시 말해, 상기 WC-Co계의 초경합금은 피가공물, 즉 피접합재의 성질에 따라 WC-Co의 합금비율이 조정될 수 있는데, 예를 들어 내마모용 재종으로 적용될 경우 WC(90～94％)- Co+Ni+Cr(6～10％)의 비율로 배합되며, 내충격용 재종으로 적용 될 경우에는 WC(85～90％)-Co+Ni+Cr(10～15％)의 비율 등으로 형성될 수 있으며, Co와 나머지 합금원소들의 첨가 또한 필요에 따라 달라질 수 있다.In other words, the cemented carbide of the WC-Co system can adjust the alloy ratio of the WC-Co depending on the properties of the workpiece, that is, the material to be bonded. For example, when applied as a wear resistant grade, WC (90 to 94% Co + Ni + Cr (10 ~ 15%) when WC (85 ~ 90%) and Co + Ni + Cr (6 ~ 10% And the addition of Co and other alloying elements may also be varied as needed.

상기 박막 코팅층은 통상의 CVD(chemical vapor deposition)방법 또는 PVD(physical vapor deposition)방법에 의해 형성되는 TiCN코팅, TiAlN코팅, CrN코팅, TiCN-Al2O3-TiN 등의 멀티층 코팅과 다이아몬드코팅 등으로 접합되는 피가공물의 재질에 따라서 적절히 피복 형성되며, 두께 0.5～4㎛ 정도로 피복되는 것이 적당하다. The thin film coating layer may be formed by a multilayer coating such as a TiCN coating, a TiAlN coating, a CrN coating, a TiCN-Al 2 O 3 -TiN, or the like formed by a conventional CVD (chemical vapor deposition) method or a PVD Or the like, and is suitably coated to a thickness of about 0.5 to 4 mu m.

예컨대, 피가공물이 알루미늄 합금일 경우 마찰교반접합시 적용되는 공구는 피복층을 구비하지 않는 것이거나, TiCN코팅, TiAlN코팅, 멀티층 코팅 또는 다이아몬드코팅이 적용될 수 있으며, 피가공물이 비철 합금 및 철계 합금일 경우 상기 알루미늄일 경우와 마찬가지로 상기 열거한 코팅층이 적용될 수 있으며, 또 CrN코팅층으로도 피복될 수 있다.For example, when the workpiece is an aluminum alloy, the tool to be applied in the friction stir welding may be a TiCN coating, a TiAlN coating, a multi-layer coating or a diamond coating, , The above-mentioned coating layer can be applied as in the case of aluminum, and also the CrN coating layer can be coated.

따라서, 공구의 주위로 코팅층을 형성한 경우 접합 회전시 직접 충격을 받는 표면층의 인성을 대폭 강화하고 피가공물과의 마찰저항 감소 및 미끄럼성을 향상시켜 마모도를 최소화하여 수명을 향상시킬 수 있다. Therefore, when the coating layer is formed around the tool, the toughness of the surface layer which is directly impacted when the joint is rotated can be greatly enhanced, the friction resistance with the workpiece can be reduced, and the slippery property can be improved.

이상과 같은 구조의 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구에 따르면 공구가 본체와 핀부분으로 분리되어 있어서 핀부분이 마모될 경우 핀부분만의 교체가 가능하므로 비용이 절감되며, 피가공물에 따라 재질이나 형상을 달리하는 핀부분을 간단한 방식으로 본체에 변경 적용할 수 있어 작업의 효율성 높일 수 있음과 동시에 공구의 본체 및/또는 핀부분이 WC-Co계의 초경합금으로 이루어지므로 경도 및 내마모성이 우수하고 기계적 강도가 향상되므로 공구의 제작 및 관리에 드는 비용을 현저히 절감할 수 있고, 더욱이 본체부분은 일반 공구강으로 제작하고 핀부분만을 WC-Co계의 초경합금으로 구성하더라도 마찰교반용접시 성능에 하등 변동이 없으므로 무엇보다도 매우 경제적으로 용접할 수 있다는 이점이 있다.According to the replaceable friction stir welding tool of the present invention having the above structure, since the tool is separated into the main body and the pin portion, only the fin portion can be replaced when the pin portion is worn, Accordingly, the pin portion having different material or shape can be applied to the main body in a simple manner, thereby improving the work efficiency. In addition, since the main body and / or the pin portion of the tool are made of the WC-Co cemented carbide, It is possible to remarkably reduce the manufacturing cost and the maintenance cost of the tool. Further, even if the body portion is made of general tool steel and only the fin portion is made of WC-Co cemented carbide, There is no variation, so that there is an advantage that it is possible to weld very economically.

