KR20100053633A - Joining method, and joined structure manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 마찰 교반을 이용한 금속 부재의 접합 방법 및 접합 구조물의 제조 방법에 관한 것이다.This invention relates to the joining method of a metal member using friction stirring, and the manufacturing method of a joining structure.
금속 부재끼리를 접합하는 방법으로서, 마찰 교반 접합(FSW = Friction Stir Welding)이 알려져 있다. 마찰 교반 접합은, 회전 도구를 회전시키면서 금속 부재끼리의 맞댐부를 따라 이동시키고, 회전 도구와 금속 부재의 마찰열에 의해 맞댐부의 금속을 소성 유동시킴으로써, 금속 부재끼리를 고상 접합시키는 것이다. 또한, 회전 도구는 원기둥 형상을 나타내는 숄더부의 하단부면에 교반 핀(프로브)을 돌출 설치하여 이루어지는 것이 일반적이다.Friction stir welding (FSW = Friction Stir Welding) is known as a method of joining metal members. In friction stir welding, the metal members are solid-phase bonded by moving along the butt | matching part of metal members, rotating a rotary tool, and plastically flowing the metal of the butt | matched part by frictional heat of a rotary tool and a metal member. Moreover, it is common for a rotating tool to protrude and provide a stirring pin (probe) in the lower end surface of the shoulder part which shows a cylinder shape.
여기에서 도 88은, 한 쌍의 금속 부재에 마찰 교반 접합을 한 종래의 접합 방법을 도시한 사시도이다. 도 88에 도시한 바와 같이, 접합해야 할 금속 부재(101, 101)의 두께가 도시하지 않은 회전 도구의 교반 핀의 길이보다도 큰 경우에는, 금속 부재(101)의 표면(102)측으로부터 마찰 교반 접합을 행한 후에, 이면(103)측으로부터도 마찰 교반 접합을 행하는 경우가 있다.FIG. 88 is a perspective view showing a conventional bonding method in which friction stir welding is performed on a pair of metal members. As shown in FIG. 88, when the thickness of the
즉, 이 종래의 접합 방법은, 금속 부재(101, 101)의 맞댐부(104)(2점 쇄선)를 따라 표면(102) 및 이면(103)의 양측으로부터 마찰 교반 접합을 행하고, 마찰 교반 접합에 의해 형성된 소성화 영역(105, 106)의 두께 방향의 중앙 부분이 접촉하도록 접합하는 것이다. 이에 의해, 맞댐부(104)에 있어서는, 간극 없이 접합할 수 있다. 이러한 접합 방법은, 예를 들어 문헌 1에 기재되어 있다.That is, this conventional joining method performs friction stir welding from both sides of the
또한, 도 89는 한 쌍의 금속 부재 사이에 조인트 부재를 개재하여 마찰 교반 접합을 한 종래의 접합 방법을 도시한 단면도이다. 도 89에 도시한 바와 같이, 회전 도구의 교반 핀의 길이에 대하여 금속 부재의 두께가 큰 경우에는, 두께가 다른 단차부를 구비한 한 쌍의 금속 부재 사이에 조인트 부재를 개재하여 단계적으로 마찰 교반을 행하는 접합 방법이 알려져 있다.89 is a cross-sectional view showing a conventional joining method in which friction stir welding is performed between a pair of metal members via a joint member. As shown in FIG. 89, when the thickness of a metal member is large with respect to the length of the stirring pin of a rotating tool, friction stirring is performed stepwise through a joint member between a pair of metal members provided with the step part with a different thickness. The joining method to perform is known.
이 종래의 접합 방법에 사용되는 금속 부재는, 도 89에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(120a) 및 제2 금속 부재(120b)의 본체부(121, 121)의 테두리부에, 본체부(121)보다도 두께가 작은 단차부(122, 122)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 89, the metal member used for this conventional joining method has a main-body part in the edge part of the main-
그리고 이 종래의 접합 방법은, 제1 금속 부재(120a) 및 제2 금속 부재(120b)의 단차부(122, 122)끼리를 맞대는 맞댐 공정과, 단차부(122, 122)끼리의 맞댐부(Jd)에 대하여 마찰 교반을 행하는 단차부 마찰 교반 공정과, 맞댐 공정에서 형성된 오목부(123)에 조인트 부재(U)를 배치하는 조인트 부재 배치 공정과, 제1 금속 부재(120a)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(Ja) 및 제2 금속 부재(120b)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(Jb)에 대하여 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정을 구비하고 있다. 이 접합 방법에 따르면, 금속 부재의 두께가 큰 부재라도 금속 부재끼리를 접합할 수 있다. 이러한 접합 방법은, 문헌 2에 기재되어 있다.In this conventional joining method, a step of joining the
또한, 도 90은 한 쌍의 금속 부재 사이에 형성된 중공부에 조인트 부재가 삽입된 피접합 금속 부재에 대하여 마찰 교반 접합을 한 종래의 접합 방법을 도시한 도면이며, (a)는 접합 전, (b)는 접합 후를 도시한다.FIG. 90 is a view showing a conventional joining method in which friction stir welding is performed on a joined metal member in which a joint member is inserted into a hollow portion formed between a pair of metal members, and (a) is a method for joining before ( b) shows after conjugation.
이 종래의 접합 방법은, 제1 금속 부재(130)의 단부에 절결된 오목 홈(130a) 및 제2 금속 부재(131)의 단부에 절결된 오목 홈(131a)을 맞대고, 오목 홈(130a, 131a)에 의해 형성된 중공부에, 조인트 부재(133)를 삽입하여 이루어지는 피접합 금속 부재(134)를 형성한다. 그리고 제1 금속 부재(130)와 제2 금속 부재(131)의 맞댐부(Je, Jf)에 대하여 마찰 교반 접합을 행하는 것이다. 이러한 접합 방법은, 문헌 3에 기재되어 있다.In this conventional joining method, the
도 91은, 한 쌍의 두께가 큰 금속 부재에 마찰 교반 접합을 한 접합 방법을 도시한 사시도이다. 도 91에 도시한 바와 같이, 접합해야 할 금속 부재(111, 111)의 두께가 큰 경우, 표면(102) 및 이면(103)으로부터 마찰 교반 접합을 행해도 맞댐부(104)(2점 쇄선)의 중앙부에 미소성화 영역이 발생해 버릴 가능성이 있다. 즉, 도시하지 않은 회전 도구의 교반 핀의 길이에 대하여, 금속 부재(111)의 두께가 매우 큰 경우, 금속 부재(111)의 표면(102) 및 이면(103)으로부터 마찰 교반을 행했다고 해도, 소성화 영역(105, 106)의 두께 방향의 중앙 부분을 접촉시킬 수 없으므로, 맞댐부(104)의 중앙부에 간극[미소성화 영역(119)]이 발생해 버린다. 이와 같이, 한쪽 측면(107)으로부터 다른 쪽 측면(108)으로 연속되는 미소성화 영역(119)이 발생해 버리면, 금속 부재의 수밀성 및 기밀성이 저하된다고 하는 문제가 있었다.91 is a perspective view illustrating a joining method in which friction stir welding is performed on a pair of large metal members. As shown in FIG. 91, when the thickness of the
여기서, 금속 부재(111)의 두께에 따라서 회전 도구의 교반 핀의 길이를 크게 하면, 표면(102) 및 이면(103)으로부터 마찰 교반 접합을 행함으로써 금속 부재(111)끼리를 간극 없이 접합하는 것은 가능하다. 그러나 회전 도구는, 금속 부재(111) 내에 교반 핀을 매몰시켜 고속으로 회전하면서 이동하므로, 교반 핀의 길이를 크게 하면, 마찰 교반 장치의 구동 수단 및 교반 핀에 작용하는 부하가 증대하여, 장치의 수명 단축을 초래한다고 하는 문제가 있었다.Here, when the length of the stirring pin of the rotary tool is enlarged according to the thickness of the
또한, 도 88 및 도 91에 도시한 바와 같이, 소성화 영역(105, 106)에 있어서, 한쪽 측면(107)으로부터 다른 쪽 측면(108)으로 연속되는 공동 결함(109)이 발생할 가능성이 있다. 이러한 공동 결함(109)은, 금속 부재(101, 111)의 수밀성 및 기밀성을 저하시키는 하나의 원인이 되고 있었다.88 and 91, in the plasticized
한편, 도 89에 도시한 바와 같이, 금속 부재(120a, 120b)의 두께가 커졌다고 해도, 조인트 부재(U)를 사용하면 단계적으로 마찰 교반을 행할 수 있다. 그러나 마찰 교반에 의해 형성된 소성화 영역(WJa, WJb, WJc)에 있어서, 한쪽 면으로부터 다른 쪽 면으로 연속되는 공동 결함이 발생할 가능성이 있어, 금속 부재(120a, 120b)의 수밀성 및 기밀성을 저하시키는 하나의 원인이 되고 있었다.On the other hand, as shown in FIG. 89, even if the thickness of the
한편, 도 90에 도시한 바와 같이, 조인트 부재(133)를 개재 설치하여 제1 금속 부재(130) 및 제2 금속 부재(131)의 단부끼리를 접합하는 경우, 제1 금속 부재(130)와 조인트 부재(133)의 맞댐부(130b) 및 제2 금속 부재(131)와 조인트 부재(133)의 맞댐부(131b)가, 미소성화 영역으로서 잔존하므로, 피접합 금속 부재(134)의 수밀성 및 기밀성이 저하된다고 하는 문제가 있었다.On the other hand, as shown in FIG. 90, when joining the edge parts of the
이러한 관점에서, 본 발명은 접합된 금속 부재의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있는 접합 방법 및 접합 구조물의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.In view of this, it is an object of the present invention to provide a joining method and a method for producing a joined structure that can improve the airtightness and watertightness of the joined metal member.
이러한 과제를 해결하는 본 발명에 관한 접합 방법은, 제1 금속 부재와 제2 금속 부재를 맞대서 형성된 피접합 금속 부재에 대하여 회전 도구를 이동시켜서 마찰 교반을 행하는 접합 방법이며, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하고, 상기 측면 용접 공정에서는 상기 제1 본 접합 공정에서 형성된 표면측 소성화 영역과, 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 이면측 소성화 영역과의 사이의 미소성화 영역을 용접 금속으로 덮는 것을 특징으로 한다.The joining method which concerns on this subject is a joining method which carries out friction stir by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member which abuts the 1st metal member and the 2nd metal member, The said 1st metal member And a first main joining step of performing friction stir from the surface of the metal member to be joined to the butt portion of the second metal member, and a second bone performing friction stir from the back surface of the metal member to be joined to the butt portion. And a side welding step of welding from the side surface of the joined metal member to the butt portion, wherein the side welding step includes a surface side plasticized region formed in the first main bonding step and the second side. It is characterized by covering the unbaked region between the backside-side plasticized region formed in the present bonding step with a weld metal.
이러한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재의 표면 및 이면을 마찰 교반하는 동시에, 측면의 맞댐부를 용접해서 표면측 소성화 영역과 이면측 소성화 영역과의 사이에 존재하는 미소성화 영역을 용접 금속으로 덮으므로, 피접합 금속 부재의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.According to this joining method, the surface and the back surface of the metal member to be joined are frictionally agitated, and the abutment portions of the side surfaces are welded so that the unbaked region existing between the surface-side plasticization region and the back-side plasticization region is used as the weld metal. By covering, the airtightness and water tightness of a to-be-joined metal member can be improved.
또한, 상기 측면 용접 공정 전에, 상기 피접합 금속 부재의 측면의 상기 맞댐부를 따라, 오목 홈을 형성하는 오목 홈 형성 공정을 포함하고, 상기 측면 용접 공정 시에, 상기 오목 홈에 상기 용접 금속을 충전하는 것이 바람직하다.And a concave groove forming step of forming a concave groove along the abutment portion of the side surface of the joined metal member before the side welding process, wherein the concave groove is filled with the weld metal in the side welding step. It is desirable to.
이러한 접합 방법에 따르면, 오목 홈에 용접 금속을 충전시킬 수 있으므로, 용접 작업을 쉽게 행할 수 있는 동시에, 용접 금속으로 미소성화 영역을 확실하게 덮을 수 있다.According to this joining method, the concave groove can be filled with the weld metal, so that the welding operation can be easily performed, and the unfired region can be reliably covered with the weld metal.
여기서, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에 있어서 맞댐부에 마찰 교반 접합을 행하면, 버어의 다발에 의해 메탈이 부족하므로, 표면측 소성화 영역 및 이면측 소성화 영역의 내부에, 양측면 간에 연속되는 터널 형상의 공동 결함(이하, 터널 형상 공동 결함이라 함)이 형성될 가능성이 있다. 또한, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반 접합이, 피접합 금속 부재의 측면에 가해지는 경우, 당해 측면에 형성되어 있는 산화 피막을 표면측 소성화 영역 및 이면측 소성화 영역의 내부에 권취할 가능성이 있다.Here, when friction stir welding is performed at the butt part in the first main joining step and the second main joining step, since the metal is insufficient due to the bundle of burrs, both side surfaces inside the front side plasticized area and the back side plasticized area. There is a possibility that a tunnel-shaped cavity defect (hereinafter referred to as a tunnel-shaped cavity defect) that is continuous between them is formed. In addition, when friction stir welding in a 1st main joining process and a 2nd main joining process is applied to the side surface of a to-be-joined metal member, the oxide film formed in the said side surface is made into the surface side plasticization area | region and the back side small side. There is a possibility of winding inside the torch area.
그러나 당해 발명에 관한 접합 방법에 따르면, 가령 표면측 소성화 영역 및 이면측 소성화 영역의 내부에 터널 형상 공동 결함이나 산화 피막이 발생한 경우라도 측면에 오목 홈을 형성함으로써, 당해 산화 피막을 제거할 수 있는 동시에, 오목 홈에 용접 금속이 충전됨으로써 터널 형상 공동 결함을 분단할 수 있다. 이에 의해, 피접합 금속 부재의 수밀성 및 기밀성을 더욱 높일 수 있다.However, according to the joining method according to the present invention, even if a tunnel-shaped cavity defect or an oxide film is generated inside the surface side plasticized region and the back side plasticized region, the oxide film can be removed by forming a concave groove in the side surface. At the same time, the weld groove is filled in the concave groove, thereby segmenting the tunnel-shaped cavity defect. Thereby, the watertightness and airtightness of a to-be-joined metal member can be improved further.
또한, 상기 오목 홈의 폭은, 상기 표면측 소성화 영역 및 상기 이면측 소성화 영역의 폭보다도 작은 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 소성화 영역과 용접 금속을 접촉시키는 동시에, 용접 금속을 충전하는 범위를 작게 할 수 있으므로, 작업 효율을 높일 수 있다.Moreover, it is preferable that the width | variety of the said recessed groove is smaller than the width | variety of the said surface side plasticization area | region and the said back surface side plasticization area | region. According to such a joining method, the plasticizing region can be brought into contact with the weld metal, and the range for filling the weld metal can be made small, thereby improving work efficiency.
또한, 상기 측면 용접 공정 후에, 상기 용접 금속 중 상기 피접합 금속 부재의 측면으로부터 돌출된 부분을 절제하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 측면으로부터 돌출된 용접 금속을 절제함으로써, 마무리면을 평활하게 성형할 수 있다. 또한, 용접 금속 중 피접합 금속 부재의 측면으로부터 돌출된 부분을, 패딩부라고도 한다.Moreover, it is preferable to cut out the part which protruded from the side surface of the said to-be-joined metal member among the said weld metals after the said side welding process. According to this joining method, the finished surface can be smoothly formed by cutting the weld metal protruding from the side surface. In addition, the part which protruded from the side surface of the to-be-joined metal member among weld metal is also called padding part.
또한, 상기 회전 도구의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 회전 도구를 압입할 때의 압입 저항을 줄일 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반 접합의 정밀도를 높이는 동시에, 신속하게 접합 작업을 행할 수 있다.Moreover, it is preferable to form a preliminary hole in advance at the insertion position of the said rotary tool. According to this joining method, the press-in resistance at the time of press-in a rotary tool can be reduced. Thereby, the precision of friction stir welding can be improved, and a joining operation can be performed quickly.
또한, 본 발명은 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재의 단부면끼리를 맞대서 형성된 접합 구조물의 제조 방법이며, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과, 상기 접합 구조물의 측면에 있어서, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부를 따라, 상기 접합 구조물의 표면으로부터 이면에 걸쳐 오목 홈을 형성하는 오목 홈 형성 공정과, 상기 오목 홈에 조인트 부재를 삽입하는 조인트 부재 삽입 공정과, 상기 접합 구조물과 상기 조인트 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제3 본 접합 공정과, 상기 접합 구조물과 상기 조인트 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제4 본 접합 공정과, 상기 접합 구조물과 상기 조인트 부재의 맞댐부에 있어서, 상기 제3 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과 상기 제4 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과의 사이에 형성된 미소성화 영역에 대하여, 상기 접합 구조물의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.Moreover, this invention is a manufacturing method of the joining structure formed by making the end surface of a 1st metal member and the 2nd metal member abut, and it is the joint structure of the said joining structure with respect to the butt | matching part of a said 1st metal member and a said 2nd metal member. The first main joining step of performing friction stir from the surface, the second main joining step of carrying out friction stir from the back surface of the joining structure to the butt portion of the first metal member and the second metal member, and the joining structure A concave groove forming step of forming a concave groove from a surface of the joining structure to a back surface along an abutment portion of the first metal member and the second metal member, and inserting a joint member into the concave groove. The joint member insertion step and the friction stirring with respect to the butt | matching part of the said joint structure and the said joint member are performed from the surface of the said joint structure. In the third main joining step, the fourth main joining step of performing friction stir from the rear surface of the joining structure with respect to the abutting part between the joining structure and the joint member, and the abutting part between the joining structure and the joint member, And a side welding step of welding from the side surface of the joining structure to the unfired area formed between the plasticized area formed in the third main bonding step and the plasticized area formed in the fourth main bonding step. It features.
이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 접합 구조물의 표면, 이면 및 측면에 있어서, 접합 구조물과 조인트 부재의 맞댐부가 접합되는 동시에, 접합 구조물과 조인트 부재의 이음매가 용접 금속으로 덮이므로, 제1 금속 부재와 제2 금속 부재의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.According to the manufacturing method of such a joined structure, on the surface, the back surface, and the side surface of a joined structure, the joining part of a joining structure and a joint member is joined, and the joint of a joining structure and a joint member is covered with a weld metal, and therefore, a 1st metal member The airtightness and watertightness in the junction part of the 2nd metal member can be improved.
또한, 상기 오목 홈 형성 공정 후에, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 있어서, 상기 제1 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과의 사이에 형성된 미소성화 영역에 대하여, 상기 오목 홈 내로부터 용접을 행하는 것이 바람직하다.Moreover, after the said concave groove forming process, in the butt | matching part of the said 1st metal member and the said 2nd metal member, the plasticization area | region formed in the said 1st main joining process, and the plasticization area | region formed in the said 2nd main bonding process, and It is preferable to perform welding from within the said recessed groove with respect to the unfired area | region formed in between.
또한, 상기 오목 홈 형성 공정 후에, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 있어서, 상기 제1 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과의 사이에 형성된 미소성화 영역을 따라, 상기 오목 홈 내에 홈부를 형성하고, 이 홈부에 용접 금속을 충전하는 것이 바람직하다.Moreover, after the said concave groove forming process, in the butt | matching part of the said 1st metal member and the said 2nd metal member, the plasticization area | region formed in the said 1st main joining process, and the plasticization area | region formed in the said 2nd main bonding process, and It is preferable to form a groove part in the said recessed groove along the unbaked area | region formed in between, and to fill this groove part with a weld metal.
이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 제1 금속 부재와 제2 금속 부재의 맞댐부에 형성된 미소성화 영역에 대하여, 오목 홈 내로부터 용접이 행해진 후에, 오목 홈에 조인트 부재가 삽입되고, 접합 구조물과 조인트 부재의 맞댐부에 대하여 측면으로부터 용접이 행해진다. 따라서, 접합 구조물의 측부는 두께 방향에 있어서 2중으로 용접된 상태가 되므로, 제1 금속 부재와 제2 금속 부재의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 더욱 향상시킬 수 있다.According to the manufacturing method of such a joining structure, after welding is performed from the recessed groove with respect to the unfired area | region formed in the butt | matching part of a 1st metal member and a 2nd metal member, a joint member is inserted in a recessed groove, Welding is performed from the side surface to the butt portion of the joint member. Therefore, since the side part of a joining structure is in the state welded in the double direction in the thickness direction, the airtightness and water tightness in the joining part of a 1st metal member and a 2nd metal member can be improved further.
또한, 미소성화 영역을 따라 형성된 홈부에 용접 금속을 충전하는 구성에서는, 용접 금속의 충전 작업을 쉽게 행할 수 있는 동시에, 용접 금속으로 미소성화 영역을 확실하게 덮을 수 있다.Moreover, in the structure which fills a weld metal with the groove part formed along the unbaked area, filling operation of a weld metal can be performed easily, and a unbaked area can be reliably covered with a weld metal.
또한, 상기 측면 용접 공정에서는, 상기 접합 구조물과 상기 조인트 부재의 맞댐부에 있어서, 상기 제3 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과 상기 제4 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과의 사이에 형성된 미소성화 영역을 따라, 상기 접합 구조물의 측면에 홈부를 형성하고, 이 홈부에 용접 금속을 충전하는 것이 바람직하다.Moreover, in the said side welding process, in the butt | matching part of the said joining structure and the said joint member, the micro formation formed between the plasticization area | region formed in the said 3rd main joining process, and the plasticization area | region formed in the said 4th main bonding process. It is preferable to form a groove part in the side surface of the said joining structure along the formation region, and to fill this groove part with a weld metal.
이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 접합 구조물과 조인트 부재의 맞댐부를 따라 형성된 홈부에 용접 금속을 충전함으로써, 용접 금속의 충전 작업을 쉽게 행할 수 있는 동시에, 용접 금속으로 미소성화 영역을 확실하게 덮을 수 있다.According to this method of manufacturing the bonded structure, by filling the weld metal into the groove formed along the butt of the bonded structure and the joint member, the welding metal can be easily filled and the unfired region can be reliably covered with the weld metal. have.
또한, 상기 오목 홈 내에 형성된 홈부에 충전된 용접 금속 중 상기 오목 홈의 측면으로부터 돌출된 부분을 절제하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 오목 홈의 측면(저면)이 평활하게 성형되고, 오목 홈의 측면(저면)과 조인트 부재의 외면을 밀착시킬 수 있으므로, 접합 구조물과 조인트 부재의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.Moreover, it is preferable to cut out the part which protruded from the side surface of the said recessed groove among the welding metal filled in the groove part formed in the said recessed groove. According to the manufacturing method of such a joining structure, since the side surface (bottom surface) of a concave groove can be shape | molded smoothly, and the outer surface of a joint member can be closely contacted, the joining structure and the joint member in the junction part The airtightness and watertightness can be improved.
또한, 상기 접합 구조물의 측면에 형성된 홈부에 충전된 용접 금속 중 상기 접합 구조물의 측면으로부터 돌출된 부분을 절제하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 접합 구조물의 측면으로부터 돌출된 용접 금속을 절제함으로써, 접합 구조물의 마무리면을 평활하게 성형할 수 있다.In addition, it is preferable to cut out a portion protruding from the side of the joining structure of the weld metal filled in the groove portion formed on the side of the joining structure. According to the manufacturing method of such a joined structure, by cutting out the weld metal which protruded from the side surface of a joined structure, the finishing surface of a joined structure can be shape | molded smoothly.
또한, 본 발명은 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재의 단부면끼리를 맞대서 형성된 피접합 금속 부재에 대하여 회전 도구를 이동시켜서 마찰 교반을 행하는 접합 방법이며, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정과, 상기 측면 용접 공정 후에, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과, 상기 제1 본 접합 공정 후에, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정을 포함하고, 상기 측면 용접 공정에서 형성된 용접 금속과, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 접촉시키는 것이 바람직하다.Moreover, this invention is the joining method which performs friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member formed which the end faces of a 1st metal member and a 2nd metal member mutually met, The said 1st metal member and said 2nd A side main welding step of performing welding from the side surface of the metal member to be joined to the abutting portion of the metal member, and a first bone bonding performing friction stir from the surface of the metal member to be joined to the abutting portion after the side welding process. And a second main joining step of performing friction stir from the back surface of the joined metal member to the butt portion, after the first main joining step, the weld metal formed in the side welding step, and the first It is preferable to make the plasticization area | region formed in this bonding process and the said 2nd bone bonding process contact.
이러한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재의 측면에 노출되는 맞댐부에 측면 용접 공정을 행한 후에, 측면 용접 공정에서 형성된 용접 금속과 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 접촉시킨다. 이에 의해, 피접합 금속 부재와 용접 금속과의 계면을 마찰 교반할 수 있으므로, 피접합 금속 부재의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.According to this joining method, after performing a side welding process on the abutment part exposed to the side surface of a to-be-joined metal member, the plasticization area | region formed in the 1st main joining process and the 2nd main joining process with the weld metal formed in the side welding process. Touch Thereby, since the interface of a to-be-joined metal member and a weld metal can be friction-stirred, the airtightness and water tightness of a to-be-joined metal member can be improved.
또한, 상기 측면 용접 공정에서는, 상기 피접합 금속 부재의 측면에 있어서, 상기 맞댐부를 따라 형성된 오목 홈에 상기 용접 금속을 충전하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 맞댐부를 따라 형성된 오목 홈에 용접 금속을 충전함으로써, 용접 금속의 충전 작업을 쉽게 행할 수 있는 동시에, 용접 금속으로 미소성화 영역을 확실하게 덮을 수 있다.Moreover, in the said side welding process, it is preferable to fill the said recessed metal in the recessed groove formed along the said butt part in the side surface of the said to-be-joined metal member. According to this joining method, by filling the weld metal into the concave groove formed along the butt portion, the filling operation of the weld metal can be easily performed, and the unfired region can be reliably covered with the weld metal.
또한, 상기 오목 홈의 폭은, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서 형성되는 소성화 영역의 폭보다도 작은 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 소성화 영역과 용접 금속을 접촉시키는 동시에, 용접 금속을 충전하는 범위를 작게 할 수 있으므로, 작업 효율을 높일 수 있다.Moreover, it is preferable that the width | variety of the said recessed groove is smaller than the width | variety of the plasticization area | region formed in the said 1st bone bonding process and the said 2nd bone bonding process. According to such a joining method, the plasticizing region can be brought into contact with the weld metal, and the range for filling the weld metal can be made small, thereby improving work efficiency.
또한, 상기 오목 홈은, 피접합 금속 부재 중앙 방향으로 연속해서 확장된 확장 오목 홈을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 용접 길이를 크게 할 수 있으므로, 접합 부위의 강도를 더욱 높일 수 있다.Moreover, it is preferable that the said recessed groove is provided with the extended recessed groove extended continuously in the center direction of a to-be-joined metal member. According to such a joining method, since the welding length can be increased, the strength of the joining site can be further increased.
또한, 본 발명은 제1 금속 부재의 측면과 제2 금속 부재의 단부면을 맞대서 형성된 피접합 금속 부재에 대하여 회전 도구를 이동시켜서 마찰 교반을 행하는 접합 방법이며, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정과, 상기 측면 용접 공정 후에, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과, 상기 제1 본 접합 공정 후에, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정을 포함하고, 상기 측면 용접 공정에서 형성된 용접 금속과, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 접촉시키는 것을 특징으로 한다.Moreover, this invention is the joining method which performs friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member formed by making the side surface of a 1st metal member and the end surface of a 2nd metal member, The said 1st metal member and the said 1st 2nd side welding process of welding from the side surface of the to-be-joined metal member with respect to the butt part of a metal member, and a 1st bone which performs friction stir from the surface of the to-be-joined metal member with respect to the said butt | bonded part after the said side welding process. And a welding metal formed in the side welding step, including a second main joining step of performing friction stir from the back surface of the joined metal member to the butt portion after the joining step and the first main joining step. It is characterized by contacting the plasticized region formed in the first bone bonding step and the second bone bonding step.
이러한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재의 측면에 노출되는 맞댐부에 측면 용접 공정을 행한 후에, 측면 용접 공정에서 형성된 용접 금속과 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 접촉시킨다. 이에 의해, 피접합 금속 부재와 용접 금속과의 계면을 마찰 교반할 수 있으므로, 피접합 금속 부재의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.According to this joining method, after performing a side welding process on the abutment part exposed to the side surface of a to-be-joined metal member, the plasticization area | region formed in the 1st main joining process and the 2nd main joining process with the weld metal formed in the side welding process. Touch Thereby, since the interface of a to-be-joined metal member and a weld metal can be friction-stirred, the airtightness and water tightness of a to-be-joined metal member can be improved.
또한, 본 발명은 상기 측면 용접 공정은, 상기 제2 금속 부재의 단부면의 측면측에 있어서, 상기 맞댐부를 따라 형성된 오목 홈에, 상기 용접 금속을 충전하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 맞댐부를 따라 형성된 오목 홈에 용접 금속을 충전함으로써, 용접 금속의 충전 작업을 쉽게 행할 수 있는 동시에, 용접 금속으로 미소성화 영역을 확실하게 덮을 수 있다.Moreover, in this invention, it is preferable that the said side welding process fills the said weld metal in the recessed groove formed along the said butt part in the side surface of the end surface of the said 2nd metal member. According to this joining method, by filling the weld metal into the concave groove formed along the butt portion, the filling operation of the weld metal can be easily performed, and the unfired region can be reliably covered with the weld metal.
또한, 상기 오목 홈의 폭은, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역의 폭의 1/2보다도 작은 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 소성화 영역과 용접 금속을 접촉시키는 동시에, 용접 금속을 충전하는 범위를 작게 할 수 있으므로, 작업 효율을 높일 수 있다.Moreover, it is preferable that the width | variety of the said recessed groove is smaller than 1/2 of the width | variety of the plasticization area | region formed in the said 1st bone bonding process and the said 2nd bone bonding process. According to such a joining method, the plasticizing region can be brought into contact with the weld metal, and the range for filling the weld metal can be made small, thereby improving work efficiency.
상기 오목 홈은, 상기 제2 금속 부재의 중앙 방향으로 연속해서 확장된 확장 오목 홈을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 용접 길이를 크게 할 수 있으므로, 접합 부위의 강도를 더욱 높일 수 있다.It is preferable that the said recessed groove is provided with the extended recessed groove extended continuously in the center direction of the said 2nd metal member. According to such a joining method, since the welding length can be increased, the strength of the joining site can be further increased.
또한, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정 중 적어도 어느 한쪽의 공정을 행하기 전에, 상기 맞댐부에 대하여 가접합을 행하는 가접합 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정을 행할 때의 벌어짐을 방지할 수 있다.Moreover, it is preferable to include the provisional bonding process which performs a temporary bonding with respect to the said butt part, before performing at least one of the said 1st main bonding process and the said 2nd main bonding process. According to such a joining method, spreading at the time of performing a 1st main joining process and a said 2nd main joining process can be prevented.
