KR101149238B1 - Joining method - Google Patents
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Abstract
본 발명에 관한 접합 방법은 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)가 맞대어진 피접합 금속 부재(1)에 대해 회전 툴(G)을 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 방법이며, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J1)에 대해 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과, 이면(B)측으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과, 한쪽의 측면측(C)으로부터 마찰 교반을 행하는 제3 본 접합 공정과, 다른 쪽의 측면측(D)으로부터 마찰 교반을 행하는 제4 본 접합 공정을 포함하고, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)과, 제1 측면측 소성화 영역(W3) 및 제2 측면측 소성화 영역(W4)을 중복시키는 것을 특징으로 한다.The joining method which concerns on this invention is a joining method which performs friction stirring by moving the rotation tool G with respect to the to-be-joined metal member 1 which the 1st metal member 1a and the 2nd metal member 1b joined, 1st main joining process which performs friction stir from the surface A side of the to-be-joined metal member 1 with respect to the butt | matching part J1 of the 1st metal member 1a and the 2nd metal member 1b, and a back surface ( 2nd bone joining process which performs friction stirring from B) side, the 3rd bone joining process which performs friction stirring from one side surface side (C), and the 4th bone which performs friction stirring from the other side surface side (D) Including a bonding step, the superposition of the surface-side plasticization region (W1) and the back-side plasticization region (W2), the first side-side plasticization region (W3) and the second side-side plasticization region (W4) It features.
Description
본 발명은 마찰 교반을 이용한 금속 부재의 접합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a joining method of a metal member using friction stirring.
금속 부재끼리를 접합하는 방법으로서, 마찰 교반 접합(FSW = Friction Stir Welding)이 알려져 있다. 마찰 교반 접합은 회전 툴을 회전시키면서 금속 부재끼리의 맞댐부를 따라서 이동시켜, 회전 툴과 금속 부재의 마찰열에 의해 맞댐부의 금속을 소성 유동시킴으로써, 금속 부재끼리를 고상 접합시키는 것이다. 또한, 회전 툴은 원기둥 형상을 나타내는 숄더부의 하단부면에 교반 핀(프로브)을 돌출 설치하여 이루어지는 것이 일반적이다.Friction stir welding (FSW = Friction Stir Welding) is known as a method of joining metal members. In friction stir welding, the metal members are solid-phase bonded by moving along the butt | matching part of metal members, rotating a rotary tool, and plastically flowing the metal of the butt | matched part by frictional heat of a rotary tool and a metal member. Moreover, it is common for a rotation tool to protrude and provide a stirring pin (probe) in the lower end surface of the shoulder part which shows a cylinder shape.
여기서 도 29 및 도 30은 한 쌍의 금속 부재에 마찰 교반 접합을 실시한 종래의 접합 방법을 도시한 사시도이다. 도 29에 도시한 바와 같이, 접합해야 할 금속 부재(101, 101)의 두께가 도시하지 않은 회전 툴의 교반 핀의 길이보다도 큰 경우에는, 금속 부재(101)의 표면(102)측으로부터 마찰 교반을 행한 후에, 이면(103)측으로부터도 마찰 교반을 행하는 경우가 있다.29 and 30 are perspective views showing a conventional bonding method in which friction stir welding is performed on a pair of metal members. As shown in FIG. 29, when the thickness of the
즉, 종래의 접합 방법은 금속 부재(101, 101)의 맞댐부(104)(2점 쇄선)를 따라서 표면(102) 및 이면(103)의 양측으로부터 마찰 교반을 행하여, 마찰 교반에 의해 형성된 소성화 영역(105, 106)의 두께 방향의 중앙 부분이 접촉하도록 접합하는 것이다. 이에 의해, 맞댐부(104)에 있어서는, 간극 없이 접합할 수 있다. 이와 같은 접합 방법은 하기의 문헌 1에 개시되어 있다.That is, the conventional joining method performs friction agitation from both sides of the
[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2005-131666호 공보(도 7 참조)[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-131666 (see Fig. 7).
그러나, 도 30에 도시한 바와 같이, 접합해야 할 금속 부재(111, 111)의 두께가 큰 경우, 표면(102) 및 이면(103)으로부터 마찰 교반을 행하여도 맞댐부(104)(2점 쇄선)의 중앙부에 미접합부가 발생해 버릴 가능성이 있다. 즉, 도시하지 않은 회전 툴의 교반 핀의 길이에 비해, 금속 부재(111)의 두께가 매우 큰 경우, 금속 부재(111)의 표면(102) 및 이면(103)으로부터 마찰 교반을 행하였다고 해도, 소성화 영역(105, 106)의 두께 방향의 중앙 부분을 접촉시킬 수 없으므로, 맞댐부(104)의 중앙부에 간극(미접합부)(119)이 발생해 버린다. 이와 같이, 한쪽의 측면(107)으로부터 다른 쪽의 측면(108)으로 연속하는 간극(119)이 발생해 버리면, 측면(107) 및 측면(108) 사이에 있어서의 수밀성 및 기밀성이 저하된다고 하는 문제가 있었다.However, as shown in FIG. 30, when the thickness of the
여기서, 금속 부재(111)의 두께에 따라서 회전 툴의 교반 핀의 길이를 크게 하면, 표면(102) 및 이면(103)으로부터 마찰 교반을 행함으로써 금속 부재(111)끼리를 간극 없이 접합하는 것은 가능하다. 그러나, 회전 툴은 금속 부재(111) 내에 교반 핀을 매몰시켜 고속으로 회전하면서 이동하므로, 교반 핀의 길이를 크게 하면, 마찰 교반 장치의 구동 수단 및 교반 핀에 작용하는 부하가 증대되어, 장치의 단수명화를 초래한다고 하는 문제가 있었다.In this case, when the length of the stirring pin of the rotary tool is increased in accordance with the thickness of the
또한, 도 29 및 도 30에 도시한 바와 같이, 소성화 영역(105, 106)에 있어서, 한쪽의 측면(107)으로부터 다른 쪽의 측면(108)으로 연속하는 공동 결함(109)이 발생할 가능성이 있다. 이러한 공동 결함(109)은 금속 부재(101, 111)의 측면(107) 및 측면(108) 사이에 있어서의 수밀성 및 기밀성을 저하시키는 하나의 원인이 되고 있었다.In addition, as shown in FIG. 29 and FIG. 30, in the
이와 같은 관점에서, 본 발명은 금속 부재끼리의 맞댐부를 금속 부재의 표면측 및 이면측으로부터 마찰 교반을 행하는 동시에 금속 부재의 양측면 사이의 기밀성 및 수밀성을 향상시키는 것이 가능한 접합 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.In view of the above, an object of the present invention is to provide a joining method capable of improving the airtightness and watertightness between both side surfaces of a metal member while frictionally agitating the abutment portions of the metal members from the front and back sides of the metal member. do.
이와 같은 과제를 해결하는 본 발명에 관한 접합 방법은, 제1 금속 부재와 제2 금속 부재가 맞대어진 피접합 금속 부재에 대해 회전 툴을 이동시켜 마찰 교반을 행하는 접합 방법이며, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 표면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과, 상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 이면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과, 상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 측면 본 접합 공정을 포함하고, 상기 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과, 상기 측면 본 접합 공정에서 형성되는 소성화 영역을 중복시키는 것을 특징으로 한다.The joining method which concerns on this subject is a joining method which performs friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member which the 1st metal member and the 2nd metal member joined, The said 1st metal member And a first main joining step of performing friction stir from the surface side of the metal member to be joined to the butt portion of the second metal member, and a friction stir from the back surface side of the metal member to be joined to the butt portion. And a plasticized region formed in the first bone bonding step and the second bone bonding step, including a two-bone bonding step and a side-bone bonding step for performing friction stir from the side surface of the metal member to be joined to the butt portion. And overlapping the plasticized region formed in the side-bone bonding process.
이러한 접합 방법에 따르면, 맞댐부에 대해 피접합 금속 부재의 표면측 및 이면측으로부터 마찰 교반을 행한 후, 맞댐부에 대해 피접합 금속 부재의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하여 소성화 영역을 중복시키기 때문에, 측면 사이에 연속하는 간극이 발생하는 경우가 없다. 이에 의해, 양측면 사이의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.According to this joining method, since friction stir is performed from the front side and the back side of the joined metal member to the butt portion, friction stir is performed from the side surface of the metal member to be joined to overlap the plasticized region. However, there is no continuous gap between the sides. Thereby, the airtightness and watertightness between both side surfaces can be improved.
또한, 상기 측면 본 접합 공정은 상기 피접합 금속 부재의 한쪽의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제3 본 접합 공정과, 상기 피접합 금속 부재의 다른 쪽의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제4 본 접합 공정을 포함하는 것이 바람직하다.Moreover, the said side bone joining process is the 3rd bone joining process which performs friction stirring from one side surface side of the said to-be-joined metal member, and the 4th bone joining which performs friction stirring from the other side surface side of the said to-be-joined metal member. It is preferable to include a process.
이러한 접합 방법에 따르면, 맞댐부에 대해 피접합 금속 부재의 양측면측으로부터 마찰 교반을 행하기 때문에, 보다 확실하게 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.According to such a joining method, friction stir is performed from both side surfaces of the metal member to be joined to the butt portion, whereby the airtightness and water tightness can be increased more reliably.
또한, 상기 제1 내지 제4 본 접합 공정에 있어서의 상기 회전 툴의 회전 방향이 동일 방향인 경우, 상기 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치는 상기 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 종료 위치측에 설정하고, 상기 제3 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치는 상기 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측 및 상기 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측 중 어느 한쪽에 설정하고, 상기 제4 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치는 상기 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측 및 상기 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측의 다른 한쪽에 설정하는 것이 바람직하다.In addition, when the rotation direction of the said rotation tool in the said 1st-4th bonding process is the same direction, the starting position of the friction stirring in the said 2nd bone bonding process is a said 1st bone bonding process. It is set to the end position side of friction stirring, and the starting position of friction stirring in a said 3rd main joining process is the start position side of friction stirring in a said 1st main joining process, and the said 2nd main joining process. The start position of the friction stirring in the fourth main joining step is set to either of the start position of the friction stir, and the start position of the friction stirring in the first main joining step and the second main joining step. It is preferable to set to the other side of the starting position side of the friction stirring in.
여기서, 마찰 교반을 행하였을 때에 발생할 가능성이 있는 공동 결함은 회전 툴이 우회전인 경우, 진행 방향 좌측에 형성되고, 좌회전의 경우, 진행 방향 우측에 형성될 가능성이 높지만, 제3 접합 공정 및 제4 접합 공정의 개시 위치를 상기한 위치로 설정함으로써, 가령 측면 사이에 연속하는 공동 결함이 발생하였다고 해도, 당해 공동 결함을 확실하게 분단할 수 있다. 이에 의해, 양측면 사이의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다. 또한, 회전 툴의 회전 방향을 동일 방향으로 설정하고 있으므로, 각 본 접합 공정을 행할 때에 그 때마다 회전 툴의 회전 방향을 변경할 필요가 없어, 작업성을 높일 수 있다.Here, the cavity defects which may occur when the friction stirring is performed are formed on the left side in the advancing direction when the rotary tool is in the right turn, and are formed on the right side in the advancing direction in the case of the left turn, but the third bonding process and the fourth By setting the start position of the bonding step to the above-described position, even if continuous cavity defects occur between the side surfaces, the cavity defects can be reliably segmented. Thereby, the airtightness and watertightness between both side surfaces can be improved. Moreover, since the rotation direction of a rotation tool is set to the same direction, it is not necessary to change the rotation direction of a rotation tool every time each bone bonding process is performed, and workability can be improved.
또한, 상기 제1 본 접합 공정에 있어서, 상기 회전 툴을 우회전시키는 동시에, 상기 회전 툴의 진행 방향 우측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고, 상기 제2 본 접합 공정에 있어서, 상기 회전 툴을 좌회전시키는 동시에, 상기 회전 툴의 진행 방향 좌측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정한 경우, 상기 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정은, 상기 회전 툴이 우회전이면, 상기 회전 툴의 진행 방향 좌측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고, 상기 회전 툴이 좌회전이면, 상기 회전 툴의 진행 방향 우측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하는 것이 바람직하다.Further, in the first main bonding step, the rotation tool is rotated to the right, and the start position and the end position of the friction stirring are set so that the first metal member is located on the right side in the traveling direction of the rotation tool, and the second In the present bonding step, when the starting position and the end position of the friction stirring are set so that the first metal member is positioned on the left side of the rotation direction of the rotating tool while the rotating tool is rotated to the left, the third main bonding step and In a 4th present joining process, when the said rotation tool rotates right, the start position and end position of friction stirring are set so that the said 1st metal member may be located to the left of the advancing direction of the said rotation tool, and when said rotation tool rotates left, the said It is preferable to set the start position and end position of friction stirring so that the said 1st metal member is located to the right of the advancing direction of a rotating tool.
또한, 상기 제1 본 접합 공정에 있어서, 상기 회전 툴을 좌회전시키는 동시에, 상기 회전 툴의 진행 방향 우측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고, 상기 제2 본 접합 공정에 있어서, 상기 회전 툴을 우회전시키는 동시에, 상기 회전 툴의 진행 방향 좌측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정한 경우, 상기 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정은 상기 회전 툴이 우회전이면, 상기 회전 툴의 진행 방향 우측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고, 상기 회전 툴이 좌회전이면, 상기 회전 툴의 진행 방향 좌측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하는 것이 바람직하다.Further, in the first main joining step, the rotation tool is rotated to the left and the start position and end position of the friction stirring are set so that the first metal member is located on the right side in the advancing direction of the rotation tool, and the second In the present bonding step, when the starting position and the end position of friction stirring are set so that the first metal member is located on the left side in the advancing direction of the rotating tool, the third main bonding step and The fourth main joining step sets the start position and end position of the friction stir so that the first metal member is positioned on the right side in the advancing direction of the rotation tool when the rotation tool is rotated to the right, and the rotation when the rotation tool is rotated to the left. It is preferable to set the start position and end position of friction stirring so that the said 1st metal member is located to the left of the advancing direction of a tool.
이러한 접합 방법에 따르면, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역에, 가령, 측면 사이에 연속하는 공동 결함이 발생하였다고 해도, 당해 공동 결함을 확실하게 분단할 수 있다. 이에 의해, 양 측면 사이의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.According to such a joining method, even if continuous cavity defects generate | occur | produce, for example between side surfaces, in the plasticization area | region formed in the 1st main joining process and the 2nd main joining process, this cavity defect can be reliably segmented. Thereby, the airtightness and watertightness between both sides can be improved.
또한, 상기 제1 본 접합 공정, 상기 제2 본 접합 공정 및 상기 측면 본 접합 공정 중 적어도 하나의 본 접합 공정을 행하기 전에, 상기 맞댐부를 가접합하는 가접합 공정을 행하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to perform the temporary joining process of temporarily joining the said butt part, before performing the at least one main joining process of the said 1st bone joining process, the said 2nd bone joining process, and the said side bone joining process.
제1 내지 제4 본 접합 공정을 행할 때, 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재의 맞댐부에 회전 툴을 압입하기 때문에, 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재를 분리하려고 하는 힘이 작용하여, 맞댐부에 개구부(opening)가 발생하는 경우가 있다. 그러나, 이러한 접합 방법에 따르면, 제1 내지 제4 본 접합 공정을 행하기 전에, 맞댐부를 가접합함으로써, 제1 내지 제4 본 접합 공정을 적절하게 행할 수 있다.When performing the first to fourth main joining steps, the rotary tool is press-fitted to the butt portion of the first metal member and the second metal member, so that a force to separate the first metal member and the second metal member acts, Opening may occur in the butt portion. However, according to such a joining method, before performing a 1st-4th main joining process, the 1st-4th main joining process can be performed suitably by temporarily joining the butt part.
또한, 상기 맞댐부의 양측에 한 쌍의 탭재를 배치하여, 상기 탭재와 상기 피접합 금속 부재의 맞댐부에 예비적으로 마찰 교반을 행하는 예비 공정을 포함하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to include the preliminary process of arrange | positioning a pair of tab material on both sides of the said butt | matching part, and performing friction stirring preliminarily to the butt | matching part of the said tab material and the to-be-joined metal member.
이러한 접합 공정에 따르면, 탭재를 사용함으로써 가접합 공정 및 본 접합 공정을 신속하고 또한 마무리면도 깨끗하게 접합할 수 있다.According to such a joining process, by using a tab material, the provisional joining process and the present joining process can be bonded together quickly and cleanly on the finished surface.
또한, 상기 회전 툴의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍(prepared hole)을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 회전 툴을 삽입 예정 위치에 압입할 때에 발생하는 삽입 저항을 저감시킬 수 있는 동시에, 회전 툴이 예비 구멍으로 안내되므로, 고정밀도로 신속하게 마찰 교반을 행할 수 있다.In addition, it is preferable to form a prepared hole in the insertion position of the rotary tool in advance. According to such a joining method, the insertion resistance generated when the rotary tool is press-fitted into the insertion scheduled position can be reduced, and the rotary tool is guided to the spare hole, so that the friction stirring can be performed quickly with high precision.
또한, 상기 측면 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역의 연장 거리가, 상기 맞댐부의 두께 치수보다도 큰 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재의 두께 치수보다도 피접합 금속 부재의 측면에 형성된 소성화 영역의 연장 거리를 길게 확보할 수 있으므로, 접합 부분에 작용하는 응력을 분산시킬 수 있다. 이에 의해, 접합 부분의 접합 강도를 높일 수 있다.Moreover, it is preferable that the extension distance of the plasticization area | region formed in the said side bone bonding process is larger than the thickness dimension of the said butt part. According to such a joining method, since the extension distance of the plasticization area | region formed in the side surface of a to-be-joined metal member can be ensured longer than the thickness dimension of a to-be-joined metal member, the stress acting on a joining part can be disperse | distributed. Thereby, the joining strength of a joining part can be raised.
또한, 상기 측면 본 접합 공정은 상기 피접합 금속 부재의 측면에 나타나는 상기 맞댐부의 전체 길이에 걸쳐서 마찰 교반을 행하여, 상기 측면 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 중복시키는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재의 기밀성 및 수밀성을 보다 높일 수 있다.Moreover, the said side bone joining process performs friction stirring over the full length of the said butt part shown in the side surface of the said to-be-joined metal member, and the plasticization area | region formed in the said side bone joining process, the said 1st bone joining process, and the said
또한, 본 발명은 상기 피접합 금속 부재의 측면에 나타나는 상기 맞댐부의 평면 선형이, 직선 또는 직선의 조합인 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 맞댐부의 평면 선형에 대해, 곡선을 포함하는 것으로 해도 좋지만, 직선 또는 직선의 조합이면, 맞댐면의 성형이 용이해져, 가공의 수고를 생략하는 것이 가능해진다.Moreover, in this invention, it is preferable that the planar linearity of the said butt part shown to the side surface of the said to-be-joined metal member is a straight line or a combination of straight lines. According to such a joining method, although the curve may be included with respect to the planar linearity of a butt | matching part, if a straight line or a combination of straight lines is formed, shaping | molding of abutment surface becomes easy and it becomes possible to omit the labor of processing.
또한, 본 발명은 맞댐부의 평면 선형에 1 이상의 굴절점이 형성되어 있어도 좋고, 또한 이 굴절점에 있어서 선끼리(맞댐면끼리)가 교차하는 각도가 90도라도 좋다. 이러한 접합 방법에 따르면, 마찰 교반의 접합 시에 맞댐부의 평면 선형을 따라서 이동하는 회전 툴이 굴절점에 있어서 일단 정지하므로, 굴절점에 있어서는 다른 부분보다도 긴 시간 마찰 교반이 행해진다. 그로 인해, 굴절점에 있어서는, 장시간 마찰 교반을 행함으로써, 접합 결함이 발생하는 일 없이 가공을 실시하는 것이 가능하므로, 연속된 접합 결함이 접합부를 따라서 발생하지 않아, 접합부에 있어서의 기밀성이나 수밀성이 향상된다.Further, in the present invention, one or more refractive points may be formed in the planar linearity of the butt portion, and the angle at which the lines (butt surfaces) intersect at this refractive point may be 90 degrees. According to this joining method, since the rotary tool moving along the planar linearity of the butt part at the time of joining the friction stir stops at the refraction point, the frictional stirring is performed longer than the other part at the refraction point. Therefore, at the refraction point, by performing friction stirring for a long time, processing can be performed without the occurrence of a bonding defect, so that a continuous bonding defect does not occur along the bonding portion, and thus the airtightness and water tightness in the bonding portion Is improved.
본 발명에 관한 접합 방법에 따르면, 금속 부재끼리의 맞댐부를 금속 부재의 표면측 및 이면측으로부터 마찰 교반을 행하는 동시에 금속 부재의 양측면 사이의 기밀성이나 수밀성을 향상시킬 수 있다.According to the joining method according to the present invention, the abutting portions of the metal members can be subjected to friction stirring from the front side and the back side of the metal member, and the airtightness and the watertightness between the two side surfaces of the metal member can be improved.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 N 부분에 있어서의 확대 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 제1 준비 공정을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 제1 준비 공정을 도시한 도면이며, (a)는 도 2의 (b)의 I-I선 단면도, (b)는 도 2의 (b)의 II-II선 단면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 회전 툴을 도시한 도면이며, (a)는 가접합용 회전 툴의 측면도, (b)는 본 접합용 회전 툴의 측면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 가접합용 회전 툴의 사용 상태를 도시한 도면이며, (a)는 가접합용 회전 툴을 제2 탭재에 접촉시킨 도면이며, (b)는 가접합용 회전 툴을 제2 탭재에 압입한 도면이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 제1 예비 공정의 제2 탭재 접합 공정, 가접합 공정 및 제1 탭재 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정을 도 6의 III-III 화살표 방향으로 도시한 단면도이며, (a)는 개시 위치, (b)는 중간 위치, (c)는 종료 위치의 마찰 교반을 도시한 도면이다.
