KR19990014053A - 구조체 및 마찰교반 접합방법 - Google Patents

구조체 및 마찰교반 접합방법 Download PDF

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KR19990014053A
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마사쿠니 에즈미
긴야 아오타
야스오 이시마루
다케시 가와사키
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가나이 쯔도무
가부시키가이샤 히다치 세사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 부재의 접합을 마찰교반접합에 의해 시공하는 경우에 있어서, 접합에 의한 이음매부의 간극의 발생을 억제하고 양호한 접합부를 얻는 이음매형상을 제공한다.
부재(10, 11)의 접합부의 맞댐면을 경사면(12)으로 한다. 위쪽으로부터 마찰교반접합을 행한다. 접합비드(30)에 접속하거나 또는 근접하여 경사면(12)이 위치하도록 접합을 행한다. 경사면(12)이 있으므로 부재의 유출을 억제할 수 있고 접합부의 굽기를 억제할 수 있다. 또, 접합의 시작단, 종단에 터브를 배치하여 접합을 행한다.

Description

구조체 및 마찰교반접합방법
본 발명은 마찰교반접합에 관한 것으로서 그 이음매 형상 및 그 접합방법에 관한 것이다. 예를 들어 철도차량이나 건축물 등에 사용되는 알루미늄합금제의 부재의 접합에 알맞은 마찰교반접합에 관한 것이다.
마찰교반접합방법은 접합부에 삽입한 환봉(회전체라 함)을 회전시키면서 접합선을 따라 이동시켜 접합부를 발열, 연화시키고 소성 유동시켜 고상 접합하는 방법이다. 회전체는 접합부에 삽입하는 작은 지름부와 외부에 위치하는 큰 지름부로 이루어진다. 작은 지름부와 큰 지름부는 동축이다. 큰 지름부쪽을 회전시킨다. 작은 지름부와 큰 지름부의 경계는 접합부에 약간 삽입되어 있다. 마찰교반접합방법에 의한 접합은 맞댐부, 겹침부에 적용된다. 이것은 일본국 특표 평7-505090호 공보(EPO615480B1), Welding Metal Fabrication, January 1995 13페이지 내지 16페이지에 나타나 있다.
일본국 특개 평9-309164호 공보(EP 0797043A2)는 중공형재의 마찰교반접합에 관한 것으로서, 두 개의 면판을 접속하는 리브를 중심으로 하여 마찰교반접합을 행하는 것이 나타나 있다. 또, 접합부의 면판에 볼록부를 설치하고 있다. 또한, 이것은 본원 발명의 최초의 출원후의 공개이다.
마찰교반접합은, 접합용 공구의 회전체를 피접합부재에 삽입하므로 피접합부재에 큰 힘이 작용한다. 이에 대하여, 종래 행하여지고 있는 아크용융용접에서는 용접부를 용융하여 접합하기 때문에 마찰교반접합작업시에 작용하는 힘은 발생하지 않는다. 이 때문에, 마찰교반접합방법을 종래의 아크용융용접용 I형 이음매 형상에 적용하면 이음매에 간극이 발생하여 양호한 접합을 얻을 수 없다.
이것을 구체적으로 도 18 내지 도 20에 의하여 설명한다. 접합하는 2개의 부재(예를 들어 알루미늄합금)(310, 311)는 실질적으로 접합부의 두께가 같고 서로 평행하고 또한 수직인 맞댐면(313)을 가진다. 맞댐면(313)끼리를 접촉시킨 상태에서 부재(310, 311)를 베드(40)에 고정한 상태로 마찰교반접합을 행한다. 하단에 지름이 작은 볼록부(21)를 가지는 환봉으로 이루어지는 접합용 공구의 회전체(20)를 회전시키면서 이음매부에 볼록 형상의 작은 지름부(21)를 삽입하고 이 상태에서 회전체(20)를 부재(310, 311)의 맞댐부를 따라 이동시켜 접합한다. 작은 지름부(21)와 그 위쪽의 큰 지름부(20a)의 실질적으로 평평한 경계(20b)는 부재(310, 311)의 윗면보다 약간 아래쪽에 위치하고 있다. 작은 지름부(21)의 길이는 부재(310, 311)의 두께보다 작으므로 접합은 부재(310, 311)의 윗면쪽만 행하여진다. 즉, 비관통의 마찰교반접합이 행하여진다.
도 19에 있어서 회전체(20)의 근방은 소성유동상태로 되어 있다. 이 소성유동영역(30)의 소성유동체는 표면으로 배출되려고 하나 그 대부분은 경계(20b)에 의하여 그 움직임은 억제된다. 그 결과, 부재(310, 311)의 맞댐면(313)에 아래쪽 방향 및 횡방향의 힘이 작용한다. 이 때문에, 소성유동영역(30)의 소성유동체는 맞댐면(313, 313) 사이의 아래쪽으로 밀어내어져 맞댐면(313, 313)의 간극이 확대된다.
이 결과, 도 20과 같이 소성유동영역(30)의 아래쪽으로 소성유동체(31)가 유출하여 그 아래쪽으로 확대한 간극(313s)이 발생한다. 또, 소성유동영역(30)에는 유출한 소성유동체(31)의 체적만큼이 부족하므로, 소성유동영역(30)에는 결함인 공공(空孔)(380)이 발생한다. 이와 같이 정상적인 접합을 할 수 없다. 또한, 소성유동영역(30)은 실질적으로 접합비드(30)로 된다.
발명자는 여러 가지 실험에 의해 상기 현상을 발견한 것이다. 상기와 같은 비관통의 I형 이음매 형상에 있어서는 접합전의 맞댐면(313, 313)의 간극이 O.2mm 이상 있는 경우에는 양호한 접합을 할 수 없는 것을 발견하였다. 또, 마찰교반접합은 상기와 같이 맞댐면(313, 313)의 간극이 매우 작은 것을 전제로 하고 있다. 대형구조물, 예를 들어 철도차량의 차체와 같이, 약 25m의 압출형재를 마찰교반접합하는 경우에는 압출형재의 정밀도에서 간극은 커져 접합이 곤란하다.
또, 중공형재를 접합할 경우에는 면판이 오목하여 양호한 접합을 할 수 없다.
또, 접합의 개시점은 양호한 접합이 곤란하다. 또, 접합의 종료점에서도 동일하다.
본 발명의 제 1 목적은, 양호한 마찰교반접합이 얻어지도록 하는 데에 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 중공형재와 같은 부재를 양호하게 접합할 수 있도록 하는 데에 있다.
본 발명의 제 3 목적은, 중공형재와 같은 부재를 경량으로 하는 데에 있다.
본 발명의 제 4 목적은, 접합의 개시점, 종료점에 있어서 양호한 접합을 행할 수 있도록 하는 데에 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 마찰교반접합 이음매의 종단면도,
도 2는 도 1에 있어서의 마찰교반접합후의 종단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 마찰교반접합 이음매의 종단면도,
도 4는 도 3에 있어서의 마찰교반접합후의 종단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 마찰교반접합 이음매의 종단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 마찰교반접합 이음매의 종단면도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 마찰교반접합 이음매의 종단면도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 마찰교반접합 이음매의 종단면도,
도 9는 도 8에 있어서의 마찰교반접합후의 종단면도,
도 10은 본 발명을 적용하는 철도차량의 차체의 일 실시예의 사시도,
도 11은 본 발명의 다른 실시예의 접합전의 종단면도,
도 12는 도 11의 요부의 접합전의 확대도,
도 13은 본 발명의 다른 실시예의 접합전의 종단면도,
도 14는 본 발명의 다른 실시예의 접합전의 종단면도,
도 15는 본 발명의 다른 실시예의 접합전의 종단면도,
도 16은 본 발명의 일 실시예의 마찰교반접합시의 평면도,
도 17은 도 16의 요부의 확대단면도,
도 18은 비교예의 마찰교반접합 이음매의 종단면도,
도 19는 도 18에 있어서의 마찰교반접합중의 종단면도,
도 20은 도 18에 있어서의 마찰교반접합후의 종단면도,
도 21은 비교예의 마찰교반접합 이음매의 종단면도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 11 : 부재 12 : 경사면
13 : 수직면 14 : 돌출부
15 : 수직면 20 : 회전체
21 : 작은 지름부 30 : 접합비드
40 : 베드 60, 70 : 압출형재
61, 65, 66, 71, 75, 76 : 면판 62, 63, 72, 73 : 리브
100, 110 : 압출형재 101, 102, 111, 112 : 면판
104, 114 : 돌출부 106, 116c, 116, 116b, 116c : 리브
117 : 돌출조각 121 : 수직면
122 : 경사면 211 : 형재
221, 225 : 터브 222, 223, 224 : 판
상기 제 1 목적은, 2개의 부재를 접합하는 맞댐면에 경사면을 설치하고 이 경사면의 근방을 마찰교반접합으로 접합함으로써 달성할 수 있다.