또한, 상기 측면 용접 공정 후에, 상기 용접 금속 중 피접합 금속 부재의 상기 측면으로부터 돌출된 부분을 절제하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 접합 구조물의 측면으로부터 돌출된 용접 금속을 절제함으로써, 접합 구조물의 마무리면을 평활하게 성형할 수 있다.Moreover, after the said side welding process, it is preferable to cut out the part which protruded from the said side surface of the to-be-joined metal member among the said weld metals. According to the manufacturing method of such a joined structure, by cutting out the weld metal which protruded from the side surface of a joined structure, the finishing surface of a joined structure can be shape | molded smoothly.
또한, 상기 회전 도구의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 회전 도구를 압입할 때의 압입 저항을 줄일 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반 접합의 정밀도를 높이는 동시에, 신속하게 접합 작업을 행할 수 있다.Moreover, it is preferable to form a preliminary hole in advance at the insertion position of the said rotary tool. According to this joining method, the press-in resistance at the time of press-in a rotary tool can be reduced. Thereby, the precision of friction stir welding can be improved, and a joining operation can be performed quickly.
또한, 본 발명은 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재의 단부면끼리를 맞대서 형성된 접합 구조물의 제조 방법이며, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정과, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 표면으로부터 회전 도구를 이용해서 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 이면으로부터 회전 도구를 이용해서 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정을 포함하고, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에 있어서 회전 도구를 이탈했을 때에 형성된 빈 구멍에 충전용 금속 부재를 충전하고, 상기 접합 구조물과 상기 충전용 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 회전 도구를 이용해서 마찰 교반을 행하는 보수 공정을 행하는 것을 특징으로 한다.Moreover, this invention is a manufacturing method of the joining structure formed by making the end surface of a 1st metal member and the 2nd metal member abut, and it is the joint structure of the said joining structure with respect to the butt | matching part of a said 1st metal member and a said 2nd metal member. A side welding step of welding from a side surface, a first main joining step of performing friction stir from a surface of the joining structure to abutment portions of the first metal member and the second metal member using a rotating tool, and the And a second bone bonding step of performing friction stirring with respect to the butt portion of the first metal member and the second metal member using a rotating tool from the back surface of the bonding structure, wherein the first bone bonding step and the second bone bonding step are performed. In the present joining step, the metal hole for filling is filled into the empty hole formed when the rotary tool is released, and the joining structure and the metal filling member are fitted. The dam part is characterized by performing a repair step of performing friction stir using a rotary tool.
이러한 접합 구조물의 제조 방법의 보수 공정에서는, 회전 도구의 빈 구멍에 충전용 금속 부재를 충전함으로써, 마찰 교반의 종료 위치에 형성되는 빈 구멍이 메워지므로, 빈 구멍에 의한 접합 부위의 강도 저하를 방지할 수 있다. 즉, 접합 구조물에 마찰 교반의 종료 위치를 마련할 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반의 종료 위치를 설정하기 위한 탭재를 생략할 수 있으므로, 접합 작업에 있어서의 공정수를 적게 할 수 있다.In the repair process of the manufacturing method of such a joining structure, the empty hole formed in the end position of friction stirring is filled by filling the empty hole of a rotating tool with the filling metal member, and the fall of the strength of the joining site by an empty hole is prevented. can do. That is, the end position of friction stirring can be provided in a joining structure. Thereby, since the tab material for setting the end position of friction stirring can be omitted, the number of steps in the joining operation can be reduced.
또한, 보수 공정에서는, 접합 구조물과 충전용 금속 부재의 맞댐부가 마찰 교반되고, 이 맞댐부에 있어서 접합 구조물과 충전용 금속 부재가 혼연 일체가 되므로, 금속 부재끼리의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.In the repairing step, the abutment portion of the joining structure and the filling metal member is frictionally agitated, and the joining structure and the filling metal member are kneaded together at the abutting portion, so that the airtightness and water tightness at the joining portion of the metal members are combined. Can be improved.
또한, 상기 측면 용접 공정에서는, 상기 제1 금속 부재 및 상기 제2 금속 부재 중 적어도 한쪽 단부면의 측면측에 형성된 오목 홈에 대하여, 상기 접합 구조물의 측면으로부터 용접을 행함으로써, 상기 오목 홈 내에 용접 금속을 충전하는 것이 바람직하다.Moreover, in the said side welding process, it welds in the said recessed groove by welding from the side surface of the said joining structure with respect to the recessed groove formed in the side surface of at least one end surface of the said 1st metal member and the said 2nd metal member. It is preferable to fill the metal.
이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 맞댐부를 따라 형성된 오목 홈에 용접 금속을 충전함으로써, 용접 금속의 충전 작업을 쉽게 행할 수 있는 동시에, 용접 금속으로 미소성화 영역을 확실하게 덮을 수 있다.According to the method of manufacturing the joined structure, by filling the concave groove formed along the butt portion, the weld metal can be easily filled and the unfired region can be reliably covered with the weld metal.
또한, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정 전에, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부를 가접합하는 가접합 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정을 행할 때의 벌어짐을 방지할 수 있다.Moreover, it is preferable to perform the temporary joining process of temporarily joining the butt | matching part of a said 1st metal member and a said 2nd metal member before a said 1st main joining process and a said 2nd main joining process. According to the manufacturing method of such a joined structure, spreading at the time of performing a 1st main joining process and a said 2nd main joining process can be prevented.
또한, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서는, 회전 도구의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 회전 도구를 압입할 때의 압입 저항을 줄일 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반 접합의 정밀도를 높이는 동시에, 신속하게 접합 작업을 행할 수 있다.Moreover, it is preferable to form a preliminary hole in advance in the insertion planned position of a rotary tool in the said 1st bone joining process and the said 2nd bone joining process. According to the manufacturing method of such a joined structure, the press-in resistance at the time of press-in a rotating tool can be reduced. Thereby, the precision of friction stir welding can be improved, and a joining operation can be performed quickly.
또한, 상기 보수 공정에 있어서 회전 도구를 이탈했을 때에 형성된 빈 구멍에 용접 금속을 충전하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 보수 공정에 있어서 회전 도구를 이탈했을 때에 형성된 빈 구멍에 용접 금속을 충전해서 메우는 것으로, 빈 구멍에 의한 접합 부위의 강도 저하를 방지할 수 있는 동시에, 접합 부위를 평탄하게 마무리할 수 있다.Moreover, it is preferable to fill a weld metal in the empty hole formed at the time of leaving a rotating tool in the said maintenance process. According to the method of manufacturing such a bonded structure, by filling and filling a weld metal into a hollow hole formed when the rotary tool is released in the repair process, it is possible to prevent a decrease in strength of the bonded portion due to the hollow hole and It can be finished flat.
또한, 상기 제1 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과, 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역의 일부를 중복시키는 것이 바람직하다. 이러한 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 제1 접합 공정 및 제2 접합 공정에서 형성된 소성화 영역의 일부를 중복시킴으로써, 접합 구조물의 안쪽까지 소성화되므로, 금속 부재끼리의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.Moreover, it is preferable to overlap a part of the plasticization area | region formed in the said 1st main bonding process, and the plasticization area | region formed in the said 2nd main bonding process. According to the manufacturing method of such a bonded structure, since it overlaps a part of the plasticization area | region formed in the 1st joining process and the 2nd joining process, it is plasticized to the inside of a joining structure, and therefore the airtightness and water tightness in the joining part of metal members are joined. Can be improved.
또한, 본 발명은 단부면에 오목부를 갖는 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재를 상기 단부면끼리로 맞대서 형성된 중공부에 조인트 부재를 삽입하여 이루어지는 피접합 금속 부재에, 회전 도구를 이동시켜서 마찰 교반 접합을 행하는 접합 방법이며, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제1 금속 부재의 맞댐부 및 상기 조인트 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제1 금속 부재의 맞댐부 및 상기 조인트 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재 중 적어도 어느 한쪽의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a friction by moving a rotating tool to a joined metal member formed by inserting a joint member into a hollow portion formed by abutting a first metal member and a second metal member having the concave portions at the end faces. A joining method for stir welding, wherein abutting portions of the first metal member and the second metal member, abutting portions of the joint member and the first metal member, and abutting portions of the joint member and the second metal member are provided. First main joining step of performing friction stir from the surface of the metal member to be joined, abutting portion of the first metal member and the second metal member, abutting portion of the joint member and the first metal member, and the joint member And a second main joining step of performing friction stir from the back surface of the joined metal member to the butt portion of the second metal member, and the first metal member. With respect to the butt portion of the second metal member it is characterized in that it comprises the side to be bonded welding step of carrying out welding from the side of at least either one of the metal members.
이러한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재의 제1 금속 부재와 제2 금속 부재의 맞댐부 및 조인트 부재와 한 쌍의 금속 부재와의 맞댐부에 대하여, 표면 및 이면으로부터 마찰 교반을 행하므로, 종래보다도 마찰 교반의 거리를 길게 확보할 수 있다. 이에 의해, 피접합 금속 부재의 접합 강도를 높일 수 있다. 또한, 피접합 금속 부재의 측면에 나타나는 맞댐부에 대하여 용접을 행하므로, 피접합 금속 부재의 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다.According to this joining method, friction agitation is performed from the front and rear surfaces of the abutment portion of the first metal member and the second metal member of the metal member to be joined and the abutment portion of the joint member and the pair of metal members. Rather, the distance of friction stir can be secured longer. Thereby, the joining strength of the to-be-joined metal member can be raised. Moreover, since welding is performed with respect to the butt | matching part which appears in the side surface of a to-be-joined metal member, the watertightness and airtightness of a to-be-joined metal member can be improved.
또한, 본 발명은 단부면에 오목부를 갖는 제1 금속 부재와, 측면에 오목부를 갖는 제2 금속 부재를 상기 단부면 및 상기 측면에서 맞대서 형성된 중공부에 조인트 부재를 삽입하여 이루어지는 피접합 금속 부재에, 회전 도구를 이동시켜서 마찰 교반 접합을 행하는 접합 방법이며, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제1 금속 부재의 맞댐부 및 상기 조인트 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제1 금속 부재의 맞댐부 및 상기 조인트 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재 중 적어도 어느 한쪽의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a joined metal member formed by inserting a joint member into a hollow portion formed by abutting a first metal member having a recessed portion at an end face and a second metal member having a recessed portion at a side face at the end face and the side face. Is a joining method of moving the rotary tool to perform friction stir welding, wherein the joining portion of the first metal member and the second metal member, the joining portion of the joint member and the first metal member, the joint member, and the first 1st main joining process which performs friction stir from the surface of the said to-be-joined metal member with respect to the butted part of 2 metal member, and the butted part of the said 1st metal member and said 2nd metal member, the said joint member, and said 1st metal 2nd bone which performs friction stirring from the back surface of the said to-be-joined metal member with respect to the butt part of a member, and the butt | part of a said joint member and a said 2nd metal member. And a side welding step of welding from at least one of the side surfaces of the joined metal member to the butt portion between the first metal member and the second metal member.
이러한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재의 제1 금속 부재와 제2 금속 부재의 맞댐부 및 조인트 부재와 한 쌍의 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 표면 및 이면으로부터 마찰 교반을 행하므로, 종래보다도 마찰 교반의 거리를 길게 확보할 수 있다. 이에 의해, 피접합 금속 부재의 접합 강도를 높일 수 있다. 또한, 피접합 금속 부재의 측면에 나타나는 맞댐부에 대하여 용접을 행하므로, 피접합 금속 부재의 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다.According to such a joining method, friction agitation is performed from the front and rear surfaces of the abutment portion of the first metal member and the second metal member of the metal member to be joined, and the abutment portion of the joint member and the pair of metal members, and thus, compared with the prior art. The distance of friction stirring can be ensured for a long time. Thereby, the joining strength of the to-be-joined metal member can be raised. Moreover, since welding is performed with respect to the butt | matching part which appears in the side surface of a to-be-joined metal member, the watertightness and airtightness of a to-be-joined metal member can be improved.
또한, 상기 측면 용접 공정에 있어서, 상기 제1 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과의 사이의 미소성화 영역의 전체에 걸쳐 용접을 행하는 것이 바람직하다.Moreover, in the said side welding process, it is preferable to perform welding over the whole unbaked area | region between the plasticization area | region formed in the said 1st main bonding process, and the plasticization area | region formed in the said 2nd main bonding process.
이러한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재의 측면에 나타나는 맞댐부를 전체에 걸쳐 밀폐할 수 있으므로, 수밀성 및 기밀성을 더욱 높일 수 있다.According to such a joining method, since the butt | matching part which appears on the side surface of a to-be-joined metal member can be sealed over the whole, watertightness and airtightness can further be improved.
또한, 상기 측면 용접 공정에 있어서, 상기 피접합 금속 부재의 상기 측면에 나타나는 맞댐부를 따라 오목 홈을 형성하고, 상기 오목 홈에 용접 금속을 충전하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 맞댐부를 따라 형성된 오목 홈에 용접 금속을 충전함으로써, 용접 금속의 충전 작업을 쉽게 행할 수 있는 동시에, 용접 금속으로 미소성화 영역을 확실하게 덮을 수 있다.Moreover, in the said side welding process, it is preferable to form a recessed groove along the butt | interval part which appears in the said side surface of the said to-be-joined metal member, and to fill the said recessed groove with a weld metal. According to this joining method, by filling the weld metal into the concave groove formed along the butt portion, the filling operation of the weld metal can be easily performed, and the unfired region can be reliably covered with the weld metal.
또한, 상기 제1 본 접합 공정 또는 상기 제2 본 접합 공정 전에, 상기 피접합 금속 부재의 양측면에 제1 탭재 및 제2 탭재를 구비하는 탭재 배치 공정과, 상기 피접합 금속 부재와 상기 제1 탭재의 맞댐부, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제1 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 피접합 금속 부재와 상기 제2 탭재의 맞댐부에 대하여 마찰 교반을 행하는 가접합 공정을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, a tab member arrangement step including a first tab member and a second tab member on both sides of the joined metal member before the first main bonding step or the second main bonding step, and the joined metal member and the first tab. Butt portion of the ash, butt portion of the first metal member and the second metal member, butt portion of the joint member and the first metal member, butt portion of the joint member and the second metal member, the metal member to be joined And a temporary joining step of performing friction stir with respect to the butt portion of the second tab member.
이러한 접합 방법에 따르면, 탭재 위에 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정의 개시 위치 또는 종료 위치를 설정할 수 있으므로, 마찰 교반의 궤적을 쉽게 설정할 수 있다. 또한, 가접합 공정을 행함으로써, 마찰 교반을 행할 때의 각 부재의 벌어짐을 방지할 수 있다.According to this joining method, since the start position or end position of a 1st bone joining process and a 2nd bone joining process can be set on a tab material, the trace of friction stirring can be set easily. In addition, by performing the temporary bonding step, it is possible to prevent the opening of each member when performing friction stirring.
또한, 본 발명은 본체부의 테두리부에 상기 본체부보다도 두께가 작은 단차부를 구비하는 한 쌍의 금속 부재의 상기 단차부끼리를 맞대어, 상기 본체부 간에 맞댐 오목부를 형성하는 맞댐 공정과, 상기 맞댐 오목부에 조인트 부재를 배치하는 조인트 부재 배치 공정과, 한쪽의 상기 금속 부재의 본체부와 상기 조인트 부재와의 맞댐부 및 다른 쪽의 상기 금속 부재의 본체부와 상기 조인트 부재와의 맞댐부에 대하여 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 표면 본 접합 공정과, 상기 단차부끼리의 맞댐부에 대하여 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 이면 본 접합 공정과, 한 쌍의 상기 금속 부재와 상기 조인트 부재의 맞댐부에 대하여 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하고, 상기 측면 용접 공정에서는, 상기 표면 본 접합 공정에서 형성된 표면측 소성화 영역과, 상기 이면 본 접합 공정에서 형성된 이면측 소성화 영역과의 사이의 미소성화 영역을 용접 금속으로 덮는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a step of joining the stepped portions of a pair of metal members including a stepped portion having a thickness smaller than that of the main body portion to form a butting recess between the main body portions, and the buttock recessed portion. The joint member arrangement process of arranging a joint member in a part, and the body part of one said metal member and the joint part of the said joint member, and the body part of the other said metal member, and the butt | matching part of the said joint member The surface main joining step of performing friction stir from above, the back surface main joining step of carrying out friction stir from the back surface with respect to the abutment portions of the stepped portions, and welding from the side surface to the abutment portion of the pair of the metal member and the joint member. The side surface welding process which performs the process, In the said side welding process, The table formed in the said surface bone joining process The unbaked region between the surface side plasticized region and the back side plasticized region formed in the back surface main bonding step is covered with a weld metal.
또한, 본 발명은 단부면에 오목부를 갖는 한 쌍의 금속 부재끼리를 상기 단부면에서 맞대는 동시에, 상기 오목부에 의해 형성된 중공부에 조인트 부재를 삽입하는 조인트 부재 삽입 공정과, 한 쌍의 상기 금속 부재의 맞댐부에 대하여 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 표면 본 접합 공정과, 한 쌍의 상기 금속 부재의 맞댐부에 대하여 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 이면 본 접합 공정과, 한 쌍의 상기 금속 부재와 상기 조인트 부재의 맞댐부에 대하여 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하고, 상기 측면 용접 공정에서는, 상기 표면 본 접합 공정에서 형성된 표면측 소성화 영역과, 상기 이면 본 접합 공정에서 형성된 이면측 소성화 영역과의 사이의 미소성화 영역을 용접 금속으로 덮는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a joint member insertion step of abutting a pair of metal members having a recessed portion at an end face at the end face, and inserting a joint member into a hollow portion formed by the recessed portion. The surface main joining process which performs friction stirring from the surface with respect to the butt part of a metal member, The back surface bonding process which performs friction stirring from the back surface with respect to the butt part of a pair of said metal member, A pair of said metal member and said And a side welding step of welding from the side surface to the butt portion of the joint member, wherein the side welding step includes a front side plasticization region formed in the surface main bonding step and a back side plasticization formed in the back main bonding step. The unfired region between the regions is covered with a weld metal.
이러한 접합 방법에 따르면, 한 쌍의 금속 부재의 측면에 노출되는 맞댐부에 대하여 측면으로부터 용접을 행해서 용접 금속과 표면측 소성화 영역 및 이면측 소성화 영역을 중복시킴으로써, 미소성화 영역을 덮을 수 있다. 이에 의해, 한 쌍의 금속 부재의 측면 간의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.According to this joining method, the unfired region can be covered by welding from the side surface to the butt portion exposed to the side surface of the pair of metal members to overlap the weld metal and the surface side plasticized region and the back side plasticized region. . Thereby, the airtightness and watertightness between the side surfaces of a pair of metal member can be improved.
또한, 청구 범위 제35항에 관한 접합 방법에서는, 상기 표면측 소성화 영역 및 상기 이면측 소성화 영역은, 상기 조인트 부재에 접촉하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 금속 부재의 측면에 노출되는 맞댐부를 확실하게 밀폐할 수 있다.Moreover, in the joining method concerning Claim 35, it is preferable that the said surface side plasticization area | region and the said back surface side plasticization area | region contact with the said joint member. According to this joining method, the butt part exposed to the side surface of a metal member can be sealed reliably.
또한, 상기 측면 용접 공정 전에, 한 쌍의 상기 금속 부재와 상기 조인트 부재의 맞댐부를 따라 오목 홈을 형성하는 오목 홈 형성 공정을 포함하고, 상기 측면 용접 공정 시에, 상기 오목 홈에 상기 용접 금속을 충전하는 것이 바람직하다.And a concave groove forming step of forming a concave groove along an abutment portion of the pair of the metal member and the joint member before the side welding step, wherein the weld metal is applied to the concave groove in the side welding step. It is preferable to fill.
이러한 접합 방법에 따르면, 맞댐부를 따라 형성된 오목 홈에 용접 금속을 충전함으로써, 용접 금속의 충전 작업을 쉽게 행할 수 있는 동시에, 용접 금속으로 미소성화 영역을 확실하게 덮을 수 있다.According to this joining method, by filling the weld metal into the concave groove formed along the butt portion, the filling operation of the weld metal can be easily performed, and the unfired region can be reliably covered with the weld metal.
또한, 상기 표면측 소성화 영역 및 상기 이면측 소성화 영역 내에 형성되는 상기 오목 홈의 폭은, 상기 표면측 소성화 영역 및 상기 이면측 소성화 영역의 폭보다도 작은 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 소성화 영역과 용접 금속을 접촉시키는 동시에, 용접 금속을 충전하는 범위를 작게 할 수 있으므로, 작업 효율을 높일 수 있다.Moreover, it is preferable that the width | variety of the said recessed groove formed in the said surface side plasticization area | region and the said back side plasticization area | region is smaller than the width | variety of the said surface side plasticization area | region and the said back surface side plasticization area | region. According to such a joining method, the plasticizing region can be brought into contact with the weld metal, and the range for filling the weld metal can be made small, thereby improving work efficiency.
또한, 상기 측면 용접 공정 후에, 상기 용접 금속 중 상기 금속 부재의 측면으로부터 돌출된 부분을 절제하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 금속 부재의 측면으로부터 돌출된 용접 금속을 절제함으로써, 금속 부재의 마무리면을 평활하게 성형할 수 있다.Moreover, after the said side welding process, it is preferable to cut out the part which protruded from the side surface of the said metal member among the said weld metals. According to this joining method, the finishing surface of a metal member can be shape | molded smoothly by cutting out the weld metal which protruded from the side surface of a metal member.
또한, 상기 마찰 교반에서 이용하는 회전 도구의 삽입 예정 위치에, 미리 예비 구멍을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 회전 도구를 압입할 때의 압입 저항을 줄일 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반 접합의 정밀도를 높이는 동시에, 신속하게 접합 작업을 행할 수 있다.Moreover, it is preferable to form a preliminary hole in advance in the insertion planned position of the rotating tool used by the said friction stirring. According to this joining method, the press-in resistance at the time of press-in a rotary tool can be reduced. Thereby, the precision of friction stir welding can be improved, and a joining operation can be performed quickly.
본 발명에 관한 접합 방법 및 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 접합된 금속 부재의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.According to the joining method and the manufacturing method of the joining structure which concern on this invention, the airtightness and watertightness of the joined metal member can be improved.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 N 부분에 있어서의 확대 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 (1) 제1 준비 공정을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 (1) 제1 준비 공정을 도시한 도면이며, (a)는 도 2의 (b)의 I-I선 단면도, (b)는 도 2의 (b)의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 4는 회전 도구를 도시한 도면이며, (a)는 가접합용 회전 도구의 측면도, (b)는 본 접합용 회전 도구의 측면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 가접합용 회전 도구의 사용 상태를 도시한 도면이며, (a)는 가접합용 회전 도구를 제2 탭재에 접촉시킨 도면이며, (b)는 가접합용 회전 도구를 제2 탭재에 압입한 도면이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 제1 예비 공정의 제2 탭재 접합 공정, 가접합 공정 및 제1 탭재 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정을 도 6의 Ⅲ-Ⅲ 화살표 방향으로 도시한 단면도이며, (a)는 개시 위치 부분, (b)는 중간 부분, (c)는 종료 위치 부분의 마찰 교반 접합을 도시한 도면이다.
도 8의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 제2 준비 공정 후에 있어서, 맞댐부(J1)로부터 제1 금속 부재측을 향하는 단면도이다. 도 8의 (b)는 제1 실시 형태에 관한 제2 준비 공정의 제1 탭재 접합 공정, 가접합 공정 및 제2 탭재 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 제2 본 접합 공정을 도시한 도 8의 (b)의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이며, (a)는 개시 위치 부분, (b)는 중간 부분의 마찰 교반 접합을 도시한 도면이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 탭재 절제 공정 후의 피접합 금속 부재를 도시한 사시도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 오목 홈 형성 공정을 도시한 사시도이다.
도 12는 제1 실시 형태에 관한 측면 용접 공정을 도시한 도면이며, (a)는 제2 측면측으로부터 본 정면도, (b)는 (a)의 V-V 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 Ⅵ-Ⅵ 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 14는 제3 실시 형태에 관한 접합 구조물의 제조 방법에 의해 접합된 접합 구조물을 도시한 사시도이다.
도 15는 제3 실시 형태에 관한 맞댐 공정을 도시한 도면으로, (a)는 제1 금속 부재와 제2 금속 부재를 맞대기 전의 사시도, (b)는 제1 금속 부재와 제2 금속 부재를 맞댄 후의 사시도이다.
도 16은 제3 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정에 있어서의 탭재 배치 공정을 도시한 사시도이다.
도 17은 제3 실시 형태에 관한 회전 도구의 사용 상태를 도시한 도면으로, (a)는 회전 도구를 탭재에 접촉시켰을 때의 측면도, (b)는 회전 도구를 탭재에 압입했을 때의 측면도이다.
도 18은 제3 실시 형태의 제1 본 접합 공정에 있어서의 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 19는 제3 실시 형태의 제2 본 접합 공정을 끝낸 후에, 탭재를 제거한 상태의 접합 구조물을 도시한 사시도이다.
도 20은 제3 실시 형태의 오목 홈 형성 공정을 도시한 사시도이다.
도 21은 제3 실시 형태의 오목 홈 용접 공정에 있어서의 홈부 형성 공정을 도시한 사시도이다.
도 22는 제3 실시 형태의 오목 홈 용접 공정에 있어서의 용접 금속 충전 공정을 도시한 사시도이다.
도 23은 제3 실시 형태의 조인트 부재 삽입 공정을 도시한 사시도이다.
도 24는 제3 실시 형태의 제3 본 접합 공정에 있어서의 탭재 배치 공정을 도시한 사시도이다.
도 25는 제3 실시 형태의 제3 본 접합 공정에 있어서의 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 26은 제3 실시 형태의 측면 용접 공정에 있어서의 홈부 형성 공정을 도시한 사시도이다.
도 27은 제4 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 N 부분에 있어서의 확대 사시도이다.
도 28은 제4 실시 형태에 관한 맞댐 공정을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 29는 제4 실시 형태에 관한 제1 측면 용접 공정을 도시한 도면이며, (a)는 피접합 금속 부재의 제1 측면에 있어서의 정면도, (b)는 (a)의 I-I선 단면도이다.
도 30은 제4 실시 형태에 관한 탭재 배치 공정을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 31은 제4 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 32는 제5 실시 형태를 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 33은 제6 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 사시도이다.
도 34는 제6 실시 형태에 관한 맞댐 공정을 도시한 사시도이다.
도 35는 제6 실시 형태에 관한 측면 용접 공정을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 36은 제6 실시 형태에 관한 탭재 배치 공정을 도시한 사시도이다.
도 37은 제6 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 38의 (a) 및 (b)는 제6 실시 형태에 관한 오목 홈의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 39는 제7 실시 형태의 접합 구조물의 제조 방법에 의해 접합된 접합 구조물을 도시한 사시도이다.
도 40은 제7 실시 형태의 맞댐 공정을 도시한 도면으로, (a)는 제1 금속 부재와 제2 금속 부재를 맞대기 전의 사시도, (b)는 제1 금속 부재와 제2 금속 부재를 맞댄 후의 사시도이다.
도 41은 제7 실시 형태의 측면 용접 공정을 도시한 도면으로, 오목 홈에 용접 금속을 충전한 후의 사시도이다.
도 42는 제7 실시 형태의 가접합용 회전 도구의 사용 상태를 도시한 도면으로, (a)는 가접합용 회전 도구를 용접 금속에 접촉시켰을 때의 측면도, (b)는 가접합용 회전 도구를 용접 금속에 압입했을 때의 측면도이다.
도 43은 제7 실시 형태의 제1 본 접합 공정에 있어서의 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 44는 제7 실시 형태의 제1 본 접합 공정에 있어서의 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 45는 제7 실시 형태의 각 공정을 도시한 도면으로, (a) 및 (b)는 제1 본 접합 공정에 있어서의 본 접합 공정을 도시한 도 44의 I-I 단면도, (c)는 제1 보수 공정에 있어서의 충전용 금속 부재 삽입 공정을 도시한 단면도이다.
도 46은 제7 실시 형태의 제1 보수 공정에 있어서의 보수 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 47은 제7 실시 형태의 제1 보수 공정에 있어서의 보수 용접 공정을 도시한 도면으로, 도 46의 Ⅱ-Ⅱ 단면도이다.
도 48은 제7 실시 형태의 제2 본 접합 공정 및 제2 보수 공정을 도시한 측단면도이다.
도 49는 제7 실시 형태의 변형예를 도시한 평면도이다.
도 50은 제8 실시 형태에 관한 피접합 금속 부재를 도시한 전체 사시도이다.
도 51은 제8 실시 형태에 관한 제1 금속 부재, 제2 금속 부재 및 조인트 부재를 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 52는 제8 실시 형태에 관한 탭재 배치 공정을 도시한 사시도이다.
도 53은 제8 실시 형태에 관한 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 54는 제8 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 55는 제8 실시 형태에 관한 오목 홈 형성 공정을 도시한 사시도이다.
도 56은 제8 실시 형태에 관한 측면 용접 공정을 도시한 일부 투시 정면도이다.
도 57은 제9 실시 형태에 관한 피접합 금속 부재를 도시한 전체 사시도이다.
도 58은 제9 실시 형태에 관한 제1 금속 부재, 제2 금속 부재 및 조인트 부재를 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 59는 제9 실시 형태에 관한 탭재 배치 공정을 도시한 사시도이다.
도 60은 제9 실시 형태에 관한 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 61은 제9 실시 형태에 관한 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 62는 제9 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 63은 제9 실시 형태에 관한 오목 홈 형성 공정을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 64는 제9 실시 형태에 관한 측면 용접 공정을 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 화살표 방향으로부터 본 정면도이다.
도 65는 제9 실시 형태의 변형예를 도시한 평면도이다.
도 66은 제10 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 전체 사시도이다.
도 67은 제10 실시 형태에 관한 제1 금속 부재, 제2 금속 부재 및 탭재를 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도, (c)는 (b)의 I-I선 단면도, (d)는 (b)의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 68은 제10 실시 형태에 관한 제1 단차부 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 69는 제10 실시 형태에 관한 제1 단차부 본 접합 공정을 도시한 도 68의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도이며, (a)는 중간 지점, (b)는 종료 지점을 도시한다.
도 70은 제10 실시 형태에 관한 조인트 부재 배치 공정을 도시한 사시도이며, (a)는 분해도, (b)는 배치도이다.
도 71은 제10 실시 형태에 관한 조인트 부재 배치 공정을 도시한 도면이며, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
도 72는 제10 실시 형태에 관한 표면 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 73은 제10 실시 형태에 관한 표면 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 74는 제10 실시 형태에 관한 이면 본 접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 75는 제10 실시 형태에 관한 오목 홈 형성 공정을 도시한 측면도이다.
도 76은 제10 실시 형태에 관한 용접 금속 충전 공정을 도시한 도면이며, (a)는 측면도, (b)는 (a)의 V-V선 단면도이다.
도 77은 제11 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 전체 사시도이다.
도 78은 제11 실시 형태에 관한 제1 금속 부재, 제2 금속 부재 및 조인트 부재를 도시한 도면이며, (a)는 분해 사시도, (b)는 측면도이다.
도 79는 제11 실시 형태에 관한 피접합 금속 부재 및 탭재를 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 평면도이다.
도 80은 제11 실시 형태에 관한 표면 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 81은 제11 실시 형태에 관한 표면 본 접합 공정을 도시한 도 80의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이며, (a)는 개시 지점, (b)는 중간 지점, (c)는 종료 지점을 도시한다.