도 8의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 제2 준비 공정의 재설치 공정 후에 있어서, 맞댐부(J1)로부터 제1 금속 부재(1a)측을 바라보는 단면도이다. 도8의 (b)는 제1 실시 형태에 관한 제2 준비 공정의 제1 탭재 접합 공정, 가접합 공정 및 제2 탭재 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 제2 본 접합 공정을 도시한 도 8의 (b)의 IV-IV선 단면도로, (a)는 개시 위치, (b)는 중간 위치의 마찰 교반을 도시한 도면이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 탭재 절제 공정 후의 피접합 금속 부재를 도시한 사시도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 제3 준비 공정을 도시한 사시도이다.
도 12는 제1 실시 형태에 관한 제3 본 접합 공정을 도시한 사시도이다.
도 13은 제1 실시 형태에 관한 제3 본 접합 공정 후를 도시한 도 12의 V-V선 단면도이다.
도 14의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 제4 준비 공정의 재설치 공정 후에 있어서, 맞댐부(J1)로부터 제2 금속 부재(1b)측을 면하는 단면도이다. 도 14의 (b)는 제1 실시 형태에 관한 제4 본 접합 공정을 도시한 도면이며, 맞댐부(J1)로부터 제2 금속 부재(1b)측을 면하는 단면도이다.
도 15는 제2 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 H 부분에 있어서의 확대 사시도이다.
도 16은 제3 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 I 부분에 있어서의 확대 사시도이다.
도 17은 제4 실시 형태에 관한 피접합 금속 부재를 도시한 사시도이다.
도 18은 제4 실시 형태에 관한 피접합 금속 부재를 도시한 도면이며, (a)는 분해 사시도, (b)는 측면도이다.
도 19는 제4 실시 형태에 관한 탭재 배치 공정을 도시한 사시도이다.
도 20은 제4 실시 형태에 관한 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 21은 제4 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 22는 제4 실시 형태에 관한 제2 가접합 공정 및 제2 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 23은 제4 실시 형태에 관한 제3 예비 공정을 도시한 평면도이다.
도 24는 제4 실시 형태에 관한 제3 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 25는 제4 실시 형태에 관한 제4 예비 공정 및 제4 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 26은 본 발명의 실시 형태에 관한 변형예를 도시한 피접합 금속 부재의 제1 측면(C)의 평면도이며, (a)는 제1 변형예, (b)는 제2 변형예, (c)는 제3 변형예를 도시한다.
도 27은 본 발명의 실시 형태에 관한 변형예를 도시한 피접합 금속 부재의 제1 측면(C)의 평면도이며, (a)는 제4 변형예, (b)는 제5 변형예, (c)는 제6 변형예, (d)는 제7 변형예를 도시한다.
도 28은 본 발명의 실시 형태에 관한 변형예를 도시한 피접합 금속 부재의 제1 측면(C)의 평면도이며, 제8 변형예를 도시한다.
도 29는 종래의 접합 방법을 도시한 사시도이다.
도 30은 종래의 접합 방법을 도시한 사시도이다.1: is a figure which shows the bonding method which concerns on 1st Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is an enlarged perspective view in the N part of (a).
2 is a view showing a first preparation step according to the first embodiment, (a) is a perspective view, and (b) is a plan view.
3 is a diagram showing a first preparation step according to the first embodiment, (a) is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 2 (b), and (b) is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. to be.
It is a figure which shows the rotation tool which concerns on 1st Embodiment, (a) is a side view of the temporary welding rotation tool, (b) is a side view of this rotation tool for joining.
It is a figure which shows the use condition of the provisional welding rotation tool which concerns on 1st Embodiment, (a) is a figure which made the temporary welding rotation tool contact a 2nd tab material, (b) is the rotation for provisional welding. It is a figure which pressed the tool into the 2nd tab material.
FIG. 6: is a top view which shows the 2nd tab material bonding process of the 1st preliminary process which concerns on 1st Embodiment, the provisional bonding process, and the 1st tab material bonding process.
FIG. 7: is sectional drawing which showed the 1st main joining process which concerns on 1st Embodiment in the arrow direction III-III of FIG. 6, (a) is a start position, (b) is an intermediate position, (c) is an end position of FIG. It is a figure which shows friction stirring.
8: (a) is sectional drawing which looks at the
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 8B showing a second main bonding step according to the first embodiment, wherein (a) is a starting position and (b) is a frictional stirring at an intermediate position. Drawing.
It is a perspective view which shows the to-be-joined metal member after the tab material cutting process which concerns on 1st Embodiment.
11 is a perspective view illustrating a third preparation step according to the first embodiment.
12 is a perspective view illustrating a third main bonding step according to the first embodiment.
It is sectional drawing of the VV line of FIG. 12 which shows after the 3rd main bonding process which concerns on 1st Embodiment.
14: (a) is sectional drawing which faces the
It is a figure which shows the bonding method which concerns on 2nd Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is an enlarged perspective view in the H part.
It is a figure which shows the bonding method which concerns on 3rd embodiment, (a) is a perspective view, (b) is an enlarged perspective view in the part I. FIG.
It is a perspective view which shows the to-be-joined metal member which concerns on 4th Embodiment.
It is a figure which shows the to-be-joined metal member which concerns on 4th Embodiment, (a) is an exploded perspective view, (b) is a side view.
It is a perspective view which shows the tab material arrangement process which concerns on 4th Embodiment.
It is a top view which shows the temporary bonding process which concerns on 4th Embodiment.
It is a top view which shows the 1st main bonding process which concerns on 4th Embodiment.
It is a top view which shows the 2nd provisional bonding process which concerns on 4th Embodiment, and the 2nd main bonding process.
It is a top view which shows the 3rd preliminary process which concerns on 4th Embodiment.
24 is a plan view illustrating a third main bonding step according to the fourth embodiment.
25 is a plan view illustrating a fourth preliminary step and a fourth main bonding step according to the fourth embodiment.
Fig. 26 is a plan view of a first side surface C of the metal member to be joined showing a modification according to the embodiment of the present invention, (a) is a first modification, (b) is a second modification, and (c) ) Shows a third modification.
27 is a plan view of a first side surface C of the metal member to be joined, showing a modification example of the embodiment of the present invention, (a) is a fourth modification, (b) is a fifth modification, and (c) ) Shows a sixth modification, and (d) shows a seventh modification.
28 is a plan view of a first side surface C of the metal member to be joined, showing a modification example according to the embodiment of the present invention, and shows an eighth modification example.
29 is a perspective view showing a conventional bonding method.
30 is a perspective view showing a conventional bonding method.
[제1 실시 형태][First Embodiment]
본 발명에 관한 접합 방법은, 도 1에 도시한 바와 같이 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 맞대어 이루어지는 피접합 금속 부재(1)의 외주 4변을 마찰 교반에 의해 접합할 때에, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향 및 진행 방향의 각각을 적절하게 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다.In the joining method according to the present invention, as shown in FIG. 1, four outer peripheral sides of the joined
우선, 본 실시 형태에 관한 접합 방법의 피접합 금속 부재(1)를 상세하게 설명하는 동시에, 이 피접합 금속 부재(1)를 접합할 때에 사용되는 제1 탭재와 제2 탭재를 상세하게 설명한다.First, the to-
피접합 금속 부재(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 단면이 직사각형인 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)로 이루어지고, 각각의 단부면을 맞댐으로써 맞댐부(J1)가 형성되어 있다. 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)는, 본 실시 형태에서는 동일한 조성의 금속 재료이며, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다. 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 형상ㆍ치수에 특별히 제한은 없지만, 적어도 맞댐부(J1)에 있어서의 두께 치수를 동일하게 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, the to-
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)의 표면을 표면(A), 이면을 이면(B), 한쪽의 측면을 제1 측면(C), 다른 쪽의 측면을 제2 측면(D)으로 한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 상하 좌우 전후는 도 1의 화살표를 따른다.In addition, as shown in FIG. 1, the surface of the to-
제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)는, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 사이에 두도록 배치되는 것이며, 각각 피접합 금속 부재(1)에 설치되어, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 나타나는 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 이음매(경계선)를 덮어 가린다. 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(1)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성하고 있다. 또한, 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)의 형상ㆍ치수에도 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 그 두께 치수를 맞댐부(J1)에 있어서의 피접합 금속 부재(1)의 두께 치수와 동일하게 하고 있다.As shown in FIGS. 2A and 2B, the
다음에, 도 4를 참조하여, 가접합 공정에 사용하는 회전 툴(F)(이하, 「가접합용 회전 툴(F)」이라고 함) 및 본 접합 공정에 사용하는 회전 툴(G)(이하, 「본 접합용 회전 툴(G)」이라고 함)을 상세하게 설명한다.Next, with reference to FIG. 4, the rotation tool F (henceforth "rotation tool F for temporary joining") used for a temporary joining process, and the rotation tool G (henceforth used for this joining process) , "The rotation tool G for this joining") is explained in full detail.
도 4의 (a)에 도시하는 가접합용 회전 툴(F)은 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 나타내는 숄더부(F1)와, 이 숄더부(F1)의 하단부면(F11)으로 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(F2)을 구비하여 구성되어 있다. 가접합용 회전 툴(F)의 치수ㆍ형상은 피접합 금속 부재(1)의 재질이나 두께 등에 따라서 설정하면 되지만, 적어도 후기하는 제1 본 접합 공정에서 사용하는 본 접합용 회전 툴(G)[도 4의 (b) 참조]보다도 소형으로 한다. 이와 같이 하면, 본 접합보다도 작은 부하로 가접합을 행하는 것이 가능해지므로, 가접합 시에 마찰 교반 장치에 가해지는 부하를 저감시키는 것이 가능해지고, 또한 가접합용 회전 툴(F)의 이동 속도(이송 속도)를 본 접합용 회전 툴(G)의 이동 속도보다도 고속으로 하는 것도 가능해지므로, 가접합에 필요로 하는 작업 시간이나 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.Rotational tool F for temporary joining shown in FIG.4 (a) consists of a metal material harder than the to-
숄더부(F1)의 하단부면(F11)은 소성 유동화된 금속을 눌러 주위로의 비산을 방지하는 역할을 담당하는 부위이고, 본 실시 형태에서는 오목면 형상으로 성형되어 있다. 숄더부(F1)의 외경(X1)의 크기에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 본 접합용 회전 툴(G)의 숄더부(G1)의 외경(Y1)보다도 작게 되어 있다.The lower end surface F11 of the shoulder part F1 is a site | part which plays a role which prevents scattering to the surroundings by pressing plastic fluidized metal, and is molded in concave shape in this embodiment. Particular limitation to the size of the outer diameter (X 1) of the shoulder portion (F1), but, in the present embodiment is smaller than the outer diameter (Y 1) of the shoulder portion (G1) of the rotating tool (G) for the junction.
교반 핀(F2)은 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 중앙으로부터 수직 하강하고 있고, 본 실시 형태에서는 끝이 가늘어지는 원추대 형상으로 성형되어 있다. 또한, 교반 핀(F2)의 주위면에는 나선 형상으로 새겨 만들어진 교반 날개가 형성되어 있다. 교반 핀(F2)의 외경의 크기에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 최대 외경(상단부 직경)(X2)이 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 최대 외경(상단부 직경)(Y2)보다도 작고, 또한 최소 외경(하단부 직경)(X3)이 교반 핀(G2)의 최소 외경(하단부 직경)(Y3)보다도 작다. 교반 핀(F2)의 길이(L2)는 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 길이(L1)[도 4의 (b) 참조]보다도 작게 하는 것이 바람직하다.The stirring pin F2 descend | falls perpendicularly from the center of the lower end surface F11 of the shoulder part F1, and is shape | molded in the shape of the truncated cone in this embodiment. Moreover, the stirring blade which carved in spiral shape is formed in the peripheral surface of the stirring pin F2. It stirred There are no particular limitations on the size of the outer diameter of the pin (F2), the maximum outer diameter of the stirring pins (G2) of the maximum outer diameter (top end diameter) rotating the tool (G) for the (X 2) is the joint in this embodiment (the upper end diameter ) Is smaller than Y 2 , and the minimum outer diameter (lower end diameter) X 3 is smaller than the minimum outer diameter (lower end diameter) Y 3 of the stirring pin G2. The length (L 2) of the stirring pins (F2) is preferably smaller than the length of the stirring pins (G2) of the rotating tool (G) for the joint (L 1) [in Fig. 4 (b) reference.
도 4의 (b)에 도시하는 본 접합용 회전 툴(G)은 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 나타내는 숄더부(G1)와, 이 숄더부(G1)의 하단부면(G11)으로 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(G2)을 구비하여 구성되어 있다.This bonding rotation tool G shown in FIG.4 (b) consists of a metal material harder than the to-
숄더부(G1)의 하단부면(G11)은 가접합용 회전 툴(F)과 마찬가지로, 오목면 형상으로 성형되어 있다. 교반 핀(G2)은 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 중앙으로부터 수직 하강하고 있고, 본 실시 형태에서는 끝이 가늘어지는 원추대 형상으로 성형되어 있다. 또한, 교반 핀(G2)의 주위면에는 나선 형상으로 새겨 만들어진 교반 날개가 형성되어 있다.The lower end surface G11 of the shoulder part G1 is shape | molded in concave shape similarly to the rotation tool F for provisional welding. The stirring pin G2 descend | falls perpendicularly from the center of the lower end surface G11 of the shoulder part G1, and is shape | molded in the shape of the truncated cone in this embodiment. Moreover, the stirring blade which carved in spiral shape is formed in the peripheral surface of stirring pin G2.
이하, 본 실시 형태에 관한 접합 방법을 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 제1 준비 공정, (2) 제1 예비 공정, (3) 제1 본 접합 공정, (4) 제2 준비 공정, (5) 제2 예비 공정, (6) 제2 본 접합 공정, (7) 탭재 절제 공정, (8) 제3 준비 공정, (9) 제3 예비 공정, (10) 제3 본 접합 공정, (11) 제4 준비 공정, (12) 제4 예비 공정, (13) 제4 본 접합 공정, (14) 탭재 절제 공정을 포함하는 것이다.Hereinafter, the bonding method which concerns on this embodiment is demonstrated in detail. The joining method which concerns on this embodiment is (1) 1st preparation process, (2) 1st preliminary process, (3) 1st main bonding process, (4) 2nd preparation process, (5) 2nd preliminary process, (6) 2nd main bonding process, (7) tap material cutting process, (8) 3rd preparation process, (9) 3rd preliminary process, (10) 3rd main bonding process, (11) 4th preparation process, ( 12) 4th preliminary process, (13) 4th main joining process, and (14) tab material cutting process.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, (2) 제1 예비 공정 및 (3) 제1 본 접합 공정은 표면(A)측으로부터 실행되는 공정이고, (5) 제2 예비 공정 및 (6) 제2 본 접합 공정은 이면(B)측으로부터 실행되는 공정이고, (9) 제3 예비 공정 및 (10) 제3 본 접합 공정은 제1 측면(C)측으로부터 실행되는 공정이고, (12) 제4 예비 공정 및 (13) 제4 본 접합 공정은 제2 측면(D)측으로부터 실행되는 공정이다. 본 실시 형태에서는, 가접합용 회전 툴(F) 및 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향은 모두 우회전으로 행하는 것으로 한다. 이와 같이, 가접합용 회전 툴(F) 및 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향을 통일함으로써, 작업 수고를 생략할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1, (2) 1st preliminary process and (3) 1st main joining process are processes performed from the surface A side, (5) 2nd preliminary process, and (6)
(1) 제1 준비 공정(1) 1st preparation process
도 2 및 도 3을 참조하여 제1 준비 공정을 설명한다. 제1 준비 공정은 제1 및 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치나 종료 위치가 설치되는 덧댐 부재[제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)]를 준비하는 공정이다. 제1 준비 공정은, 본 실시 형태에서는 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 맞대게 하는 (1-1) 맞댐 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)의 양측에 제1 탭재(2)와 제2 탭재(3)를 배치하는 (1-2) 탭재 배치 공정과, 제1 탭재(2)와 제2 탭재(3)를 용접에 의해 피접합 금속 부재(1)에 가접합하는 (1-3) 용접 공정과, 피접합 금속 부재(1)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 설치하는 (1-4) 설치 공정을 구비하고 있다.A first preparation process will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The 1st preparation process is a process of preparing the attachment member (
(1-1) 맞댐 공정(1-1) Butt Process
맞댐 공정에서는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 단부면(11a)에 제2 금속 부재(1b)의 단부면(11b)을 밀착시킨다. 또한, 제1 금속 부재(1a)의 표면(12a)과 제2 금속 부재(1b)의 표면(12b)을 동일 평면에 위치시키고, 또한 제1 금속 부재(1a)의 이면(13a)과 제2 금속 부재(1b)의 이면(13b)을 동일 평면에 위치시킨다. 또한, 마찬가지로 제1 금속 부재(1a)의 제1 측면(14a)과 제2 금속 부재(1b)의 제1 측면(14b)을 동일 평면에 위치시키고, 제1 금속 부재(1a)의 제2 측면(15a)과 제2 금속 부재(1b)의 제2 측면(15b)을 동일 평면에 위치시킨다.2 and 3, the
또한, 표면(A)은 제1 금속 부재(1a)의 표면(12a)과 제2 금속 부재(1b)의 표면(12b)으로 형성되고, 이면(B)은 제1 금속 부재(1a)의 이면(13a)과 제2 금속 부재(1b)의 이면(13b)으로 형성되고, 제1 측면(C)은 제1 금속 부재(1a)의 제1 측면(14a)과 제2 금속 부재(1b)의 제1 측면(14b)으로 형성되고, 제2 측면(D)은 제1 금속 부재(1a)의 제2 측면(15a)과 제2 금속 부재(1b)의 제2 측면(15b)으로 형성된다.The surface A is formed of the
(1-2) 탭재 배치 공정(1-2) Tap Repositioning Process
탭재 배치 공정에서는, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 맞댐부(J1)의 제1 측면(C)측에 제1 탭재(2)를 배치하여, 그 접촉면(21)을 제1 측면(C)에 접촉시킨다. 또한, 맞댐부(J1)의 제2 측면(D)에 제2 탭재(3)를 배치하여, 그 접촉면(31)을 제2 측면(D)에 접촉시킨다. 이때, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(2)의 표면(22)과 제2 탭재(3)의 표면(32)을 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)과 동일 평면에 위치시키는 동시에, 제1 탭재(2)의 이면(23)과 제2 탭재(3)의 이면(33)을 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)과 동일 평면에 위치시킨다.In the tab material arrangement step, as shown in FIG. 2B, the
(1-3) 용접 공정(1-3) welding process
용접 공정에서는, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)에 의해 형성된 내측 코너부(2a, 2b)를 용접하여 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)를 가접합한다. 또한, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)에 의해 형성된 내측 코너부(3a, 3b)를 용접하여 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)를 가접합한다. 또한, 내측 코너부(2a, 2b 및 3a, 3b)의 전체 길이에 걸쳐서 연속해서 용접을 실시해도 좋고, 단속(斷續)해서 용접을 실시해도 좋다.In the welding step, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
(1-4) 설치 공정(1-4) Installation Process
설치 공정에서는 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)가 가용접된 피접합 금속 부재(1)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 적재하고, 예를 들어 클램프를 사용하여 이동 불가능하게 구속한다. 본 실시 형태에 관한 상기 마찰 교반 장치는 피접합 금속 부재(1)의 상방으로부터 마찰 교반을 행하도록 설정되는 장치로 한다.In an installation process, the to-
또한, 제1 준비 공정에 있어서, 용접 공정을 생략하는 경우에는, 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대 상에서, 맞댐 공정과 탭재 배치 공정을 실행해도 좋다.In the case of omitting the welding step in the first preparation step, the butt step and the tab material arrangement step may be performed on the mount of the friction stirring device (not shown).
(2) 제1 예비 공정(2) first preliminary step
제1 예비 공정은, 제1 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정으로, 본 실시 형태에서는, 표면(A)측에 있어서, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 맞댐부(J3)를 접합하는 (2-1) 제2 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 접합하는 (2-2) 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 맞댐부(J2)를 접합하는 (2-3) 제1 탭재 접합 공정과, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 (2-4) 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.The 1st preliminary process is a process performed before a 1st main joining process, and in this embodiment, the abutting part J3 of the to-
제1 예비 공정에서는, 도 6에 도시한 바와 같이 하나의 가접합용 회전 툴(F)을 일필휘지처럼 연속된 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 맞댐부(J3, J1, J2)에 대해 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP1)에 삽입한 가접합용 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)[도 4의 (a) 참조]을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EP1)까지 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 탭재(3)에 마찰 교반의 개시 위치(SP1)를 설치하고, 제1 탭재(2)에 종료 위치(EP1)를 설치하고 있지만, 개시 위치(SP1)와 종료 위치(EP1)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.In the first preliminary step, as shown in Fig. 6, one temporary joining rotary tool F is moved to form a continuous movement trajectory (bead) like a single stroke, and to the abutting portions J3, J1, J2. Friction stir continuously. That is, it moves to the end position E P1 without deviating the stirring pin F2 (refer FIG. 4 (a)) of the temporary welding rotary tool F inserted in the starting position S P1 of friction stirring in the middle. Let's do it. In addition, in this embodiment, although the start position S P1 of friction stirring is provided in the
본 실시 형태의 제1 예비 공정에 있어서의 마찰 교반의 수순을 도 5 및 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.The procedure of friction stirring in the 1st preliminary process of this embodiment is demonstrated in detail with reference to FIG. 5 and FIG.
