KR20020081540A - 마찰교반접합방법 및 마찰교반접합용 중공형재 - Google Patents

마찰교반접합방법 및 마찰교반접합용 중공형재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경량이고 양호한 접합을 할 수 있는 마찰교반접합방법 및 중공형재를 제공하는 데 있다.
이를 위하여 중공형재(10)의 면판(11, 12)과 중공형재(20)의 면판(21, 22)을 맞대고 있다. 맞댐부의 면판(11, 12)의 홈(18)에 면판(21, 22)의 볼록부(28)가 들어가 있다. 접속판(14)은 면판(11, 12)에 직교하고 있다. 중공형재(20)의 끝부에는 면판(21, 22)에 직교하는 접속판은 없다. 마찰교반접합에 의한 열에 의하여 면판[21 (22)]은 중공형재(10, 20)의 두께방향으로 이동하려고 하나, 홈(18)과 볼록부 (28)에 의해 이동이 억제된다. 이 때문에 맞댐부를 평평하게 접합할 수 있다. 중공형재(20)에 있어서는 접속판(14)에 상당하는 접속판을 제거할 수 있어 경량으로 할 수 있다.

Description

마찰교반접합방법 및 마찰교반접합용 중공형재{FRICTION STIR WELDING METHOD AND HOLLOW MEMBER THEREFOR}
본 발명은 마찰교반접합기술에 관한 것으로, 특히 중공형재의 마찰교반접합에 적합한 방법 및 중공형재에 관한 것이다.
마찰교반접합방법은 접합부에 삽입한 둥근막대(회전공구라 함)를 회전시키면서 접합선을 따라 이동시켜 접합부를 발열, 연화시키고 소성유동시켜 고체상 접합하는 방법이다. 회전공구는 큰 지름부와 작은 지름부로 이루어진다. 작은 지름부를 접합해야 할 부재에 삽입하여 큰 지름부의 끝면을 상기 부재에 접촉시키고 있다. 작은 지름부에는 나사를 설치하고 있다.
접합해야 할 2개의 부재의 회전공구의 삽입측에 볼록부를 설치하고, 이 볼록부의 금속을 원자재로 하여 2개의 부재 사이의 간극을 메우도록 하고 있다. 회전공구의 큰 지름부는 볼록부내에 넣고 있다. 회전공구를 접합부의 금속에 삽입하지 않으면 안되기 때문에 접합부에는 큰 힘이 인가된다. 이 때문에 중공형재를 접합할 때에는 중공형재의 2개의 면판을 접속하는 접속판의 부분을 다른쪽 중공형재와의 마찰교반접합위치로 하고있다. 이는 상기 접속판으로 상기 힘을 지탱하여 중공형재의 변형을 방지하면서 마찰교반접합하는 것이다.
이들은 일본국 특개평9--309164호 공보(EP 0797043A2), 특개평11-90655호 공보(USP 6050474)에 나타나 있다.
2개의 판의 맞댐부를 용접(또는 마찰교반접합)하면 용접열에 의하여 변형된다. 그 변형의 하나로서 판의 두께방향으로 판이 변형된다. 이 때문에 용접부의 한쪽의 판과 다른쪽 판 사이에 단차가 생겨 평면도가 나빠지기 쉽다. 이 때문에 중공형재에 있어서는 용접부의 근방에는 병렬인 2개의 면판을 접속하는 판을 설치하여 면판이 두께방향으로 변형되는 것을 방지한다. 이 접속판은 중공형재의 각각의 용접부 근방에 설치하고 있다. 이 접속판은 면판에 직교하고 있다.
마찰교반접합은 아크용접과 비교하여 접합온도는 낮으므로 변형은 적으나, 그 나름대로의 변형을 생각할 수 있다. 이 때문에 상기 특개평9-309164호 공보(EP 0797043A2), 특개평11-90655호 공보(USP 6050474)에서도 상기 접합판을 설치하고 있다. 상기 일본국 특개평11-90655호 공보(USP 6050474)에서는 각각의 중공형재의 끝부에 상기 접속판을 설치하고 있다. 이 때문에 강도를 무시하고 의론하면 접속판에 의하여 질량이 증대한다.
