KR20040025811A

KR20040025811A - 금속 재료의 결합 방법

Info

Publication number: KR20040025811A
Application number: KR1020030016968A
Authority: KR
Inventors: 오까모또가즈따까; 히라노사또시; 이나가끼마사히사; 아오노야스히사
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-03-26
Also published as: US6843405B2; US20040155094A1; JP2004106037A; EP1400302A1; US20040057782A1

Abstract

본 발명은 복수의 상이한 금속 재료를 결합하는 방법에 있어서, 결합 계면에 연한 금속간 화합물을 생성시키지 않고 결합하는 방법을 제공한다.

상이한 재료를 결합하는 방법에 있어서, 고속 회전하는 프로브(1)를 사용하여 한 쪽의 재료(2)에 에너지를 주고, 마찰열로 재료(2)를 연화하여 소성 유동시키고, 또한 프로브의 압입 또는 이동에 의해, 다른 한 쪽의 재료(3)에 미리 형성된 오목부(4) 내로 재료(2)를 충전함으로써 서로 다른 종류의 재료를 결합한다. 재료(2)만을 소성 유동시키고, 재료(3)는 소성 유동시키지 않기 때문에 재료(2, 3)가 혼합되지 않고, 따라서 결합된 계면에 금속간 화합물이 생성되는 것을 억제할 수 있다.

Description

금속 재료의 결합 방법 {METHOD FOR BONDING METAL MATERIAL}

본 발명은 회전하는 프로브를 이용하여 금속 재료를 결합하는 방법 및 결합된 이음매에 관한 것이다.

금속 재료를 결합하는 방법 중 하나로서 회전하는 프로브를 이용하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1참조). 이 방법은 마찰 교반 접합 방법이라 불려지고 있다. 마찰 교반 접합 방법에서는 회전하는 프로브가 금속 재료의 접합 영역으로 삽입되고 프로브와 금속 재료 사이에서 발생하는 마찰열에 의해 결합 영역의 재료가 소성 유동하여 서로 혼합함으로써 접합이 행해진다. 마찰 교반 접합 방법에서는 재료를 용융하지 않고 접합하는 것이 가능하다.

[특허 문장 1]

특허 제2712838호 공보(제5항 및 제6항, 도12)

다른 종류의 금속 재료를 용접에 의해 접합한 경우에는, 일반적으로 접합된 계면에 금속간 화합물이 생성된다. 마찰 교반 접합에서도 접합된 계면에 금속간 화합물이 생성되는 경우가 많다. 이 금속간 화합물은 한 쪽 재료 성분과 다른 쪽 재료 성분이 재배합되어 생성된 것으로, 일반적으로 기계적 강도는 높지만 깨지기 쉽다. 따라서, 접합 계면에는 금속간 화합물은 생성되지 않도록 하는 것이 좋다.

본 발명의 목적은 접합 계면에 금속간 화합물이 생성되는 것을 억제할 수 있는 새로운 결합 방법을 제공하는 데 있다..

본 발명은 결합된 2개의 금속 재료 중, 한 쪽 재료의 결합해야 하는 영역(이하, 결합 영역이라 함)에 미리 오목부를 형성하고, 다른 쪽 재료의 결합 영역을 소성 유동시켜 상기 오목부의 부분에 충전한다. 본 발명에서는 2개의 재료가 서로 혼합되어 야금적으로 접합되는 것이 아니라 한 쪽 재료의 오목부에 다른 쪽 재료가 충전됨으로써 기계적으로 결합된다. 본 발명에서는 결합되어야 하는 재료가 서로 혼합되는 일이 없기 때문에 접합 계면에는 금속간 화합물은 생성되지 않거나, 혹은 가령 생성되었다 해도 아주 조금 억제하는 것이 가능하여, 이음매의 신뢰성에 영향을 주는 일은 없다. 본 발명은 접합의 본질이 기계적인 결합이기 때문에 이하에서는 "접합"이라 하지 않고 "결합"이라고 한다.

