KR101250708B1

KR101250708B1 - Welding method

Info

Publication number: KR101250708B1
Application number: KR1020117031279A
Authority: KR
Inventors: 히사시 호리; 노부시로 세오; 하야또 사또오; 도모히로 고모또
Original assignee: 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2013-04-03
Also published as: TW201043370A; CN102448657A; TWI405631B; WO2010140428A1; JP5381344B2; CN103817428B; KR20120024868A; CN102448657B; CN103817428A; JP2010274320A

Abstract

한 쌍의 금속 부재를 접합하는 마찰 교반 접합에 있어서, 금속 부재의 평탄성을 높일 수 있는 접합 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 금속 부재끼리의 맞댐부(J1)를 따라서 금속 부재의 표면(A)측으로부터 본 접합용 회전 툴을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 제1 본 접합 공정과, 제1 본 접합 공정 후에, 맞댐부(J1)를 따라서 금속 부재의 이면(B)측으로부터 본 접합용 회전 툴(H)을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 제2 본 접합 공정을 포함하고, 제2 본 접합 공정에 있어서의 금속 부재로의 입열량을, 제1 본 접합 공정에 있어서의 금속 부재로의 입열량보다도 적게 설정하는 것을 특징으로 한다.In friction stir welding joining a pair of metal members, it is a subject to provide the joining method which can improve the flatness of a metal member. After the first bone joining step of performing the friction stir welding by moving the rotary tool for bonding seen from the surface A side of the metal member along the butt joint J1 between the metal members and the first bone joining step, A second bone bonding step of performing friction stir welding by moving the bonding rotary tool H from the back surface B side of the metal member along J1), and including the second bone bonding step to the metal member in the second bone bonding step. The heat input amount is set to be smaller than the heat input amount to the metal member in the first main joining step.

Description

Joining Method {WELDING METHOD}

본 발명은 금속 부재끼리를 접합하는 접합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a joining method for joining metal members together.

금속 부재끼리를 접합하는 방법으로서, 마찰 교반 접합(FSW＝Friction Stir Welding)이 알려져 있다. 마찰 교반 접합은 회전 툴을 회전시키면서 금속 부재끼리의 맞댐부를 따라서 이동시키고, 회전 툴과 금속 부재의 마찰열에 의해 맞댐부의 금속을 소성 유동시킴으로써, 금속 부재끼리를 고상 접합시키는 것이다. 회전 툴은 원기둥 형상을 이루는 숄더부의 하단부면에 교반 핀(프로브)을 돌출 설치하여 이루어지는 것이 일반적이다.As a method of joining metal members, friction stir welding (FSW = Friction Stir Welding) is known. In friction stir welding, the metal members are solid-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. The rotation tool is generally formed by protruding a stirring pin (probe) onto the lower end face of the shoulder portion forming a cylindrical shape.

예를 들어, 특허 문헌 1에는, 금속 부재끼리를 맞대어 형성된 피접합 금속 부재에 대해, 피접합 금속 부재의 표면측으로부터 마찰 교반 접합을 행하는 제1 본 접합 공정과, 이면측으로부터 마찰 교반 접합을 행하는 제2 본 접합 공정을 행하는 기술이 개시되어 있다. 이 접합 방법에 관한 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서는, 동등한 회전 툴을 사용하여, 동등한 조건(회전 툴의 압입량, 이송 속도 등)으로 마찰 교반 접합을 행한다. 이러한 접합 방법에 따르면, 맞댐부의 깊이 방향 전체에 걸쳐서 마찰 교반할 수 있으므로 접합 부분의 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다.For example, Patent Literature 1 discloses a first main joining step of performing friction stir welding from a front side of a joined metal member and a friction stir joining from a rear surface side of a joined metal member formed by abutting metal members. The technique which performs a 2nd main joining process is disclosed. In the 1st main joining process and the 2nd main joining process which concern on this joining method, friction stir welding is performed on equivalent conditions (indentation amount of a rotation tool, a feed rate, etc.) using equivalent rotating tools. According to such a joining method, friction agitation can be performed over the entire depth direction of the butt portion, so that the watertightness and the airtightness of the joined portion can be improved.

종래의 접합 방법의 제1 본 접합 공정에 있어서는, 피접합 금속 부재의 표면측으로부터, 회전 툴을 압입하여 마찰 교반 접합을 행하면, 피접합 금속 부재의 표면에 소성화 영역이 형성된다. 제1 본 접합 공정에서는, 고속 회전하는 회전 툴에 의해 피접합 금속 부재에 열이 가해진 후, 냉각되므로 피접합 금속 부재의 표면측은 열수축에 의해 오목 형상으로 변형될 가능성이 있다.In the first main joining step of the conventional joining method, a plasticized region is formed on the surface of the metal member to be joined when the rotary tool is press-fitted by friction stir welding from the surface side of the metal member to be joined. In the first main joining step, since heat is applied to the metal member to be joined by a rotating tool that rotates at a high speed, the surface side of the metal member to be joined may deform into a concave shape by thermal contraction.

그러나, 종래의 접합 방법에서는, 피접합 금속 부재의 이면측으로부터도 마찰 교반 접합을 행하기 때문에, 표면측과 동일 조건으로 마찰 교반 접합을 행하면, 이면측에도 표면측과 동일한 열수축이 일어난다고 생각되고, 피접합 금속 부재는 평탄해진다고도 생각된다.However, in the conventional joining method, since friction stir welding is performed also from the back surface side of a to-be-joined metal member, when friction stir welding is performed on the same conditions as the surface side, it is thought that the same thermal contraction occurs on the back surface side as well, The joined metal member is also considered to be flat.

일본 특허 출원 공개 제2005-131666호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-131666

여기서, 제1 본 접합 공정에서는, 피접합 금속 부재와 피접합 금속 부재가 적재된 테이블이 접촉되어 있으므로, 회전 툴에 의해 가해진 열의 일부는, 피접합 금속 부재의 이면 전체로부터 테이블로 방출된다(발열). 그러나, 제2 본 접합 공정에서는, 제1 본 접합 공정에 의해 피접합 금속 부재가 열수축에 의해 휘어져 있으므로, 피접합 금속 부재와 테이블 사이에 간극이 형성된 상태에서 마찰 교반 접합을 행하게 된다. 이에 의해, 제2 본 접합 공정에서는, 열이 방출되는 경로가 적어지므로 제1 본 접합 공정에 비해 발열량이 적어진다.Here, in the first main joining step, since the metal member to be joined and the table on which the metal member to be joined are in contact with each other, part of the heat applied by the rotating tool is released from the entire back surface of the metal member to be joined to the table (heat generation). ). However, in the 2nd main joining process, since the to-be-joined metal member is bent by heat shrink by the 1st main joining process, friction stir welding is performed in the state in which the clearance gap was formed between the to-be-joined metal member and a table. Thereby, in the 2nd main joining process, since the path | route which heat is discharge | released becomes small, compared with a 1st main joining process, the heat generation amount becomes small.

따라서, 제2 본 접합 공정에서는, 제1 본 접합 공정에 비해, 피접합 금속 부재 내에 잔존하는 열량이 많아지므로, 휨이 지나치게 복귀되어 버려, 피접합 금속 부재의 이면은 오목 형상으로 변형된다. 즉, 피접합 금속 부재의 표리에 대해 동등한 조건으로 마찰 교반 접합을 행해도, 피접합 금속 부재 내에 잔존하는 열량이 불균형으로 되므로, 피접합 금속 부재가 변형되어 버린다고 하는 문제가 있었다.Therefore, in the 2nd main joining process, since the amount of heat which remains in a to-be-joined metal member increases compared with a 1st main joining process, curvature returns too much and the back surface of a to-be-joined metal member deform | transforms into concave shape. That is, even if friction stir welding is performed on the front and back of the to-be-joined metal member, since the amount of heat which remains in a to-be-joined metal member will become unbalanced, there exists a problem that a to-be-joined metal member will deform | transform.

이와 같은 관점으로부터, 본 발명은 한 쌍의 금속 부재를 접합하는 마찰 교반 접합에 있어서, 금속 부재의 평탄성을 높일 수 있는 접합 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.From such a viewpoint, this invention makes it a subject to provide the joining method which can improve the flatness of a metal member in the friction stir welding which joins a pair of metal members.

이와 같은 과제를 해결하는 본 발명에 관한 접합 방법은, 금속 부재끼리의 맞댐부를 따라서 상기 금속 부재의 표면측으로부터 본 접합용 회전 툴을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 제1 본 접합 공정과, 상기 제1 본 접합 공정 후에, 상기 맞댐부를 따라서 상기 금속 부재의 이면측으로부터 본 접합용 회전 툴을 이동시켜 마찰 교반 접합을 행하는 제2 본 접합 공정을 포함하고, 상기 제2 본 접합 공정에 있어서의 상기 금속 부재로의 입열량을, 상기 제1 본 접합 공정에 있어서의 상기 금속 부재로의 입열량보다도 적게 설정하는 것을 특징으로 한다.The joining method which concerns on this subject is a 1st main joining process which performs friction stir welding by moving the joining rotary tool from the surface side of the said metal member along the butt | matching part of metal members, and the said 1st And a second bone bonding step of performing friction stir welding by moving the rotary tool for bonding seen from the back surface side of the metal member along the abutting portion, after the first bone bonding step, wherein the metal in the second bone bonding step is included. The heat input amount to the member is set to be smaller than the heat input amount to the metal member in the first main joining step.

결국, 마찰 교반 접합된 금속 부재에 잔존하는 열량은, 잔존 열량(J)＝입열량－발열량으로 나타나고, 제1 본 접합 공정과 제2 본 접합 공정의 잔존 열량이 동등해지면 피접합 금속 부재가 평탄해진다고 생각된다.As a result, the amount of heat remaining in the friction stir-bonded metal member is expressed by the amount of heat (J) = calorific value-calorific value, and when the remaining calories of the first main bonding step and the second main bonding step become equal, the joined metal member becomes flat. I think it becomes.

이러한 접합 방법에 따르면, 제2 본 접합 공정에 있어서의 입열량이, 제1 본 접합 공정에 있어서의 입열량보다도 적어지므로, 접합된 금속 부재 내에 잔존하는 열량의 불균형을 시정할 수 있다. 이에 의해, 제2 본 접합 공정에 있어서 금속 부재가 휘어 버리는 것을 방지할 수 있어, 금속 부재의 평탄성을 높일 수 있다.According to such a joining method, since the heat input amount in a 2nd main joining process becomes smaller than the heat input amount in a 1st main joining process, the imbalance of the amount of heat which remain | survives in the joined metal member can be corrected. Thereby, a bending of a metal member can be prevented in a 2nd main bonding process, and the flatness of a metal member can be improved.

또한, 상기 제2 본 접합 공정에서 사용하는 본 접합용 회전 툴은 상기 제1 본 접합 공정에서 사용하는 본 접합용 회전 툴보다도 작은 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2 본 접합 공정에서는 상기 제1 본 접합 공정에 있어서의 상기 본 접합용 회전 툴의 이송 속도보다도 빠른 이송 속도로 마찰 교반 접합을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 제2 본 접합 공정에서의 입열량을 용이하게 적게 설정할 수 있다.Moreover, it is preferable that the bone bonding rotation tool used at a said 2nd bone bonding process is smaller than the bone bonding rotation tool used at a said 1st bone bonding process. Moreover, it is preferable to perform friction stir welding at a feed rate quicker than the feed rate of the said main joining rotary tool in a said 1st main joining process in a said 2nd main joining process. According to such a joining method, the heat input amount in a 2nd main joining process can be easily set small.

또한, 상기 제2 본 접합 공정 후에, 상기 금속 부재의 표면측 또는 이면측으로부터 마찰 교반을 행하는 교정 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 제2 본 접합 공정에서 휨이 시정되지 않은 경우라도, 교정 공정에서 교정함으로써 금속 부재의 평탄성을 높일 수 있다.Moreover, it is preferable to perform the calibration process which performs friction stirring from the front side or the back surface side of the said metal member after the said 2nd main bonding process. According to such a joining method, even when warping is not corrected in the second main joining step, the flatness of the metal member can be improved by correcting the straightening step.

또한, 상기 제2 본 접합 공정에서는, 상기 제1 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역에 상기 본 접합용 회전 툴의 교반 핀을 넣으면서 마찰 교반 접합을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 소성화 영역이 중복되는 동시에, 소성화 영역의 선단측이 다시 마찰 교반되므로, 접합 부분의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.Moreover, it is preferable to perform friction stir welding in the said 2nd main joining process, putting the stirring pin of the said rotational tool for main joining into the plasticization area | region formed in the said 1st main joining process. According to such a joining method, since the plasticized area | region overlaps and the front end side of the plasticized area | region is friction-stirred again, the airtightness and water tightness of a joining part can be improved.

또한, 상기 금속 부재를 고정 지그에 의해 테이블에 고정한 상태에서 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 마찰 교반 접합의 작업성을 높일 수 있다.Moreover, it is preferable to perform the said 1st bone joining process and the said 2nd bone joining process in the state which fixed the said metal member to the table with the fixing jig. According to this joining method, the workability of friction stir welding can be improved.

또한, 상기 본 접합용 회전 툴은, 상기 금속 부재보다도 경질의 금속으로 이루어지는 숄더부와, 상기 숄더부의 하단부면의 중앙에 돌출 설치되고 끝으로 갈수록 가늘어지는 원뿔대 형상으로 형성된 교반 핀과, 상기 교반 핀의 외주면에 나선 형상으로 새겨진 교반 날개를 갖고, 상기 교반 핀의 최대 외경에 대한 상기 교반 핀의 길이의 비를 1.33 내지 2.03으로 설정하는 것이 바람직하다.The main joining rotation tool includes a shoulder portion made of a harder metal than the metal member, a stirring pin formed in a center of the lower end face of the shoulder portion and formed in a truncated conical shape toward the end, and the stirring pin. It is preferable to have a stirring blade engraved in a spiral shape on the outer circumferential surface of and to set the ratio of the length of the stirring pin to the maximum outer diameter of the stirring pin to 1.33 to 2.03.

이러한 접합 방법에 따르면, 교반 핀이 꺽이기 어렵고, 또한 금속 부재의 깊은 위치까지 마찰 교반을 행할 수 있다. 이 비가 1.33보다도 작으면, 마찰 교반 장치로의 부하가 커져 부적절하다. 또한, 교반 핀이 짧아져 금속 부재의 깊은 곳까지 마찰 교반을 행하는 것이 곤란해진다. 한편, 이 비가 2.03보다도 커지면 교반 핀이 꺾이기 쉽다.According to this joining method, the stirring pin is hard to be bent and frictional stirring can be performed to a deep position of the metal member. If this ratio is smaller than 1.33, the load on the friction stirring device becomes large and is inappropriate. In addition, the stirring pin becomes short, and it becomes difficult to perform friction stirring to the depth of the metal member. On the other hand, when this ratio is larger than 2.03, the stirring pin is easy to bend.

또한, 상기 본 접합용 회전 툴은 상기 금속 부재보다도 경질의 금속으로 이루어지는 숄더부와, 상기 숄더부의 하단부면의 중앙에 돌출 설치되고 끝으로 갈수록 가늘어지는 원뿔대 형상으로 형성된 교반 핀과, 상기 교반 핀의 외주면에 나선 형상으로 새겨진 교반 날개를 갖고, 상기 교반 핀의 최소 외경에 대한 상기 교반 핀의 최대 외경의 비를 2.00 내지 2.67로 설정하는 것이 바람직하다.The main joining rotation tool includes a shoulder part made of a harder metal than the metal member, a stirring pin protruding in the center of the lower end surface of the shoulder part and formed in a truncated conical shape toward the end, and the stirring pin. It is preferable to have a stirring blade engraved in a spiral shape on the outer circumferential surface and to set the ratio of the maximum outer diameter of the stirring pin to the minimum outer diameter of the stirring pin to be 2.00 to 2.67.

이러한 접합 방법에 따르면, 교반 핀을 금속 부재로 압입할 때의 압입 저항을 보다 작게 할 수 있는 동시에, 금속 부재의 깊은 위치까지 마찰 교반을 행할 수 있다. 이 비가 2.00보다도 작아지면, 교반 핀의 최대 직경이 지나치게 작고, 교반 핀 선단의 입열량이 부족해 접합 결함이 발생한다. 또한, 금속 부재에 압입할 때의 저항이 커져 교반 핀을 금속 부재에 압입하는 것이 곤란해진다. 한편, 이 비가 2.67을 초과하면, 교반 핀의 최대 직경이 지나치게 커서 메탈이 넘쳐 나와 표면 결함이 발생한다. 또한, 교반 핀을 깊은 위치까지 압입하는 것이 곤란해진다.According to this joining method, the indentation resistance at the time of press-fitting a stirring pin into a metal member can be made smaller, and friction stirring can be performed to the deep position of a metal member. When this ratio is smaller than 2.00, the maximum diameter of the stirring pin is too small, the amount of heat input at the tip of the stirring pin is insufficient, and a bonding defect occurs. Moreover, the resistance at the time of press-fitting into a metal member becomes large, and it becomes difficult to press-fit a stirring pin to a metal member. On the other hand, when this ratio exceeds 2.67, the maximum diameter of the stirring pin is too large and the metal overflows to generate surface defects. In addition, it becomes difficult to press-fit the stirring pin to a deep position.

또한, 상기 본 접합용 회전 툴은 상기 금속 부재보다도 경질의 금속으로 이루어지는 숄더부와, 상기 숄더부의 하단부면의 중앙에 돌출 설치되고 끝으로 갈수록 가늘어지는 원뿔대 형상으로 형성된 교반 핀과, 상기 교반 핀의 외주면에 나선 형상으로 새겨진 교반 날개를 갖고, 상기 교반 핀의 최대 외경에 대한 상기 숄더부의 외경의 비를 1.56 내지 2.14로 설정하는 것이 바람직하다.The main joining rotation tool includes a shoulder part made of a harder metal than the metal member, a stirring pin protruding in the center of the lower end surface of the shoulder part and formed in a truncated conical shape toward the end, and the stirring pin. It is preferable to have a stirring blade engraved in a spiral shape on the outer circumferential surface and to set the ratio of the outer diameter of the shoulder portion to the maximum outer diameter of the stirring pin to 1.56 to 2.14.

이러한 접합 방법에 따르면, 교반 핀이 보다 꺽이기 어렵고, 또한 마찰 교반에 의해 발생하는 버어를 적게 할 수 있다. 이 비가 1.56보다도 작으면, 숄더부로부터 메탈이 넘쳐 나와 표면 결함이 발생한다. 한편, 이 비가 2.14보다도 크면 마찰 교반 장치로의 부하가 커져 부적절하다.According to this joining method, the stirring pin is more difficult to be bent and the burr generated by the frictional stirring can be reduced. If this ratio is smaller than 1.56, metal will overflow from a shoulder part and surface defect will generate | occur | produce. On the other hand, when this ratio is larger than 2.14, the load on a friction stirring apparatus becomes large and it is inappropriate.

또한, 상기 숄더부의 하단부면에는 상기 교반 핀의 주위를 둘러싸도록, 평면에서 볼 때 소용돌이 형상으로 돌출 설치된 교반용 돌조체가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 마찰 교반 접합의 교반 효율을 높일 수 있다.In addition, it is preferable that a stirring protrusion is formed on the lower end surface of the shoulder portion so as to surround the stirring pin in a vortex shape when viewed in plan. According to this joining method, the stirring efficiency of friction stir welding can be improved.

또한, 상기 제1 본 접합 공정을 행하기 전에, 상기 제1 본 접합 공정에서 사용하는 상기 본 접합용 회전 툴보다도 소형의 가접합용 회전 툴을 사용하여, 상기 맞댐부에 대해 상기 금속 부재의 표면측으로부터 마찰 교반 접합을 행하는 가접합 공정을 행하는 것이 바람직하다.Moreover, before performing the said 1st main joining process, the surface of the said metal member with respect to the said butt part is used using the rotational tool for temporary joining which is smaller than the said main joining rotation tool used at a said 1st main joining process. It is preferable to perform the temporary joining process which performs friction stir welding from the side.