또한 상기 일본국 특개평9-309164호 공보(EP 0797043A2)에서는 마찰교반접합 하는 한 쌍의 중공형재의 한쪽에만 접속판을 설치하고 있다.
본 발명의 목적은 경량이고 양호한 접합을 할 수 있는 마찰교반접합방법 및 중공형재를 제공하는 데에 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 중공형재의 접합부의 종단면도,
도 2는 도 1의 중공형재의 접합부의 전체 종단면도,
도 3은 철도차량의 차체의 사시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 중공형재(10)의 접합부의 종단면도,
도 5는 도 4의 접합부에 사용하는 중공형재(20)의 접합부의 종단면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 20 : 중공형재 11, 12, 21, 22 : 면판
15 : 돌출편 17, 27 : 볼록부
18 : 홈 28 : 볼록부
50 : 회전공구 51 : 큰 지름부
52 : 작은 지름부
상기 목적의 제 1 해결방법은, 제 1 중공형재의 폭방향의 끝부와 제 2 중공형재의 폭방향의 끝부를 맞대고, 상기 제 1 중공형재는 2개의 면판과 양자를 접속하는 것으로서, 적어도 한쪽 끝은 상기 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과, 상기 2개의 면판의 끝부끼리를 접속하는 것으로서 상기 면판에 실질적으로 직교한 제 2 접속판과, 상기 제 2 접속판과 상기 2개의 면판의 각각의 접속부에 설치되고, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽 및 두께 방향의 바깥쪽으로 각각 개구한 오목부와, 한쪽의 상기 오목부에 설치한 홈 또는 볼록부와, 다른쪽의 상기 오목부에 설치한 홈 또는 볼록부로 이루어지고, 상기 제 2 중공형재는 2개의 면판과, 양자를 접속하는 것으로서 적어도 한쪽 끝은 상기 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과, 상기 중공형재의 상기 끝부에 있어서 한쪽의 상기 면판에 설치한 볼록부 또는 홈과, 상기 중공형재의 상기 끝부에 있어서 다른쪽의 상기 면판에 설치한 볼록부 또는 홈으로 이루어져 상기 맞대었을 때, 각각의 상기 홈에 각각의 상기 볼록부가 들어가 있고, 이때 한쪽의 중공형재가 다른쪽의 중공형재에 대하여 상기 중공형재의 두께방향으로의 이동을 실질적으로 억제하도록 들어가 있고, 상기 제 2 접속판의 판두께의 연장선상에 회전공구를 위치시켜 상기 중공형재의 두께방향의 바깥쪽으로부터 상기 맞댄 부분을 마찰교반접합하는 것이다.
상기 목적의 제 2 해결방법은, 제 1 중공형재의 폭방향의 끝부와 제 2 중공형재의 폭방향의 끝부를 맞대고, 상기 제 1 중공형재는 2개의 면판과, 양자를 접속하는 것으로서 적어도 한쪽 끝은 상기 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과, 상기 2개의 면판의 끝부끼리를 접속하는 것으로서 상기 면판에 실질적으로 직교한 제 2 접속판과, 상기 제 2 접속판과 상기 2개의 면판의 각각의 접속부에 설치되고, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽 및 두께방향의 바깥쪽으로 각각 개구한 오목부와, 한쪽의 상기 오목부에 설치한 홈 또는 볼록부와, 다른쪽의 상기 오목부에 설치한 홈 또는 볼록부로 이루어지고, 상기 제 2 중공형재는 2개의 면판과, 양자를 접속하는 것으로서 적어도 한쪽 끝은 상기 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과, 상기 중공형재의 상기 끝부에 있어서 한쪽의 상기 면판에 설치되고, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부 또는 상기 바깥쪽을 향하여 개구한 홈과, 상기 중공형재의 상기 끝부에 있어서 다른쪽의 상기 면판에 설치되어 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부 또는 상기 바깥쪽을 향하여 개구한 홈으로 이루어져 상기 맞대었을 때 각각의 상기 홈에 각각의 상기 볼록부가 들어가 있고, 상기 제 2 접속판의 판두께의 연장선상에 회전공구를 위치시켜 상기 중공형재의 두께방향의 바깥쪽으로부터 상기 맞댄부분을 마찰교반접합하는 것이다.