도 82는 제11 실시 형태에 관한 이면 가접합 공정을 도시한 도면이며, (a)는 단면도, (b)는 평면도이다.
도 83은 제11 실시 형태에 관한 이면 본 접합 공정을 도시한 도 82의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도이며, (a)는 개시 지점, (b)는 중간 지점을 도시한다.
도 84는 제11 실시 형태에 관한 이면 본 접합 공정 후에 탭재를 절제한 상태를 도시한 사시도이다.
도 85는 제11 실시 형태에 관한 오목 홈 형성 공정을 도시한 사시도이다.
도 86은 제11 실시 형태에 관한 용접 금속 충전 공정을 도시한 도면이며, (a)는 측면도, (b)는 (a)의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도이다.
도 87은 제11 실시 형태에 관한 변형예를 도시한 사시도이다.
도 88은 한 쌍의 금속 부재에 마찰 교반 접합을 한 종래의 접합 방법을 도시한 사시도이다.
도 89는 한 쌍의 금속 부재 사이에 조인트 부재를 개재하여 마찰 교반 접합을 한 종래의 접합 방법을 도시한 단면도이다.
도 90은 한 쌍의 금속 부재 사이에 형성된 중공부에 조인트 부재가 삽입된 피접합 금속 부재에 대하여 마찰 교반 접합을 한 종래의 접합 방법을 도시한 도면이며, (a)는 접합 전, (b)는 접합 후를 도시한다.
도 91은 한 쌍의 두께가 큰 금속 부재에 마찰 교반 접합을 한 접합 방법을 도시한 사시도이다.1: is a figure which shows the bonding method which concerns on 1st Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is an enlarged perspective view in the N part of (a).
FIG. 2: is a figure which shows the (1) 1st preparation process which concerns on 1st Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a top view.
FIG. 3 is a view showing (1) a first preparation step according to the first embodiment, (a) is a sectional view taken along line II of FIG. 2 (b), and (b) is II- of FIG. 2 (b). It is sectional drawing of line II.
It is a figure which shows a rotating tool, (a) is a side view of the temporary welding rotary tool, (b) is a side view of this rotating tool for joining.
FIG. 5 is a view showing a state of use of the temporary welding rotary tool according to the first embodiment, (a) is a diagram in which the temporary welding rotary tool is brought into contact with the second tab member, and (b) is a temporary welding rotation. It is a figure which pressed the tool into the 2nd tab material.
FIG. 6: is a top view which shows the 2nd tab material bonding process of the 1st preliminary process which concerns on 1st Embodiment, the provisional bonding process, and the 1st tab material bonding process.
FIG. 7: is sectional drawing which showed the 1st main bonding process which concerns on 1st Embodiment in the direction of the III-III arrow of FIG. 6, (a) is a starting position part, (b) is an intermediate part, (c) is an ending position It is a figure which shows the friction stir welding of a part.
FIG. 8: (a) is sectional drawing toward the 1st metal member side from the butt | matching part J1 after the 2nd preparation process which concerns on 1st Embodiment. FIG. 8B is a plan view illustrating the first tab material bonding step, the temporary bonding step, and the second tab material bonding step of the second preparation step according to the first embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 8B showing a second main bonding step according to the first embodiment, (a) is a starting position portion, and (b) is a friction stir welding of an intermediate portion. Figure is shown.
It is a perspective view which shows the to-be-joined metal member after the tab material cutting process which concerns on 1st Embodiment.
11 is a perspective view showing a concave groove forming step according to the first embodiment.
It is a figure which shows the side welding process which concerns on 1st Embodiment, (a) is a front view seen from the 2nd side surface side, (b) is sectional drawing seen from the VV arrow direction of (a).
It is a figure which shows the bonding method which concerns on 2nd Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing seen from the VI-VI arrow direction of (a).
It is a perspective view which shows the bonding structure bonded by the manufacturing method of the bonding structure which concerns on 3rd Embodiment.
FIG. 15 is a view showing a butt process according to a third embodiment, (a) is a perspective view of a first metal member and a second metal member, but (b) abuts the first metal member and the second metal member. The following is a perspective view.
It is a perspective view which shows the tab material arrangement | positioning process in the 1st main bonding process which concerns on 3rd Embodiment.
It is a figure which shows the use condition of the rotating tool which concerns on 3rd Embodiment, (a) is a side view when a rotating tool is contacted with a tab material, (b) is a side view when the rotating tool is press-fitted into a tab material. .
FIG. 18 is a plan view illustrating the main bonding step in the first main bonding step of the third embodiment. FIG.
It is a perspective view which shows the bonding structure in the state which removed the tab material after finishing the 2nd main bonding process of 3rd Embodiment.
It is a perspective view which shows the recessed groove formation process of 3rd Embodiment.
It is a perspective view which shows the groove part formation process in the recessed groove welding process of 3rd Embodiment.
It is a perspective view which shows the weld metal filling process in the recessed groove welding process of 3rd Embodiment.
It is a perspective view which shows the joint member insertion process of 3rd Embodiment.
It is a perspective view which shows the tab material arrangement process in the 3rd main joining process of 3rd Embodiment.
FIG. 25 is a plan view illustrating the main bonding step in the third main bonding step according to the third embodiment. FIG.
It is a perspective view which shows the groove part formation process in the side welding process of 3rd Embodiment.
It is a figure which shows the bonding method which concerns on 4th embodiment, (a) is a perspective view, (b) is an enlarged perspective view in N part of (a).
It is a figure which shows the butt | matching process which concerns on 4th Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a top view.
It is a figure which shows the 1st side welding process which concerns on 4th Embodiment, (a) is a front view in the 1st side of a to-be-joined metal member, (b) is the II line cross section of (a). .
It is a figure which shows the tab material arrangement process which concerns on 4th Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a top view.
It is a top view which shows the 1st main bonding process which concerns on 4th Embodiment.
FIG. 32 is a view showing a fifth embodiment, (a) is a perspective view, and (b) is a sectional view taken along the line II-II of (a). FIG.
33 is a perspective view illustrating a bonding method according to a sixth embodiment.
It is a perspective view which shows the butt | matching process which concerns on 6th Embodiment.
It is a figure which shows the side welding process which concerns on 6th Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a top view.
It is a perspective view which shows the tab material arrangement process which concerns on 6th Embodiment.
It is a top view which shows the 1st main bonding process which concerns on 6th Embodiment.
38A and 38B are perspective views showing a modification of the concave groove according to the sixth embodiment.
It is a perspective view which shows the bonding structure bonded by the manufacturing method of the bonding structure of 7th Embodiment.
40 is a diagram illustrating a butt step in a seventh embodiment, wherein (a) is a perspective view before abutting the first metal member and the second metal member, and (b) is a view after abutting the first metal member and the second metal member. Perspective view.
It is a figure which shows the side welding process of 7th Embodiment, and is a perspective view after filling a weld metal in a recessed groove.
FIG. 42 is a view showing a state of use of the temporary welding rotary tool of the seventh embodiment, (a) is a side view when the temporary welding rotary tool is brought into contact with a weld metal, and (b) is a temporary welding rotary tool; Is the side view at the time of press-fitting into the weld metal.
It is a top view which shows the provisional bonding process in the 1st main bonding process of 7th Embodiment.
FIG. 44 is a plan view illustrating the main bonding step in the first main bonding step of the seventh embodiment. FIG.
FIG. 45 is a diagram showing the respective steps of the seventh embodiment, (a) and (b) are II sectional views of FIG. 44 showing the main bonding step in the first main bonding step, and (c) is the first view. It is sectional drawing which shows the filling metal member insertion process in a repair process.
It is a top view which shows the repair bonding process in the 1st repair process of 7th Embodiment.
It is a figure which shows the repair welding process in the 1st repair process of 7th Embodiment, and is sectional drawing II-II of FIG.
It is a side sectional view which shows the 2nd main joining process and the 2nd repair process of 7th Embodiment.
49 is a plan view illustrating a modification of the seventh embodiment.
50 is an overall perspective view illustrating the metal member to be joined according to the eighth embodiment.
FIG. 51 is a view showing a first metal member, a second metal member, and a joint member according to an eighth embodiment, (a) is a perspective view, and (b) is a plan view.
It is a perspective view which shows the tab material arrangement process which concerns on 8th Embodiment.
It is a top view which shows the provisional bonding process which concerns on 8th Embodiment.
It is a top view which shows the 1st main bonding process which concerns on 8th Embodiment.
55 is a perspective view illustrating a concave groove forming step according to an eighth embodiment.
Fig. 56 is a partially perspective front view showing the side welding step according to the eighth embodiment.
Fig. 57 is an overall perspective view showing the metal member to be joined according to the ninth embodiment.
FIG. 58 is a view showing a first metal member, a second metal member, and a joint member according to the ninth embodiment, (a) is a perspective view, and (b) is a plan view.
Fig. 59 is a perspective view illustrating a tab material arrangement step according to the ninth embodiment.
It is a top view which shows the provisional bonding process which concerns on 9th Embodiment.
It is a top view which shows the provisional bonding process which concerns on 9th Embodiment.
62 is a plan view illustrating a first main bonding step according to the ninth embodiment.
FIG. 63 is a view showing a concave groove forming step according to a ninth embodiment, (a) is a perspective view, and (b) is a plan view.
It is a figure which shows the side welding process which concerns on 9th Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a front view seen from the arrow direction of (a).
65 is a plan view illustrating a modification of the ninth embodiment.
66 is an overall perspective view illustrating a bonding method according to a tenth embodiment.
FIG. 67 is a view showing a first metal member, a second metal member and a tab member according to the tenth embodiment, (a) is a perspective view, (b) is a plan view, (c) is a sectional view taken along line II of (b), (d) is sectional drawing of the II-II line | wire of (b).
It is a top view which shows the 1st step part provisional bonding process which concerns on 10th Embodiment.
FIG. 69 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 68 showing the first step difference bonding process according to the tenth embodiment, where (a) is an intermediate point and (b) is an end point.
70 is a perspective view illustrating a joint member arrangement process according to the tenth embodiment, (a) is an exploded view, and (b) is a layout view.
FIG. 71: is a figure which shows the joint member arrangement process which concerns on 10th Embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing of the IV-IV line of (a).
72 is a plan view illustrating a surface provisional bonding step according to the tenth embodiment.
73 is a plan view showing the surface-bonding step according to the tenth embodiment.
It is a top view which shows the back surface main bonding process which concerns on 10th Embodiment.
75 is a side view illustrating a recess groove forming process according to a tenth embodiment.
It is a figure which shows the weld metal filling process which concerns on 10th Embodiment, (a) is a side view, (b) is sectional drawing of the VV line of (a).
77 is an overall perspective view illustrating a bonding method according to an eleventh embodiment.
78 is a view showing a first metal member, a second metal member, and a joint member according to an eleventh embodiment, (a) is an exploded perspective view, and (b) is a side view.
79 is a view showing the metal member to be joined and the tab member according to the eleventh embodiment, (a) is a perspective view, and (b) is a plan view.
80 is a plan view illustrating the surface provisional bonding step according to the eleventh embodiment.
FIG. 81 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 80 showing the surface-bonding process according to the eleventh embodiment, (a) shows a starting point, (b) shows an intermediate point, and (c) shows an end point.
It is a figure which shows the back temporary bonding process which concerns on 11th Embodiment, (a) is sectional drawing, (b) is top view.
FIG. 83 is a sectional view taken along line VII-VII of FIG. 82 showing the back surface bonding process according to the eleventh embodiment, (a) shows a starting point, and (b) shows an intermediate point.
It is a perspective view which shows the state which cut out the tab material after the back surface main bonding process which concerns on 11th Embodiment.
85 is a perspective view illustrating a concave groove forming process according to an eleventh embodiment.
FIG. 86 is a view showing a weld metal filling step according to an eleventh embodiment, (a) is a side view, and (b) is a VII-VII line sectional view of (a). FIG.
87 is a perspective view illustrating a modification according to the eleventh embodiment.
88 is a perspective view showing a conventional bonding method in which friction stir welding is performed on a pair of metal members.
89 is a cross-sectional view showing a conventional joining method in which friction stir welding is performed between a pair of metal members via a joint member.
FIG. 90 is a view showing a conventional joining method in which friction stir welding is performed on a joined metal member in which a joint member is inserted into a hollow portion formed between a pair of metal members, (a) before (b) Shows after bonding.
It is a perspective view which shows the joining method which carried out the friction stir welding to a pair of large metal member.
[제1 실시 형태][First Embodiment]
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 접합 방법은, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 맞대서 이루어지는 피접합 금속 부재(1)의 표면(A) 및 이면(B)을 마찰 교반에 의해 접합하는 동시에, 피접합 금속 부재(1)의 양측면에 관해서는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 오목 홈(K)을 형성한 다음, 당해 오목 홈(K)에 패딩 용접을 행하는 것을 특징으로 한다.In the joining method according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1A, the joined
우선, 본 실시 형태에 관한 접합 방법의 피접합 금속 부재(1)를 상세하게 설명하는 동시에, 이 피접합 금속 부재(1)를 접합할 때에 사용되는 제1 탭재(2)와 제2 탭재(3)를 상세하게 설명한다.First, the to-
피접합 금속 부재(1)는, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 단면에서 보아 직사각형의 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)로 이루어지며, 각각의 단부면을 맞댐으로써 맞댐부(J1)가 형성되어 있다. 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)는, 본 실시 형태에서는 동일한 조성의 금속 재료이며, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다. 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 형상·치수에 특별히 제한은 없지만, 적어도 맞댐부(J1)에 있어서의 두께 치수를 동일하게 하는 것이 바람직하다.As shown in (a) and (b) of FIG. 2, the to-
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)의 표면을 표면(A), 이면을 이면(B), 한쪽 측면을 제1 측면(C), 다른 쪽 측면을 제2 측면(D)이라 한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 상하 좌우 전후는, 도 1의 화살표를 따른다.In addition, as shown in FIG. 1, the surface of the to-
제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)는, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 사이에 두도록 배치되는 것이며, 각각 피접합 금속 부재(1)에 첨설되어, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 나타나는 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 이음매(경계선)를 덮어서 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 형성되어 있다. 또한, 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)의 형상·치수에도 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 그 두께 치수를 맞댐부(J1)에 있어서의 피접합 금속 부재(1)의 두께 치수와 동일하게 하고 있다.The
다음에, 도 4를 참조하여, 가접합 공정에 사용하는 회전 도구(F)(이하,「가접합용 회전 도구(F)」라고 함) 및 본 접합 공정에 사용하는 회전 도구(G)(이하,「본 접합용 회전 도구(G)」라고 함)를 상세하게 설명한다.Next, with reference to FIG. 4, the rotation tool F (henceforth "rotation tool F for temporary joining") used for a temporary joining process, and the rotation tool G (henceforth for a main joining process) (following) , The "rotation tool G for this joining" will be described in detail.
도 4의 (a)에 도시하는 가접합용 회전 도구(F)는, 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지며, 원기둥 형상을 나타내는 숄더부(F1)와, 이 숄더부(F1)의 하단부면(F11)에 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(F2)을 구비하여 구성되어 있다. 가접합용 회전 도구(F)의 치수·형상은, 피접합 금속 부재(1)의 재질이나 두께 등에 따라서 설정하면 좋지만, 적어도 이후에 설명하는 제1 본 접합 공정에서 사용하는 본 접합용 회전 도구(G)[도 4의 (b) 참조]보다도 소형으로 한다. 이렇게 하면, 본 접합보다도 작은 부하로 가접합을 행하는 것이 가능해지므로, 가접합 시에 마찰 교반 장치에 걸리는 부하를 줄이는 것이 가능해지고, 또한 가접합용 회전 도구(F)의 이동 속도(이송 속도)를 본 접합용 회전 도구(G)의 이동 속도보다도 고속으로 하는 것도 가능해지므로, 가접합에 요하는 작업 시간이나 비용을 줄일 수 있게 된다.The temporary joining rotary tool F shown in Fig. 4A is made of a metal material that is harder than the
숄더부(F1)의 하단부면(F11)은, 소성 유동화한 금속을 눌러서 주위로의 비산을 방지하는 역할을 담당하는 부위이며, 본 실시 형태에서는 오목면 형상으로 성형되어 있다. 숄더부(F1)의 외경(X1)의 크기에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 본 접합용 회전 도구(G)의 숄더부(G1)의 외경(Y1)보다도 작아져 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 the plastically fluidized metal, and is molded in concave shape in this embodiment. Particular limitation to the size of the outer diameter (X 1) of the shoulder portion (F1), but, in the present embodiment is smaller than the outer diameter (Y 1) of the shoulder portion (G1) of the rotating tool (G) for the junction.
교반 핀(F2)은, 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 중앙으로부터 늘어져 있으며, 본 실시 형태에서는 끝이 가늘어진 원뿔대 형상으로 성형되어 있다. 또한, 교반 핀(F2)의 주위면에는, 나선 형상으로 새겨 넣어진 교반 날개가 형성되어 있다. 교반 핀(F2)의 외경의 크기에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 최대 외경(상단부 지름)(X2)이 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 최대 외경(상단부 지름)(Y2)보다도 작게, 또한 최소 외경(하단부 지름)(X3)이 교반 핀(G2)의 최소 외경(하단부 지름)(Y3)보다도 작다. 교반 핀(F2)의 길이(L2)는, 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 길이(L1)[도 4의 (b) 참조]보다도 작게 하는 것이 바람직하다.The stirring pin F2 hangs from the center of the lower end surface F11 of the shoulder part F1, and is shape | molded by the truncated truncated cone shape in this embodiment. Moreover, the stirring blade engraved in helical shape is formed in the circumferential surface of the stirring pin F2. It stirred There are no particular limitations on the size of the outer diameter of the pin (F2), the maximum outer diameter of the stirring pins (G2) of the maximum outer diameter (top end diameter) rotating tool (G) for the (X 2) is the joint in this embodiment (the upper end diameter (Y 2 ) is smaller than the minimum outer diameter (lower end diameter) X 3 and smaller than the minimum outer diameter (lower end diameter) Y 3 of the stirring pin G2. The length (L 2) of the stirring pins (F2), the length of the stirring pins (G2) of the joining rotation tool (G) for (L 1) [in Fig. 4 (b), see] it is preferably smaller than that.
도 4의 (b)에 도시하는 본 접합용 회전 도구(G)는, 공구강 등 피접합 금속 부재(1)보다도 경질의 금속 재료로 이루어지며, 원기둥 형상을 나타내는 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.4 (b) consists of a metal material harder than the to-
숄더부(G1)의 하단부면(G11)은, 가접합용 회전 도구(F)와 마찬가지로, 오목면 형상으로 성형되어 있다. 교반 핀(G2)은, 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 중앙으로부터 늘어져 있으며, 본 실시 형태에서는 끝이 가늘어진 원뿔대 형상으로 성형되어 있다. 또한, 교반 핀(G2)의 주위면에는, 나선 형상으로 새겨 넣어진 교반 날개가 형성되어 있다.The lower end surface G11 of the shoulder part G1 is shape | molded in concave shape similarly to the rotation tool F for provisional welding. The stirring pin G2 hangs from the center of the lower end surface G11 of the shoulder part G1, and is shape | molded by the truncated truncated cone shape in this embodiment. Moreover, the stirring blade engraved in helical shape is formed in the peripheral surface of stirring pin G2.
이하, 본 실시 형태에 관한 접합 방법을 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 제1 준비 공정, (2) 제1 예비 공정, (3) 제1 본 접합 공정, (4) 제2 준비 공정, (5) 제2 예비 공정, (6) 제2 본 접합 공정, (7) 탭재 절제 공정, (8) 오목 홈 형성 공정, (9) 측면 용접 공정, (10) 패딩부 절제 공정을 포함하는 것이다. Hereinafter, the bonding method which concerns on this embodiment is demonstrated in detail. The joining method which concerns on this embodiment is (1) 1st preparation process, (2) 1st preliminary process, (3) 1st main bonding process, (4) 2nd preparation process, (5) 2nd preliminary process, (6) 2nd main joining process, (7) tab material cutting process, (8) concave groove formation process, (9) side welding process, and (10) padding part cutting process.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, (2) 제1 예비 공정 및 (3) 제1 본 접합 공정은, 표면(A)에 있어서 실행되는 공정이며, (5) 제2 예비 공정 및 (6) 제2 본 접합 공정은, 이면(B)에 있어서 실행되는 공정이다. 또한, (8) 오목 홈 형성 공정, (9) 측면 용접 공정 및 (10) 패딩부 절제 공정은, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)의 양면에 있어서 실행되는 공정이다.In addition, as shown in FIG. 1, (2) 1st preliminary process and (3) 1st main joining process are processes performed on surface A, (5) 2nd preliminary process, and (6) The second main bonding step is a step performed on the back surface B. FIG. In addition, (8) concave groove formation process, (9) side welding process, and (10) padding part cutting process are processes performed in both surfaces of 1st side surface C and 2nd side surface D. As shown in FIG.
(1) 제1 준비 공정(1) 1st preparation process
도 2 및 도 3을 참조해서 제1 준비 공정을 설명한다. 제1 준비 공정은, 피접합 금속 부재(1)의 마찰 교반의 개시 위치나 종료 위치가 마련되는 예측 부재[제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)]를 준비하는 공정이다. 제1 준비 공정은, 본 실시 형태에서는 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 맞대는 맞댐 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)의 양측에 제1 탭재(2)와 제2 탭재(3)를 배치하는 탭재 배치 공정과, 제1 탭재(2)와 제2 탭재(3)를 용접에 의해 피접합 금속 부재(1)에 가접합하는 가용접 공정을 구비하고 있다.A first preparation step will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The 1st preparation process is a process of preparing the prediction member (
(1-1) 맞댐 공정 (1-1) Butt Process
맞댐 공정에서는, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 단부면(11a)에 제2 금속 부재(1b)의 단부면(11b)을 밀착시킨다. 또한, 도 3 등에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 표면(12a)과 제2 금속 부재(1b)의 표면(12b)을 동일한 높이의 면으로 하고, 또한 제1 금속 부재(1a)의 이면(13a)과 제2 금속 부재(1b)의 이면(13b)을 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 마찬가지로, 제1 금속 부재(1a)의 제1 측면(14a)과 제2 금속 부재(1b)의 제1 측면(14b)을 동일한 높이의 면으로 하고, 제1 금속 부재(1a)의 제2 측면(15a)과 제2 금속 부재(1b)의 제2 측면(15b)을 동일한 높이의 면으로 한다.In the butt step, as shown in FIG. 2B, the
즉, 표면(A)은 제1 금속 부재(1a)의 표면(12a)과 제2 금속 부재(1b)의 표면(12b)으로 형성되고, 이면(B)은 제1 금속 부재(1a)의 이면(13a)과 제2 금속 부재(1b)의 이면(13b)으로 형성되고, 제1 측면(C)은 제1 금속 부재(1a)의 제1 측면(14a)과 제2 금속 부재(1b)의 제1 측면(14b)으로 형성되고, 제2 측면(D)은 제1 금속 부재(1a)의 제2 측면(15a)과 제2 금속 부재(1b)의 제2 측면(15b)으로 형성된다.That is, the surface A is formed of the
(1-2) 탭재 배치 공정 (1-2) Tap Repositioning Process
탭재 배치 공정에서는, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 맞댐부(J1)를 따라 제1 측면(C)측에 제1 탭재(2)를 접촉시킨다. 또한, 맞댐부(J1)를 따라 제2 측면(D)측에 제2 탭재(3)를 접촉시킨다. 이때, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(2)의 표면(22)과 제2 탭재(3)의 표면(32)을 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)과 동일한 높이의 면으로 하는 동시에, 제1 탭재(2)의 이면(23)과 제2 탭재(3)의 이면(33)을 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)과 동일한 높이의 면으로 한다.In the tab member arrangement step, as shown in FIG. 2B, the
(1-3) 가접합 공정(1-3) Temporary Bonding Process
가용접 공정에서는, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)에 의해 형성된 들어간 구석부(2a, 2b)를 용접해서 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)를 가접합한다. 또한, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)에 의해 형성된 들어간 구석부(3a, 3b)를 용접해서 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)를 가접합한다.In the tack welding step, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
또한, 들어간 구석부(2a, 2b 및 3a, 3b)의 전체 길이에 걸쳐 연속해서 용접을 실시해도 좋고, 단속해서 용접을 실시해도 좋다. 또한, 제1 준비 공정에 있어서, 가용접 공정을 생략할 경우에는, 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대 상에서, 맞댐 공정과 탭재 배치 공정을 실행해도 좋다.Moreover, welding may be performed continuously over the full length of the indented corner |
(2) 제1 예비 공정 (2) first preliminary step
제1 예비 공정은, 제1 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정이며, 본 실시 형태에서는 표면(A)측에 있어서, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 맞댐부(J3)를 접합하는 (2-1) 제2 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 가접합하는 (2-2) 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 맞댐부(J2)를 접합하는 (2-3) 제1 탭재 접합 공정과, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 (2-4) 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.The 1st preliminary process is a process performed before a 1st main joining process, and in this embodiment, the abutting part J3 of the to-
제1 예비 공정에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 하나의 가접합용 회전 도구(F)를 한 붓 그리기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 맞댐부(J3, J1, J2)에 대하여 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP1)에 삽입한 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)[도 4의 (a) 참조]을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EP1)까지 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는 제2 탭재(3)에 마찰 교반의 개시 위치(SP1)를 마련하고, 제1 탭재(2)에 종료 위치(EP1)를 마련하고 있지만, 개시 위치(SP1)와 종료 위치(EP1)의 위치를 한정하는 취지는 아니다. 또한, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 도구(F) 및 본 접합용 회전 도구(G)의 회전 방향은, 모두 우회전으로 행하는 것으로 한다. 이와 같이, 가접합용 회전 도구(F) 및 본 접합용 회전 도구(G)의 회전 방향을 통일함으로써, 작업의 수고를 줄일 수 있다.In the first preliminary step, as shown in FIG. 6, one temporary welding rotary tool F is moved to form a movement trajectory (bead) of one brush drawing, and is joined to the abutting parts J3, J1, and J2. Friction stirring is performed continuously. That is, to the end position E P1 without detaching the stirring pin F2 (refer FIG. 4 (a)) of the temporary welding rotary tool F inserted in the starting position S P1 of friction stirring in the middle. Move it. In addition, in this embodiment, although the starting position S P1 of friction stirring is provided in the
본 실시 형태의 제1 예비 공정에 있어서의 마찰 교반의 순서를 도 5및 도 6을 참조해서 더욱 상세하게 설명한다.The order of friction stirring in the 1st preliminary process of this embodiment is demonstrated in detail with reference to FIG. 5 and FIG.
우선, 가용접 공정을 행한 피접합 금속 부재(1)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 가대에 고정한다. 그리고 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 제2 탭재(3)의 적소에 설치한 개시 위치(SP1)의 바로 위에 가접합용 회전 도구(F)를 위치시키고, 계속해서 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(F2)을 개시 위치(SP1)에 압박한다. 가접합용 회전 도구(F)의 회전 속도는, 교반 핀(F2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(1) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 500 내지 2000(rpm)의 범위 내에 있어서 설정된다.First, the to-
교반 핀(F2)이 제2 탭재(3)의 표면(32)에 접촉하면, 마찰열에 의해 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 소성 유동화하고, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 교반 핀(F2)이 제2 탭재(3)에 삽입된다.When the stirring pin F2 contacts the
교반 핀(F2)의 전체가 제2 탭재(3)에 들어가고, 또한 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 전체면이 제2 탭재(3)의 표면(32)에 접촉하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 가접합용 회전 도구(F)를 회전시키면서 제2 탭재 접합 공정의 시작점(s3)을 향해 상대 이동시킨다.When the whole of the stirring pin F2 enters the
가접합용 회전 도구(F)의 이동 속도(이송 속도)는, 교반 핀(F2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(1) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 100 내지 1000(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다. 가접합용 회전 도구(F)의 이동 시의 회전 속도는, 삽입 시의 회전 속도와 동일하거나, 그것보다도 저속으로 한다. 또한, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킬 때에는, 숄더부(F1)의 축선을 연직선에 대하여 진행 방향의 후방측으로 약간 경사지게 해도 좋지만, 경사지게 하지 않고 연직으로 하면, 가접합용 회전 도구(F)의 방향 전환이 쉬워져 복잡한 움직임이 가능해진다. 가접합용 회전 도구(F)를 이동시키면, 그 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(F2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화된다. The moving speed (feeding speed) of the rotational tool F for provisional joining is set according to the dimension and shape of the stirring pin F2, the material, thickness, etc. of the to-
가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시켜서 제2 탭재 접합 공정의 시작점(s3)까지 연속해서 마찰 교반을 행하면, 시작점(s3)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제2 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the rotational welding tool F for temporary welding is relatively moved and friction stirring is performed continuously to the starting point s3 of the second tap material joining process, the second welding member is directly rotated without detaching the temporary welding rotation tool F from the starting point s3. The process moves to the tap material joining process.
(2-1) 제2 탭재 접합 공정 (2-1) Second Tab Material Bonding Step
제2 탭재 접합 공정에서는, 제2 탭재(3)와 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J3)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 이음매(경계선) 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J3)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 도구(F)를 도중에 이탈시키는 일 없이 제2 탭재 접합 공정의 시작점(s3)으로부터 종점(e3)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the second tab member bonding step, friction stirring is performed on the butt portion J3 between the
또한, 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 도구(F)의 진행 방향의 좌측에 미세한 공동 결함이 발생할 우려가 있으므로, 가접합용 회전 도구(F)의 진행 방향의 우측에 피접합 금속 부재(1)가 위치하도록 제2 탭재 접합 공정의 시작점(s3)과 종점(e3)의 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 피접합 금속 부재(1)측에 공동 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻을 수 있다.Moreover, when rotating the temporary welding rotary tool F to the right, since there exists a possibility that the microcavity may generate | occur | produce on the left side of the advancing direction of the temporary welding rotary tool F, the advancing direction of the temporary welding rotary tool F is carried out. It is preferable to set the position of the start point s3 and the end point e3 of a 2nd tab material joining process so that the to-
덧붙여서 말하면, 가접합용 회전 도구(F)를 좌회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 도구(F)의 진행 방향의 우측에 미세한 공동 결함이 발생할 우려가 있으므로, 가접합용 회전 도구(F)의 진행 방향의 좌측에 피접합 금속 부재(1)가 위치하도록 제2 탭재 접합 공정의 시작점과 종점의 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도시는 생략하지만, 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시킨 경우의 종점(e3)의 위치에 시작점을 마련하고, 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시킨 경우의 시작점(s3)의 위치에 종점을 마련하면 좋다.Incidentally, in the case where the temporary rotational rotary tool F is rotated to the left, there is a possibility that a minute cavity defect may occur on the right side of the advancing direction of the temporary rotational rotary tool F, so that the progress of the temporary rotary tool F is advanced. It is preferable to set the positions of the start point and the end point of the second tab member joining step so that the joined
또한, 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)이 맞댐부(J3)에 들어가면, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)에 의해 형성된 들어간 구석부(3a, 3b)(도 2 참조)를 용접에 의해 가접합하고 있으므로, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3) 사이에 벌어짐이 발생하는 일이 없다.Moreover, when the stirring pin F2 of the temporary welding rotary tool F enters the butt | matching part J3, the force which tries to isolate the to-
(2-2) 가접합 공정 (2-2) Temporary Bonding Process
가접합용 회전 도구(F)가 제2 탭재 접합 공정의 종점(e3)에 도달하면, 종점(e3)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고 가접합 공정의 시작점(s1)까지 연속해서 마찰 교반을 행하고, 그대로 가접합 공정으로 이행한다. 즉, 제2 탭재 접합 공정의 종점(e3)으로부터 가접합 공정의 시작점(s1)까지 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 마찰 교반을 계속하고, 또한 시작점(s1)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키는 일 없이 가접합 공정으로 이행한다. 이렇게 하면, 제2 탭재 접합 공정의 종점(e3)에서의 가접합용 회전 도구(F)의 이탈 작업이 불필요해지고, 또한 가접합 공정의 시작점(s1)에서의 가접합용 회전 도구(F)의 삽입 작업이 불필요해지므로, 예비적인 접합 작업의 효율화·신속화를 도모하는 것이 가능해진다.When the temporary welding rotary tool F reaches the end point e3 of the second tap material joining step, the friction stir is continuously performed to the start point s1 of the temporary joining step without terminating the friction agitation at the end point e3, Transfer to the temporary bonding process as it is. That is, friction stirring is continued from the end point e3 of a 2nd tap material joining process to the start point s1 of a provisional bonding process, without leaving | separating the rotational tool F for provisional joining, and rotating at provisional point s1. The process proceeds to the temporary bonding process without detaching the tool (F). This eliminates the need for the detachment work of the temporary joining rotary tool F at the end point e3 of the second tab member joining process, and the rotational tool F of the temporary joining rotation tool F at the start point s1 of the temporary joining process. Since the insertion work becomes unnecessary, the preliminary joining work can be made more efficient and faster.