본 발명의 적합한 실시 형태에서는 회전하는 프로브를 이용하여 금속 재료의 결합이 행해진다. 이하, 도면을 이용하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 결합 방법을 도시한 사시도.

도2는 본 발명의 방법을 도시한 시공 중의 사시도.

도3은 본 발명의 결합 방법에 있어서 재료와 프로브의 배치를 도시한 단면도.

도4는 본 발명의 결합 방법을 도시한 시공 중의 단면도.

도5는 본 발명의 결합 방법에 의해 얻게된 이음매의 단면도.

도6은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도7은 본 발명의 다른 실시예에 의해 얻게된 이음매의 단면도.

도8은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도.

도9는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도.

도10은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도.

도11은 본 발명의 다른 실시예에 의해 얻게된 이음매의 단면도.

도12는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 단면도.

도13은 본 발명의 다른 실시예에 의해 얻게된 이음매의 단면도.

도14는 제1 실시예의 방법에 있어서, 재료와 프로브의 배치를 도시한 단면도.

도15는 제2 실시예의 방법에 있어서, 재료와 프로브의 배치를 도시한 사시도.

도16은 제2 실시예의 방법에 의해 얻게된 이음매의 단면도.

도17은 제3 실시예의 방법에 의해 얻게된 이음매의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 프로브

1a : 숄더

1b : 핀

2, 3 : 재료

4, 7, 14 : 오목부

5 : 후방 덧댐 부재

6 : 충전부

8 : 볼록부

9 : 오목부

12, 22 : 알루미늄 합금

13 : 보통 강

23 : 무산소동

27 : 관통 구멍

32 : 알루미늄 합금 파이프

33 : 보통 강 파이프

도1에는, 재료(3)의 결합 영역에 오목부(4)가 형성되고, 이 오목부(4) 위에 재료(2)의 결합 영역이 겹쳐지고, 재료(2)와 재료(3)의 결합 영역의 상방에 프로브(1)가 배치되어 있는 상태가 사시도로 도시되어 있다. 재료(3)의 결합 영역의 하부에는 후방 덧댐 부재(5)가 설치되어 있다. 도1은 사시도이지만, 단면도로 도시된 것이 도3에 있다. 결합 영역이라 함은 넓은 의미로는 재료(2)와 재료(3)가 서로 겹쳐 있는 영역을 의미하지만, 좁은 의미로는 재료(3)의 오목부(4)와 재료(2)의 상기 오목부(4)의 위에 겹쳐 있는 부분을 의미한다. 알루미늄 또는 알루미늄합금과 강을 결합하는 것이면 강을 재료(3) 측으로 하여 오목부를 설치하는 것이 바람직하다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 동 합금을 결합하는 것이면 동 합금을 재료(3) 측으로 하여 오목부를 설치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 기계적 강도가 낮은 재료 혹은 융점이 낮은 재료 쪽을 소성 유동시키는 쪽이 용이하고, 또한, 프로브에 연한 재질의 것을 사용할 수 있기 때문에 프로브 재질의 선택 범위가 넓어지기 때문이다.

마찰 교반 접합에 의해 다른 종류의 재료를 접합하는 경우에는 접합 온도를 어느 쪽 재료의 소성 유동 온도에 맞출 것인지의 여부가 문제가 된다. 소성 유동 온도가 낮은 쪽에 맞춰진 경우에는 다른 쪽 재료가 소성 유동하지 않기 때문에 접합 불량이 발생한다. 양자의 중간 온도를 선택한 경우에는 한 쪽 재료는 교반 불량이 되고, 다른 쪽의 재료는 용융할 우려가 있다. 이에 대해, 본 발명에 의하면, 한 쪽 재료만을 교반하고, 다른 쪽 재료는 교반할 필요가 없기 때문에 마찰 교반 접합에 있어서의 문제는 발생하지 않는다.