우선, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 제2 탭재(3)의 적소에 설치한 개시 위치(SP1)의 바로 위에 가접합용 회전 툴(F)을 위치시키고, 계속해서 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(F2)을 개시 위치(SP1)로 내리 누른다. 가접합용 회전 툴(F)의 회전 속도는 교반 핀(F2)의 치수ㆍ형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(1) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분의 경우, 500 내지 2000(rpm)의 범위 내에 있어서 설정된다.First, as shown in Fig.'S 5 (a), the
교반 핀(F2)이 제2 탭재(3)의 표면(32)에 접촉하면, 마찰열에 의해 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 소성 유동화되어, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 교반 핀(F2)이 제2 탭재(3)에 삽입된다.When the stirring pin F2 contacts the
교반 핀(F2)의 전체가 제2 탭재(3)에 들어가고, 또한 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 전체면이 제2 탭재(3)의 표면(32)에 접촉하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 가접합용 회전 툴(F)을 회전시키면서 제2 탭재 접합 공정의 시점(s2)을 향해 상대 이동시킨다.When the whole of the stirring pin F2 enters the
가접합용 회전 툴(F)의 이동 속도(이송 속도)는 교반 핀(F2)의 치수ㆍ형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(1) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분의 경우, 100 내지 1000(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다. 가접합용 회전 툴(F)의 이동 시의 회전 속도는 삽입 시의 회전 속도와 동일하거나, 그것보다도 저속으로 한다. 또한, 가접합용 회전 툴(F)을 이동시킬 때에는, 숄더부(F1)의 축선을 연직선에 대해 진행 방향의 후방측으로 약간 경사지게 해도 좋지만, 경사지게 하지 않고 연직으로 하면, 가접합용 회전 툴(F)의 방향 전환이 용이해져, 복잡한 움직임이 가능해진다. 가접합용 회전 툴(F)을 이동시키면, 그 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 순차적으로 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(F2)으로 이격된 위치에서는 소성 유동화되어 있던 금속이 다시 경화된다.Although the moving speed (feeding speed) of the temporary welding rotary tool F is set according to the dimension and shape of the stirring pin F2, the material, thickness, etc. of the to-
가접합용 회전 툴(F)을 상대 이동시켜 제2 탭재 접합 공정의 시점(s2)까지 연속해서 마찰 교반을 행하면, 시점(s2)에서 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 그대로 제2 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the rotational welding tool F for temporary joining is relatively moved and friction stirring is performed continuously until the time point s2 of the second tap material joining step, the second joining rotation tool F is left as it is without leaving the temporary welding tool s2 at the time point s2. The process moves to the tap material joining process.
(2-1) 제2 탭재 접합 공정(2-1) Second Tab Material Bonding Step
제2 탭재 접합 공정에서는 제2 탭재(3)와 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J3)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하여, 당해 루트를 따라서 가접합용 회전 툴(F)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J3)에 대해 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 툴(F)을 도중에 이탈시키지 않고 제1 탭재 접합 공정의 시점(s2)으로부터 종점(e2)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the second tab member bonding step, friction stirring is performed on the butt portion J3 of the
또한, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 좌측에 미세한 공동 결함이 발생할 우려가 있으므로, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 우측에 피접합 금속 부재(1)가 위치하도록 제2 탭재 접합 공정의 시점(s2)과 종점(e2)의 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 피접합 금속 부재(1)측에 공동 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻는 것이 가능해진다.In addition, when turning the temporary welding rotation tool F to the right, since there exists a possibility that a microcavity may generate | occur | produce on the left side of the advancing direction of the temporary welding rotation tool F, the advancing direction of the temporary welding rotation tool F is carried out. It is preferable to set the position of the starting point s2 and the end point e2 of the second tab member bonding step so that the joined
덧붙여서 말하면, 가접합용 회전 툴(F)을 좌회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 우측에 미세한 공동 결함이 발생할 우려가 있으므로, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 좌측에 피접합 금속 부재(1)가 위치하도록 제2 탭재 접합 공정의 시점과 종점의 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도시는 생략하지만, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우의 종점(e2)의 위치에 시점을 형성하고, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우의 시점(s2)의 위치에 종점을 형성하면 좋다.Incidentally, in the case of rotating the temporary joining rotation tool F to the left, there is a possibility that a minute cavity defect may occur on the right side of the advancing direction of the temporary joining rotation tool F, so that the progress of the temporary joining rotation tool F is advanced. It is preferable to set the position of the start point and the end point of the second tab member joining step so that the joined
또한, 가접합용 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)이 맞댐부(J3)에 들어가면, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)에 의해 형성된 내측 코너부(3a, 3b)(도 2 참조)가 용접에 의해 가접합되어 있으므로, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3) 사이에 개구부가 발생하는 경우가 없다.In addition, when the stirring pin F2 of the temporary welding rotary tool F enters the butt | matching part J3, although the force which tries to isolate the to-
(2-2) 가접합 공정(2-2) Temporary Bonding Process
가접합용 회전 툴(F)이 제2 탭재 접합 공정의 종점(e2)에 도달하면, 종점(e2)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고 가접합 공정의 시점(s1)까지 연속해서 마찰 교반을 행하여, 그대로 가접합 공정으로 이행한다. 즉, 제2 탭재 접합 공정의 종점(e2)으로부터 가접합 공정의 시점(s1)까지 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 마찰 교반을 계속하고, 또한 시점(s1)에서 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 가접합 공정으로 이행한다. 이와 같이 하면, 제2 탭재 접합 공정의 종점(e2)에서의 가접합용 회전 툴(F)의 이탈 작업이 불필요해지고, 또한 가접합 공정의 시점(s1)에서의 가접합용 회전 툴(F)의 삽입 작업이 불필요해지므로, 예비적인 접합 작업의 효율화ㆍ신속화를 도모하는 것이 가능해진다.When the rotational welding tool F for temporary joining reaches the end point e2 of a 2nd tap material joining process, friction stirring is performed continuously to the starting point s1 of a temporary joining process, without ending friction stirring at the end point e2, Transfer to the temporary bonding process as it is. That is, friction stir is continued from the end point e2 of the 2nd tap material joining process to the time point s1 of the temporary joining process, without leaving | separating the rotational tool F for temporary joining, and also the rotation for temporary joining at the time point s1. The temporary joining process is performed without leaving the tool F away. By doing in this way, the detachment | work operation of the temporary welding rotation tool F in the end point e2 of a 2nd tab material joining process becomes unnecessary, and the temporary joining rotation tool F in the time point s1 of a temporary joining process is carried out. Since the insertion work is unnecessary, it becomes possible to improve the efficiency and speed of the preliminary joining work.
본 실시 형태에서는 제2 탭재 접합 공정의 종점(e2)으로부터 가접합 공정의 시점(s1)에 이르는 마찰 교반의 루트를 제2 탭재(3)에 설정하고, 가접합용 회전 툴(F)을 제2 탭재 접합 공정의 종점(e2)으로부터 가접합 공정의 시점(s1)으로 이동시킬 때의 이동 궤적을 제2 탭재(3)에 형성한다. 이와 같이 하면, 제2 탭재 접합 공정의 종점(e2)으로부터 가접합 공정의 시점(s1)에 이르는 공정 중에 있어서, 피접합 금속 부재(1)에 공동 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻는 것이 가능해진다.In this embodiment, the route of friction stirring from the end point e2 of the second tap material joining step to the time point s1 of the temporary joining step is set in the
가접합 공정에서는 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)(도 6 참조)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(1)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하여, 당해 루트를 따라서 가접합용 회전 툴(F)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J1)의 전체 길이에 걸쳐서 연속해서 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 툴(F)을 도중에 이탈시키지 않고 가접합 공정의 시점(s1)으로부터 종점(e1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the provisional bonding process, friction stir is performed with respect to the abutting part J1 (see FIG. 6) of the
가접합용 회전 툴(F)이 가접합 공정의 종점(e1)에 도달하면, 종점(e1)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고 제1 탭재 접합 공정의 시점(s3)까지 연속해서 마찰 교반을 행하여, 그대로 제1 탭재 접합 공정으로 이행한다. 즉, 가접합 공정의 종점(e1)으로부터 제1 탭재 접합 공정의 시점(s3)까지 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 마찰 교반을 계속하고, 또한 시점(s3)에서 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 제1 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the rotational welding tool F for temporary joining reaches the end point e1 of a temporary joining process, friction stirring is performed continuously to the starting point s3 of a 1st tap material joining process, without ending friction stirring at the end point e1, It transfers to a 1st tap material joining process as it is. That is, friction stir is continued from the end point e1 of the provisional joining process to the time point s3 of the 1st tab material joining process, without leaving the temporary welding rotation tool F, and also the rotation for provisional joining at the time point s3. The process moves to the first tab material joining step without detaching the tool F.
본 실시 형태에서는 가접합 공정의 종점(e1)으로부터 제1 탭재 접합 공정의 시점(s3)에 이르는 마찰 교반의 루트를 제1 탭재(2)에 설정하고, 가접합용 회전 툴(F)을 가접합 공정의 종점(e1)으로부터 제1 탭재 접합 공정의 시점(s3)으로 이동시킬 때의 이동 궤적을 제1 탭재(2)에 형성한다. 이와 같이 하면, 가접합 공정의 종점(e1)으로부터 제1 탭재 접합 공정의 시점(s3)에 이르는 공정 중에 있어서, 피접합 금속 부재(1)에 공동 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻는 것이 가능해진다.In this embodiment, the route of friction stirring from the end point e1 of the temporary bonding process to the time point s3 of the first tab member bonding process is set in the
(2-3) 제1 탭재 접합 공정(2-3) First Tab Material Bonding Step
제1 탭재 접합 공정에서는 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 맞댐부(J2)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하여, 당해 루트를 따라서 가접합용 회전 툴(F)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J2)에 대해 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 툴(F)을 도중에 이탈시키지 않고 제1 탭재 접합 공정의 시점(s3)으로부터 종점(e3)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the 1st tab material joining process, friction stirring is performed with respect to the butt | matching part J2 of the to-
또한, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시키고 있으므로, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 우측에 피접합 금속 부재(1)가 위치하도록 제1 탭재 접합 공정의 시점(s3)과 종점(e3)의 위치를 설정한다. 이와 같이 하면, 피접합 금속 부재(1)측에 공동 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻는 것이 가능해진다. 덧붙여서 말하면, 가접합용 회전 툴(F)을 좌회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 좌측에 피접합 금속 부재(1)가 위치하도록 제1 탭재 접합 공정의 시점과 종점의 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도시는 생략하지만, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우의 종점(e3)의 위치에 시점을 설치하고, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우의 시점(s3)의 위치에 종점을 설치하면 좋다.In addition, since the temporary welding rotation tool F is rotated to the right, the time point s3 of the 1st tab material joining process and the to-
또한, 가접합용 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)이 맞댐부(J2)에 들어가면, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 내측 코너부(2a, 2b)(도 2 참조)가 용접에 의해 가접합되어 있으므로, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2) 사이에 개구부가 발생하는 경우가 없다.Moreover, when the stirring pin F2 of the temporary welding rotary tool F enters the butt | matching part J2, although the force which tries to isolate the to-
가접합용 회전 툴(F)이 제1 탭재 접합 공정의 종점(e3)에 도달하면, 종점(e3)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고, 제1 탭재(2)에 설치한 종료 위치(EP1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측에 나타나는 이음매(경계선)의 연장선 상에 종료 위치(EP1)를 설치하고 있다. 덧붙여서 말하면, 종료 위치(EP1)는 후기하는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM1)이기도 하다.When the temporary welding rotation tool F reaches the end point e3 of the 1st tap material joining process, the end position E P1 provided in the
가접합용 회전 툴(F)이 종료 위치(EP1)에 도달하면, 가접합용 회전 툴(F)을 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(F2)을 종료 위치(EP1)로부터 이탈시킨다.When the temporary joining rotary tool F reaches the end position E P1 , it raises, rotating the temporary joining rotary tool F, and disengages the stirring pin F2 from the end position E P1 .
(2-4) 예비 구멍 형성 공정(2-4) preliminary hole forming process
계속해서, 예비 구멍 형성 공정을 실행한다. 예비 구멍 형성 공정은, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍(P1)을 형성하는 공정이다. 제1 예비 공정에 관한 예비 구멍 형성 공정에 있어서는, 제1 탭재(2)의 표면(22)에 설정된 SM1에 예비 구멍(P1)을 형성한다.Subsequently, a preliminary hole formation process is performed. As shown in FIG.4 (b), a preliminary hole formation process is a process of forming preliminary hole P1 in the starting position of the friction stirring in a 1st main joining process. In the preliminary hole formation process which concerns on a 1st preliminary process, the preliminary hole P1 is formed in S M1 set in the
예비 구멍(P1)은 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 저감시키는 목적으로 형성되는 것으로, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)[도 4의 (a) 참조]을 이탈시켰을 때에 형성되는 펀칭 홀(H1)을 도시하지 않은 드릴 등으로 직경 확장함으로써 형성된다. 펀칭 홀(H1)을 이용하면, 예비 구멍(P1)의 형성 공정을 간략화하는 것이 가능해지므로, 작업 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 예비 구멍(P1)의 형태에 특별히 제한은 없지만, 본 실시형태에서는 원통 형상으로 하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(2)에 예비 구멍(P1)을 형성하고 있지만, 예비 구멍(P1)의 위치에 특별히 제한은 없고, 제2 탭재(3)에 형성해도 좋고, 맞댐부(J2, J3)에 형성해도 좋지만, 적절하게는 본 실시 형태와 같이 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측에 나타나는 피접합 금속 부재(1)의 이음매(경계선)의 연장선 상에 형성하는 것이 바람직하다.The preliminary hole P1 is formed for the purpose of reducing the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of this bonding rotary tool G, and in this embodiment, stirring of the temporary welding rotary tool F is carried out. It is formed by diameter expansion of the punching hole H1 formed when the fin F2 (refer to FIG. 4 (a)) is separated with a drill etc. which are not shown in figure. When the punching hole H1 is used, the formation process of the preliminary hole P1 can be simplified, and it can shorten work time. Although there is no restriction | limiting in particular in the form of preliminary hole P1, In this embodiment, it is set as cylindrical shape. In addition, in this embodiment, although the preliminary hole P1 is formed in the
또한, 본 실시 형태에서는, 가접합용 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)[도 4의 (a) 참조]의 펀칭 홀(H1)을 직경 확장하여 예비 구멍(P1)으로 하는 경우를 예시하였지만, 교반 핀(F2)의 최대 외경(X2)이 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 최소 외경(Y3)보다도 크고, 또한 교반 핀(F2)의 최대 외경(X2)이 교반 핀(G2)의 최대 외경(Y2)보다도 작은(Y3 < X2 < Y2) 경우 등에 있어서는, 교반 핀(F2)의 펀칭 홀(H1)을 그대로 예비 구멍(P1)으로 해도 좋다.In addition, in this embodiment, the case where the punching hole H1 of the stirring pin F2 (refer FIG. 4 (a)) of the temporary welding rotary tool F is expanded and used as the preliminary hole P1 is illustrated. however, the maximum outer diameter (X of the stirring pin rotation for the maximum outside diameter (X 2) is the junction of the (F2) the tool (G) stirring pin (G2) minimum outside diameter (Y 3) than large, and stirring pin (F2) of the 2 ) When the smaller than the maximum outer diameter Y 2 of the stirring pin G2 (Y 3 <X 2 <Y 2 ), etc., the punching hole H1 of the stirring pin F2 is used as the spare hole P1 as it is. You may also
(3) 제1 본 접합 공정(3) First main bonding step
제1 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측에 있어서의 맞댐부(J1)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정에서는, 도 4의 (b)에 도시하는 본 접합용 회전 툴(G)을 사용하여, 가접합된 상태의 맞댐부(J1)에 대해 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측으로부터 마찰 교반을 행한다.A 1st main joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the surface A side of the to-
제1 본 접합 공정에서는, 도 7의 (a) 내지 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 개시 위치(SM1)에 형성한 예비 구멍(P1)에 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EM1)까지 이동시킨다. 즉, 제1 본 접합 공정에서는, 예비 구멍(P1)으로부터 마찰 교반을 개시하여, 종료 위치(EM1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the first main bonding step, as shown in FIGS. 7A to 7C, the bonding tool rotational tool G is formed in the preliminary hole P1 formed at the starting position S M1 . The stirring pin G2 is inserted (press-in), and the inserted stirring pin G2 is moved to the end position E M1 without leaving | separating in the middle. That is, in a 1st main joining process, friction stirring is started from the preliminary hole P1, and friction stirring is performed continuously to the end position E M1 .
여기서, 제1 예비 공정을 종료한 시점에서는, 가접합용 회전 툴(F)을 구비한 마찰 교반 장치는 제1 탭재(2)의 종료 위치(EP1)의 바로 위(도 6 참조)에 위치하고 있으므로, 제1 본 접합 공정의 개시 위치를 SM1로 하면, 본 접합용 회전 툴(G)을 구비한 마찰 교반 장치를 이동시키지 않고 제1 본 접합 공정을 행할 수 있어, 작업을 생략할 수 있다.Here, at the time point when the 1st preliminary process is complete | finished, the friction stirring apparatus provided with the rotational welding tool F for temporary joining is located directly above the end position E P1 of the 1st tab material 2 (refer FIG. 6). Therefore, when the start position of the first main joining step is set to S M1 , the first main joining step can be performed without moving the friction stirring device provided with the rotary tool G for the main joining, and the operation can be omitted. .
또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(2)에 마찰 교반의 개시 위치(SM1)를 설치하고, 제2 탭재(3)에 종료 위치(EM1)를 설치하고 있지만, 개시 위치(SM1)와 종료 위치(EM1)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.Moreover, in this embodiment, although the start position S M1 of friction stirring is provided in the
도 7의 (a) 내지 도 7의 (c)를 참조하여 제1 본 접합 공정을 보다 상세하게 설명한다.With reference to FIG.7 (a)-FIG.7 (c), a 1st main joining process is demonstrated in detail.
우선, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 예비 구멍(P1)[개시 위치(SM1)]의 바로 위에 본 접합용 회전 툴(G)을 위치시키고, 계속해서 본 접합용 회전 툴(G)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단을 예비 구멍(P1)에 삽입한다. 교반 핀(G2)을 예비 구멍(P1)에 들어가게 하면, 교반 핀(G2)의 주위면(측면)이 예비 구멍(P1)의 구멍벽에 접촉하여, 구멍벽으로부터 금속이 소성 유동화된다. 이와 같은 상태로 되면, 소성 유동화된 금속을 교반 핀(G2)의 주위면으로 밀어 젖히면서, 교반 핀(G2)이 들어가게 되므로, 압입 초기 단계에 있어서의 압입 저항을 저감시키는 것이 가능해지고, 또한 본 접합용 회전 툴(G)의 숄더부(G1)가 제1 탭재(2)의 표면(22)에 접촉하기 전에 교반 핀(G2)이 예비 구멍(P1)의 구멍벽에 접촉하여 마찰열이 발생하므로, 소성 유동화될 때까지의 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 즉, 마찰 교반 장치의 부하를 저감시키는 것이 가능해지고, 또한 본 접합 공정에 필요로 하는 작업 시간을 단축하는 것이 가능해진다.First, as shown to Fig.7 (a), the joining rotary tool G is located directly on the preliminary hole P1 (starting position S M1 ), and this joining rotary tool ( G) is lowered while turning right, and the tip of the stirring pin G2 is inserted into the preliminary hole P1. When the stirring pin G2 enters the preliminary hole P1, the circumferential surface (side surface) of the stirring pin G2 contacts the hole wall of the preliminary hole P1, and the metal is plastically fluidized from the hole wall. In such a state, the stirring fluid G enters while the plastic fluidized metal is pushed down to the circumferential surface of the stirring pin G2, so that the indentation resistance at the initial stage of the indentation can be reduced. Since the stirring pin G2 contacts the hole wall of the preliminary hole P1 before the shoulder portion G1 of the joining rotary tool G contacts the
교반 핀(G2)의 전체가 제1 탭재(2)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제1 탭재(2)의 표면(22)에 접촉하면, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 마찰 교반을 행하면서 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)의 일단부를 향해 본 접합용 회전 툴(G)을 상대 이동시키고, 또한 맞댐부(J2)를 가로질러 맞댐부(J1)에 돌입시킨다. 본 접합용 회전 툴(G)을 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 순차적으로 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(G2)과 이격된 위치에서는, 소성 유동화되어 있던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역(이하, 「표면측 소성화 영역(W1)」이라고 함)이 형성된다.When the whole of the stirring pin G2 enters the
본 접합용 회전 툴(G)의 이동 속도(이송 속도)는 교반 핀(G2)의 치수ㆍ형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(1) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분의 경우, 30 내지 300(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다.Although the moving speed (feeding speed) of this joining rotary tool G is set according to the dimension and shape of the stirring pin G2, the material, thickness, etc. of the to-
피접합 금속 부재(1)로의 입열량이 과대해질 우려가 있는 경우에는, 본 접합용 회전 툴(G)의 주위에 표면(A)측으로부터 물을 공급하는 등을 하여 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b) 사이에 냉각수가 들어가면, 접합면[단부면(11a, 11b), 도 2의 (b) 참조]에 산화 피막을 발생시킬 우려가 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 가접합 공정을 실행하여 피접합 금속 부재(1) 사이의 간극을 폐색하고 있으므로, 피접합 금속 부재(1) 사이에 냉각수가 들어가기 어려워, 접합부의 품질을 열화시킬 우려가 없다.When there exists a possibility that the heat input amount to the to-
피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)에서는 피접합 금속 부재(1)의 이음매 상(가접합 공정에 있어서의 이동 궤적 상)에 마찰 교반의 루트를 설정하여, 당해 루트를 따라서 본 접합용 회전 툴(G)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J1)의 일단부로부터 타단부까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 맞댐부(J1)의 타단부까지 본 접합용 회전 툴(G)을 상대 이동시키면, 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J3)를 가로지르게 하여, 그대로 종료 위치(EM1)를 향해 상대 이동시킨다.In the abutting part J1 of the
또한, 본 실시 형태에서는, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측에 나타나는 피접합 금속 부재(1)의 이음매(경계선)의 연장선 상에 마찰 교반의 개시 위치(SM1)를 설정하고 있으므로, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 루트를 일직선으로 할 수 있다. 마찰 교반의 루트를 일직선으로 하면, 본 접합용 회전 툴(G)의 이동 거리를 최소한으로 억제할 수 있으므로, 제1 본 접합 공정을 효율적으로 행하는 것이 가능해지고, 또한 본 접합용 회전 툴(G)의 마모량을 저감시키는 것이 가능해진다.In addition, in this embodiment, the starting position S M1 of friction stirring is set on the extension line of the seam (boundary line) of the to-
본 접합용 회전 툴(G)이 종료 위치(EM1)에 도달하면, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 툴(G)을 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(G2)을 종료 위치(EM1)[도 7의 (b) 참조]로부터 이탈시킨다. 또한, 종료 위치(EM1)에 있어서 교반 핀(G2)을 상방으로 이탈시키면, 교반 핀(G2)과 대략 동일한 형태의 펀칭 홀(Q1)이 불가피하게 형성되게 되지만, 본 실시 형태에서는 그대로 남겨 둔다.When this joining rotary tool G reaches the end position E M1 , as shown in FIG.7 (c), it raises while rotating this joining rotary tool G, and raises the stirring pin G2. A departure is made from the end position E M1 (see FIG. 7B). In addition, when the stirring pin G2 is displaced upward at the end position E M1 , the punching hole Q1 having the same shape as the stirring pin G2 is inevitably formed, but is left as it is in this embodiment. .