본 실시 형태에서는, 제2 탭재 접합 공정의 종점(e3)으로부터 가접합 공정의 시작점(s1)에 이르는 마찰 교반의 루트를 제2 탭재(3)에 설정하고, 가접합용 회전 도구(F)를 제2 탭재 접합 공정의 종점(e3)으로부터 가접합 공정의 시작점(s1)으로 이동시킬 때의 이동 궤적을 제2 탭재(3)에 형성한다. 이렇게 하면, 제2 탭재 접합 공정의 종점(e3)으로부터 가접합 공정의 시작점(s1)에 이르는 공정 중에 있어서, 피접합 금속 부재(1)에 공동 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻을 수 있다.In this embodiment, the route of friction stirring from the end point e3 of the 2nd tap material joining process to the start point s1 of the provisional joining process is set to the
가접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)(도 6 참조)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(1)의 이음매(경계선) 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J1)의 전체 길이에 걸쳐 연속해서 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 도구(F)를 도중에 이탈시키는 일 없이 가접합 공정의 시작점(s1)으로부터 종점(e1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the provisional bonding process, friction stir is performed with respect to the butt | matching part J1 (refer FIG. 6) of the to-
가접합용 회전 도구(F)가 가접합 공정의 종점(e1)에 도달하면, 종점(e1)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고 제1 탭재 접합 공정의 시작점(s2)까지 연속해서 마찰 교반을 행하고, 그대로 제1 탭재 접합 공정으로 이행한다. 즉, 가접합 공정의 종점(e1)으로부터 제1 탭재 접합 공정의 시작점(s2)까지 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 마찰 교반을 계속하고, 또한 시작점(s2)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키는 일 없이 제1 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the rotational welding tool F for temporary joining reaches the end point e1 of a temporary joining process, friction stirring is performed continuously to the start point s2 of a 1st tap material joining process, without ending friction stirring at the end point e1, It transfers to a 1st tap material joining process as it is. That is, friction stir is continued from the end point e1 of the provisional joining process to the start point s2 of the 1st tab material joining process, without leaving the temporary welding rotary tool F, and the rotation for provisional joining at the starting point s2. It moves to a 1st tab material joining process, without leaving the tool F. As shown to FIG.
본 실시 형태에서는, 가접합 공정의 종점(e1)으로부터 제1 탭재 접합 공정의 시작점(s2)에 이르는 마찰 교반의 루트를 제1 탭재(2)에 설정하고, 가접합용 회전 도구(F)를 가접합 공정의 종점(e1)으로부터 제1 탭재 접합 공정의 시작점(s2)으로 이동시킬 때의 이동 궤적을 제1 탭재(2)에 형성한다. 이렇게 하면, 가접합 공정의 종점(e1)으로부터 제1 탭재 접합 공정의 시작점(s2)에 이르는 공정 중에 있어서, 피접합 금속 부재(1)에 공동 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻을 수 있다.In this embodiment, the route of friction stirring from the end point e1 of the temporary joining process to the start point s2 of the first tab member joining process is set in the
(2-3) 제1 탭재 접합 공정 (2-3) First Tab Material Bonding Step
제1 탭재 접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 맞댐부(J2)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 이음매(경계선) 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J2)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 도구(F)를 도중에 이탈시키는 일 없이 제1 탭재 접합 공정의 시작점(s2)으로부터 종점(e2)까지 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 to-
또한, 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시키고 있으므로, 가접합용 회전 도구(F)의 진행 방향의 우측에 피접합 금속 부재(1)가 위치하도록 제1 탭재 접합 공정의 시작점(s2)과 종점(e2)의 위치를 설정한다.In addition, since the rotational welding tool F for temporary joining is turned to the right, the starting point s2 of a 1st tap material joining process, and the to-
또한, 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)이 맞댐부(J2)에 들어가면, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 들어간 구석부(2a, 2b)(도 2 참조)를 용접에 의해 가접합하고 있으므로, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2) 사이에 벌어짐이 발생하는 일이 없다.Moreover, when the stirring pin F2 of the temporary welding rotary tool F enters the butt | matching part J2, although the force which tries to isolate the to-
가접합용 회전 도구(F)가 제1 탭재 접합 공정의 종점(e2)에 도달하면, 종점(e2)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고, 제1 탭재(2)에 설치한 종료 위치(EP1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 또한, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측에 나타나는 이음매(경계선)의 연장선 위에 종료 위치(EP1)를 마련하고 있다. 덧붙여서 말하면, 종료 위치(EP1)는, 이후에 설명하는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM1)이기도 하다.When the rotational tool F for provisional welding reaches the end point e2 of a 1st tap material joining process, the end position E P1 provided in the
가접합용 회전 도구(F)가 종료 위치(EP1)에 도달하면, 가접합용 회전 도구(F)를 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(F2)을 종료 위치(EP1)로부터 이탈시킨다.When the temporary joining rotary tool F reaches the end position E P1 , it raises, rotating the temporary joining rotary tool F, and disengages the stirring pin F2 from the end position E P1 .
(2-4) 예비 구멍 형성 공정 (2-4) preliminary hole forming process
계속해서, 예비 구멍 형성 공정을 실행한다. 예비 구멍 형성 공정은, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍(P1)을 형성하는 공정이다. 제1 예비 공정에 관한 예비 구멍 형성 공정에 있어서는, 제1 탭재(2)의 표면(22)에 설정된 개시 위치(SM1)에 예비 구멍(P1)을 형성한다.Subsequently, a preliminary hole formation process is performed. As shown in FIG.4 (b), a preliminary hole formation process is a process of forming preliminary hole P1 in the starting position of friction stirring in a 1st main joining process. In the preliminary hole formation process which concerns on a 1st preliminary process, the preliminary hole P1 is formed in the starting position S M1 set in the
예비 구멍(P1)은, 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 줄일 목적으로 마련되는 것이며, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)[도 4의 (a) 참조]을 이탈시켰을 때에 형성되는 빈 구멍(H1)을 도시하지 않은 드릴 등으로 지름을 확장함으로써 형성된다. 빈 구멍(H1)을 이용하면, 예비 구멍(P1)의 형성 공정을 간략화하는 것이 가능해지므로, 작업 시간을 단축할 수 있다. 예비 구멍(P1)의 형태에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 원통 형상으로 하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(2)에 예비 구멍(P1)을 형성하고 있지만, 예비 구멍(P1)의 위치에 특별히 제한은 없으며, 제2 탭재(3)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.The preliminary hole P1 is provided in order to reduce the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of this bonding rotary tool G, and in this embodiment, stirring of the temporary welding rotary tool F is carried out. The hole H1 formed when the pin F2 (see Fig. 4A) is separated is formed by expanding the diameter with a drill or the like not shown. When the empty hole H1 is used, the formation process of the preliminary hole P1 can be simplified, and work time can be shortened. Although there is no restriction | limiting in particular in the form of preliminary hole P1, In this embodiment, it is set as cylindrical shape. In addition, in this embodiment, although the preliminary hole P1 is formed in the
또한, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)[도 4의 (a) 참조]의 빈 구멍(H1)을 지름을 확장해서 예비 구멍(P1)으로 하는 경우를 예시했지만, 교반 핀(F2)의 최대 외경(X2)이 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 최소 외경(Y3)보다도 크고, 또한 교반 핀(F2)의 최대 외경(X2)이 교반 핀(G2)의 최대 외경(Y2)보다도 작은 (Y3 < X2 < Y2) 경우 등에 있어서는, 교반 핀(F2)의 빈 구멍(H1)을 그대로 예비 구멍(P1)으로 해도 좋다.In addition, in this embodiment, the case where the hollow hole H1 of the stirring pin F2 (refer FIG.4 (a)) of the temporary welding rotary tool F is expanded and used as the preliminary hole P1 is illustrated. However, the maximum outer diameter X 2 of the stirring pin F2 is larger than the minimum outer diameter Y 3 of the stirring pin G2 of the rotary tool G for this bonding, and the maximum outer diameter X of the stirring pin F2. 2 ) In the case of (Y 3 <X 2 <Y 2 ) smaller than the maximum outer diameter Y 2 of the stirring pin G2, the empty hole H1 of the stirring pin F2 is used as the spare hole P1 as it is. You may also
(3) 제1 본 접합 공정 (3) First main bonding step
제1 본 접합 공정은, 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측에 있어서의 맞댐부(J1)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정에서는, 도 4의 (b)에 도시하는 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하고, 가접합된 상태의 맞댐부(J1)에 대하여 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측으로부터 마찰 교반을 행한다.A 1st main joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the surface A side of the to-
제1 본 접합 공정에서는, 도 7의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 개시 위치(SM1)에 형성한 예비 구멍(P1)에 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EM1)까지 이동시킨다. 즉, 제1 본 접합 공정에서는, 예비 구멍(P1)으로부터 마찰 교반을 개시하고, 종료 위치(EM1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In the 1st main joining process, as shown to (a)-(c) of FIG. 7, the stirring pin (of the rotating tool G for joining) in the preliminary 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 the preliminary hole P1, and friction stirring is performed continuously to the end position E M1 .
여기서, 상기한 제1 예비 공정을 끝낸 시점에서는, 가접합용 회전 도구(F)를 구비한 마찰 교반 장치는, 제1 탭재(2)의 종료 위치(EP1)의 바로 위(도 6 참조)에 위치하고 있으므로, 제1 본 접합 공정의 개시 위치를 SM1로 하면, 본 접합용 회전 도구(G)를 구비한 마찰 교반 장치를 이동시키는 일 없이 제1 본 접합 공정을 행할 수 있어, 작업을 생략할 수 있다.Here, when the said 1st preliminary process is complete | finished, the friction stirring apparatus provided with the rotational tool F for provisional joining is immediately above the end position E P1 of the 1st tab material 2 (refer FIG. 6). Since it is located in, when the start position of a 1st main joining process is set to S M1 , a 1st main joining process can be performed without moving the friction stirring apparatus provided with the rotation tool G for main joining, and an operation is abbreviate | omitted. can do.
또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(2)에 마찰 교반의 개시 위치(SM1)를 마련하고, 제2 탭재(3)에 종료 위치(EM1)를 마련하고 있지만, 개시 위치(SM1)와 종료 위치(EM1)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.In addition, in this embodiment, although the start position S M1 of friction stirring is provided in the
도 7의 (a) 내지 (c)를 참조해서 제1 본 접합 공정을 더욱 상세하게 설명한다.With reference to FIG.7 (a)-(c), a 1st main joining process is demonstrated in detail.
우선, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 예비 구멍(P1)[개시 위치(SM1)]의 바로 위에 본 접합용 회전 도구(G)를 위치시키고, 계속해서 본 접합용 회전 도구(G)를 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단부를 예비 구멍(P1)에 삽입한다. 교반 핀(G2)을 예비 구멍(P1)에 들어가게 하면, 교반 핀(G2)의 주위면(측면)이 예비 구멍(P1)의 구멍 벽에 접촉하고, 구멍 벽으로부터 금속이 소성 유동화한다. 이러한 상태가 되면, 소성 유동화한 금속을 교반 핀(G2)의 주위면에서 밀어 젖히면서, 교반 핀(G2)이 압입되게 되므로, 압입 초기 단계에 있어서의 압입 저항을 줄일 수 있게 된다. 또한, 본 접합용 회전 도구(G)의 숄더부(G1)가 제1 탭재(2)의 표면(22)에 접촉하기 전에 교반 핀(G2)이 예비 구멍(P1)의 구멍 벽에 접촉해서 마찰열이 발생하므로, 소성 유동화할 때까지의 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 즉, 마찰 교반 장치의 부하를 줄일 수 있게 되고, 게다가 본 접합에 요하는 작업 시간을 단축하는 것이 가능해진다.First, as shown to Fig.7 (a), the joining rotary tool G is located directly on the preliminary hole P1 (starting position S M1 ), and then this joining rotary tool ( G) is lowered while turning right, and the tip of stirring pin G2 is inserted into preliminary hole P1. When the stirring pin G2 enters the preliminary hole P1, the circumferential surface (side surface) of the stirring pin G2 contacts the hole wall of the preliminary hole P1, and metal plasticizes and fluidizes from the hole wall. In this state, the plasticized fluidized metal is pushed out from the circumferential surface of the stirring pin G2, and the stirring pin G2 is press-fitted, thereby reducing the indentation resistance in the initial step of press-fitting. Moreover, before the shoulder part G1 of this rotation tool G for this joining contacts the
교반 핀(G2)의 전체가 제1 탭재(2)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제1 탭재(2)의 표면(22)에 접촉하면, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 마찰 교반을 행하면서 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)의 일단부를 향해 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키고, 또한 맞댐부(J2)를 가로지르게 해서 맞댐부(J1)에 돌입시킨다. 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 소성화 영역(이하,「표면측 소성화 영역(W1)」이라고 함)이 형성된다. 또한, 소성화 영역이라 함은, 회전 도구의 마찰열에 의해 가열되어 실제로 소성화되어 있는 상태와, 회전 도구가 지나치게 통과해서 상온으로 복귀된 상태의 양쪽을 포함하는 것으로 한다.When the whole of the stirring pin G2 enters the
본 접합용 회전 도구(G)의 이동 속도(이송 속도)는, 교반 핀(G2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(1) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 30 내지 300(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다.Although the moving speed (feeding speed) of this joining rotary tool G is set according to the dimension and shape of the stirring pin G2, the material, thickness, etc. of the to-
피접합 금속 부재(1)로의 입열량이 과대해질 우려가 있는 경우에는, 본 접합용 회전 도구(G)의 주위에 표면(A)측으로부터 물을 공급하는 등을 하여 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b) 사이로 냉각수가 들어가면, 접합면[단부면(11a, 11b), 도 2의 (b) 참조]에 산화 피막을 발생시킬 우려가 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 가접합 공정을 실행해서 피접합 금속 부재(1) 사이의 줄눈을 폐색하고 있으므로, 피접합 금속 부재(1) 사이로 냉각수가 들어가기 어려워, 접합부의 품질을 열화시킬 우려가 없다.When there exists a possibility that the heat input amount to the to-
피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)에서는, 피접합 금속 부재(1)의 이음매 상 (가접합 공정에 있어서의 이동 궤적 상)에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J1)의 일단부로부터 타단부까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 맞댐부(J1)의 타단부까지 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키면, 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J3)를 가로지르게 해, 그대로 종료 위치(EM1)를 향해 상대 이동시킨다.In the abutting part J1 of the
또한, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(1)의 표면(A)측에 나타나는 피접합 금속 부재(1)의 이음매(경계선)의 연장선 위에 마찰 교반의 개시 위치(SM1)를 설정하고 있으므로, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 루트를 일직선으로 할 수 있다. 마찰 교반의 루트를 일직선으로 하면, 본 접합용 회전 도구(G)의 이동 거리를 최소한으로 억제할 수 있으므로, 제1 본 접합 공정을 효율적으로 행할 수 있게 되고, 또한 본 접합용 회전 도구(G)의 마모량을 줄일 수 있게 된다.In addition, in this embodiment, since the starting position S M1 of friction stirring is set on the extension line of the seam (boundary line) of the to-
본 접합용 회전 도구(G)가 종료 위치(EM1)에 도달하면, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 도구(G)를 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(G2)을 종료 위치(EM1)[도 7의 (b) 참조]로부터 이탈시킨다. 또한, 종료 위치(EM1)에 있어서 교반 핀(G2)을 상방으로 이탈시키면, 교반 핀(G2)과 거의 같은 형태의 빈 구멍(Q1)이 불가피하게 형성되게 되지만, 본 실시 형태에서는 그대로 남겨 놓는다.When this joining rotary tool G reaches the end position E M1 , as shown in FIG.7 (c), it raises while rotating this joining rotary tool G, and raises stirring pin G2. A departure is made from the end position E M1 (see FIG. 7B). In addition, when the stirring pin G2 is separated upward in the end position E M1 , the hollow hole Q1 which is almost the same shape as the stirring pin G2 is inevitably formed, but is left as it is in this embodiment. .
본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을 종료 위치(EM1)로부터 이탈시킬 때의 본 접합용 회전 도구(G)의 회전 속도(이탈 시의 회전 속도)는, 이동 시의 회전 속도보다도 고속으로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 이탈 시의 회전 속도를 이동 시의 회전 속도와 동일하게 한 경우에 비해, 교반 핀(G2)의 이탈 저항이 작아지므로, 종료 위치(EM1)에 있어서의 교반 핀(G2)의 이탈 작업을 신속하게 행하는 것이 가능해진다.The rotational speed (rotational speed at the time of removal) of the rotational tool G for this bonding when the stirring pin G2 of this rotational tool G for this bonding is separated from the end position E M1 is rotation at the time of movement. It is preferable to make it faster than speed. In this way, since the detachment resistance of the stirring pin G2 becomes small compared with the case where the rotational speed at the time of removal is made the same as the rotational speed at the time of movement, detachment of the stirring pin G2 in the end position E M1 is carried out. It becomes possible to carry out work quickly.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 본 접합 공정 전에 제1 예비 공정을 행했지만, 제1 예비 공정을 생략하고, 제1 준비 공정의 직후에 제1 본 접합 공정을 행해도 된다.In addition, in this embodiment, although the 1st preliminary process was performed before the 1st main joining process, you may abbreviate | omit the 1st preliminary process and may perform a 1st main joining process immediately after a 1st preparatory process.
(4) 제2 준비 공정 (4) 2nd preparation process
제2 준비 공정은, 제2 예비 공정에 앞서 행해지는 준비 공정이다. 본 실시 형태에서는, 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측을 상방으로 향하게 하여, 도시하지 않은 마찰 교반 장치에 다시 설치하는 재설치 공정을 구비하는 것이다.The second preparation step is a preparation step performed before the second preliminary step. In this embodiment, the back surface B side of the to-
(4-1) 재설치 공정 (4-1) Reinstallation Process
재설치 공정에서는, 제1 본 접합 공정을 끝낸 피접합 금속 부재(1)의 구속을 해제한 후, 피접합 금속 부재(1)의 앞뒤를 반대로 하여, 이면(B)측을 상방으로 향하게 해 마찰 교반 장치의 가대에 다시 설치한다. 본 실시 형태에서는, 도 1에 도시하는 전후 축 주위로 피접합 금속 부재(1)를 반회전시켜, 피접합 금속 부재(1)의 앞뒤를 반대로 한다.In the reinstallation step, after releasing the restraint of the joined
여기서, 도 8의 (a)는 본 실시 형태에 관한 제2 준비 공정 후에 있어서, 맞댐부(J1)로부터 제1 금속 부재(1a)측을 향하는 단면도이다. 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 재설치 공정에서는 피접합 금속 부재(1)의 상면이 이면(B)이 되는 동시에, 맞댐부(J1)측으로부터 제1 금속 부재(1a)를 향하면, 피접합 금속 부재(1)의 좌측에 제1 탭재(2), 우측에 제2 탭재(3)가 위치한다.Here, FIG. 8 (a) is sectional drawing toward the
또한, 마찰 교반 장치에 따라서는, 피접합 금속 부재(1)의 구속을 해제하지 않고 앞뒤를 회전시켜도 좋다.Moreover, depending on the friction stirring apparatus, you may rotate back and forth, without releasing the restraint of the to-
(5) 제2 예비 공정 (5) second preliminary step
제2 예비 공정은, 제2 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정이며, 이면(B)측에 있어서, 피접합 금속 부재(1)와 제1 탭재(2)의 맞댐부(J2)를 접합하는 (5-1) 제1 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1)를 가접합하는 (5-2) 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(1)와 제2 탭재(3)의 맞댐부(J3)를 접합하는 (5-3) 제2 탭재 접합 공정과, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 (5-4) 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다. 또한, (5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정에 있어서는, 가접합용 회전 도구(F)를 사용한다.The 2nd preliminary process is a process performed before a 2nd main joining process, and joins the butt | matching part J2 of the to-
(5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정(5-1) First Tab Material Bonding Step, (5-2) Temporary Bonding Step and (5-3) Second Tab Material Bonding Step
(5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정은, 상기한 제1 예비 공정에 관한 (2-3) 제1 탭재 접합 공정, (2-2) 가접합 공정 및 (2-1) 제2 탭재 접합 공정과 거의 동등한 공정이다. 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 하나의 가접합용 회전 도구(F)를 한 붓 그리기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 맞댐부(J2, J1, J3)의 순으로 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP2)에 삽입한 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)[도 4의 (a) 참조]을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EP2)까지 이동시켜, (5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정을 연속해서 실행한다. 또한, 종료 위치(EP2)는, 이후에 행하는 제2 본 접합 공정의 개시 위치(SM2)가 된다.(5-1) The 1st tab material joining process, (5-2) provisional joining process, and (5-3) 2nd tab material joining process are (2-3) 1st tab material joining process which concerns on said 1st preliminary process. , (2-2) provisional bonding step, and (2-1) second tap material bonding step. As shown in Fig. 8B, one temporary welding rotary tool F is moved to form a movement trajectory (bead) of one brush drawing, and in the order of the abutment parts J2, J1, J3. Friction stirring is performed continuously. That is, to the end position E P2 without detaching the stirring pin F2 (refer FIG. 4 (a)) of the temporary welding rotary tool F inserted in the starting position S P2 of friction stirring in the middle. It moves, and (5-1) 1st tap material joining process, (5-2) provisional joining process, and (5-3) 2nd tap material joining process are performed continuously. In addition, the end position E P2 becomes the start position S M2 of the second main bonding step to be performed later.
여기서, 제1 예비 공정에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 탭재(3)측으로부터 (2-1) 제2 탭재 접합 공정, (2-2) 가접합 공정 및 (2-3) 제1 탭재 접합 공정을 차례로 행했다. 한편, 제2 예비 공정에서는 맞댐부(J1)로부터 제1 금속 부재(1a)측을 향하면, 제1 탭재(2)가 피접합 금속 부재(1)의 좌측에 위치하는 동시에, 제1 본 접합 공정을 끝낸 시점에서, 본 접합용 회전 도구(G)를 구비한 마찰 교반 장치가 제1 탭재(2)의 상방에 위치하고 있으므로, 제1 탭재(2)측으로부터 (5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정을 차례로 행한다. 이렇게 하면, 가접합용 회전 도구(F)를 구비한 마찰 교반 장치의 이동 거리가 작아져 버리므로, 작업의 수고를 덜 수 있다.Here, in a 1st preliminary process, as shown in FIG. 6, (2-1) 2nd tab material joining process, (2-2) provisional bonding process, and (2-3) agent from the
또한, (5-1) 제1 탭재 접합 공정, (5-2) 가접합 공정 및 (5-3) 제2 탭재 접합 공정의 상세한 설명은, 제1 예비 공정과 거의 동등하므로 생략한다.In addition, detailed description of (5-1) 1st tab material joining process, (5-2) provisional bonding process, and (5-3) 2nd tab material bonding process is substantially the same as a 1st preliminary process, and it abbreviate | omits.
(5-4) 예비 구멍 형성 공정 (5-4) preliminary hole forming process
예비 구멍 형성 공정은, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM2)에 예비 구멍(P2)을 형성하는 공정이다. 즉, 예비 구멍 형성 공정은, 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 예정 위치에 예비 구멍(P2)을 형성하는 공정이다. 이에 의해, 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 줄일 수 있다. As shown in FIG.9 (a), a preliminary hole formation process is a process of forming preliminary hole P2 in the starting position S M2 of friction stirring in a 2nd main joining process. That is, the preliminary hole forming step is a step of forming the preliminary hole P2 at the insertion scheduled position of the stirring pin G2 of the bonding tool G2. Thereby, the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of this joining rotary tool G can be reduced.
또한, (5-4) 예비 구멍 형성 공정은, 제1 예비 공정에 관한 (2-4) 예비 구멍 형성 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In addition, since the preliminary hole formation process (5-4) is substantially equivalent to the (2-4) preliminary hole formation process which concerns on a 1st preliminary process, detailed description is abbreviate | omitted.
(6) 제2 본 접합 공정 (6) second bone bonding step
제2 본 접합 공정은, 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측에 있어서의 맞댐부(J1)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 제2 본 접합 공정에서는, 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하고, 가접합된 상태의 맞댐부(J1)에 대하여 피접합 금속 부재(1)의 이면(B)측으로부터 마찰 교반을 행한다.The 2nd main joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the back surface B side of the to-
제2 본 접합 공정은, 도 9의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 탭재(3)의 이면(33)에 설정된 개시 위치(SM2)에 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EM2)까지 이동시킨다. 제2 본 접합 공정에서는, 예비 구멍(P2)으로부터 마찰 교반을 개시하고, 종료 위치(EM2)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 소성화 영역(이하,「이면측 소성화 영역(W2)」이라고 함)이 형성된다.As shown in Figs. 9A and 9B, the second main joining step is a rotational tool G for joining at the start position S M2 set on the
여기서, 제2 예비 공정을 끝낸 시점에서는, 가접합용 회전 도구(F)를 구비한 마찰 교반 장치는, 제2 탭재(3)의 종료 위치(EP2)의 바로 위[도 8의 (a) 참조]에 위치하고 있으므로, 제2 본 접합 공정의 개시 위치(SM2)를 제2 탭재(3)의 상방에 설정하면, 본 접합용 회전 도구(G)를 구비한 마찰 교반 장치를 이동시키는 일 없이 제2 본 접합 공정을 행할 수 있어, 작업을 생략할 수 있다. Here, when the 2nd preliminary process is complete | finished, the friction stirring apparatus provided with the rotational tool F for temporary welding is just above the end position E P2 of the 2nd tab material 3 (FIG. 8 (a)). Reference], if the start position S M2 of the second main bonding step is set above the
또한, 제2 본 접합 공정에 대해서는, 제1 본 접합 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는 제2 예비 공정을 행했지만, 제2 예비 공정을 생략하고, 제1 본 접합 공정의 직후에 제2 본 접합 공정을 행해도 된다.In addition, about a 2nd main bonding process, since it is substantially the same as a 1st main bonding process, detailed description is abbreviate | omitted. In addition, although the 2nd preliminary process was performed in this embodiment, you may omit a 2nd preliminary process and may perform a 2nd main bonding process immediately after a 1st main bonding process.
(7) 탭재 절제 공정 (7) tapping material cutting process
탭재 절제 공정에서는, 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)를 피접합 금속 부재(1)로부터 절제하는 공정이다. 본 실시 형태에서는, 제2 본 접합 공정을 끝낸 피접합 금속 부재(1)를 마찰 교반 장치의 가대로부터 일단 제거하고, 도시하지 않은 절삭 기구를 이용해서 맞댐부(J2, J3)를 따라 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)를 절제한다.In a tab material cutting process, it is a process of cutting off the
도 10은, 제1 실시 형태에 관한 탭재 절제 공정 후의 피접합 금속 부재를 도시한 사시도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)은, 제1 측면(C)측으로부터 제2 측면(D)측에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다. 한편, 표면측 소성화 영역(W1)과 이면측 소성화 영역(W2) 사이에는, 제1 측면(C)측으로부터 제2 측면(D)측에 걸쳐 연속되는 미세한 미소성화 영역(j)이 형성되어 있다.FIG. 10: is a perspective view which shows the to-be-joined metal member after the tab material cutting process which concerns on 1st Embodiment. As shown in FIG. 10, the surface side plasticization area | region W1 and the back surface side plasticization area | region W2 are formed continuously from the 1st side surface C side to the 2nd side surface D side. On the other hand, between the surface side plasticization area | region W1 and the back surface side plasticization area | region W2, the fine unbaked area | region j continuous from the 1st side surface C side to the 2nd side surface D side is formed. It is.
여기서, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)에는, 본 접합용 회전 도구(G)의 진행 방향(화살표 V1, V2 참조) 좌측, 즉 제2 금속 부재(1b)에, 제1 측면(C)측으로부터 제2 측면(D)측에 걸쳐 연속되는 터널 형상 공동 결함(R1, R2)이 발생하고 있는 것으로 한다. 터널 형상 공동 결함(R1, R2)은, 마찰 교반 접합을 행하면, 버어의 다발에 의해 메탈이 부족함으로써 형성되는 것이다.Here, the surface-side small flame region (W1) and the back side small flame region (W2), the advancing direction of the joining rotation tool (G) for (see the arrow V 1, V 2) the left side, i.e., the second metal member (1b ), It is assumed that tunnel-shaped cavity defects R 1 and R 2 that are continuous from the first side C side to the second side D side are generated. Tunnel-shaped cavity defects R 1 and R 2 are formed by lack of metal due to bundles of burrs when friction stir welding is performed.
또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2)의 양단부에는, 산화 피막(S1 내지 S4)이 권취되어 있는 것으로 한다. 산화 피막(S1 내지 S4)은, 제1 측면(C) 또는 제2 측면(D)에 형성된 산화 피막을 피접합 금속 부재(1)의 내부에 권취함으로써, 형성되는 것이다. 예를 들어, 산화 피막(S1)은 본 접합용 회전 도구(G)를 우회전시키고 있으므로, 제2 측면(D)에 형성된 산화 피막을 제2 금속 부재(1b)의 내부에 권취함으로써, 이면측 소성화 영역(W2)에 관한 제2 금속 부재(1b)측에 형성되기 쉽다.In addition, as shown in FIG. 10, it is assumed that the oxide films S 1 to S 4 are wound at both ends of the surface-side plasticized region W1 and the back-side plasticized region W2. The oxide films S 1 to S 4 are formed by winding the oxide film formed on the first side surface C or the second side surface D inside the joined
(8) 오목 홈 형성 공정 (8) concave groove forming process
오목 홈 형성 공정은, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 있어서, 맞댐부(J1)를 따라 오목 홈(K)을 형성하는 공정이다. 오목 홈(K)은, 이후에 설명하는 측면 용접 공정에 있어서, 용접 금속을 충전시키는 홈이다. 오목 홈(K)은, 본 실시 형태에 있어서는 공지의 엔드밀 등을 이용하여, 일정한 폭(m), 깊이(p)로 이면(B)으로부터 표면(A)에 걸쳐 연속해서 형성되어 있다.The recessed groove formation process is a process of forming the recessed groove K in the 1st side surface C and the 2nd side surface D along the butt | matching part J1. The recessed groove K is a groove | channel which fills a weld metal in the side welding process demonstrated later. In the present embodiment, the recessed grooves K are continuously formed from the rear surface B to the surface A at a constant width m and depth p using a known end mill or the like.