상기 목적의 제 3 해결방법은, 제 1 중공형재의 폭방향의 끝부와 제 2 중공형재의 폭방향의 끝부를 맞대고, 상기 제 1 중공형재는 그 폭방향의 한쪽 끝의 2개의 면판의 끝부에 상기 폭방향을 향하여 개구하는 홈 또는 상기 폭방향을 향하여 돌출하는 볼록부를 구비하고, 상기 제 2 중공형재는 그 폭방향의 한쪽 끝의 2개의 면판의 끝부에 상기 폭방향을 향하여 돌출하는 볼록부 또는 상기 폭방향을 향하여 개구하는 홈을 구비하고, 상기 맞대었을 때 각각의 상기 홈에 각각의 상기 볼록부가 들어가 있어 상기 맞댄부분 및 상기 홈과 상기 볼록부를 마찰교반접합하는 것이다.
상기 목적을 위한 한쪽의 중공형재는 2개의 면판과, 상기 2개의 면판을 접속하는 것으로서, 적어도 한쪽 끝은 중공형재의 폭방향의 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과, 상기 2개의 면판의 상기 끝부끼리를 접속하는 것으로, 상기 면판에 실질적으로 직교한 제 2 접속판과, 상기 제 2 접속판과 상기 2개의 면판의 각각의 접속부에 설치되고, 중공형재의 폭방향의 바깥쪽 및 두께방향의 바깥쪽으로 각각 개구한 오목부와, 다른쪽의 상기 오목부에 있어서 상기 폭방향의 바깥쪽을 향하여 개구한 홈 또는 상기 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부로 구성함으로써 달성할 수 있다.
상기 목적을 위한 다른쪽의 중공형재는, 2개의 면판과, 상기 2개의 면판을 접속하는 것으로서, 적어도 한쪽 끝은 중공형재의 폭방향의 끝부를 제외한 위치에 접속한 접속판과, 상기 중공형재의 폭방향의 상기 끝부의 한쪽의 상기 면판의 선단에 설치한 것으로, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부 또는 상기 바깥쪽을 향하여 개구한 홈과, 상기 중공형재의 폭방향의 상기 끝부의 다른쪽의 상기 면판의 선단에 설치한 것으로서, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부 또는 상기 바깥쪽을 향하여 개구한 홈으로 중공형재를 구성함으로써 달성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 도 1 내지 도 3에 의하여 설명한다. 철도차량의 차체(501)는 측면을 구성하는 측면 구조체(501), 지붕을 구성하는 지붕 구조체 (502), 바닥을 구성하는 언더프레임(503), 길이방향의 끝부를 구성하는 박공 구조체 (504)로 이루어진다. 측면 구조체(501), 지붕 구조체(502), 언더프레임(503)은 각각 복수의 압출형재를 접합하여 구성하고 있다. 압출형재의 길이방향(압출방향)을 차체(500)의 길이방향을 향하여 차체(500)의 둘레방향으로 다수 늘어서 있다. 압출형재는 알루미늄합금제의 중공형재이다.
측면 구조체(501)를 구성하는 중공형재(10와 20)의 접합부에 대하여 설명한다. 다른 개소의 중공형재의 접합부도 마찬가지로 할 수 있다.
중공형재[10 (20)]는 실질적으로 평행한 2매의 면판[11 (21), 12 (22)]과,이 2매의 면판을 접속하는 복수의 접속판[13 (23), 14 (24)]으로 이루어진다. 접속판 [13 (23)]은 면판[11 (21), 21 (22)]에 대하여 경사져 있다. 즉 면판[11 (21), 12 (22)], 접속판[13 (23)]에 의하여 트러스를 구성하고 있다. 중공형재(10, 20)의 사용개소에 따라서는 한쪽의 면판(11, 21)은 다른쪽의 면판(12, 22)에 대하여 경사지거나, 원호형상이 되거나, 전체가 원호형상으로 되어 있다.