또한, 상기 제2 본 접합 공정을 행하기 전에, 상기 제2 본 접합 공정에서 사용하는 상기 본 접합용 회전 툴보다도 소형의 가접합용 회전 툴을 사용하여, 상기 맞댐부에 대해 상기 금속 부재의 이면측으로부터 마찰 교반 접합을 행하는 가접합 공정을 행하는 것이 바람직하다.Moreover, before performing the said 2nd bone joining process, the back surface of the said metal member with respect to the said abutting part is used using the rotational tool for temporary joining smaller than the said main joining rotation tool used at a said 2nd bone joining process. It is preferable to perform the temporary joining process which performs friction stir welding from the side.

이러한 접합 방법에 따르면, 한 쌍의 금속 부재를 임시 부착한 상태에서 본 접합 공정을 행할 수 있으므로, 작업성을 높일 수 있다.According to such a joining method, since this joining process can be performed in the state which temporarily attached a pair of metal member, workability can be improved.

또한, 상기 제1 본 접합 공정에서는, 상기 금속 부재끼리의 맞댐부의 측방에 배치된 탭재에 마찰 교반의 개시 위치 또는 종료 위치를 형성하고, 상기 제1 본 접합 공정 후에, 상기 제1 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역 중 적어도 상기 탭재에 인접하는 부분에 대해 상기 본 접합용 회전 툴보다도 소형의 보수용 회전 툴을 사용하여 마찰 교반을 행하는 보수 공정을 행하는 것이 바람직하다.In the first main bonding step, a start position or an end position of friction stir is formed in the tab member disposed on the side of the butt portion between the metal members, and in the first main joining step after the first main joining step. It is preferable to perform the maintenance process which performs friction stirring using at least the part adjacent to the said tab material among the formed plasticization area | regions using the repair rotation tool smaller than this main rotation tool.

또한, 상기 제2 본 접합 공정에서는, 상기 금속 부재끼리의 맞댐부의 측방에 배치된 탭재에 마찰 교반의 개시 위치 또는 종료 위치를 형성하고, 상기 제2 본 접합 공정 후에, 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역 중 적어도 상기 탭재에 인접하는 부분에 대해 상기 본 접합용 회전 툴보다도 소형의 보수용 회전 툴을 사용하여 마찰 교반을 행하는 보수 공정을 행하는 것이 바람직하다.Moreover, in the said 2nd bone joining process, the start position or end position of friction stirring is formed in the tab material arrange | positioned at the side of the butt | matching part of the said metal members, and after the said 2nd bone joining process, in the said 2nd bone joining process, It is preferable to perform the maintenance process which performs friction stirring using at least the part adjacent to the said tab material among the formed plasticization area | regions using the repair rotation tool smaller than this main rotation tool.

이러한 접합 방법에 따르면, 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역에 접합 결함이 포함되어 있는 경우라도 당해 접합 결함을 보수하여 접합 부분의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.According to such a joining method, even when the joining defect is contained in the plasticization area | region formed in this joining process, the said joining defect can be repaired and the airtightness and water tightness of a joining part can be improved.

본 발명에 관한 접합 방법에 따르면, 평탄성이 높은 금속 부재를 용이하게 형성할 수 있다.According to the joining method concerning this invention, the metal member with high flatness can be formed easily.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 금속 부재, 제1 탭재 및 제2 탭재의 배치를 설명하기 위한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도, (c)는 (b)의 I-I선 단면도, (d)는 (b)의 II-II선 단면도이다.
도 2의 (a)는 가접합용 회전 툴을 설명하기 위한 측면도, (b)는 본 접합용 회전 툴을 설명하기 위한 측면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 금속 부재의 고정 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 제1 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 제1 가접합 공정을 도시한 단면도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정을 도시한 도면이며, (a)는 개시 위치, (b)는 중간 위치, (c)는 종료 위치를 도시한다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정 후를 도시한 사시도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 제2 가접합 공정을 도시한 단면도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 제2 본 접합 공정을 도시한 도면이며, (a)는 개시 위치, (b)는 중간 위치, (c)는 종료 위치를 도시한다.
도 10은 제1 실시 형태를 종료한 상태를 도시한 단면도이다.
도 11은 제2 실시 형태에 관한 제2 보수 공정을 설명하기 위한 도면이며, (a)는 평면도, (b)는 단면도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 제2 보수 공정을 도시한 평면도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 관한 제2 보수 공정 후를 도시한 단면도이다.
도 14는 제2 실시 형태에 관한 제1 보수 공정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 15는 제2 실시 형태에 관한 제1 보수 공정을 도시한 단면도이다.
도 16은 회전 툴의 변형예를 도시한 도면이며, (a)는 측단면도, (b)는 저면도이다.
도 17은 실시예를 설명하기 위한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating arrangement | positioning of the metal member, 1st tab material, and 2nd tab material which concerns on 1st Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a top view, (c) is the II line of (b). Sectional drawing (d) is sectional drawing of the II-II line | wire of (b).
(A) is a side view for demonstrating the temporary welding rotation tool, (b) is a side view for demonstrating this rotation tool for joining.
3 is a perspective view showing a fixed state of the metal member according to the first embodiment.
4 is a plan view illustrating a first provisional bonding step according to the first embodiment.
5 is a cross-sectional view showing the first provisional bonding step according to the first embodiment.
FIG. 6: is a figure which shows the 1st main joining process which concerns on 1st Embodiment, (a) shows a starting position, (b) shows an intermediate position, and (c) shows an ending position.
It is a perspective view which shows after the 1st main bonding process which concerns on 1st Embodiment.
8 is a cross-sectional view illustrating a second temporary bonding step according to the first embodiment.
9 is a view showing a second main bonding step according to the first embodiment, (a) shows a starting position, (b) shows an intermediate position, and (c) shows an ending position.
10 is a cross-sectional view illustrating a state in which the first embodiment is terminated.
FIG. 11: is a figure for demonstrating the 2nd repair process which concerns on 2nd Embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing.
It is a top view which shows the 2nd repair process which concerns on 2nd Embodiment.
It is sectional drawing which shows after the 2nd maintenance process which concerns on 2nd Embodiment.
It is a top view for demonstrating the 1st repair process which concerns on 2nd Embodiment.
It is sectional drawing which shows the 1st repair process which concerns on 2nd Embodiment.
It is a figure which shows the modification of a rotating tool, (a) is a side cross-sectional view, (b) is a bottom view.
17 is a view for explaining an embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a plan view.

[제1 실시 형태][First Embodiment]

다음에, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 금속 부재(1a, 1b)를 직선 형상으로 서로 연결하는 경우를 예시한다. 우선, 접합해야 할 금속 부재(1a, 1b)를 상세하게 설명하는 동시에, 이 금속 부재(1a, 1b)를 접합할 때에 사용되는 제1 탭재(2), 제2 탭재(3)를 상세하게 설명한다.Next, an embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the metal members 1a and 1b are connected to each other in linear form is illustrated. First, the metal members 1a and 1b to be joined are explained in detail, and the first tab member 2 and the second tab member 3 used when joining the metal members 1a and 1b are described in detail. do.

금속 부재(1a, 1b)는 단면에서 볼 때 직사각형을 이루는 판형상 부재이며, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다. 본 실시 형태에서는, 한쪽의 금속 부재(1a) 및 다른 쪽의 금속 부재(1b)를, 동일한 조성의 금속 재료로 형성하고 있다. 금속 부재(1a, 1b)의 형상ㆍ치수에 특별히 제한은 없지만, 적어도 맞댐부(J1)에 있어서의 두께 치수를 동일하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 금속 부재(1a) 및 금속 부재(1b)를 맞댄 금속 부재를 피접합 금속 부재(1)라고 하고, 피접합 금속 부재(1)의 표면을 표면(A), 이면을 이면(B), 한쪽의 측면을 제1 측면(C) 및 다른 쪽의 측면을 제2 측면(D)이라고 한다.The metal members 1a and 1b are plate-like members that form a rectangular shape in cross section, and are made of a friction-stirrable metal material such as aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, titanium, titanium alloy, magnesium or magnesium alloy. In this embodiment, one metal member 1a and the other metal member 1b are formed of the metal material of the same composition. Although there is no restriction | limiting in particular in the shape and dimension of metal member 1a, 1b, It is preferable to make the thickness dimension in the butt | matching part J1 the same at least. In addition, the metal member which abuts the metal member 1a and the metal member 1b is called the to-be-joined metal member 1, The surface of the to-be-joined metal member 1 is surface A, the back surface B is the back surface B, One side is called 1st side C and the other side is called 2nd side D. In FIG.

제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)는 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 사이에 두도록 배치되는 것이며, 각각 피접합 금속 부재(1)에 첨설되어, 피접합 금속 부재(1)의 측면에 나타나는 이음매(경계선)를 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.The first tab member 2 and the second tab member 3 are disposed so as to sandwich the abutting portion J1 of the metal member 1 to be joined, and are respectively attached to the metal member 1 to be joined to each other to be joined. The seam (boundary line) which appears on the side surface of the member 1 is covered. Although there is no restriction | limiting in particular in the material of the 1st tab material 2 and the 2nd tab material 3, In this embodiment, it forms with the metal material of the same composition as the metal member 1 to be joined. The shape and dimensions of the first tab member 2 and the second tab member 3 are not particularly limited, but in the present embodiment, the thickness of the joined metal member 1 in the butt portion J1 is determined. It is made the same as the thickness dimension.

다음에, 도 2를 참조하여, 가접합 공정에서 사용하는 회전 툴(이하, 「가접합용 회전 툴(F)」이라고 함) 및 본 접합 공정에서 사용하는 회전 툴(이하, 「본 접합용 회전 툴(G)」이라고 함)을 상세하게 설명한다.Next, with reference to FIG. 2, the rotation tool used by a provisional bonding process (henceforth "rotation tool F for temporary bonding"), and the rotation tool used by this bonding process (henceforth "rotation for main bonding" Tool G ") will be described in detail.

도 2의 (a)에 도시하는 가접합용 회전 툴(F)은 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 이루는 숄더부(F1)와, 이 숄더부(F1)의 하단부면(F11)에 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 2의 (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.2 (a) consists of a metal material harder than the to-be-joined metal member 1, such as tool steel, and forms the cylinder part F1, and this shoulder part It is comprised and equipped with the stirring pin (probe) F2 protruding in the lower end surface F11 of (F1). The size and shape of the temporary welding rotary tool F may be set in accordance with the material, thickness, and the like of the metal member 1 to be joined, but at least, the rotary tool G for bone bonding used in the first main bonding process described later. It is smaller than [see FIG. 2 (b)]. In this case, provisional joining can be performed with a load smaller than that of the present joining, so that the load applied to the friction stir device during provisional joining can be reduced, and the moving speed (feeding) of the rotational joining tool F for provisional joining can be reduced. Speed) can be made faster than the moving speed of the joining rotary tool G, so that the work time and cost required for provisional joining can be reduced.

숄더부(F1)의 하단부면(F11)은 소성 유동화된 금속을 눌러 주위로의 비산을 방지하는 역할을 담당하는 부위로, 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 circumference by pressing plastic fluidized metal, and is shape | 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 this embodiment, is smaller than the outer diameter (Y ₁₎ of the shoulder portion (G1) of the joining rotation tool (G) for.

교반 핀(F2)은 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 중앙으로부터 수직 하강하고 있고, 본 실시 형태에서는 끝으로 갈수록 가늘어지는 원뿔대 형상으로 성형되어 있다. 또한, 교반 핀(F2)의 주위면에는 나선 형상으로 새겨진 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(L_A)는 맞댐부(J1)[도 1의 (a) 참조]에 있어서의 피접합 금속 부재(1)의 두께(t)[도 1의 (c) 참조]의 3 내지 15％로 하는 것이 바람직하지만, 적어도 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 길이(L_B)보다도 작게 하는 것이 바람직하다.The stirring pin F2 descend | falls from the center of the lower end surface F11 of the shoulder part F1 perpendicularly | vertically, and is shape | molded in the shape of a truncated truncated cone toward the end in this embodiment. Moreover, the stirring blade engraved in helical shape is formed in the peripheral surface of the stirring pin F2. Stirring particular limitation to the size of the outer diameter of the pin (F2), but, in this embodiment, the maximum outer diameter (top end diameter) (X ₂₎ has a maximum outside diameter (top end of the stirring pins (G2) of the joining rotation tool (G) for It is smaller than the diameter (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. Length L _A of stirring pin F2 is the thickness t of the to-be-joined metal member 1 in the butt | matching part J1 (refer FIG. 1 (a)) (refer FIG. 1 (c)). of preferably it sets to 3 to 15%, but is preferably smaller than the length (L _B) of the stirring pins (G2) of at least the joining rotation tool (G) for.

도 2의 (b)에 도시하는 본 접합용 회전 툴(G)은 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 이루는 숄더부(G1)와, 이 숄더부(G1)의 하단부면(G11)에 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(G2)을 구비하여 구성되어 있다.This bonding rotation tool G shown in FIG.2 (b) consists of a metal material harder than the to-be-joined metal member 1, such as tool steel, and forms the cylindrical part G1 and the shoulder part. It is comprised and equipped with the stirring pin (probe) G2 protruding in the lower end surface G11 of (G1).

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 끝으로 갈수록 가늘어지는 원뿔대 형상으로 성형되어 있다. 또한, 교반 핀(G2)의 주위면에는 나선 형상으로 새겨진 교반 날개가 형성되어 있다. 교반 핀(G2)의 길이(L_B)는 맞댐부(J1)[도 1의 (c) 참조]에 있어서의 피접합 금속 부재(1)의 두께(t)의 1/2 이상 3/4 이하로 되도록 설정하는 것이 바람직하다.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 from the center of the lower end surface G11 of the shoulder part G1 perpendicularly | vertically, and is shape | molded in the shape of a truncated truncated cone toward the end in this embodiment. Moreover, the stirring blade engraved in spiral shape is formed in the peripheral surface of the stirring pin G2. Length L _B of stirring pin G2 is 1/2 or more and 3/4 or less of thickness t of to-be-joined metal member 1 in butt | matching part J1 (refer FIG.1 (c)). It is preferable to set so that.

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 공정을 포함하는 것이다. 또한, 제1 예비 공정, 제1 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측으로부터 실행되는 공정이고, 제2 예비 공정, 제2 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측으로부터 실행되는 공정이다.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) A second main bonding step is included. In addition, a 1st preliminary process and a 1st main joining process are processes performed from the surface A side of the to-be-joined metal member 1, and a 2nd preliminary process and a 2nd main joining process are the metal parts to be joined 1 It is a process performed from the back surface B side of the.

(1) 제1 준비 공정(1) 1st preparation process

도 1을 참조하여 제1 준비 공정을 설명한다. 제1 준비 공정은, 접합해야 할 피접합 금속 부재(1)의 마찰 교반의 개시 위치나 종료 위치가 형성되는 예측 부재[제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)]를 준비하는 공정으로, 본 실시 형태에서는, 금속 부재(1a, 1b), 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)의 유지분 등의 오염을 제거하는 탈지 공정과, 금속 부재(1a, 1b)를 맞댐하는 맞댐 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)의 양측에 제1 탭재(2), 제2 탭재(3)를 배치하는 탭재 배치 공정과, 제1 탭재(2), 제2 탭재(3)를 용접에 의해 피접합 금속 부재(1)에 가접합하는 용접 공정과, 피접합 금속 부재(1)를 테이블에 고정하는 고정 공정을 구비하고 있다.A first preparation step will be described with reference to FIG. 1. The 1st preparation process is a process of preparing the prediction member (1st tap material 2 and 2nd tap material 3) in which the starting position and end position of friction stirring of the to-be-joined metal member 1 to be joined are formed. In this embodiment, the degreasing step of removing contamination such as fats and oils of the metal members 1a and 1b, the first tab member 2 and the second tab member 3, and the metal members 1a and 1b A tab material arrangement step of arranging the first tab member 2 and the second tab member 3 on both sides of the butt step, the butt portion J1 of the metal member 1 to be joined, and the first tab member 2 and the second tab. A welding step of temporarily joining the tab member 3 to the to-be-joined metal member 1 by welding, and a fixing step of fixing the to-be-joined metal member 1 to a table are provided.

탈지 공정에서는, 면삭 가공된 금속 부재(1a, 1b), 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)를 탈지 처리액 내에 침지하여, 각 부재가 맞대어지는 면에 부착된 가공 오일 등의 유지분이나 오염을 제거한다. 구체적으로는, 금속 부재(1a)와 금속 부재(1b)가 맞대어지는 단부면(11, 11)이나, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)가 맞대어지는 금속 부재(1a, 1b)의 측면(14), 제1 탭재(2)의 접촉면(21), 제2 탭재(3)의 접촉면(31)에 대해 각각 탈지 처리를 행한다. 탈지 공정은 적어도 각 부재가 맞대어지는 면에 대해 처리를 행하면 되지만, 맞댐면에 인접하는 면에 대해 탈지 처리를 행해도 된다.In the degreasing step, the surface-treated metal members 1a and 1b, the first tab member 2 and the second tab member 3 are immersed in the degreasing treatment liquid to hold the processed oil or the like attached to the face to which each member is butted. Remove minutes or dirt. Specifically, the end faces 11 and 11 to which the metal member 1a and the metal member 1b abut, or the to-be-joined metal member 1, the 1st tab material 2 and the 2nd tab material 3 abut, The degreasing treatment is performed on the side surfaces 14 of the metal members 1a and 1b, the contact surface 21 of the first tab member 2 and the contact surface 31 of the second tab member 3, respectively. Although the degreasing process should just process at least the surface which each member opposes, you may perform the degreasing process to the surface adjacent to abutting surface.

맞댐 공정에서는, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 한쪽의 금속 부재(1a)의 단부면(11)에 다른 쪽의 금속 부재(1b)의 단부면(11)을 밀착시키는 동시에, 한쪽의 금속 부재(1a)의 표면(12)과 다른 쪽의 금속 부재(1b)의 표면(12)을 동일 평면에 위치시키고, 또한 한쪽의 금속 부재(1a)의 이면(13)과 다른 쪽의 금속 부재(1b)의 이면(13)을 동일 평면에 위치시킨다. 또한, 한쪽의 금속 부재(1a)의 측면(14, 14)과 다른 쪽의 금속 부재(1b)의 측면(14, 14)을 각각 동일 평면에 위치시킨다.In the butt step, as shown in Fig. 1C, the end face 11 of the other metal member 1b is brought into close contact with the end face 11 of the one metal member 1a, and at the same time, The surface 12 of the metal member 1a and the surface 12 of the other metal member 1b are positioned in the same plane, and the back surface 13 of the one metal member 1a and the other metal are placed on the same plane. The back surface 13 of the member 1b is located in the same plane. Moreover, the side surfaces 14 and 14 of one metal member 1a and the side surfaces 14 and 14 of the other metal member 1b are located in the same plane, respectively.

탭재 배치 공정에서는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)의 일단부측에 제1 탭재(2)를 배치하여 그 접촉면(21)을 피접합 금속 부재(1)의 제2 측면(D)에 접촉시키는 동시에, 맞댐부(J1)의 타단부측에 제2 탭재(3)를 배치하여 그 접촉면(31)을 피접합 금속 부재(1)의 제1 측면(C)에 접촉시킨다. 이때, 도 1의 (d)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 member arrangement step, as shown in FIG. 1B, the first tab member 2 is disposed on one end side of the butt portion J1 of the metal member 1 to be joined, and the contact surface 21 is joined. While contacting the second side surface D of the metal member 1, the second tab member 3 is disposed on the other end side of the butting portion J1, and the contact surface 31 of the metal member 1 is joined. Contact to the first side (C). At this time, as shown in FIG. 1D, the surface 22 of the first tab member 2 and the surface 32 of the second tab member 3 are formed on the surface A of the metal member 1 to be joined. And the back surface 23 of the first tab member 2 and the back surface 33 of the second tab member 3 are located on the same plane as the back surface B of the metal member 1 to be joined. .