제 2 목적은, 한쪽의 중공부재의 끝단부에 V형상의 돌출부를 설치하고, 다른쪽의 중공부재의 끝단부에 상기 돌출부가 들어가는 오목부를 설치함으로써 달성할 수 있다.
제 3 목적은, 한쪽의 중공부재의 두 개의 면판을 접속하는 리브와 다른쪽의 중공부재의 두 개의 면판을 접속하는 리브의 간격보다 큰 지름의 회전체로 마찰교반접합함으로써 달성할 수 있다.
제 4 목적은, 접합의 개시점, 종료점에 터브를 배치하여 이것을 포함시켜 접합함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 실시예를 도 1 내지 도 10에 의해 설명한다. 도 1 내지 도 7은 기본구성을 나타낸 것이다. 피접합부재의 금속부재(10, 11)의 재료는 예를 들어 알루미늄합금제이다. 모두 도 8 내지 도 10에 나타낸 철도차량의 차체에 적용할 수 있다.
도 1 및 도 2의 실시예를 설명한다. 접합하는 부재(예를 들어 알루미늄합금제)(10, 11)의 맞댐면의 전체면에 경사면(12)을 설치하고 있다. 부재(10, 11)의 윗면쪽의 맞댐부에 회전체(20)의 작은 지름부(21)의 중심이 위치한다. 회전체(20)는 지름이 큰 환봉의 끝단에 작은 지름의 작은 지름부(21)를 설치한 것이다. 접합은 회전체(20)를 회전시켜 부재(10, 11)에 삽입하여 접합선을 따라 이동시켜 행한다.
회전체(20)의 큰 지름부(20a)와 작은 지름부(21)의 경계(20b)는 큰 지름부(20a)쪽으로 오목진 원호형상이 되어 있다. 작은 지름부(21)는 나사이다. 접합작업시에 있어서, 회전체(20)의 축심은 회전체(20)의 이동방향에 대하여 큰 지름부(20a)쪽이 뒤쪽으로 경사져 있다. 이 때문에, 경계(20b)의 후단은 부재(10, 11)에 들어가 있으나, 전단은 부재(10, 11)의 위쪽에 위치하고 있다. 상기 「후단」, 「전단」 등은 회전체(20)의 이동방향을 기준으로 하고 있다. 작은 지름부(21)의 끝단은 부재(10, 21)를 관통하고 있지 않다.
접합에 있어서 부재(10, 11)는 베드(40)에 바이스나 장치에 의해 위쪽으로부터 눌려져 구속되어 있다. 부재(10, 11)의 수평방향의 간격은 작게 하여 경사면(12)을 접촉시키거나 맞댐면의 간극은 가능한 한 작게 하고 있다. 경사면(12)의 접촉은, 부재(10)를 부재(11)를 향하여(도 1에 있어서 좌우방향) 눌러붙임으로써 행한다. 접합작업시에는 회전체(20)의 좌우를 위쪽으로부터 베드(40)에 누르게 된다.
경사면(12)은 실질적으로 접촉하고 있으므로, 아래쪽으로 유출하는 소성유동체의 흐름이 억제된다. 이 때문에, 부재의 유출에 의한 간극의 발생을 억제하고 도 2에 나타내는 것과 같은 양호한 마찰교반접합이 가능하게 된다. 부호 30은 마찰교반접합에 의한 접합비드이다. 도 2의 접합비드(30)의 형상은 모식적으로 나타낸다.
위쪽의 부재(10)의 접합비드(30)의 부분은 아래쪽의 부재(11)의 경사면(12)에 의해 지지되고 있다. 이 때문에, 마찰교반접합작업시에 작용하는 큰 수직력에 의하여 접합비드(30)의 근방의 부재(10)가 구부러지는 일이 없는 것이다. 이것은 부재(11)로부터 경사면(12)을 제거하면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
또, 경사면(12)을 가지므로 부재(11)는 부재(10)에 대하여 위쪽에 위치할 수 없으므로 윗면의 높이의 어긋남을 적게 할 수 있다. 특히, 부재(10, 11)의 경사면(12)을 접촉할 수 있는 경우에 효과가 크다.
이들에 의하여 예를 들어 접합전의 맞댐면의 간극이 0.2mm 이상이어도 양호한 접합을 할 수 있다. 두 개의 부재(10, 11)의 접합에 의하여 구조체가 된다.
경사면(12)은 직선 또는 위쪽으로 약간 볼록한 원호여도 된다.
맞댐면의 아래쪽의 접합은 부재를 반전시켜 행하거나 도 5의 실시예와 같이 행한다.
도 3 및 도 4의 실시예는, 부재(10, 11)의 마찰교반접합에 의한 접합부의 맞댐면은 수직면(13)으로 하고 그 아래쪽을 경사면(12)으로 한 것이다. 적어도 접합비드(30)보다 아래쪽에 경사면(12)을 가진다. 경사면(12)은 접합비드에 접촉하고 있는 것이 바람직하다. 수직면(13)은 부재(10, 11)의 위쪽의 바깥면에 직교하고 있다. 또, 수직면(13)의 위쪽에는 부재(10, 11)의 바깥면으로부터 바깥쪽(도 3에 있어서 위쪽)으로 돌출하는 돌출부(14)를 설치하고 있다. 돌출부(14)의 형상은 2개의 돌출부(14, 14)를 맞대면 도 3과 같이 사다리꼴 형상이 된다. 접합중에 있어서 경계(20b)는 부재(10, 11)의 비돌출부의 바깥면보다 바깥쪽의 위치에 있다. 즉, 경계(20b)는 돌출부(14)의 꼭지와 비돌출부 사이, 즉 돌출부(14) 내에 위치하고 있다. 회전체(20)의 이동방향의 전단은 돌출부(14, 14)의 윗면보다 위쪽에 위치하고 있다. 작은 지름부(21)의 끝단(도 3에 있어서 하단)은 경사면(12)의 상단에 위치한다. h2≤h1이다.
이것에 의하면 도 1의 경우에 비하여 접합부(접합비드 30)가 수직면이므로 작은 지름부(21)를 중심으로 하여 접합부를 대칭으로 할 수 있는 것이다. 또, 부재(10, 11) 사이의 간극이 커도 돌출부(14, 14)를 가지므로 돌출부(14, 14)에 있어서 소성유동화한 부재가 수직면(13)의 간극으로 유출한다. 이 때문에 접합비드(30)에 공공이 발생하는 일이 없는 것이다. 부재(10, 11)의 끝단부를 맞대었을 때, 수직면(13, 13)끼리는 접촉하지 않아도 경사면(12, 12)끼리는 접촉하거나 근접하도록 치수 관리하고 있다.
또한, 접합작업시에 있어서 회전체(20)의 작은 지름부(21)와 큰 지름부(20a)의 경계(20b)의 높이위치는 돌출부(14) 내이다. 즉, 경계(20b)는 높이(h3)의 범위 내에 위치한다. 돌출부(20a)의 중심은 수직면(13)에 위치한다. 2개의 돌출부(14, 14)의 상단의 폭(L1)은 회전체의 큰 지름부(20a)의 지름보다 크다. 이것은 작은 지름부(21)의 위치가 수직면에 대하여 어긋난 경우를 고려하고 있다. 마찰교반접합을 한 후, 철도차량의 차체의 바깥쪽인 돌출부(14, 14)는 절삭한다. 회전체(20)의 경계(20b)의 높이위치는 상기와 같이 돌출부(14) 내이므로 절삭여유를 가진다. 이 때문에 돌출부(14, 14)를 절삭하면 평면이 되어 오목부가 없게 된다. 이 때문에, 돌출부(14)쪽을 차체의 바깥쪽으로 하는 것이 좋다.