또한 공구의 핀부분과 본체의 쇼울더부분에 코팅층을 구비하므로 용접작업시 마모도를 크게 줄일 수 있어 사용수명을 연장할 수 있음과 아울러, 공구의 제조시 별도의 후가공이 필요 없으므로 공구의 제조단가 또한 낮출 수 있다. In addition, since the coating layer is provided on the pin portion of the tool and the shoulder portion of the main body, it is possible to greatly reduce the abrasion during the welding work, thereby extending the useful life and reducing the manufacturing cost of the tool since a separate post- .

본 발명에 따른 교환 가능한 마찰교반접합용 공구의 특징 및 구조를 보다 용이하게 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참고하여 기술하면 다음과 같다.The features and structure of the interchangeable friction stir welding tool according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구(A)는 도 4-7에 나타낸 바와 같이, 일정 길이의 원통형상의 본체(10)와 상기 본체(10)의 저면에 일체적으로 형성되는 핀부분(20)을 구비하고 있다. 4-7, the replaceable friction stir welding tool according to the present invention comprises a cylindrical body 10 having a predetermined length and a pin portion (not shown) integrally formed on the bottom surface of the body 10 20).

상기 본체(10)는 통상과 같이 대략 원통형상으로 이루어지며 그 저부에 피가공물의 접합면과 당접하는 쇼울더(12)를 구비하고 있고, WC-Co계의 초경합금이나 일반 경금속으로 이루어질 수 있으며, 또 그 저부 중심에 나사공(11)을 구비하고 있다. The main body 10 is generally cylindrical in shape and has a shoulder 12 in contact with the joint surface of the workpiece at its bottom. The main body 10 can be made of a WC-Co cemented carbide or a general light metal, And a screw hole 11 is provided at the center of the bottom portion.

또한 상기 핀부분(20)은 WC-Co계의 초경합금으로 형성되며, 상기 본체(10)와 는 별도로 형성되어 상기 본체(10)와 결합 또는 분리될 수 있도록 그 일단 선단부에 나사산(21)을 구비하고 있다.The fin portion 20 is formed of a cemented carbide of WC-Co type. The fin portion 20 is formed separately from the main body 10 and has a thread 21 at one end of the main body 10 so as to be engaged with or detached from the main body 10 .

따라서 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구(A)에 따르면 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 핀부분(20)은 그 나사산(21)을 통하여 본체(10)의 나사공(11)에 결합되어 상기 본체(10)와 동심적으로 결합하여 회전 작동 가능하게 되며, 또 도 4, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 나사산(21)을 통하여 본체(10)의 나사공(11)으로부터 분리될 수 있으므로 핀부분(20)의 마모시 용이하게 본체(10)로부터 분리하여 새것으로 교체될 수 있다. According to the interchangeable friction stir welding tool according to the present invention, therefore, the fin portion 20 is screwed into the screw hole 11 of the main body 10 through the thread 21 as shown in FIGS. 5 and 7 4, 6 and 8, the threaded portion 21 of the main body 10 is screwed into the threaded hole 11 of the main body 10 through the thread 21 as shown in FIGS. So that it can be easily removed from the main body 10 when the pin portion 20 is worn and replaced with a new one.

그러므로, 공구중에서도 접합 가공시 쉽게 마모되는 부분인 핀부분(20)만을 교체할 수 있어 매우 경제적이며 또 굳이 공구 전체를 특수 초경금속으로 형성할 필요 없이 핀부분만 WC-Co계의 초경합금으로 제조하여도 동일한 기능을 발휘할 수 있으므로 공구의 제조 단가를 대폭 낮출 수 있다. Therefore, among the tools, only the fin portion 20, which is a portion easily worn during the joining processing, can be replaced, which is very economical and the entire tool is not required to be formed of a special hard metal, and only the fin portion is made of a WC- The same function can be exhibited, so that the manufacturing cost of the tool can be greatly reduced.