용접 공정에서는, 도 1의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)에 의해 형성된 내측 코너부(2a, 2a)[즉, 금속 부재(1a, 1b)의 측면(14)과 제1 탭재(2)의 측면(24)에 의해 형성된 코너부]를 용접하여 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)를 접합하고, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)에 의해 형성된 내측 코너부(3a, 3a)[즉, 금속 부재(1a, 1b)의 측면(14)과 제2 탭재(3)의 측면(34)에 의해 형성된 코너부]를 용접하여 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)를 접합한다. 또한, 각 내측 코너부의 전체 길이에 걸쳐서 연속해서 용접을 실시해도 좋고, 단속해서 용접을 실시해도 좋다.In the welding step, as shown in FIGS. 1A and 1B, the inner corner portions 2a and 2a formed by the joined metal member 1 and the first tab member 2 (that is, the metal member). Corner portions formed by the side surfaces 14 of the first tab member 2 and the side surfaces 14 of 1a and 1b, and the joined metal member 1 and the first tab member 2 are joined to each other. Inner corner portions 3a and 3a formed by the joining metal member 1 and the second tab member 3 (that is, the side face 14 of the metal member 1a and 1b and the side face 34 of the second tab member 3). Corner portion formed by the ()) is welded to join the joined metal member 1 and the second tab member 3. Moreover, welding may be performed continuously over the full length of each inner corner part, and you may interrupt and weld.

고정 공정에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 피접합 금속 부재(1)를 마찰 교반 장치의 테이블(가대)(10)에 적재하고, 클램프 등의 고정 지그(15)를 사용하여 이동 불능으로 구속한다. 고정 지그(15)의 형태는, 특별히 제한되지 않지만, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)에 접촉하는 예측 금속 부재(15a)와, 예측 금속 부재(15a)에 삽입 관통되는 볼트(15b)와, 볼트(15b)가 나사 삽입되는 나사 구멍(15c)으로 이루어진다. 본 실시 형태에서는 4개의 고정 지그(15)를 사용하였지만, 수량을 한정하는 것은 아니다.In the fixing process, as shown in FIG. 3, the to-be-joined metal member 1 is mounted in the table (mount) 10 of a friction stirring apparatus, and it restrains in an immovable state using the fixing jig 15, such as a clamp. . Although the form of the fixed jig 15 is not specifically limited, The prediction metal member 15a which contacts the surface A of the to-be-joined metal member 1, and the bolt 15b which penetrates into the prediction metal member 15a are provided. ) And a screw hole 15c into which the bolt 15b is screwed. Although four fixing jig | tool 15 was used in this embodiment, the quantity is not limited.

(2) 제1 예비 공정(2) first preliminary step

제1 예비 공정은 제1 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정으로, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 맞댐부(J2)를 접합하는 제1 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 가접합하는 제1 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 맞댐부(J3)를 접합하는 제2 탭재 접합 공정과, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 하부 구멍을 형성하는 하부 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.The first preliminary step is a step performed before the first main joining step. In the present embodiment, a first tab member joining step of joining the butt joints J2 of the metal member 1 to be joined to the first tab member 2 and 1st provisional bonding process of temporarily joining the butt | matching part J1 of the to-be-joined metal member 1, and the 2nd which joins the butt | matching part J3 of the 2nd tab material 3 to be joined. The tab material joining process and the bottom hole forming process of forming a lower hole in the starting position of friction stirring in a 1st main joining process are provided.

제1 예비 공정에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 하나의 가접합용 회전 툴(F)을 일필 쓰기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 맞댐부(J2, J1, J3)에 대해 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(S_P)에 삽입한 가접합용 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)[도 2의 (a) 참조]을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(E_P)까지 이동시켜, 제1 탭재 접합 공정, 제1 가접합 공정 및 제2 탭재 접합 공정을 연속해서 실행한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 탭재(2)에 마찰 교반의 개시 위치(S_P)를 형성하고, 제2 탭재(3)에 종료 위치(E_P)를 형성하고 있지만, 개시 위치(S_P)와 종료 위치(E_P)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.In the first preliminary step, as shown in FIG. 4, one temporary welding rotary tool F is moved to form a movement trajectory (bead) for writing, and is continuous with the abutting parts J2, J1, and J3. Friction stirring. That is, to the end position E _P without deviating the stirring pin F2 (refer FIG. 2 (a)) of the temporary welding rotary tool F inserted in the starting position S _P of friction stirring in the middle. It moves, and a 1st tab material joining process, a 1st provisional joining process, and a 2nd tab material joining process are performed continuously. In addition, in this embodiment, although the start position S _P of friction stirring is formed in the 1st tab material 2 and the end position E _P is formed in the 2nd tab material 3, the start position S _P ) And the end position E _P are not intended to limit the positions.

제1 예비 공정에 있어서의 마찰 교반의 수순을 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 우선, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(2)의 적소에 형성한 개시 위치(S_P)의 바로 위에 가접합용 회전 툴(F)을 위치시키고, 계속해서 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(F2)을 개시 위치(S_P)에 압박한다. 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.The procedure of friction stirring in a 1st preliminary process is demonstrated in detail with reference to FIG. First, as shown in FIG. 4, the temporary joining rotation tool F is located directly on the starting position _SP formed in place of the 1st tab material 2, and the temporary joining rotary tool ( Lowering F) while turning right, presses stirring pin F2 to starting position _SP . Although the rotational 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-be-joined metal member 1, which are friction-stirred, in most cases, it is 500-2000 It is set in the range of (rpm).

교반 핀(F2)이 제1 탭재(2)의 표면(22)에 접촉하면, 마찰열에 의해 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 소성 유동화되어, 교반 핀(F2)이 제1 탭재(2)에 삽입된다. 가접합용 회전 툴(F)의 삽입 속도(하강 속도)는 교반 핀(F2)의 치수ㆍ형상, 개시 위치(S_P)가 형성되는 부재의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분의 경우, 30 내지 60(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다.When the stirring pin F2 contacts the surface 22 of the 1st tap material 2, the metal around the stirring pin F2 is plasticized and fluidized by frictional heat, and the stirring pin F2 becomes the 1st tap material 2 ) Is inserted. The insertion speed (falling speed) of the temporary welding rotary tool F is set according to the size and shape of the stirring pin F2, the material and the thickness of the member on which the starting position _SP is formed, and in most cases, It is set in the range of 30-60 (mm / min).

교반 핀(F2)의 전체가 제1 탭재(2)에 들어가고, 또한 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 전체면이 제1 탭재(2)의 표면(22)에 접촉하면, 가접합용 회전 툴(F)을 회전시키면서 제1 탭재 접합 공정의 시점 s2를 향해 상대 이동시킨다.When the whole of the stirring pin F2 enters the 1st tap material 2 and the whole surface of the lower end surface F11 of the shoulder part F1 contacts the surface 22 of the 1st tap material 2, provisional bonding is carried out. The relative rotation is made toward the time point s2 of the first tab material joining step while the rotational rotation tool F is rotated.

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 되지만, 경사지게 하지 않고 연직되게 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 순차 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(F2)으로부터 이격된 위치에서는, 소성 유동화되고 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-be-joined metal member 1 friction-stirred, etc., in most cases , In the range of 100 to 1000 (mm / min). The rotational speed at the time of the movement of the temporary joining rotation tool F is equal to or lower than the rotational speed at the time of insertion. In addition, when moving the temporary welding rotation tool F, you may incline the axis line of the shoulder part F1 to the rear side of a traveling direction with respect to a perpendicular line slightly, but if it makes it vertical without making it incline, the rotation tool F for temporary bonding ) Can be easily switched, allowing complex movement. When the temporary welding rotary tool F is moved, the metal around the stirring pin F2 is sequentially plasticized, and the metal which was plastically fluidized is hardened again at the position spaced apart from the stirring pin F2. .

가접합용 회전 툴(F)을 상대 이동시켜 제1 탭재 접합 공정의 시점 s2까지 연속해서 마찰 교반을 행하면, 시점 s2에서 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 그대로 제1 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the rotational tool F for temporary joining is relatively moved and friction stirring is performed continuously until the time point s2 of the first tapping material joining step, the first tapping material joining step is performed as it is without leaving the temporary joining rotation tool F at the time point s2. To fulfill.

제1 탭재 접합 공정에서는, 제1 탭재(2)와 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J2)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 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 이탈시키는 일 없이 제1 탭재 접합 공정의 시점 s2로부터 종점 e2까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In a 1st tab material joining process, friction stirring is performed with respect to the butt | matching part J2 of the 1st tab material 2 and the to-be-joined metal member 1. Specifically, by setting the route of friction stir on the joint (boundary line) of the to-be-joined metal member 1 and the 1st tab material 2, and moving the rotational tool F for temporary joining along the said route, Friction stirring is performed on the butt | matching part J2. In addition, in this embodiment, friction stirring is performed continuously from the time point s2 of the 1st tab material joining process to the end point e2, without leaving the temporary welding rotation tool F in the middle.

또한, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 좌측에 미세한 접합 결함이 발생할 우려가 있으므로, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 우측에 피접합 금속 부재(1)가 위치하도록 제1 탭재 접합 공정의 시점 s2와 종점 e2의 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 피접합 금속 부재(1)측에 접합 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻는 것이 가능해진다.In addition, when the temporary welding rotation tool F is rotated to the right, since there exists a possibility that a minute joining defect 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 positions of the start point s2 and the end point e2 of the first tab member joining step so that the joined metal member 1 is located on the right side of the. In this case, since joining defects are less likely to occur on the side of the metal member 1 to be joined, it is possible to obtain a high quality joined body.

덧붙여 말하면, 가접합용 회전 툴(F)을 좌회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 우측에 미세한 접합 결함이 발생할 우려가 있으므로, 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 e2의 위치에 시점을 형성하고, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우의 시점 s2의 위치에 종점을 형성하면 된다.Incidentally, in the case of rotating the temporary welding rotation tool F to the left, since there is a possibility that minute bonding defects may occur on the right side in the advancing direction of the temporary welding rotation tool F, the progression of the temporary welding rotation tool F is performed. It is preferable to set the position of the start point and the end point of the first tab member joining step so that the metal member 1 to be joined is located on the left side of the direction. Although illustration is abbreviate | omitted specifically, a viewpoint is formed in the position of the end point e2 when the temporary welding rotation tool F is made to turn right, and at the position of the viewpoint s2 when the temporary welding rotation tool F is turned right. What is necessary is just to form an end point.

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)에 의해 형성된 한 쌍의 내측 코너부(2a)를 용접에 의해 가접합하고 있으므로, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2) 사이에 개구부가 발생하는 것을 방지할 수 있다.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-be-joined metal member 1 and the 1st tab material 2 acts, Since the pair of inner corner parts 2a formed by the metal member 1 and the first tab member 2 are temporarily joined by welding, an opening is formed between the metal member 1 to be joined and the first tab member 2. Can be prevented from occurring.

가접합용 회전 툴(F)이 제1 탭재 접합 공정의 종점 e2에 도달하면, 종점 e2에서 마찰 교반을 종료시키지 않고 제1 가접합 공정의 시점 s1까지 연속해서 마찰 교반을 행하고, 그대로 제1 가접합 공정으로 이행한다. 즉, 제1 탭재 접합 공정의 종점 e2로부터 제1 가접합 공정의 시점 s1까지 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 마찰 교반을 계속하고, 또한 시점 s1에서 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키는 일 없이 제1 가접합 공정으로 이행한다. 이와 같이 하면, 제1 탭재 접합 공정의 종점 e2에서의 가접합용 회전 툴(F)의 이탈 작업이 불필요해지고, 또한 제1 가접합 공정의 시점 s1에서의 가접합용 회전 툴(F)의 삽입 작업이 불필요해지므로, 예비적인 접합 작업의 효율화ㆍ신속화를 도모하는 것이 가능해진다.When the rotational tool F for provisional welding reaches the end point e2 of a 1st tap material joining process, friction stirring is performed continuously to the time point s1 of a 1st temporary joining process, without terminating friction stirring at the end point e2, and the 1st temporary Transfer to the bonding process. That is, friction stirring is continued from the end point e2 of a 1st tap material joining process to the time point s1 of a 1st provisional bonding process, without leaving the temporary welding rotation tool F, and at the time point s1, the rotational tool F for temporary bonding. The process proceeds to the first temporary bonding step without deviating. By doing in this way, the detachment | work operation of the temporary welding rotation tool F in the end point e2 of a 1st tab material joining process becomes unnecessary, and the insertion of the temporary welding rotation tool F in the time point s1 of a 1st temporary joining process is inserted. Since the work becomes unnecessary, the preliminary joining work can be made more efficient and faster.

본 실시 형태에서는, 제1 탭재 접합 공정의 종점 e2로부터 제1 가접합 공정의 시점 s1에 이르는 마찰 교반의 루트를 제1 탭재(2)에 설정하고, 가접합용 회전 툴(F)을 제1 탭재 접합 공정의 종점 e2로부터 제1 가접합 공정의 시점 s1로 이동시킬 때의 이동 궤적을 제1 탭재(2)에 형성한다. 이와 같이 하면, 제1 탭재 접합 공정의 종점 e2로부터 제1 가접합 공정의 시점 s1에 이르는 공정 중에 있어서, 피접합 금속 부재(1)에 접합 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻는 것이 가능해진다.In this embodiment, the route of friction stirring from the end point e2 of a 1st tap material joining process to the time point s1 of a 1st temporary joining process is set to the 1st tap material 2, and the rotational tool F for temporary joining is 1st. The movement trace at the time of moving from the end point e2 of a tab material joining process to the time point s1 of a 1st provisional joining process is formed in the 1st tab material 2. In this way, in the process from the end point e2 of the first tab material joining step to the time point s1 of the first temporary joining step, the joining defect is less likely to occur in the metal member 1 to be joined, so that a high quality joined body can be obtained. Become.

제1 가접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(1)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라서 가접합용 회전 툴(F)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J1)의 전체 길이에 걸쳐서 연속해서 마찰 교반을 행한다. 제1 가접합 공정에 의해, 맞댐부(J1)에 표면측 소성화 영역(W0)이 형성된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가접합용 회전 툴(F)을 도중에 이탈시키는 일 없이 제1 가접합 공정의 시점 s1로부터 종점 e1까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 이와 같이 하면, 제1 가접합 공정 중에 있어서의 가접합용 회전 툴(F)의 이탈 작업이 일절 불필요해지므로, 예비적인 접합 작업의 가일층의 효율화ㆍ신속화를 도모하는 것이 가능해진다.In a 1st provisional joining process, friction stirring is performed with respect to the butt | matching part J1 of the to-be-joined metal member 1. Specifically, by setting the route of friction stir on the joint (boundary line) of the to-be-joined metal member 1, and moving the rotating tool F for temporary joining along the said route, the whole of the butt | matching part J1 is carried out. Friction stirring is performed continuously over the length. The surface side plasticization area | region W0 is formed in the butt | matching part J1 by a 1st provisional joining process. In addition, in this embodiment, friction stirring is performed continuously from the time point s1 of the 1st temporary welding process to the end point e1, without leaving the temporary welding rotation tool F in the middle. In this case, the detachment work of the temporary welding rotary tool F in the first provisional joining step is not necessary at all, so that further efficiency and speed of the preliminary joining operation can be achieved.

가접합용 회전 툴(F)이 제1 가접합 공정의 종점 e1에 도달하면, 종점 e1에서 마찰 교반을 종료시키지 않고 제2 탭재 접합 공정의 시점 s3까지 연속해서 마찰 교반을 행하고, 그대로 제2 탭재 접합 공정으로 이행한다. 즉, 제1 가접합 공정의 종점 e1로부터 제2 탭재 접합 공정의 시점 s3까지 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 마찰 교반을 계속하고, 또한 시점 s3에서 가접합용 회전 툴(F)을 이탈시키는 일 없이 제2 탭재 접합 공정으로 이행한다. 이와 같이 하면, 제1 가접합 공정의 종점 e1에서의 가접합용 회전 툴(F)의 이탈 작업이 불필요해지고, 또한 제2 탭재 접합 공정의 시점 s3에서의 가접합용 회전 툴(F)의 삽입 작업이 불필요해지므로, 예비적인 접합 작업의 가일층의 효율화ㆍ신속화를 도모하는 것이 가능해진다.When the rotational welding tool F for temporary joining reaches the end point e1 of a 1st temporary joining process, friction stirring is performed continuously to the time point s3 of a 2nd tap material joining process, without terminating friction stirring at the end point e1, and the 2nd tap material as it is. Transfer to the bonding process. That is, friction stirring is continued from the end point e1 of a 1st provisional joining process to the time point s3 of a 2nd tap material joining process, without leaving the temporary welding rotation tool F, and at the time point s3, the rotational tool F for temporary joining. It moves to a 2nd tab material joining process, without leaving this. By doing in this way, the detachment | work operation of the temporary welding rotation tool F in the end point e1 of a 1st temporary joining process becomes unnecessary, and the insertion of the temporary joining rotation tool F in the time point s3 of a 2nd tap material joining process is inserted. Since the work becomes unnecessary, it becomes possible to further improve efficiency and speed up the preliminary joining work.

본 실시 형태에서는, 제1 가접합 공정의 종점 e1로부터 제2 탭재 접합 공정의 시점 s3에 이르는 마찰 교반의 루트를 제2 탭재(3)에 설정하고, 가접합용 회전 툴(F)을 제1 가접합 공정의 종점 e1로부터 제2 탭재 접합 공정의 시점 s3으로 이동시킬 때의 이동 궤적을 제2 탭재(3)에 형성한다. 이와 같이 하면, 제1 가접합 공정의 종점 e1로부터 제2 탭재 접합 공정의 시점 s3에 이르는 공정 중에 있어서, 피접합 금속 부재(1)에 접합 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻는 것이 가능해진다.In this embodiment, the route of friction stirring from the end point e1 of a 1st provisional joining process to the time point s3 of a 2nd tap material joining process is set to the 2nd tab material 3, and the rotational tool F for temporary joining is 1st. The movement trace at the time of moving from the end point e1 of the provisional joining process to the time point s3 of the second tab member joining process is formed in the second tab member 3. In this way, in the process from the end point e1 of the first temporary joining step to the time point s3 of the second tap material joining step, it is difficult to generate a joining defect in the metal member 1 to be joined, so that a high quality joined body can be obtained. Become.

제2 탭재 접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 맞댐부(J3)에 대해 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 이음매(경계선) 상에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 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 이탈시키는 일 없이 제2 탭재 접합 공정의 시점 s3으로부터 종점 e3까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the 2nd tab material joining process, friction stirring is performed with respect to the butt | matching part J3 of the to-be-joined metal member 1 and the 2nd tab material 3. Specifically, the route of friction stir is set on the joint (boundary line) of the to-be-joined metal member 1 and the 2nd tab material 3, and the relative rotation tool F for temporary joining is moved along the said route, Friction stirring is performed on the butt portion J3. In addition, in this embodiment, friction stirring is performed continuously from the time point s3 of the 2nd tab material joining process to the end point e3, without leaving the temporary welding rotation tool F in the middle.