본 발명의 방법을 실시하는 경우에는 도1 및 도3과 같이 배치된 재료(2)와 재료(3) 및 후방 덧댐 부재(5)를 도시하지 않은 지그에 의해 클램프한다. 다음에, 프로브(1)를 고속 회전시켜 재료(2) 측의 결합 영역에 삽입한다. 삽입된 프로브(1)는 재료(2) 사이에서 상대적 순환 운동인 회전 운동을 한다. 이 회전 운동에 의해 프로브(1)와 재료(2) 사이에서 마찰열이 발생하고, 재료(2)는 교반되어 소성 유동한다. 더욱더 프로브(1)를 삽입하여 도4에 도시한 바와 같이 프로브(1)의 선단부가 재료(3)의 오목부(4)까지 도달하도록 함으로써 재료(2)의 소성 유동한부분은 오목부(4)에 압입되고 오목부(4)에 충전된다. 오목부(4)에 재료(2)의 소성 유동한 부분이 충전되면 프로브(1)를 재료(2)와 재료(3)의 결합 영역으로부터 인발한다. 프로브(1)가 재료(2)와 재료(3)의 결합 영역으로부터 인발되어 재료(2)와 재료(3)가 결합된 상태를 도5에 도시한다. 도5에서는 재료(2)의 표면에 패인곳이 생겨 있지만, 이는 재료(3)의 오목부(4)에 재료(2)의 일부가 충전되어 충전부(6)가 생긴 것에 따른 것이다. 재료(2)의 표면에 패여 있는 것이 눈에 거슬리면 표면을 기계 가공으로 깎아 눈에 띄지 않게 하면 된다.

본 발명에서는, 프로브(1)를 재료(2) 속에 압입하므로 프로브(1)에는 재료(2)보다도 경질의 재료를 사용한다. 프로브(1)의 형상은 도1 내지 도4에 도시한 것과 같은 둥근 기둥 형상으로, 지름이 큰 숄더(1a)와 지름이 작은 핀(1b)을 설치한 것이 바람직하다.

회전하는 프로브(1)의 핀(1b)을 재료(2)에 삽입하면, 재료(2)는 핀(1b)이 삽입된 근방이 교반되어 소성 유동한다. 프로브(1)의 숄더(1a)는 소성 유동한 재료(2)가 외부로 흘러 넘치려 하는 것을 억제한다. 핀(1b)의 선단부가 재료(3)의 오목부(4)까지 도달하도록 프로브(1)를 더욱 삽입하면, 재료(2)의 소성 유동한 부분은 재료(3)의 오목부(4)에 압입되고 오목부에 충전된다. 재료(2)의 소성 유동한 부분이 프로브의 주변으로부터 흘러 넘치지 않도록 하기 위해 숄더(1a)의 지름은 오목부(4)의 폭보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 핀(1b)의 선단부를 오목부(4)의 내부까지 삽입했을 때에, 재료(2)의 소성 유동한 부분이 오목부(4)에 충전되기 쉽게 하기 위해, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이 숄더(1a)는 핀(1b)의 밑부분에 패인곳을 갖는 것, 즉 핀이 붙어 있는 밑부분으로부터 외부를 향함에 따라서 높이가 낮아지도록 숄더(1a)를 경사지게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 소성 유동한 재료(2)는 숄더(1a)의 오목부 부분에 가두어지고, 핀(1b)을 밀어 내렸을 때에 오목부(4)에 충전되기 쉬워진다. 또한, 핀(1b)을 오목부(4)의 내부까지 삽입한 때에 소성 유동한 재료(2)가 숄더(1a)의 단부로부터 흘러 넘치지 않도록 하기 위해 숄더(1a)의 단부를 재료(2)의 표면에 접촉시키거나, 혹은 보다 바람직하게는 도4에 도시한 바와 같이 숄더(1a)의 단부를 재료(2)의 표면에 식입시키는 것이 바람직하다. 숄더(1a)의 단부가 재료(2)의 표면에 접촉하거나 혹은 약간 식입하도록 하기 위해 핀(1b)의 길이 혹은 숄더(1a)의 경사 비율 등을 재료의 판 두께 등에 맞추어 적당하게 설정하는 것이 바람직하다.