회전체(20)에 의하여, 돌출부(14, 14)의 금속은 수직면(13, 13)의 간극으로 이동하여 묻는다. 이 때문에, 접합전의 수직면(13, 13)의 간극의 허용치를 약 1mm까지 확대할 수 있다는 것을 알루미늄합금제의 부재에 있어서의 실험에 의해 명확하게 하였다.
접합 중에 있어서 작은 지름부(21)의 하단의 위치는 부재(10, 11)의 맞댐면의 경사면(12)과 수직면(13)의 연결부보다 조금 위쪽의 수직면(13)에 위치하여도 양호한 접합이 행하여진다.
도 5의 실시예는 도 1의 실시예의 부재(10, 11)를 상하 양면에서 동시에 마찰교반접합을 행하는 것이다. 부재(10, 11)의 윗면쪽의 맞댐면에 위쪽의 회전체(20)의 작은 지름부(21)의 중심이 위치한다. 부재(10, 11)의 밑면쪽의 맞댐면에 아래쪽의 회전체(20)의 작은 지름부(21)의 중심이 위치한다. 아래쪽의 회전체(20)의 작은 지름부(21)는 위쪽을 향하고 있다. 두 개의 회전체(20, 20)의 이동방향에 있어서의 위치를 동일 위치로 한 상태에서 두 개의 회전체(20, 20)를 동일 속도로 이동시켜 마찰교반접합을 행한다. 즉, 위쪽의 회전체(20)에 의한 하중(회전체 20을 부재에 삽입하는 힘)의 작용점과 아래쪽의 회전체(20)에 의한 하중의 작용점이 크게 떨어지지 않도록 한다. 이것은 부재(10, 11)의 구부러짐을 방지하기 위해서이다. 아래쪽의 회전체(20)의 주위에는 베드(40)가 없다. 위쪽의 회전체(20)의 수직방향에 베드(40)가 위치한다.
아래쪽의 접합에 있어서 부재(11)의 접합부는 부재(11)의 경사면에 의해 지지되고 있으므로 이 부의 구부러짐이 억제된다.
도 6의 실시예는 부재(10, 11)의 상하면쪽의 맞댐면을 수직면(13, 13)으로 하고 있다. 위쪽의 수직면(13)의 수직방향에는 아래쪽의 수직면(13)은 없다. 양자 사이를 경사면(12)으로 접속하고 있다. 상하의 면에 돌출부(14)를 각각 가진다. 이것에 의하면 상하의 회전체(20, 20)의 간격은 도 5에 비교하여 작게 할 수 있으므로 부재(10, 11)의 구부러짐을 적게 할 수 있다.
도 7의 실시예는 부재(10, 11)의 상하면쪽의 맞댐면을 수직면(13, 13)으로 하고 있다. 상부의 수직면(13, 13)의 연장선상에 하부의 수직면(13, 13)이 있다. 상하의 수직면(13, 13) 사이의 맞댐면은 가로 방향의 V형상의 사면(12, 12)이다. 부재(11)의 끝단부는 V형상의 볼록부이고, 부재(10)의 끝단부는 V형상의 오목부이다. 부재(10, 11)의 끝단부를 맞대었을 때, 수직면(13, 13)끼리는 접촉하지 않아도 경사면(12, 12)끼리는 접촉하거나 근접하도록 치수관리하고 있다. 예를 들어, 오목부의 경사면(12, 12)의 간격을 볼록부의 경사면(12, 12)의 간격보다 작게 설치하고 있다.
이것에 의하면, 위쪽의 회전체(20)의 아래쪽에 아래쪽의 회전체(20)가 실질적으로 위치하므로 부재(10, 11)의 구부러짐을 보다 적게 할 수 있다. 또, V형상의 경사면(12)에 의하여 부재(10, 11)는 상하방향의 어긋남이 방지된다. 이 때문에 양호한 마찰교반접합이 얻어진다.
또, 부재(10)의 V형상의 오목부의 바닥부, 부재(11)의 V형상의 볼록부의 꼭대기부는 없고 사다리꼴 형상으로 하고 있다. 또, 부재(10, 11)의 수직면(15, 15) 사이에 간극(16)을 설치하고 있다. 이것에 의하면 상하의 수직면(13, 13)의 접촉이 용이해지는 것이다.
부재(10, 11)의 경사면(12)에 의하여 마찰교반접합시의 금속의 유출을 방지하고 있다. 도 21과 같이 경사면(12)에 상당하는 구성으로서, 부재(340, 341)의 바깥면에 평행인 면(345, 346)을 설치하고, 이에 의하여 금속의 유출을 방지하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 부재(340)의 면(345, 345)의 간격은 부재(341)의 면(356, 356)의 간격보다 큰 것이 필요하다. 면(345)과 면(356) 사이에는 간극이 있다. 이 때문에, 이 간극에 소성유동체가 유출되어 결함이 발생하기 쉽다. 또는, 부재(340)의 플랜지(343, 343)가 안쪽으로 구부러진다. 돌출부(14)가 없는 경우에는 이 구부러짐을 볼 수 있다. 돌출부(14)를 설치하는 경우에는 상기 간극을 고려하여 돌출부(14)를 크게 해 두는 것이 필요하여 비싸진다. 도 7의 실시예에 있어서 부재(10, 11)의 간격이 떨어졌을 경우에는 동일한 일이 발생하나, 사면이 있으므로 강도적으로 강해져 부재(10)의 끝단부의 구부러짐이 적어지는 것이다.
이상과 같이, 도 21의 형상의 경우, 다음의 두 개의 간극이 발생하기 쉽다. 그 하나는 면(345, 356) 사이의 간극이다. 다른 하나는 플랜지(343)의 끝단(수직면)과 형재(341)의 접합면(수직면) 사이의 간극이다. 이 두 개의 간극이 마찰교반접합에 크게 영향을 준다. 이것을 고려한 것이, 특히 도 7 내지 도 13의 실시예이다. 즉, 경사면(12)을 접촉하도록 하고 있으므로, 간극은 수직면(13)의 간극으로만 되고 접합조건을 양호하게 할 수 있다.
도 8 내지 도 15의 실시예는 철도차량의 차체에 대한 적용예를 나타낸 것이다. 도 10에 있어서 철도차량의 차체는 차체의 측면을 구성하는 측면구조체(50), 윗면의 지붕구조체(51), 밑면의 바닥구조체(52), 길이 방향의 끝단부의 박공구조체(53)로 구성된다.
측면구조체(50)는 압출형재(60, 70)를 병렬로 복수 늘어 세우고 그 맞댐부를 마찰교반접합에 의하여 접합하여 구성하고 있다. 지붕구조체(51), 바닥구조체(52)도 측면구조체(50)와 동일하게 구성된다. 측면구조체(50)와 지붕구조체(51)의 접합, 측면구조체(50)와 바닥구조체(52)의 접합은 MIG 용접 등에 의해 행한다.
도 8 및 도 9에 있어서 압출형재(60, 70)는 도 1 내지 도 7의 실시예의 부재(10, 11)에 각각 상당한다. 압출형재(60, 70)는 차체의 바깥면을 구성하는 면판(61, 71), 차 안쪽의 복수의 리브(62, 63, 72, 73), 리브의 끝단에 설치한 면판(65, 66, 75, 76)으로 이루어진다. 리브(63, 73), 면판(66, 76)은 압출형재(60, 70)의 폭방향을 따라 복수 있다. 면판(65, 66, 75, 76)에는 주(柱)(측면구조체 50의 경우. 도시생략), 서까래(지붕구조체 51의 경우. 도시생략), 가로 빔(바닥구조체 52의 경우. 도시생략)이나 각종 부품의 설치자리를 용접한다. 이음매의 형상은 실질적으로 도 7과 동일하다. 도 7의 실시예와 동일하게 상하 양면을 동시에 마찰교반접합을 행한다.