또한, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시키고 있으므로, 가접합용 회전 툴(F)의 진행 방향의 우측에 피접합 금속 부재(1)가 위치하도록 제2 탭재 접합 공정의 시점 s3과 종점 e3의 위치를 설정한다. 이와 같이 하면, 피접합 금속 부재(1)측에 접합 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻는 것이 가능해진다. 덧붙여 말하면, 가접합용 회전 툴(F)을 좌회전시킨 경우에는, 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 e3의 위치에 시점을 형성하고, 가접합용 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우의 시점 s3의 위치에 종점을 형성하면 된다.In addition, since the temporary welding rotation tool F is rotated right, the time point s3 and the end point e3 of a 2nd tap material joining process are located so that the to-be-joined metal member 1 may be located to the right of the advancing direction of the temporary welding rotation tool F. Moreover, as shown in FIG. Set the position of. In this case, since joining defects are less likely to occur on the side of the metal member 1 to be joined, it is possible to obtain a high quality joined body. Incidentally, in the case where the temporary joining rotation tool F is turned left, the start point and the end point of the second tab material joining step are positioned such that the metal member 1 to be joined is located on the left side in the advancing direction of the temporary joining rotation tool F. It is desirable to set the position of. Although illustration is abbreviate | omitted specifically, the viewpoint is formed in the position of the end point e3 when the temporary welding rotation tool F is made to turn right, and at the position of the viewpoint s3 when the temporary welding rotation tool F is turned right. What is necessary is just to form an end point.

또한, 가접합용 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)[도 2의 (a) 참조]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)의 한 쌍의 내측 코너부(3a)를 용접에 의해 가접합하고 있으므로, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3) 사이에 개구부가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Moreover, when the stirring pin F2 (refer FIG.2 (a)) of the temporary welding rotary tool F enters the butt | matching part J3, the to-be-joined metal member 1 and the 2nd tab material 3 will be isolate | separated. The force to be worked on, but since the pair of inner corner portions 3a of the metal member 1 to be joined to the second tab member 3 are temporarily welded together by welding, the metal member 1 and the second member to be joined are welded. It is possible to prevent the opening between the tab members 3.

가접합용 회전 툴(F)이 제2 탭재 접합 공정의 종점 e3에 도달하면, 종점 e3에서 마찰 교반을 종료시키지 않고, 제2 탭재(3)에 형성한 종료 위치(E_P)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(E_P)를 형성하고 있다. 덧붙여 말하면, 종료 위치(E_P)는 후기하는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(S_M1)이기도 하다.When the rotational welding tool F for temporary joining reaches the end point e3 of the 2nd tap material joining process, it does not terminate friction stirring at the end point e3, but it continuously rubs to the end position E _P formed in the 2nd tap material 3, and is finished. Stirring is performed. In addition, in this embodiment, the end position E _P is formed on the extension line of the seam (boundary line) shown on the surface A side of the to-be-joined metal member 1. In addition, the end position E _P is also the starting position S _M1 of friction stirring in the first main joining step described later.

가접합용 회전 툴(F)이 종료 위치(E_P)에 도달하면, 가접합용 회전 툴(F)을 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(F2)을 종료 위치(E_P)로부터 이탈시킨다. 도 5에 도시한 바와 같이, 고속 회전한 가접합용 회전 툴(F)이 피접합 금속 부재(1)에 삽입되면, 피접합 금속 부재(1) 내로 마찰열이 전달된다(입열). 피접합 금속 부재(1)가 테이블(10)에 면접촉하고 있으므로, 마찰열의 일부는, 화살표 N으로 나타낸 바와 같이 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)의 전체로부터 테이블(10)측으로 방출(발열)된다.When the temporary joining rotation tool F reaches the end position E _P , it raises, rotating the temporary joining rotary tool F, and disengages the stirring pin F2 from the end position E _P. As shown in FIG. 5, when the rotational welding tool F for high speed rotation is inserted into the to-be-joined metal member 1, frictional heat is transmitted to the to-be-joined metal member 1 (heat input). Since the to-be-joined metal member 1 is in surface contact with the table 10, a part of frictional heat is discharge | released to the table 10 side from the whole back surface B of the to-be-joined metal member 1, as shown by arrow N. FIG. (Fever).

또한, 가접합용 회전 툴(F)의 이탈 속도(상승 속도)는 교반 핀(F2)의 치수ㆍ형상, 종료 위치(E_P)가 형성되는 부재의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분의 경우, 30 내지 60(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다. 또한, 가접합용 회전 툴(F)의 이탈 시의 회전 속도는 이동 시의 회전 속도와 동일하거나, 그것보다도 고속으로 한다.The release speed (rising speed) of the temporary welding rotary tool F is set depending on the size and shape of the stirring pin F2 and the material and thickness of the member on which the end position E _P is formed. In this case, it is set in the range of 30-60 (mm / min). In addition, the rotational speed at the time of detachment of the temporary joining rotary tool F is the same as or higher than the rotational speed at the time of movement.

계속해서, 하부 구멍 형성 공정을 실행한다. 하부 구멍 형성 공정은, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(S_M1)에 하부 구멍(P1)을 형성하는 공정이다. 즉, 하부 구멍 형성 공정은 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 예정 위치에 하부 구멍(P1)을 형성하는 공정이다.Subsequently, a lower hole forming step is performed. The lower hole formation process is a process of forming lower hole P1 in the starting position S _M1 of friction stirring in a 1st main joining process, as shown to FIG. 2 (b). That is, the lower hole forming step is a step of forming the lower hole P1 at the insertion scheduled position of the stirring pin G2 of the rotary tool G for bonding.

하부 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 2의 (a) 참조]을 이탈시켰을 때에 형성되는 펀칭 구멍(h1)을 도시하지 않은 드릴 등으로 직경 확장함으로써 형성된다. 펀칭 구멍(h1)을 이용하면, 하부 구멍(P1)의 형성 공정을 간략화하는 것이 가능해지므로, 작업 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 하부 구멍(P1)의 형태에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 원통 형상으로 하고 있다. 또한, 하부 구멍(P1)의 폭(Z₁) 및 깊이(Z₂)는 교반 핀(G2)의 크기, 형상에 따라서 적절하게 설정하면 된다.The lower hole P1 is formed for the purpose of reducing the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of the present bonding rotary tool G. In the present embodiment, the lower joining rotary tool F The punching hole h1 formed when the stirring pin F2 (refer to FIG. 2 (a)) is separated is formed by diameter expansion with a drill or the like not shown. When the punching hole h1 is used, the formation process of the lower hole P1 can be simplified, and the work time can be shortened. Although there is no restriction | limiting in particular in the form of lower hole P1, In this embodiment, it is set as cylindrical shape. Further, the width (Z ₁₎ and depth (Z ₂₎ of the lower hole (P1) is appropriately set according to the size, the shape of the stirring pins (G2).

또한, 본 실시 형태에서는, 제2 탭재(3)에 하부 구멍(P1)을 형성하고 있지만, 하부 구멍(P1)의 위치에 특별히 제한은 없고, 제1 탭재(2)에 형성해도 좋고, 맞댐부(J2, J3)에 형성해도 좋지만, 적합하게는, 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.In addition, in this embodiment, although the lower hole P1 is formed in the 2nd tab material 3, there is no restriction | limiting in particular in the position of the lower hole P1, You may form in the 1st tab material 2, butt part Although it may form in (J2, J3), it is suitably on the extension line of the seam (boundary line) of the to-be-joined metal member 1 shown in the surface A side of the to-be-joined metal member 1 like this embodiment. It is preferable to form.

(3) 제1 본 접합 공정(3) First main bonding step

제1 본 접합 공정은, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 표면(A)측으로부터 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정에서는, 도 2의 (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 the process of joining the butt | matching part J1 of the to-be-joined metal member 1 in earnest from the surface A side. In the 1st main joining process which concerns on this embodiment, the to-be-joined metal member (with respect to the butt | matching part J1 of the temporary joining state using the rotation joining tool G shown in FIG.2 (b)). Friction stirring is performed from the surface A side of 1).

제1 본 접합 공정에서는, 도 6의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 개시 위치(S_M1)에 형성한 하부 구멍(P1)에 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(E_M1)까지 이동시킨다. 즉, 제1 본 접합 공정에서는, 하부 구멍(P1)으로부터 마찰 교반을 개시하고, 종료 위치(E_M1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 제2 탭재(3)에 마찰 교반의 개시 위치(S_M1)를 형성하고, 제1 탭재(2)에 종료 위치(E_M1)를 형성하고 있지만, 개시 위치(S_M1)와 종료 위치(E_M1)의 위치를 한정하는 취지는 아니다. In the 1st main joining process, as shown to FIG.6 (a)-(c), the stirring pin (of the rotating tool G for this bonding) to the lower hole P1 formed in the starting position S _M1 . G2) is inserted (press-in), and the inserted stirring pin G2 is moved to the end position E _M1 without detaching it halfway. That is, in a 1st main joining process, friction stirring is started from lower hole P1 and friction stirring is performed continuously to the end position E _M1 . Moreover, in this embodiment, although the starting position S _M1 of friction stirring is formed in the 2nd tab material 3 and the ending position E _M1 is formed in the 1st tab material 2, the starting position S _M1 It is not intended to limit the positions of the and end positions E _M1 .

도 6의 (a) 내지 (c)를 참조하여 제1 본 접합 공정을 보다 상세하게 설명한다.With reference to FIG.6 (a)-(c), a 1st main joining process is demonstrated in detail.

우선, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 하부 구멍(P1)[개시 위치(S_M1)]의 바로 위에 본 접합용 회전 툴(G)을 위치시키고, 계속해서, 본 접합용 회전 툴(G)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단을 하부 구멍(P1)에 삽입한다. 교반 핀(G2)을 하부 구멍(P1)으로 들어가게 하면, 교반 핀(G2)의 주위면(측면)이 하부 구멍(P1)의 구멍벽에 접촉하고, 구멍벽으로부터 금속이 소성 유동화된다. 이와 같은 상태로 되면, 소성 유동화된 금속을 교반 핀(G2)의 주위면에서 밀어내면서, 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 제2 탭재(3)의 표면에 접촉하기 전에 교반 핀(G2)이 하부 구멍(P1)의 구멍벽에 접촉하여 마찰열이 발생하므로, 소성 유동화될 때까지의 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 즉, 마찰 교반 장치의 부하를 저감시키는 것이 가능해지고, 또한 본 접합에 필요로 하는 작업 시간을 단축하는 것이 가능해진다.First, as shown to Fig.6 (a), the joining rotation tool G is located directly on the lower hole P1 (starting position S _M1 ), and then this joining rotation tool is carried out. (G) is lowered while making a right turn, and the tip of stirring pin G2 is inserted into lower hole P1. When the stirring pin G2 enters the lower hole P1, the peripheral surface (side surface) of the stirring pin G2 contacts the hole wall of the lower hole P1, and the metal is plastically fluidized from the hole wall. In such a state, while the plastic fluidized metal is pushed out from the peripheral surface of the stirring pin G2, the stirring pin G2 enters, and it becomes possible to reduce the indentation resistance in the indentation initial stage, and this bonding Since the stirring pin G2 is in contact with the hole wall of the lower hole P1 before the shoulder portion G1 of the rotary tool G contacts the surface of the second tab member 3, the frictional fluid is generated. It is possible to shorten the time until. That is, it becomes possible to reduce the load of the friction stirring device, and also to shorten the work time required for the present bonding.

마찰 교반의 개시 위치(S_M1)에 본 접합용 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입할 때의 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 속도(삽입 시의 회전 속도)는 교반 핀(G2)의 치수ㆍ형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(1) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것으로, 대부분의 경우, 70 내지 700(rpm)의 범위 내에 있어서 설정되지만, 개시 위치(S_M1)로부터 마찰 교반의 종료 위치(E_M1)를 향해 본 접합용 회전 툴(G)을 이동시킬 때의 본 접합용 회전 툴(G)의 회전 속도(이동 시의 회전 속도)보다도 고속으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 삽입 시의 회전 속도를 이동 시의 회전 속도와 동일하게 한 경우에 비해, 금속을 소성 유동화시킬 때까지 필요로 하는 시간이 짧아지므로, 개시 위치(S_M1)에 있어서의 교반 핀(G2)의 삽입 작업을 신속하게 행하는 것이 가능해진다.The rotational speed (rotational speed at the time of insertion) of the rotational tool G for this bonding at the time of inserting the stirring pin G2 of this rotational rotation tool G for this bonding in the starting position S _M1 of friction stirring is a stirring pin. It is set according to the dimension and shape of (G2), the material, thickness, etc. of the to-be-joined metal member 1 etc. which are friction-stirred, and in most cases, although it is set in the range of 70-700 (rpm), the starting position S _It is higher than the rotational speed (rotational speed at the time of movement) of this bonding rotation tool G at the time of moving this bonding rotation tool G from _M1 to the end position E _M1 of friction stirring. desirable. In this case, compared with the case where the rotational speed at the time of insertion is made the same as the rotational speed at the time of movement, since the time required until plastic fluidization of a metal becomes short, the stirring pin in the starting position S _M1 ( The insertion work of G2) can be performed quickly.

교반 핀(G2)의 전체가 제2 탭재(3)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제2 탭재(3)의 표면에 접촉하면, 도 6의 (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(J3)를 가로지르게 하여 맞댐부(J1)에 돌입시킨다. 본 접합용 회전 툴(G)을 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 순차 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 이격된 위치에서는, 소성 유동화되고 있던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역(W1)(이하, 「표면측 소성화 영역(W1)」이라고 함)이 형성된다.When the whole of the stirring pin G2 enters the 2nd tap material 3 and the whole surface of the lower end surface G11 of the shoulder part G1 contacts the surface of the 2nd tap material 3, (b) of FIG. As shown in Fig. 1), the bonding rotary tool G is relatively moved toward one end of the abutting portion J1 of the to-be-joined metal member 1 while performing friction stir, and further, to cross the abutting portion J3. To the mating portion J1. When the joining rotary tool G is moved, the metal around the stirring pin G2 is sequentially plasticized, and at the position spaced apart from the stirring pin G2, the metal that has been plastically fluidized is cured again. The plasticization area | region W1 (henceforth "surface side plasticization area | region W1") is formed.

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. 또한, 본 접합용 회전 툴(G)을 이동시킬 때에는, 숄더부(G1)의 축선을 연직선에 대해 진행 방향의 후방측으로 약간 경사지게 해도 좋지만, 경사지게 하지 않고 연직되게 하면, 본 접합용 회전 툴(G)의 방향 전환이 용이해져, 복잡한 움직임이 가능해진다.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-be-joined metal member 1 friction-stirred, etc., in most cases , Within the range of 30 to 300 (mm / min). In addition, when moving this bonding rotation tool G, you may incline the axis line of the shoulder part G1 to the rear side of a traveling direction with respect to a perpendicular line slightly, but if it makes it vertical without making it incline, this rotation tool G for bonding ) Can be easily switched, allowing complex movement.

피접합 금속 부재(1)로의 입열량이 과대해질 우려가 있는 경우에는, 본 접합용 회전 툴(G)의 주위에 표면(A)측으로부터 물을 공급하는 것 등을 하여 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1) 사이에 냉각수가 들어가면, 접합면에 산화 피막을 발생시킬 우려가 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 가접합 공정을 실행하여 피접합 금속 부재(1) 사이의 균열을 폐색하고 있으므로, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)에 냉각수가 들어가기 어렵고, 따라서, 접합부의 품질을 열화시킬 우려가 없다.When there exists a possibility that the heat input amount to the to-be-joined metal member 1 may become excessive, it is preferable to cool by supplying water from the surface A side to the circumference | surroundings of this joining rotary tool G, and the like. In addition, when the cooling water enters between the abutting portions J1 of the metal member 1 to be joined, there is a possibility that an oxide film is generated on the bonding surface. In this embodiment, the first temporary bonding process is performed to perform the metal to be joined. Since the crack between the members 1 is occluded, cooling water hardly enters the abutting portion J1 of the metal member 1 to be joined, and therefore, there is no fear of deteriorating the quality of the joined portion.

피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)에서는, 피접합 금속 부재(1)의 이음매 상(제1 가접합 공정에 있어서의 이동 궤적 상)에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 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(J2)를 가로지르게 하고, 그대로 종료 위치(E_M1)를 향해 상대 이동시킨다.In the abutting part J1 of the metal member 1 to be joined, a route of friction stir is set on the seam phase of the metal member 1 to be joined (moving trajectory image in the first temporary joining step), and the route is set. Therefore, friction stirring is performed continuously from the one end part of the butt | matching part J1 to the other end by carrying out the relative rotation tool G for this joining. When the bonding rotary tool G is relatively moved to the other end of the butting part J1, the bonding part J2 is traversed while performing friction stir, and relatively moved toward the end position E _{M1 as} it is.

또한, 본 실시 형태에서는, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측에 나타나는 이음매(경계선)의 연장선 상에 마찰 교반의 종료 위치(E_M1)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, since the end position E _M1 of friction stirring is set on the extension line of the seam (boundary line) which appears on the surface A side of the to-be-joined metal member 1, in the 1st main joining process, The route of friction stir in can be made straight. When the route of the friction stirring is in a straight line, the moving distance of the main joining rotation tool G can be suppressed to a minimum, so that the first main joining step can be performed efficiently, and the main joining rotation tool G It is possible to reduce the amount of wear.

본 접합용 회전 툴(G)이 종료 위치(E_M1)에 도달하면, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 툴(G)을 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(G2)을 종료 위치(E_M1)[도 6의 (b) 참조]로부터 이탈시킨다. 또한, 종료 위치(E_M1)에 있어서 교반 핀(G2)을 상방으로 이탈시키면, 교반 핀(G2)과 대략 동일한 형태의 펀칭 구멍(Q1)이 불가피하게 형성되게 되지만, 본 실시 형태에서는 그대로 남는다.When the joining rotary tool G reaches the end position E _M1 , as shown in FIG. 6C, the joining rotary tool G is raised while rotating the joining rotary tool G to raise the stirring pin G2. A departure is made from the end position E _M1 (see FIG. 6B). In addition, when the stirring pin G2 is separated upward in the end position E _M1 , the punching hole Q1 of the same shape as the stirring pin G2 is inevitably formed, but remains in this embodiment.

도 6의 (b) 및 (c)에 도시한 바와 같이, 고속 회전한 본 접합용 회전 툴(G)이 피접합 금속 부재(1)에 삽입되면, 피접합 금속 부재(1) 내로 마찰열이 전달된다(입열). 피접합 금속 부재(1)가 테이블(10)에 면접촉하고 있으므로, 마찰열의 일부는 화살표 N으로 나타낸 바와 같이 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)으로부터 테이블(10)측으로 방출(발열)된다.As shown in (b) and (c) of FIG. 6, when the high speed rotation main joining rotation tool G is inserted into the metal member 1 to be joined, friction heat is transferred into the metal member 1 to be joined. (Heating). Since the to-be-joined metal member 1 is in surface contact with the table 10, a part of frictional heat | emission is discharge | released to the table 10 side from the back surface B of the to-be-joined metal member 1 as shown by arrow N (heat | fever). do.

또한, 본 실시 형태에서는, 도 6의 (b) 및 (c)에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 툴(G)을 우회전시켜 제1 본 접합 공정을 행하였으므로, 진행 방향 좌측, 즉 금속 부재(1b)에 터널 형상의 공동 결함(이하, 터널 형상 공동 결함이라고 함)이 형성될 가능성이 있다. 마찰 교반을 행할 때에, 진행 방향 좌측은 시어측(피접합부에 대한 회전 툴의 외주의 상대 속도가, 회전 툴의 외주에 있어서의 접선 속도의 크기에 이동 속도의 크기를 가산한 값으로 되는 측)이므로, 메탈이 강하게 교반되어 고온 연화되고, 버어로 되어 배출되기 쉽다고 생각된다. 이로 인해, 진행 방향 좌측은 메탈이 부족하므로, 터널 형상 공동 결함이 형성될 가능성이 있다. 또한, 진행 방향 우측, 즉 금속 부재(1a)측은, 플로우측(피접합부에 대한 회전 툴의 외주의 상대 속도가, 회전 툴의 외주에 있어서의 접선 속도의 크기로부터 이동 속도의 크기를 감산한 값으로 되는 측)이므로, 메탈의 교반이 비교적 약하고, 버어로 되어 배출되기 어렵다고 생각되어, 비교적 치밀한 소성화 영역이 형성된다.In addition, in this embodiment, as shown in FIG.6 (b) and (c), since the 1st main joining process was performed by rotating the main bonding rotation tool G to the right, the advancing direction left, ie, a metal member Tunnel-shaped cavity defects (hereinafter referred to as tunnel-shaped cavity defects) may be formed in (1b). When friction stirring is performed, the left side of the traveling direction is the shear side (the side where the relative speed of the outer circumference of the rotating tool relative to the joined portion becomes the value obtained by adding the magnitude of the moving speed to the magnitude of the tangential velocity at the outer circumference of the rotating tool). Therefore, it is considered that the metal is strongly stirred, softened at high temperature, and easily discharged as a burr. For this reason, since the left side of the advancing direction lacks metal, there exists a possibility that a tunnel-shaped cavity defect may be formed. In addition, the flow direction (the relative speed of the outer periphery of the rotation tool with respect to a to-be-joined part subtracted the magnitude | size of the moving speed from the magnitude | size of the tangential velocity in the outer periphery of a rotation tool on the flow direction right side, ie, the metal member 1a side). Side), the stirring of the metal is relatively weak, and it is considered that it is difficult to be discharged as a burr, so that a relatively dense plasticized region is formed.