프로브(1)의 삽입은 핀(1b)이 재료(3)의 오목부(4) 바닥에 접촉하기 바로 전에 정지한다. 핀(1b)을 재료(3)의 내부까지 삽입하면 재료(3)의 소성 유동이 일어나고 결합 계면에 연한 금속간 화합물이 생성되게 된다.

재료(3)의 오목부(4)는 횡방향으로 길게 연장되어 있어도 좋고, 도6에 도시되어 있는 바와 같이 원형의 오목부여도 좋다. 오목부(4)가 횡방향으로 길게 연장되어 있는 경우에는 도2에 도시한 바와 같이 프로브(1)를 오목부(4)를 따라 이동시킨다.

도1 내지 도4의 예에서는 오목부(4)는 입구 부분의 폭이 협소하고, 내부의 폭 쪽이 넓게 되어 있다. 이와 같은 오목부 형상은 판과 판을 결합하는 경우에 바람직하다. 재료(2)의 충전부(6)는 오목부(4)의 입구 폭이 내부에 비해 협소하기때문에 빠지기 어렵다.

도6에 도시한 바와 같이, 재료(3)의 결합 영역에 단면이 사다리꼴형을 하고 있는 원형의 오목부(7)가 복수개 설치되고, 재료(2)와 결합하는 경우에는 고속 회전하는 프로브(1)를 재료(2)에 삽입하여 핀(1b)이 재료(3)에 접촉하기 바로 전에 삽입을 정지한다. 이 상태를 대략 10초 정도 보유 지지한 후, 프로브(1)를 인발한다. 이 방법에 의해 결합된 이음매에는 도7에 도시한 바와 같이 이중으로 오목한 부분이 형성된다. 이 오목한 부분은 필요에 따라 기계 가공 등으로 깎아 내면 된다.

본 발명에 있어서는 도8에 도시한 바와 같이 재료(2)의 결합 영역 중 재료(3)의 오목부(4)와 대향하는 부분에 볼록부(8)를 설치할 수 있어 이 쪽이 바람직하다. 볼록부(8)가 있으면 오목부(4)로의 재료(2) 충전이 효과적으로 행해진다.

본 발명의 방법은 도9에 도시한 바와 같이 세 종류의 상이한 재료(2a, 2b, 3)를 결합하는 방법에도 적용할 수 있고, 세 종류 이상의 재료를 결합하는 방법에도 적용할 수 있다.

오목부(4)는 도10에 도시한 바와 같이 재료(3)를 관통해도 좋다. 다만, 이 경우에는 후방 덧댐 부재(5)에 의해 관통부를 막은 후에 재료(2)를 충전한다. 이 방법에 의해 얻어진 이음매의 단면은 도11에 도시한 것과 같이 된다. 오목부(4)가 재료(3)를 관통하는 경우에는 도12에 도시한 바와 같이 후방 덧댐 부재(5)에 재료(3)의 관통부의 크기보다도 큰 오목부(9)를 설치해 두고, 충전부(6)를 재료(3)의 하측까지 돌출시켜도 좋다. 이와 같이 하면 도13에 도시한 바와 같은 단면 형상의 이음매를 얻을 수 있어 충전부(6)의 크기가 재료(2)의 오목부(4)보다도 커지기때문에 결합부로부터 빠지기 어렵워진다. 재료(2)에 설치된 오목부의 형상은 입구의 크기와 내부의 크기를 동일하게 맞추어도 좋고, 또한 횡방향으로 길게 연장한 오목부를 복수개 설치하도록 해도 좋다.

이상과 같이, 본 발명에서는 고속 회전하는 프로브를 이용하여 한 쪽 재료에 에너지를 주고 마찰열로 재료를 연화, 소성 유동시키고, 또한 프로브의 압입 또는 이동에 의해, 다른 한 쪽의 재료에 이미 형성된 오목부에 충전함으로써 결합한다. 즉, 마찰열을 에너지원으로 하여 기계적으로 결합하는, 이른바 마찰 기계적 체결(Friction Mechanical Fastening)이다.