오목 홈(K)을 마련함으로써, 이후에 설명하는 용접을 행할 때에, 용접 금속을 적절하게 충전시킬 수 있는 동시에, 산화 피막(S1 내지 S4)(도 10 참조)을 제거할 수 있다. 즉, 오목 홈(K)의 폭(m) 및 깊이(p)는, 산화 피막(S1 내지 S4)의 크기(범위)에 따라서 적절하게 설정하면 좋다. 또한, 오목 홈(K)의 폭(m)과, 이면측 소성화 영역(W2)의 폭(n)은, m < n가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 용접 시에 용접 금속을 충전하는 범위를 작게 할 수 있으므로, 작업 효율을 높일 수 있다. 또한, 오목 홈(K)은, 본 실시 형태에 있어서는 단면에서 보아 직사각형으로 형성했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며 다른 형상이라도 좋다.By providing the concave groove K, when performing the welding described later, the weld metal can be appropriately filled and the oxide films S 1 to S 4 (see FIG. 10) can be removed. That is, the width m and the depth p of the concave groove K may be appropriately set in accordance with the size (range) of the oxide films S 1 to S 4 . Moreover, it is preferable that the width m of the recessed groove K and the width n of the back surface side plasticization area | region W2 are formed so that m <n. Thereby, since the range which fills a weld metal at the time of welding can be made small, working efficiency can be improved. In addition, although the recessed groove K was formed in rectangular shape by the cross section in this embodiment, it is not limited to this and may be another shape.
(9) 측면 용접 공정 (9) side welding process
측면 용접 공정은, 도 12 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 관한 미소성화 영역(j)을 따라 용접을 행하는 공정이다. 본 실시 형태에 있어서는, TIG 용접, MIG 용접 등에 의해 패딩 용접을 행하는 것이 바람직하다. 패딩 용접에 의해, 오목 홈(K)에 용접 금속(T)을 충전시킬 수 있다. 이에 의해, 표면측 소성화 영역(W1) 및 이면측 소성화 영역(W2) 사이에 존재하는 미소성화 영역(j)을 용접 금속(T)으로 확실하게 밀폐하는 동시에, 접합 부위의 강도를 높일 수 있다.The side welding process is a process of welding along the unbaked area | region j regarding 1st side surface C and 2nd side surface D, as shown to FIG. 12 (a). In this embodiment, it is preferable to perform padding welding by TIG welding, MIG welding, etc. By the padding welding, the concave groove K can be filled with the weld metal T. FIG. Thereby, the unfired region j existing between the surface-side plasticized region W1 and the back-side plasticized region W2 is reliably sealed with the welding metal T, and the strength of the joining site can be increased. have.
또한, 가령 제1 측면(C)으로부터 제2 측면(D)으로 연속되는 터널 형상 공동 결함(R1, R2)(도 10 참조)이 형성되었다고 해도, 오목 홈(K)에 용접 금속(T)이 충전됨으로써 터널 형상 공동 결함(R1, R2)을 분단하고, 피접합 금속 부재(1) 속에 봉입할 수 있다. 또한, 용접 재료는 피접합 금속 부재(1)와 달라도 좋지만, 본 실시 형태에 있어서는 동일한 재료를 사용하고 있다. Further, for example, a first tunnel-shaped cavity defects are continuous in a second side (D) from the wing (C) (R 1, R 2) ( see Fig. 10) even if they are formed, the weld metal in the concave groove (K) (T ), The tunnel-shaped cavity defects R 1 and R 2 can be divided and enclosed in the
(10) 패딩부 절제 공정(10) padding ablation process
패딩부 절제 공정은, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이 측면 용접 공정에서 충전된 용접 금속(T) 중, 제1 측면(C) 또는 제2 측면(D)의 표면으로부터 돌출되는 부분[패딩부(T')]을 절제하는 공정이다. 이러한 패딩부(T')를 절제함으로써, 제1 측면(C) 또는 제2 측면(D)의 표면을 평활하게 성형할 수 있다.The padding part ablation process is a part which protrudes from the surface of the 1st side surface C or the 2nd side surface D of the welding metal T filled in the side welding process as shown to FIG. 12 (b). Padding portion T ']. By cutting off this padding part T ', the surface of the 1st side surface C or the 2nd side surface D can be shape | molded smoothly.
이상 설명한 본 발명에 관한 접합 방법에 따르면, 도 1에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(1)의 맞댐부(J1) 중, 표면(A) 및 이면(B)측이 마찰 교반에 의해 접합되는 동시에, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)을 용접해서 표면측 소성화 영역(W1)과 이면측 소성화 영역(W2) 사이에 존재하는 미소성화 영역(j)을 용접 금속(T)으로 덮어서 밀폐하므로, 피접합 금속 부재(1)의 양측면 간의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.According to the joining method which concerns on this invention demonstrated above, as shown in FIG. 1, the front surface A and the back surface B side are joined by friction stirring among the abutting part J1 of the to-
또한, 제1 측면(C)으로부터 제2 측면에 연통하는 터널 형상 공동 결함(R1, R2)이 형성되었다고 해도, 오목 홈(K)에 용접 금속(T)을 충전시킴으로써 터널 형상 공동 결함(R1, R2)을 분단하고, 피접합 금속 부재(1) 속에 봉입할 수 있다. 또한, 표면측 소성화 영역(W1)과 이면측 소성화 영역(W2)에 산화 피막(S1 내지 S4)(도 10 참조)이 권취되었다고 해도, 오목 홈(K)을 형성할 때에 당해 산화 피막(S1 내지 S4)을 절제할 수 있다. 이에 의해, 피접합 금속 부재(1)의 기밀성 및 수밀성을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, even when tunnel-shaped cavity defects R 1 and R 2 communicating from the first side surface C to the second side surface are formed, the tunnel-shaped cavity defects are formed by filling the concave groove K with the weld metal T. R 1 and R 2 may be divided and encapsulated in the
또한, 측면 용접 공정에 있어서, 패딩 용접을 행함으로써, 오목 홈(K)에 용접 금속(T)을 쉽게 충전시킬 수 있는 동시에, 용접 금속(T) 중 측면으로부터 돌출된 패딩부(T')를 절제함으로써, 마무리면도 평활하게 할 수 있다.Further, in the side welding step, the padding welding can easily fill the concave groove K with the weld metal T, and at the same time, the padding portion T 'protruding from the side surface of the weld metal T is removed. By cutting off, the finishing surface can also be smoothed.
[제2 실시 형태] Second Embodiment
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described.
제1 실시 형태에 있어서는, 오목 홈(K)을 형성한 후에 측면 용접 공정을 행했지만, 본 발명에 관한 제2 실시 형태와 같이 오목 홈(K)을 마련하지 않아도 좋다. In 1st Embodiment, although the side welding process was performed after the recessed groove K was formed, it is not necessary to provide the recessed groove K like 2nd Embodiment which concerns on this invention.
도 13은, 제2 실시 형태를 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 Ⅵ-Ⅵ 화살표 방향에서 본 단면도이다.FIG. 13: is a figure which shows 2nd Embodiment, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing seen from the VI-VI arrow direction of (a).
제2 실시 형태에 관한 측면 용접 공정에 있어서는, 오목 홈(K)을 마련하지 않고, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)측의 맞댐부(J1)[미소성화 영역(j)]를 따라 용접을 행한다. 그리고 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이, 용접 금속(T) 중, 제2 측면(D)으로부터 돌출한 패딩부(T')를 절제하여, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)의 표면을 평활하게 마무리해도 좋다. 이러한 접합 방법이라도, 피접합 금속 부재(1)의 양측면 간의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.In the side welding process which concerns on 2nd Embodiment, the butt | matching part J1 (unfired area | region j) of the 1st side surface C and the 2nd side surface D side, without providing the recessed groove K. Welding is performed along. And as shown to Fig.13 (b), among the welding metal T, the padding part T 'which protruded from the 2nd side surface D is excised and the 1st side surface C and the 2nd side surface ( You may finish the surface of D) smoothly. Even in such a joining method, the airtightness and watertightness between the both side surfaces of the to-
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절하게 변경이 가능하다. 예를 들어, 본 실시 형태에 있어서는 피접합 금속 부재(1)의 양측면에 측면 용접 공정을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 한쪽의 측면에 용접을 행하는 것만이라도 좋다. 또한, 본 접합용 회전 도구(G)의 회전 방향이나 진행 방향은, 상기한 형태에 한정되는 것은 아니다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, it can change suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in this embodiment, although the side welding process was performed to both side surfaces of the to-
또한, 측면 용접 공정에 있어서는, 본 실시 형태에 있어서는 TIG 용접 또는 MIG 용접을 채용했지만, 어디까지나 예시이며, 다른 용접이라도 좋다. 또한, 본 실시 형태에 관한 마찰 교반 장치는, 피접합 금속 부재의 상방으로부터 마찰 교반을 행하는 것이었지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 피접합 금속 부재의 주위를 본 접합용 회전 도구(G)가 이동하면서 마찰 교반을 행해도 된다. 또한, 제1 예비 공정, 제1 본 접합 공정, 제2 예비 공정 및 제2 본 접합 공정에 관한 마찰 교반의 경로는 어디까지나 예시이며, 다른 경로라도 좋다. 또한, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)는, 속이 빈 부재라도 좋다.In addition, in the side welding process, although TIG welding or MIG welding was employ | adopted in this embodiment, it is an illustration to the last and other welding may be sufficient. In addition, although the friction stirring apparatus which concerns on this embodiment performed friction stirring from the upper side of the to-be-joined metal member, it is not limited to this, The rotation tool G for joining which looked around the to-be-joined metal member moves. You may perform friction stirring, carrying out. In addition, the path | route of friction stirring concerning a 1st preliminary process, a 1st main joining process, a 2nd preliminary process, and a 2nd main joining process is an illustration to the last, and another route may be sufficient. The
[제3 실시 형태] [Third Embodiment]
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다.Next, a third embodiment of the present invention will be described.
제3 실시 형태의 접합 구조물의 제조 방법은, 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 단부면과 제2 금속 부재(1b)의 단부면을 맞대서 이루어지는 접합 구조물(21)의 제조 방법이며, 접합 구조물(21)의 표면(A) 및 이면(B)으로부터 마찰 교반 접합을 행한 후에, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 형성된 오목 홈(K21, K21)에 조인트 부재(U, U)를 삽입해서 용접을 행하는 것이다.In the manufacturing method of the joining structure of 3rd Embodiment, as shown in FIG. 14, the joining
본 실시 형태의 접합 구조물의 제조 방법은, (1) 맞댐 공정, (2) 제1 본 접합 공정, (3) 제2 본 접합 공정, (4) 오목 홈 형성 공정, (5) 오목 홈 용접 공정, (6) 조인트 부재 삽입 공정, (7) 제3 본 접합 공정, (8) 제4 본 접합 공정, (9) 측면 용접 공정을 포함하는 것이다. 이하, 각 공정에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 상하 좌우 전후는, 도 14의 화살표를 따른다.The manufacturing method of the joining structure of this embodiment is (1) abutting process, (2) 1st bone joining process, (3) 2nd bone joining process, (4) concave groove formation process, (5) concave groove welding process. , (6) joint member insertion step, (7) third bone bonding step, (8) fourth bone bonding step, and (9) side welding step. Hereinafter, each process is explained in full detail. In addition, the top, bottom, left, and right back and forth in this embodiment follow the arrow of FIG.
(1) 맞댐 공정 (1) butt process
맞댐 공정은, 도 15 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 단부면(11a)과 제2 금속 부재(1b)의 단부면(11b)을 맞대는 공정이다. 맞댐 공정은, 제1 실시 형태에 관한 맞댐 공정과 거의 동등하므로, 중복되는 설명은 생략한다.The butt process is a process of butt | matching the
(2) 제1 본 접합 공정 (2) First main bonding step
제1 본 접합 공정은, 도 18에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J21)에 대하여, 접합 구조물(21)의 표면(A)으로부터 본 접합용 회전 도구(G)(도 4 참조)를 사용해서 마찰 교반 접합을 행하는 공정이다. As shown in FIG. 18, the first main joining step is performed from the surface A of the joining
제1 본 접합 공정은, 접합 구조물(21)에 탭재(2, 3)를 배치하는 탭재 배치 공정과, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J21)에 대하여 표면(A)으로부터 마찰 교반을 행하는 본 접합 공정을 포함하는 것이다.The first main joining step includes a tab member arranging step of arranging the
탭재 배치 공정은, 도 16에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(21)의 접합부의 좌우 양측에 한 쌍의 탭재(2, 3)를 배치하는 공정이다. 이 탭재(2, 3)는, 이후에 설명하는 마찰 교반 공정에 있어서, 본 접합용 회전 도구(G)(도 4 참조)를 압박시키는 개시 위치 및 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키는 종료 위치를 설정하는 것이다.As shown in FIG. 16, the tab member arrangement step is a step of arranging the pair of
제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)는, 직육면체의 금속 부재이며, 본 실시 형태에서는 접합 구조물(21)과 동등한 소재를 사용하고 있다. 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)의 표면 및 이면은, 접합 구조물(21)의 표면(A) 및 이면(B)과 동일한 높이의 면으로 형성되어 있다. The
제1 탭재(2)는 접합 구조물(21)의 제1 측면(C)에 접촉해서 배치되고, 제2 탭재(3)는 접합 구조물(21)의 제2 측면(D)에 접촉해서 배치된다.The
제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)와 접합 구조물(21)은, 각각 들어간 구석부에 있어서 용접에 의해 가접합되어 있다.The
본 접합 공정은, 도 18에 도시한 바와 같이, 마찰 교반의 개시 위치(SP1)에 삽입한 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을, 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EP2)까지 이동시켜, 맞댐부(J21)의 마찰 교반을 행하는 공정이다.As shown in FIG. 18, this joining process is the end position E, without leaving the stirring pin G2 of the rotary tool G for bone bonding inserted in the starting position S P1 of friction stirring in the middle. It moves to P2 ) and it is the process of carrying out friction stir of the butt | matching part J21.
우선, 도 17 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(2)의 적소에 마련한 개시 위치(SP1)의 바로 위에 본 접합용 회전 도구(G)를 위치시키고, 계속해서 본 접합용 회전 도구(G)를 회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)을 개시 위치(SP1)에 압박한다. First, as shown in Figure 17 (a), the
본 접합용 회전 도구(G)의 회전 속도는, 교반 핀(G2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 접합 구조물(21) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되어 있다.The rotation speed of this joining rotary tool G is set according to the material, thickness, etc. of the joining
교반 핀(G2)이 제1 탭재(2)의 표면에 접촉하면, 마찰열에 의해 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 소성 유동화하고, 도 17의 (b)에 도시한 바와 같이, 교반 핀(G2)이 제1 탭재(2)에 삽입된다.When the stirring pin G2 contacts the surface of the
또한, 본 접합용 회전 도구(G)의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍을 형성한 경우에는, 본 접합용 회전 도구(G)를 압입할 때의 압입 저항을 줄일 수 있어, 마찰 교반 접합의 정밀도를 높이는 동시에, 신속하게 접합 작업을 행할 수 있다.In addition, when a preliminary hole is formed in advance at the insertion scheduled position of the main joining rotary tool G, the press-in resistance at the time of press-fitting the main joining rotary tool G can be reduced, and the precision of friction stir welding is improved. At the same time, the joining operation can be performed quickly.
교반 핀(G2) 전체가 제1 탭재(2)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제1 탭재(2)의 표면에 접촉하면, 도 18에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 도구(G)를 회전시키면서 맞댐부(J21)를 향해 이동시킨다. When the whole stirring pin G2 enters the
본 접합용 회전 도구(G)의 이동 속도(이송 속도)는, 교반 핀(G2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 접합 구조물(21) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되어 있다. The moving speed (feeding speed) of the rotary tool G for joining is set according to the material, thickness, etc. of the joining
본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 표면측 소성화 영역(W21)이 형성된다[도 17의 (b) 참조].When the joining rotary tool G is moved, the metal around the stirring pin G2 is plasticized in turn, and at the position away from the stirring pin G2, the metal that has been plasticized is cured again and the surface is hardened. The side plasticization area | region W21 is formed (refer FIG. 17 (b)).
본 접합 공정에서는, 개시 위치(SP1)로부터 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 이음매(경계선) 위에 설정한 루트를 따라, 본 접합용 회전 도구(G)를 연속해서 이동시킴으로써, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J21)에 대하여 마찰 교반을 행한다.This bonding step, according to the first metal member (1a) and the seam root set top (boundary) of the second metal member (1b) from the starting position (S P1), in succession to the joining rotation tool (G) for By moving, friction stirring is performed with respect to the butt | matching part J21 of the
그리고 본 접합용 회전 도구(G)가 맞댐부(J21)를 통과하고, 제2 탭재(3)의 적소에 설치한 종료 위치(EP2)에 도달하면, 본 접합용 회전 도구(G)를 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(G2)을 종료 위치(EP2)로부터 이탈시킨다. 이에 의해, 접합 구조물(21)의 표면(A)측의 마찰 교반 접합이 완료된다.And when this joining rotary tool G passes through the butt | matching part J21, and reaches | attains the end position E P2 provided in place of the
또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(2)에 개시 위치(SP1)를 마련하고, 제2 탭재(3)에 종료 위치(EP2)를 마련하고 있지만, 제2 탭재(3)에 개시 위치(SP1)를 마련하고, 제1 탭재(2)에 종료 위치(EP2)를 마련해도 좋다.In addition, in this embodiment, although the starting position S P1 is provided in the
(3) 제2 본 접합 공정 (3) 2nd main bonding process
제2 본 접합 공정은, 도 19에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J21)에 대하여, 접합 구조물(21)의 이면(B)으로부터 마찰 교반 접합을 행하는 공정이다. As shown in FIG. 19, the second main bonding step is performed from the rear surface B of the
제2 본 접합 공정에서는, 제1 본 접합 공정이 종료되면, 접합 구조물(21)을 도시하지 않은 마찰 교반 장치로부터 일단 제거하여, 이면(B)을 상방으로 향하게 하여 다시 고정한다.In the second main joining step, when the first main joining step is completed, the joining
제2 본 접합 공정은, 탭재 배치 공정이 포함되어 있지 않은 것 이외는, 상기한 제1 본 접합 공정과 동등하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.Since the 2nd main joining process is the same as that of the said 1st main joining process except the tab material arrangement process not being included, the detailed description is abbreviate | omitted.
또한, 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 이면측 소성화 영역(W22)이라 한다. 또한, 제2 본 접합 공정이 종료되면, 접합 구조물(21)로부터 탭재(2, 3)를 절삭해서 제거한다.In addition, the plasticization area | region formed in the 2nd main bonding process is called back surface plasticization area | region W22. Moreover, when the 2nd main joining process is complete | finished, the
(4) 오목 홈 형성 공정 (4) concave groove forming process
오목 홈 형성 공정은, 도 20에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(21)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 있어서, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J21)를 따라 오목 홈(K21, K21)을 형성하는 공정이다. 본 실시 형태에서는, 공지의 엔드밀 등의 절삭 공구를 이용하여, 일정한 폭 및 깊이로 표면(A)으로부터 이면(B)에 걸쳐 연속해서 오목 홈(K21, K21)을 형성하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 양측의 오목 홈(K21, K21) 사이에 남은 맞댐부(J21)의 폭이, 접합 구조물(21)의 최대 폭의 절반 정도가 되도록 오목 홈(K21)의 깊이를 설정하고 있다.As shown in FIG. 20, the concave groove forming step includes the
(5) 오목 홈 용접 공정 (5) concave groove welding process
오목 홈 용접 공정은, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J21)를 따라, 양측의 오목 홈(K21, K21) 내에 제1 홈부(K22)를 형성하는 홈부 형성 공정(도 21 참조)과, 제1 홈부(K22)에 용접 금속을 충전하는 용접 금속 충전 공정(도 22 참조)을 포함하는 것이다.In the concave groove welding step, the groove portion for forming the first groove portion K22 in the concave grooves K21 and K21 on both sides along the butt portion J21 of the
홈부 형성 공정에서는, 도 21에 도시한 바와 같이, 양측의 오목 홈(K21, K21) 내의 측면에 노출된 맞댐부(J21)를 따라, 오목 형상의 제1 홈부(K22)를 형성한다. 본 실시 형태에서는, 공지의 엔드밀 등의 절삭 공구를 이용하여, 일정한 폭 및 깊이로 표면(A)으로부터 이면(B)에 걸쳐 연속해서 제1 홈부(K22)를 형성하고 있다. In the groove portion forming step, as shown in FIG. 21, the first groove portion K22 having a concave shape is formed along the butt portion J21 exposed to the side surfaces in the recessed grooves K21 and K21 on both sides. In the present embodiment, the first groove portion K22 is continuously formed from the surface A to the rear surface B at a constant width and depth using a cutting tool such as a known end mill.
제1 홈부(K22)의 홈 폭은 한정되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는 표면측 소성화 영역(W21) 및 이면측 소성화 영역(W22)의 폭보다도 작은 홈 폭으로 설정되어 있다. 또한, 표면측 소성화 영역(W21), 이면측 소성화 영역(W22)에 공동 결함이 형성될 우려가 있는 경우에는, 공동 결함을 포함하도록 제1 홈부(K22) 내의 홈 폭을 설정하는 것이 바람직하다.The groove width of the first groove portion K22 is not limited, but is set to a groove width smaller than the widths of the surface side plasticized region W21 and the back side plasticized region W22 in this embodiment. In addition, when there exists a possibility that a cavity defect may be formed in surface side plasticization area | region W21 and back surface plasticization area | region W22, it is preferable to set the groove width in 1st groove part K22 so that a cavity defect may be included. Do.
용접 금속 충전 공정에서는, 도 22에 도시한 바와 같이, 제1 홈부(K22)에 MIG 용접 등의 패딩 용접을 행함으로써, 제1 홈부(K22)에 용접 금속(T21)을 충전한다. 이에 의해, 표면(A)측의 표면측 소성화 영역(W21)과 이면(B)측의 이면측 소성화 영역(W22) 사이에 형성된 미소성화 영역이 덮인다. 또한, 제1 홈부(K22) 내에 공동 결함이 포함될 경우에는, 그 공동 결함이 용접 금속(T21)에 의해 폐색된다.In the weld metal filling step, as shown in FIG. 22, the first groove portion K22 is filled with the weld metal T21 by performing padding welding such as MIG welding on the first groove portion K22. Thereby, the unfired area | region formed between the surface side plasticization area | region W21 of the surface A side, and the back surface side plasticization area | region W22 of the back surface B side is covered. In addition, when a cavity defect is included in the 1st groove part K22, the cavity defect is closed by the welding metal T21.
또한, 용접 금속 충전 공정은 MIG 용접에 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 용접을 행해도 된다. 또한, 용접 재료는 접합 구조물(21)과 달라도 좋지만, 본 실시 형태에서는 동일한 재료를 사용하고 있다.In addition, a welding metal filling process is not limited to MIG welding, You may perform other well-known welding. In addition, although a welding material may differ from the joining
또한, 제1 홈부(K22)에 용접 금속(T21)을 충전한 후에, 제1 홈부(K22)에 충전된 용접 금속(T21) 중 오목 홈(K21) 내의 측면(저면)으로부터 돌출되어 있는 부분을 절제한다.Further, after the welding metal T21 is filled in the first groove portion K22, a portion protruding from the side surface (bottom surface) in the concave groove K21 among the welding metal T21 filled in the first groove portion K22 is removed. Abstinence
(6) 조인트 부재 삽입 공정 (6) Joint member insertion process
조인트 부재 삽입 공정은, 도 23에 도시한 바와 같이, 양측의 오목 홈(K21, K21)에 조인트 부재(U, U)를 삽입하는 공정이다.The joint member insertion step is a step of inserting the joint members U and U into the concave grooves K21 and K21 on both sides, as shown in FIG.
조인트 부재(U)는, 직육면체의 금속 부재이며, 그 상하 높이 치수, 좌우 폭 치수, 전후 폭 치수를, 오목 홈(K21)의 각 치수와 동일하게 하고 있다. 본 실시 형태에서는 접합 구조물(21)과 동일한 조성의 금속 재료로 조인트 부재(U)를 형성하고 있지만, 마찰 교반 가능한 금속 재료이면 된다.The joint member U is a metal member of a rectangular parallelepiped, and makes the upper and lower height dimensions, the left and right width dimensions, and the front and rear width dimensions the same as each dimension of the recessed groove K21. In this embodiment, although the joint member U is formed from the metal material of the composition similar to the joining
제1 측면(C)측의 오목 홈(K21)에 삽입된 조인트 부재(U)에서는, 표면(상면)과 접합 구조물(21)의 표면(A)을 동일한 높이의 면으로 하고, 측면과 접합 구조물(21)의 측면(C)을 동일한 높이의 면으로 하고, 이면(하면)과 접합 구조물(21)의 이면(B)을 동일한 높이의 면으로 한다. In the joint member U inserted in the concave groove K21 on the side of the first side surface C, the surface (upper surface) and the surface A of the joining
마찬가지로, 제2 측면(D)측의 오목 홈(K21)에 삽입된 조인트 부재(U)에서는, 표면(상면)과 접합 구조물(21)의 표면(A)을 동일한 높이의 면으로 하고, 측면과 접합 구조물(21)의 측면(D)을 동일한 높이의 면으로 하고, 이면(하면)과 접합 구조물(21)의 이면(B)을 동일한 높이의 면으로 한다.Similarly, in the joint member U inserted in the concave groove K21 on the side of the second side surface D, the surface (upper surface) and the surface A of the joining
(7) 제3 본 접합 공정(7) Third bone bonding step
제3 본 접합 공정은, 도 25에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(21)과 각 조인트 부재(U, U)의 맞댐부(J22, J23)에 대하여, 접합 구조물(21)의 표면(A)으로부터 본 접합용 회전 도구(G)를 사용해서 마찰 교반 접합을 행하는 공정이다. As for the 3rd main joining process, as shown in FIG. 25, the surface A of the joining
제3 본 접합 공정은, 접합 구조물(21)에 탭재(4, 5)를 배치하는 탭재 배치 공정(도 24 참조)과, 접합 구조물(21)과 각 조인트 부재(U, U)의 맞댐부(J22, J23)에 대하여 표면(A)으로부터 마찰 교반을 행하는 본 접합 공정(도 25 참조)을 포함하는 것이다.The 3rd main joining process is the tab material arrangement process (refer FIG. 24) which arrange | positions the
탭재 배치 공정은, 도 24에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(21)의 접합부의 좌우 양측에 한 쌍의 탭재(4, 5)를 배치하는 공정이다. 이 탭재(4, 5)는, 이후에 설명하는 본 접합 공정에 있어서, 본 접합용 회전 도구(G)를 압박시키는 개시 위치(SP3, SP5) 및 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키는 종료 위치(EP4, EP6)를 설정하는 것이다(도 25 참조).As shown in FIG. 24, the tab member arrangement step is a step of arranging the pair of
제3 탭재(4) 및 제4 탭재(5)는, 직육면체의 금속 부재이며, 본 실시 형태에서는 접합 구조물(21)과 동등한 소재를 사용하고 있다. 제3 탭재(4) 및 제4 탭재(5)의 표면 및 이면은, 접합 구조물(21)의 표면(A) 및 이면(B)과 동일한 높이의 면으로 형성되어 있다. The
제3 탭재(4)는 접합 구조물(21)의 제1 측면(C)에 접촉해서 배치되고, 제4 탭재(5)는 접합 구조물(21)의 제2 측면(D)에 접촉해서 배치된다.The
제3 탭재(4) 및 제4 탭재(5)와 접합 구조물(21)은, 각각 들어간 구석부에 있어서 용접에 의해 가접합되어 있다.The
본 접합 공정에서는, 도 25에 도시한 바와 같이, 제3 탭재(4)의 표면에 설정된 개시 위치(SP3)에 삽입한 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을, 접합 구조물(21)과 우측의 조인트 부재(U)와의 이음매를 통과하여, 제3 탭재(4)의 표면에 설정된 종료 위치(EP4)까지 이동시킴으로써, 접합 구조물(21)과 우측의 조인트 부재(U)와의 맞댐부(J22)의 마찰 교반을 행한다.In this bonding process, as shown in FIG. 25, the stirring pin G2 of the rotation tool G for this bonding inserted in the starting position S P3 set in the surface of the
마찬가지로, 제4 탭재(5)의 표면에 설정된 개시 위치(SP5)에 삽입한 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을, 접합 구조물(21)과 좌측의 조인트 부재(U)와의 이음매를 통과하여, 제4 탭재(5)의 표면에 설정된 종료 위치(EP6)까지 이동시킴으로써, 접합 구조물(21)과 좌측의 조인트 부재(U)와의 맞댐부(J23)의 마찰 교반을 행한다. 제3 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 표면측 소성화 영역(W23)이라 한다.Similarly, the joining
또한, 제3 본 접합 공정에서 행해지는 마찰 교반 접합은, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 행해진 마찰 교반 접합과 동등하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, since the friction stir welding performed in a 3rd main joining process is equivalent to the friction stir welding performed in a 1st main joining process and a 2nd main joining process, the detailed description is abbreviate | omitted.
(8) 제4 본 접합 공정(8) 4th main bonding process
제4 본 접합 공정은, 도 26에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(21)과 각 조인트 부재(U, U)와의 맞댐부(J22, J23)에 대하여, 접합 구조물(21)의 이면(B)으로부터 본 접합용 회전 도구(G)를 사용해서 마찰 교반을 행하는 공정이다. In the fourth main bonding step, as shown in FIG. 26, the rear surface B of the
제4 본 접합 공정에서는, 제3 본 접합 공정이 종료되면, 접합 구조물(21)을 도시하지 않은 마찰 교반 장치로부터 일단 제거하여, 이면(B)을 상방으로 향하게 하여 다시 고정한다.In the 4th main joining process, when the 3rd main joining process is complete | finished, it remove | eliminates the joining
제4 본 접합 공정은, 탭재 배치 공정이 포함되어 있지 않은 것 이외는, 상기한 제3 본 접합 공정과 동등하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.Since the 4th main bonding process is the same as that of the said 3rd main bonding process except the tab material arrangement process not being included, the detailed description is abbreviate | omitted.