중공형재(10)의 폭방향 끝부의 접속판(14)은 면판(11, 12)에 대하여 실질적으로 직교하고 있다. 중공형재(20)의 끝부에는 면판(21, 22)에 대하여 직교하는 접속판은 없다. 접속판(14)과 면판(11, 12)의 각각의 접속부에는 중공형재(20)의 면판 (21, 22)의 끝부가 겹치는 오목부가 있다. 상기 각각의 접속부에는 면판(21, 22)을 지탱하는 돌출편(15)이 있다. 돌출편(15)은 접속판(14)으로부터 중공형재(10)의 폭방향의 끝부측으로 돌출되어 있다. 상기 오목부는 면판[11 (12)], 접속판(14), 돌출편(15)으로 구성된다. 오목부는 중공형재(10)의 폭방향의 바깥쪽 및 두께방향의 바깥쪽을 향하여 개구하고 있다. 오목부에 면판(21, 22)을 겹쳤을 때 면판(21, 22)의 끝면과 면판(11, 12)의 끝면이 맞대어진다.
면판[11, 12 (21, 22)]의 끝부에는 중공형재(10, 20)의 두께방향의 바깥쪽으로 돌출하는 볼록부[17 (27)]가 각각 있다. 면판[11, 12 (21, 22)]의 끝면 및 볼록부[17 (27)]의 끝면은 중공형재[10 (20)]의 두께방향을 따르고 있다. 면판(11, 12) 및 볼록부(17)의 끝면[중공형재(10)의 폭방향의 끝부)은 접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 있다. 면판(21, 22) 및 볼록부(27)의 끝면[중공형재(20)의 폭방향의 끝부]은 접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 있다.
중공형재(10)와 중공형재(20)를 조합시켰을 때, 접속판(14)의 판두께의 중심 (C)의 연장선상에 면판(11, 12, 21, 22) 및 볼록부(17, 17, 27, 27)의 끝면이 있다. 이 조합에 의하여 중공형재(10)의 면판[11 (12)] 및 볼록부[17 (17)]의 끝면과 중공형재(20)의 면판[21 (22)] 및 볼록부[27 (27)]의 끝면이 맞대어진다. 이 때 맞댐부의 간극은 가능한 한 작아지도록 각 부를 설치하고 있다. 즉, 면판(21, 22)의 간격, 오목부의 간격을 정하고 있다.
중공형재(10, 20)를 맞대었을 때, 면판(11, 12)의 외면과 면판(21, 22)의 외면은 실질적으로 동일면에 있고, 볼록부(17, 27)의 돌출값은 동일하다. 2개의 볼록부(17, 27)의 폭은 동일하다. 2개의 볼록부(17, 27)를 합친 폭은 회전공구(50)의 큰 지름부(51)의 지름보다도 크다. 볼록부(17, 27)의 금속은 맞댄부분의 간극을 메우는 금속의 원자재가 된다.
중공형재(10)의 맞댐부의 끝면[중공형재(10)의 두께방향을 따른 오목부의 면 [면판(11, 12)에 실질적으로 직교하는 면, 중심(C)을 따른 면.]에는 중공형재(10)의 길이방향을 따라 홈(18, 18)이 있다. 중공형재(20)의 맞댐부의 끝면[면판(21, 22)에 실질적으로 직교하는 면, 중심(C)을 따른 면]에는 중공형재(20)의 길이방향을 따라 볼록부(28, 28)가 있다. 볼록부(28)는 홈(18)으로 들어 간다.
볼록부(28)를 홈(18)에 삽입하기 쉽게 하기 위하여 홈(18) 및 볼록부(28)를 사다리꼴형상으로 하고 있다. 볼록부(28)의 폭은 선단측이 기초부보다도 작다. 홈(18)의 폭은 바닥부가 개구부측보다도 작다. 홈(18), 볼록부(28)의 각각의 모서리부는 원호형상으로 되어 있다. 양자를 조합시켰을 때 양자간의 간극은 작아지도록 볼록부(28), 홈(18)의 크기를 정하고 있다. 특히 중공형재(10, 20)의 두께방향에 있어서의 홈(18)과 볼록부(28) 사이의 간극은 작게 하고 있다. 또는 중공형재 (10, 20)의 두께방향에 있어서 홈(18)과 볼록부(28)는 접촉하고 있는 것이 바람직하다.