(제1 실시예)

JIS6000계의 알루미늄 합금과 보통 강의 결합을 행하였다. 도14에 알루미늄 합금(12)과 보통 강(13) 및 프로브(1)의 단면 형상을 도시한다. 알루미늄 합금(12)과 보통 강(13)은 모두 판 두께 4mm, 폭 40mm, 길이 200mm이다. 보통 강(13)의 결합 영역에는 상부 바닥(W1) 3mm, 하부 바닥(W2) 5mm, 깊이 2.0mm인 오목부(14)가 판폭 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 알루미늄 합금(12)과 보통 강(13)을 서로 15mm 중합하도록 하여 후방 덧댐 부재(5) 위에 설정하고 도시하지 않은 지그에 의해 견고히 클램프했다.

프로브(1)는 숄더(1a)의 직경이 10mm이고, 핀(1b)은 밑부분 직경 3mm, 선단부 직경 2mm이다. 핀(1b)의 체적은 숄더(1a) 하부에 설치된 공극(15) 용적의 약 1.4배 정도이다. 프로브(1)를 도시하지 않은 스핀들 모터에 의해 1500 rpm으로 회전시키고, 다음에 프로브(1)를 알루미늄 합금(12)의 결합 영역에 삽입했다. 삽입 속도는 10mm/분으로 하고, 삽입 깊이는 5.5mm로 한다. 프로브의 삽입 후, 10초간 보유 지지한 후 프로브(1)를 오목부(14)가 형성된 판 폭 방향으로 300mm/분의 속도로 이동했다. 또, 프로브(1)는 진행 방향에 대하여 5°(도) 후방으로 경사진 상태로 했다. 이것은 프로브(1)와 알루미늄 합금(12)의 마찰열로 연화한 재료가 프로브(1)의 공극(15)에 축적되고, 또한 프로브(1)의 진행 방향 하향으로 압입되는 효과를 얻기 위해서이다. 연화된 재료의 점성은 저하되어 있고 또한 프로브(1)에 의해 전방 하방으로 눌러져 있기 때문에 재료는 소성 유동하여 오목부(4)를 충전하여 간다. 오목부(14)에 충전된 재료는 프로브(1)가 떨어진 후에는 점성이 상승하고 오목부 내에서 보통 강(13)과 기계적으로 체결된다.

교반된 재료의 온도를 정해진 위치에 있는 열전쌍으로 측정한 바, 최고 도달 온도는 약 470℃이고, 400℃ 이상을 나타낸 것은 수초간이었다. 알루미늄 합금과 강의 경우에, 이와 같은 온도에서는 서로 반응하는 일은 없고, 결합부의 조직 관찰의 결과에서도 금속간 화합물의 생성은 발견되지 않았다. 또한, 오목부(14)에는 알루미늄 합금이 조밀하게 충전되어 있어서 알루미늄 합금(12) 및 보통 강(13)은 견고하게 기계적으로 체결되었다.

(제2 실시예)

알루미늄 합금과 동 합금의 결합을 행하였다. 알루미늄 합금은 JIS6000계의 합금이고, 동 합금은 무산소동이다. 도15는 결합하기 전의 상태를 도시하고 있다. 알루미늄 합금(22)은 판 두께 4mm, 무산소동(23)은 판 두께 2mm로, 모두 판 폭80mm, 길이 100mm이다. 무산소동(23)의 결합 영역에는 본 발명에서 말한 오목부에 상당하는 직경 4mm의 관통 구멍(27)이 3개 형성되어 있다. 알루미늄 합금(22)과 무산소동(23)을 서로 15mm 중합하도록 하여 후방 덧댐 부재(5)의 위에 설정하고 도시하지 않은 지그에 의해 견고하게 클램프했다. 후방 덧댐 부재(5)의 윗면에는 관통 구멍(27)과 일치하는 위치에 도9에 도시한 바와 같이 직경 6mm, 깊이 1mm의 둥근 형상을 한 오목부(9)가 형성되어 있다. 프로브(1)의 형상은 제1 실시예와 같다.