본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 종료 위치(EM1)로부터 이탈시킬 때의 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 속도(이탈 시의 회전 속도)는 이동 시의 회전 속도보다도 고속으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 이탈 시의 회전 속도를 이동 시의 회전 속도와 동일하게 한 경우에 비해, 교반 핀(G2)의 이탈 저항이 작아지므로, 종료 위치(EM1)에 있어서의 교반 핀(G2)의 이탈 작업을 신속하게 행하는 것이 가능해진다.The rotational speed (rotational speed at the time of movement) of this rotational rotation tool G when the stirring pin G2 of this rotational rotation tool G separates from the end position E M1 is the rotational speed at the time of movement. It is preferable to make it higher speed. In this way, since the separation resistance of the stirring pin G2 becomes small compared with the case where the rotational speed at the time of departure is the same as the rotational speed at the time of movement, the stirring pin G2 in the end position E M1 It is possible to perform the detachment work quickly.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 본 접합 공정 전에 제1 예비 공정을 행하였지만, 제1 예비 공정을 생략하여, 제1 준비 공정의 직후에 제1 본 접합 공정을 행해도 좋다.In addition, in this embodiment, although the 1st preliminary process was performed before the 1st main joining process, you may abbreviate | omit the 1st preliminary process and may perform a 1st main joining process immediately after a 1st preparation process.
(4) 제2 준비 공정(4) 2nd preparation process
제2 준비 공정은 제2 예비 공정에 앞서 행해지는 준비 공정이다. 본 실시 형태에서는, 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측을 상방을 향하게 하여, 도시하지 않은 마찰 교반 장치에 다시 설치하는 재설치 공정을 구비하는 것이다.The second preparation step is a preparation step performed before the second preliminary step. In this embodiment, the back surface B side of the to-
(4-1) 재설치 공정(4-1) Reinstallation Process
재설치 공정에서는, 제1 본 접합 공정을 종료한 피접합 금속 부재(1)의 구속을 해제한 후, 피접합 금속 부재(1)의 표리를 반대로 하고, 이면(B)측을 상방을 향하게 하여, 마찰 교반 장치의 가대에 다시 설치한다. 본 실시 형태에서는, 도 1에 도시하는 전후 축주위로 피접합 금속 부재(1)를 반(半)회전시켜, 피접합 금속 부재(1)의 표리를 반대로 한다.In the reinstallation step, after the restraint of the joined
여기서, 도 8의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 제2 준비 공정의 재설치 공정 후에 있어서, 맞댐부(J1)로부터 제1 금속 부재(1a)측을 바라보는 단면도이다. 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 재설치 공정에서는 피접합 금속 부재(1)의 상면이 이면(B)으로 되는 동시에, 맞댐부(J1)측으로부터 제1 금속 부재(1a)를 바라보면, 피접합 금속 부재(1)의 좌측에 제1 탭재(2), 우측에 제2 탭재(3)가 위치한다.Here, FIG. 8 (a) is sectional drawing which looks at the
또한, 마찰 교반 장치의 형태에 따라서는, 피접합 금속 부재(1)의 구속을 해제하지 않고 표리를 회전시켜도 좋다.In addition, depending on the form of the friction stirring device, the front and back may be rotated without releasing the restraint of the
(5) 제2 예비 공정(5) second preliminary step
제2 예비 공정은, 제2 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정으로, 이면(B)측에 있어서, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 맞댐부(J2)를 접합하는 (5-1) 제1 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 접합하는 (5-2) 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 맞댐부(J3)를 접합하는 (5-3) 제2 탭재 접합 공정과, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 (5-4) 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다. 또한, (5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정에 있어서는, 가접합용 회전 툴(F)을 사용한다.The 2nd preliminary process is a process performed before a 2nd main joining process, and joins the butt | matching part J2 of the to-
(5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정(5-1) First Tab Material Bonding Step, (5-2) Temporary Bonding Step and (5-3) Second Tab Material Bonding Step
(5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정은 상기한 제1 예비 공정에 관한 (2-3) 제1 탭재 접합 공정, (2-2) 가접합 공정 및 (2-1) 제2 탭재 접합 공정과 대략 동등한 공정이다. 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 하나의 가접합용 회전 툴(F)을 일필휘지와 같이 연속된 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 맞댐부(J2, J1, J3)의 순으로 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP2)에 삽입한 가접합용 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)[도 4의 (a) 참조]을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EP2)까지 이동시키고, (5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정을 연속해서 실행한다. 또한, 종료 위치(EP2)는 이후에 행하는 제2 본 접합 공정의 개시 위치(SM2)로 된다.(5-1) The 1st tab material joining process, (5-2) provisional bonding process, and (5-3) 2nd tab material joining process are the (2-3) 1st tab material joining process which concerns on said 1st preliminary process, It is a process substantially the same as the (2-2) provisional bonding process and (2-1) 2nd tab material bonding process. As shown in FIG. 8 (b), one temporary welding rotary tool F is moved to form a continuous movement trajectory (bead) like a single stroke, so that the abutments J2, J1, J3 Friction stirring is performed continuously in order. That is, it moves to the end position E P2 without deviating the stirring pin F2 (refer FIG. 4 (a)) of the temporary welding rotary tool F inserted in the starting position S P2 of friction stirring in the middle. (5-1) The 1st tab material joining process, the (5-2) provisional bonding process, and (5-3) 2nd tab material joining process are performed continuously. In addition, the end position E P2 becomes the start position S M2 of the second main bonding step to be performed later.
여기서, 제1 예비 공정에서는, 도 6에 도시한 바와 같이 제2 탭재(3)측으로부터, (2-1) 제2 탭재 접합 공정, (2-2) 가접합 공정 및 (2-3) 제1 탭재 접합 공정을 순차적으로 행하였다. 한편, 제2 예비 공정에서는 맞댐부(J1)로부터 금속 부재(1a)측을 바라보면, 제1 탭재(2)가 피접합 금속 부재(1)의 좌측에 위치하는 동시에, 제1 본 접합 공정을 종료한 시점에서, 본 접합용 회전 툴(G)을 구비한 마찰 교반 장치가 제1 탭재(2)의 상방에 위치하고 있으므로, 제1 탭재(2)측으로부터 (5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정을 순차적으로 행한다. 이와 같이 하면, 가접합용 회전 툴(F)을 구비한 마찰 교반 장치의 이동 거리가 작아지게 되므로, 작업을 생략할 수 있다.Here, in the 1st preliminary process, as shown in FIG. 6, (2-1) 2nd tab material joining process, (2-2) provisional bonding process, and (2-3) agent from the
또한, (5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정의 상세한 설명은, 제1 예비 공정과 대략 동등하므로 생략한다.In addition, detailed description of (5-1) 1st tab material joining process, (5-2) provisional joining process, and (5-3) 2nd tab material joining process is substantially equivalent to 1st preliminary process, and it abbreviate | omits.
(5-4) 예비 구멍 형성 공정(5-4) preliminary hole forming process
예비 구멍 형성 공정은, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM2)에 예비 구멍(P2)을 형성하는 공정이다. 즉, 예비 구멍 형성 공정은 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 예정 위치에 예비 구멍(P2)을 형성하는 공정이다. 이에 의해, 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 저감시킬 수 있다.As shown in FIG.9 (a), a preliminary hole formation process is a process of forming preliminary hole P2 in the starting position S M2 of friction stirring in a 2nd main joining process. That is, the preliminary hole forming step is a step of forming the preliminary hole P2 at the insertion scheduled position of the stirring pin G2 of the rotary tool G for bonding. Thereby, the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of this bonding rotation tool G can be reduced.
또한, (5-4) 예비 구멍 형성 공정은 제1 예비 공정에 관한 (2-4) 예비 구멍 형성 공정과 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In addition, since the preliminary hole formation process (5-4) is substantially equivalent to the preliminary hole formation process (2-4) regarding a 1st preliminary process, detailed description is abbreviate | omitted.
(6) 제2 본 접합 공정(6) second bone bonding step
제2 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측에 있어서의 맞댐부(J1)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제2 본 접합 공정에서는 본 접합용 회전 툴(G)을 사용하여, 가접합된 상태의 맞댐부(J2)에 대해 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측으로부터 마찰 교반을 행한다.The 2nd present joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the back surface B side of the to-
제2 본 접합 공정은, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 탭재(3)의 이면(33)에 설정된 SM2에 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EM2)까지 이동시킨다. 제2 본 접합 공정에서는 예비 구멍(P2)으로부터 마찰 교반을 개시하여, 종료 위치(EM2)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 제2 본 접합 공정의 개시 위치(SM2)는 제1 본 접합 공정의 종료 위치(EM1)측의 상방에 위치한다. 본 접합용 회전 툴(G)을 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 순차적으로 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 이격된 위치에서는 소성 유동화되어 있던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역(이하, 「이면측 소성화 영역(W2)」이라고 함)이 형성된다.As shown in Figs. 9A and 9B, the second main bonding step is a rotational tool G for bonding to S M2 set on the
여기서, 제2 예비 공정을 종료한 시점에서는, 가접합용 회전 툴(F)을 구비한 마찰 교반 장치는 제2 탭재(3)의 종료 위치(EP2)의 바로 위[도 8의 (b) 참조]에 위치하고 있으므로, 제2 본 접합 공정의 개시 위치(SM2)를 제2 탭재(3)의 상방에 설정하면, 본 접합용 회전 툴(G)을 구비한 마찰 교반 장치를 이동시키지 않고 제1 본 접합 공정을 행할 수 있어, 작업을 생략할 수 있다.Here, when the 2nd preliminary process is complete | finished, the friction stirring apparatus provided with the rotational tool F for provisional joining is immediately above the end position E P2 of the 2nd tab material 3 (FIG. 8 (b)). Reference], if the start position S M2 of the second main bonding step is set above the
제2 본 접합 공정에 대해서는, 제1 본 접합 공정과 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 예비 공정을 행하였지만, 제2 예비 공정을 생략하여, 제1 본 접합 공정의 직후에 제2 본 접합 공정을 행해도 좋다.Since a 2nd main bonding process is substantially the same as a 1st main bonding process, detailed description is abbreviate | omitted. In addition, in this embodiment, although the 2nd preliminary process was performed, you may omit a 2nd preliminary process and may perform a 2nd main bonding process immediately after a 1st main bonding process.
(7) 탭재 절제 공정(7) tapping material cutting process
탭재 절제 공정에서는 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)를 피접합 금속 부재(1)로부터 절제한다. 본 실시 형태에서는 제2 본 접합 공정을 종료한 피접합 금속 부재(1)를 마찰 교반 장치의 가대로부터 일단 제거하여, 도시하지 않은 절삭 기구를 사용하여 맞댐부(J2, J3)를 따라서 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)를 절제한다. 이때, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A) 및 이면(B)에 형성되어 있는 버어를 제거하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 후기하는 (8-1) 탭재 배치 공정을 행할 때에, 피접합 금속 부재(1)에 제1 탭재(2') 및 제2 탭재(3')를 밀착시킬 수 있다.In the tab member cutting process, the
도 10은 탭재 절제 공정을 행한 후의 피접합 금속 부재(1)를 도시한 사시도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)은 제1 측면(C)측으로부터 제2 측면(D)측에 걸쳐서 연속해서 형성되어 있다. 한편, 표면측 소성화 영역(W1)과 이면측 소성화 영역(W2) 사이에는 제1 측면(C)측으로부터 제2 측면(D)측에 걸쳐서 연속하는 미세한 간극(미접합부)이 형성되어 있다.FIG. 10: is a perspective view which shows the to-
여기서, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)에는 본 접합용 회전 툴(G)의 진행 방향(화살표 V1, V2 참조) 좌측, 즉 제2 금속 부재(1b)에, 제1 측면(C)측으로부터 제2 측면(D)측에 걸쳐서 연속하는 공동 결함(R1, R2)이 발생하고 있는 것으로 한다.Here, the surface-side small flame region (W1) and the back side small flame region (W2), the traveling direction of the rotary tool (G) for the bonding (see the arrow V 1, V 2) the left side, i.e., the second metal member (1b) It is assumed that cavity defects R 1 and R 2 that are continuous from the first side C side to the second side D side are generated.
(8) 제3 준비 공정(8) 3rd preparation process
제3 준비 공정은 제1 측면(C)측의 마찰 교반을 행할 때에, 피접합 금속 부재(1)의 마찰 교반의 개시 위치나 종료 위치가 설치되는 덧댐 부재[제1 탭재(2') 및 제2 탭재(3')]를 준비하는 공정이다. 제3 준비 공정은, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)의 양측에 제1 탭재(2')와 제2 탭재(3')를 배치하는 (8-1) 탭재 배치 공정과, 제1 탭재(2')와 제2 탭재(3')를 용접에 의해 피접합 금속 부재(1)에 가접합하는 (8-2) 용접 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 제1 측면(C)이 상면을 향하도록 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 설치하는 (8-3) 재설치 공정을 구비하는 것이다.In the third preparation step, when the friction stir at the side of the first side surface C is performed, an addition member (first tab member 2 ') and the first position at which the start position and the end position of the friction stir of the joined
(8-1) 탭재 배치 공정(8-1) Tap Repositioning Process
탭재 배치 공정에서는, 도 11에 도시한 바와 같이 제2 본 접합 공정을 종료한 피접합 금속 부재(1)에 있어서, 맞댐부(J1)를 덮도록 표면(A)에 제2 탭재(3')를 배치하여, 그 접촉면(31')을 표면(A)에 접촉시킨다. 또한, 맞댐부(J1)를 덮도록 이면(B)측에 제1 탭재(2')를 배치하여, 그 접촉면(21')을 이면(B)에 접촉시킨다. 이때, (1-2) 탭재 배치 공정과 마찬가지로, 제1 탭재(2')와 제2 탭재(3')의 표면 및 이면과 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)을 동일 평면에 위치시킨다.In the tab member arrangement step, as shown in FIG. 11, in the to-
(8-2) 용접 공정(8-2) welding process
용접 공정에서는, 도 11에 도시한 바와 같이 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2')에 의해 형성된 내측 코너부(2a', 2b')를 용접하여 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2')를 접합한다. 또한, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3')에 의해 형성된 내측 코너부(3a', 3b')를 용접하여 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3')를 접합한다.In the welding process, as shown in FIG. 11, the
(8-3) 재설치 공정(8-3) Reinstallation Process
재설치 공정에서는, 도 11에 도시한 바와 같이 용접 공정이 종료된 피접합 금속 부재(1)의 제1 측면(C)을, 상면을 향하게 하는 동시에, 맞댐부(J1)로부터 제1 금속 부재(1a)를 바라보면 좌측에 제2 탭재(3')가 위치하도록, 피접합 금속 부재(1)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 구속시켜 다시 설치한다.In the reinstallation process, as shown in FIG. 11, the first side C of the joined
(9) 제3 예비 공정(9) Third preliminary step
제3 예비 공정은, 제3 본 접합 공정에 앞서, 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 (9-1) 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.The 3rd preliminary process is equipped with the (9-1) preliminary hole formation process which forms a preliminary hole in the starting position of friction stirring before a 3rd main joining process.
(9-1) 예비 구멍 형성 공정(9-1) preliminary hole formation process
예비 구멍 형성 공정은, 도 11에 도시한 바와 같이 제3 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM3)에 예비 구멍(P3)을 형성하는 공정이다. 즉, 예비 구멍 형성 공정은 상기한 예비 구멍 형성 공정과 마찬가지로, 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 예정 위치에 예비 구멍(P3)을 형성하는 공정이다. 이에 의해, 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 저감시킬 수 있다. (9-1) 예비 구멍 형성 공정은 제1 예비 공정에 관한 (2-4) 예비 구멍 형성 공정과 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.The preliminary hole forming step is a step of forming the preliminary hole P3 at the start position S M3 of friction stirring in the third main joining step as shown in FIG. 11. That is, the preliminary hole forming step is a step of forming the preliminary hole P3 at the insertion scheduled position of the stirring pin G2 of the rotary tool G for bonding, similarly to the preliminary hole forming step. Thereby, the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of this bonding rotation tool G can be reduced. (9-1) The preliminary hole forming step is substantially the same as the (2-4) preliminary hole forming step relating to the first preliminary step, and thus, detailed description thereof is omitted.
(10) 제3 본 접합 공정(10) Third bone bonding step
제3 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(1)의 제1 측면(C)측에 있어서의 맞댐부(J1)를 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제3 본 접합 공정에서는, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이 본 접합용 회전 툴(G)을 사용하여, 제2 탭재(3')의 표면(32')에 형성된 예비 구멍(P3)에 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하여, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EM3)까지 이동시킨다[진행 방향(V3) 참조]. 즉, 제3 본 접합 공정의 개시 위치(SM3)는 제1 본 접합 공정의 개시 위치측[진행 방향(V1) 참조]에 위치한다.3rd this joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the 1st side surface C side of the to-
본 접합용 회전 툴(G)을 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 순차적으로 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 이격된 위치에서는, 소성 유동화되어 있던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역(이하, 「제1 측면측 소성화 영역(W3)」이라고 함)이 형성된다. 종료 위치(EM3)까지 마찰 교반을 행하면, 도 13에 도시한 바와 같이 제1 탭재(2')의 표면에는 펀칭 홀(Q3)이 형성되지만, 본 실시 형태에서는 그대로 남겨 둔다.When the joining rotary tool G is moved, the metal around the stirring pin G2 is plastically fluidized sequentially, and at the position spaced apart from the stirring pin G2, the metal which has been plastically fluidized again hardens again. Thus, a plasticized region (hereinafter referred to as "first side side plasticized region W3") is formed. When friction stirring is performed to the end position E M3 , the punching hole Q3 is formed on the surface of the
여기서, 제2 본 접합 공정을 종료한 시점에서는, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 가접합용 회전 툴(F)을 구비한 마찰 교반 장치는 제1 탭재(2)의 상방에 위치하고 있다. 그로 인해, 도 12에 도시한 바와 같이 제3 본 접합 공정의 개시 위치를 제2 탭재(3')의 상방에 설정하면, 본 접합용 회전 툴(G)을 구비한 마찰 교반 장치를 이동시키지 않고 제3 본 접합 공정을 행할 수 있어, 작업을 생략할 수 있다. 제3 본 접합 공정의 상세한 설명은 제1 본 접합 공정과 대략 동등하므로 생략한다.Here, when the 2nd main joining process is complete | finished, as shown in FIG.9 (b), the friction stirring apparatus provided with the rotational tool F for temporary joining is located above the
도 13에 도시한 바와 같이, 제3 본 접합 공정을 행하면, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)의 제1 측면(C)측의 일부와, 제1 측면측 소성화 영역(W3)이 중복된다. 즉, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)의 일부가 다시 마찰 교반됨으로써, 제1 측면(C)측의 공동 결함(R1) 및 공동 결함(R2)의 적어도 일부가 제1 측면측 소성화 영역(W3)에 의해 분단된다. 이에 의해, 공동 결함(R1) 및 공동 결함(R2)에 충전부(S1, S2)가 각각 형성된다.As shown in FIG. 13, when a 3rd main bonding process is performed, a part of the 1st side surface C side of the surface side plasticization area | region W1 and the back side plasticization area | region W2, and the 1st side surface side small size will be described. Torch area W3 overlaps. That is, the surface side small flame region (W1) and the back surface predetermined by being a part of the flame zone (W2) for friction stir again, the first side (C) co-defective (R 1) and cavity defects (R 2) on the side of at least A part is divided by the 1st side side plasticization area | region W3. Thereby, the charging parts S 1 and S 2 are formed in the cavity defect R 1 and the cavity defect R 2 , respectively.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제3 본 접합 공정을 행하기 전에 제3 준비 공정 및 제3 예비 공정을 행하였지만, 제3 준비 공정 및 제3 예비 공정(단, 재설치 공정을 제외함)을 생략하고, 제2 본 접합 공정의 직후에 제3 본 접합 공정을 행해도 좋다.In addition, in this embodiment, although the 3rd preparatory process and the 3rd preliminary process were performed before performing the 3rd main joining process, the 3rd preparatory process and the 3rd preliminary process (except a reinstallation process) are abbreviate | omitted. The third main bonding step may be performed immediately after the second main bonding step.