또한, 제4 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 이면측 소성화 영역(W24)이라 한다. 또한, 제4 본 접합 공정이 종료되면, 접합 구조물(21)로부터 탭재(4, 5)를 절삭해서 제거한다.In addition, the plasticization area | region formed at the 4th main bonding process is called back surface plasticization area | region W24. In addition, when the 4th main joining process is complete | finished, the
(9) 측면 용접 공정 (9) side welding process
측면 용접 공정은, 접합 구조물(21)의 양측면(C, D)에 있어서, 접합 구조물(21)과 조인트 부재(U)의 맞댐부(J22, J23)를 따라, 제2 홈부(K23, K23, K23, K23)를 형성하는 홈부 형성 공정(도 26 참조)과, 각 제2 홈부(K23)에 용접 금속을 충전하는 용접 금속 충전 공정(도 14 참조)을 포함하는 것이다.The side welding process is performed on the two side surfaces C and D of the joining
홈부 형성 공정에서는, 도 26에 도시한 바와 같이 접합 구조물(21)의 양측면(C, D)에 노출된 맞댐부(J22, J23)를 따라, 오목 형상의 제2 홈부(K23)를 형성한다. 본 실시 형태에서는, 공지의 엔드밀 등의 절삭 공구를 이용하여, 일정한 폭 및 깊이로 표면(A)으로부터 이면(B)에 걸쳐 연속해서 제2 홈부(K23)를 형성하고 있다.In the groove portion forming step, as shown in FIG. 26, the concave second groove portion K23 is formed along the butt portions J22 and J23 exposed on both side surfaces C and D of the joining
제2 홈부(K23)의 홈 폭은 한정되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에서는 표면측 소성화 영역(W23), 이면측 소성화 영역(W24)의 폭보다도 작은 홈 폭으로 설정되어 있다. 또한, 표면측 소성화 영역(W23), 이면측 소성화 영역(W24)에 공동 결함이 형성될 우려가 있는 경우에는, 공동 결함을 포함하도록 제2 홈부(K23) 내의 홈 폭을 설정하는 것이 바람직하다.The groove width of the second groove portion K23 is not limited, but is set to a groove width smaller than the widths of the surface-side plasticization region W23 and the back-side plasticization region W24 in this embodiment. Moreover, when there exists a possibility that a cavity defect may be formed in the surface side plasticization area | region W23 and the back side plasticization area | region W24, it is preferable to set the groove width in the 2nd groove part K23 so that a cavity defect may be included. Do.
용접 금속 충전 공정에서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 제2 홈부(K23)에 MIG 용접 등의 패딩 용접을 행함으로써, 제2 홈부(K23)에 용접 금속(T22)을 충전한다. 이에 의해, 표면(A)측의 표면측 소성화 영역(W23)과 이면(B)측의 이면측 소성화 영역(W24)과의 사이에 형성된 미소성화 영역이 덮인다. 또한, 제2 홈부(K23) 내에 공동 결함이 포함될 경우에는, 그 공동 결함이 용접 금속(T22)에 의해 폐색된다.In the weld metal filling step, as shown in FIG. 14, the second groove portion K23 is filled with the weld metal T22 by performing padding welding such as MIG welding on the second groove portion K23. Thereby, the unfired area | region formed between the surface side plasticization area | region W23 of the surface A side, and the back surface side plasticization area | region W24 of the back surface B side is covered. In addition, when a cavity defect is contained in the 2nd groove part K23, the cavity defect is closed by the welding metal T22.
또한, 용접 금속 충전 공정은, MIG 용접에 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 용접을 행해도 된다. 또한, 용접 재료는 접합 구조물(21)과 달라도 좋지만, 본 실시 형태에서는 동일한 재료를 사용하고 있다.In addition, a welding metal filling process is not limited to MIG welding, You may perform other well-known welding. In addition, although a welding material may differ from the joining
또한, 제2 홈부(K23)에 용접 금속(T22)을 충전한 후에, 제2 홈부(K23)에 충전된 용접 금속(T22) 중 접합 구조물(21)의 측면(C, D)으로부터 돌출되어 있는 부분을 절제한다.In addition, after the welding metal T22 is filled in the second groove K23, the welding metal T22 filled in the second groove K23 protrudes from the side surfaces C and D of the joining
이상과 같은 각 공정에 의해, 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 단부면과 제2 금속 부재(1b)의 단부면이 접합된 접합 구조물(21)이 형성된다.As described above, as shown in FIG. 14, the joining
본 실시 형태의 접합 구조물의 제조 방법에 따르면, 도 14에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(21)의 표면(A), 이면(B) 및 양측면(C, D)에 있어서, 접합 구조물(21)과 각 조인트 부재(U, U)와의 맞댐부(J22, J23)가 접합되어, 접합 구조물(21)과 각 조인트 부재(U, U)와의 이음매 전체가 폐쇄되므로, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.According to the manufacturing method of the joining structure of this embodiment, as shown in FIG. 14, the joining
또한, 오목 홈 용접 공정에 있어서, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J21)에 대하여, 오목 홈(K21) 내로부터 용접이 행해진 후에, 오목 홈(K21)에 조인트 부재(U)가 삽입되고, 측면 용접 공정에 있어서, 접합 구조물(21)과 조인트 부재(U)의 맞댐부(J22, J23)에 대하여 측면(C, D)으로부터 용접이 행해진다. 따라서, 접합 구조물(21)의 측부는 두께 방향에 있어서 2중으로 용접된 상태가 되므로, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.Further, in the concave groove welding step, after welding is performed from the concave groove K21 to the butt portion J21 of the
특히, 본 실시 형태와 같이, 맞댐부(J21)의 폭이 접합 구조물(21)의 최대 폭의 절반 정도가 되도록 설정한 경우에는, 접합 구조물(21) 중심부에서 용접이 행해지므로, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.In particular, when the width of the butt portion J21 is set to about half the maximum width of the
또한, 오목 홈 용접 공정에서는 맞댐부(J21)를 따라 형성된 제1 홈부(K22)에 용접 금속(T21)을 충전하고, 측면 용접 공정에서는 맞댐부(J22, J23)를 따라 형성된 제2 홈부(K23)에 용접 금속(T22)을 충전함으로써, 용접 금속(T21, T22)의 충전 작업을 쉽게 행할 수 있는 동시에, 각 맞댐부(J21, J22, J23)를 확실하게 밀폐할 수 있다.Further, in the concave groove welding step, the weld metal T21 is filled in the first groove part K22 formed along the butt part J21, and in the side welding step, the second groove part K23 formed along the butt parts J22 and J23. ) Can be easily filled with the weld metals T21 and T22, and the sealing portions J21, J22, and J23 can be reliably sealed.
또한, 오목 홈 용접 공정에서는, 제1 홈부(K22)에 충전된 용접 금속(T22) 중 오목 홈(K21)의 측면으로부터 돌출된 부분을 절제함으로써, 오목 홈(K21)의 측면이 평활하게 성형되고, 오목 홈(K21)의 측면과 조인트 부재(U)의 외면을 밀착시킬 수 있으므로, 접합 구조물(21)과 조인트 부재(U)의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.In the concave groove welding step, the side surface of the concave groove K21 is smoothly formed by cutting a portion protruding from the side surface of the concave groove K21 of the weld metal T22 filled in the first groove portion K22. Since the side surface of the concave groove K21 and the outer surface of the joint member U can be brought into close contact with each other, the airtightness and water tightness at the joint between the joining
또한, 측면 용접 공정에서는, 제2 홈부(K23)에 충전된 용접 금속 중 접합 구조물(21)의 측면(C, D)으로부터 돌출된 부분을 절제함으로써, 접합 구조물(21)의 마무리면을 평활하게 성형할 수 있다.Moreover, in the side welding process, the finishing surface of the joining
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 일 없이, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 설계 변경이 가능하다. As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning.
예를 들어, 본 실시 형태의 오목 홈 용접 공정에서는, 도 22에 도시한 바와 같이, 맞댐부(J21)를 따라, 표면(A)으로부터 이면(B)에 걸쳐 제1 홈부(K22)를 형성하고 있지만, 표면(A)측의 표면측 소성화 영역(W21)과 이면(B)측의 이면측 소성화 영역(W22) 사이에 형성된 미소성화 영역에 대응하는 부위에 홈부를 형성하고, 이 홈부에 용접 금속을 충전함으로써 미소성화 영역을 밀폐해도 좋다.For example, in the concave groove welding step of the present embodiment, as shown in FIG. 22, the first groove portion K22 is formed from the front surface A to the rear surface B along the butt portion J21. However, a groove is formed in a portion corresponding to the unfired region formed between the surface-side plasticized region W21 on the surface A side and the back-side plasticized region W22 on the back surface B side, and the groove portion The unbaked region may be sealed by filling the weld metal.
또한, 본 실시 형태의 측면 용접 공정에서는, 도 14에 도시한 바와 같이 맞댐부(J22, J23)를 따라, 표면(A)으로부터 이면(B)에 걸쳐 제2 홈부(K23)를 형성하고 있지만, 표면(A)측의 표면측 소성화 영역(W23)과 이면(B)측의 이면측 소성화 영역(W24) 사이에 형성된 미소성화 영역에 대응하는 부위에 홈부를 형성하고, 이 홈부에 용접 금속을 충전함으로써 미소성화 영역을 밀폐해도 좋다.In addition, in the side welding process of this embodiment, although the 2nd groove part K23 is formed along the butt | matching part J22, J23 as shown in FIG. 14 from the surface A to the back surface B, A groove is formed in a portion corresponding to the unfired region formed between the surface-side plasticization region W23 on the surface A side and the backside-side plasticization region W24 on the back surface B side, and the grooved portion is weld metal The unfired region may be sealed by filling with.
또한, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정 전에, 본 접합용 회전 도구(G)보다도 소형의 회전 도구를 이용하여, 맞댐부(J21)를 마찰 교반 접합하는 가접합 공정을 행해도 된다. 이와 같이, 맞댐부(J21)를 가접합함으로써, 맞댐부(J21)에 본 접합용 회전 도구(G)가 압입되었을 때에, 벌어짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 마찬가지로, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정 전에, 맞댐부(J22, J23)를 가접합함으로써, 맞댐부(J22, J23)에 본 접합용 회전 도구(G)가 압입되었을 때에, 벌어짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, you may perform the temporary joining process of carrying out the friction stir welding of the butt | matching part J21 using the rotating tool smaller than this rotating tool G for this bonding before a 1st main joining process and a 2nd main joining process. Thus, by temporarily joining the butt | matching part J21, it can prevent that a gap arises when this joining rotary tool G is press-fitted into the butt | matching part J21. Similarly, when the joining parts J22 and J23 are temporarily joined to the joining parts J22 and J23 before the third main joining step and the fourth main joining step, the gap is formed. It can be prevented from occurring.
또한, 본 실시 형태의 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서는, 도 18에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(21)의 좌우 양측에 한 쌍의 탭재(2, 3)를 배치하고 있지만, 탭재는 반드시 설치하지 않아도 좋다. 이와 같이, 탭재를 생략할 경우에는, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J21)의 양단부에 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고, 오목 홈 용접 공정에 있어서, 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치가 절제되도록 제1 홈부(K22)를 형성하는 것이 바람직하다.In addition, in the 1st main joining process and the 2nd main joining process of this embodiment, although the pair of
마찬가지로, 제3 본 접합 공정 및 제4 본 접합 공정에 있어서도 탭재를 설치하는 일 없이, 맞댐부(J22, J23)의 양단부에 마찰 교반의 개시 위치 및 종료 위치를 설정하고, 측면 용접 공정에 있어서, 개시 위치 및 종료 위치가 절제되도록 제2 홈부(K23)를 형성하는 것이 바람직하다.Similarly, in the 3rd main joining process and the 4th main joining process, the start position and end position of friction stirring are set to the both ends of butt | matching part J22, J23, without providing a tab material, and in a side welding process, It is preferable to form the second groove portion K23 so that the start position and the end position are cut off.
또한, 본 실시 형태에서는 도 23에 도시한 바와 같이, 오목 홈(K21)의 단면 형상을 직사각형으로 형성하고, 이 오목 홈(K21)에 직육면체의 조인트 부재(U)를 삽입하고 있지만, 오목 홈(K21) 및 조인트 부재(U)의 형상은 한정되는 것은 아니며, 다른 형상이라도 좋다.In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 23, although the cross-sectional shape of the recessed groove K21 is formed in the rectangle, and the rectangular parallelepiped joint member U is inserted in this recessed groove K21, the recessed groove ( The shape of K21) and the joint member U is not limited, A different shape may be sufficient.
[제4 실시 형태] [4th Embodiment]
다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다.Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
제4 실시 형태에 관한 접합 방법은, 도 27의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 단부면끼리를 맞대서 형성된 피접합 금속 부재(31)의 맞댐부(J1)에 대하여, 피접합 금속 부재(31)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)으로부터 용접을 행한 후, 피접합 금속 부재(31)의 표면(A) 및 이면(B)으로부터 마찰 교반 접합을 행하는 것을 특징으로 한다.In the joining method according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 27A, the joined metal member (1) formed by facing end surfaces of the
본 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 맞댐 공정, (2) 제1 측면 용접 공정, (3) 제2 측면 용접 공정, (4) 제1 본 접합 공정, (5) 제2 본 접합 공정을 포함하는 것이다. 이하에 각 공정에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 상하 좌우 전후는, 도 27의 화살표를 따른다.The joining method which concerns on this embodiment is (1) abutting process, (2) 1st side welding process, (3) 2nd side welding process, (4) 1st bone bonding process, (5) 2nd bone bonding process It will include. Each process is explained in full detail below. In addition, the top, bottom, left and right in this embodiment follow the arrow of FIG.
(1) 맞댐 공정 (1) butt process
맞댐 공정은, 도 28의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 단부면끼리를 맞대는 공정이다. 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)는, 단면에서 보아 직사각형의 금속 부재이며, 대략 동등한 형상으로 이루어진다. 제1 금속 부재(1a)의 단부면(11a)의 양측면측에는, 표면(12a)으로부터 이면(13a)을 향해 연속되는 오목 홈(Ka, Ka)이 형성되어 있다. 또한, 제2 금속 부재(1b)의 단부면(11b)의 양측면측에는, 표면(12b)으로부터 이면(13b)을 향해 연속되는 오목 홈(Kb, Kb)이 형성되어 있다.The butt process is a process which abuts the end surfaces of the
제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)는, 본 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다.In the present embodiment, the
맞댐 공정은, 제1 금속 부재(1a)의 단부면(11a)과 제2 금속 부재(1b)의 단부면(11b)을 맞대는 동시에, 제1 금속 부재(1a)의 표면(12a)과 제2 금속 부재(1b)의 표면(12b)을 동일한 높이의 면으로, 제1 금속 부재(1a)의 이면(13a)과 제2 금속 부재(1b)의 이면(13b)을 동일한 높이의 면으로 형성한다. 또한, 제1 금속 부재(1a)의 측면(14a)과 제2 금속 부재(1b)의 측면(14b)을 동일한 높이의 면으로 하는 동시에, 제1 금속 부재(1a)의 측면(15a)과 제2 금속 부재(1b)의 측면(15b)을 동일한 높이의 면으로 형성한다.The butt step abuts the
도 27에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)를 맞대서 형성된 부재를 이하, 피접합 금속 부재(31)라 하고, 그 표면을 표면(A), 이면을 이면(B), 한쪽 측면을 제1 측면(C), 다른 쪽 측면을 제2 측면(D)이라 한다.As shown in FIG. 27, a member formed by abutting the
도 28의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐면에는, 맞댐부(J31)가 형성되어 있다. 또한, 제1 금속 부재(1a)의 오목 홈(Ka)과 제2 금속 부재(1b)의 오목 홈(Kb)이 대향함으로써, 피접합 금속 부재(31)의 양측면에 표면(A)으로부터 이면(B)에 연속되는 오목 홈(K30, K30)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 28B, abutting portion J31 is formed on the mating surface of the
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 오목 홈(Ka, Kb)은 미리 형성했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 맞댄 후에, 절삭구를 이용하여 절삭해서 오목 홈(K30)을 형성해도 좋다. 또한, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 형상·치수에 특별히 제한은 없지만, 적어도 맞댐부(J31)에 있어서의 두께 치수를 동일하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 오목 홈(K30)의 형상은 본 실시 형태에 있어서는, 단면에서 보아 직사각형으로 형성했지만, 다른 형상이라도 좋다. In addition, in this embodiment, although the recessed grooves Ka and Kb of the
(2) 제1 측면 용접 공정 (2) first side welding process
제1 측면 용접 공정은, 피접합 금속 부재(31)의 제1 측면(C)에 노출되는 맞댐부(J31)에 대하여, 용접을 행하는 공정이다. 제1 측면 용접 공정은, 본 실시 형태에 있어서는, 도 29의 (a)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(31)의 제1 측면(C)에 형성된 오목 홈(K30)에 패딩 용접을 행하는 패딩 용접 공정과, 패딩 용접에 의해 충전된 용접 금속 중, 제1 측면(C)으로부터 돌출된 부분을 절제하는 패딩부 절제 공정을 포함하는 것이다.The 1st side welding process is a process of welding with respect to the butt | matching part J31 exposed to the 1st side surface C of the to-
패딩 용접 공정에서는, 맞댐부(J31)에 대하여 TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 패딩 용접을 행하여, 맞댐부(J31)를 밀폐하는 동시에, 용접 금속(T)에 의해 오목 홈(K30)을 충전시킨다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 29의 (b)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(31)의 제1 측면(C)으로부터 용접 금속(T)이 돌출되도록, 패딩 용접을 행한다. 패딩 용접 공정은, 상기한 TIG 용접 또는 MIG 용접에 한정되는 것은 아니며 다른 공지의 용접을 행해도 된다. 또한, 용접 재료는 피접합 금속 부재(31)와 달라도 좋지만, 본 실시 형태에 있어서는 동일한 재료를 사용하고 있다.In the padding welding step, padding welding such as TIG welding or MIG welding is performed on the butt portion J31 to seal the butt portion J31 and the concave groove K30 is filled by the weld metal T. In the present embodiment, as shown in FIG. 29B, padding welding is performed such that the welding metal T protrudes from the first side surface C of the
패딩부 절제 공정에서는, 도 29의 (b)에 도시한 바와 같이, 공지의 절삭구를 이용해서 패딩 용접에 의해 제1 측면(C)으로부터 돌출한 패딩부(T')를 절삭 제거한다. 이에 의해, 용접 금속(T)의 표면을 평활하게 할 수 있으므로, 이후에 설명하는 탭재를 피접합 금속 부재(31)에 밀착시킬 수 있다.In the padding part cutting process, as shown to FIG. 29B, the padding part T 'which protruded from the 1st side surface C by the padding welding is cut off using a well-known cutting tool. Thereby, since the surface of the weld metal T can be smoothed, the tab material demonstrated later can be made to adhere to the to-
(3) 제2 측면 용접 공정 (3) second side welding process
제2 측면 용접 공정은, 피접합 금속 부재(31)의 제2 측면(D)에 노출되는 맞댐부(J31)에 대하여, 용접을 행하는 공정이다. 제2 측면 용접 공정은, 구체적인 도시는 하지 않지만, 피접합 금속 부재(31)의 제2 측면(D)에 형성된 오목 홈(K30)에 패딩 용접을 행하는 패딩 용접 공정과, 패딩 용접에 의해 충전된 용접 금속 중, 제2 측면(D)으로부터 돌출된 부분을 절제하는 패딩부 절제 공정을 포함하는 것이다. 제2 측면 용접 공정은, 제1 측면 용접 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.A 2nd side welding process is a process of welding with respect to the butt | matching part J31 exposed to the 2nd side surface D of the to-
(4) 제1 본 접합 공정 (4) First bone bonding step
제1 본 접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(31)의 표면(A)으로부터 맞댐부(J31)를 따라 마찰 교반 접합을 행한다. 제1 본 접합 공정은, 본 실시 형태에 있어서는, 도 30의 (a)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(31)에 탭재를 배치하는 탭재 배치 공정과, 맞댐부(J31)에 대하여 마찰 교반을 행하는 본 접합 공정을 포함하는 것이다.In a 1st main joining process, friction stir welding is performed along the butt | matching part J31 from the surface A of the to-
탭재 배치 공정에서는, 도 30의 (a)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(31)의 양측면에, 맞댐부(J31)를 따라 한 쌍의 탭재를 배치하는 공정이다. 탭재는, 이후에 설명하는 본 접합 공정에 있어서, 회전 도구를 탭재에 압박시키는 개시 위치 및 회전 도구를 탭재로부터 이탈시키는 종료 위치를 설정하는 것이다.In the tab member arrangement step, as shown in FIG. 30A, a pair of tab members are disposed on both side surfaces of the
제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)는, 직육면체를 나타내고 각각의 표면 및 이면은, 피접합 금속 부재(31)의 표면(A) 및 이면(B)과 동일한 높이의 면으로 형성되어 있다. 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)는, 본 실시 형태에 있어서는 피접합 금속 부재(31)와 동등한 소재를 사용한다. The
도 30의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(2)를 제1 측면(C)에 접촉시키는 동시에, 제2 탭재(3)를 제2 측면(D)에 접촉시킨다. 제1 탭재(2)와 피접합 금속 부재(31)의 들어간 구석부(2a, 2b)를 용접에 의해 가접합한다. 또한, 제2 탭재(3)와 피접합 금속 부재(31)의 들어간 구석부(3a, 3b)를 용접에 의해 가접합한다. 이에 의해, 이후에 설명하는 본 접합 공정에 있어서, 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)와 피접합 금속 부재(31)의 벌어짐을 방지할 수 있다. As shown in FIG. 30B, the
여기서, 피접합 금속 부재(31)와 제1 탭재(2)의 맞댐면을 맞댐부(J2)라 한다. 또한, 피접합 금속 부재(31)와 제2 탭재(3)의 맞댐면을 맞댐부(J3)라 한다.Here, the abutment surface of the to-
본 접합 공정에서는, 도 31에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(31)의 표면(A)에 노출되는 맞댐부(J31)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 사용해서 마찰 교반을 행한다. 본 접합 공정은, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 탭재(3)에 개시 위치(SM1)를 설정하고, 제1 탭재(2)에 종료 위치(EM1)를 설정하여, 한 붓 그리기의 요령으로 마찰 교반을 행한다. In this bonding process, as shown in FIG. 31, friction stirring is performed using this rotation tool G for bonding along the butt | matching part J31 exposed to the surface A of the to-
본 접합 공정에서는, 도 31에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 도구(G)를 회전시킨 상태에서 개시 위치(SM1)에 압박하고, 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키는 일 없이, 종료 위치(EM1)까지 상대 이동시킨다. 즉, 본 접합용 회전 도구(G)를 개시 위치(SM1)에 압박하면, 본 접합 공정의 시작점(s1)을 향해 이동시켜, 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키는 일 없이 맞댐부(J31)를 따라 마찰 교반을 행한다. 그리고 본 접합 공정의 종점(s2)에 도달하면, 그대로 제1 탭재(2)에 설정된 종료 위치(EM1)까지 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시켜, 본 접합용 회전 도구(G)를 제1 탭재(2)로부터 이탈시킨다.In this bonding process, as shown in FIG. 31, without pressing the starting position S M1 in the state which rotated this bonding rotation tool G, and leaving this bonding rotation tool G, The relative movement is made to the end position E M1 . That is, when this bonding rotation tool G is pressed to the starting position S M1 , it will move toward the start point s1 of this bonding process, and will not join the rotation tool G for this joining part ( Friction stirring is performed along J31). And when the end point s2 of this bonding process is reached, this bonding rotation tool G will be moved to the end position E M1 set to the
본 접합 공정에 따르면, 도 31에 도시한 바와 같이, 맞댐부(J31)를 따라 표면측 소성화 영역(W31)이 형성되어 있다. 표면측 소성화 영역(W31)의 폭(Wa)은, 오목 홈(K30)의 폭(KL)보다도 크게 설정되어 있다. 이에 의해, 용접 금속(T31)의 상면은 표면측 소성화 영역(W31)에 의해 덮인다.According to this bonding process, as shown in FIG. 31, the surface side plasticization area | region W31 is formed along the butt | matching part J31. The width Wa of the surface side plasticization region W31 is set larger than the width K L of the concave groove K30. Thereby, the upper surface of the weld metal T31 is covered by the surface side plasticization area | region W31.
또한, 본 접합 공정에 있어서는, 제2 탭재(3)의 표면에 미리 예비 구멍(도시 생략)을 마련해도 좋다. 예비 구멍을 마련함으로써, 제2 탭재(3)에 본 접합용 회전 도구(G)를 압입할 때의 압입 저항을 줄일 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반의 정밀도를 높이는 동시에, 신속하게 접합 작업을 행할 수 있다.In addition, in this joining process, you may provide a preliminary hole (not shown) in the surface of the
또한, 본 접합 공정에 앞서, 맞댐부(J31)에 대하여 가접합 공정을 행해도 된다. 즉, 가접합 공정에서는, 예를 들어 본 접합용 회전 도구(G)보다도 작은 회전 도구를 이용하여, 제1 탭재(2)와 피접합 금속 부재(31)의 맞댐부(J2), 맞댐부(J31) 및 제2 탭재(3)와 피접합 금속 부재(31)의 맞댐부(J3)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 본 접합 공정 전에, 가접합 공정을 행함으로써, 탭재와 피접합 금속 부재(31)의 벌어짐을 방지할 수 있다.In addition, you may perform a temporary bonding process with respect to the butt | matching part J31 before this bonding process. That is, in the provisional bonding step, for example, the butt portion J2 and the butt portion (1) of the
또한, 본 접합 공정에 있어서, 마찰에 의해 피접합 금속 부재(31)가 고열이 될 경우, 맞댐부(J31)에 물을 공급하면서 작업을 행하는 경우가 있다. 그러한 경우에, 가접합 공정을 행해 두면, 맞댐부(J31)의 간극으로 물이 들어가는 일이 없으므로 고품질의 제품을 공급할 수 있다.In addition, in this joining process, when the to-
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제2 탭재(3)에 본 접합 공정의 개시 위치(SM1)를 마련했지만, 제1 탭재(2)에 마련해도 된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 탭재를 사용해서 본 접합 공정을 행했지만, 탭재는 반드시 설치하지 않아도 된다.In addition, in this embodiment, although the starting position S M1 of this bonding process was provided in the
(5) 제2 본 접합 공정 (5) 2nd main bonding process
제2 본 접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(31)의 이면(B)으로부터 맞댐부(J31)를 따라 마찰 교반을 행한다. 제2 본 접합 공정은, 제1 본 접합 공정이 종료되면, 피접합 금속 부재(31)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치로부터 일단 제거하여, 이면(B)을 상방으로 향하게 하여, 다시 고정한다. 제2 본 접합 공정은, 탭재 배치 공정을 행하지 않는 것을 제외하고 제1 본 접합 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다. 제2 본 접합 공정이 종료되면, 피접합 금속 부재(31)로부터 탭재를 절삭 제거한다. 또한, 도 27에 도시한 바와 같이, 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 이면측 소성화 영역(W32)이라 한다.In a 2nd main joining process, friction stirring is performed along the butt | matching part J31 from the back surface B of the to-
이상 설명한 본 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재(31)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 노출되는 맞댐부(J31)에 대하여 용접을 행하는 동시에, 표면(A) 및 이면(B)에 마찰 교반 접합을 행함으로써, 피접합 금속 부재(31)가 두껍다고 해도, 피접합 금속 부재(31)에 노출되는 맞댐부(J31)를 효율적이면서, 또한 쉽게 접합할 수 있다.According to the joining method which concerns on this embodiment demonstrated above, welding is performed to the butt | matching part J31 exposed to the 1st side surface C and the 2nd side surface D of the to-
또한, 제1 측면 용접 공정 및 제2 측면 용접 공정을 행한 후에, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정을 행함으로써, 용접 공정에서 형성된 용접 금속(T31)의 상단부와 하단부가 피접합 금속 부재(31)의 표면(A) 및 이면(B)에 노출되는 일이 없다. 즉, 용접 금속(T31)의 상단부 및 하단부에 있어서, 피접합 금속 부재(31)와 용접 금속(T31)과의 계면이 마찰 교반되므로, 피접합 금속 부재(31)의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.Moreover, after performing a 1st main joining process and a 2nd main joining process after performing a 1st side welding process and a 2nd side welding process, the upper end part and the lower end part of the weld metal T31 formed at the welding process are to be joined. It is not exposed to the surface A and back surface B of (31). That is, since the interface between the to-
또한, 오목 홈(K30)에 용접 금속(T31)을 충전함으로써, 더욱 확실하게 맞댐부(J31)를 밀폐할 수 있다. 또한, 도 31에 도시한 바와 같이, 오목 홈(K30)의 폭(KL)은 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성된 표면측 소성화 영역(W31), 이면측 소성화 영역(W32)의 폭(Wa)보다도 작은 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 용접 금속(T31)을 충전하는 범위를 작게 할 수 있어, 작업 효율을 높일 수 있는 동시에, 용접 금속(T31)의 상면 및 하면의 전체면을 마찰 교반할 수 있다. 또한, 도 31에 도시한 바와 같이, 오목 홈(K30)의 깊이(KD)는, 용접의 종류, 피접합 금속 부재의 소재에 따라서 적절하게 설정하면 좋다.Further, by filling the weld metal T31 in the recessed groove K30, the butt portion J31 can be sealed more reliably. 31, the width K L of the concave groove K30 is defined by the front side plasticization region W31 and the back side plasticization region (formed by the first bone bonding step and the second bone bonding step). It is preferable to be smaller than the width Wa of W32. According to such a joining method, the range for filling the weld metal T31 can be made small, the work efficiency can be improved, and the entire upper and lower surfaces of the weld metal T31 can be frictionally stirred. As shown in FIG. 31, the depth K D of the recessed groove K30 may be appropriately set according to the type of welding and the raw material of the metal member to be joined.
[제5 실시 형태] [Fifth Embodiment]
다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해서 설명한다.Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
도 32는, 제5 실시 형태를 도시한 도면이며, (a)는 사시도, (b)는 (a)의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다. 제5 실시 형태에 관한 접합 방법은, 오목 홈을 마련하지 않고 측면 용접 공정을 행하는 점에서 제4 실시 형태와 다르다.FIG. 32 is a view showing a fifth embodiment, (a) is a perspective view, and (b) is a sectional view taken along the line II-II of (a). The joining method which concerns on 5th Embodiment differs from 4th Embodiment in that a side welding process is performed, without providing a recessed groove.
즉, 제5 실시 형태에 관한 측면 용접 공정은, 제4 실시 형태에 관한 접합 방법과 같이 피접합 금속 부재(31)에 오목 홈(K30)을 구비하지 않고, 맞댐부(J31)에 대하여 용접을 행한다. 제5 실시 형태에 관한 측면 용접 공정은, 도 32의 (b)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(31)의 제1 측면(C)의 맞댐부(J31)에 대하여 패딩 용접을 행한다. 그리고 패딩 용접에 의해 형성된 용접 금속(T31) 중, 제1 측면(C)으로부터 돌출되는 패딩부(T1')에 대해서는, 제1 측면(C)과 동일한 높이의 면이 되도록 절삭 제거한다. 이와 같이, 측면 용접 공정에 있어서는 오목 홈(K30)을 형성하지 않아도 피접합 금속 부재(31)에 노출되는 미소성화 영역에 대하여, 쉽게 용접할 수 있다.That is, the side welding process which concerns on 5th Embodiment does not provide the concave groove K30 in the to-
그리고 제5 실시 형태에 관한 측면 용접 공정을 행한 후, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정을 행한다. 다른 공정은, 제4 실시 형태와 거의 동등하므로, 설명을 생략한다.And after performing the side welding process which concerns on 5th Embodiment, a 1st main joining process and a 2nd main joining process are performed. Since other processes are substantially the same as in the fourth embodiment, description thereof is omitted.