프로브(1)를 도시하지 않은 스핀들 모터에 의해 1300 rpm으로 회전시키고, 그 후에 프로브(1)를 알루미늄 합금(22)의 결합 영역에 삽입했다. 프로브의 삽입 속도는 10mm/분으로 하고, 삽입 깊이는 5.5mm로 한다. 프로브는 삽입 후, 10초간 보유 지지한 후 인발했다. 교반된 재료의 온도를 정해진 위치에 있는 열전쌍으로 측정한 바, 최고 도달 온도는 약 460℃ 이고, 400℃ 이상을 나타낸 것은 수초간이었다. 알루미늄 합금과 동을 결합하는 경우, 이와 같은 온도로 단시간 보유 지지되어도 서로 반응하는 일은 없고, 결합부의 조직 관찰의 결과로부터도 금속간 화합물의 생성은 발견되지 않았다. 관통 구멍(27) 및 오목부(9)에는 알루미늄 합금이 조밀하게 충전되어 있고, 도16에 도시한 바와 같은 단면을 갖는 이음매를 얻을 수 있었다. 알루미늄 합금(22)의 표면에는 프로브(1)의 형상과 동등한 구멍이 전사되어 남았지만 알루미늄 합금(22) 및 무산소동(23)은 견고하게 기계적으로 체결되었다.

(제3 실시예)

본 실시예에서는 JIS6000계의 알루미늄 합금제의 파이프와 보통 강제의 파이프의 결합을 행하였다. 도17에 이렇게 얻게 된 이음매의 단면도를 도시한다. 파이프의 두께는 모두 두께 4mm이다. 알루미늄 합금 파이프(32)의 내경은 24mm이고, 보통 강 파이프(33)의 내경은 16mm이다. 보통 강 파이프(33)의 결합 영역의 외부 표면에는 폭 4mm, 깊이 2mm의 오목부가 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 알루미늄 합금 파이프(32)의 내부에 보통 강 파이프(33)를 삽입하고, 축 방향을 회전축으로 하는 도시하지 않은 회전 테이블에 고정했다. 또한, 본 실시예에서는 제1 실시예 및 제2 실시예에 있어서의 후방 덧댐 부재(5)에 상당하는 지구는 사용하지 않는다. 프로브의 형상은 제1 실시예와 같다.

프로브를 1400rpm으로 회전시키고, 그 후에 프로브를 알루미늄 합금 파이프(32)의 결합 영역에 삽입했다. 프로브의 삽입 속도는 5mm/분으로 하고, 삽입 깊이는 5.5mm로 했다. 프로브를 삽입하여 10초간 보유 지지한 후, 회전 테이블을 구동하여, 알루미늄 합금 파이프와 보통 강 파이프를 회전시켰다. 회전 테이블의 회전수 및 회전각은 각각 2rpm 및 370도로 했다.

보통강 파이프(33)의 오목부에는 알루미늄 합금이 조밀하게 충전되어 있고, 알루미늄 합금 파이프(32) 및 보통 강 파이프(33)는 견고하게 기계적으로 체결되었다. 도17에 도시한 바와 같이 알루미늄 합금 파이프(32)의 표면에 생긴 요철은 선반 가공에 의해 제거했다.

본 발명에서는 결합하는 재료의 전체를 소성 유동시키는 것은 아니며, 한 쪽재료를 소성 유동시키는 것만으로도 좋기 때문에 결합 계면에 금속간 화합물이 생성되는 것을 억제할 수 있다.