또한, 제3 본 접합 공정 전에 상기한 제1 탭재 접합 공정, 가접합 공정, 제2 탭재 접합 공정을 행해도 좋다.In addition, you may perform the above-mentioned 1st tab material joining process, a temporary joining process, and a 2nd tab material joining process before a 3rd main joining process.
(11) 제4 준비 공정(11) 4th preparation process
제4 준비 공정은 제4 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정으로, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(1)의 제2 측면(D)측을 상방을 향하게 하여, 도시하지 않은 클램프에 다시 설치하는 (11-1) 재설치 공정을 구비하는 것이다.The fourth preparation step is a step performed before the fourth main joining step. In the present embodiment, the second side surface D side of the to-
(11-1) 재설치 공정(11-1) Reinstallation Process
재설치 공정에서는 제3 본 접합 공정을 종료한 피접합 금속 부재(1)의 구속을 해제한 후, 피접합 금속 부재(1)의 표리를 반대로 하여, 제2 측면(D)측을 상방을 향하게 하여, 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 다시 설치한다. 본 실시 형태에서는 도 12에 도시하는 좌우 축주위로 피접합 금속 부재(1)를 반회전시켜 피접합 금속 부재(1)의 표리를 반대로 한다. 이에 의해, 도 14에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)의 상면이 제2 측면(D)으로 되는 동시에, 맞댐부(J1)로부터 제2 금속 부재(1b)를 바라보면 우측에 제1 탭재(2')가 위치한다.In the reinstallation process, after the restraint of the joined
또한, 마찰 교반 장치에 따라서는, 피접합 금속 부재(1)의 구속을 해제하지 않고 표리를 회전시켜도 좋다.In addition, depending on the friction stirring device, the front and back may be rotated without releasing the restraint of the
(12) 제4 예비 공정(12) Fourth preliminary step
제2 예비 공정은 제4 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정으로, 제2 측면(D)측에 있어서, 제4 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 (12-1) 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.The 2nd preliminary process is a process performed before a 4th main joining process, and forms a preliminary hole in the start position of friction stirring in a 4th main joining process in the 2nd side surface D side (12-1 ) A preliminary hole forming step is provided.
(12-1) 예비 구멍 형성 공정(12-1) preliminary hole forming process
예비 구멍 형성 공정은, 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이 제4 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM4)에 예비 구멍(P4)을 형성하는 공정이다. 이에 의해, 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 저감시킬 수 있다.The preliminary hole forming step is a step of forming the preliminary hole P4 at the starting position S M4 of friction stirring in the fourth main joining step as shown in FIG. 14A. Thereby, the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of this bonding rotation tool G can be reduced.
또한, (12-1) 예비 구멍 형성 공정은 제1 예비 공정에 관한 (2-4) 예비 구멍 형성 공정과 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In addition, since the preliminary hole formation process (12-1) is substantially equivalent to the (2-4) preliminary hole formation process which concerns on a 1st preliminary process, detailed description is abbreviate | omitted.
(13) 제4 본 접합 공정(13) Fourth main bonding step
제4 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(1)의 제2 측면(D)에 있어서의 맞댐부(J1)를 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제4 본 접합 공정에서는 본 접합용 회전 툴(G)을 사용하여, 피접합 금속 부재(1)의 제2 측면(D)측으로부터 마찰 교반을 행한다.The 4th present joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the 2nd side surface D of the to-
제4 본 접합 공정은, 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(2')에 설치된 개시 위치(SM4)에 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하여, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EM4)까지 이동시킨다. 제4 본 접합 공정에서는 예비 구멍(P4)으로부터 마찰 교반을 개시하여, 종료 위치(EM4)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 제4 본 접합 공정의 개시 위치(SM4)는 제2 본 접합 공정의 개시 위치측[진행 방향(V2) 참조]에 위치한다. 본 접합용 회전 툴(G)을 이동시키면, 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 순차적으로 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 이격된 위치에서는 소성 유동화되어 있던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역(이하, 「제2 측면측 소성화 영역(W4)」이라고 함)이 형성된다.In the fourth main bonding step, as illustrated in FIG. 14A, the stirring pin G2 of the rotary tool G for bonding is placed at the starting position S M4 provided in the
제3 본 접합 공정을 종료한 시점에서는, 도 13에 도시한 바와 같이 본 접합용 회전 툴(G)을 구비한 마찰 교반 장치는 제1 탭재(2')의 상방에 위치한다. 그리고, (11-1) 재설치 공정 후에 있어서 좌우축으로 반회전시킨 것에 의해, 당해 마찰 교반 장치는 아직, 제1 탭재(2')의 상방에 위치한다. 그로 인해, 제4 본 접합 공정의 개시 위치를 제1 탭재(2')의 상방에 설정하면, 본 접합용 회전 툴(G)을 구비한 마찰 교반 장치를 이동시키지 않고 제4 본 접합 공정을 행할 수 있어, 작업을 생략화할 수 있다.When the 3rd main joining process is complete | finished, as shown in FIG. 13, the friction stirring apparatus provided with the rotation tool G for this bonding is located above the 1st tab material 2 '. And the said friction stirring apparatus is still located above the 1st tab material 2 'by half-rotating to the left-right axis after a (11-1) reinstallation process. Therefore, if the start position of a 4th main joining process is set above 1st tab material 2 ', a 4th main joining process may be performed without moving the friction stirring apparatus provided with the rotation tool G for this joining. Can be omitted.
여기서, 제4 본 접합 공정을 행하면, 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)의 제2 측면(D)측의 일부와, 제2 측면측 소성화 영역(W4)이 중복된다. 즉, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)의 일부가 다시 마찰 교반됨으로써, 제2 측면(D)측의 공동 결함(R1) 및 공동 결함(R2)의 적어도 일부가 제2 측면측 소성화 영역(W4)에 의해 분단된다. 이에 의해, 공동 결함(R1) 및 공동 결함(R2)에 충전부(S3, S4)가 각각 형성된다.Here, when the fourth main bonding step is performed, as shown in FIG. 14B, a part of the second side surface D side of the surface-side plasticized region W1 and the back-side plasticized region W2, Second side surface plasticization region W4 overlaps. That is, the surface side small flame region (W1) and the back surface predetermined by being a part of the flame zone (W2) for friction stir again, and the second side (D) co-defective (R 1) and cavity defects (R 2) on the side of at least A part is divided by the 2nd side side plasticization area | region W4. As a result, the charging portions S 3 and S 4 are formed in the cavity defect R 1 and the cavity defect R 2 , respectively.
또한, 제4 본 접합 공정을 행하기 전에, (12-1) 예비 구멍 형성 공정을 생략하고, 제3 본 접합 공정의 직후에 제3 본 접합 공정을 행해도 좋다. 또한, 제4 본 접합 공정 전에, 상기한 제1 탭재 접합 공정, 가접합 공정, 제2 탭재 접합 공정을 행해도 좋다.In addition, before performing a 4th main bonding process, you may abbreviate | omit the preliminary hole formation process (12-1), and may perform a 3rd main bonding process immediately after a 3rd main bonding process. In addition, you may perform the above-mentioned 1st tab material joining process, a temporary joining process, and a 2nd tab material joining process before a 4th main joining process.
(14) 탭재 절제 공정(14) tapping material cutting process
탭재 절제 공정에서는, 제4 본 접합 공정을 종료한 후에, 제1 탭재(2') 및 제2 탭재(3')를 피접합 금속 부재(1)로부터 절제한다(도 1 참조). 이때, 피접합 금속 부재(1)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에서 발생한 버어를 제거하는 것이 바람직하다.In a tab material cutting process, after finishing 4th main joining process, the 1st tab material 2 'and the 2nd tab material 3' are cut out from the to-be-joined metal member 1 (refer FIG. 1). At this time, it is preferable to remove the burr generated in the first side surface C and the second side surface D of the
이상 설명한 본 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 도 1에 도시한 바와 같이 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)가 두꺼운 것이라고 해도, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 마찰 교반을 행함으로써, 제1 측면(C)으로부터 제2 측면(D)으로 연속하는 간극[도 30의 간극(119) 참조]을 메울 수 있다.According to the joining method which concerns on this embodiment demonstrated above, even if the
또한, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향 및 진행 방향을 상기한 바와 같이 설정한 경우, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)에, 제1 측면(C)으로부터 제2 측면(D)에 걸쳐서 연속하는 공동 결함(R1, R2)이 형성되었다고 해도, 제3 본 접합 공정에 있어서의 개시 위치(SM3)를 제1 본 접합 공정의 개시 위치(SM1)측, 제4 본 접합 공정에 있어서의 개시 위치(SM4)를 제2 본 접합 공정에 있어서의 개시 위치(SM2)측으로 설정하여 마찰 교반을 함으로써, 공동 결함(R1, R2)을 각각 분단하는 충전부(S1 내지 S4)를 형성할 수 있다.In addition, when the rotation direction and the advancing direction of this bonding rotation tool G are set as mentioned above, 1st side surface C to the surface side plasticization area | region W1 and the back surface side plasticization area | region W2. Even if continuous cavity defects R 1 and R 2 are formed over the second side surface D, the starting position S M3 in the third main bonding step is set to the starting position S of the first main bonding step. M1) side, the fourth by this joining operation start position (S M4) the second start position (S M2) friction stir set side in the present bonding process in, joint defects (R 1, R 2) Charge portions S 1 to S 4 may be formed to respectively divide the portions.
즉, 본 실시 형태에서는, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향은 모두 우회전으로 설정하고 있으므로, 공동 결함(R)은 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)의 진행 방향 좌측에 발생할 가능성이 높아, 진행 방향 우측은 비교적 고밀도의 소성화 영역이 형성된다. 이와 같은 마찰 교반의 특성을 이용하여, 도 1의 (a) 및 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 공동 결함(R1, R2)이 제2 금속 부재(1b)에 형성될 가능성이 높은 경우에는, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정의 본 접합용 회전 툴(G)의 개시 위치를 상기한 바와 같이 설정함으로써, 공동 결함(R1, R2)의 양단부를 비교적 밀도가 높은 소성화 영역으로 분단할 수 있다. 이에 의해, 제1 측면(C)과 제2 측면(D) 사이에 있어서의 수밀성 및 기밀성이 보다 높은 피접합 금속 부재(1)를 제조할 수 있다.That is, in this embodiment, since all the rotation directions of this bonding rotation tool G are set to the right rotation, the cavity defect R of the surface side plasticization area | region W1 and the back side plasticization area | region W2 is It is highly likely to occur on the left side of the advancing direction, and a relatively high density plasticized region is formed on the right side of the advancing direction. By using the characteristics of such friction stirring, as shown in Figs. 1A and 1B, the cavity defects R 1 and R 2 are likely to be formed in the
여기서, 본 접합용 회전 툴(G)이 맞댐부(J1, J2)를 가로지를 때에, 소성화 영역(W1 내지 W4)에 산화 피막이 형성될 가능성이 있다. 예를 들어, 도 7의 (b)를 참조한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)로부터 제2 탭재(3)를 향해 마찰 교반을 행할 때, 맞댐부(J3)를 가로지를 때에, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2) 사이에 형성되어 있던 산화 피막이 표면측 소성화 영역(W1)측으로 말려든다. 산화 피막은 본 접합용 회전 툴(G)이 우회전이면 표면측 소성화 영역(W1)의 진행 방향 우측에, 좌회전이면 표면측 소성화 영역(W1)의 진행 방향 좌측에 형성될 가능성이 높다.Here, when this joining rotation tool G crosses the butt | matching part J1, J2, there exists a possibility that an oxide film may be formed in plasticization area | regions W1-W4. For example, as shown in FIG.7 (b), when performing friction stirring from the to-
그러나, 본 실시 형태에 따르면, 소성화 영역(W1 내지 W4)의 양단부를 중복시키고 있으므로, 산화 피막을 분단하여 고품질의 제품을 제조할 수 있다.However, according to this embodiment, since the both ends of the plasticization area | regions W1 to W4 are overlapped, an oxide film can be segmented and a high quality product can be manufactured.
또한, 본 실시 형태에서는 상기한 바와 같이 제2 탭재 접합 공정, 가접합 공정, 제1 탭재 접합 공정을 행하였지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 반드시 일필휘지와 같이 연속되게 하는 요령이 아니라, 공정마다 단속적으로 마찰 교반을 행해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는 한 쌍의 탭재를 사용하여 가접합 공정 및 본 접합 공정을 행하였지만, 탭재를 사용하지 않고 마찰 교반을 행해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 예비 공정의 직후에 제1 본 접합 공정을 행하였지만, 제1 예비 공정의 직후에, 제2 예비 공정을 행한 후, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정을 연속해서 행해도 좋다.In addition, in this embodiment, although the 2nd tab material bonding process, the provisional bonding process, and the 1st tab material bonding process were performed as mentioned above, it is not limited to this. For example, friction stirring may be performed intermittently for each step, rather than always in a manner such as one stroke. In addition, in this embodiment, although the provisional bonding process and this bonding process were performed using a pair of tab material, you may perform friction stirring, without using a tab material. In this embodiment, the first main bonding step is performed immediately after the first preliminary step, but after the second preliminary step is performed immediately after the first preliminary step, the first main joining step and the second main joining step are performed. You may carry out continuously.
상기한 바와 같이 본 발명은, 피접합 금속 부재(1)의 외주 4변을 마찰 교반에 의해 접합할 때에, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향 및 진행 방향의 각각을 적절하게 설정하는 것을 특징으로 하는 것이다. 즉, 마찰 교반을 행할 때에, 공동 결함(R)이 발생할 가능성이 높은 위치를 감안하여 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향 및 진행 방향을 설정하는 것이 바람직하다. 제1 실시 형태에 있어서는, 본 접합용 회전 툴(G)을 모두 우회전시킨 경우에 대해 설명하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니라, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향 및 진행 방향에 의해 다양한 접합의 베리에이션을 생각할 수 있다.As mentioned above, when this invention joins the outer periphery 4 sides of the to-
[제2 실시 형태][Second Embodiment]
예를 들어, 제1 실시 형태에 있어서는, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향은 모두 우회전으로 설정하였지만, 제2 실시 형태와 같이 모두 좌회전으로 설정해도 좋다.For example, in the 1st embodiment, although all the rotation directions of this bonding rotation tool G were set to right rotation, you may set all to the left rotation similarly to 2nd embodiment.
도 15에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향을 좌측 방향으로 설정하여, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)을 진행 방향(V1)으로 제1 본 접합 공정을 행한 경우, 제2 본 접합 공정은 제1 본 접합 공정의 종료 위치측으로부터 개시 위치측[진행 방향(V2)]을 향해 마찰 교반을 행한다. 이때, 본 접합용 회전 툴(G)은 좌회전이므로, 공동 결함(R)은 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)의 진행 방향 우측에 발생할 가능성이 높아, 진행 방향 좌측은 비교적 고밀도의 소성화 영역이 형성된다. 즉, 이 경우, 제1 금속 부재(1a)에 공동 결함(R1, R2)이 형성되기 쉽다.As shown in Fig. 15, by setting the rotational direction of the joining rotation tool (G) for the left direction, the first the bonding surface (A) of the bonded
따라서, 제3 본 접합 공정은 제1 접합 공정의 개시 위치측으로부터 진행 방향(V3)으로 마찰 교반을 행한다. 그리고, 제4 본 접합 공정은 제2 접합 공정의 개시 위치측으로부터 진행 방향(V4)으로 마찰 교반을 행한다. 이러한 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정에 따르면, 공동 결함(R1, R2)의 양단부가 다시 마찰 교반되어, 비교적 밀도가 높은 소성화 영역으로 분단된다. 이에 의해, 충전부(S1 내지 S4)가 형성되므로, 제1 측면(C)과 제2 측면(D) 사이의 기밀성 및 수밀성을 보다 높일 수 있다.Thus, the third joining step is carried out to the friction stir in the traveling direction (V 3) from the start position side of the first bonding step. And, the fourth joining step is carried out to the friction stir in the traveling direction (V 4) from the start position side of the second bonding step. According to the third main bonding step and the fourth main bonding step, both ends of the cavity defects R 1 and R 2 are friction-stirred again, and are divided into a relatively dense plasticized region. Thereby, since the filling parts S 1 to S 4 are formed, the airtightness and water tightness between the first side surface C and the second side surface D can be further improved.
즉, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향이 모두 동일 방향인 경우, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 종료 위치측에 설정하는 동시에, 제3 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측 및 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측 중 어느 한쪽에 설정하고, 제4 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측 및 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측의 다른 한쪽에 설정하면 좋다.That is, as shown in 1st Embodiment and 2nd Embodiment, when the rotation directions of this bonding rotation tool G are all the same direction, the starting position of the friction stirring in a 2nd main joining process is 1st. The starting position of the friction stirring in the 3rd bone joining process is set to the end position side of the friction stirring in 1 main joining process, and the start position of the friction stirring in the 1st main joining process, and the 2nd bone The starting position of the friction stirring in the fourth main joining step is set to either one of the start position sides of the friction stirring in the joining step, and the start position of the friction stirring in the first main joining step and the second bone. What is necessary is just to set it to the other side of the starting position side of friction stirring in a joining process.
[제3 실시 형태][Third embodiment]
또한, 예를 들어, 도 16에 도시하는 제3 실시 형태에 관한 접합 방법은, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향이 동일 방향이 아닌 점에서 제1 실시 형태와 상이하다.For example, the bonding method which concerns on 3rd Embodiment shown in FIG. 16 differs from 1st Embodiment in that the rotation direction of this bonding rotation tool G is not the same direction.
제3 실시 형태에 관한 접합 방법은, 제1 본 접합 공정에 있어서, 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향을 좌회전으로 설정하여, 제1 측면(C)측으로부터 제2 측면(D)측[진행 방향(V1') 참조]을 향해 마찰 교반을 행한다.In the joining method according to the third embodiment, in the first main joining step, the rotation direction of the main joining rotation tool G is set to left rotation, and the second side face D is provided from the first side C. Friction stirring is performed toward (refer to progress direction V 1 ′).
한편, 제2 본 접합 공정은 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향을 우회전으로 설정하는 동시에, 마찰 교반의 개시 위치를 제1 본 접합 공정의 개시 위치측에 설정하여, 제1 측면(C)측으로부터 제2 측면(D)측을 향해[진행 방향(V2') 참조] 마찰 교반을 행한다. 이때, 표면측 소성화 영역(W1)에 형성되는 공동 결함(R1) 및 이면측 소성화 영역(W2)에 형성되는 공동 결함(R2)은 모두 제1 금속 부재(1a)에 형성되기 쉽다.On the other hand, the 2nd main bonding process sets the rotation direction of the main bonding rotation tool G to right rotation, sets the start position of friction stirring to the start position side of a 1st main bonding process, and 1st side surface C Friction stirring is performed from the) side toward the second side surface D side (refer to the advancing direction V 2 ′). At this time, the cavity defect R 1 formed in the surface side plasticized region W1 and the cavity defect R 2 formed in the back side plasticized region W2 are both easily formed in the
따라서, 제3 본 접합 공정은 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향을 도 16에 도시한 바와 같이 좌회전으로 설정한 경우, 마찰 교반의 개시 위치를 제1 본 접합 공정의 개시 위치측에 설정하고, 표면(A)측으로부터 이면(B)측을 향해[진행 방향(V3') 참조] 마찰 교반을 행한다. 한편, 제4 본 접합 공정은 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향을 우회전으로 설정한 경우, 마찰 교반의 개시 위치를 제1 본 접합 공정의 종료 위치측에 설정하고, 표면(A)측으로부터 이면(B)측을 향해[진행 방향(V4') 참조] 마찰 교반을 행한다. 이러한 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정에 따르면, 공동 결함(R1, R2)의 양단부가 다시 마찰 교반되어, 비교적 밀도가 높은 소성화 영역으로 분단된다. 이에 의해, 충전부(S1 내지 S4)가 형성되므로, 제1 측면(C)과 제2 측면(D)측의 기밀성 및 수밀성을 보다 높일 수 있다.Therefore, in the 3rd main joining process, when the rotation direction of the main joining rotary tool G is set to left rotation as shown in FIG. 16, the start position of friction stirring is set to the start position side of a 1st main joining process. Then, friction stirring is performed from the surface A side toward the rear surface B side (refer to the advance direction V 3 ′). On the other hand, in the 4th main joining process, when the rotation direction of the main joining rotary tool G is set to right rotation, the start position of friction stirring is set to the end position side of a 1st main joining process, and it is the surface A side. Friction stirring is performed from the back surface B side (refer to the progress direction V 4 ′). According to the third main bonding step and the fourth main bonding step, both ends of the cavity defects R 1 and R 2 are friction-stirred again, and are divided into a relatively dense plasticized region. As a result, since the filling parts S 1 to S 4 are formed, the airtightness and water tightness of the first side surface C and the second side surface D side can be further improved.