덧붙여 말하면, 본 접합용 회전 툴(G)을 좌회전시키면, 진행 방향 우측은, 시어측으로 되므로 진행 방향 우측에 터널 형상 공동 결함이 형성될 가능성이 있다. 한편, 진행 방향 좌측은 플로우측으로 되므로, 비교적 치밀한 소성화 영역이 형성된다. 이러한 터널 형상 공동 결함 등의 접합 결함이 피접합 금속 부재(1)에 형성되면, 피접합 금속 부재(1)의 기밀성 및 수밀성을 저하시키는 원인이 된다.In addition, if the rotation tool G for this joining is left-turned, since the moving direction right side becomes a shear side, there exists a possibility that a tunnel-shaped cavity defect may be formed in the traveling direction right side. On the other hand, since the left side in the advancing direction becomes the flow side, a relatively dense plasticized region is formed. If such bonding defects, such as a tunnel-shaped cavity defect, are formed in the to-be-joined metal member 1, it will become a cause which reduces the airtightness and water-tightness of the to-be-joined metal member 1.

제1 본 접합 공정이 종료되면, 제1 예비 공정, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반에서 발생한 버어를 제거한다. 또한, 고정 지그(15)로부터 피접합 금속 부재(1)를 해제한다.When the 1st main joining process is complete | finished, the burr generate | occur | produced in the friction stir in a 1st preliminary process and a 1st main joining process is removed. In addition, the metal member 1 to be joined is released from the fixing jig 15.

도 7은 제1 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정 후를 도시한 사시도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 상기한 제1 예비 공정 및 제1 본 접합 공정을 행하면, 피접합 금속 부재(1)로 전달된 열이, 냉각되어 열수축을 일으키므로, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측에 오목 형상으로 변형된다.It is a perspective view which shows after the 1st main bonding process which concerns on 1st Embodiment. As shown in FIG. 7, when the above-described first preliminary step and the first main joining step are performed, the heat transferred to the joined metal member 1 is cooled to cause thermal contraction. It is deformed into a concave shape on the surface (A) side.

(4) 제2 준비 공정(4) 2nd preparation process

제2 준비 공정은 제2 예비 공정에 앞서 행해지는 공정으로, 본 실시 형태에서는, 피접합 금속 부재(1)의 표리를 반대로 하고, 피접합 금속 부재(1)를 고정 지그(15)(도 3 참조)에 의해 테이블(10)에 고정한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)를 테이블(10)에 고정하면, 피접합 금속 부재(1)가 휘어(변형되어) 있으므로, 피접합 금속 부재(1)의 테두리부(U, U)와 테이블(10)이 접촉하여, 테이블(10)과 피접합 금속 부재(1)의 표면(A) 사이에 간극(P)이 형성된다.The second preparation step is a step performed before the second preliminary step. In the present embodiment, the front and back surfaces of the metal member 1 to be joined are reversed, and the fixed metal member 1 is fixed to the jig 15 (FIG. 3). The table 10). As shown in FIG. 8, when the to-be-joined metal member 1 is fixed to the table 10, since the to-be-joined metal member 1 is bent (deformed), the edge part of the to-be-joined metal member 1 ( U, U and the table 10 come into contact with each other, and a gap P is formed between the table 10 and the surface A of the metal member 1 to be joined.

(5) 제2 예비 공정(5) second preliminary step

제2 예비 공정은 제2 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정으로, 본 실시 형태에서는, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 맞댐부(J2)를 접합하는 제1 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 가접합하는 제2 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 맞댐부(J3)를 접합하는 제2 탭재 접합 공정과, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 하부 구멍을 형성하는 하부 구멍 형성 공정을 구비하고 있다. 제2 예비 공정은 피접합 금속 부재(1)의 표리를 제외하고는, 상기한 제1 예비 공정과 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.The second preliminary step is a step performed before the second main joining step. In the present embodiment, the first tab member joining step of joining the butt joint J2 of the metal member 1 to be joined to the first tab member 2 is performed. And a second temporary joining step of temporarily joining the butt joints J1 of the metal member 1 to be joined, and a second joint joining part J3 of the second tab member 3 to the joined metal member 1. And a bottom hole forming step of forming a bottom hole at a start position of friction stirring in the second tab material joining step and the second main joining step. Since the 2nd preliminary process is substantially the same as the above-mentioned 1st preliminary process except the front and back of the to-be-joined metal member 1, detailed description is abbreviate | omitted.

도 8에 도시한 바와 같이, 제2 가접합 공정에 의해, 고속 회전한 가접합용 회전 툴(F)이 피접합 금속 부재(1)에 삽입되면, 피접합 금속 부재(1) 내로 마찰열이 전달된다(입열). 또한, 마찰열의 일부는 화살표 N으로 나타낸 바와 같이 피접합 금속 부재(1)의 테두리부(U, U)로부터 테이블(10)로 방출(발열)된다. 제2 가접합 공정에서는, 제1 가접합 공정과 동일한 가접합용 회전 툴(F)을 사용하므로, 입열량은 표면(A)측과 동등하지만, 제1 가접합 공정에 비해 열이 방출되는 경로가 적기 때문에 발열량은 적다. 제2 가접합 공정에 의해, 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)에는 이면측 소성화 영역(W2)이 형성된다.As shown in FIG. 8, when the temporary welding rotation tool F is inserted into the metal member 1 to be fast-rotated by the second temporary bonding process, frictional heat is transferred into the metal member 1 to be joined. (Heating). In addition, part of the frictional heat is released (heated) from the edges U and U of the joined metal member 1 to the table 10 as indicated by the arrow N. In the second temporary bonding step, since the same rotational welding tool F as the first temporary bonding step is used, the heat input amount is the same as that of the surface A side, but a path through which heat is released compared to the first temporary bonding step. Because of the low calorific value. By the 2nd provisional bonding process, the back surface side plasticization area | region W2 is formed in the back surface B of the to-be-joined metal member 1.

(6) 제2 본 접합 공정(6) second bone bonding step

제2 본 접합 공정은 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 이면(B)측으로부터 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제2 본 접합 공정에서는, 도 9의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 툴(H)을 사용하여, 맞댐부(J1)에 대해 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측으로부터 마찰 교반을 행한다.2nd main joining process is the process of joining the butt | matching part J1 of the to-be-joined metal member 1 in earnest from the back surface B side. In the 2nd present joining process which concerns on this embodiment, as shown to (a)-(c) of FIG. 9, the to-be-joined metal with respect to the butt | matching part J1 using this rotation tool H for joining. Friction stirring is performed from the back surface B side of the member 1.

본 접합용 회전 툴(H)은, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 이루는 숄더부(H1)와, 이 숄더부(H1)의 하단부면(H11)에 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(H2)을 구비하여 구성되어 있다. 본 접합용 회전 툴(H)은 제1 본 접합 공정에서 사용한 본 접합용 회전 툴(G)과 대략 동등한 형상을 이루고, 본 접합용 회전 툴(G)의 80％ 정도의 크기로 형성되어 있다. 제2 본 접합 공정에서 사용하는 본 접합용 회전 툴(H)은 본 접합용 회전 툴(G)과 동등한 크기라도 좋지만, 바람직하게는, 본 접합용 회전 툴(G)보다도 작게 설정한다. 본 접합용 회전 툴(H)은 제1 본 접합 공정에서 사용하는 본 접합용 회전 툴(G)의 크기, 피접합 금속 부재(1)의 휨의 크기 등을 고려하여 적절하게 설정한다.As shown in Fig. 9 (a), the joining rotation tool H is made of a metal material that is harder than the metal member 1 to be joined such as tool steel, and has a cylindrical shoulder portion H1. And a stirring pin (probe) H2 protruding from the lower end surface H11 of the shoulder portion H1. The rotation bonding tool H for this bonding forms the shape substantially the same as the rotation bonding tool G for bone bonding used by the 1st bone bonding process, and is formed in the magnitude | size of about 80% of the rotation tool G for bone bonding. Although the main bonding rotation tool H used by a 2nd main bonding process may be the same magnitude | size as the rotation tool G for main bonding, Preferably, it sets smaller than the rotation tool G for main bonding. The joining rotary tool H is appropriately set in consideration of the size of the present joining rotary tool G used in the first joining step, the magnitude of warpage of the metal member 1 to be joined, and the like.

제2 본 접합 공정에서는, 제2 탭재(3)에 형성한 하부 구멍(P2)[개시 위치(S_M2)]에 본 접합용 회전 툴(H)의 교반 핀(H2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(H2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 제1 탭재(2)에 형성한 종료 위치(E_M2)까지 이동시킨다. 즉, 제2 본 접합 공정에서는, 하부 구멍(P2)으로부터 마찰 교반을 개시하여, 종료 위치(E_M2)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the 2nd main joining process, the stirring pin H2 of this rotation tool H for this joining is inserted (press-in) in the lower hole P2 (starting position S _M2 ) formed in the 2nd tab material 3, The inserted stirring pin H2 is moved to the end position E _M2 formed in the first tab member 2 without detaching the inserted stirring pin H2. That is, in a 2nd main joining process, friction stirring is started from lower hole P2 and friction stirring is performed continuously to the end position E _M2 .

도 9의 (a) 내지 (c)를 참조하여 제2 본 접합 공정을 보다 상세하게 설명한다.The second main bonding step will be described in more detail with reference to FIGS. 9A to 9C.

우선, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 하부 구멍(P2)의 바로 위에 본 접합용 회전 툴(H)을 위치시키고, 계속해서, 본 접합용 회전 툴(H)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(H2)의 선단을 하부 구멍(P2)에 삽입한다.First, as shown in Fig. 9A, the joining rotation tool H is placed directly on the lower hole P2, and then the main joining rotation tool H is lowered while being rotated to the right. The tip of the stirring pin H2 is inserted into the lower hole P2.

교반 핀(H2)의 전체가 제2 탭재(3)에 들어가고, 또한 숄더부(H1)의 하단부면(H11)의 전체면이 제2 탭재(3)의 표면에 접촉하면, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 본 접합용 회전 툴(H)을 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)의 일단부를 향해 상대 이동시킨다. 교반 핀(H2)의 삽입 깊이는 특별히 제한되지 않지만, 본 실시 형태와 같이, 교반 핀(H2)이 표면측 소성화 영역(W1)에 접촉할 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 표면측 소성화 영역(W1)의 선단측을 다시 마찰 교반할 수 있으므로, 표면측 소성화 영역(W1)의 선단측에 접합 결함이 형성되어 있는 경우, 당해 결함을 보수할 수 있다. 또한, 맞댐부(J1)의 깊이 방향 전체에 걸쳐서 마찰 교반을 행할 수 있어, 접합 부분의 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 본 접합용 회전 툴(H)을 이동시키면, 그 교반 핀(H2)의 주위에 있는 금속이 순차 소성 유동되는 동시에, 교반 핀(H2)으로부터 이격된 위치에서는, 소성 유동화되고 있던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역(W3)[이하, 「이면측 소성화 영역(W3)」이라고 함]이 형성된다.When the whole of the stirring pin H2 enters the 2nd tap material 3, and the whole surface of the lower end surface H11 of the shoulder part H1 contacts the surface of the 2nd tap material 3, (b) of FIG. As shown in Fig. 1), the joining rotary tool H is relatively moved toward one end of the butt portion J1 of the metal member 1 to be joined. Although the insertion depth of the stirring pin H2 is not specifically limited, It is preferable to set so that the stirring pin H2 may contact the surface side plasticization area | region W1 like this embodiment. Thereby, since the front end side of the surface side plasticization area | region W1 can be friction-stirred again, when the joining defect is formed in the front end side of the surface side plasticization area | region W1, the said defect can be repaired. Moreover, friction stirring can be performed over the whole depth direction of the butt | matching part J1, and the watertightness and airtightness of a junction part can be improved. When the joining rotary tool H is moved, the metal around the stirring pin H2 is sequentially fired, and at the position spaced apart from the stirring pin H2, the metal that has been plastically fluidized is cured again. The plasticized region W3 (hereinafter referred to as "back side plasticized region W3") is formed.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 제2 본 접합 공정에 있어서는, 본 접합용 회전 툴(H)을 우회전시켜, 피접합 금속 부재(1)의 제1 측면(C)측으로부터 제2 측면(D)측을 향해 마찰 교반을 행하므로, 진행 방향 우측, 즉 금속 부재(1b)측에서는 비교적 치밀한 소성화 영역이 형성된다. 따라서, 제1 본 접합 공정에 의해 형성된 표면측 소성화 영역(W1)의 터널 형상 공동 결함을 확실하게 밀폐할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 9, in the 2nd main joining process, the rotation tool H for this joining is rotated to the right, and the 2nd side surface (from the 1st side surface C side of the to-be-joined metal member 1). Since friction agitation is performed toward the D) side, a comparatively dense plasticized region is formed on the right side of the traveling direction, that is, on the metal member 1b side. Therefore, the tunnel-shaped cavity defect of the surface side plasticization area | region W1 formed by the 1st main joining process can be sealed reliably.

도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 툴(H)이 종료 위치(E_M2)에 도달하면, 본 접합용 회전 툴(H)을 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(H2)을 종료 위치(E_M2)로부터 이탈시킨다[도 9의 (c) 참조]. 본 접합용 회전 툴(H)의 이탈 시의 회전 속도는 상기한 제1 본 접합 공정의 경우와 마찬가지로, 이동 시의 회전 속도보다도 고속으로 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG.9 (c), when this joining rotary tool H reaches the end position E _M2 , it raises, rotating this joining rotary tool H, and raises stirring pin H2. A departure is made from the end position E _M2 (see FIG. 9C). It is preferable to make the rotational speed at the time of detachment of this bonding rotation tool H to be higher than the rotational speed at the time of movement similarly to the case of said 1st main bonding process.

또한, 제1 본 접합 공정에서 남은 펀칭 구멍(Q1)과 제2 본 접합 공정에 있어서의 본 접합용 회전 툴(H)의 이동 루트가 겹치면, 소성 유동화된 금속이 펀칭 구멍(Q1)으로 유입되어, 접합 결함이 발생할 우려가 있으므로, 펀칭 구멍(Q1)으로부터 이격된 위치에 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 종료 위치(E_M2)[펀칭 구멍(Q2)]를 형성하는 동시에, 펀칭 구멍(Q1)을 피하도록 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라서 본 접합용 회전 툴(H)의 교반 핀(H2)을 이동시키는 것이 바람직하다.Moreover, when the movement route of the punching hole Q1 remaining in the 1st main joining process and the rotation tool H for the main joining in the 2nd main joining process overlaps, the plastic fluidized metal will flow into the punching hole Q1. Since a bonding defect may arise, the end position E _M2 (punching hole Q2) of friction stirring in a 2nd main joining process is formed in the position spaced apart from punching hole Q1, and a punching hole It is preferable to set the route of friction stirring in the 2nd main joining process so that (Q1) may be avoided, and to move the stirring pin H2 of the rotation tool H for joining along this route.

도 9의 (b) 및 (c)에 도시한 바와 같이, 고속 회전한 본 접합용 회전 툴(H)이 피접합 금속 부재(1)에 삽입되면, 피접합 금속 부재(1) 내로 마찰열이 전달된다(입열). 또한, 마찰열의 일부는 화살표 N으로 나타낸 바와 같이 피접합 금속 부재(1)의 테두리부(U, U)로부터 테이블(10)로 방출(발열)된다.As shown in (b) and (c) of FIG. 9, when the high speed rotation main joining rotation tool H is inserted into the metal member 1 to be joined, friction heat is transferred into the metal member 1 to be joined. (Heating). In addition, part of the frictional heat is released (heated) from the edges U and U of the joined metal member 1 to the table 10 as indicated by the arrow N.

제2 본 접합 공정에서는, 간극(P)이 형성되어 있으므로 제1 본 접합 공정에 비해 열이 방출되는 경로가 적다. 그로 인해, 제2 본 접합 공정에서는, 제1 본 접합 공정에 비해 발열량이 적지만, 본 접합용 회전 툴(G)보다도 소형의 본 접합용 회전 툴(H)을 사용하고 있으므로, 제1 본 접합 공정에 비해 입열량도 적다.In the 2nd main joining process, since the clearance gap P is formed, there are few path | routes from which heat is discharge | released compared with a 1st main joining process. Therefore, although the amount of heat generation is smaller in the 2nd bone bonding process compared with the 1st bone bonding process, since it uses the rotation tool H for bone bonding smaller than the rotation tool G for this bonding, 1st bone bonding It also has less heat input than the process.

제2 본 접합 공정을 종료하면, 탭재를 절제한다. 또한, 각 공정을 종료한 후에는 피접합 금속 부재(1)에 형성된 버어를 제거하는 것이 바람직하다.When the 2nd main bonding process is complete | finished, a tab material is excised. In addition, it is preferable to remove the burr formed in the to-be-joined metal member 1 after each process is complete | finished.

이상에 설명한 제1 실시 형태에 따르면, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 본 접합 공정 후에, 고정 지그(15)(도 3 참조)로부터 피접합 금속 부재(1)를 해제하여 방치하면, 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측에도 열수축이 발생하므로, 제1 본 접합 공정에서 형성된 휨이 시정되어 피접합 금속 부재(1)가 평탄해진다.According to the first embodiment described above, as shown in FIG. 10, when the joined metal member 1 is released from the fixing jig 15 (see FIG. 3) and left to stand after the second main bonding step, Since heat shrink also occurs in the back surface B side of the joining metal member 1, the curvature formed in the 1st main joining process is corrected and the to-be-joined metal member 1 becomes flat.

상기한 바와 같이, 간극(P)이 발생함으로써 제2 본 접합 공정에서는 발열량이 적어지지만, 제2 본 접합 공정에서 사용하는 본 접합용 회전 툴(H)을 제1 본 접합 공정에서 사용하는 본 접합용 회전 툴(G)보다도 작게 설정하여 입열량을 적게 함으로써, 제1 본 접합 공정과 제2 본 접합 공정에서 피접합 금속 부재(1)에 잔존하는 열량의 균형을 도모할 수 있다.As described above, although the heat generation amount decreases in the second bone bonding step due to the occurrence of the gap P, the bone bonding in which the rotary bonding tool H for use in the second bone bonding step is used in the first bone bonding step. By setting smaller than heat-entry rotation tool G and reducing heat input, the balance of the amount of heat which remain | survives in the to-be-joined metal member 1 in a 1st main joining process and a 2nd main joining process can be aimed at.