중공형재[10 (20)]의 두께방향에 있어서의 홈(18)[볼록부(28)]의 위치는 면판[11, 12 (21, 22)]과 볼록부[17, 17 (27, 27)]를 합한 두께의 범위내에 있으면좋다. 면판[11, 12 (21, 22)]의 맞댐부의 판두께는 다른 부분의 두께보다도 두껍게 하고 있다. 중공형재의 두께방향의 외면측은 실질적으로 평편하게 하지 않으면 안되므로 면판의 내면측을 향하여 돌출시켜 두껍게 하고 있다. 이 두께는 맞댐부로부터 멀어짐에 따라 서서히 얇게 하고 있다. 오목부의 바닥면은 면판(11, 12, 21, 22)의 외면에 실질적으로 평행하다.
접합에 있어서 2개의 중공형재(10, 20)를 도 1과 같이 끼워 맞춘다. 볼록부 (28, 28)가 홈(18, 18)으로에 들어 간다. 홈(18)은 중공형재의 폭방향의 끝부측을 향하여 개구하고, 볼록부는 중공형재의 폭방향의 끝부측을 향하여 돌출되어 있으므로 끼워 맞춤은 용이하게 할 수 있다.
끼워 맞추었으면 중공형재(10, 20)를 가대(100)에 고정한다. 101은 하면의 볼록부(17, 27)가 들어 가는 홈이다. 고정 후, 맞댐부의 상면측을 간헐적으로 가고정 용접한다.
회전공구(50)는 큰 지름부(51)의 선단에 작은 지름부(52)를 설치하고 있다.작은 지름부(52)에는 나사를 설치하고 있다. 접합에 있어서는 맞댐부에 회전공구 (50)를 삽입한다. 회전공구(50)의 축심은 접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 위치시킨다. 큰 지름부(51)의 하단은 면판[11, 21 (12, 22)]의 외면의 연장선과 볼록부[17, 27 (17, 27)]의 정상면 사이에 위치시킨다. 작은 지름부(52)는 면판[11 (12)]과 면판[21 (22)]의 맞댐부에 삽입한다. 작은 지름부(52)의 하단은 돌출편(15)의 상면(오목부의 바닥면)보다도 약간 삽입되어 있다. 적어도 돌출편 (15)까지 소성 유동하도록 작은 지름부(52)를 삽입한다.
회전공구(50)의 축심을 접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 위치시켰을 때, 홈(18)은 작은 지름부(52)의 지름의 범위내에 위치한다. 볼록부(28)는 작은 지름부(52)의 지름의 범위내에 위치한다. 이 상태에서 회전공구(50)를 회전시키면서 맞댐부의 접합선을 따라 이동시킨다.
한쪽 면측의 마찰교반접합가 종료하면 중공형재(10, 20)를 상하로 반전시키고 마찬가지로 마찰교반접합을 행한다.
다음에 차체(500)의 외면측에 위치하는 볼록부(17, 27)를 절삭하여 접합부의 외면을 면판[11, 21 (12, 22)]의 외면과 동일면으로 한다.
이에 의하면, 마찰교반접합에 의한 마찰열에 의하여 면판[21 (222)]이 변형되려고 하여도 볼록부(28)와 홈(18)이 끼워 맞춰져 있으므로 면판[21 (22)] 상하방향의 이동을 방지 또는 억제한다. 이 때문에 면판[11 (12)]과 면판[21 (22)] 사이에 단차가 적은 접합을 할 수 있다.
이 때문에 마찰교반접합 후, 상기 단차를 적게 하는 절삭작업을 적게 할 수있다. 이 때문에 저렴하게 할 수 있는 것이다. 또 중공형재(20)의 끝부에 있어서 면판(21, 22)에 직교하는 접속판을 미리 제외할 수 있다. 이 때문에 중공형재(20)를 저렴하고, 경량으로 할 수 있는 것이다.
회전공구(50)의 축심을 접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 위치시켰을 때, 홈(18)은 작은 지름부(52)의 지름의 범위내에 위치한다. 볼록부(28)는 작은 지름부(52)의 지름의 범위내에 위치한다. 이 때문에 홈(18)과 볼록부(28) 사이에 간극이 있더라도 간극은 메워져 접합된다. 홈(18) 및 볼록부(28)가 작은 지름부(52)의 지름의 범위내에 위치하지 않더라도 작은 지름부(52)에 의하여 홈 (18) 및 볼록부(28)가 소성 유동하도록 홈(18) 및 볼록부(28)의 위치 및 크기를 정한다.