즉, 도 16에 도시한 바와 같이, 제1 본 접합 공정에 있어서, 본 접합용 회전 툴(G)을 좌회전시켜, 본 접합용 회전 툴(G)의 진행 방향 우측에 제1 금속 부재(1a)가 위치하도록 설정하고, 한편, 제2 본 접합 공정에 있어서, 본 접합용 회전 툴(G)을 우회전시켜, 본 접합용 회전 툴(G)의 진행 방향 좌측에 제1 금속 부재(1a)가 위치하도록 설정한 경우, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정은 본 접합용 회전 툴(G)이 우회전이면 진행 방향 우측에 제1 금속 부재(1a)가 위치하도록 본 접합용 회전 툴(G)을 설정하고, 본 접합용 회전 툴(G)이 좌회전이면 진행 방향 좌측에 제1 금속 부재(1a)가 위치하도록 본 접합용 회전 툴(G)의 진행 방향을 설정하면, 제1 측면(C)과 제2 측면(D)측의 기밀성 및 수밀성을 보다 높일 수 있다.That is, as shown in FIG. 16, in the 1st main joining process, the main joining rotation tool G is rotated left and the
또한, 구체적인 도시는 하지 않지만, 제1 본 접합 공정에 있어서, 본 접합용 회전 툴(G)을 우회전시켜, 본 접합용 회전 툴(G)의 진행 방향 우측에 제1 금속 부재(1a)가 위치하도록 설정하고, 한편, 제2 본 접합 공정에 있어서, 본 접합용 회전 툴(G)을 좌회전시켜, 본 접합용 회전 툴(G)의 진행 방향 좌측에 제1 금속 부재(1a)가 위치하도록 설정한 경우, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정은 본 접합용 회전 툴(G)이 우회전이면 진행 방향 좌측에 제1 금속 부재(1a)가 위치하도록 본 접합용 회전 툴(G)의 진행 방향을 설정하고, 본 접합용 회전 툴(G)이 좌회전이면 진행 방향 우측에 제1 금속 부재(1a)가 위치하도록 본 접합용 회전 툴(G)의 진행 방향을 설정하면, 제1 측면(C)과 제2 측면(D)측의 기밀성 및 수밀성을 보다 높일 수 있다.In addition, although not shown in figure, in the 1st main joining process, the main bonding rotation tool G is rotated to the right, and the
바꾸어 말하면, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)에 형성되는 공동 결함(R1, R2)이 제1 금속 부재(1a)에 형성되는 경우, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정에서는 제1 금속 부재(1a)측이 제2 금속 부재(1b)측보다도 고밀도로 마찰 교반되도록 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향 및 진행 방향을 설정하는 것이 바람직하다.In other words, when it is formed on the surface side small flame region (W1) and the back side small torch region cavity defects (R 1, R 2) a first metal member (1a) formed in the (W2), third the joining process And in the fourth main bonding step, it is preferable to set the rotation direction and the advancing direction of the main rotary tool G such that the
한편, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)에 형성되는 공동 결함(R1, R2)이 제2 금속 부재(1b)에 형성되는 경우, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정에서는 제2 금속 부재(1b)측이 제1 금속 부재(1a)측보다도 고밀도로 마찰 교반되도록 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 방향 및 진행 방향을 설정하는 것이 바람직하다.On the other hand, when it is formed on the surface side small flame region (W1) and the back side small torch region cavity defects (R 1, R 2) of the second metal member (1b) formed in the (W2), third the bonding process, and In the 4th present joining process, it is preferable to set the rotation direction and the advancing direction of this bonding rotary tool G so that the
또한, 본 발명은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절하게 변경이 가능하다. 예를 들어, 본 실시 형태에 관한 마찰 교반 장치는 피접합 금속 부재의 상방으로부터 마찰 교반을 행하는 것이었지만, 이것으로 한정되는 것이 아니라, 피접합 금속 부재의 주위를 본 접합용 회전 툴이 이동하면서 마찰 교반을 행해도 좋다. 또한, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)는 중공의 부재라도 좋다.In addition, this invention can be suitably changed in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, although the friction stirring apparatus which concerns on this embodiment performed friction stirring from the upper side of the to-be-joined metal member, it is not limited to this, but friction is carried out while the rotation tool for joining which looked around the to-be-joined metal member moves. You may agitate. The
또한, 본 실시 형태에서는, 피접합 금속 부재(1)의 측면으로부터 마찰 교반을 행하는 측면 본 접합 공정으로서, 피접합 금속 부재(1)의 제1 측면(C)에 대해 마찰 교반을 행하는 제3 본 접합 공정, 제2 측면(D)에 대해 마찰 교반을 행하는 제4 본 접합 공정을 행하였지만, 어느 한쪽의 측면에 대해 마찰 교반을 행할 뿐이라도 좋다.In addition, in this embodiment, the 3rd bone which performs friction stirring with respect to the 1st side surface C of the to-
[제4 실시 형태][Fourth Embodiment]
본 발명의 제4 실시 형태에 관한 접합 방법은, 도 17에 도시한 바와 같이, 본체부 및 본체부보다도 얇은 부분으로 되는 단차부를 구비한 제1 금속 부재(201a)와 제2 금속 부재(201b)를 맞대어 이루어지는 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)에 대해 표면(A), 이면(B), 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)으로부터 마찰 교반을 행한다. 그리고, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 형성되는 소성화 영역의 연장 거리가, 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)의 두께 치수보다도 큰 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 17, the joining method which concerns on 4th Embodiment of this invention is the
제1 금속 부재(201a) 및 제2 금속 부재(201b)는, 도 18에 도시한 바와 같이, 대략 동등한 형상으로 이루어지는 부재이며, 두꺼운 부분인 본체부(Q)와, 본체부(Q)의 단부에 얇게 형성된 단차부(R)를 구비하여 구성되어 있다. 제1 금속 부재(201a) 및 제2 금속 부재(201b)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다.As shown in FIG. 18, the
이하의 설명에 있어서는, 제1 금속 부재(201a)의 표면을 표면(212a), 이면을 이면(213a), 한쪽의 측면을 측면(214a) 및 다른 쪽의 측면을 측면(215a)으로 한다. 또한, 단차부(R)의 표면을 단차부 표면(217a), 단차부 표면(217a)에 대해 수직으로 형성된 단차부(R)의 단부면을 단차부 단부면(218a), 단차부 표면(217a)으로부터 수직으로 상승되는 면을 수직면(216a)으로 한다. 단차부 단부면(218a)의 높이는 p1로 형성되어 있고, 단차부 표면(217a)의 폭은 p2로 형성되어 있고, 수직면(216a)의 높이는 p3으로 형성되어 있다.In the following description, the surface of the
한편, 제2 금속 부재(201b)의 표면을 표면(212b), 이면을 이면(213b), 한쪽의 측면을 측면(214b) 및 다른 쪽의 측면을 측면(215b)으로 한다. 또한, 단차부(R)의 표면을 단차부 표면(217b), 단차부 표면(217b)에 대해 수직으로 형성된 단차부(R)의 단부면을 단차부 단부면(218b), 본체부(Q)측에 있어서 단차부 표면(217b)으로부터 수직으로 형성된 면을 수직면(216b)으로 한다. 단차부 단부면(218b)의 높이는 q1로 형성되어 있고, 단차부 표면(217b)의 폭은 q2로 형성되어 있고, 수직면(216b)의 높이는 q3으로 형성되어 있다.On the other hand, the surface of the
제1 금속 부재(201a) 및 제2 금속 부재(201b)의 측면 사이의 길이는 대략 동등하게 형성되는 동시에, 대향하는 단차부(R)는 각각 p1 ≒ q3, p2 ≒ q2, p3 ≒ q1로 형성되어 있다.The lengths between the side surfaces of the
다음에, 제4 실시 형태에 관한 접합 방법에 대해 설명한다. 제4 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 준비 공정, (2) 제1 예비 공정, (3) 제1 본 접합 공정, (4) 제2 예비 공정, (5) 제2 본 접합 공정, (6) 제3 준비 공정, (7) 제3 예비 공정, (8) 제3 본 접합 공정, (9) 제4 예비 공정, (10) 제4 본 접합 공정을 포함하는 것이다. 또한, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정을 합하여 측면 본 접합 공정이라고도 한다. 또한, 제1 실시 형태와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.Next, the joining method which concerns on 4th Embodiment is demonstrated. The joining method which concerns on 4th Embodiment is a (1) preparatory process, (2) 1st preliminary process, (3) 1st main bonding process, (4) 2nd preliminary process, (5) 2nd main bonding process, (6) 3rd preparatory process, (7) 3rd preliminary process, (8) 3rd main bonding process, (9) 4th preliminary process, and (10) 4th main bonding process. In addition, it is also called a side bone joining process in combination of a 3rd bone joining process and a 4th bone joining process. In addition, description is abbreviate | omitted about the part which overlaps with 1st Embodiment.
(1) 준비 공정(1) preparation process
준비 공정에서는 제1 금속 부재(201a)와 제2 금속 부재(201b)를 맞대어 피접합 금속 부재(201)를 형성하는 맞댐 공정과, 피접합 금속 부재(201)의 양측면에 제1 탭재(202) 및 제2 탭재(203)를 배치하는 탭재 배치 공정과, 제1 탭재(202) 및 제2 탭재(203)와 피접합 금속 부재(201)를 용접에 의해 가접합하는 용접 공정과, 피접합 금속 부재(201)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 설치하는 설치 공정을 구비하는 것이다.In the preparatory step, the
맞댐 공정은, 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(201a)의 수직면(216a), 단차부 표면(217a) 및 단차부 단부면(218a)과, 제2 금속 부재(201b)의 단차부 단부면(218b), 단차부 표면(217b) 및 수직면(216b)이 각각 대향하도록 양자를 맞댄다. 또한, 제1 금속 부재(201a)의 표면(212a)과 제2 금속 부재(201b)의 표면(212b)을 동일 평면에 위치시키고, 제1 금속 부재(201a)의 이면(213a)과, 제2 금속 부재(201b)의 표면(213b)을 동일 평면에 위치시킨다. 또한, 제1 금속 부재(201a)의 한쪽의 측면(214a)과, 제2 금속 부재(201b)의 한쪽의 측면(214b)을 동일 평면에 위치시키고, 제1 금속 부재(201a)의 다른 쪽의 측면(215a)과, 제2 금속 부재(201b)의 다른 쪽의 측면(215b)을 동일 평면에 위치시킨다. 도 17 및 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 맞댐 공정에 의해 제1 금속 부재(201a)와 제2 금속 부재(201b)의 맞댐면에는 맞댐부(J21)가 형성된다.As shown in FIGS. 18A and 18B, the butt step includes a
또한, 피접합 금속 부재(201)의 표면을 표면(A), 이면을 이면(B), 한쪽의 측면을 제1 측면(C) 및 다른 쪽의 측면을 제2 측면(D)으로 한다. 또한, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 있어서 맞댐부(J21)를 형성하는 각 평면 선형을 L1, L2 및 L3으로 한다. 평면 선형(L2)은 평면 선형(L1) 및 평면 선형(L3)에 대해 각각 대략 수직으로 형성되어 있다.In addition, the surface of the to-
탭재 배치 공정에서는 피접합 금속 부재(201)의 양측면에 한 쌍의 탭재를 배치한다. 제1 탭재(202) 및 제2 탭재(203)는, 도 19 및 도 20에 도시한 바와 같이 맞댐부(J21)를 사이에 두도록 배치되는 것이고, 각각 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 나타나는 맞댐부(J21)를 덮을 수 있는 치수ㆍ형상을 구비하고 있다. 제1 탭재(202) 및 제2 탭재(203)는 각각 피접합 금속 부재(201)의 치수와 동일한 두께 치수를 구비하고 있고, 제1 탭재(202) 및 제2 탭재(203)의 표면 및 이면은 피접합 금속 부재(201)의 표면(A) 및 이면(B)과 동일 평면에 형성되어 있다. 제1 탭재(202) 및 제2 탭재(203)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(201)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성하고 있다.In a tab material arrangement process, a pair of tab material is arrange | positioned at the both sides of the to-
용접 공정에서는, 도 19에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(202)에 의해 형성된 내측 코너부(202a, 202b)를 용접하여 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(202)를 가접합한다. 또한, 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(203)에 의해 형성된 내측 코너부(203a, 203b)를 용접하여 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(203)를 가접합한다. 또한, 내측 코너부(202a, 202b 및 203a, 203b)의 전체 길이에 걸쳐서 연속해서 용접을 실시해도 좋고, 단속해서 용접을 실시해도 좋다.In the welding process, as shown in FIG. 19, the
설치 공정에서는, 제1 탭재(202) 및 제2 탭재(203)가 가용접된 피접합 금속 부재(201)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 적재하여, 예를 들어 클램프를 사용하여 이동 불가능하게 구속한다. 본 실시 형태에 관한 상기 마찰 교반 장치는 피접합 금속 부재(201)의 상방으로부터 마찰 교반을 행하도록 설정되는 장치로 한다.In the installation step, the joined
(2) 제1 예비 공정(2) first preliminary step
제1 예비 공정에서는 피접합 금속 부재(201)의 표면(A)에 나타나는 맞댐부(J21)에 대해 소형 회전 툴(F)을 사용하여 가접합을 행한다. 본 실시 형태에 관한 제1 예비 공정은 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(203)의 맞댐부(J23)를 접합하는 제2 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)를 접합하는 접합 공정과, 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(202)의 맞댐부(J22)를 접합하는 제1 탭재 접합 공정과, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.In the first preliminary step, temporary welding is performed using the small rotating tool F with respect to the butt portion J21 appearing on the surface A of the
제1 예비 공정에서는, 도 20에 도시한 바와 같이 하나의 가접합용 회전 툴(F)을 일필휘지와 같이 연속된 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 맞댐부(J23, J21, J22)에 대해 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP1)에 삽입한 가접합용 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)(도 20 참조)을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EP1)까지 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는 제2 탭재(203)에 마찰 교반의 개시 위치(SP1)를 설치하고, 제1 탭재(202)에 종료 위치(EP1)를 설치하고 있지만, 개시 위치(SP1)와 종료 위치(EP1)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.In the first preliminary step, as shown in Fig. 20, one temporary joining rotary tool F is moved to form a continuous movement trajectory (bead) like a single stroke, and the abutting portions J23, J21, and J22 are used. Friction stirring is performed continuously. That is, the stirring pin F2 (refer FIG. 20) of the temporary joining rotation tool F inserted in the starting position S P1 of friction stirring is moved to the end position E P1 , without leaving it in the middle. Moreover, in this embodiment, although the starting position S P1 of friction stirring is provided in the
도 20에 도시한 바와 같이, 제2 탭재(203)의 적소에 설치한 개시 위치(SP1)의 바로 위에 소형 회전 툴(F)을 위치시키고, 계속해서 소형 회전 툴(F)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(F2)을 개시 위치(SP1)로 내리 누른다. 교반 핀(F2)의 전체가 제2 탭재(203)에 들어가고, 또한 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 전체면이 제2 탭재(203)의 표면에 접촉하면, 소형 회전 툴(F)을 회전시키면서 제2 탭재 접합 공정의 시점(s3)을 향해 상대 이동시킨다. 소형 회전 툴(F)을 상대 이동시켜 제2 탭재 접합 공정의 시점(s3)까지 연속해서 마찰 교반을 행하면, 시점(s3)에서 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 그대로 제2 탭재 접합 공정으로 이행한다.As shown in FIG. 20, the small rotating tool F is located directly above the starting position S P1 provided in place of the
제2 탭재 접합 공정에서는, 제2 탭재(203)와 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J23)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(203)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하여, 당해 루트를 따라서 소형 회전 툴(F)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J23)에 대해 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 소형 회전 툴(F)을 도중에 이탈시키지 않고 제2 탭재 접합 공정의 시점(s3)으로부터 종점(e3)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the second tab member bonding step, friction stirring is performed on the butt portion J23 of the
또한, 소형 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)이 맞댐부(J23)에 들어가면, 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(203)를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(203)에 의해 형성된 내측 코너부(203a, 203b)(도 21 참조)가 용접에 의해 가접합되어 있으므로, 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(203) 사이의 개구부를 방지할 수 있다.Moreover, when the stirring pin F2 of the small rotating tool F enters the butt | matching part J23, the force which tries to isolate | separate the to-
소형 회전 툴(F)이 제2 탭재 접합 공정의 종점(e3)에 도달하면, 종점(e3)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고 가접합 공정의 시점(s1)까지 연속해서 마찰 교반을 행하여, 그대로 가접합 공정으로 이행한다. 즉, 제2 탭재 접합 공정의 종점(e3)으로부터 가접합 공정의 시점(s1)까지 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 마찰 교반을 계속하고, 또한 시점(s1)에서 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 가접합 공정으로 이행한다. 이와 같이 하면, 제2 탭재 접합 공정의 종점(e3)에서의 소형 회전 툴(F)의 이탈 작업이 불필요해지고, 또한 가접합 공정의 시점(s1)에서의 소형 회전 툴(F)의 삽입 작업이 불필요해지므로, 예비적인 접합 작업의 효율화ㆍ신속화를 도모하는 것이 가능해진다.When the small rotary tool F reaches the end point e3 of the second tap material joining step, the friction stir is continuously performed to the start point s1 of the temporary joining step without end of the friction agitation at the end point e3, and then left as it is. Transfer to the bonding process. That is, friction stirring is continued from the end point e3 of a 2nd tap material joining process to the time point s1 of a provisional bonding process, without leaving the small rotation tool F, and at the time point s1, the small rotation tool F is carried out. The process proceeds to the temporary bonding process without deviating. In this way, the detachment | work operation of the small rotation tool F in the end point e3 of a 2nd tap material joining process becomes unnecessary, and the insertion work of the small rotation tool F in the time point s1 of a temporary joining process is no longer performed. Since it becomes unnecessary, the preliminary joining operation can be made more efficient and faster.
가접합 공정에서는 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(201)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하여, 당해 루트를 따라서 소형 회전 툴(F)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J21)의 전체 길이에 걸쳐서 연속해서 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 소형 회전 툴(F)을 도중에 이탈시키지 않고 가접합 공정의 시점(s1)으로부터 종점(e1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the provisional bonding step, friction stirring is performed on the butt portion J21 of the
소형 회전 툴(F)이 가접합 공정의 종점(e1)에 도달하면, 종점(e1)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고 제1 탭재 접합 공정의 시점(s2)까지 연속해서 마찰 교반을 행하여, 그대로 제1 탭재 접합 공정으로 이행한다. 즉, 가접합 공정의 종점(e1)으로부터 제1 탭재 접합 공정의 시점(s2)까지 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 마찰 교반을 계속하고, 또한 시점(s2)에서 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 제1 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the small rotary tool F reaches the end point e1 of the provisional joining process, the friction stir is continuously performed to the start point s2 of the first tap material joining process without terminating the friction agitation at the end point e1, and the 1 Transfer to the tap material joining process. That is, friction stirring is continued without leaving small rotating tool F from the end point e1 of the provisional joining process to the starting point s2 of a 1st tap material joining process, and also the small rotating tool F at the time point s2. The process proceeds to the first tab material joining step without deviating.
제1 탭재 접합 공정에서는 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(202)의 맞댐부(J22)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(202)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하여, 당해 루트를 따라서 소형 회전 툴(F)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J22)에 대해 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 소형 회전 툴(F)을 도중에 이탈시키지 않고 제1 탭재 접합 공정의 시점(s2)으로부터 종점(e2)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the first tab member joining step, friction stirring is performed on the butt portion J22 between the
또한, 소형 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)이 맞댐부(J22)에 들어가면, 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(202)를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(202)의 내측 코너부(202a, 202b)가 용접에 의해 가접합되어 있으므로, 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(202) 사이에 개구부의 발생을 방지할 수 있다.In addition, when the stirring pin F2 of the small rotating tool F enters the butt | matching part J22, although the force which tries to separate the to-
소형 회전 툴(F)이 제1 탭재 접합 공정의 종점(e2)에 도달하면, 종점(e2)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고, 제1 탭재(202)에 설치한 종료 위치(EP1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 피접합 금속 부재(201)의 표면(A)측에 나타나는 이음매(경계선)의 연장선 상에 종료 위치(EP1)를 설치하고 있다. 덧붙여서 말하면, 종료 위치(EP1)는 후기하는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM1)이기도 하다.When the small rotary tool F reaches the end point e2 of the first tap material joining process, the end point e2 is continuous to the end position E P1 provided in the
소형 회전 툴(F)이 종료 위치(EP1)에 도달하면, 소형 회전 툴(F)을 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(F2)을 종료 위치(EP1)로부터 이탈시킨다.When the small rotary tool F reaches the end position E P1 , the small rotary tool F is raised while rotating the small rotary tool F to release the stirring pin F2 from the end position E P1 .