피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측의 잔존 열량은, (제1 예비 공정에서의 입열량＋제1 본 접합 공정에서의 입열량)－(제1 예비 공정에서의 발열량＋제1 본 접합 공정에서의 발열량)으로 나타낸다. 한편, 이면(B)측의 잔존 열량은, (제2 예비 공정에서의 입열량＋제2 본 접합 공정에서의 입열량)－(제2 예비 공정에서의 발열량＋제2 본 접합 공정에서의 발열량)으로 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 회전 툴의 크기를 바꿈으로써, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정의 잔존 열량의 균형을 도모하여, 피접합 금속 부재(1)를 평탄하게 할 수 있다.The amount of heat remaining on the surface A side of the to-be-joined metal member 1 is (heat input amount in a 1st preliminary process + heat input amount in a 1st main joining process)-(heat generation amount + 1st in a 1st preliminary process) Calorific value in the present bonding step). On the other hand, the residual heat amount on the back surface B side is (heat input amount in the second preliminary step + heat input amount in the second main joining step)-(heat generation amount in the second preliminary step + second heat generation step in the second main joining step. ). In this embodiment, the balance of the amount of heat remaining in the first bone bonding step and the second bone bonding step is achieved by changing the size of the rotation tool in the first bone bonding step and the second bone bonding step, and the metal member to be joined ( 1) can be made flat.

또한, 피접합 금속 부재(1)로의 입열량을 본 접합용 회전 툴(G, H)의 크기를 바꿈으로써 변경하기 때문에, 입열량의 조절을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 제2 본 접합 공정에서는, 제1 본 접합 공정에서 형성된 표면측 소성화 영역(W1)에 본 접합용 회전 툴(H)의 선단을 들어가도록 함으로써, 표면측 소성화 영역(W1)을 다시 마찰 교반할 수 있다. 이에 의해, 소성화 영역에 발생할 가능성이 있는 접합 결함을 보수할 수 있다.Moreover, since the amount of heat input to the to-be-joined metal member 1 is changed by changing the magnitude | size of this rotation tool G and H for joining, adjustment of heat input amount can be performed easily. In addition, in a 2nd main bonding process, the front side plasticization area | region W1 is made again by making the front-end | tip of this rotation rotation tool H enter into the surface side plasticization area | region W1 formed in the 1st main bonding process. The friction can be stirred. Thereby, the joining defect which may generate | occur | produce in a plasticization area | region can be repaired.

또한, 본 실시 형태에서는, 본 접합 공정에 앞서 가접합 공정을 하기 때문에, 금속 부재(1a, 1b)끼리가 이격되는 일 없이 마찰 교반 접합을 행할 수 있다.In addition, in this embodiment, since the temporary joining process is performed before this joining process, friction stir welding can be performed, without metal member 1a, 1b being spaced apart.

또한, 제1 실시 형태에서는, 회전 툴의 크기를 변경함으로써 피접합 금속 부재(1)의 표면측 및 이면측의 입열량을 조절하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 피접합 금속 부재(1)의 표리에서 동등한 회전 툴을 사용하는 경우에는, 이면(B)측의 회전 툴의 이동 속도를 표면(A)측의 회전 툴의 이동 속도보다 빠르게 함으로써, 이면(B)측의 회전 툴의 입열량을 적게 할 수 있다. 또한, 회전 툴을 이동시키는 궤적의 길이(마찰 교반의 궤적의 길이의 합)를, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측보다도 이면(B)측을 짧게 함으로써, 이면(B)측의 입열량을 적게 할 수 있다. 제2 본 접합 공정에서 행하는 마찰 교반에 대해서는, 제1 본 접합 공정의 입열량, 발열량 및 간극(P)의 크기, 또한 피접합 금속 부재(1)의 두께 등을 고려하여 설정하면 된다.In addition, in 1st Embodiment, although the heat input amount of the front side and the back side of the to-be-joined metal member 1 was adjusted by changing the magnitude | size of a rotating tool, it is not limited to this. For example, when using the same rotary tool in the front and back of the to-be-joined metal member 1, by making the movement speed of the rotation tool of the back surface B side faster than the movement speed of the rotation tool of the surface A side, The heat input amount of the rotation tool on the back surface B side can be reduced. Moreover, the back surface B side is made shorter than the surface A side of the to-be-joined metal member 1 for the length (sum of the length of the trace of friction stirring) which moves a rotating tool. It can reduce the heat input of What is necessary is just to set the friction stirring performed in a 2nd main joining process in consideration of the heat input amount, the calorific value, the magnitude | size of the clearance gap P, the thickness of the to-be-joined metal member 1, etc. of a 1st main joining process.

또한, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정을 행한 후에, 피접합 금속 부재(1)에 휨이 남는 경우에는, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A) 또는 이면(B)으로부터 교정 공정을 행해도 좋다. 교정 공정에서는, 교정용 회전 툴(도시 생략)을 사용하여, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A) 또는 이면(B) 중, 볼록 형상으로 되어 있는 면측으로부터 마찰 교반을 행한다. 교정용 회전 툴은 본 접합용 회전 툴(G)과 동등한 형상으로 이루어지고, 본 접합용 회전 툴(G)보다도 작은 교정용 회전 툴(도시 생략)을 사용한다. 마찰 교반의 이동 궤적은 특별히 한정되는 것은 아니고, 맞댐부에 대해 행해도 좋고, 휨이 큰 부분에 중점적으로 행해도 좋다.Moreover, after performing a 1st main joining process and a 2nd main joining process, when curvature remains in the to-be-joined metal member 1, it correct | amends from the surface A or the back surface B of the to-be-joined metal member 1 You may perform a process. In a calibration process, friction stirring is performed from the surface side which becomes convex among the surface A or the back surface B of the to-be-joined metal member 1 using the rotating tool for calibration (not shown). The orthodontic rotation tool is made into the shape equivalent to this rotation tool G for this joining, and uses the calibration rotation tool (not shown) smaller than this rotation tool G for this joining. The movement trajectory of friction stirring is not specifically limited, You may carry out with respect to the butt | matching part, and you may perform mainly in the part with a big warpage.

[제2 실시 형태][Second Embodiment]

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 제2 실시 형태는, (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) 제2 보수 공정, (8) 제1 보수 공정을 포함한다. (1) 제1 준비 공정으로부터 (6) 제2 본 접합 공정까지는, 제1 실시 형태와 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described. 2nd Embodiment is (1) 1st preparatory process, (2) 1st preliminary process, (3) 1st main bonding process, (4) 2nd preparatory process, (5) 2nd preliminary process, (6) 2nd main joining process, (7) 2nd repair process, and (8) 1st repair process. (1) Since it is equivalent to 1st Embodiment from a 1st preparation process to (6) 2nd main bonding process, detailed description is abbreviate | omitted.

(7) 제2 보수 공정(7) 2nd repair process

상기한 (6) 제2 본 접합 공정이 종료되면, 그대로 제2 보수 공정을 행한다. 제2 보수 공정은 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)의 이면측 소성화 영역(W3)에 포함될 가능성이 있는 접합 결함을 보수하는 공정이다.When said (6) 2nd main bonding process is complete | finished, a 2nd repair process is performed as it is. The 2nd repair process is a process of repairing the joining defect which may be contained in the back surface side plasticization area | region W3 of the back surface B of the to-be-joined metal member 1.

본 실시 형태에 관한 제2 보수 공정에서는, 도 11의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 이면측 소성화 영역(W3) 중, 적어도, 제1 보수 영역(R1), 제2 보수 영역(R2) 및 제3 보수 영역(R3)에 대해 마찰 교반을 행한다.In the 2nd repair process which concerns on this embodiment, as shown to Fig.11 (a) and (b), at least 1st repair area | region R1 and 2nd repair of back surface side plasticization area | region W3. Friction stirring is performed for the region R2 and the third repair region R3.

제1 보수 영역(R1)에 대한 마찰 교반은 상기한 제2 본 접합 공정 시에, 본 접합용 회전 툴(H)의 진행 방향을 따라서 형성될 우려가 있는 터널 결함을 분단하는 것을 목적으로 하여 행해지는 것이다. 본 접합용 회전 툴(H)을 우회전시킨 경우에는 그 진행 방향의 좌측에 터널 결함이 발생할 우려가 있고, 좌회전시킨 경우에는 진행 방향의 우측에 터널 결함이 발생할 우려가 있으므로, 본 접합용 회전 툴(H)을 우회전시킨 본 실시 형태에 있어서는, 평면에서 볼 때 진행 방향의 좌측에 위치하는 표면측 소성화 영역(W1)의 상부를 적어도 포함하도록 제1 보수 영역(R1)을 설정하면 된다.Friction stirring to the 1st maintenance area | region R1 is performed for the purpose of segmenting the tunnel defect which may be formed along the advancing direction of the main joining rotary tool H at the time of said 2nd main joining process. Will be. In the case where the joining rotation tool H is rotated to the right, tunnel defects may occur on the left side of the travel direction, and when left rotated, tunnel defects may occur on the right side of the travel direction. In the present embodiment in which H) is rotated to right, the first maintenance region R1 may be set to include at least an upper portion of the surface-side plasticized region W1 located on the left side in the advancing direction in plan view.

제2 보수 영역(R2)에 대한 마찰 교반은 제2 본 접합 공정 시에, 본 접합용 회전 툴(H)이 맞댐부(J2)를 가로지를 때에 이면측 소성화 영역(W3)으로 권취된 산화 피막을 분단하는 것을 목적으로 하여 행해지는 것이다. 본 실시 형태와 같이 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 종료 위치(E_M2)를 제1 탭재(2)에 형성하고, 본 접합용 회전 툴(H)을 우회전시킨 경우에는 그 진행 방향의 우측에 있는 이면측 소성화 영역(W3)의 상부에 산화 피막이 권취되어 있을 가능성이 높고, 좌회전시킨 경우에는 진행 방향의 좌측에 있는 이면측 소성화 영역(W3)의 상부에 산화 피막이 권취되어 있을 가능성이 높으므로, 본 접합용 회전 툴(H)을 우회전시킨 본 실시 형태에 있어서는, 제1 탭재(2)에 인접하는 이면측 소성화 영역(W3) 중, 평면에서 볼 때 진행 방향의 우측에 위치하는 이면측 소성화 영역(W3)의 상부를 적어도 포함하도록 제2 보수 영역(R2)을 설정하면 된다. 또한, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 이음매로부터 제2 보수 영역(R2)의 피접합 금속 부재(1)측의 테두리변까지의 거리(d₅)는 본 접합용 회전 툴(H)의 교반 핀(H2)의 최대 외경보다도 크게 하는 것이 바람직하다.The frictional stirring on the second water-retaining region R2 is carried out at the time of the second main bonding step, when the main rotary tool H crosses the butt portion J2 and is oxidized to the back side plasticization region W3. It is performed for the purpose of dividing a film. When the end position E _M2 of friction stirring in this joining process is formed in the 1st tab material 2 like this embodiment, and the rotation tool H for this joining is rotated to the right side to the right of the advancing direction. It is highly likely that the oxide film is wound on the upper side of the backside plasticization region W3 which is present, and when it is turned left, it is highly likely that the oxide film is wound on the upper portion of the backside plasticization region W3 on the left side in the advancing direction. Therefore, in this embodiment which rotated the rotation tool H for this bonding to the right, the back surface located in the right side of the advancing direction among the back surface plasticization area | regions W3 adjacent to the 1st tab material 2 in plan view. What is necessary is just to set the 2nd maintenance area | region R2 so that the upper part of the side plasticization area | region W3 may be included at least. In addition, the distance d ₅ from the joint of the to-be-joined metal member 1 and the 1st tab material 2 to the edge of the to-be-welded metal member 1 side of the 2nd repair area | region R2 is rotation for this bonding. It is preferable to make it larger than the maximum outer diameter of the stirring pin H2 of the tool H.

제3 보수 영역(R3)에 대한 마찰 교반은 본 접합용 회전 툴(H)이 맞댐부(J3)를 가로지를 때에 이면측 소성화 영역(W3)에 권취된 산화 피막을 분단하는 것을 목적으로 하여 행해지는 것이다. 본 실시 형태와 같이 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(S_M2)를 제2 탭재(3)에 형성한 경우, 본 접합용 회전 툴(H)을 우회전시킨 경우에는 그 진행 방향의 좌측에 있는 이면측 소성화 영역(W3)의 상부에 산화 피막이 권취되어 있을 가능성이 높고, 좌회전시킨 경우에는 진행 방향의 우측에 있는 이면측 소성화 영역(W3)의 상부에 산화 피막이 권취되어 있을 가능성이 높으므로, 본 접합용 회전 툴(H)을 우회전시킨 본 실시 형태에 있어서는, 제2 탭재(3)에 인접하는 이면측 소성화 영역(W3) 중, 평면에서 볼 때 진행 방향의 좌측에 위치하는 이면측 소성화 영역(W3)의 상부를 적어도 포함하도록 제3 보수 영역(R3)을 설정하면 된다. 또한, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 이음매로부터 제3 보수 영역(R3)의 피접합 금속 부재(1)측의 테두리변까지의 거리(d₄)는 본 접합용 회전 툴(H)의 교반 핀(H2)의 최대 외경보다도 크게 하는 것이 바람직하다.The friction agitation for the third water-retaining region R3 is for the purpose of dividing the oxide film wound around the back-side plasticization region W3 when the joining rotary tool H crosses the butt portion J3. Is done. When the starting position S _M2 of friction stirring in this joining process is formed in the 2nd tab material 3 like this embodiment, when the rotation tool H for this joining is turned right, the left side of the advancing direction is carried out. There is a high possibility that the oxide film is wound on the upper side of the backside plasticization region W3 in the case, and when it is turned left, there is a possibility that the oxide film is wound on the upper side of the backside plasticization region W3 on the right side in the advancing direction. In this embodiment which rotated the rotation tool H for this bonding right, since it is high, it is located in the left side of the advancing direction in plan view among the back surface plasticization area | regions W3 adjacent to the 2nd tab material 3. What is necessary is just to set the 3rd maintenance area | region R3 so that the upper part of back surface side plasticization area | region W3 may be included at least. In addition, the distance d ₄ from the joint of the to-be-joined metal member 1 and the 2nd tab material 3 to the edge of the side of the to-be-joined metal member 1 of the 3rd repair area | region R3 is rotation for this bonding. It is preferable to make it larger than the maximum outer diameter of the stirring pin H2 of the tool H.

본 실시 형태에 관한 제2 보수 공정에서는, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이 본 접합용 회전 툴(H)보다도 소형의 보수용 회전 툴(E)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 이와 같이 하면, 소성화 영역이 필요 이상으로 확장되는 것을 방지하는 것이 가능해진다.In the 2nd repair process which concerns on this embodiment, friction stirring is performed using the repair rotation tool E which is smaller than this joining rotation tool H, as shown to FIG. 11 (b). In this way, it becomes possible to prevent the plasticization region from expanding more than necessary.

보수용 회전 툴(E)은 본 접합용 회전 툴(H)과 마찬가지로, 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 이루는 숄더부(E1)와, 이 숄더부(E1)의 하단부면(E11)에 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(E2)을 구비하여 구성되어 있다.The repair rotation tool E is made of a metal material harder than the metal member 1 to be joined, such as tool steel, similarly to the rotation tool H for joining, and has a shoulder portion E1 that forms a cylindrical shape and the shoulder. It is comprised and equipped with the stirring pin (probe) E2 protruding from the lower end surface E11 of the part E1.

교반 핀(E2)은 숄더부(E1)의 하단부면으로부터 수직 하강하고 있고, 본 실시 형태에서는, 끝으로 갈수록 가늘어지는 원뿔대 형상으로 성형되어 있다. 또한, 교반 핀(E2)의 주위면에는 나선 형상으로 새겨진 교반 날개가 형성되어 있다. 또한, 보수용 회전 툴(E)은 본 접합용 회전 툴(H)보다도 작고, 가접합용 회전 툴(F)보다도 크게 형성되어 있다.The stirring pin E2 descend | falls perpendicularly from the lower end surface of the shoulder part E1, and in this embodiment, it is shape | molded in the shape of a truncated truncated cone toward the end. Moreover, the stirring blade engraved in helical shape is formed in the peripheral surface of the stirring pin E2. Moreover, the maintenance rotation tool E is smaller than this rotation tool H for this joining, and is formed larger than the rotation tool F for provisional joining.

제2 보수 공정에서는, 하나의 보수 영역에 대한 마찰 교반이 종료될 때마다 보수용 회전 툴(E)을 이탈시켜도 좋고, 보수 영역마다 형태가 다른 보수용 회전 툴(E)을 사용해도 좋지만, 본 실시 형태에서는, 도 12에 도시한 바와 같이 하나의 보수용 회전 툴(E)을 일필 쓰기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시키고, 제1 보수 영역(R1), 제2 보수 영역(R2) 및 제3 보수 영역(R3)에 대해 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 본 실시 형태에 관한 제2 보수 공정에서는, 마찰 교반의 개시 위치(S_R)에 삽입한 보수용 회전 툴(E)의 교반 핀(E2)[도 11의 (b) 참조]을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(E_R)까지 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 탭재(2)에 마찰 교반의 개시 위치(S_R)를 형성하는 동시에, 제2 탭재(3)에 종료 위치(E_R)를 형성하고, 제2 보수 영역(R2), 제1 보수 영역(R1), 제3 보수 영역(R3)의 순서로 마찰 교반을 행하는 경우를 예시하지만, 개시 위치(S_R)와 종료 위치(E_R)의 위치나 마찰 교반의 순서를 한정하는 취지는 아니다.In the 2nd repair process, whenever the friction stirring with respect to one repair area | region is complete | finished, you may detach | separate the rotation tool E for repair, and you may use the maintenance tool (E) with a different shape for every repair area, In the embodiment, as shown in Fig. 12, one maintenance tool E is moved to form a movement trajectory (bead) for writing, and the first maintenance area R1 and the second maintenance area R2 are moved. And friction stirring is continuously performed on the third repair region R3. That is, in the 2nd maintenance process which concerns on this embodiment, the stirring pin E2 (refer FIG. 11 (b)) of the maintenance rotation tool E inserted in the starting position S _R of friction stirring is halfway. It moves to the end position E _R without making it work. In addition, in this embodiment, the start position S _R of friction stirring is formed in the 1st tab material 2, and the end position E _R is formed in the 2nd tab material 3, and the 2nd maintenance area | region ( R2), the first maintenance area (R1), the third compensation zone (illustrating the case of performing the friction stir in the order of R3), but the start position (S _R) and the end position (the position or arrangement of the friction stir for E _R) It is not intended to limit the scope.

제2 보수 공정에 있어서의 마찰 교반의 수순을, 도 12를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.The procedure of friction stirring in a 2nd repair process is demonstrated in detail with reference to FIG.

우선, 제1 탭재(2)의 적소에 형성한 개시 위치(S_R)에 보수용 회전 툴(E)의 교반 핀(E2)을 삽입(압입)하여 마찰 교반을 개시하고, 제2 보수 영역(R2)에 대해 마찰 교반을 행한다.First, the stirring pin E2 of the rotational rotation tool E for repair is inserted (press-in) in the starting position S _R formed in place of the 1st tab material 2, and friction stirring is started, and the 2nd repair area | region ( Friction stirring is performed on R2).

또한, 보수용 회전 툴(E)의 이동 속도(이송 속도)는 교반 핀(E2)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. 보수용 회전 툴(E)의 이동 시의 회전 속도는 삽입 시의 회전 속도와 동일하거나, 그것보다도 저속으로 한다.In addition, although the moving speed (feeding speed) of the maintenance rotation tool E is set according to the dimension and shape of the stirring pin E2, the material, thickness, etc. of the to-be-joined metal member 1, which are friction-stirred, most In this case, it is set within the range of 100 to 1000 (mm / min). The rotational speed at the time of the movement of the maintenance rotation tool E is equal to or lower than the rotational speed at the time of insertion.