회전공구(50)는 접속판(14)의 판두께의 연장선상에 위치하므로 마찰접합 시의 하중은 접속판(14)으로 지지되어 접합부가 변형되는 일이 적다. 접속판(14)은 이 하중을 지지하는 강성을 가진다. 접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 회전공구(50)의 축심이 위치하는 것이 좋다.
면판(11, 21, 12, 22)[볼록부(17, 27)의 부분을 제외함]의 외면의 연장선보다도 외면측의 볼록부(17, 27)의 부분[볼록부(17, 27)의 돌출값 부분]에 홈(18) 및 볼록부(28)의 일부를 설치하고 있으므로 소요의 크기의 홈(18) 및 볼록부(28)를 용이하게 설치할 수 있는 것이다.
접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 회전공구(50)의 축심, 볼록부 (17, 27)의 끝부가 실질적으로 위치하고 있는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서는 중공형재(10)의 오목부에 홈(18)을 설치하고, 중공형재(20)에 볼록부(28)를 설치하고 있으나, 중공형재(10)의 오목부에 볼록부(28)를 설치하여 중공형재(20)의 면판(21, 22)의 끝부에 홈(18)을 설치할 수 있다. 그러나 전자의 쪽이 압출형재를 제작할 때에 정확하게 할 수 있다고 생각된다.
또 한쪽의 면판(11)측 (한쪽의 오목부측)에 홈(18)을 설치하고, 다른쪽의 면판(12)측(다른쪽의 오목부측)에 볼록부(28)를 설치하고, 한쪽의 면판(21)에 볼록부 (28)를 설치하고, 다른쪽의 면판(22)에 홈(18)을 설치할 수 있다.
도 4, 도 5의 실시예를 설명한다. 접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 홈(18) 깊이의 중심이 위치한다. 이 때문에 면판(11, 12) 및 볼록부(17)의 맞댐부의 끝면은 접속판(14)의 판두께의 중심(C)보다도 중공형재(10)의 끝부측으로 돌출되어 있다. 중공형재(20)의 맞댐부는 이에 대응하여 설치되어 있다. 즉, 면판 (21, 22) 및 볼록부(27)의 맞댐부의 끝면[볼록부(28)를 제외함]은 접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상보다도 중공형재(10)의 폭방향의 다른쪽 끝측으로 돌출되어 있다. 이 때문에 볼록부(17)의 폭이 볼록부(27)의 폭보다도 크다.
회전공구(50)의 축심을 접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 위치시켜 마찰교반접합을 행한다. 마찰교반접합에 있어서 볼록부(17, 27)의 맞댐부의 위치를 구하여 그 위치로부터 중공형재(10)측으로 소정량 편의시킨 위치를 회전공구 (50)의 위치로 한다.
이에 의하면 홈(18) 및 볼록부(28)에 대한 회전공구(50)[작은 지름부(52)]의 축심의 위치 어긋남의 허용량을 크게 할 수 있는 것이다.
접속판(14)의 판두께의 중심(C)의 연장선상에 회전공구(50)의 축심에 홈(18)깊이의 중심이 실질적으로 위치하고 있는 것이 바람직하다.
상기 각 실시예에서는 마찰교반접합시의 하중을 지지하기 위하여 접속판(14)을 설치하고 있다. 그러나 면판(11, 12, 21, 22) 및 접속판(13, 23)으로 이루어지는 공간에 지지부재를 배치하여 상기 하중을 지지하도록 하면 접속판(14)을 제외할 수 있다. 중공형재(10, 20)의 폭방향의 끝부의 위치[홈(18), 볼록부(28)의 위치, 즉 맞댐부의 위치]는 실질적으로 동일위치에 있다. 지지부재는 예를 들면 아래쪽의 면판(12, 22)에 탑재된다.
본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위의 각 청구항에 기재된 문언 또는 과제를 해결하기 위한 수단의 항에 기재된 문언에 한정되지 않고, 당업자가 그것으로부터 용이하게 치환할 수 있는 범위에도 미치는 것이다.
본 발명에 의하면, 경량이고 양호한 마찰교반접합을 할 수 있는 것이다.