Claims

복수의 금속 재료를 결합하는 방법에 있어서, 한 쪽 금속 재료의 결합 영역에 오목부를 설치해 두고, 다른 쪽 금속 재료의 결합 영역을 소성 유동시켜 상기 오목부에 충전하는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제1항에 있어서, 상기 다른 쪽 금속 재료의 결합 영역에, 상기 다른 쪽 금속 재료보다도 경질의 프로브를 회전시키면서 삽입하고, 상기 다른 쪽 금속 재료와 프로브 사이에서 발생하는 마찰열에 의해 상기 다른 쪽 금속 재료의 결합 영역을 소성 유동시키는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
복수의 금속 재료를 결합하는 방법에 있어서,

한 쪽 금속 재료의 결합해야 하는 영역에 오목부를 설치하고,

상기 오목부 위에 다른 쪽 금속 재료의 결합해야 하는 영역을 겹치고,

상기 다른 쪽 금속 재료보다도 경질의 프로브를 회전시키면서 상기 다른 쪽 금속 재료의 상방으로부터 상기 다른 쪽 금속 재료의 결합해야 하는 영역에 삽입하고, 상기 프로브의 회전에 의해 마찰열을 발생시켜 다른 쪽 금속 재료의 결합 영역을 소성 유동시키고,

상기 프로브를 상기 오목부의 내부까지 압입하여 소성 유동하고 있는 상기 다른 쪽 금속 재료를 상기 오목부에 충전하고,

그 후, 상기 프로브를 인발하는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제3항에 있어서, 상기 오목부가 횡방향으로 신장되어 길게 설치되어 있고, 상기 프로브와 상기 금속 재료 중 어느 한 쪽 또는 양 쪽이 상기 오목부의 방향에 따라 상대 이동되는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제4항에 있어서, 상기 프로브를 상기 오목부의 방향에 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제3항에 있어서, 상기 오목부 위에 겹쳐진 상기 다른 쪽 금속 재료의 결합 영역에는 볼록부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제3항에 있어서, 상기 프로브는 지름이 큰 숄더와 지름이 작은 핀을 갖는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제7항에 있어서, 상기 숄더의 지름이 상기 오목부의 폭보다도 큰 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제7항에 있어서, 상기 숄더는 상기 핀이 달린 밑부분으로부터 외부 방향을 향함에 따라서 높이가 낮아지도록 경사져 있는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제9항에 있어서, 상기 프로브를 상기 오목부에 압입한 때에 상기 숄더의 단부가 상기 다른 쪽 금속 재료의 표면에 식입하도록 하는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제3항에 있어서, 상기 오목부는 금속 재료를 관통하여 구멍이 되어 있고, 상기 구멍을 후방 덧댐 부재에 의해 막은 상태에서 다른 쪽 금속 재료를 충전하는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제1항에 있어서, 복수의 상기 금속 재료 중 기계적 강도가 최고인 금속 재료에 상기 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제1항에 있어서, 복수의 상기 금속 재료 중 융점이 최고인 금속 재료에 상기 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제1항에 있어서, 복수의 상기 금속 재료는 내관과 외관의 이중관으로 되어 있고, 상기 내관과 상기 외관 중 어느 한 쪽의 결합 영역에 상기 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제1항에 있어서, 복수의 상기 금속 재료 중 한 쪽은 강, 나머지는 알루미늄 합금이고, 상기 강에 상기 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제1항에 있어서, 복수의 상기 금속 재료 중 한 쪽은 동 합금, 나머지는 알루미늄 합금이고, 상기 동 합금에 상기 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
제3항에 있어서, 상기 프로브를 그 선단부가 상기 오목부의 바닥에 접촉하지 않을 정도로 압입하는 것을 특징으로 하는 금속 재료의 결합 방법.
복수의 금속 재료를 결합 영역에서 결합하여 이루어지는 이음매에 있어서, 한 쪽의 상기 금속 재료의 결합 영역에 오목부를 갖고, 상기 오목부에 다른 쪽 상기 금속 재료의 결합 영역이 소성 유동에 의해 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 이음매.
제18항에 있어서, 결합된 상기 금속 재료가 알루미늄 합금과 강이고, 상기 강에 상기 오목부가 설치되어 상기 알루미늄 합금이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 이음매.
제18항에 있어서, 결합된 상기 금속 재료가 알루미늄 합금과 동 합금이고, 상기 동 합금에 상기 오목부가 설치되어 상기 알루미늄 합금이 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 이음매.