제2 보수 영역(R2)에 대해 마찰 교반을 행하면, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2) 사이에 있는 산화 피막이 이면측 소성화 영역(W3)에 권취된 경우라도, 당해 산화 피막을 분단하는 것이 가능해지므로, 제1 탭재(2)에 인접하는 이면측 소성화 영역(W3)에 있어서도 접합 결함이 발생하기 어려워진다. 또한, 보수용 회전 툴(E)로 마찰 교반할 수 있는 영역에 비해 제2 보수 영역(R2)이 큰 경우에는, 마찰 교반의 루트를 어긋나게 하면서 보수용 회전 툴(E)을 여러 번 유턴시키면 된다.When friction stir is performed on the second repair region R2, even when the oxide film between the joined metal member 1 and the first tab member 2 is wound around the back side plasticized region W3, the oxide film Since it becomes possible to divide | segment, it becomes difficult to produce a joining defect also in the back surface side plasticization area | region W3 adjacent to the 1st tab material 2. Moreover, when the 2nd maintenance area | region R2 is large compared with the area | region which can carry out friction stir with the rotational rotation tool E for repair, what is necessary is just to make U-turn of the maintenance rotation tool E several times, shifting the route of friction stirring. .

제2 보수 영역(R2)에 대한 마찰 교반이 종료되면, 보수용 회전 툴(E)을 이탈시키지 않고 그대로 제1 보수 영역(R1)으로 이동시키고, 상기한 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 루트를 따라서 연속해서 마찰 교반을 행한다. 이와 같이 하면, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 루트를 따라서 터널 결함이 연속해서 형성된 경우라도, 이를 확실하게 분단하는 것이 가능해지므로, 접합 결함이 발생하기 어려워진다.When the friction stirring with respect to the 2nd maintenance region R2 is complete | finished, it moves to the 1st maintenance region R1 as it is, without leaving | separating the rotation tool E for repair, and friction stirring in the said 2nd main joining process mentioned above. Friction stirring is performed continuously along the root of. By doing in this way, even when a tunnel defect is continuously formed along the route of friction stirring in a 2nd main joining process, it becomes possible to divide this reliably, and it becomes difficult to produce a joining defect.

제1 보수 영역(R1)에 대한 마찰 교반이 종료되면, 보수용 회전 툴(E)을 이탈시키지 않고 그대로 제3 보수 영역(R3)으로 이동시켜, 제3 보수 영역(R3)에 대해 마찰 교반을 행한다. 이와 같이 하면, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3) 사이에 있는 산화 피막이 이면측 소성화 영역(W3)에 권취된 경우라도, 당해 산화 피막을 분단하는 것이 가능해지므로, 제2 탭재(3)에 인접하는 이면측 소성화 영역(W3)에 있어서도 접합 결함이 발생하기 어려워진다. 또한, 보수용 회전 툴(E)로 마찰 교반할 수 있는 영역에 비해 제3 보수 영역(R3)이 큰 경우에는, 마찰 교반의 루트를 어긋나게 하면서 보수용 회전 툴(E)을 여러 번 유턴시키면 된다.When the friction agitation with respect to the 1st maintenance area R1 is complete | finished, it moves to the 3rd maintenance area R3 as it is, without leaving the rotating tool E for maintenance, and performs friction stirring with respect to 3rd maintenance area R3. Do it. By doing in this way, even if the oxide film between the to-be-joined metal member 1 and the 2nd tab material 3 is wound by the back side plasticization area | region W3, since it becomes possible to segment the said oxide film, a 2nd tab material Also in the back surface plasticization area | region W3 adjacent to (3), a joining defect becomes difficult to generate | occur | produce. In addition, when the 3rd maintenance area | region R3 is large compared with the area | region which can carry out friction stirring with the rotation tool E for repair, what is necessary is just to make U-turn of the repair rotation tool E several times, shifting the route of friction stirring. .

제3 보수 영역(R3)에 대한 마찰 교반이 종료되면, 보수용 회전 툴(E)을 종료 위치(E_R)로 이동시키고, 보수용 회전 툴(E)을 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(E2)을 종료 위치(E_R)로부터 이탈시킨다. 제2 보수 공정에 의해, 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)에는 이면측 소성화 영역(W4)이 형성된다.When the friction stirring with respect to the 3rd maintenance area | region R3 is complete | finished, the maintenance rotation tool E is moved to the end position E _R , and it raises, rotating the maintenance rotation tool E, and stirring pin E2. Is separated from the end position E _R. By the 2nd repair process, the back surface side plasticization area | region W4 is formed in the back surface B of the to-be-joined metal member 1.

제2 보수 공정에서는, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 테이블(10)과 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)이 접촉되어 있으므로, 보수용 회전 툴(E)에 의해 입열 된 열의 일부는 표면(A)으로부터 테이블(10)로 방출된다(발열).In the second repair step, as shown in FIG. 11B, the table A and the surface A of the metal member 1 to be joined are in contact with each other, and thus heat is input by the repairing rotation tool E. FIG. Some of the heat generated is released from the surface A to the table 10 (heating).

도 13에 도시한 바와 같이, 제2 보수 공정을 종료한 후에, 고정 지그(15)(도 12 참조)로부터 피접합 금속 부재(1)를 해제하면, 열수축에 의해 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측에 오목 형상으로 변형된다.As shown in FIG. 13, after completion | finish of a 2nd repair process, when the to-be-joined metal member 1 is released from the fixing jig 15 (refer FIG. 12), heat-shrinkage of the to-be-joined metal member 1 will be carried out. It is deformed into a concave shape on the back surface B side.

(8) 제1 보수 공정(8) First repair process

제2 보수 공정이 종료되면, 피접합 금속 부재(1)의 표리를 반대로 하고, 표면(A)에 대해 제1 보수 공정을 행한다. 제1 보수 공정은, 도 14에 도시한 바와 같이 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)의 표면측 소성화 영역(W1)에 포함될 가능성이 있는 접합 결함을 보수하는 공정이다.When the 2nd repair process is complete | finished, the front and back of the to-be-joined metal member 1 are reversed and a 1st repair process is performed with respect to the surface A. FIG. The 1st repair process is a process of repairing the bonding defect which may be contained in the surface side plasticization area | region W1 of the surface A of the to-be-joined metal member 1 as shown in FIG.

제1 보수 공정에서는, 도 14에 도시한 바와 같이 표면측 소성화 영역(W1) 중, 적어도 제1 보수 영역(R1), 제2 보수 영역(R2) 및 제3 보수 영역(R3)에 대해 마찰 교반을 행한다. 제1 보수 영역(R1), 제2 보수 영역(R2) 및 제3 보수 영역(R3)의 설정의 원리는 제2 보수 공정과 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.In the 1st repair process, as shown in FIG. 14, at least 1st repair area | region R1, 2nd repair area | region R2, and 3rd repair area | region R3 among the surface side plasticization area | region W1 are rubbed. Stirring is performed. Since the principle of setting the 1st maintenance area R1, the 2nd maintenance area R2, and the 3rd maintenance area R3 is the same as that of a 2nd maintenance process, detailed description is abbreviate | omitted.

제1 보수 공정에서는, 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 제2 보수 공정에서 사용한 보수용 회전 툴(E)보다도 작고, 또한 가접합용 회전 툴(F)보다도 크게 형성된 보수용 회전 툴(E')을 사용한다. 보수용 회전 툴(E')은 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 이루는 숄더부(E1')와, 이 숄더부(E1')의 하단부면(E11')에 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(E2')을 구비하여 구성되어 있다.In the 1st repair process, as shown to FIG. 14 and FIG. 15, the repair rotation tool (smaller than the repair rotation tool E used by the 2nd repair process, and larger than the temporary joining rotation tool F) ( E '). The repairing rotation tool E 'is made of a metal material harder than the metal member 1 to be joined, such as tool steel, and has a cylindrical portion E1' and a lower end surface of the shoulder portion E1 '( E11 ') is provided with the stirring pin (probe) E2' protrudingly provided.

제1 보수 공정에서는, 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이 제1 탭재(2)의 적소에 형성한 개시 위치(S_R)에 보수용 회전 툴(E')의 교반 핀(E2')을 삽입(압입)하여 마찰 교반을 개시하고, 제2 보수 영역(R2)에 대해 마찰 교반을 행한다. 제1 보수 공정에서는 제2 보수 공정과 마찬가지로, 제1 보수 영역(R1) 및 제3 보수 영역(R3)에 대해 연속해서 마찰 교반을 행한다.In a first repair step, a first taepjae (2) place a starting position 'stirring pin (E2 a) rotating the tool (E), for compensation for (S _R) formed of, as shown in Fig. 14 and 15 It inserts (presses in), starts friction stirring, and performs friction stirring with respect to 2nd maintenance area | region R2. In the first repairing step, similarly to the second repairing step, friction stir is continuously performed on the first repairing area R1 and the third repairing area R3.

제1 보수 공정에서는, 도 15에 도시한 바와 같이 고속 회전한 보수용 회전 툴(E')이 피접합 금속 부재(1)에 삽입되면, 피접합 금속 부재(1) 내로 마찰열이 전달된다(입열). 또한, 마찰열의 일부는 화살표 N으로 나타낸 바와 같이 피접합 금속 부재(1)의 테두리부(U, U)로부터 테이블(10)로 방출(발열)된다.In the 1st repair process, when the repairing rotation tool E 'rotated at high speed as shown in FIG. 15 is inserted into the to-be-joined metal member 1, frictional heat will be transmitted to the to-be-joined metal member 1 (heat input) ). In addition, part of the frictional heat is released (heated) from the edges U and U of the joined metal member 1 to the table 10 as indicated by the arrow N.

제1 보수 공정에서는 간극(P)이 형성되어 있으므로, 제2 보수 공정에 비해 열이 방출되는 경로가 적다. 그로 인해, 제1 보수 공정에서는 제2 보수 공정에 비해 발열량이 적지만, 보수용 회전 툴(E)보다도 소형의 보수용 회전 툴(E')을 사용하고 있으므로, 제2 보수 공정에 비해 입열량이 적다.Since the gap P is formed in the first repair step, the path from which heat is released is smaller than that of the second repair step. Therefore, although the heat generation amount is small in a 1st repair process compared with a 2nd repair process, since it uses the repair rotation tool E 'which is smaller than the repair rotation tool E, heat input amount compared with a 2nd repair process. This is less.

제1 보수 공정을 종료하면, 탭재를 절제한다. 또한, 각 공정을 종료한 후에는 피접합 금속 부재(1)에 형성된 버어를 제거하는 것이 바람직하다.When the 1st maintenance process is complete | finished, a tab material is excised. In addition, it is preferable to remove the burr formed in the to-be-joined metal member 1 after each process is complete | finished.

이상에 설명한 제2 실시 형태에 따르면, 제1 보수 공정 후에 고정 지그(15)(도 14 참조)로부터 피접합 금속 부재(1)를 해제하여 방치하면, 열수축에 의해 제2 보수 공정에서 형성된 휨이 시정되어 피접합 금속 부재(1)가 평탄해진다.According to 2nd Embodiment demonstrated above, when the to-be-joined metal member 1 is released from the fixed jig 15 (refer FIG. 14) after 1st repair process, and left to stand, the curvature formed in the 2nd repair process by heat shrink will be performed. It is fixed and the to-be-joined metal member 1 is flat.

상기한 바와 같이, 간극(P)이 발생함으로써 발열량이 적어지지만, 제1 보수 공정에서 사용하는 보수용 회전 툴(E')을, 제2 보수 공정에서 사용하는 보수용 회전 툴(E)보다도 작게 설정하여 입열량을 적게 함으로써, 제2 보수 공정과 제1 보수 공정에서 피접합 금속 부재(1)에 잔존하는 열량의 균형을 도모할 수 있다. 이에 의해, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W3)의 접합 결함을 보수하면서, 보수 공정에서 발생할 가능성이 있는 휨을 시정할 수 있다.As described above, the amount of heat generated decreases due to the occurrence of the gap P, but the repair rotation tool E 'used in the first repair process is smaller than the repair rotation tool E used in the second repair process. By setting and reducing the amount of heat input, it is possible to balance the amount of heat remaining in the joined metal member 1 in the second repair process and the first repair process. Thereby, the curvature which may arise in a repair process can be corrected, repairing the bonding defect of surface side plasticization area | region W1 and back surface plasticization area | region W3.

또한, 보수 공정의 회전 툴의 궤적은 상기한 형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 구체적인 도시는 하지 않지만, 맞댐부(J1)를 횡단하도록, 지그재그로 회전 툴을 이동시켜 보수를 행해도 좋다.In addition, the trajectory of the rotation tool of a maintenance process is not limited to the form mentioned above. For example, although not shown in detail, you may perform maintenance by moving a rotating tool in a zigzag so that it may cross the butt | matching part J1.

[변형예][Modification]

변형예에서는, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정을 행할 때에, 회전 툴로서 도 16에 도시하는 본 접합용 회전 툴(K)을 사용해도 좋다. 또한, 변형예는, 본 접합용 회전 툴(K)을 사용하는 점을 제외하고는 제1 실시 형태와 동등하므로, 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.In a modification, when performing the 1st bone bonding process and the 2nd bone bonding process, you may use the bonding tool rotation tool K shown in FIG. 16 as a rotation tool. In addition, since a modification is the same as that of 1st Embodiment except using the rotation tool K for joining, description is abbreviate | omitted about the overlapping part.

변형예에서 사용하는 본 접합용 회전 툴(K)의 구성에 대해 설명한다. 도 16은 회전 툴의 변형예를 도시한 도면이며, (a)는 측단면도, (b)는 저면도이다.The structure of the rotation tool K for joining used by a modification is demonstrated. It is a figure which shows the modification of a rotating tool, (a) is a side cross-sectional view, (b) is a bottom view.

본 접합용 회전 툴(K)은, 도 16의 (a)에 도시한 바와 같이 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 이루는 숄더부(K1)와, 이 숄더부(K1)의 하단부면(K11)에 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(K2)과, 하단부면(K11)에 돌출 설치된 교반용 돌조체(K3)와, 교반 핀(K2)의 주위면에 새겨진 교반 날개(K4)를 구비하여 구성되어 있다.As shown in Fig. 16 (a), the joining rotation tool K is made of a metal material harder than the metal member 1 to be joined, such as tool steel, and has a cylindrical portion K1 having a cylindrical shape, Stirring pin (probe) K2 protruding in the lower end surface K11 of this shoulder part K1, stirring protrusion K3 protruding in the lower end surface K11, and the peripheral surface of the stirring pin K2. It is provided with the stirring blade K4 engraved in it.

교반 핀(K2)은 숄더부(K1)의 하단부면(K11)의 중앙으로부터 수직 하강하고 있고, 본 실시 형태에서는 끝으로 갈수록 가늘어지는 원뿔대 형상으로 성형되어 있다. 교반 핀(K2)의 주위면에는 교반 효과를 높이기 위해 나선 형상으로 새겨진 교반 날개(K4)가 형성되어 있다. 교반 핀(K2)의 길이(L₁)는 교반 핀(K2)의 최대 외경(Y₂), 최소 외경(Y₃) 및 숄더부(K1)의 외경(Y₁)을 따라서 적절하게 설정하면 된다.The stirring pin K2 descend | falls from the center of the lower end surface K11 of the shoulder part K1 perpendicularly | vertically, and is shape | molded in the shape of a truncated truncated cone toward the end in this embodiment. In the peripheral surface of the stirring pin K2, the stirring blade K4 engraved in spiral shape is formed in order to raise the stirring effect. The length (L ₁₎ of the stirring pins (K2) is when properly setting the outer diameter (Y ₁₎ of the stirring pins (K2) the maximum outer diameter (Y _2), a minimum outside diameter (Y ₃₎ and a shoulder portion (K1) of .

평탄하게 형성된 숄더부(K1)의 하단부면(K11)에는 교반용 돌조체(K3)가 돌출 설치되어 있다. 교반용 돌조체(K3)는, 도 16의 (b)에 도시한 바와 같이 교반 핀(K2)의 주위를 둘러싸도록 하단부면(K11)에 소용돌이 형상으로 형성되어 있다. 교반용 돌조체(K3)를 구비함으로써, 소성 유동화된 금속이 교반 핀(K2)측으로 유동되므로, 마찰 교반의 효율을 높일 수 있다. 또한, 교반용 돌조체(K3)의 길이나 권취수 등은 적절하게 설정하면 된다.The stirring protrusion K3 protrudes from the lower end surface K11 of the shoulder part K1 formed flat. The stirring protrusion K3 is formed in the vortex shape at the lower end surface K11 so that the circumference | surroundings of the stirring pin K2 may be enclosed as shown in FIG.16 (b). By providing the stirring protrusion K3, since the plastic fluidized metal flows to the stirring pin K2 side, the efficiency of friction stirring can be improved. In addition, what is necessary is just to set suitably the length, the winding number, etc. of the stirring protrusion body K3.

변형예에 관한 본 접합용 회전 툴(K)은 하단부면(K11)에 교반용 돌조체(K3)가 돌출 설치되어 있으므로, 소성 유동화된 금속을 교반 핀(K2)의 중앙 부분에 한데 모으면서 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반의 효율을 높이는 동시에, 접합 결함의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 본 접합용 회전 툴(K)은 교반 핀(K2)의 기단부 부분이 굵고, 선단측이 가늘어지도록 형성되어 있으므로, 교반 핀(K2)의 꺾임을 방지하는 동시에, 교반 핀(K2)을 금속 부재에 압입할 때의 압입 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 교반 핀(K2)의 외주면에 교반 날개(K4)가 새겨져 있으므로, 보다 효율적으로 마찰 교반을 행할 수 있다.In the rotary tool K for joining according to the modification, the stirring protrusion K3 protrudes from the lower end surface K11, so that the frictionally fluidized metal is gathered together in the center of the stirring pin K2. Stirring can be performed. Thereby, the efficiency of friction stirring can be improved and generation | occurrence | production of a bonding defect can be suppressed. In addition, since the base end part of the stirring pin K2 is thick, and the front end side is formed to become thin, this rotation tool K for joining prevents the bending of the stirring pin K2, and the stirring pin K2 is made into metal. The press-in resistance at the time of press-fitting into a member can be made small. Moreover, since the stirring blade K4 is carved in the outer peripheral surface of the stirring pin K2, friction stirring can be performed more efficiently.

[제1 실시예][First Embodiment]

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 본 발명에 관한 실시예는, 도 17의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 평면에서 볼 때 정사각형의 금속 부재(200)의 표면(Za) 및 이면(Zb)에 각각 3개의 원을 그리도록 마찰 교반을 행하고, 표면(Za)측에서 발생한 휨의 변형량과, 이면(Zb)측에서 발생한 휨의 변형량을 측정하였다. 표면(Za)측에서 발생한 휨의 변형량의 값과, 이면(Zb)측에서 발생한 휨의 변형량의 값이 가까울수록, 금속 부재(200)의 평탄성이 높은 것을 나타낸다.Next, an embodiment of the present invention will be described. According to the embodiment of the present invention, as shown in (a) and (b) of FIG. 17, three circles are respectively formed on the front surface Za and the rear surface Zb of the square metal member 200 in plan view. Friction stirring was performed so as to draw, and the deformation amount of the warpage generated on the surface Za side and the deformation amount of the warpage generated on the back surface Zb side were measured. It shows that the flatness of the metal member 200 is high, so that the value of the deformation amount of the curvature which generate | occur | produced on the surface Za side and the value of the deformation amount of the curvature which generate | occur | produced on the back surface Zb side are closer.

금속 부재(200)는 평면에서 볼 때 500㎜×500㎜의 직육면체이며, 두께가 30㎜, 60㎜인 2종류의 부재를 사용하여 각각 측정을 행하였다. 금속 부재(200)의 소재는 JIS 규격의 5052 알루미늄 합금이다.The metal member 200 was a rectangular parallelepiped of 500 mm x 500 mm in plan view, and measured using two types of members whose thickness is 30 mm and 60 mm, respectively. The material of the metal member 200 is 5052 aluminum alloy of JIS standard.