Claims (24)

  1. 제 1 중공형재의 폭방향의 끝부와 제 2 중공형재의 폭방향의 끝부를 맞대고,
    상기 제 1 중공형재는, 2개의 면판과; 양자를 접속하는 것으로서, 적어도 한쪽 끝은 상기 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과; 상기 2개의 면판의 끝부끼리를 접속하는 것으로, 상기 면판에 실질적으로 직교한 제 2 접속판과; 상기 제 2 접속판과 상기 2개의 면판의 각각의 접속부에 설치되고, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽 및 두께방향의 바깥쪽으로 각각 개구한 오목부와; 한쪽의 상기 오목부에 설치한 홈 또는 볼록부와, 다른쪽의 상기 오목부에 설치한 홈 또는 볼록부로 이루어지고,
    상기 제 2 중공형재는, 2개의 면판과; 양자를 접속하는 것으로, 적어도 한쪽 끝은 상기 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과; 상기 중공형재의 상기 끝부에 있어서, 한쪽의 상기 면판에 설치한 볼록부 또는 홈과; 상기 중공형재의 상기 끝부에 있어서, 다른쪽의 상기 면판에 설치한 볼록부 또는 홈으로 이루어지고,
    상기 맞대었을 때, 각각의 상기 홈에 각각의 상기 볼록부가 들어가 있고, 이 때 한쪽의 중공형재가 다른쪽의 중공형재에 대하여 상기 중공형재의 두께방향으로의 이동을 실질적으로 억제하도록 들어가 있고,
    상기 제 2 접속판의 판두께의 연장선상에 회전공구를 위치시켜 상기 중공형재의 두께방향의 바깥쪽으로부터 상기 맞댄부분을 마찰교반접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마찰교반접합에 의하여 상기 맞댄부분 및 상기 홈과 상기 볼록부를 각각 접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  3. 제 1 중공형재의 폭방향의 끝부와 제 2 중공형재의 폭방향의 끝부를 맞대고,
    상기 제 1 중공형재는, 2개의 면판과; 양자를 접속하는 것으로서, 적어도 한쪽 끝은 상기 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과; 상기 2개의 면판의 끝부끼리를 접속하는 것으로, 상기 면판에 실질적으로 직교한 제 2 접속판과, 상기 제 2 접속판과 상기 2개의 면판과의 각각의 접속부에 설치되어, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽 및 두께방향의 바깥쪽으로 각각 개구한 오목부와; 한쪽의 상기 오목부에 설치한 홈 또는 볼록부와, 다른쪽의 상기 오목부에 설치한 홈 또는 볼록부로 이루어지고,
    상기 제 2 중공형재는, 2개의 면판과; 양자를 접속하는 것으로, 적어도 한쪽 끝은 상기 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과; 상기 중공형재의 상기 끝부에 있어서 한쪽의 상기 면판에 설치되어 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부 또는 상기 바깥쪽을 향하여 개구한 홈과; 상기 중공형재의 상기 끝부에 있어서 다른쪽의 상기 면판에 설치되고, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부 또는 상기 바깥쪽을 향하여 개구한 홈으로 이루어지고,
    상기 맞대었을 때 각각의 상기 홈에 각각의 상기 볼록부가 들어가 있고, 상기제 2 접속판의 판두께의 연장선상에, 회전공구를 위치시켜 상기 중공형재의 두께방향의 바깥쪽으로부터 상기 맞댄부분을 마찰교반접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 마찰교반접합은, 상기 맞댐부 및 상기 홈과 상기 볼록부를 마찰교반접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 중공형재에 삽입한 상기 회전공구의 작은 지름부의 지름의 범위내에 상기 홈과 상기 볼록부를 위치시킨 상태에서 상기 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 회전공구의 축심은 상기 홈 깊이 범위내에 위치시켜 상기 마찰교반접합 을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 회전공구의 축심은 상기 홈 깊이의 범위내에 위치시켜 상기 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 중공형재의 각각의 상기 오목부의 상기 홈 또는 상기 볼록부로서 상기 홈이 있고,
    상기 제 2 중공형재의 각각의 상기 면판의 상기 볼록부 또는 상기 홈으로서 상기 볼록부가 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  9. 제 1 중공형재의 폭방향의 끝부와 제 2 중공형재의 폭방향의 끝부를 맞대고,
    상기 제 1 중공형재는 그 폭방향의 한쪽 끝의 2개의 면판의 끝부에 상기 폭방향을 향하여 개구하는 홈 또는 상기 폭방향을 향하여 돌출하는 볼록부를 구비하고,
    상기 제 2 중공형재는 그 폭방향의 한쪽 끝의 2개의 면판의 끝부에 상기 폭방향을 향하여 돌출하는 볼록부 또는 상기 폭방향을 향하여 개구하는 홈을 구비하고,
    상기 맞대었을 때 각각의 상기 홈에 각각의 상기 볼록부가 들어가 있고, 상기 맞댄부분 및 상기 홈과 상기 볼록부를 마찰교반접합하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 중공형재에 삽입한 상기 회전공구의 작은 지름부내에 상기 홈과 상기볼록부를 위치시킨 상태에서 상기 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 회전공구의 축심은 상기 홈 깊이의 범위내에 위치시켜 상기 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 회전공구의 축심은 상기 홈 깊이의 범위내에 위치시켜 상기 마찰교반접합을 행하는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합방법.