위쪽의 회전체(20)를 지지하는 롤러(도시생략)는 면판(65, 75)에 얹혀진다. 형재(60)의 한쪽끝단은 볼록 사다리꼴 형상이고, 형재(70)의 한쪽끝단은 오목 사다리꼴 형상이다. 형재(60)의 다른쪽끝단은 형재(70)의 상기 한쪽끝단의 형상 또는 형재(60)의 상기 한쪽끝단의 형상이다. 2개의 형재를 조합할 수 있게 되어 있다.
압출형재(60, 70)는 상기와 같이 2면 구조이다. 한쪽면은 면판(61, 71)이고 다른쪽면은 면판(65, 66, 75, 76)이다. 이와 같이 2면 구조에 대하여 바깥쪽으로부터 마찰교반접합을 행하면 이 접합시의 상기 수직하중에 의하여 접합부의 면판이 다른쪽의 면판쪽을 향하여 구부러지는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 도 8의 이음매 형상이면 압출형재(60)의 끝단부에 리브(62)가 있고 이 부분의 상부, 하부를 마찰교반접합하고 있으므로 형재(60, 70)의 접합부에 구부러짐은 생기지 않게 된다. 즉, 리브(62)는 마찰교반접합시의 수직하중을 받는 지지가 된다. 즉, 수직면(13, 13)을 접속하는 선상에 리브(62)가 있다. 한편, 형재(70)는 리브(62)의 사면에 얹혀져 있고, 또 접합부의 근방에 리브(72)가 있으므로 형재(70)의 접합부에 구부러짐은 생기지 않는 것이다. 이것은 도 19와 비교하면 이해할 수 있을 것이다. 즉, 리브(62)의 판두께의 연장선의 범위 내에 수직면(13, 13)이 있다. 상기 범위 내에 접합비드(30, 30)의 적어도 일부가 위치한다.
상기 이음매는 면판(65, 66, 66)(75, 76, 77)을 접속한 중공의 압출형재에도 적용할 수 있는 것이다.
측면구조체(50)를 제작한 후, 돌출부(14)를 절삭하여 바깥면을 평활하게 한다. 차 안쪽의 돌출부(14)의 절삭은 반드시 필요하지 않다. 그 후, 도장하여 마무리하여도 되나 도장하지 않는 경우에 대하여 설명한다. 그 후, 헤어 라인 가공 또는 투명한 도장을 행한다. 마찰교반접합이므로 MIG 용접에 비하여 접합부를 눈으로 보아 확인할 수 없다. 이 때문에, 표면을 볼 수 있어도 측면구조체를 보기 좋게 할 수 있고, 싼 값으로 할 수 있는 것이다. 측면구조체(50)와, 지붕구조체(51), 바닥구조체(52), 박공구조체(53)의 용접부는 측면구조체쪽이라도 잘 보이지 않는 위치로 한다.
2면구조체의 하나의 중공압출형재의 이음매를 도 11 내지 도 12에 의하여 설명한다. 중공압출형재(100)(110)는 실질적으로 평행한 두 개의 면판(101, 102)(111, 112)과, 양자를 접속하는 복수의 리브(103, 106)(113, 116)와, 접합부의 끝단부에 있어서 형재(100, 110)의 두께방향으로 돌출한 돌출부(104)(114)와, 끝단부의 리브(106)로부터 상대 형재(110)를 향하여 돌출한 돌출조각(117, 117)으로 이루어진다.
리브(103, 113)는 형재(100, 110)의 폭방향을 따라 복수 있다. 리브(103)(113)는 면판(101, 102)(111, 112)에 대하여 경사져 있다. 리브(106)(116)는 면판(101, 102)(111, 112)에 대하여 직교하고 있다. 부호 109, 119는 중공부이다.
형재(100, 110)의 끝단부에는 수직면(121), 경사면(122)이 각각 있다. 수직면(121)은 면판(101, 102, 111, 112)의 끝단부에 있다. 형재(110)의 경사면(122)은 돌출조각(117)의 면판쪽의 면에 있다. 형재(100)의 경사면(122)은 돌출조각(117)을 받아들이는 오목부에 있다. 경사면(122)은 수직면(121)을 형재의 두께방향으로 들어간 위치로부터 경사져 있다. 돌출부(117)는 형재(110)의 수직면(121)보다 형재(100)의 폭방향의 바깥쪽(형재 100쪽)으로 돌출되어 있다. 돌출부(104, 114)는 각각의 면판(101, 102, 111, 112)의 끝단부에 있다.
형재(110)의 리브(116)는 접합부의 연장선상에 위치하고 있다. 리브(116)의 판두께의 중심의 연장선상에 회전체(20)의 축심이 위치하는 것을 상정하고 있다. 형재(110)의 수직면(121)은, 리브(116)의 판두께의 중심보다 약간 형재(110)의 폭방향의 중심쪽에 위치하고 있다. 리브(116)의 판두께의 연장선의 범위 내에 두 개의 수직면(121)이 있다. 리브(116)의 판두께는 리브(106)의 판두께보다 두껍다.
형재(100, 110)를 조합하여 경사면(122, 122)을 접촉시켰을 때, 형재(100)의 수직면(121)과 형재(110)의 수직면(121) 사이에 약간의 간극이 있도록 설치하고 있다. 예를 들어, 오목부의 경사면(122, 122)의 간격을 볼록부의 경사면(12, 12)의 간격보다 작게 설치하고 있다. 또는 경사면(122)의 간극은 작아지도록 설치하고 있다.
형재(100)에 리브(106)가 있으므로, 끝단부에 돌출부(104)나 경사면(122)의 두꺼운 부분을 정밀도좋고 용이하게 제작할 수 있는 것이다.
또, 형재(100)의 경사면(122)과 리브(106)의 접속부(125)는, 형재(100)의 경사면(122)의 연장선보다 면판(101, 102)쪽으로 오목져 있다. 이에 따라, 돌출조각(117)과 리브(106)의 접촉을 방지할 수 있고, 수직면(121)으로부터 리브(106)까지의 거리를 짧게 할 수 있다. 이 때문에, 형재(100)의 끝단부의 단면적을 작게 할 수 있고, 경량화를 도모할 수 있다.
도 13의 실시예는 리브(106)와 리브(116b) 사이의 중간에 맞댐부가 위치하도록 한 것이다. 형재(100)의 수직면(121)으로부터 리브(106)까지의 거리와 형재(110)의 수직면(121)으로부터 리브(116b)까지의 거리는 실질적으로 동일하다. 두 개의 리브(106, 116b)의 판두께는 동일하다. 두 개의 리브(106, 116b)의 간격(L5)은 작은 지름부(21)의 지름보다 크고, 큰 지름부(20b)의 지름(D1)보다 작다. 돌출부(104)의 폭(형재의 폭방향과 동일)과 돌출부(114)의 폭은 동일하다.
수직면(121, 121)을 광학센서로 검출하여 회전체(20)의 축심을 수직면(121, 121)의 중간에 위치시켜 마찰교반접합을 행한다. 결과적으로, 회전체(20)의 축심은 두 개의 리브(106, 116b)의 중간에 위치하게 된다. 또, 회전체(20)의 축심은 돌출부(104, 114)의 폭의 중간에 위치하게 된다. 접합비드의 중심은 두 개의 리브(106, 116b)의 중간에 만들어진다. 회전체(20)의 크기 및 위치, 기타 구성은 상기 실시예대로이다.
이에 의하면, 접합작업시의 하중은 두 개의 리브(106, 116b)에 의해 부담하므로, 리브(116b)의 판두께를 도 12의 실시예보다 얇게 할 수 있다. 이 때문에, 두 개의 리브(106, 116b)의 판두께의 합계치를 도 12의 실시예보다 작게 할 수 있다. 이 때문에 경량으로 할 수 있다. 또, 도 12의 실시예에서는 리브(106, 116) 중 리브(116)에 집중적으로 하중이 걸리므로, 리브(116)가 구부러지기 쉽다. 그러나, 도 13의 실시예에서는 두 개의 리브(101, 116b)에 대략 동일하게 하중이 걸리므로, 리브(101, 116b)의 구부림변형이 잘 발생하기 어렵다. 리브(106)에서 회전체(20)의 축심까지의 거리와, 리브(116b)에서 회전체(20)의 축심까지의 거리는 실질적으로 동일하게 하는 것이 좋다.