마찰 교반의 궤적인 3개의 원은 금속 부재(200)의 중심에 설정한 지점 j 또는 지점 j'를 중심으로 하여, 표면(Za) 및 이면(Zb) 모두 반경 r1＝100㎜(이하, 소원이라고도 함), r2＝150㎜(이하, 중원이라고도 함), r3＝200㎜(이하, 대원이라고도 함)로 설정하였다. 마찰 교반의 순서는 소원, 중원, 대원의 순서로 행하였다.The three circles of the friction stir trajectory are centered on the point j or the point j 'set at the center of the metal member 200, and both the surface Za and the rear surface Zb have a radius r1 = 100 mm (hereinafter also referred to as a wish). R2 = 150 mm (hereinafter also referred to as a middle circle) and r3 = 200 mm (hereinafter also referred to as a circle). The order of friction stirring was performed in the order of wish, medium and large.

회전 툴은 표면(Za)측 및 이면(Zb)측 모두 동일한 크기의 회전 툴을 사용하였다. 회전 툴의 사이즈는 숄더부의 외경이 20㎜, 교반 핀의 길이가 10㎜, 교반 핀의 근원의 크기(최대 직경)가 9㎜, 교반 핀의 선단의 크기(최소 직경)가 6㎜인 것을 사용하였다. 회전 툴의 회전수는 600rpm, 이송 속도는 300㎜/min으로 설정하였다. 또한, 표면(Za)측 및 이면(Zb)측 모두 회전 툴의 압입량은 일정하게 설정하였다. 도 17에 도시한 바와 같이, 표면(Za)측에 있어서 형성된 소성화 영역을 소원으로부터 대원을 향해 각각 소성화 영역(W21) 내지 소성화 영역(W23)으로 한다. 또한, 이면(Zb)측에 있어서 형성된 소성화 영역을 소원으로부터 대원을 향해 소성화 영역(W31 내지 W33)으로 한다. 당해 실시예에 있어서의 각 측정 결과를 이하의 표 1 내지 표 4에 나타낸다.The rotation tool used the rotation tool of the same magnitude on both the surface Za side and the back surface Zb side. As for the size of the rotating tool, the outer diameter of the shoulder part is 20 mm, the length of the stirring pin is 10 mm, the size (maximum diameter) of the base of the stirring pin is 9 mm, and the size (minimum diameter) of the tip of the stirring pin is 6 mm. It was. The rotation speed of the rotary tool was set at 600 rpm and the feed rate was 300 mm / min. In addition, the indentation amount of the rotation tool was set to both the surface Za side and the back surface Zb side. As shown in FIG. 17, the plasticization area | region formed on the surface Za side is made into the plasticization area | region W21-the plasticization area | region W23 toward a large circle from a wish. Moreover, the plasticization area | region formed in the back surface Zb side is made into the plasticization area | regions W31-W33 toward a large circle from a wish. Each measurement result in the said Example is shown to the following Tables 1-4.

표 1은 금속 부재(200)의 판 두께가 30㎜이며, 표면(Za)측으로부터 마찰 교반을 행한 경우의 측정값을 나타낸 표이다. 「FSW 전」은 마찰 교반을 행하기 전에 있어서, 중심 지점 j(기준 j)와 각 지점(지점 a 내지 지점 h)의 고저차를 나타내고 있다. 「FSW 후」는 기준 j를 0으로 하고, 3개의 원의 마찰 교반을 행한 후에 있어서, 기준 j와 각 지점의 고저차를 나타내고 있다. 「표면측 변형량」은 각 지점에 있어서의 (FSW 후－FSW 전)의 값을 나타내고 있다. 「표면측 변형량」의 최하측의 란은 지점 a 내지 지점 h의 평균값을 나타낸다. 「FSW 전」 및 「FSW 후」의 마이너스 값은 기준 j보다도 하방에 위치하고 있는 것을 의미한다.Table 1 is a table which shows the measured value at the time of carrying out friction stirring from the surface Za side, with the plate | board thickness of the metal member 200 being 30 mm. "Before FSW" has shown the height difference between the center point j (reference j) and each point (point a thru | or point h) before friction stirring. "After FSW" has set the reference j as 0, and after performing friction stirring of three circles, the height difference of the reference j and each point is shown. "Surface-side deformation amount" has shown the value of (after FSW-before FSW) in each point. The lowermost column of the "surface side deformation amount" represents the average value of the points a to h. The negative values of "before FSW" and "after FSW" mean that they are located below the reference j.

표 2는 금속 부재(200)의 판 두께가 30㎜이며, 표면측으로부터 소원, 중원, 대원의 마찰 교반을 행한 후, 휘어(변형되어) 버린 금속 부재(200)에 대해, 이면측으로부터도 소원, 중원, 대원의 각각의 마찰 교반을 행한 경우의 금속 부재(200)의 각 지점의 측정값을 나타낸 표이다. 「FSW 전」은 마찰 교반을 행하기 전에 있어서, 중심 지점 j'(기준 j')과 각 지점(a'∼h')의 고저차를 나타내고 있다.Table 2 shows that the sheet thickness of the metal member 200 is 30 mm, and the metal member 200 is also bent (deformed) after the friction stirring of the wishes, the middle circle, and the crew from the front surface side, and is also wished from the back surface side. Is a table showing measured values of respective points of the metal member 200 when friction stirring of the heavy, heavy, and large circles is performed. "Before FSW" has shown the height difference between the center point j '(reference j') and each point a'-h 'before performing friction stirring.

「FSW1」은 도 17을 참조하도록, 기준 j'를 0으로 하고, 소원(반경 r1)의 마찰 교반을 행한 후의, 기준 j'와 각 지점의 고저차를 나타내고 있다. 「이면측 변형량 1」은 각 지점에 있어서의 (FSW1－FSW 전)의 값을 나타내고 있다. 「이면측 변형량 1」의 최하측의 란은 지점 a'∼ 지점 h'의 평균값을 나타낸다."FSW1" has set the reference j 'to 0, and has shown the height difference of the reference j' and each point after carrying out friction stirring of a wish (radius r1) so that FIG. 17 may be referred. "Back side deformation amount 1" has shown the value of (before FSW1-FSW) in each point. The lowest column of "rear side deformation amount 1" shows the average value of the points a'-h.

「FSW2」는 기준 j'를 0으로 하고, 소원(반경 r1)에 더하고, 또한 중원(반경 r2)의 마찰 교반을 행한 후의, 기준 j'와 각 지점의 고저차를 나타내고 있다. 「이면측 변형량 2」는 각 지점에 있어서의 (FSW2－FSW 전)의 값을 나타내고 있다. 「이면측 변형량 2」의 최하측의 란은 지점 a'∼ 지점 h'의 평균값을 나타낸다."FSW2" makes reference j '0 and adds it to a wish (radius r1), and has shown the height difference of the reference j' and each point after carrying out the friction stirring of the middle circle (radius r2). "Back side deformation amount 2" has shown the value of (before FSW2-FSW) in each point. The lowermost column of "rear side deformation amount 2" represents the average value of the points a'-h.

「FSW3」은 기준 j'를 0으로 하고, 소원(반경 r1), 중원(반경 r2)에 더하고, 또한 대원(반경 r3)의 마찰 교반을 행한 후의, 기준 j'와 각 지점의 고저차를 나타내고 있다. 「이면측 변형량 3」은 각 지점에 있어서의 (FSW3－FSW 전)의 값을 나타내고 있다. 「이면측 변형량 3」의 최하측의 란은 지점 a'∼ 지점 h'의 평균값을 나타낸다."FSW3" makes reference j '0, adds to the wish (radius r1) and the middle circle (radius r2), and shows the difference between the reference j' and the elevation after the friction stirring of the large circle (radius r3). . "Back side deformation amount 3" has shown the value of (before FSW3-FSW) in each point. The lowest column of "rear side deformation amount 3" shows the average value of the points a'-h.

표 3은 금속 부재(200)의 판 두께가 60㎜이며, 표면측으로부터 소원, 중원, 대원의 마찰 교반을 행한 경우의 측정값을 나타낸 표이다. 표 3의 각 항목은 표 1의 각 항목과 대략 동등한 의미를 나타낸다.Table 3 is a table which shows the measured value at the time of carrying out the friction stir of a wish, a middle circle, and a large circle from the surface side, whose thickness of the metal member 200 is 60 mm. Each item of Table 3 has the meaning substantially equivalent to each item of Table 1.

표 4는 금속 부재(200)의 판 두께가 60㎜이며, 표면측으로부터 마찰 교반을 행한 후, 이면측으로부터 마찰 교반을 행한 경우의 측정값을 나타낸 표이다. 표 4의 각 항목은 표 2의 각 항목과 대략 동등한 의미를 나타낸다.Table 4 is a table which shows the measured value at the time of performing the friction stirring from the back surface side after performing the friction stirring from the front surface side, and the plate | board thickness of the metal member 200 is 60 mm. Each item of Table 4 has the meaning substantially equivalent to each item of Table 2.

표 1의 「표면측 변형량」의 평균값(1.61)과, 표 2의 「이면측 변형량 1」의 평균값(2.04)을 비교하면, 「이면측 변형량 1」의 값이 크다. 마찬가지로, 「이면측 변형량 2」의 평균값(2.95) 및 「이면측 변형량 3」의 평균값(3.53)도, 「표면측 변형량」의 평균값(1.61)보다도 큰 값으로 되어 있다. 즉, 금속 부재(200)의 판 두께가 30㎜인 경우에는, 이면측으로부터 소원의 마찰 교반만을 행한 것만으로도, 금속 부재(200)의 휨이 지나치게 복귀되어 버린다. 따라서, 금속 부재(200)가 30㎜인 경우에는, 작은 회전 툴을 사용하는 것 등을 하여 표면측보다도 이면측의 입열량을 적게 하면, 금속 부재(200)의 평탄성을 높일 수 있다.When the average value (1.61) of the "surface side deformation amount" of Table 1 and the average value (2.04) of "the back side deformation amount 1" of Table 2 are compared, the value of "the back side deformation amount 1" is large. Similarly, the average value (2.95) of the "back side deformation amount 2" and the average value (3.53) of the "back side deformation amount 3" are also larger than the average value (1.61) of the "surface side deformation amount". That is, when the plate | board thickness of the metal member 200 is 30 mm, the curvature of the metal member 200 will return too much only by carrying out only desired friction stirring from the back surface side. Therefore, when the metal member 200 is 30 mm, the flatness of the metal member 200 can be improved, if the heat input amount of the back surface side is reduced rather than the surface side by using a small rotating tool.

표 3의 「표면측 변형량」의 평균값(0.98)과, 표 4의 「이면측 변형량 2」의 평균값(0.91)을 비교하면, 양자의 변형량이 근사하다. 따라서, 금속 부재(200)의 판 두께가 60㎜인 경우에는, 이면측으로부터 소원 및 중원의 마찰 교반을 행하였을 때에, 금속 부재(200)의 평탄성이 높은 것을 확인할 수 있었다. 즉, 판 두께가 60㎜인 경우에는, 작은 회전 툴을 사용하는 것 등을 하여 표면측보다도 이면측의 입열량을 적게 하면, 금속 부재(200)의 평탄성을 높일 수 있다.When the average value (0.98) of "surface side deformation amount" of Table 3 and the average value (0.91) of "rear side deformation amount 2" of Table 4 are compared, both deformation amounts are approximated. Therefore, when the plate | board thickness of the metal member 200 was 60 mm, it was confirmed that the flatness of the metal member 200 is high, when friction stirring of a wish and a heavy circle is performed from the back surface side. That is, when the plate | board thickness is 60 mm, the flatness of the metal member 200 can be improved, if the heat input amount of the back surface side is reduced rather than using the small rotating tool etc. by the surface side.

[제2 실시예][Second Embodiment]

상기한 변형예에 관한 본 접합용 회전 툴(K)의 각 요소의 조건(치수)을 표 5에 나타낸다. 표 5는 본 접합용 회전 툴(K)과 동등한 구성으로 이루어지는 툴 I 내지 툴 IV에 있어서, 핀(교반 핀) 길이, 핀의 최대 직경, 핀의 최소 직경 및 숄더 직경의 각 치수, 각 치수의 비율 및 회전수ㆍ접합 속도를 나타낸다. 표 5에 기재한 각 툴 I 내지 툴 IV를 사용하여, 한 쌍의 알루미늄 합금(5052 알루미늄 합금)에 대해 마찰 교반 접합을 행하여 각 툴 I 내지 툴 IV에 있어서의 각 툴의 상황에 대해 관찰하였다.Table 5 shows the conditions (dimensions) of the elements of the present rotation tool K according to the modification. Table 5 shows the dimensions of the pins (stirring pins), the maximum diameters of the pins, the minimum diameters of the pins and the shoulder diameters, and the dimensions of the tools I to Tool IV having the same configuration as the rotary tool K for bonding. The ratio, rotation speed, and joining speed are shown. Using each tool I to tool IV shown in Table 5, friction stir welding was performed for a pair of aluminum alloys (5052 aluminum alloy), and the situation of each tool in each tool I to tool IV was observed.

핀의 길이/핀 최대 직경의 값이 2.03을 초과하면, 핀이 파손되었다. 한편, 핀의 길이/핀 최대 직경의 값이 1.33 미만이면, 마찰 교반 장치로의 부하가 커지기 때문에 부적절한 동시에, 깊은 위치까지 마찰 교반을 행할 수 없다.If the value of the length of the pin / maximum diameter of the pin exceeds 2.03, the pin is broken. On the other hand, if the value of the length / pin maximum diameter of the pin is less than 1.33, since the load on the friction stirring device becomes large, it is not appropriate and friction stirring cannot be performed to a deep position.

핀 최대 직경/핀 최소 직경의 값이 2.67을 초과하면, 핀 최대 직경이 지나치게 커서 메탈이 넘쳐 나오고, 표면 결함이 발생하였다. 한편, 핀 최대 직경/핀 최소 직경의 값이 2.00 미만이면, 핀 최소 직경에 비해 핀 최대 직경이 작으므로, 핀 선단의 입열이 부족해 접합 결함이 발생하였다.When the value of the pin maximum diameter / pin minimum diameter exceeded 2.67, the pin maximum diameter was too large and the metal overflowed, and a surface defect occurred. On the other hand, when the value of the pin maximum diameter / pin minimum diameter is less than 2.00, since the pin maximum diameter is small compared with the pin minimum diameter, the heat input of a pin tip was insufficient and the joining defect generate | occur | produced.

숄더 직경/핀 최대 직경의 값이 2.14를 초과하면, 표면 결함의 발생은 방지할 수 있지만, 마찰 교반 장치로의 부하가 커져 부적절했다. 한편, 숄더 직경/핀 최대 직경의 값이 1.56 미만이면, 숄더부로부터 메탈이 넘쳐 나와 표면 결함이 발생하였다.When the value of the shoulder diameter / pin maximum diameter exceeds 2.14, occurrence of surface defects can be prevented, but the load on the friction stir device is large, which is inappropriate. On the other hand, when the value of the shoulder diameter / pin maximum diameter was less than 1.56, the metal overflowed from the shoulder part and the surface defect generate | occur | produced.

1 : 접합 금속 부재
1a : 금속 부재
1b : 금속 부재
2 : 제1 탭재
3 : 제2 탭재
J1 내지 J3 : 맞댐부
A : 표면
B : 이면
C : 제1 측면
D : 제2 측면
F : 가접합용 회전 툴
F1 : 숄더부
F2 : 교반 핀
G : 본 접합용 회전 툴
G1 : 숄더부
G2 : 교반 핀
H : 본 접합용 회전 툴
H1 : 숄더부
H2 : 교반 핀
E : 보수용 회전 툴
E1 : 숄더부
E2 : 교반 핀
W1, W2 : 소성화 영역1: joining metal member
1a: metal member
1b: metal member
2: 1st tap material
3: 2nd tap material
J1 to J3: butt portion
A: surface
B: If
C: first side
D: second side
F: Rotational tool for temporary welding
F1: shoulder
F2: Stirring Pin
G: Rotation tool for bone joining
G1: shoulder
G2: stirring pin
H: Rotation tool for bone joining
H1: shoulder
H2: Stirring Pin
E: Repair Tool
E1: shoulder
E2: Stir Pin
W1, W2: plasticization zone

Claims

A first bone joining step of performing friction stir welding by moving the joining rotary tool from the surface side of the metal member along the butt portion of the metal members;
And a second main joining step of performing friction stir welding by moving the joining rotary tool from the back surface side of the metal member along the butt portion after the first main joining step,
A joining method, wherein the heat input amount to the metal member in the second main joining step is set to be smaller than the heat input amount to the metal member in the first main joining step.

The joining rotation tool used in a said 2nd bone joining process is smaller than the rotation joining tool for bone used in a said 1st bone joining process, The joining method of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

The joining method according to claim 1, wherein in the second main joining step, friction stir welding is performed at a feed speed faster than the feed speed of the main joining rotary tool in the first main joining step.

The joining method according to claim 1, wherein after the second main joining step, a calibration step of performing friction stirring from the front side or the back side of the metal member is performed.

The joining method according to claim 1, wherein in the second main joining step, friction stir joining is performed while inserting a stirring pin of the rotary tool for joining into the plasticization region formed in the first main joining step.

The joining method according to claim 1, wherein the first bone bonding step and the second bone bonding step are performed in a state where the metal member is fixed to a table by a fixing jig.

The said joining rotation tool of Claim 1,
A shoulder portion made of a harder metal than the metal member;
Stirring pin protruding in the center of the lower end of the shoulder portion and formed in a truncated conical shape toward the end,
It has a stirring blade engraved in a spiral shape on the outer peripheral surface of the stirring pin,
A joining method, characterized in that the ratio of the length of the stirring pin to the maximum outer diameter of the stirring pin is set to 1.33 to 2.03.

The said joining rotation tool of Claim 1,
A shoulder portion made of a harder metal than the metal member;
Stirring pin protruding in the center of the lower end of the shoulder portion and formed in a truncated conical shape toward the end,
It has a stirring blade engraved in a spiral shape on the outer peripheral surface of the stirring pin,
And the ratio of the maximum outer diameter of the stirring pin to the minimum outer diameter of the stirring pin is set to 2.00 to 2.67.

The said joining rotation tool of Claim 1,
A shoulder portion made of a harder metal than the metal member;
Stirring pin protruding in the center of the lower end of the shoulder portion and formed in a truncated conical shape toward the end,
It has a stirring blade engraved in a spiral shape on the outer peripheral surface of the stirring pin,
A joining method, characterized in that the ratio of the outer diameter of the shoulder portion to the maximum outer diameter of the stirring pin is set to 1.56 to 2.14.

10. The stirring protrusion according to any one of claims 7 to 9, wherein a lower end face of the shoulder portion is formed with a stirring protrusion protruding in a vortex in plan view so as to surround the circumference of the stirring pin. , Bonding method.

The temporary joining rotation tool which is smaller than the rotation bonding tool for bone bonding used in the first bone bonding step, before performing the first bone bonding step, is used for the abutment portion. The joining method of performing the friction stir welding from the surface side of a metal member, The joining method characterized by the above-mentioned.

2. The temporary joining rotation tool, which is smaller than the rotation bonding tool for main bonding used in the second bone bonding step, before the second bone bonding step is carried out, wherein The joining method of performing the friction stir welding from the back surface side of a metal member, The joining method characterized by the above-mentioned.

The start position or end position of friction stir is formed in the tab member which is arranged in the side of the butt | matching part of said metal members in the said 1st main joining process,
After performing the first main joining step, a repair is performed to perform friction agitation using at least a portion of the plasticization region formed in the first main joining step adjacent to the tab member by using a repair rotating tool that is smaller than the main joining rotation tool. A bonding method, characterized by performing a step.

The said 2nd main joining process WHEREIN: The start position or end position of friction stirring is formed in the tab material arrange | positioned at the side of the butt | matching part of the said metal members,
After the second main joining step, a repair is performed to perform friction agitation using at least a portion of the plasticized region formed in the second main joining step adjacent to the tab member by using a repair rotating tool smaller than the main joining rotation tool. A bonding method, characterized by performing a step.