예비 구멍 형성 공정에서는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 공정이다[도 4의 (b) 참조]. 본 실시 형태에 관한 예비 구멍 형성 공정에 있어서는, 제1 탭재(202)의 표면에 설정된 SM1에 예비 구멍(도시 생략)을 형성한다.In a preliminary hole formation process, it is a process of forming a preliminary hole in the starting position of friction stirring in a 1st main joining process (refer FIG. 4 (b)). In the preliminary hole forming step according to the present embodiment, a preliminary hole (not shown) is formed in S M1 set on the surface of the
(3) 제1 본 접합 공정(3) First main bonding step
제1 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(201)의 표면(A)측에 있어서의 맞댐부(J21)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정에서는 대형 회전 툴(G)을 사용하여, 가접합된 상태의 맞댐부(J21)에 대해 피접합 금속 부재(201)의 표면(A)측으로부터 마찰 교반을 행한다.The first main joining step is a step of authentically joining the butt portion J21 on the surface A side of the joined
제1 본 접합 공정에서는, 도 21에 도시한 바와 같이 개시 위치(SM1)에 우회전시킨 대형 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EM1)까지 이동시킨다. 즉, 제1 본 접합 공정에서는, 예비 구멍(P1)으로부터 마찰 교반을 개시하여, 종료 위치(EM1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the 1st main joining process, as shown in FIG. 21, the stirring pin G2 of the large rotating tool G rotated right to the starting position S M1 is inserted (press-in), and the inserted stirring pin G2 is inserted. It moves to the end position E M1 without deviating in the middle. That is, in a 1st main joining process, friction stirring is started from the preliminary hole P1, and friction stirring is performed continuously to the end position E M1 .
또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(202)에 마찰 교반의 개시 위치(SM1)를 설치하고, 제2 탭재(203)에 종료 위치(EM1)를 설치하고 있지만, 개시 위치(SM1)와 종료 위치(EM1)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.In addition, in this embodiment, although the start position S M1 of friction stirring is provided in the
도 21을 참조하여 제1 본 접합 공정을 보다 상세하게 설명한다.The first present bonding step will be described in more detail with reference to FIG. 21.
우선, 도 21에 도시한 바와 같이, 예비 구멍[개시 위치(SM1)]의 바로 위에 대형 회전 툴(G)을 위치시키고, 계속해서, 대형 회전 툴(G)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단을 예비 구멍에 삽입한다. 교반 핀(G2)의 전체가 제1 탭재(202)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제1 탭재(202)의 표면에 접촉하면, 마찰 교반을 행하면서 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)의 일단부를 향해 대형 회전 툴(G)을 상대 이동시키고, 또한 맞댐부(J22)를 가로지르게 하여 맞댐부(J21)에 돌입시킨다. 대형 회전 툴(G)을 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 순차적으로 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 이격된 위치에서는 소성 유동화되어 있던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역(이하, 「표면측 소성화 영역(W21)」이라고 함)이 형성된다.First, as shown in FIG. 21, the large rotating tool G is located directly above the preliminary hole (starting position S M1 ), and then the large rotating tool G is lowered while turning right and the stirring pin ( Insert the tip of G2) into the spare hole. When the whole of the stirring pin G2 enters the
피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)에서는 피접합 금속 부재(201)의 이음매 상(가접합 공정에 있어서의 이동 궤적 상)에 마찰 교반의 루트를 설정하여, 당해 루트를 따라서 대형 회전 툴(G)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J21)의 일단부로부터 타단부까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 맞댐부(J21)의 타단부까지 대형 회전 툴(G)을 상대 이동시키면, 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J23)를 가로지르게 하여, 그대로 종료 위치(EM1)를 향해 상대 이동시킨다.In the abutment part J21 of the to-
대형 회전 툴(G)이 종료 위치(EM1)에 도달하면, 대형 회전 툴(G)을 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(G2)을 종료 위치(EM1)로부터 이탈시킨다.When the large rotary tool G reaches the end position E M1 , it raises, rotating the large rotary tool G, and disengages the stirring pin G2 from the end position E M1 .
(4) 제2 예비 공정(4) second preliminary step
제2 예비 공정에서는 피접합 금속 부재(201)의 이면(B)에 나타나는 맞댐부(J21)에 대해 소형 회전 툴(F)을 사용하여 가접합을 행한다. 제2 예비 공정은 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(202)를 접합하는 제1 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)를 접합하는 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(202)의 맞댐부(J23)를 접합하는 제2 탭재 접합 공정과, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.In a 2nd preliminary process, temporary joining is performed using the small rotating tool F with respect to the butt | matching part J21 shown by the back surface B of the to-
제2 예비 공정은 피접합 금속 부재(201)의 이면(B)에 행하는 것을 제외하고는, 제1 예비 공정과 대략 동등하므로, 설명을 생략한다.Since the second preliminary step is substantially the same as the first preliminary step except that the second preliminary step is performed on the back surface B of the
(5) 제2 본 접합 공정(5) 2nd main bonding process
제2 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(201)의 이면(B)측에 있어서의 맞댐부(J21)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제2 본 접합 공정에서는 대형 회전 툴(G)을 사용하여, 가접합된 상태의 맞댐부(J21)에 대해 피접합 금속 부재(201)의 이면(B)측으로부터 마찰 교반을 행한다.The 2nd present joining process is a process of joining the butt | matching part J21 in the back surface B side of the to-
제2 본 접합 공정에서는, 도 22에 도시한 바와 같이 개시 위치(SM2)로 우회전시킨 대형 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하여, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EM2)까지 이동시킨다. 제2 본 접합 공정에 의해, 피접합 금속 부재(201)의 이면(B)에는 이면측 소성화 영역(W22)이 형성된다. 제2 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(201)의 이면(B)에 행하는 것을 제외하고는 상기한 제1 본 접합 공정과 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In the 2nd present joining process, as shown in FIG. 22, the stirring pin G2 of the large rotating tool G rotated to the starting position S M2 was inserted (press-in), and the inserted stirring pin G2 was inserted. It moves to the end position (E M2 ) without leaving in the middle. By the 2nd main joining process, the back surface side plasticization area | region W22 is formed in the back surface B of the to-
또한, 제2 본 접합 공정이 종료되면, 제1 탭재(202) 및 제2 탭재(203)를 피접합 금속 부재(201)로부터 절제한다.In addition, when the second main bonding step is completed, the
(6) 제3 준비 공정(6) 3rd preparation process
제3 준비 공정은, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)의 양측에 제1 탭재(204)와 제2 탭재(205)를 배치하는 탭재 배치 공정과, 제1 탭재(204)와 제2 탭재(205)를 용접에 의해 피접합 금속 부재(201)에 가접합하는 용접 공정과, 피접합 금속 부재(201)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 설치하는 설치 공정을 구비하고 있다.The third preparation step includes a tab member arrangement step of arranging the
탭재 배치 공정은, 도 23에 도시한 바와 같이 피접합 금속 부재(201)의 표면(A) 및 이면(B)에 한 쌍의 탭재를 배치한다. 제1 탭재(204) 및 제2 탭재(205)는, 도 23에 도시한 바와 같이 맞댐부(J21)를 사이에 두도록 배치되는 것으로, 각각 표면(A) 및 이면(B)에 나타나는 맞댐부(J21)를 덮을 수 있는 치수ㆍ형상을 구비하고 있다. 제1 탭재(204) 및 제2 탭재(205)의 표면 및 이면은 피접합 금속 부재(201)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)과 각각 동일 평면에 형성되어 있다. 제1 탭재(204) 및 제2 탭재(205)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(201)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성하고 있다.In the tab material arrangement step, as shown in FIG. 23, a pair of tab materials are disposed on the front surface A and the rear surface B of the
용접 공정에서는 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(204) 및 제2 탭재(205)에 의해 형성된 내측 코너부를 용접하여 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(204) 및 제2 탭재(205)를 가접합한다.In the welding process, the inner corner portion formed by the
설치 공정에서는 제1 탭재(204) 및 제2 탭재(205)가 가용접된 피접합 금속 부재(201)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 적재하고, 예를 들어 클램프를 사용하여 이동 불가능하게 구속한다.In the installation step, the joined
(7) 제3 예비 공정(7) third preliminary step
피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(204)의 맞댐부(J24)를 접합하는 제1 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)를 접합하는 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(205)의 맞댐부(J25)를 접합하는 제2 탭재 접합 공정과, 제3 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.A first tab member joining step of joining the joined portion J24 of the
제1 탭재 접합 공정에서는, 제1 탭재(204)와 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J24)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(201)와 제1 탭재(204)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하여, 당해 루트를 따라서 소형 회전 툴(F)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J24)에 대해 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 소형 회전 툴(F)을 도중에 이탈시키지 않고 제1 탭재 접합 공정의 시점(n1)으로부터 종점(n2)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the first tab member joining step, friction stirring is performed on the butt portion J24 of the
소형 회전 툴(F)이 종점(n2)에 도달하면, 제1 탭재(204)측으로 일단 소형 회전 툴(F)을 들어가게 하여, 가접합 공정의 기점(n3)까지 마찰 교반을 행한다. 소형 회전 툴(F)이 기점(n3)에 도달하면, 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 맞댐부(J21)를 따라서 가접합 공정을 행한다. 본 실시 형태에 있어서의 맞댐부(J21)는 평면 선형(L1, L2, L3)으로 이루어지므로, 굴절점(C1, C2)에서 90°씩 방향을 바꾸면서 소형 회전 툴(F)을 이동시켜 마찰 교반을 행한다.When the small rotation tool F reaches the end point n2, the small rotation tool F is once made to enter the
소형 회전 툴(F)이 기점(n6)에 도달하면, 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 일단 제2 탭재(205)측으로 들어가게 하여, 제2 탭재 접합 공정의 시점(n7)까지 이동시킨다. 소형 회전 툴(F)이 시점(n7)에 도달하면, 맞댐부(J205)를 따라서 종점(n8)까지 마찰 교반을 행한다. 소형 회전 툴이 n8에 도달하면 제2 탭재(205)측으로 들어가게 하여 종료 위치(EP3)에서 소형 회전 툴(F)을 이탈시킨다. 또한, 종료 위치(EP3)는 후기하는 제3 본 접합 공정의 개시 위치(SM3)로 된다.When the small rotary tool F reaches the starting point n6, the small rotary tool F is once moved to the
예비 구멍 형성 공정에서는, 제3 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 예비 구멍 형성 공정에 있어서는, 제2 탭재(5)의 표면에 설정된 SM3에 예비 구멍을 형성한다. 예비 구멍 형성 공정에 있어서는, 상기한 형태와 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In a preliminary hole formation process, it is a process of forming a preliminary hole in the starting position of friction stirring in a 3rd main joining process. In the preliminary hole forming step according to the present embodiment, a preliminary hole is formed in S M3 set on the surface of the second tab material 5. In the preliminary hole forming step, since it is substantially equivalent to the above-mentioned form, detailed description is abbreviate | omitted.
(7) 제3 본 접합 공정(7) Third bone bonding step
제3 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(201)의 제1 측면(C)에 있어서의 맞댐부(J21)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제3 본 접합 공정에서는, 대형 회전 툴(G)을 사용하여, 가접합된 상태의 맞댐부(J21)에 대해 피접합 금속 부재(201)의 제1 측면(C)으로부터 마찰 교반을 행한다.The 3rd present joining process is a process of fully joining the butt | matching part J21 in the 1st side surface C of the to-
제3 본 접합 공정에서는, 도 24에 도시한 바와 같이 개시 위치(SM3)에 좌회전시킨 대형 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하여, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EM3)까지 이동시킨다. 즉, 제3 본 접합 공정에서는, 제2 탭재(5)의 개시 위치(SM3)에 설정된 예비 구멍(도시 생략)으로부터 마찰 교반을 개시하여, 제1 탭재(204)에 설정된 종료 위치(EM3)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the 3rd main joining process, as shown in FIG. 24, the stirring pin G2 of the large rotating tool G rotated left to the starting position S M3 is inserted (press-in), and the inserted stirring pin G2 is inserted. Move to the end position E M3 without deviating in the middle. That is, in the 3rd main joining process, friction stirring is started from the preliminary hole (not shown) set in the start position S M3 of the 2nd tab material 5, and is the end position E M3 set in the
또한, 본 실시 형태에서는 제2 탭재(205)에 마찰 교반의 개시 위치(SM3)를 설치하고, 제1 탭재(204)에 종료 위치(EM3)를 설치하고 있지만, 개시 위치(SM3)와 종료 위치(EM3)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.In addition, in this embodiment, although the start position S M3 of friction stirring is provided in the
제3 본 접합 공정에서는, 도 24에 도시한 바와 같이 개시 위치(SM3)의 바로 위에 대형 회전 툴(G)을 위치시키고, 계속해서 대형 회전 툴(G)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단을 예비 구멍(도시 생략)에 삽입한다. 교반 핀(G2)의 전체가 제2 탭재(205)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제2 탭재(205)의 표면에 접촉하면, 마찰 교반을 행하면서 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)의 기점(n6)을 향해 대형 회전 툴(G)을 상대 이동시켜, 맞댐부(J21)에 돌입시킨다. 대형 회전 툴(G)을 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 순차적으로 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 이격된 위치에서는, 소성 유동화되어 있던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역(이하, 「제1 측면측 소성화 영역(W23)」이라고 함)이 형성된다.In the 3rd present joining process, as shown in FIG. 24, the large rotating tool G is located just above the starting position S M3 , and it continues descending while rotating the large rotating tool G to the right, and stirring pin G2 is carried out. ) Is inserted into a spare hole (not shown). When the whole of the stirring pin G2 enters the
본 실시 형태에 있어서의 맞댐부(J21)는 평면 선형(L1, L2, L3)으로 이루어지므로, 굴절점(C2, C1)에서 90°씩 방향을 바꾸면서 대형 회전 툴(G)을 이동시켜 마찰 교반을 행한다. 그리고, 대형 회전 툴(G)이 기점(n3)을 통과하여 종료 위치(EM3)에 도달하면, 종료 위치(EM3)에서 대형 회전 툴(G)을 이탈시킨다. 제3 본 접합 공정에 따르면, 표면측 소성화 영역(W21) 및 이면측 소성화 영역(W22)(도 17 참조)과 제1 측면측 소성화 영역(W3)이 중복되는 동시에, 제1 측면(C)에 나타나는 맞댐부(J21)의 전체 길이에 걸쳐서 마찰 교반을 행할 수 있다.Since the butt | matching part J21 in this embodiment consists of planar linear L1, L2, L3, it carries out friction stir by moving the large rotation tool G, changing a direction by 90 degrees from refraction point C2, C1. Is done. Then, when the large rotary tool G reaches the end position E M3 through the starting point n3, the large rotary tool G is released from the end position E M3 . According to the third main bonding step, the surface side plasticized region W21 and the back side plasticized region W22 (see FIG. 17) and the first side side plasticized region W3 overlap with each other, and the first side surface ( Friction stirring can be performed over the entire length of the butt | matching part J21 shown by C).
(8) 제4 예비 공정(8) fourth preliminary step
제4 예비 공정에서는, 도 25에 도시한 바와 같이 피접합 금속 부재(201)의 제2 측면(D)에 나타나는 맞댐부(J21)에 대해 소형 회전 툴(F)을 사용하여 가접합을 행한다. 제4 예비 공정은 제1 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(201)의 맞댐부(J21)를 접합하는 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(201)와 제2 탭재(205)의 맞댐부(J25)와의 맞댐부(J25)를 접합하는 제2 탭재 접합 공정과, 제4 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.In a 4th preliminary process, as shown in FIG. 25, temporary joining is performed using the small rotating tool F with respect to the butt | matching part J21 shown by the 2nd side surface D of the to-
또한, 제4 예비 공정은 제2 측면(D)에 행하는 것을 제외하고는, 제3 예비 공정과 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In addition, since a 4th preliminary process is substantially the same as a 3rd preliminary process except having performed on the 2nd side surface D, detailed description is abbreviate | omitted.
(9) 제4 본 접합 공정(9) Fourth main bonding step
제4 본 접합 공정은, 도 25에 도시한 바와 같이 피접합 금속 부재(201)의 제2 측면(D)에 있어서의 맞댐부(J21)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제4 본 접합 공정에서는, 대형 회전 툴(G)을 사용하여, 가접합된 상태의 맞댐부(J21)에 대해 피접합 금속 부재(201)의 제2 측면(D)으로부터 마찰 교반을 행한다.As shown in FIG. 25, a 4th present joining process is a process of fully joining the butt | matching part J21 in the 2nd side surface D of the to-
제4 본 접합 공정에서는, 도 25에 도시한 바와 같이 개시 위치(SM4)로 우회전시킨 대형 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키지 않고 종료 위치(EM4)까지 이동시킨다. 즉, 제4 본 접합 공정에서는 제2 탭재(205)의 개시 위치(SM4)에 설정된 예비 구멍(도시 생략)으로부터 마찰 교반을 개시하여, 맞댐부(J21)를 따라서 제1 탭재(204)에 설정된 종료 위치(EM4)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 제4 본 접합 공정에 따르면, 피접합 금속 부재(201)의 제2 측면(D)에 제2 측면측 소성화 영역(W24)이 형성된다. 제4 본 접합 공정은 제2 측면(D)에 행하는 것을 제외하고는 제3 본 접합 공정과 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제4 본 접합 공정이 종료되면, 한 쌍의 탭재를 피접합 금속 부재(201)로부터 절제한다.In the 4th present joining process, as shown in FIG. 25, the stirring pin G2 of the large rotating tool G rotated to the starting position S M4 was inserted (press-in), and the inserted stirring pin G2 was inserted. It moves to the end position E M4 without deviating in the middle. That is, in the 4th present joining process, friction stirring is started from the preliminary hole (not shown) set in the starting position S M4 of the
이상 설명한 본 실시 형태의 접합 방법에 따르면, 도 24 및 도 25에 도시한 바와 같이 제1 측면(C) 및 제2 측면(D) 내에 있어서의 제1 측면측 소성화 영역(W23) 및 제2 측면측 소성화 영역(W24)은 평면 선형(L1, L2, L3)으로 이루어진다. 이에 의해, 피접합 금속 부재(201)의 두께(1h)의 길이보다도, 평면 선형(L1, L2, L3)의 연장 거리의 합이 커지기 때문에, 마찰 교반의 영역을 길게 확보할 수 있다. 따라서, 피접합 금속 부재(201)의 접합부에 작용하는 응력이 분산되어 접합 강도를 높일 수 있다. 또한, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정에 따르면, 표면측 소성화 영역(W21) 및 이면측 소성화 영역(W22)과 제1 측면측 소성화 영역(W23) 및 제2 측면측 소성화 영역(W24)이 중복되는 동시에, 제1 측면(C), 제2 측면(D)에 나타나는 맞댐부(J21)의 전체 길이에 걸쳐서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 피접합 금속 부재(201)의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.According to the bonding method of this embodiment demonstrated above, as shown in FIG. 24 and FIG. 25, the 1st side side plasticization area | region W23 and the 2nd in the 1st side surface C and the 2nd side surface D are shown. Lateral side plasticization area | region W24 consists of planar linear L1, L2, L3. Thereby, since the sum of the extension distance of planar linear L1, L2, L3 becomes larger than the length of the
또한, 본 실시 형태에 있어서의 접합 방법은 맞댐부(J21)를 직선의 조합으로 하였으므로, 맞댐면의 성형이 용이해지는 동시에, 마찰 교반의 작업을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 굴절점(C1)에 있어서 평면 선형(L1)과 평면 선형(L2)이 90도로 형성되는 동시에, 굴절점(C2)에 있어서 평면 선형(L2)과 평면 선형(L3)이 90도로 형성되어 있다. 그로 인해, 마찰 교반의 접합 시에, 맞댐부(J21)의 평면 선형을 따라서 이동하는 대형 회전 툴(G)이, 굴절점(C1, C2)에 있어서 일단 정지하므로, 굴절점(C1, C2)에 있어서는 다른 부분보다도 긴 시간 마찰 교반이 행해진다. 이에 의해, 굴절점(C1, C2)에 있어서는, 장시간 마찰 교반을 행함으로써, 접합 결함이 발생하지 않고 가공을 실시하는 것이 가능하므로, 접합부에 있어서의 기밀성이나 수밀성이 향상된다.Moreover, in the joining method in this embodiment, since the butt | matching part J21 was made into the combination of the straight line, shaping | molding of the butting surface becomes easy and the operation of friction stirring can be performed easily. In addition, in this embodiment, planar linear L1 and planar linear L2 are formed at 90 degrees in refraction point C1, and planar linear L2 and planar linear L3 at refraction point C2. ) Is formed at 90 degrees. Therefore, since the large rotary tool G which moves along the plane linearity of the butt | matching part J21 at the time of joining of friction stirring stops at the refraction points C1 and C2, the refraction points C1 and C2 In the above, frictional stirring for a longer time than that of other parts is performed. Thereby, in the refraction points C1 and C2, by performing friction stirring for a long time, it is possible to process without generating a bonding defect, and therefore the airtightness and water tightness in a junction part improve.
또한, 제4 실시 형태에서는, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서는 본 접합용 회전 툴(G)을 우회전시키고 있으므로, 표면측 소성화 영역(W21) 및 이면측 소성화 영역(W22)의 제2 금속 부재(201b)측에 공동 결함(도시 생략)이 형성될 가능성이 있다. 따라서, 제3 본 접합 공정을, 본 접합용 회전 툴(G)을 좌회전시켜 이면(B)으로부터 표면(A)으로 이동시킴으로써, 제2 금속 부재(201b)측이 비교적 고밀도로 마찰 교반된다. 또한, 제4 본 접합 공정을, 본 접합용 회전 툴(G)을 우회전시켜 표면(B)으로부터 이면(A)으로 이동시킴으로써, 제2 금속 부재(201b)측이 비교적 고밀도로 마찰 교반된다. 이에 의해, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성될 가능성이 있는 공동 결함을 확실하게 분단할 수 있다.In addition, in 4th Embodiment, since the rotation tool G for this bonding is rotated right by the 1st bone bonding process and the 2nd bone bonding process, the surface side plasticization area | region W21 and the back surface plasticization area | region W22 are There is a possibility that a cavity defect (not shown) is formed on the side of the
또한, 탭재를 사용함으로써, 제1 본 접합 공정, 제2 본 접합 공정, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정을 정확하고 또한 신속하게 행할 수 있다. 또한, 각 탭재와 피접합 금속 부재(201)를 가접합함으로써, 제1 본 접합 공정, 제2 본 접합 공정, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정을 행할 때의 개구부를 방지할 수 있다.Moreover, by using a tab material, a 1st bone bonding process, a 2nd bone bonding process, a 3rd bone bonding process, and a 4th bone bonding process can be performed correctly and quickly. In addition, by temporarily joining each tab member and the
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 측면 본 접합 공정은 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)의 양쪽에 행하였지만, 반드시 양면에 행할 필요는 없고, 적어도 어느 한쪽에 행하면 좋다.In addition, in this embodiment, although the side bone bonding process was performed to both the 1st side surface C and the 2nd side surface D, it does not necessarily need to be performed on both surfaces, and it is good to carry out at least either one.