두 개의 리브(106, 116b)의 간격(L5)은 회전체(20)의 큰 지름부(20a)의 지름(D1)보다 작다. 이 때문에 큰 지름부(20a)에 의한 하중은 리브(106, 116b)에 가해져 면판(101, 111)의 구부림변형이 적어진다.
회전체(20)의 위치의 오차를 고려하여, 돌출부(104, 114)의 폭(L1)은 큰 지름부(20a)의 지름(D1)보다 크게 만들므로, L1＞D1이다. 또, 마찰교반접합이 종료하면, 큰 지름부(20a), 작은 지름부(21)를 따라 그것보다 약간 큰 접합비드가 만들어진다. 그 후, 한쪽의 면 또는 양쪽의 면의 돌출부(104, 114)를 면판(101, 111, 102, 112)을 따라 절삭한다. 남은 돌출부(104, 114)에는 큰 지름부(20a)의 접합비드가 남는다. 이 접합비드의 크기(지름)는 L5보다 크다. 접합비드의 중심은 두 개의 리브(106, 116b)의 중심(실질적으로)에 있다고 말할 수 있다. 또, 접합전의 형재(100, 110)에 있어서, 수직면(121, 121)으로부터 리브(106, 116b)까지의 거리(≒L5/2)는 돌출(104, 114)의 폭(≒L1/2)보다 작다. 리브(106, 116b)는 수직면(121, 121)보다 형재의 폭방향의 다른쪽끝단쪽에 있다.
상기의 큰 지름부(20a)의 지름(D1), 큰 지름부(20a)에 의한 접합비드의 크기, 리브(106, 116b)의 위치는, 형재(100, 110)의 폭방향에 있어서 돌출부(104, 114)의 범위 내에 있다고 말할 수 있다.
형재(100, 110)는 경사면(122)을 가지나, 돌출조각(117)이 있으면 종래의 도 21과 같아도 된다.
도 14의 실시예는, 도 13의 실시예에 비하여, 면판(112)쪽의 돌출조각(117)을 리브(106)쪽에 설치한 것이다.
도 15의 실시예는, 접합부의 두 개의 리브(106c, 116c)를 형재(110)에 설치한 것이다. 두 개의 리브(106c, 116c)의 중간에 두 개의 형재(100, 110)의 면판(101, 102, 111, 112)의 끝단부가 있다. 두 개의 리브(106c, 116c)는 회전체(20)에 의한 하중을 지지한다. 또, 리브(106c)와 리브(116c)를 리브(116d)로 접속하고 있다. 이에 의하면, 접합작업시의 리브(106c, 116c)의 좌굴이 잘 생기지 않게 된다.
경사면은 없다. 면판(101, 102)은 수평면(122b)에 겹쳐져 있다. 면판(101)(102)의 끝단부의 이면(101b)(102b)은 다른쪽의 면판(102)(101)쪽으로 돌출하여 면판(101)(102)의 판두께보다 두껍게 되어 있다. 이는 다른 실시예에도 적용할 수 있다.
상기 각 실시예에 있어서, 면판(또는 바깥면)이 평행이라는 것은, 실질적으로 따른다는 정도이다. 또, 면판에 직교하는 것도 실질적인 의미이다. 철도차량의 경우, 측면구조체나 지붕구조체는 원호형상이어서 두 개의 면판을 평행으로 할 수 없는 경우가 있다. 본 발명은 이것에도 적용할 수 있는 것이다. 또, 파이프나 기타 구조체에 적용할 수 있다.
한쌍의 수직면(13, 121)은 각도가 크지 않으면 V형상이어도 된다. V형상의 공간에 대한 금속의 보충을 위하여 돌출부(14, 104, 114)를 크게 할 필요가 있다. 이 때문에, 수직면은 실질적으로 수직면이 좋으나 약간 경사져 있어도 된다.
수직면(121)과 경사면(122)의 접속부에 돌출부(104)의 꼭지에 평행한 면이 있어도 작으면 된다.
하나의 접합부에는 두 개의 돌출부(104, 114)가 있으나, 하나의 돌출부(104)(114)이어도 된다.
도 11 내지 도 13의 실시예는 도 8의 이중구조체에도 적용할 수 있다. 또, 도 11 내지 도 13의 마찰교반접합은 상하 양면을 동시에 행하여도 되고 한쪽면씩 행하여도 된다.
제 4 목적에 대한 실시예를 도 16, 도 17에 의하여 설명한다. 피접합부재는 도 5 내지 도 8과 같이 상하의 양면을 실질적으로 동시에 접합하는 부재로서 예를 들어 두꺼운 압출형재(211, 211)이다. 형재(211, 211)의 맞댐면은 도 1 내지 도 15와 같은 형상이어도 되고 도 18, 도 21의 형상이어도 된다. 형재(211, 211)를 베드(40, 40)에 얹어 구속한다. 또, 형재(211, 211)의 접합선의 끝단부에 터브(221, 225)를 배치하여 베드(40, 40)에 얹어 구속한다. 이들 구속은 바이스로 끼워 행하거나 장치에 의해 위쪽으로부터 베드(40, 40)에 누름으로써 행한다. 터브(221, 225)는 베드(40, 40)를 관통하는 볼트로 끼워 베드(40, 40)에 구속해도 된다. 형재(211, 211)와 터브(221, 225) 사이의 간극은 가능한 한 작게 한다. 형재(211, 211)는 2개로 나뉘어져 있으나 터브(221, 225)는 하나이다. 상기 실시예와 같이 베드(40)는 2개로 나뉘어져 있다.
형재(211)끼리, 형재(211)와 터브(221, 225)를 예비용접해도 되나 일반적으로 그럴 필요는 없다. 이하, 예비용접을 하지 않는 것으로 하여 설명한다.
터브(221, 225)의 두께는 형재(211)의 두께와 실질적으로 동일하다. 형재(211)의 두께가 두꺼우므로 터브(221, 225)는 각각 3장의 판으로 이루어진다.
터브(221)를 대표예로서 설명한다. 두꺼운 판(222)의 상하에 판(223, 224)을 겹치고 있다. 3장의 판은 접합전에 겹쳐져 베드(40)에 구속된다. 판(223, 224)은 형재(211)와 동일한 재질이거나 유사한 재질이다. 판(222)은 알루미늄합금제나 철계제이다. 판(222)은 운반면에서 가벼운 알루미늄합금제가 좋다. 판(222)은 중공형재로 할 수 있다.
형재(211)의 바깥면으로부터의 접합비드(30)의 깊이를 t10으로 하였을 때, 판(223, 224)의 두께(t11)는 t10보다 크다. 이 때, 터브(221)의 바깥면은 형재(211)의 바깥면과 동일면으로 되어 있다. 형재(211)에 돌출부(14)(104, 114)가 있으면 터브(221)의 바깥면은 돌출부(14)의 꼭지면에 위치한다. 부재(211)에 돌출부(14)가 있으면 t10은 돌출부(14)의 절삭전의 접합비드의 깊이이다. 터브(221)와 터브(225)는 동일하다.
판(222, 223, 224)은 형재(211)에 용접하지 않는다. 적어도 판(222)은 형재(211)에 용접하지 않는다.
형재(211, 211), 터브(221, 225)를 베드(40, 40)에 구속한 후, 마찰교반접합을 행한다. 회전체(20)는 터브(221)의 끝단부의 위쪽(밑면의 접합은 아래쪽임)부터 회전시키면서 터브(221)에 삽입하여 형재(211, 211)의 접합선을 향하여 이동시킨다. 터브(221)의 위치에 있어서의 삽입여유는 형재(211, 211)의 위치에 있어서의 삽입여유와 동일하다. 형재(211, 211)를 접합한 후, 터브(225)의 끝단부에서 회전체(20)를 위쪽(마찬가지로 아래쪽)으로 빼낸다.