또한 도 8에서와 같이 상기 핀부분(20)은 전체 또는 그 나사산(21)을 제외한 표면주위로 박막 코팅층(30a)을 구비할 수 있으며, 이와 더불어 상기 본체(10)의 하단 쇼울더(12)부분 주위에도 박막 코팅층(30b)을 각각 형성할 수 있다. 이와 같이 상기 핀부분(20)과 상기 본체(10)의 쇼울더(12)부분 및 그에 근접한 부위에 박막 코팅층(30a)(30b)을 추가 피복할 경우 접합가공시 공구의 핀부분(20)이 받는 인성을 대폭 강화시킬 수 있으며 내마모성을 대폭 향상시켜 마모도를 최소화할 수 있고 핀부분(20)의 파손을 줄일 수 있다. 8, the fin portion 20 may include a thin film coating layer 30a around the entire surface or a surface excluding the thread 21, and the lower shoulder portion 12 of the main body 10 The thin-film coating layer 30b can be formed around the same. When the thin film coating layers 30a and 30b are additionally coated on the shoulder portion 12 and the vicinity of the shoulder portion 12 of the pin portion 20 and the main body 10 as described above, The toughness can be greatly enhanced and the abrasion resistance can be greatly improved, so that the wear resistance can be minimized and the breakage of the pin portion 20 can be reduced.

상기 박막 코팅층(30a)(30b)은 통상의 CVD방법 또는 PVD방법에 의한 TiCN코 팅, TiAlN코팅, CrN코팅, TiCN-Al2O3-TiN 등의 멀티층 코팅과 다이아몬드코팅이며, 접합되는 피가공물의 재질에 따라서 코팅층이 적의 선정될 수 있다.The thin-film coating layer (30a) (30b) is a TiCN coating, a multi-layer coating of TiAlN coating, CrN coating, TiCN-Al 2 O 3 -TiN and the diamond coating by a conventional CVD method or PVD method, bonding is blood Depending on the material of the workpiece, the coating layer can be selected as the enemy.

박막코팅층의 상기와 같이 적의 선정에 따라 각 제료의 기계적 성질의 공지된 기술인 최적의 적합조건에 의해 마찰교반접합공구가 구비된다.
게다가, 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구(A)는 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 용이한 파지를 위하여 본체(10)와 나사결합되는 상기 핀부분(20)의 그 나사산(21)에 근접하여 양쪽으로 평면으로 깎여진 일정 크기의 면치부(40)를 형성할 수 있으며, 이 경우 한 손으로 핀부분(20)의 면치부(40)를 잡고 핀부분(20)을 본체(10)에 결합시키거나 교체할 수 있으므로 작업을 매우 수월하게 처리할 수 있다.According to the selection of the enemy of the thin film coating layer as described above, the friction stir welding tool is provided by the best fit condition which is a known technique of the mechanical properties of each material.
In addition, the exchangeable friction stir welding tool according to the present invention is characterized in that, as shown in Figs. 9A and 9B, the thread portion of the pin portion 20, which is screwed with the body 10 for easy gripping, The flange portion 40 of the fin portion 20 can be formed with one hand and the pin portion 20 can be formed with a predetermined length It is possible to couple or replace it with the main body 10, so that the work can be processed very easily.

도 1은 통상의 마찰교반접합의 과정을 보여주는 개략도,1 is a schematic view showing a process of a conventional friction stir welding process,

도 2는 종래 마찰교반접합장치에 사용되는 공구의 사시도,2 is a perspective view of a tool used in a conventional friction stir welding apparatus,

도 3은 상기 도 2의 단면도,FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 2,

도 4는 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구의 분해 사시도, 4 is an exploded perspective view of a replaceable friction stir welding tool according to the present invention,

도 5는 상기 도 4에 도시된 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구가 결합된 상태의 사시도,FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the replaceable friction stir welding tool according to the present invention shown in FIG.

도 6은 상기 도 4에 도시된 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구의 분해 단면도,Fig. 6 is an exploded cross-sectional view of the replaceable friction stir welding tool according to the present invention shown in Fig. 4,

도 7은 상기 도 6에 도시된 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구의 결합된 상태의 단면도, Fig. 7 is a cross-sectional view of the joined state of the interchangeable friction stir welding tool according to the present invention shown in Fig. 6,

도 8은 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구의 다른 실시례를 나타내는 횡단면도,8 is a cross-sectional view showing another embodiment of a replaceable friction stir welding tool according to the present invention,

도 9a는 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구에서의 핀부분의 또 다른 실시례를 나타내는 사시도,9A is a perspective view showing another embodiment of a pin portion in a replaceable friction stir welding tool according to the present invention,

도 9b는 상기 도 9a의 저면도. FIG. 9B is a bottom view of FIG. 9A. FIG.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명[Description of Drawings]

A : 본 발명에 의한 교환 가능한 마찰교반접합용 공구A: Interchangeable friction stir welding tool according to the present invention