이상, 본 발명에 대해, 적합한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 각 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 설계 변경이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment was described about this invention, this invention is not limited to each said embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
예를 들어, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 나타나는 맞댐부(J21)는 제4 실시 형태의 평면 선형으로 한정되지 않고, 적절하게 설정하면 좋다. 즉, 제4 실시 형태에서는 3개의 평면 선형(L1, L2, L3)과 2점의 굴절점(C1, C2)의 조합에 의해 형성된 맞댐부(J21)에 의해, 맞댐부(J21)의 평면 선형의 연장 거리가, 피접합 금속 부재(201)의 두께(1h)보다도 커지는 구성으로 하였지만, 맞댐부(J21)의 형상은 상기 실시 형태에서 나타낸 것으로 한정되는 것이 아니라, 적절하게 설정하는 것이 가능하다.For example, the butt | matching part J21 shown in the 1st side surface C and the 2nd side surface D is not limited to the planar linear form of 4th Embodiment, What is necessary is just to set suitably. That is, in the fourth embodiment, the planar linearity of the butt portion J21 is formed by the butt portion J21 formed by the combination of the three planar linear lines L1, L2, L3 and the two refraction points C1, C2. Although the extension distance of was set to become larger than the
도 26은 본 발명의 실시 형태에 관한 변형예를 도시한 제1 측면(C)의 평면도이며, (a)는 제1 변형예, (b)는 제2 변형예, (c)는 제3 변형예를 도시한다.It is a top view of the 1st side surface C which shows the modification which concerns on embodiment of this invention, (a) is a 1st modification, (b) is a 2nd modification, and (c) is a 3rd modification. An example is shown.
예를 들어, 도 26의 (a)에 도시한 바와 같이, 맞댐부(J22)를 피접합 금속 부재(201')의 두께 방향에 대해 경사지도록 배치함으로써, 굴절점을 형성하지 않고 피접합 금속 부재(201)의 두께(1h)보다도 큰 평면 선형(L)의 연장 거리가 확보된 맞댐부(J22)로 해도 좋다. 이러한 맞댐부(J22)에 따르면, 마찰 교반을 행하는 평면 선형(L)의 연장 거리가, 피접합 금속 부재(201)의 두께(1h)보다도 길기 때문에, 마찰 교반의 거리를 길게 확보할 수 있어, 접합 강도를 높일 수 있다.For example, as shown in Fig. 26A, the abutting portion J22 is disposed to be inclined with respect to the thickness direction of the to-be-joined metal member 201 ', whereby the to-be-joined metal member is not formed without forming a refractive point. It is good also as the butt | matching part J22 by which the extension distance of the planar linear L larger than the
또한, 도 26의 (b) 또는 도 26의 (c)에 도시하는 맞댐부(J23, J24)와 같이, 2개의 평면 선형(L1, L2)과 1개의 굴절점(C1)을 조합하여 이루어지는 것으로 해도 좋다. 본 구성에 따르면, 굴절점(C1)에 있어서 대형 회전 툴(G)의 이동이 일단 정지하므로, 상기 실시 형태에서 나타낸 것과 마찬가지로, 확실하게 마찰 교반을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 이 경우에 있어서, 굴절점(C1)의 내각의 각도는 한정되는 것이 아니라, 적절하게 설정하면 좋다.In addition, like the abutment parts J23 and J24 shown in FIG. 26 (b) or FIG. 26 (c), two planar linear lines L1 and L2 and one refracting point C1 are combined. You may also According to this structure, since the movement of the large rotating tool G is stopped once in the refraction point C1, it becomes possible to reliably perform friction stirring similarly to what was shown by the said embodiment. In this case, the angle of the inner angle of the refraction point C1 is not limited, but may be appropriately set.
도 27은 본 발명의 실시 형태에 관한 변형예를 도시한 제1 측면(C)의 평면도이며, (a)는 제4 변형예, (b)는 제5 변형예, (c)는 제6 변형예, (d)는 제7 변형예를 도시한다.27 is a plan view of a first side surface C showing a modification according to the embodiment of the present invention, (a) is a fourth modification, (b) is a fifth modification, and (c) is a sixth modification Yes, (d) shows a seventh modification.
제4 실시 형태에서는 평면 선형(L1, L2) 또는 평면 선형(L2, L3)이 교차하는 각도가 직각인 2개소의 굴절점(C1, C2)을 형성하는 것으로 하였지만, 굴절점(C1, C2)의 각도는 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 도 27의 (a), 도 27의 (b)에 도시하는 맞댐부(J25, J26)와 같이, 2개의 굴절점(C1', C2')에 있어서의 평면 선형(L1, L2) 또는 평면 선형(L2, L3)이 교차하는 각도가, 예를 들어 120°라도 동일한 효과를 얻는 것이 가능하다.In the fourth embodiment, two refracting points C1 and C2 are formed at right angles at which the plane linear L1 and L2 or the planar linear L2 and L3 intersect, but the refraction points C1 and C2 The angle of is not limited. For example, like the abutment portions J25 and J26 shown in Figs. 27A and 27B, planar linear L1 and L2 at two inflection points C1 'and C2'. ) Or the angle at which the planar linears L2 and L3 intersect, for example, can achieve the same effect.
또한, 맞댐부의 평면 선형에 있어서의 굴절점의 수는 2개소 이상 형성되어 있어도 좋고, 적절하게 설정하면 좋다. 예를 들어, 도 27의 (c)에 도시하는 맞댐부(J27)나, 도 27의 (d)에 도시하는 맞댐부(J28)와 같이, 굴절점(C)의 수를 4개소 또는 6개소로 해도 좋다. 이와 같이, 굴절점의 수를 증가시킴으로써, 대형 회전 툴(G)의 이동 속도를 느리게 하거나, 또는 대형 회전 툴(G)의 이동을 복수회 정지시켜, 보다 확실하게 피접합 금속 부재(201')의 접합을 행하여, 접합 강도 및 기밀성, 수밀성이 우수한 접합을 행해도 좋다.In addition, the number of refraction points in the planar alignment of the butt portion may be formed at two or more positions, and may be appropriately set. For example, like the butt | matching part J27 shown to FIG. 27C, and the butt | matching part J28 shown to FIG. 27D, the number of refraction points C is four or six places. You may make it. In this way, by increasing the number of refraction points, the moving speed of the large rotary tool G is slowed down or the movement of the large rotary tool G is stopped a plurality of times, so that the joined metal member 201 'is more reliably. May be bonded to each other to perform bonding excellent in bonding strength, airtightness, and watertightness.
도 28은 본 발명의 실시 형태에 관한 변형예를 도시한 제1 측면(C)의 평면도이며, 제8 변형예를 도시한다.FIG. 28: is a top view of the 1st side surface C which shows the modification which concerns on embodiment of this invention, and shows an 8th modification.
제4 실시 형태에서는, 3개의 평면 선형(L1, L2, L3)의 조합에 의해 맞댐부(J21)를 형성하는 것으로 하였지만, 도 28에 도시하는 맞댐부(J8)와 같이, 맞댐부(J8)의 평면 선형을 곡선 형상으로 형성해도 좋다. 맞댐부(J8)의 형상을 이와 같이 형성함으로써, 피접합 금속 부재(201)의 두께(1h)보다도 평면 선형의 연장 거리를 길게 하는 것이 가능하다. 또한, 맞댐부의 변면 선형을 곡선 형상으로 형성하는 경우에 있어서, 형성되는 곡선 선형은 도 28에 도시하는 맞댐부(J28)의 곡선 선형으로 한정되지 않는 것은 물론이다.In the fourth embodiment, the butt portion J21 is formed by a combination of three planar linears L1, L2, and L3, but the butt portion J8 is similar to the butt portion J8 shown in FIG. May be formed in a curved shape. By forming the shape of the butt | matching part J8 in this way, it is possible to make a planar linear extension distance longer than the
또한, 본 실시 형태에 있어서의 마찰 교반에 있어서, 제1 탭재 및 제2 탭재는 필요에 따라서 배치하면 좋고, 생략하는 것도 가능하다. 또한, 마찰 교반 시의 금속 부재의 고정 방법 등은 한정되는 것이 아니라, 적절하게 공지의 수단으로부터 선정하여 행하면 좋다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 측면 본 접합 공정은 연속적으로 마찰 교반을 행하였지만, 측면 본 접합 공정에 의해 형성된 소성화 영역의 연장 거리가, 피접합 금속 부재의 두께 치수보다도 크게 된다면, 단속적으로 행해도 좋다.In addition, in the friction stirring in the present embodiment, the first tab member and the second tab member may be disposed as necessary, and may be omitted. In addition, the fixing method of a metal member at the time of friction stirring is not limited, What is necessary is just to select from well-known means suitably. In addition, in this embodiment, although the side bone bonding process performed friction stirring continuously, if the extension distance of the plasticization area | region formed by the side bone bonding process becomes larger than the thickness dimension of a to-be-joined metal member, it performs intermittently. Also good.
1 : 피접합 금속 부재
1a : 제1 금속 부재
1b : 제2 금속 부재
2 : 제1 탭재
3 : 제2 탭재
201 : 피접합 금속 부재
201a : 제1 금속 부재
201b : 제2 금속 부재
202 : 제1 탭재
203 : 제2 탭재
A : 표면
B : 이면
C : 제1 측면
D : 제2 측면
F : 가접합용 회전 툴
G : 본 접합용 회전 툴
J : 맞댐부
L : 평면 선형
P1 : 예비 구멍
V1 내지 V4 : 회전 툴의 진행 방향
W : 소성화 영역
SM : 본 접합 공정의 개시 위치
EM : 본 접합 공정의 종료 위치1: metal member to be joined
1a: first metal member
1b: second metal member
2: 1st tap material
3: 2nd tap material
201: metal member to be joined
201a: first metal member
201b: second metal member
202: first tab member
203: second tab member
A: surface
B: If
C: first side
D: second side
F: Rotational tool for temporary welding
G: Rotation tool for bone joining
J: Butt
L: Plane Linear
P1: spare hole
V 1 to V 4 : Progress direction of the rotation tool
W: plasticization zone
S M : Starting position of the present bonding process
E M : End position of this bonding process
Claims (13)
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 표면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 이면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 측면 본 접합 공정과,
상기 제1 본 접합 공정, 상기 제2 본 접합 공정 및 상기 측면 본 접합 공정 중 적어도 하나의 본 접합 공정을 행하기 전에, 상기 맞댐부의 양측에 한 쌍의 탭재를 배치하고, 상기 탭재와 상기 피접합 금속 부재에 의해 형성된 내측 코너부를 용접하여 가접합하는 용접 공정과,
상기 용접 공정 후에, 상기 탭재와 상기 피접합 금속 부재의 맞댐부에 예비적으로 마찰 교반을 행하는 예비 공정을 포함하고,
상기 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과, 상기 측면 본 접합 공정에서 형성되는 소성화 영역을 중복시키는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.It is a joining method which performs friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member which the 1st metal member and the 2nd metal member joined,
A first main joining step of performing friction stir from the surface side of the joined metal member to abutting portions of the first metal member and the second metal member;
A second main bonding step of performing friction stir from the rear surface side of the joined metal member with respect to the butt portion;
A side bone joining step of performing friction stir from the side surface of the joined metal member with respect to the butt portion;
Before performing the at least one bone bonding step of the first bone bonding step, the second bone bonding step and the side bone bonding step, a pair of tab members are disposed on both sides of the butt portion, and the tab member and the to-be-joined joint are arranged. A welding step of welding and temporarily joining the inner corner portions formed by the metal members;
And a preliminary step of preliminarily performing friction stir at the butt portion of the tab member and the joined metal member after the welding step,
The bonding method formed by overlapping the plasticization area | region formed in the said 1st bone bonding process and the 2nd bone bonding process, and the plasticization area | region formed in the said side bone bonding process.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 표면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 이면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 측면 본 접합 공정과,
제1 본 접합 공정, 상기 제2 본 접합 공정 및 상기 측면 본 접합 공정 중 적어도 하나의 본 접합 공정을 행하기 전에, 상기 맞댐부를 가접합하는 가접합 공정을 포함하고,
상기 하나의 본 접합 공정에 있어서, 상기 가접합 공정에서 사용하는 가접합용 회전 툴을 이탈시켰을 때에 형성되는 펀칭 홀을 그대로, 또는 드릴 등으로 직경 확장하여, 본 접합용 회전 툴의 교반 핀 삽입용 예비 구멍으로서 이용하고,
상기 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과, 상기 측면 본 접합 공정에서 형성되는 소성화 영역을 중복시키는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.It is a joining method which performs friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member which the 1st metal member and the 2nd metal member joined,
A first main joining step of performing friction stir from the surface side of the joined metal member to abutting portions of the first metal member and the second metal member;
A second main bonding step of performing friction stir from the rear surface side of the joined metal member with respect to the butt portion;
A side bone joining step of performing friction stir from the side surface of the joined metal member with respect to the butt portion;
And a provisional bonding step of temporarily bonding the butt portion before performing the at least one bone bonding step of the first bone bonding step, the second bone bonding step, and the side bone bonding step,
In the one main joining step, the punching hole formed when the temporary joining rotary tool used in the temporary joining step is released, is expanded in diameter with a drill or the like, and the stirring pin is inserted into the main joining rotary tool. I use it as a spare hole,
The bonding method formed by overlapping the plasticization area | region formed in the said 1st bone bonding process and the 2nd bone bonding process, and the plasticization area | region formed in the said side bone bonding process.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 표면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 이면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 측면 본 접합 공정과,
상기 피접합 금속 부재의 한쪽의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제3 본 접합 공정과,
상기 피접합 금속 부재의 다른 쪽의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제4 본 접합 공정을 포함하고,
상기 제1 내지 제4 본 접합 공정에 있어서의 상기 회전 툴의 회전 방향이 동일 방향인 경우,
상기 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치는 상기 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 종료 위치측에 설정하고,
상기 제3 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치는 상기 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측 및 상기 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측의 어느 한쪽에 설정하고,
상기 제4 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치는 상기 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측 및 상기 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치측의 다른 한쪽에 설정하고,
상기 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과, 상기 측면 본 접합 공정에서 형성되는 소성화 영역을 중복시키는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.It is a joining method which performs friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member which the 1st metal member and the 2nd metal member joined,
A first main joining step of performing friction stir from the surface side of the joined metal member to abutting portions of the first metal member and the second metal member;
A second main bonding step of performing friction stir from the rear surface side of the joined metal member with respect to the butt portion;
A side bone joining step of performing friction stir from the side surface of the joined metal member with respect to the butt portion;
A third main joining step of performing friction stir from one side surface of the joined metal member;
And a fourth main joining step of performing friction stir from the other side surface side of the joined metal member,
When the rotation direction of the said rotation tool in the said 1st-4th bonding process is the same direction,
The starting position of the friction stirring in the second main joining step is set on the end position side of the friction stirring in the first main joining step,
The starting position of the friction stirring in the third main joining step is either on the starting position side of the friction stirring in the first main joining step and on the starting position side of the friction stirring in the second main joining step. Set it up,
The starting position of the friction stirring in the fourth main bonding step is on the other side of the starting position side of the friction stirring in the first main bonding step and the starting position side of the friction stirring in the second main bonding step. Set it up,
The bonding method formed by overlapping the plasticization area | region formed in the said 1st bone bonding process and the 2nd bone bonding process, and the plasticization area | region formed in the said side bone bonding process.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 표면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 이면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 측면 본 접합 공정과,
상기 피접합 금속 부재의 한쪽의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제3 본 접합 공정과,
상기 피접합 금속 부재의 다른 쪽의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제4 본 접합 공정을 포함하고,
상기 제1 본 접합 공정에 있어서, 상기 회전 툴을 우회전시키는 동시에, 상기 회전 툴의 진행 방향 우측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고,
상기 제2 본 접합 공정에 있어서, 상기 회전 툴을 좌회전시키는 동시에, 상기 회전 툴의 진행 방향 좌측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정한 경우,
상기 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정은,
상기 회전 툴이 우회전이면 상기 회전 툴의 진행 방향 좌측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고,
상기 회전 툴이 좌회전이면 상기 회전 툴의 진행 방향 우측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고,
상기 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과, 상기 측면 본 접합 공정에서 형성되는 소성화 영역을 중복시키는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.It is a joining method which performs friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member which the 1st metal member and the 2nd metal member joined,
A first main joining step of performing friction stir from the surface side of the joined metal member to abutting portions of the first metal member and the second metal member;
A second main bonding step of performing friction stir from the rear surface side of the joined metal member with respect to the butt portion;
A side bone joining step of performing friction stir from the side surface of the joined metal member with respect to the butt portion;
A third main joining step of performing friction stir from one side surface of the joined metal member;
And a fourth main joining step of performing friction stir from the other side surface side of the joined metal member,
In the first main joining step, the rotation tool is rotated to the right, and the start position and end position of the friction stirring are set so that the first metal member is located on the right side in the advancing direction of the rotation tool,
In the second main joining step, when the rotation tool is rotated left and the start position and end position of the friction stirring are set such that the first metal member is positioned on the left side in the direction of travel of the rotation tool,
The third bone bonding step and the fourth bone bonding step are,
If the rotary tool is turned to the right, the start position and end position of the friction stir are set such that the first metal member is located on the left side in the direction of travel of the rotary tool,
If the rotary tool is to turn left, the start position and end position of the friction stir are set such that the first metal member is located on the right side in the direction of travel of the rotary tool,
The bonding method formed by overlapping the plasticization area | region formed in the said 1st bone bonding process and the 2nd bone bonding process, and the plasticization area | region formed in the said side bone bonding process.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 표면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 이면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대해 상기 피접합 금속 부재의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 측면 본 접합 공정과,
상기 피접합 금속 부재의 한쪽의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제3 본 접합 공정과,
상기 피접합 금속 부재의 다른 쪽의 측면측으로부터 마찰 교반을 행하는 제4 본 접합 공정을 포함하고,
상기 제1 본 접합 공정에 있어서, 상기 회전 툴을 좌회전시키는 동시에, 상기 회전 툴의 진행 방향 우측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고,
상기 제2 본 접합 공정에 있어서, 상기 회전 툴을 우회전시키는 동시에, 상기 회전 툴의 진행 방향 좌측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정한 경우,
상기 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정은,
상기 회전 툴이 우회전이면 상기 회전 툴의 진행 방향 우측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고,
상기 회전 툴이 좌회전이면 상기 회전 툴의 진행 방향 좌측에 상기 제1 금속 부재가 위치하도록 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고,
상기 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과, 상기 측면 본 접합 공정에서 형성되는 소성화 영역을 중복시키는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.It is a joining method which performs friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member which the 1st metal member and the 2nd metal member joined,
A first main joining step of performing friction stir from the surface side of the joined metal member to abutting portions of the first metal member and the second metal member;
A second main bonding step of performing friction stir from the rear surface side of the joined metal member with respect to the butt portion;
A side bone joining step of performing friction stir from the side surface of the joined metal member with respect to the butt portion;
A third main joining step of performing friction stir from one side surface of the joined metal member;
And a fourth main joining step of performing friction stir from the other side surface side of the joined metal member,
In the first main joining step, the rotation tool is rotated to the left and the start position and end position of the friction stirring are set so that the first metal member is located on the right side in the advancing direction of the rotation tool,
In the second main joining step, when the rotation tool is rotated to the right and the start position and end position of the friction stirring are set such that the first metal member is positioned on the left side in the advancing direction of the rotation tool,
The third bone bonding step and the fourth bone bonding step are,
If the rotary tool is turned to the right, the start position and end position of the friction stir are set such that the first metal member is positioned on the right side in the advancing direction of the rotary tool,
If the rotary tool is to turn left, the start position and end position of the friction stir are set so that the first metal member is located on the left side in the direction of travel of the rotary tool,
The bonding method formed by overlapping the plasticization area | region formed in the said 1st bone bonding process and the 2nd bone bonding process, and the plasticization area | region formed in the said side bone bonding process.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1151103A (en) * | 1997-07-30 | 1999-02-23 | Showa Alum Corp | Metallic structural member having impact absorption function |
KR20010049449A (en) * | 1999-05-31 | 2001-06-15 | 가나이 쓰도무 | A manufacturing method of a structure body |
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---|---|---|---|---|
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JP3295376B2 (en) * | 1998-07-29 | 2002-06-24 | 昭和電工株式会社 | Friction stir welding |
JP2001080328A (en) * | 1999-09-13 | 2001-03-27 | Tokai Rubber Ind Ltd | Arm member |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1151103A (en) * | 1997-07-30 | 1999-02-23 | Showa Alum Corp | Metallic structural member having impact absorption function |
KR20010049449A (en) * | 1999-05-31 | 2001-06-15 | 가나이 쓰도무 | A manufacturing method of a structure body |
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