이어서, 형재(211), 터브(221, 225)의 구속을 풀고 중앙의 두꺼운 판(222)을 해머로 쳐서 제거한다. 이어서, 터브(221, 225)의 판(223, 224)과 형재(211)의 접합부를 그라인더 등으로 절단하여 판(223, 224)을 제거한다.
여러 가지 실험에 의하면 마찰교반접합의 개시직후에는 양호한 접합이 얻어지지 않는 일이 많다. 상기 실시예에서는 터브(221)를 배치하여 양호한 접합이 얻어지게 되고 나서 형재(211)의 접합을 행하므로 형재(211)의 시작단의 접합을 양호하게 할 수 있다. 터브(221)에 있어서의 마찰교반접합의 길이는 30mm이면 충분하다.
한편, 회전체(20)를 피접합부재의 형재(211)로부터 빼내면 피접합부재에 작은 지름부(21)에 상당하는 구멍이 생긴다. 터브(225)의 위치에서 회전체(20)를 빼내므로 제품인 피접합부재의 형재(211)에는 구멍이 생기지 않는다. 이 때문에, 제품의 보수가 불필요하게 된다.
또, 마찰교반접합에서는 회전체(20)에 의하여 금속이 이동하므로 접합의 시점, 종점에서는 두께가 얇아지기 쉽다. 터브(221)에 있어서 접합을 개시하여 225에서 접합을 끝내므로 제품의 형재(211)의 전 길이에 걸쳐 두께가 동일한 접합을 얻을 수 있다.
터브(221, 225)의 바깥면쪽의 판(223, 224)의 두께는 접합비드(30)의 깊이(t10)보다 두껍다. 이 때문에, 중앙의 판(222)은 접합되지 않는다. 이 때문에, 판(222)은 용이하게 제거할 수 있다. 이 때문에, 판(222)을 사전에 제거하고 있으므로 판(223, 224)의 절단작업이 용이해지는 것이다. 또, 판(222)은 마찰교반접합에 의한 접합이 없으므로 다시 사용할 때에 그라인더 등으로 평활하게 할 필요가 없다. 이 때문에, 판(222)은 용이하게 반복하여 이용할 수 있어 싼 값으로 할 수 있는 것이다. 또, 판(222)은 값싼 재료로 할 수 있다.
판(223, 224)의 두께가 접합비드(30)의 깊이(t10)와 동일해서 판(222)이 접합되었다고 해도 판(222)의 접합비드의 깊이는 작으므로 판(222)을 용이하게 분리할 수 있다.
또한, 터브(221)에 대한 회전체(20)의 삽입은 터브의 윗면으로부터가 아니라, 터브(221)의 왼쪽 끝단부의 바깥쪽으로부터 터브(221)를 향하여 이동시켜 행하여도 된다. 또, 터브(225)로부터의 회전체(20)를 빼내는 경우에도 터브(225)의 오른쪽보다 바깥쪽으로 이동시켜 행하여도 된다. 도 1과 같이 한쪽면의 접합의 경우에는 판(222, 223)으로 한다. 또, 판(223, 224)을 형재(211, 211)에 예비고정 용접을 해 두면 베드(40)에 대한 구속을 불필요하게 할 수 있다. 용접위치는 형재(211, 211)의 접합선의 연장선상으로 할 수 있다.
피접합부재로서는 경사면을 가지지 않는 것, 한쪽면만을 접합하는 것, 판이 얇아 비접합부를 가지지 않는 것에도 적용할 수 있다. 또, 마찰교반접합은 측방으로부터 행할 수 있다.
본 발명의 기술적 범위는 특허청구의 범위의 각 청구항에 기재된 문언 또는 발명의 구성 및 작용의 항에 기재된 문언에 한정되지 않고, 당업자가 그것으로부터 용이하게 바꿔 놓여지는 범위에도 미치는 것이다.
본 발명에 의하면 부재의 접합에 마찰교반접합방법을 적용하는 경우에 있어서 양호한 접합을 행할 수 있는 것이다.

Claims (43)

  1. 2개의 부재의 이음매부에 있어, 실질적으로 평행한 각각의 면에 상기한 2개의 부재를 접합하는 접합비드가 있고,
    상기 이음매부로서 상기 접합비드에 접속하는 비접합부에 있어, 각각의 상기 부재는 상기 면에 대하여 동일방향으로 경사져 있으며,
    각각의 상기 경사진 면은 상기 접합비드에 접속하거나 또는 상기 접합비드의 근처에 있어서 경사져 있고,
    한쪽의 상기 부재의 상기 경사진 면은 다른쪽의 상기 부재의 상기 경사진 면에 실질적으로 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사진 면은 상기 접합비드에 접속하고 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    한쪽의 상기 면의 상기 접합비드의 위치에 있어 상기 면에 대하여 직교하는 선상에 실질적으로 다른쪽의 상기 면의 상기 접합비드가 위치하고 있으며,
    상기 접합비드와 상기 접합비드 사이의 비접합부에 있어, 상기 한쪽의 부재는 상기 다른쪽의 부재를 향하여 돌출되어 있고, 이 돌출부의 상기 한쪽의 면 및 다른쪽의 면의 각각에 상기 경사진 면을 설치하고 있으며,
    상기 다른쪽의 부재는 상기한 돌출한 부분을 받아들이는 오목부를 구비하고, 상기 오목부에 상기 한쪽의 부재의 상기 경사진 면에 접촉하는 각각의 경사진 면을 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    한쪽의 상기 면의 상기 접합비드의 위치에 있어 상기 면에 대하여 직교하는 선상에 실질적으로 다른쪽의 상기 면의 상기 접합비드가 위치하고 있으며,
    상기 접합비드와 상기 접합비드 사이의 비접합부에 있어, 상기 한쪽의 부재의 상기 한쪽의 면쪽의 끝단부는 상기 다른쪽의 부재를 향하여 돌출되어 있고, 이 돌출부의 상기 한쪽의 면쪽에 상기 경사진 면을 설치하고 있으며,
    상기 비접합부에 있어, 상기 다른쪽의 부재의 상기 다른쪽의 면쪽의 끝단부는 상기 한쪽의 부재를 향하여 돌출되어 있고, 이 돌출부의 상기 다른쪽의 면쪽에 상기 경사진 면을 설치하고 있으며,
    상기 각각의 부재는 상기 각각의 돌출부를 받아들이는 오목부를 구비하고, 상기 오목부에 상기 돌출부의 상기 경사진 면에 접촉하는 각각의 경사진 면을 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  5. 두 개의 부재의 이음매부에 있어, 한쪽의 면 및 다른쪽의 면에 각각에 상기한 두 개의 부재를 접합하는 접합비드가 있으며,
    상기 이음매부에 있어, 상기 한쪽의 부재의 끝단부는 다른쪽의 부재를 향하여 돌출되어 있고, 상기 돌출부는 상기 다른쪽의 부재의 오목부에 들어가 있으며,
    상기 돌출부는 끝단으로 감에 따라서 좁아지도록 경사져 있고,
    상기 다른쪽의 부재의 오목부는 상기 경사진 면에 접촉하거나 근접하고 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  6. 부재의 적어도 한쪽 끝단부는, 두 개의 수직면과 두 개의 경사면을 가지고,
    각각의 상기 수직면은, 상기 부재의 실질적으로 평행한 2개의 바깥면의 각각의 바깥면으로부터 다른쪽의 바깥면을 향하여 연장되어 있고, 상기 바깥면에 대하여 실질적으로 직교하고 있으며,
    각각의 상기 경사면은 각각의 상기 수직면에 대하여 경사져 있고,
    한쪽의 상기 경사면은 한쪽의 상기 수직면으로부터 다른쪽의 상기 바깥면쪽을 향하여 연장되어 있고,
    다른쪽의 상기 경사면은 다른쪽의 상기 수직면으로부터 상기 한쪽의 상기 바깥면쪽을 향하여 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 부재.