10 : 본체(body) 11 : 나사공10: body 11:

12 : 쇼울더(shoulder) 20 : 팁부분(tip portion) 21 : 나사산 30a, 30b : 박막 코팅층12: shoulder 20: tip portion 21: thread 30a, 30b: thin film coating layer

40 : 면치부 40: cotton wool

Claims (6)

일정 길이의 원통형상으로 이루어지며 그 저부에 피가공물의 접합면과 당접하는 쇼울더(12)를 구비한 본체(10)와, 상기 본체(10)의 저면에 일체적으로 형성되는 핀부분(20)을 구비하고, 상기 본체(10)가 그 저부 중심에 나사공(11)을 구비하며, 상기 핀부분(20)은 상기 본체(10)와는 별도로 형성되고, 상기 본체(10)의 나사공(11)과 결합될 수 있도록 그 일 선단부에 나사산(21)을 구비하고 있어 상기 본체(10)와 동심적으로 결합하여 회전 작동되는 마찰교반접합용 공구(A)에 있어서, And a pin portion 20 integrally formed on the bottom surface of the main body 10. The main body 10 has a substantially cylindrical shape and has a shoulder 12 which is in contact with the contact surface of the workpiece at its bottom portion. Wherein the main body 10 has a screw hole 11 at the center of its bottom portion and the pin portion 20 is formed separately from the main body 10 and the screw hole 11 (A) having a thread (21) at a tip end of the work so as to be engaged with the main body (10) and being rotatably operated by concentric engagement with the main body (10) 상기 본체(10) 및 상기 핀부분(20), 또는 상기 핀부분(20)이 WC-Co계의 초경합금으로 이루어지고,The main body 10 and the fin portion 20 or the fin portion 20 are made of a WC-Co cemented carbide, 상기 핀부분(20)이 상기 본체(10)와 나사결합되는 나사산(21)에 인접하여 면치부(40)를 형성하고,The fin portion 20 is formed with a flange portion 40 adjacent to the thread 21 to be screwed with the main body 10, 상기 핀부분(20)과 상기 본체(10)의 쇼울더(12)부분이 박막 코팅층(30a)(30b)을 각각 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 마찰교반접합용 공구.Characterized in that the pin portion (20) and the shoulder (12) portion of the body (10) each comprise a thin coating layer (30a) (30b). 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 본체(10) 또는 상기 핀부분(20)을 형성하는 WC-Co계의 초경합금이 미세한 탄화텅스텐(WC)분말과, Ti, Ta, Zr, Cr, Ni, V 및 Nb의 탄화물분말 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 내열성탄화분말과, 산화코발트분말로 이루어지는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 마찰교반접합용 공구.The method of claim 1, wherein the WC-Co cemented carbide forming the main body (10) or the fin portion (20) comprises fine tungsten carbide (WC) powder and at least one of Ti, Ta, Zr, Cr, Ni, And a cobalt oxide powder, characterized by comprising a heat-resistant carbon powder composed of at least one of carbide powder of cobalt oxide powder and cobalt oxide powder. 제1항에 있어서, 상기 박막 코팅층(30a)(30b)이 TiCN코팅, TiAlN코팅, CrN 코팅, TiCN-Al2O3-TiN 등의 멀티층 코팅 또는 다이아몬드코팅인 것을 특징으로 하는 교환 가능한 마찰교반접합용 공구.The method of claim 1, wherein the thin-film coating layer (30a) (30b) is coated with TiCN, TiAlN coating, CrN coating, TiCN-Al 2 O 3 -TiN such as a multi-layer coating or a diamond coating of stirring exchangeable friction, characterized in that Tools for bonding. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 박막 코팅층(30a)(30b)이, 피가공물이 알루미늄 합금일 경우 TiCN코팅, TiAlN코팅, 멀티층 코팅, 다이아몬드코팅 중 어느 하나로 형성되며, 피가공물이 비철 합금 및 철계 합금일 경우 TiCN코팅, TiAlN코팅, 멀티층 코팅, 다이아몬드코팅, CrN코팅 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 교환 가능한 마찰교반접합용 공구.The thin film coating layer (30a, 30b) according to claim 1 or 5, wherein the thin film coating layer (30a) (30b) is formed of any one of TiCN coating, TiAlN coating, multilayer coating and diamond coating when the workpiece is an aluminum alloy, Alloy and an iron-based alloy is formed of any one of a TiCN coating, a TiAlN coating, a multi-layer coating, a diamond coating, and a CrN coating.
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