  13. 2개의 면판과;
    상기 2개의 면판을 접속하는 것으로서, 적어도 한쪽 끝은 중공형재의 폭방향의 끝부를 제외한 위치에 접속한 제 1 접속판과;
    상기 2개의 면판의 상기 끝부끼리를 접속하는 것으로서, 상기 면판에 실질적으로 직교한 제 2 접속판과;
    상기 제 2 접속판과 상기 2개의 면판의 각각의 접속부에 설치되어 중공형재의 폭방향의 바깥쪽 및 두께방향의 바깥쪽으로 각각 개구한 오목부와;
    다른쪽의 상기 오목부에 있어서, 상기 폭방향의 바깥쪽을 향하여 개구한 홈 또는 상기 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 접속판의 판두께의 연장선상에, 상기 홈 또는 상기 볼록부가 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 접속판의 판두께가 실질적인 중심의 연장선상에, 상기 홈 또는 상기 볼록부가 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 접속판의 판두께가 실질적인 중심의 연장선상에, 상기 홈 깊이의 중심 또는 상기 볼록부의 돌출값의 중심이 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 오목부측의 한쪽의 상기 면판의 끝부, 상기 오목부측의 다른쪽의 상기면판의 끝부의 각각은 상기 두께방향의 바깥쪽으로 돌출하는 제 2 볼록부가 있고,
    상기 홈의 일부 또는 상기 볼록부의 일부는 상기 제 2 볼록부의 돌출값의 범위에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 각각의 오목부에는, 상기 홈 또는 상기 볼록부로서 상기 홈이 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 각각의 오목부에는, 상기 홈 또는 상기 볼록부로서 상기 볼록부가 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  20. 2개의 면판과;
    상기 2개의 면판을 접속하는 것으로, 적어도 한쪽 끝은 중공형재의 폭방향의 끝부를 제외한 위치에 접속한 접속판과;
    상기 중공형재의 폭방향의 상기 끝부의 한쪽의 상기 면판의 선단에 설치한 것으로, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부 또는 상기 바깥쪽을 향하여 개구한 홈과;
    상기 중공형재의 폭방향의 상기 끝부의 다른쪽의 상기 면판의 선단에 설치한 것으로, 상기 중공형재의 폭방향의 바깥쪽을 향하여 돌출한 볼록부 또는 상기 바깥쪽을 향하여 개구한 홈으로 이루어지는 마찰교반접합용 중공형재.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 각각의 면판의 끝부에는, 상기 볼록부 또는 상기 홈으로서 상기 볼록부가 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 각각의 면판의 선단에는, 상기 볼록부 또는 상기 홈으로서 상기 홈이 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 볼록부 또는 상기 홈이 상기 한쪽의 면판의 끝부, 상기 다른쪽의 면판의 끝부의 각각에는 상기 두께방향의 바깥쪽으로 돌출하는 제 2 볼록부가 있고,
    상기 볼록부 또는 상기 홈의 일부는 상기 제 2 볼록부의 돌출값의 범위에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
  24. 제 20항에 있어서,
    상기 중공형재의 폭방향에 있어서, 상기 볼록부 또는 상기 홈이 있는 상기 한쪽의 면판의 끝부와, 상기 다른쪽의 면판의 끝부는 실질적으로 동일위치에 있는 것을 특징으로 하는 마찰교반접합용 중공형재.
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