  7. 제 6 항에 있어서,
    한쪽의 상기 바깥면쪽의 상기 수직면의 연장선상에 실질적으로 다른쪽의 상기 바깥면쪽의 상기 수직면이 있고,
    두 개의 상기 경사면은 서로 방향이 다른 것을 특징으로 하는 부재.
  8. 제 7 항에 있어서,
    2개의 상기 수직면 사이의 각각의 상기 경사면은 상기 수직면보다 상기 부재의 바깥쪽으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 부재.
  9. 제 7 항에 있어서,
    두 개의 상기 수직면 사이의 각각의 상기 경사면은 상기 수직면보다 부재의 안쪽에 있는 것을 특징으로 하는 부재.
  10. 실질적으로 평행한 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 압출형재에 있어서,
    상기 압출형재의 적어도 한쪽의 끝단부에는 두 개의 수직면과 두 개의 경사면을 가지고,
    한쪽의 상기 면판쪽의 상기 수직면의 연장선상에 실질적으로 다른쪽의 상기 면판쪽의 상기 수직면이 있으며,
    상기 수직면은, 각각의 상기 면판의 끝단부에 있고, 한쪽의 상기 면판으로부터 다른쪽의 상기 면판을 향하여 연장되어 있고, 각각의 상기 면판에 대하여 실질적으로 직교하고 있으며,
    상기 경사면은 각각의 상기 수직면에 대하여 경사져 있고,
    한쪽의 상기 경사면은 한쪽의 상기 수직면으로부터 다른쪽의 상기 면판쪽을 향하여 연장되어 있고,
    다른쪽의 상기 경사면은 다른쪽의 상기 수직면으로부터 상기 한쪽의 면판쪽을 향하여 연장되어 있으며,
    상기 각각의 경사면은 상기 수직면보다 압출형재의 폭방향의 바깥쪽으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 압출형재.
  11. 실질적으로 평행한 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 압출형재에 있어서,
    상기 압출형재의 적어도 한쪽의 끝단부에는 두 개의 수직면과 두 개의 경사면을 가지고,
    한쪽의 상기 면판쪽의 상기 수직면의 연장선상에 실질적으로 다른쪽의 상기 면판쪽의 상기 수직면이 있으며,
    각각의 상기 수직면은, 각각의 상기 면판의 끝단부에 있고, 한쪽의 상기 면판으로부터 다른쪽의 상기 면판을 향하여 연장되어 있고, 각각의 상기 면판에 대하여 실질적으로 직교하고 있으며,
    각각의 상기 경사면은 각각의 상기 수직면에 대하여 경사져 있고,
    한쪽의 상기 경사면은 한쪽의 상기 수직면으로부터 다른쪽의 상기 면판쪽을 향하여 연장되어 있고,
    다른쪽의 상기 경사면은 다른쪽의 상기 수직면으로부터 상기 한쪽의 면판쪽을 향하여 연장되어 있으며,
    상기 각각의 경사면은 상기 수직면보다 압출형재의 안쪽에 있는 것을 특징으로 하는 압출형재.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 끝단부에 있어, 상기 리브는 상기 각각의 경사진 면에 접속하고 있는 것을 특징으로 하는 압출형재.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 경사면과 상기 리브의 접속면은 상기 경사면의 연장선보다 오목져 있는 것을 특징으로 하는 압출형재.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 각각의 면판은 상기 각각의 수직면에 접속하는 돌출부를 구비하고, 상기 돌출부는 상기 압출형재의 두께방향의 바깥쪽으로 돌출하는 것임을 특징으로 하는 압출형재.
  15. 실질적으로 평행한 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 압출형재에 있어서,
    상기 압출형재의 적어도 한쪽의 끝단부에는 두 개의 수직면과 두 개의 경사면을 가지고,
    한쪽의 상기 면판쪽의 상기 수직면의 연장선상에 실질적으로 다른쪽의 상기 면판쪽의 상기 수직면이 있으며,
    상기 수직면은, 상기 리브보다 압출형재의 폭방향의 바깥쪽의 위치에서, 각각의 상기 면판의 끝단부에 있고, 한쪽의 상기 면판으로부터 다른쪽의 상기 면판을 향하여 연장되어 있고, 각각의 상기 면판에 대하여 실질적으로 직교하고 있으며,
    상기 경사면은 각각의 상기 수직면에 대하여 경사져 있고,
    상기 두 개의 경사면은 실질적으로 평행이며,
    한쪽의 상기 경사면은, 한쪽의 상기 수직면으로부터 다른쪽의 상기 면판쪽을 향하여 연장되어 있고, 또한, 상기 한쪽의 수직면으로부터 압출형재의 폭방향의 바깥쪽을 향하여 돌출되어 있으며,
    다른쪽의 상기 경사면은, 다른쪽의 상기 수직면으로부터 상기 한쪽의 면판쪽을 향하여 연장되어 있고, 상기 다른쪽의 수직면으로부터 압출형재의 폭방향의 다른쪽의 끝단부를 향하여 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 압출형재.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 다른쪽의 경사면과 상기 리브의 접속면은, 상기 경사면의 연장선보다 오목져 있는 것을 특징으로 하는 압출형재.
  17. 제 1 부재의 끝단부의 경사면과 제 2 부재의 끝단부의 경사면을, 상기 경사면끼리가 접촉하거나 또는 근접하도록 맞대고,
    상기 경사면의 끝단부쪽을 상기 부재의 바깥면쪽으로부터 마찰교반접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 마찰교반접합하는 상기 바깥면보다 아래쪽에 상기 경사면을 위치시키고, 상기 바깥면보다 위쪽으로부터 상기 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  19. 제 1 부재의 끝단부의 오목부에 설치한 두 개의 경사면과 제 2 부재의 끝단부의 돌출부에 설치한 두 개의 경사면을, 상기 경사면끼리가 접촉하거나 또는 근접하도록 맞대고,
    상기 경사면보다 실질적으로 바깥면쪽을 상기 바깥면쪽으로부터 마찰교반접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  20. 제 1 부재의 끝단부의 오목부와 제 2 부재의 끝단부에 있어서 돌출부에 설치한 두 개의 경사면을 맞대고,
    상기 경사면보다 실질적으로 바깥면쪽을 상기 바깥면쪽으로부터 마찰교반접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  21. 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 1 부재의 끝단부와, 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 2 부재의 끝단부를 맞대고,
    이 때, 상기 제 1 부재의 상기 끝단부의 상기 리브와 상기 제 2 부재의 상기 끝단부의 상기 리브 사이에 공간이 있고,
    이 상태에서 상기 맞댐부에 회전체를 삽입하여 마찰교반접합하는 것이며,
    상기 제 1 부재의 상기 끝단부의 상기 리브로부터 상기 회전체의 축심까지의 거리와, 상기 제 2 부재의 상기 끝단부의 상기 리브로부터 상기 회전체의 축심까지의 거리는 실질적으로 동일하게 하여 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  22. 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 1 부재의 끝단부와, 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 2 부재의 끝단부를 맞대고,
    이 때, 상기 제 1 부재의 상기 끝단부의 상기 리브와 상기 제 2 부재의 상기 끝단부의 상기 리브 사이에 공간이 있고,
    이 상태에서, 상기 제 1 부재의 상기 끝단부의 상기 리브와 상기 제 2 부재의 상기 끝단부의 상기 리브의 간격보다 큰 지름을 가지는 회전체를, 상기 끝단부에 삽입하여 마찰교반접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 부재의 상기 끝단부의 상기 리브로부터 상기 회전체의 축심까지의 거리와, 상기 제 2 부재의 상기 끝단부의 상기 리브로부터 상기 회전체의 축심까지의 거리는 실질적으로 동일하게 하여 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  24. 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 1 부재와,
    두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 2 부재로 이루어지며,
    상기 제 1 부재의 상기한 두 개의 면판과 상기 제 2 부재의 상기한 두 개의 면판은 접합비드에 의하여 접합되어 있고,
    상기 접합비드의 근방의 상기 제 1 부재의 상기 리브와 상기 제 2 부재의 상기 리브 사이에 공간이 있고,
    상기 제 1 부재의 상기 끝단부의 상기 리브로부터 상기 접합비드의 중심까지의 거리와, 상기 제 2 부재의 상기 끝단부의 상기 리브로부터 상기 접합비드의 중심까지의 거리는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 구조체.