[제6 실시 형태] [Sixth Embodiment]
다음에, 본 발명의 제6 실시 형태에 대해서 설명한다.Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
도 33은, 제6 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 사시도이다. 제6 실시 형태에 관한 접합 방법은, 제1 금속 부재(10a)와 제2 금속 부재(10b)를 평면에서 보아 L자형으로 접합하는 점에서 제5 실시 형태와 다르다.33 is a perspective view illustrating a bonding method according to a sixth embodiment. The joining method according to the sixth embodiment differs from the fifth embodiment in that the
제6 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 맞댐 공정, (2) 제1 측면 용접 공정, (3) 제2 측면 용접 공정, (4) 제1 본 접합 공정, (5) 제2 본 접합 공정을 포함하는 것이다. 이하에 각 공정에 대해서 상세하게 설명한다.The joining method which concerns on 6th Embodiment is (1) abutting process, (2) 1st side welding process, (3) 2nd side welding process, (4) 1st bone bonding process, (5) 2nd bone bonding It includes a process. Each process is explained in full detail below.
(1) 맞댐 공정 (1) butt process
맞댐 공정에서는, 도 34에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(10a)의 측면과 제2 금속 부재(10b)의 단부면을 맞댄다. 제1 금속 부재(10a)는, 직육면체를 나타내는 금속 부재이다. 한편, 제2 금속 부재(10b)는 대략 직육면체를 나타내는 금속 부재이며, 단부면(11a)의 양측에 오목 홈(Kc, Kd)이 형성되어 있다. 오목 홈(Kc, Kd)은 단면이 직사각형이며, 제2 금속 부재(10b)의 표면(12b)으로부터 이면(13b)까지 연속해서 형성되어 있다. In the butt process, as shown in FIG. 34, the side surface of the
맞댐 공정에서는, 제1 금속 부재(10a)의 측면(44a)과 제2 금속 부재(10b)의 단부면(11a)을 맞대는 동시에, 제1 금속 부재(10a)의 표면(42a)과 제2 금속 부재(10b)의 표면(12b)을 동일한 높이의 면으로 하고, 제1 금속 부재(10a)의 이면(43a)과 제2 금속 부재(10b)의 이면(13b)을 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 제1 금속 부재(10a)의 단부면(45a)과 제2 금속 부재(10b)의 측면(15b)을 동일한 높이의 면으로 한다. 제1 금속 부재(10a)의 측면(44a)과 제2 금속 부재(10b)의 단부면(11a)과의 맞댐면에는, 맞댐부(J41)(도 33 참조)가 형성되어 있다.In the butt step, the
또한, 도 33에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(10a)와 제2 금속 부재(10b)를 맞대서 형성된 부재를 이하, 피접합 금속 부재(41)라 한다. 또한, 피접합 금속 부재(41)의 표면을 표면(A), 이면을 이면(B)이라 하고, 피접합 금속 부재(41) 중, 제1 금속 부재(10a)의 측면(44a)과 제2 금속 부재(10b)의 측면(14b)으로 구성되는 면을 제1 측면(C)이라 한다. 또한, 피접합 금속 부재(41) 중, 제1 금속 부재(10a)의 단부면(45a)과 제2 금속 부재(10b)의 측면(15b)으로 구성되는 면을 제2 측면(D)이라 한다. 또한, 제1 금속 부재(10a)의 측면(44a)과 제2 금속 부재(10b)의 측면(14b)으로 구성되는 코너부를 들어간 구석부(I)라 한다.33, the member formed by making the
(2) 제1 측면 용접 공정 (2) first side welding process
제1 측면 용접 공정은, 피접합 금속 부재(41)의 제1 측면(C)에 노출되는 맞댐부(J41)에 대하여, 용접을 행하는 공정이다. 제1 측면 용접 공정은, 제2 실시 형태에 있어서는, 도 35의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 오목 홈(Kc)에 패딩 용접을 행하는 패딩 용접 공정과, 패딩 용접에 의해 제2 금속 부재(10b)의 측면(14b)으로부터 돌출된 부분을 절제하는 패딩부 절제 공정을 포함하는 것이다.The 1st side welding process is a process of welding with respect to the butt | matching part J41 exposed to the 1st side surface C of the to-
패딩 용접 공정에서는, 도 35의 (a)에 도시한 바와 같이, 맞댐부(J41)에 대하여 TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 패딩 용접을 행하여, 맞댐부(J41)를 밀폐하는 동시에, 용접 금속(T41)에 의해 오목 홈(Kc)을 충전시킨다. 본 실시 형태에 있어서는, 제2 금속 부재(10b)의 측면(14b)으로부터 용접 금속(T41)이 돌출되도록, 패딩 용접을 행한다. 패딩 용접 공정은, 상기한 TIG 용접 또는 MIG 용접에 한정되는 것은 아니며 다른 공지의 용접을 행해도 된다. In the padding welding step, as shown in FIG. 35A, padding welding such as TIG welding or MIG welding is performed on the butt portion J41 to seal the butt portion J41 and at the same time, the weld metal T41. Is filled with concave grooves Kc. In this embodiment, padding welding is performed so that the welding metal T41 may protrude from the
패딩부 절제 공정에서는, 도 35의 (b)에 도시한 바와 같이, 패딩 용접에 의해 제2 금속 부재(10b)의 측면(14b)으로부터 돌출된 패딩부(T1')를 절삭 제거한다. 이에 의해, 용접 금속(T41)의 표면을 평활하게 할 수 있으므로, 이후에 설명하는 탭재를 피접합 금속 부재(41)에 밀착시킬 수 있다.In the padding part ablation step, as illustrated in FIG. 35B, the padding part T1 ′ protruding from the
(3) 제2 측면 용접 공정 (3) second side welding process
제2 측면 용접 공정은, 피접합 금속 부재(41)의 제2 측면(D)측에 노출되는 맞댐부(J41)에 대하여, 용접을 행하는 공정이다. 제2 용접 공정은, 피접합 금속 부재(41)의 제2 측면(D)측의 오목 홈(Kd)에 패딩 용접을 행하는 패딩 용접 공정과, 패딩 용접에 의해 제2 측면(D)으로부터 돌출된 부분을 절제하는 패딩부 절제 공정을 포함하는 것이다.A 2nd side welding process is a process of welding with respect to the butt | matching part J41 exposed to the 2nd side surface D side of the to-
제2 측면 용접 공정은, 제1 측면 용접 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.Since a 2nd side welding process is substantially the same as a 1st side welding process, detailed description is abbreviate | omitted.
(4) 제1 본 접합 공정 (4) First bone bonding step
제1 본 접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(41)의 표면(A)으로부터 맞댐부(J41)를 따라 마찰 교반 접합을 행한다. 제1 본 접합 공정은, 제6 실시 형태에 있어서는, 도 36에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(41)에 탭재를 배치하는 탭재 배치 공정과, 맞댐부(J41)에 대하여 마찰 교반을 행하는 본 접합 공정을 포함하는 것이다.In a 1st main joining process, friction stir welding is performed from the surface A of the to-
탭재 배치 공정에서는, 도 36에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(41)의 맞댐부(J41)를 따라 한 쌍의 탭재를 배치하는 공정이다. 탭재는, 이후에 설명하는 본 접합 공정에 있어서, 회전 도구를 탭재에 압박시키는 개시 위치 및 회전 도구를 탭재로부터 이탈시키는 종료 위치를 설정하는 것이다. In the tab member arrangement step, as shown in FIG. 36, a pair of tab members are disposed along the butt portion J41 of the
제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5)는, 직육면체를 나타내고 각각의 표면 및 이면은, 피접합 금속 부재(41)의 표면(A) 및 이면(B)과 동일한 높이의 면으로 형성되어 있다. 제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5)는, 본 실시 형태에 있어서는, 피접합 금속 부재(41)와 동등한 소재를 사용한다. 제1 탭재(4)는, 피접합 금속 부재(41)의 제2 측면(D)에 있어서, 맞댐부(J41)[용접 금속(T41)]를 따라, 접촉 배치되어 있다. 제2 탭재(5)는 피접합 금속 부재(41)의 들어간 구석부(I)에 접촉 배치되어 있다. 제1 탭재(4)와 피접합 금속 부재(41)는, 들어간 구석부(4a, 4b)에 있어서 용접에 의해 가접합되어 있다. 또한, 제2 탭재(5)와 피접합 금속 부재(41)는, 들어간 구석부(5a, 5b)에 있어서 용접에 의해 가접합되어 있다. 이에 의해, 이후에 설명하는 본 접합 공정에 있어서, 제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5)와 피접합 금속 부재(41)의 벌어짐을 방지할 수 있다.The
본 접합 공정에서는, 도 37에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(41)의 표면(A)에 노출되는 맞댐부(J41)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 사용해서 마찰 교반을 행한다. 본 접합 공정에서는, 제6 실시 형태에 있어서는 개시 위치(SM2)를 제1 탭재(4)에 설정하고, 종료 위치(EM2)를 제2 탭재(5)에 설정하여, 한 붓 그리기의 요령으로 마찰 교반을 행한다.In this joining process, as shown in FIG. 37, friction stirring is performed using this joining rotary tool G along the butt | matching part J41 exposed to the surface A of the to-
즉, 본 접합 공정에서는, 본 접합용 회전 도구(G)를 회전시킨 상태에서 개시 위치(SM2)에 압박하고, 본 접합 공정의 시작점(s3)을 향해 이동시켜, 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키는 일 없이 맞댐부(J41)를 따라 마찰 교반을 행한다. 그리고 본 접합 공정의 종점(s4)에 도달하면, 그대로 제2 탭재(5)에 설정된 종료 위치(EM2)까지 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시켜, 본 접합용 회전 도구(G)를 제2 탭재(5)로부터 이탈시킨다.That is, in this bonding process, it presses to the starting position S M2 in the state which rotated this bonding rotation tool G, it moves to the starting point s3 of this bonding process, and this rotation tool G for this bonding Friction stirring is performed along the butt | matching part J41, without leaving (). And when the end point s4 of this bonding process is reached, this bonding rotation tool G will be moved to the end position E M2 set to the
본 접합 공정에 따르면, 도 37에 도시한 바와 같이, 맞댐부(J41)를 따라 표면측 소성화 영역(W41)이 형성되어 있다. 표면측 소성화 영역(W41)의 폭(Wa)의 1/2인 Wa/2는, 오목 홈(Kc)의 폭(KH)보다도 커지도록 형성되어 있다. 이에 의해, 용접 금속(T41)의 상면은, 표면측 소성화 영역(W41)에 의해 덮인다.According to this bonding process, as shown in FIG. 37, the surface side plasticization area | region W41 is formed along the butt | matching part J41. Wa / 2 which is 1/2 of the width Wa of the surface-side plasticization region W41 is formed to be larger than the width K H of the concave groove Kc. Thereby, the upper surface of the weld metal T41 is covered by the surface side plasticization area | region W41.
(5) 제2 본 접합 공정 (5) 2nd main bonding process
제2 본 접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(41)의 이면(B)으로부터 맞댐부(J41)를 따라 마찰 교반을 행한다. 제2 본 접합 공정은, 제1 본 접합 공정이 종료되면, 피접합 금속 부재(41)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치로부터 일단 제거하여, 이면(B)을 상방으로 향하게 하여, 다시 고정한다. 제2 본 접합 공정은 탭재 배치 공정 이외는 제1 본 접합 공정과 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In a 2nd main joining process, friction stirring is performed from the back surface B of the to-
제2 본 접합 공정이 종료되면, 피접합 금속 부재(41)로부터 탭재를 절삭 제거한다. When the 2nd main joining process is complete | finished, a tab material is cut off from the to-
또한, 도 33에 도시한 바와 같이, 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 이면측 소성화 영역(W42)이라 한다.In addition, as shown in FIG. 33, the plasticization area | region formed in the 2nd main joining process is called back surface plasticization area | region W42.
이상 설명한 제6 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 제1 금속 부재(10a) 및 제2 금속 부재(10b)를 평면에서 보아 L자 형상으로 접합하는 경우라도, 적절하게 접합할 수 있다. According to the joining method which concerns on 6th Embodiment demonstrated above, even when joining in the L shape of planar view, the
또한, 피접합 금속 부재(41)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 노출되는 맞댐부(J41)에 대하여 용접 접합을 행하는 동시에, 표면(A) 및 이면(B)에 마찰 교반 접합을 행함으로써, 피접합 금속 부재(41)가 두껍다고 해도, 피접합 금속 부재(41)에 노출되는 맞댐부(J41)를 효율적이면서, 또한 쉽게 접합할 수 있다.Further, welding is performed on the butt portion J41 exposed to the first side surface C and the second side surface D of the
또한, 제1 측면 용접 공정 및 제2 측면 용접 공정을 행한 후에, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정을 행함으로써, 용접 접합 공정에서 형성된 용접 금속(T41)의 상단부와 하단부가 피접합 금속 부재(41)의 표면(A) 및 이면(B)에 노출되는 일이 없다. 즉, 용접 금속(T41)의 상단부 및 하단부에 있어서, 피접합 금속 부재(41)와 용접 금속(T41)의 계면이 마찰 교반되므로, 피접합 금속 부재(41)의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. Moreover, after performing a 1st main joining process and a 2nd main joining process after performing a 1st side welding process and a 2nd side welding process, the upper end part and the lower end part of the weld metal T41 formed in the welding joining process are to-be-joined metals. The surface A and the back surface B of the
또한, 오목 홈(Kc, Kd)에 용접 금속(T41)을 충전함으로써, 더욱 확실하게 맞댐부(J41)를 밀폐할 수 있다. 또한, 패딩부 절제 공정을 마련함으로써, 피접합 금속 부재(41)의 마무리면을 평활하게 마무리할 수 있다.In addition, by filling the weld metal T41 into the recessed grooves Kc and Kd, the butt portion J41 can be sealed more reliably. Moreover, by providing a padding part cutting process, the finishing surface of the to-
또한, 본 접합 공정에 앞서, 맞댐부(J41)에 대하여 가접합 공정을 행해도 된다. 즉, 가접합 공정에서는, 예를 들어 본 접합용 회전 도구(G)보다도 작은 회전 도구를 이용하여, 제1 탭재(4)와 피접합 금속 부재(41)의 맞댐부(J14) 및 제2 탭재(5)와 피접합 금속 부재(41)의 맞댐부(J15)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 본 접합 공정 전에, 가접합 공정을 행함으로써, 탭재와 피접합 금속 부재(41)의 벌어짐을 방지할 수 있다. In addition, you may perform a temporary bonding process with respect to the butt part J41 before this bonding process. That is, in the provisional bonding process, for example, the butt | interval part J14 of the
또한, 본 접합 공정에 있어서, 마찰에 의해 피접합 금속 부재(41)가 고열이 될 경우, 맞댐부(J41)에 물을 공급하면서 작업을 행하는 경우가 있다. 그러한 경우에, 가접합 공정을 행해 두면, 맞댐부(J41)의 간극으로 물이 들어가는 일이 없으므로 고품질의 제품을 공급할 수 있다.In the present joining step, when the
이상 발명의 제6 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기한 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지에 반하지 않는 범위에 있어서 적절하게 변경이 가능하다. As mentioned above, although 6th Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said aspect, A change is possible suitably in the range which is not contrary to the meaning of this invention.
예를 들어, 도 38의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(10a)의 단부면(45a) 중, 제2 금속 부재(10b)측에 오목 홈(Ke)을 절결해서 형성해도 좋다. 오목 홈(Ke)은, 오목 홈(Kd)과 대략 동등한 형상, 크기로 형성되어 있다. 즉, 제1 금속 부재(10a)에 형성된 오목 홈(Ke)과, 제2 금속 부재(10b)에 형성된 오목 홈(Kd)을 대향시켜서 오목 홈을 형성해도 좋다. 또한, 오목 홈(Kc, Kd, Ke)을 마련하지 않고, 맞댐부(J41)에 직접 용접을 행해도 된다.For example, as shown in FIG. 38A, the recess groove Ke may be cut out and formed on the
또한, 예를 들어 도 38의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b) 중 적어도 한쪽에, 단부면(11a)에 형성된 오목 홈(Ka)에 연속하여, 부재의 중앙 방향으로 확장된 확장 오목 홈(La)을 마련해도 좋다. 측면 용접 공정에 있어서는, 오목 홈(Ka) 및 확장 오목 홈(La)에 패딩 용접에 의해 용접 금속이 충전된다. 이와 같이, 확장 오목 홈(La)을 마련함으로써, 용접 길이를 크게 할 수 있으므로, 접합 강도를 더욱 높일 수 있다.For example, as shown in FIG. 38 (b), at least one of the
또한, 제1 금속 부재(1a)의 표면(12a)으로부터 확장 오목 홈(La)의 상면까지의 거리(Lb) 및 제1 금속 부재(1a)의 이면(13a)으로부터 확장 오목 홈(La)의 하면까지의 거리(Lc)는, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에서 형성된 표면측 소성화 영역(W31), 이면측 소성화 영역(W32)(도 27 참조)의 깊이보다도 작게 해도 좋다. 이에 의해, 확장 오목 홈(La)에 충전되는 용접 금속과 제1 금속 부재(1a)와의 계면을 마찰 교반할 수 있으므로, 피접합 금속 부재의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. 또한, 확장 오목 홈(La)은, 상기한 제4 실시 형태 내지 제6 실시 형태 중 어느 하나에 있어서도 채용할 수 있다. 또한, 오목 홈(Ka) 및 확장 오목 홈(La)은 양자 모두 단면에서 보아 직사각형으로 형성했지만, 이 형상에 한정되는 것은 아니다.Further, the distance Lb from the
또한, 예를 들어 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에 있어서 형성되는 표면측 소성화 영역(W31, W41), 이면측 소성화 영역(W32, W42)에 있어서는, 제1 측면(C)으로부터 제2 측면(D)에 연통하는 터널 형상의 공동 결함이 발생할 가능성이 있다. 또한, 마찰 교반 접합에 있어서, 피접합 금속 부재와 탭재의 맞댐부를 통과할 때에, 피접합 금속 부재와 탭재 사이에 형성된 산화 피막을 피접합 금속 부재측에 권취할 가능성이 있다. 이러한 터널 형상 공동 결함 및 산화 피막은, 피접합 금속 부재의 기밀성 및 수밀성을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 이와 같은 공동 결함 부분이 발생한 경우에는, 용접에 의해 당해 결함 부분을 봉입하는 보수 공정을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 피접합 금속 부재의 양측면에 있어서 측면 용접 공정을 행했지만, 다른 한쪽에만 행하는 것만이라도 좋다.For example, in the surface side plasticized regions W31 and W41 and the back side plasticized regions W32 and W42 formed in the first main bonding step and the second main bonding step, the first side surface C is used. There is a possibility that a tunnel-shaped cavity defect in communication with the second side surface D is generated. Moreover, in friction stir welding, when passing through the butt | matching part of a to-be-joined metal member and a tab material, there exists a possibility that the oxide film formed between a to-be-joined metal member and a tab material can be wound to the to-be-joined metal member side. Such tunnel-shaped cavity defects and oxide films are factors that reduce the airtightness and watertightness of the metal member to be joined. Therefore, when such a cavity defect part arises, it is preferable to perform the repair process which encloses the said defect part by welding. In addition, in this embodiment, although the side welding process was performed in the both sides of the to-be-joined metal member, you may only perform only in the other one.
[제7 실시 형태] [Seventh Embodiment]
다음에, 본 발명의 제7 실시 형태에 대해서 설명한다.Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 제7 실시 형태에 관한 접합 구조물의 제조 방법은, 도 39에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 단부면과 제2 금속 부재(1b)의 단부면을 맞대서 형성된 접합 구조물(51)의 제조 방법이며, 접합 구조물(51)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)으로부터 용접을 행한 후에, 접합 구조물(51)의 표면(A) 및 이면(B)으로부터 마찰 교반 접합을 행하는 것이다. As for the manufacturing method of the joining structure which concerns on 7th Embodiment of this invention, as shown in FIG. 39, the joining which formed the end surface of the
본 실시 형태의 접합 구조물의 제조 방법은, (1) 맞댐 공정, (2) 측면 용접 공정, (3) 제1 본 접합 공정, (4) 제1 보수 공정, (5) 제2 본 접합 공정, (6) 제2 보수 공정을 포함하는 것이다. 이하, 각 공정에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 상하 좌우 전후는, 도 39의 화살표를 따른다.The manufacturing method of the joining structure of this embodiment is (1) abutting process, (2) side welding process, (3) 1st main joining process, (4) 1st repair process, (5) 2nd main joining process, (6) It includes a 2nd maintenance process. Hereinafter, each process is explained in full detail. In addition, the top, bottom, left, and right back and forth in this embodiment follow the arrow of FIG.
(1) 맞댐 공정 (1) butt process
맞댐 공정은, 도 40의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 단부면(11a)과 제2 금속 부재(1b)의 단부면(11b)을 맞대는 공정이다. The butt process abuts the
제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)는, 도 40의 (a)에 도시한 바와 같이, 단면에서 보아 직사각형의 금속 부재이며, 대략 동등한 형상으로 되어 있다. 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)는, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료이다.As shown to Fig.40 (a), the
제1 금속 부재(1a)의 단부면(11a)의 양측면(14a, 15a) 측에는, 코너부를 폭 방향의 내측에 오프셋한 직육면체 형상의 절결부(16a, 17a)가, 표면(12a)으로부터 이면(13a)에 걸쳐 형성되어 있고, 제1 금속 부재(1a)의 전단부에 볼록부가 형성되어 있다.On both
제2 금속 부재(1b)의 단부면(11b)의 양측면(14b, 15b)측에는, 코너부를 폭 방향의 내측에 오프셋한 직육면체 형상의 절결부(16b, 17b)가, 표면(12b)으로부터 이면(13b)에 걸쳐 형성되어 있고, 제2 금속 부재(1b)의 후단부에는 볼록부가 형성되어 있다. On both side surfaces 14b and 15b of the
맞댐 공정에서는, 도 40의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 볼록부의 단부면(11a)과 제2 금속 부재(1b)의 볼록부의 단부면(11b)을 맞대는 동시에, 제1 금속 부재(1a)의 표면(12a)과 제2 금속 부재(1b)의 표면(12b)을 동일한 높이의 면으로 하고, 제1 금속 부재(1a)의 이면(13a)과 제2 금속 부재(1b)의 이면(13b)을 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 제1 금속 부재(1a)의 측면(14a)과 제2 금속 부재(1b)의 측면(14b)을 동일 평면 상에 배치하고, 제1 금속 부재(1a)의 측면(15a)과 제2 금속 부재(1b)의 측면(15b)을 동일 평면 상에 배치한다. 그리고 제1 금속 부재(1a)의 볼록부의 단부면(11a)과 제2 금속 부재(1b)의 볼록부의 단부면(11b)과의 맞댐면에는, 맞댐부(J51)가 형성되어 있다. 또한, 맞댐부(J51)의 좌우 양측에는, 제1 금속 부재(1a)의 절결부(16a, 17a)와 제2 금속 부재(1b)의 절결부(16b, 17b)가 연결되는 것으로 오목 형상의 오목 홈(K50, K50)이 형성되어 있다.In the butt step, as shown in FIG. 40B, the
제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)를 맞대서 형성한 부재를 이하, 접합 구조물(51)이라 한다. 또한, 접합 구조물(51)의 상면을 표면(A), 하면을 이면(B)이라 하고, 접합 구조물(51) 중, 제1 금속 부재(1a)의 측면(14a)과 제2 금속 부재(1b)의 측면(14b)으로 구성되는 면을 제1 측면(C)이라 한다. 또한, 접합 구조물(51) 중, 제1 금속 부재(1a)의 측면(15a)과 제2 금속 부재(1b)의 측면(15b)으로 구성되는 면을 제2 측면(D)이라 한다.The member formed by making the
또한, 본 실시 형태에서는 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)에 대하여 절결부(16a, 17a, 16b, 17b)를 미리 형성하고 있지만, 예를 들어 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 맞댄 후에, 절삭구를 이용하여 절삭해서 오목 홈(K50)을 형성해도 좋다.In addition, in this embodiment, the
또한, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 형상·치수는 특별히 제한은 없지만, 적어도 맞댐부(J51)에 있어서의 두께 치수를 동일하게 하는 것이 바람직하다.The shape and dimensions of the
(2) 측면 용접 공정 (2) side welding process
측면 용접 공정은, 도 41에 도시한 바와 같이, 각 오목 홈(K50, K50)에 대하여, 접합 구조물(51)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)으로부터 용접을 행함으로써, 각 오목 홈(K50, K50) 내에 용접 금속(T51)을 충전하는 공정이다.As shown in FIG. 41, the side welding step is performed by welding the first concave grooves K50 and K50 from the first side C and the second side D of the
측면 용접 공정에서는, 도 41에 도시한 바와 같이, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)으로부터 각 오목 홈(K50, K50) 내에 TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 패딩 용접을 행함으로써, 각 오목 홈(K50, K50) 내에 용접 금속(T51)을 충전한다. 이에 의해, 제1 금속 부재(1a)의 단부면(11a)과 제2 금속 부재(1b)의 단부면(11b)이 접합된 접합 구조물(51)이 형성된다.In the side welding step, as shown in FIG. 41, padding welding such as TIG welding or MIG welding is performed in the concave grooves K50 and K50 from the first side surface C and the second side surface D, respectively. The weld metal T51 is filled in the concave grooves K50 and K50. Thereby, the joining
또한, 측면 용접 공정은 TIG 용접 또는 MIG 용접에 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 용접을 행해도 된다. 또한, 용접 재료는 접합 구조물(51)과 달라도 좋지만, 본 실시 형태에서는 동일한 재료를 사용하고 있다.In addition, a side welding process is not limited to TIG welding or MIG welding, You may perform another well-known welding. In addition, although a welding material may differ from the joining
또한, 측면 용접 공정에서는, 각 오목 홈(K50, K50)에 용접 금속(T51)을 충전한 후에, 접합 구조물(51)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)보다도 융기되어 있는 부분의 용접 금속(T51)을 절제하는 것이 바람직하다.Moreover, in the side welding process, after filling the weld metal T51 to each recessed groove K50 and K50, the part which is raised rather than the 1st side surface C and the 2nd side surface D of the joining
(3) 제1 본 접합 공정 (3) First main bonding step
제1 본 접합 공정은, 도 45에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J51)에 대하여, 접합 구조물(51)의 표면(A)으로부터 마찰 교반 접합을 행하는 공정이다. As shown in FIG. 45, the first main bonding step is performed from the surface A of the
제1 본 접합 공정은, 맞댐부(J51)를 가접합하는 가접합 공정과, 본 접합용 회전 도구(G)의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정과, 맞댐부(J51)에 대하여 마찰 교반을 행하는 본 접합 공정을 포함하는 것이다.The first main joining step includes a temporary joining step of temporarily joining the abutting part J51, a preliminary hole forming step of forming a preliminary hole in advance at an insertion scheduled position of the main joining rotary tool G, and the abutting part J51. ), The present bonding step of performing friction stirring.
가접합 공정은, 도 43에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 이음매를 따라, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킴으로써, 맞댐부(J51)에 대하여 마찰 교반을 행하는 공정이다.As shown in FIG. 43, the temporary joining step is performed by moving the temporary joining rotary tool F along the joints of the
가접합 공정에서는, 우선 도 42의 (a)에 도시한 바와 같이, 제2 측면(D)측의 용접 금속(T51)에 설정된 마찰 교반의 개시 위치(SP1)(도 43 참조)의 바로 위에 가접합용 회전 도구(F)를 배치하고, 이 가접합용 회전 도구(F)를 회전시키면서 하강시켜 교반 핀(F2)을 개시 위치(SP1)에 압박한다.In the bonding process, first, as shown in (a) of FIG. 42, the start position of the friction stir is set to the second side (D) side of the weld metal (T51) of (S P1) (see Fig. 43) just above the placing a bonding tool rotation (F) and for, this will be pressed against the joining rotation tool (F) to fall while rotating stir pin (F2) to the starting position (S P1) for the.
교반 핀(F2)이 용접 금속(T51)의 표면에 접촉하면, 마찰열에 의해 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 소성 유동화하고, 도 42의 (b)에 도시한 바와 같이, 교반 핀(F2)이 용접 금속(T51)에 삽입된다.When the stirring pin F2 contacts the surface of the weld metal T51, the metal around the stirring pin F2 plasticizes and fluidizes by frictional heat, and as shown in FIG.42 (b), the stirring pin ( F2) is inserted into the weld metal T51.
교반 핀(F2) 전체가 용접 금속(T51)에 들어가고, 또한 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 전체면이 용접 금속(T51)의 표면에 접촉하면, 가접합용 회전 도구(F)를 회전시키면서, 제1 측면(C)측의 용접 금속(T51)에 설치된 종료 위치(EP2)를 향해 이동시킨다(도 43 참조).When the whole stirring pin F2 enters the welding metal T51, and the whole surface of the lower end surface F11 of the shoulder part F1 contacts the surface of the welding metal T51, the rotating tool F for temporary welding While rotating, it moves toward the end position E P2 provided in the welding metal T51 by the side of 1st side surface C (refer FIG. 43).
가접합용 회전 도구(F)를 이동시키면, 그 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(F2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화된다.When the temporary joining rotary tool F is moved, the metal around the stirring pin F2 is plastically fluidized one by one, and the metal which was plastically fluidized is hardened again at the position away from the stirring pin F2.
그리고 도 43에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 이음매를 통과하여, 가접합용 회전 도구(F)를 종료 위치(EP2)를 향해 이동시킴으로써, 맞댐부(J51)의 전체 길이에 걸쳐 마찰 교반을 행한다.And as shown in FIG. 43, by passing the joint of the
그 후, 가접합용 회전 도구(F)가 종료 위치(EP2)에 도달하면, 가접합용 회전 도구(F)를 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(F2)을 용접 금속(T51)의 표면으로부터 이탈시킨다.Thereafter, when the temporary welding rotary tool F reaches the end position E P2 , the temporary welding rotary tool F is raised while rotating the temporary welding rotary tool F to detach the stirring pin F2 from the surface of the weld metal T51. Let's do it.
예비 구멍 형성 공정은, 도 45의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 도구(G)의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍(P1)을 형성하는 공정이다. 예비 구멍 형성 공정에서는, 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)을 종료 위치(EP2)로부터 이탈했을 때에 형성되는 빈 구멍을 드릴 등으로 지름을 확장함으로써, 용접 금속(T51)에 설정된 종료 위치(EP2)(도 43 참조)에 예비 구멍(P1)을 형성한다. 이 예비 구멍(P1)은, 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 압입 저항을 줄일 목적으로 마련되는 것이다. 또한, 본 실시 형태의 가접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 종료 위치(EP2)는, 이후에 설명하는 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SP3)가 된다.As shown in FIG.45 (a), a preliminary hole formation process is a process of forming preliminary hole P1 in advance at the insertion scheduled position of this joining rotary tool G. FIG. In the preliminary hole forming step, the hollow hole formed when the stirring pin F2 of the temporary welding rotary tool F is separated from the end position E P2 is expanded to a weld metal T51 by expanding the diameter with a drill or the like. The preliminary hole P1 is formed in the set end position E P2 (refer FIG. 43). This preliminary hole P1 is provided in order to reduce the press-in resistance of the stirring pin G2 of this bonding tool G for rotation. In addition, the end position E P2 of friction stirring in the provisional bonding process of this embodiment becomes the starting position S P3 of friction stirring in this bonding process demonstrated later.