  25. 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 1 부재와,
    두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 2 부재로 이루어지며,
    상기 제 1 부재의 상기한 두 개의 면판과 상기 제 2 부재의 상기한 두 개의 면판은 접합비드에 의하여 접합되어 있고,
    상기 접합비드의 근방의 상기 제 1 부재의 상기 리브와 상기 제 2 부재의 상기 리브 사이에 공간이 있으며,
    상기 접합비드의 근방의 상기 제 1 부재 또는 상기 제 2 부재의 적어도 한쪽의 면의 상기 면판은 상기 부재의 두께방향의 바깥쪽으로 돌출하는 돌출부를 구비하고,
    상기 부재의 폭방향에 있어서의 상기 돌출부의 범위 내에 상기 제 1 부재의 상기 리브와 상기 제 2 부재의 상기 리브가 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  26. 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 1 부재와,
    두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 제 2 부재로 이루어지며,
    상기 제 1 부재의 상기한 두 개의 면판과 상기 제 2 부재의 상기한 두 개의 면판은 접합비드에 의하여 접합되어 있고,
    상기 접합비드의 근방의 상기 제 1 부재의 상기 리브와 상기 제 2 부재의 상기 리브 사이에 공간이 있으며,
    상기 부재의 폭방향에 있어서의 상기 접합비드의 범위 내에 상기 제 1 부재의 상기 리브와 상기 제 2 부재의 상기 리브가 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  27. 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 부재에 있어서,
    상기 부재의 적어도 한쪽의 끝단부의 각각의 면판은, 상기 부재의 두께방향의 바깥쪽으로 돌출하는 돌출부를 구비하고 있고,
    상기 끝단부의 상기 리브는, 상기 끝단부의 상기 돌출부의 끝단부보다 상기 부재의 폭방향에 있어서 안쪽으로 들어간 위치에 있으며,
    상기 리브는 상기 폭방향에 있어서의 상기 돌출부의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 부재.
  28. 두 개의 면판과 양자를 접속하는 두 개의 리브로 이루어지는 제 1 부재의 끝단부의 상기 면판에 제 2 부재를 맞대고,
    상기 맞댐에 있어, 상기 두 개의 리브 사이에 상기 제 2 부재의 끝단부가 위치하도록 하고,
    상기 맞댐부를 마찰교반접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    마찰교반접합용 공구의 회전체의 중심으로부터 한쪽의 리브까지의 거리와, 상기 회전체의 중심으로부터 다른쪽의 리브까지의 거리는 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 맞댐부에 삽입하는 마찰교반접합용 공구의 회전체의 지름은 상기 두 개의 리브의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  31. 두 개의 면판과 양자를 접속하는 두 개의 리브로 이루어지는 제 1 부재와,
    상기 두 개의 면판에 각각 접합비드를 거쳐 접합된 두 개의 제 2 부재로 이루어지고,
    상기 접합비드의 중심은 상기 두 개의 리브 사이에 있는 것을 특징으로 하는 구조체.
  32. 두 개의 면판과 양자를 접속하는 리브로 이루어지는 부재에 있어서,
    상기 부재의 끝단부에 두 개의 상기 리브를 구비하고,
    상기 두 개의 리브 사이에 각각의 상기 면판의 끝단부가 있고, 상기 면판의 끝단부로부터 상기 끝단부의 상기 리브와의 사이는 다른쪽의 상기 면판쪽으로 쑥 들어가 있는 것을 특징으로 하는 부재.
  33. 두 개의 부재를 마찰교반접합으로 접합하는 방법에 있어서,
    상기 두 개의 부재의 접합선의 시작단, 종단의 적어도 한쪽에 터브를 배치하고,
    상기 터브의 위치가 상기 시작단이면 상기 터브의 위치로부터 마찰교반접합을 개시하고, 상기 터브의 위치가 종단이면 상기 터브의 위치에서 마찰교반접합을 종료하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 시작단, 상기 종단에 각각 상기 터브를 배치하여,
    상기 시작단의 상기 터브로부터 마찰교반접합을 개시하고 상기 종단의 상기 터브에서 마찰교반접합을 끝내는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 부재의 두께는 상기 마찰교반접합에 의한 접합비드의 깊이보다 두껍고,
    상기 터브는 제 1 판과 제 2 판으로 이루어지며,
    상기한 제 1 판의 두께는 상기 접합비드의 깊이와 실질적으로 동일하거나 그것보다 두껍고, 상기한 제 2 판의 두께는 상기 부재의 두께에서 상기한 제 1 판의 두께를 뺀 두께이고,
    상기한 제 1 판과 상기한 제 2 판을 두께 방향으로 겹친 상태에서, 마찰교반접합을 행하는 쪽에 상기한 제 1 판이 위치하고, 마찰교반접합을 행하지 않는 쪽에 상기한 제 2 판이 위치하도록 상기 터브로서 배치하고,
    그 후, 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기한 제 1 판의 두께는 상기 접합비드의 깊이보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 부재 및 상기 터브를 베드에 얹고,
    상기 터브의 상기한 제 2 판과 상기 부재를 용접하지 않고 상기 부재 및 상기 터브를 상기 베드에 구속하며,
    상기 마찰교반접합 및 상기 구속의 해제후, 상기한 제 2 판을 제거하고,
    그 후, 상기한 제 1 판과 상기 부재의 접합부를 절단하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  38. 제 35 항에 있어서,
    상기 부재의 한쪽면쪽과 이것에 실질적으로 평행한 다른쪽면쪽을 각각을 마찰교반접합하는 것이고, 상기 한쪽면쪽의 마찰교반접합의 접합비드와 상기 다른쪽면쪽의 마찰교반접합의 접합비드 사이에 마찰교반접합하지 않은 부분을 가지도록 마찰교반접합을 행하는 것이며,
    상기 터브는 제 1 판, 제 2 판, 제 3 판으로 이루어지고,
    상기한 제 1 판의 두께는 상기 한쪽면쪽의 접합비드의 깊이와 실질적으로 동일하거나 그것보다도 두껍고, 상기한 제 2 판의 두께는 상기 다른쪽면쪽의 접합비드의 깊이와 실질적으로 동일하거나 그것보다도 두껍고, 상기한 제 3 판의 두께는 상기 부재의 두께로부터 상기한 제 1 판의 두께와 상기한 제 2 판의 두께를 뺀 두께이며,
    상기한 제 1 판과 상기한 제 2 판 사이에 상기한 제 3 판을 개재시켜 이 세개의 판을 두께방향으로 겹쳐 상기한 제 1 판을 상기 한쪽면쪽에 위치시키고 상기한 제 2 판을 상기 다른쪽면쪽에 위치시켜 상기 터브로서 배치하고,
    그 후, 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기한 제 1 판 및 상기한 제 2 판의 각각의 두께는 상기 각각의 접합비드의 깊이보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 부재 및 상기 터브를 베드에 얹고,
    상기 터브의 상기한 제 3 판과 상기 부재를 용접하지 않고 상기 부재 및 상기 터브를 상기 베드에 구속하며,
    상기 마찰교반접합 및 상기 구속의 해제후, 상기한 제 3 판을 제거하고,
    그 후, 상기한 제 1 판, 상기한 제 2 판과 상기 부재의 접합부를 절단하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  41. 제 33 항에 있어서,
    상기 부재를 얹는 베드에 상기 터브를 얹은 상태로 상기 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  42. 제 33 항에 있어서,
    상기 부재 및 상기 터브를 베드에 얹고,
    상기 부재 및 상기 터브를 상기 베드에 구속하고,
    그 후, 상기 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  43. 제 33 항에 있어서,
    상기 부재 및 상기 터브를 베드에 얹고,
    상기 부재와 상기 터브를 용접하지 않고 상기 부재 및 상기 터브를 상기 베드에 구속하고,
    그 후, 상기 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
KR1019980029417A 1997-07-23 1998-07-22 구조체 및 마찰교반 접합방법 KR19990014053A (ko)

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