본 접합 공정은, 도 44에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(51)의 표면(A)에 노출되는 맞댐부(J51)를 따라 마찰 교반을 행하는 공정이다.This bonding process is a process of performing friction stirring along the butt | matching part J51 exposed to the surface A of the
우선, 도 45의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 측면(C)측의 용접 금속(T51)에 설정된 개시 위치(SP3)의 바로 위에 본 접합용 회전 도구(G)를 배치시키고, 계속해서 본 접합용 회전 도구(G)를 회전시키면서 교반 핀(G2)의 선단부를 예비 구멍(P1) 내에 삽입하고, 교반 핀(G2)을 용접 금속(T51)에 들어가게 한다. 이에 의해, 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 소성 유동화한다.First, as shown in Figure 45 (a), and places the first side (C) the joint rotation for just above the start position (S P3) set in the weld metal (T51) at the side of tool (G), Subsequently, the tip of the stirring pin G2 is inserted into the preliminary hole P1 while the rotary tool G for joining is rotated, and the stirring pin G2 enters the weld metal T51. As a result, the metal around the stirring pin G2 is plasticized and fluidized.
또한, 도 45의 (b)에 도시한 바와 같이, 교반 핀(G2)의 전체가 용접 금속(T51)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 용접 금속(T51)의 표면에 접촉하면, 마찰 교반을 행하면서, 제2 측면(D)측의 용접 금속(T51)에 설정된 종료 위치(EP4)를 향해 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는 상기한 가접합 공정에 있어서의 개시 위치(SP1)를, 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 종료 위치(EP4)에 설정하고 있지만, 반드시 일치시킬 필요는 없다.In addition, as shown in FIG.45 (b), the whole of the stirring pin G2 enters the welding metal T51, and the whole surface of the lower end surface G11 of the shoulder part G1 is a welding metal T51. ), The bonding rotary tool G is moved toward the end position E P4 set in the weld metal T51 on the second side D side while performing friction stir. In addition, in this embodiment, although the starting position S P1 in the said temporary joining process is set to the end position E P4 of the friction stirring in this joining process, it does not necessarily need to match.
본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 표면측 소성화 영역(W51)이 형성된다.When the joining rotary tool G is moved, the metal around the stirring pin G2 is plasticized in turn, and at the position away from the stirring pin G2, the metal that has been plasticized is cured again and the surface is hardened. Side plasticization area | region W51 is formed.
접합 구조물(51)로의 입열량이 과대해질 우려가 있는 경우에는, 본 접합용 회전 도구(G)의 주위에 표면(A)측으로부터 물을 공급하는 등을 하여 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b) 사이(도 44 참조)로 냉각수가 들어가면, 접합면에 산화 피막을 발생시킬 우려가 있지만, 본 실시 형태에서는 가접합 공정을 실행해서 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b) 사이의 줄눈을 폐색하고 있으므로, 접합 구조물(51)의 접합부에 냉각수가 들어가기 어려워, 접합부의 품질을 열화시킬 우려가 없다.When there exists a possibility that the heat input amount to the joining
도 44에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 이음매를 통과하여, 본 접합용 회전 도구(G)를 종료 위치(EP4)를 향해 이동시킴으로써, 맞댐부(J51)의 전체 길이에 걸쳐 마찰 교반을 행한다. As shown in FIG. 44, it joins by passing the joint of the
본 접합용 회전 도구(G)가 종료 위치(EP4)에 도달하면, 본 접합용 회전 도구(G)를 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(G2)을 용접 금속(T51)의 표면으로부터 이탈시킨다. 교반 핀(G2)을 상방으로 이탈시키면, 종료 위치(EP4)에 교반 핀(G2)과 거의 같은 형태의 빈 구멍(Q2)이 형성된다[도 45의 (c) 참조].When the joining rotary tool G reaches the end position E P4 , the joining rotary tool G is raised while rotating the joining rotary tool G to detach the stirring pin G2 from the surface of the weld metal T51. When the stirring pin G2 is separated upwards, an empty hole Q2 having a shape substantially the same as the stirring pin G2 is formed at the end position E P4 (see FIG. 45C).
(4) 제1 보수 공정 (4) First repair process
제1 보수 공정은, 도 45의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 본 접합 공정에 있어서 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈했을 때에 형성된 빈 구멍(Q2)에 충전용 금속 부재(h)를 충전하는 충전용 금속 부재 삽입 공정과, 도 46에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(51)과 충전용 금속 부재(h)의 맞댐부(J52)에 대하여, 가접합용 회전 도구(F)를 사용해서 마찰 교반을 행하는 보수 접합 공정과, 도 47에 도시한 바와 같이, 보수 접합 공정에 있어서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈했을 때에 형성된 빈 구멍(Q3)에 용접 금속(T52)을 충전하는 보수 용접 공정을 포함하는 것이다.As shown in (c) of FIG. 45, a 1st repair process is a metal member for charge h in the empty hole Q2 formed when the main assembly rotary tool G detached in the 1st main joining process. ), And as shown in FIG. 46, the temporary tool rotation tool F for the joining
충전용 금속 부재 삽입 공정은, 도 45의 (c)에 도시한 바와 같이, 좌측의 용접 금속(T51)의 표면에 형성된 빈 구멍(Q2)에, 빈 구멍(Q2)과 같은 형태의 충전용 금속 부재(h)를 삽입하여, 빈 구멍(Q2)을 메우는 공정이다. 본 실시 형태에서는, 접합 구조물(51)과 동일한 조성의 금속 재료로 충전용 금속 부재(h)를 형성하고 있지만, 마찰 교반 가능한 금속 재료이면 된다.In the filling metal member insertion step, as shown in FIG. 45C, the filling metal having the same shape as the empty hole Q2 is formed in the empty hole Q2 formed on the surface of the weld metal T51 on the left side. It is a process of inserting the member h and filling the empty hole Q2. In the present embodiment, the filling metal member h is formed of a metal material having the same composition as that of the joining
보수 접합 공정은, 도 46에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(51)[용접 금속(T51)]과 충전용 금속 부재(h)의 맞댐부(J52)에 대하여, 가접합용 회전 도구(F)를 사용해서 마찰 교반을 행하는 것이다. As shown in FIG. 46, the repair joining step is a rotational tool F for temporary welding with respect to the butt portion J52 between the joining structure 51 (welding metal T51) and the filling metal member h. The friction stir is performed using.
보수 접합 공정에서는, 접합 구조물(51)[용접 금속(T51)]과 충전용 금속 부재(h)의 이음매 위에 설정된 마찰 교반의 개시 위치(SP5)에, 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)을 들어가게 해, 접합 구조물(51)과 충전용 금속 부재(h)의 이음매를 따라, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킴으로써, 맞댐부(J52)의 전체 둘레에 걸쳐 마찰 교반을 행한다.In the repair joining process, the stirring of the rotating tool F for temporary joining is performed at the starting position S P5 of the friction stirring set on the joint of the joining structure 51 (welding metal T51) and the filling metal member h. Friction stirs over the entire circumference of the butt part J52 by allowing the pin F2 to enter and moving the temporary joining rotary tool F along the joint of the joining
또한, 보수 접합 공정에 있어서의 마찰 교반 접합은, 제1 본 접합 공정에서 행해진 마찰 교반 접합과 거의 동등하므로, 그 상세한 설명은 생략한다.In addition, since the friction stir welding in a repair joining process is substantially equivalent to the friction stir welding performed in the 1st main joining process, the detailed description is abbreviate | omitted.
또한, 본 실시 형태에서는 맞댐부(J52)의 전체 둘레에 걸쳐 마찰 교반을 행한 후에, 가접합용 회전 도구(F)를 마찰 교반의 종료 위치(EP6)[본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 종료 위치(EP4)]까지 이동시켜, 가접합용 회전 도구(F)를 종료 위치(EP6)의 위치로부터 이탈시킨다. 이와 같이, 종료 위치(EP6)에서 교반 핀(F2)을 상방으로 이탈시키면, 종료 위치(EP6)에 교반 핀(F2)과 거의 같은 형태의 빈 구멍(Q3)이 형성된다(도 47 참조).In addition, in this embodiment, after performing friction stirring over the whole circumference of the butt | matching part J52, the provisional joining rotary tool F is set to the end position E P6 of friction stirring (the friction stirring in this joining process. End position E P4 ], and the temporary welding rotary tool F is disengaged from the position of the end position E P6 . In this way, the end position when stirred leaving the pin (F2) to the upper side in (E P6), the end position (E P6) stirring pin (F2) substantially perforated (Q3) of the same type and this is formed (see FIG. 47 ).
여기서, 본 실시 형태에서는 접합 구조물(51)과 충전용 금속 부재(h)의 맞댐부(J52)를 마찰 교반하기 위해, 가접합 공정에서 사용한 가접합용 회전 도구(F)를 사용하고 있지만, 접합 구조물(51)과 충전용 금속 부재(h)의 이음매를 따라, 원주 형상으로 교반 핀을 이동시킬 수 있는 크기이면, 다른 회전 도구를 이용해도 된다.Here, in this embodiment, although the rotational tool F for temporary joining used in the temporary joining process is used in order to frictionally stir the joining
보수 용접 공정에서는, 도 47에 도시한 바와 같이, 좌측의 용접 금속(T51)의 표면에 형성된 빈 구멍(Q3) 내에 TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 패딩 용접을 행함으로써, 빈 구멍(Q3) 내에 용접 금속(T52)을 충전한다.In the repair welding process, as shown in FIG. 47, a padding welding, such as TIG welding or MIG welding, is performed in the hollow hole Q3 formed in the surface of the welding metal T51 on the left side, and welding in the hollow hole Q3 is carried out. The metal T52 is charged.
또한, 보수 용접 공정은 TIG 용접 또는 MIG 용접에 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 용접을 행해도 된다. 또한, 용접 재료는 접합 구조물(51)과 달라도 좋지만, 본 실시 형태에서는 동일한 재료를 사용하고 있다.In addition, a repair welding process is not limited to TIG welding or MIG welding, You may perform another well-known welding. In addition, although a welding material may differ from the joining
또한, 보수 용접 공정에서는 빈 구멍(Q3)에 용접 금속(T52)을 충전한 후에, 접합 구조물(51)의 표면(A)보다도 융기되어 있는 부분의 용접 금속(T52)을 절제하는 것이 바람직하다.In addition, in the repair welding step, after filling the weld hole T52 in the hollow hole Q3, it is preferable to cut off the weld metal T52 of the part which is raised rather than the surface A of the joining
(5) 제2 본 접합 공정 (5) 2nd main bonding process
제2 본 접합 공정은, 도 48에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J52)에 대하여, 접합 구조물(51)의 이면(B)으로부터 마찰 교반 접합을 행하는 공정이다. As shown in FIG. 48, the second main joining step is performed from the rear surface B of the joining
제2 본 접합 공정은, 맞댐부(J51)를 가접합하는 가접합 공정과, 본 접합용 회전 도구(G)의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정과, 맞댐부(J51)에 대하여 마찰 교반을 행하는 본 접합 공정을 포함하는 것이다.The second main joining step includes a temporary joining step of temporarily joining the abutting part J51, a preliminary hole forming step of forming a preliminary hole in advance at an insertion scheduled position of the main joining rotary tool G, and the abutting part J51. ), The present bonding step of performing friction stirring.
제2 본 접합 공정에서는, 제1 보수 공정이 종료되면, 접합 구조물(51)을 도시하지 않은 마찰 교반 장치로부터 일단 제거하여, 이면(B)을 상방으로 향하게 하여 다시 고정한 상태에서, 가접합 공정, 예비 구멍 형성 공정, 본 접합 공정을 행한다. 또한, 제2 본 접합 공정에 있어서의 각 공정은, 제1 본 접합 공정의 각 공정과 동등하므로, 그 설명은 생략한다. In the second main bonding step, when the first repair process is completed, the joining
(6) 제2 보수 공정 (6) 2nd repair process
제2 보수 공정은, 도 48에 도시한 바와 같이, 제2 본 접합 공정에 있어서 형성된 빈 구멍(Q2)에 충전용 금속 부재(h)를 충전하는 충전용 금속 부재 삽입 공정과, 접합 구조물(51)과 충전용 금속 부재(h)의 맞댐부(J52)에 대하여 마찰 교반을 행하는 보수 접합 공정과, 보수 접합 공정에 있어서 형성된 빈 구멍(Q3)에 용접 금속(T52)을 충전하는 보수 용접 공정을 포함하는 것이다. 또한, 제2 보수 공정에 있어서의 각 공정은, 제1 보수 공정의 각 공정과 동등하므로, 그 설명은 생략한다.As shown in FIG. 48, the 2nd repair process is a filling metal member insertion process of filling the filling metal member h in the empty hole Q2 formed in the 2nd main joining process, and the joining structure 51 ) And a repair welding step of performing friction stirring on the abutting portion J52 of the filling metal member h, and a repair welding step of filling the weld metal T52 into the empty hole Q3 formed in the repair bonding step. It is to include. In addition, since each process in a 2nd repair process is equivalent to each process of a 1st repair process, the description is abbreviate | omitted.
이상과 같은 각 공정에 의해, 도 39에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 단부면과 제2 금속 부재(1b)의 단부면이 접합된 접합 구조물(51)이 형성된다.As described above, as shown in FIG. 39, the
본 실시 형태의 제조 방법에 따르면, 도 39에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(51)의 측면(C, D)에 노출되는 맞댐부(J51)에 대하여 용접을 행함으로써, 비교적 쉽게 접합 구조물(51)을 접합할 수 있다.According to the manufacturing method of the present embodiment, as shown in FIG. 39, the
또한, 각 보수 공정에서는, 도 47 및 도 48에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 도구(G)의 빈 구멍(Q2)에 충전용 금속 부재(h)를 충전함으로써, 마찰 교반의 종료 위치에 형성되는 빈 구멍(Q2)이 메워지므로, 빈 구멍(Q2)에 의한 접합 부위의 강도 저하를 방지할 수 있다. 즉, 접합 구조물(51)에 마찰 교반의 종료 위치를 마련할 수 있어, 마찰 교반의 종료 위치를 설정하기 위한 탭재를 생략할 수 있으므로, 접합 작업에 있어서의 공정수를 적게 할 수 있다.In addition, in each maintenance process, as shown in FIG. 47 and FIG. 48, the filling metal member h is filled in the empty hole Q2 of the rotation tool G for this joining, and it is in the end position of friction stirring. Since the formed hollow hole Q2 is filled, the fall of the strength of the junction site by the hollow hole Q2 can be prevented. That is, since the end position of friction stirring can be provided in the joining
또한, 각 보수 공정에서는, 접합 구조물(51)과 충전용 금속 부재(h)의 맞댐부(J52)가 마찰 교반되고, 이 맞댐부(J52)에 있어서 접합 구조물(51)과 충전용 금속 부재(h)가 혼연 일체가 되므로, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)끼리의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.Moreover, in each repair process, the abutting part J52 of the joining
또한, 도 39에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(51)의 측면에 형성된 오목 홈(K50, K50) 내에 용접 금속(T51)을 충전함으로써, 접합 구조물(51)의 안쪽까지 용접을 행할 수 있어, 용접 범위가 넓어지므로, 접합 부위의 강도를 높이는 동시에, 접합 부위의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 39, the welding metal T51 is filled in the concave grooves K50 and K50 formed in the side surfaces of the joining
또한, 도 43에 도시한 바와 같이, 각 접합 공정을 행하기 전에, 맞댐부(J51)를 가접합함으로써, 맞댐부(J51)에 본 접합용 회전 도구(G)를 압입하는 것에 따른 맞댐부(J51)의 벌어짐을 방지할 수 있어, 각 접합 공정을 적절하게 행할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 43, before performing each joining process, the butt | matching part by press-fitting the butt | matching part J51 by press-fitting this bonding rotary tool G to the butt | matching part J51 ( Opening of J51) can be prevented, and each joining process can be performed suitably.
또한, 각 접합 공정에서는, 도 45의 (a)에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 도구(G)의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍(P1)을 형성함으로써, 본 접합용 회전 도구(G)를 접합 구조물(51)에 압입할 때의 압입 저항을 줄일 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반 접합의 정밀도를 높일 수 있는 동시에, 신속하게 접합 작업을 행할 수 있다.In addition, in each joining process, as shown in FIG.45 (a), the preliminary hole P1 is formed in advance in the insertion planned position of this joining rotary tool G, and this joining rotary tool G is shown. It is possible to reduce the indentation resistance when the indentation to the
또한, 도 47 및 도 48에 도시한 바와 같이, 각 보수 공정에 있어서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈했을 때에 형성된 빈 구멍(Q3)에 용접 금속(T52)을 충전해서 메우는 것으로, 빈 구멍(Q3)에 의한 접합 부위의 강도 저하를 방지할 수 있는 동시에, 접합 부위를 평탄하게 마무리할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 47 and FIG. 48, the empty hole Q3 which fills and fills the empty hole Q3 formed at the time of leaving | separating the temporary welding rotary tool F in each maintenance process, and fills an empty hole The fall of the strength of the joining site by (Q3) can be prevented, and the joining site can be finished flat.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 일 없이, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 설계 변경이 가능하다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning.
예를 들어, 본 실시 형태에서는 도 44에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(51)의 양측부에 설치된 용접 금속(T51, T51)의 표면에, 마찰 교반의 개시 위치(SP3)와 종료 위치(EP4)를 설정하고 있지만, 맞댐부(J51)와 용접 금속(T51, T51)의 경계에 마찰 교반의 개시 위치와 종료 위치를 설정해도 좋다.For example, in this embodiment, as shown in FIG. 44, the starting position S P3 of friction stirring and the end position () of the friction stir on the surface of the welding metal T51, T51 provided in the both sides of the joining
또한, 도 49에 도시한 바와 같이, 마찰 교반의 개시 위치(SP7)와 종료 위치(EP8)를 각 금속 부재(1a, 1b)의 표면(12a, 12b) 중 어느 하나로 설정하고[도 49에서는 제2 금속 부재(1b)에 설정], 표면측 소성화 영역(W51)을 역ㄷ자 형상으로 형성해도 좋다.In addition, as shown in FIG. 49, the start position S P7 and the end position E P8 of friction stirring are set to any one of the
또한, 본 실시 형태에서는 도 39에 도시한 바와 같이, 접합 구조물(51)의 양측면(C, D)에 오목 형상의 오목 홈(K50, K50)이 형성되어 있지만, 도 49에 도시하는 접합 구조물(51)과 같이, 축 단면이 삼각형의 오목 홈(K51', K51')을 접합 구조물(51)의 양측면(C, D)에 형성해도 좋으며, 오목 홈의 형상은 한정되는 것은 아니다.In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 39, although the recessed recessed grooves K50 and K50 are formed in the both sides C and D of the joining
또한, 본 실시 형태에서는 도 40의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)에 절결부(16a, 17a)를 형성하고, 제2 금속 부재(1b)에 절결부(16b, 17b)를 형성함으로써, 오목 홈(K50, K50)을 구성하고 있지만, 제1 금속 부재(1a) 또는 제2 금속 부재(1b) 중 한쪽에 절결부를 형성함으로써, 오목 홈을 구성해도 좋다.In addition, in this embodiment, as shown to FIG. 40 (a), the
또한, 본 실시 형태의 제조 방법에 있어서, 제1 본 접합 공정에서 표면(A)에 형성된 표면측 소성화 영역(W51)과, 제2 본 접합 공정에서 이면(B)에 형성된 이면측 소성화 영역(W52)을 중복시켜도 좋다. 본 구성에서는, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 맞댐부(J51)의 안쪽까지 소성화되므로, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 접합부에 있어서의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.Moreover, in the manufacturing method of this embodiment, the surface side plasticization area | region W51 formed in the surface A in a 1st main bonding process, and the back surface side plasticization area | region formed in the back surface B in a 2nd main bonding process. You may overlap (W52). In this structure, since it is plasticized to the inside of the butt | matching part J51 of the
[제8 실시 형태] [Eighth Embodiment]
다음에, 본 발명의 제8 실시 형태에 대해서 설명한다.Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
제8 실시 형태에 관한 접합 방법은, 도 50에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 맞대서 형성된 중공부에 조인트 부재(U)를 삽입하고, 제1 금속 부재(1a)와 조인트 부재(U) 및 제2 금속 부재(1b)와 조인트 부재(U)의 맞댐부에 대하여 마찰 교반을 행하는 동시에, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 측면에 대하여 용접을 행하는 것을 특징으로 하는 것이다. 우선, 본 실시 형태에 관한 접합 방법에 관한 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 상세하게 설명한다.As for the joining method which concerns on 8th Embodiment, as shown in FIG. 50, the joint member U is inserted into the hollow part formed facing the
도 51의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 단부면(16)에 오목부(V)가 각각 형성된 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)와, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)를 맞대서 형성한 중공부에 삽입되는 조인트 부재(U)를 사용한다.As shown in Figs. 51A and 51B, in the present embodiment, the
제1 금속 부재(1a)는, 단면에서 보아 직사각형을 나타내고, 단부면(16)에 표면(12)으로부터 이면(13)을 향해 연속되는 단면에서 보아 직사각형의 오목부(V)가 형성되어 있다. 제2 금속 부재(1b)는, 제1 금속 부재(1a)와 대략 동등한 형상으로 이루어지는 금속 부재이다. 제2 금속 부재(1b)에 형성된 오목부(V)는, 제1 금속 부재(1a)의 오목부(V)와 대향해서 형성되어 있다. 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)의 단부면(16, 16)끼리를 맞댐으로써, 중공부가 형성된다.The
제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)는, 본 실시 형태에서는 동일한 조성의 금속 재료이며, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다. The
조인트 부재(U)는, 단면에서 보아 직사각형의 직육면체를 나타낸다. 조인트 부재(U)의 폭(q1)은, 제1 금속 부재(1a)의 오목부(V)의 폭(p1)과 거의 동등하게 형성되어 있다. 또한, 조인트 부재(U)의 길이(q2)의 1/2인 q2/2는, 제1 금속 부재(1a)의 오목부(V)의 길이(p2)와 거의 동등하게 형성되어 있다. 또한, 조인트 부재(U)의 두께(q3)는, 제1 금속 부재(1a)의 오목부(V)의 두께(p3)와 거의 동등하게 형성되어 있다. 즉, 조인트 부재(U)는, 도 51의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 맞대서 형성된 중공부에 거의 간극이 없도록 삽입된다. 조인트 부재(U)는, 본 실시 형태에 있어서는 제1 금속 부재(1a)와 동등한 재료로 이루어진다.The joint member U represents a rectangular parallelepiped as seen in cross section. The width q 1 of the joint member U is formed almost equal to the width p 1 of the recess V of the
여기서, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)를 맞대서 형성된 중공부에 조인트 부재(U)를 삽입해서 형성된 부재를 피접합 금속 부재(71)라고도 한다. 또한, 피접합 금속 부재(71)의 표면을 표면(A), 이면을 이면(B), 한쪽 측면을 제1 측면(C), 다른 쪽 측면을 제2 측면(D)이라고도 한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 상하 좌우 전후는, 도 50의 화살표를 따른다.Here, the member formed by inserting the joint member U into the hollow part which formed the
도 51의 (b) 및 도 52에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)에는, 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)가 맞대진 맞댐부(J70)가 형성되어 있다. 또한, 조인트 부재(U)를 사이에 두고 2개의 맞댐부(J70) 중, 제2 측면(D)측의 맞댐부를 제1 맞댐부(J70a)라고도 하고, 제1 측면(C)측의 맞댐부를 제2 맞댐부(J70b)라고도 한다.51 (b) and 52, on the surface A of the to-
또한, 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)에는, 조인트 부재(U)와 제2 금속 부재(1b)가 맞대진 한쪽 조인트 맞댐부(J71)와, 조인트 부재(U)와 제1 금속 부재(1a)가 맞대진 다른 쪽 조인트 맞댐부(J72)가 형성되어 있다.The surface A of the
제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)는, 도 52에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(71)의 맞댐부(J70)를 사이에 두도록 배치되는 것이며, 각각 피접합 금속 부재(71)에 첨설되어, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 나타나는 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 이음매(경계선)를 덮어서 가린다. 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(71)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성되어 있다. 또한, 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)의 형상·치수에도 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 그 두께 치수를 맞댐부(J70)에 있어서의 피접합 금속 부재(71)의 두께 치수와 동일하게 하고 있다.As shown in FIG. 52, the
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 예비 공정, (5) 제2 본 접합 공정, (6) 측면 용접 공정을 포함하는 것이다.Hereinafter, the bonding method which concerns on this embodiment is demonstrated in detail. The joining method which concerns on this embodiment is (1) 1st preparatory process, (2) 1st preliminary process, (3) 1st main bonding process, (4) 2nd preliminary process, and (5) 2nd main bonding process. And (6) side welding processes.
(1) 제1 준비 공정(1) 1st preparation process
도 51 및 도 52를 참조해서 제1 준비 공정을 설명한다. 제1 준비 공정은, 피접합 금속 부재(71)를 형성하는 동시에, 탭재를 배치하는 공정이다. 제1 준비 공정은, 본 실시 형태에서는 제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)를 맞대서 중공부에 조인트 부재(U)를 삽입하는 맞댐 공정과, 피접합 금속 부재(71)의 맞댐부(J70)의 양측에 각각 제1 탭재(2)와 제2 탭재(3)를 배치하는 탭재 배치 공정을 구비하고 있다.A first preparation step will be described with reference to FIGS. 51 and 52. The first preparation step is a step of forming the joined
맞댐 공정에서는, 도 51 및 도 52에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(1a)의 단부면(16)에 제2 금속 부재(1b)의 단부면(16)을 밀착시키는 동시에, 대향하는 오목부(V, V)에 의해 형성된 중공부에 조인트 부재(U)를 삽입한다. In the butting step, as shown in Figs. 51 and 52, the
또한, 제1 금속 부재(1a)의 표면(12)과 제2 금속 부재(1b)의 표면(12)을 동일한 높이의 면으로 하고, 또한 제1 금속 부재(1a)의 이면(13)과 제2 금속 부재(1b)의 이면(13)을 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 마찬가지로, 제1 금속 부재(1a)의 제1 측면(14)과 제2 금속 부재(1b)의 제1 측면(14)을 동일한 높이의 면으로 하고, 제1 금속 부재(1a)의 제2 측면(15)과 제2 금속 부재(1b)의 제2 측면(15)을 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 조인트 부재(U)의 표면을, 제1 금속 부재(1a)의 표면(12) 및 제2 금속 부재(1b)의 표면(12)과 동일한 높이의 면으로 한다. 마찬가지로, 조인트 부재(U)의 이면을, 제1 금속 부재(1a)의 이면(13) 및 제2 금속 부재(1b)의 이면(13)과 동일한 높이의 면으로 한다.Moreover, the
탭재 배치 공정에서는, 도 52에 도시한 바와 같이, 제1 측면(C)측에 나타나는 맞댐부(J70)를 덮어서 가리도록 제2 탭재(3)를 배치하여, 그 접촉면을 제1 측면(C)에 접촉시킨다. 또한, 제2 측면(D)에 나타나는 맞댐부(J70)를 덮어서 가리도록 제1 탭재(2)를 배치하여, 그 접촉면을 제2 측면(D)에 접촉시킨다. 이때, 제1 탭재(2)의 표면과 제2 탭재(3)의 표면을 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)과 동일한 높이의 면으로 하는 동시에, 제1 탭재(2)의 이면과 제2 탭재(3)의 이면을 피접합 금속 부재(71)의 이면(B)과 동일한 높이의 면으로 한다.In the tab material arrangement step, as shown in FIG. 52, the
제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)를 배치하면, 피접합 금속 부재(71)와 제1 탭재(2)에 의해 형성된 들어간 구석부(2a, 2a)를 용접해서 피접합 금속 부재(71)와 제1 탭재(2)를 가접합한다. 또한, 피접합 금속 부재(71)와 제2 탭재(3)에 의해 형성된 들어간 구석부(3a, 3a)를 용접해서 피접합 금속 부재(71)와 제2 탭재(3)를 가접합한다. 또한, 들어간 구석부(2a, 2a 및 3a, 3a)의 전체 길이에 걸쳐 연속해서 용접을 실시해도 좋고, 단속해서 용접을 실시해도 좋다.When the
(2) 제1 예비 공정 (2) first preliminary step
제1 예비 공정은, 제1 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정이며, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)측에 있어서, 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)에 나타나는 각 맞댐부에 대하여 가접합을 행하는 가접합 공정과, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 포함한다.The first preliminary step is a step performed before the first main joining step, and in the present embodiment, the surface A of the joined
가접합 공정에서는, 도 53에 도시한 바와 같이, 하나의 가접합용 회전 도구(F)를 한 붓 그리기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 제1 탭재 맞댐부(J2), 제2 탭재 맞댐부(J3), 맞댐부(J70)[제1 맞댐부(J70a) 및 제2 맞댐부(J70b)], 한쪽 조인트 맞댐부(J71) 및 다른 쪽 조인트 맞댐부(J72)에 대하여 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP1)에 삽입한 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EP1)까지 이동시킨다. 본 실시 형태에서는, 제1 탭재(2)에 마찰 교반의 개시 위치(SP1) 및 종료 위치(EP1)를 마련하고 있지만, 개시 위치(SP1)와 종료 위치(EP1)의 위치를 한정하는 취지는 아니다. 또한, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 도구(F) 및 본 접합용 회전 도구(G)의 회전 방향은, 모두 우회전으로 행하는 것으로 한다. 이와 같이, 가접합용 회전 도구(F) 및 본 접합용 회전 도구(G)의 회전 방향을 통일함으로써, 작업의 수고를 줄일 수 있다.In the provisional bonding process, as shown in FIG. 53, one temporary welding rotation tool F is moved so that the movement trace (bead) of one brush stroke may be formed, and the 1st tab member abutting part J2 and the 2nd Continuously with respect to the tab member butt part J3, butt part J70 (the first butt part J70a and the second butt part J70b), one joint butt part J71, and the other joint butt part J72. Friction stirring is performed. That is, the movement to the stirring pin end without being hung up and fall off the (F2) position (E P1) of the joining rotation tool (F) for insertion in a starting position (S P1) of the friction stir. In this embodiment, defines a position of the first taepjae start position of the friction stir in (2) (S P1) and an end arranged to position (E P1). However, the starting position (S P1) and end position (E P1) It is not intended to be. In addition, in this embodiment, all the rotational directions of the temporary welding rotary tool F and this bonding rotary tool G shall perform right rotation. Thus, the labor of work can be reduced by unifying the rotation direction of the temporary welding rotary tool F and this bonding rotary tool G.
본 실시 형태의 가접합 공정의 순서를 도 53의 (a) 및 (b)를 참조해서 더욱 상세하게 설명한다.The procedure of the temporary bonding process of this embodiment is demonstrated in more detail with reference to FIG. 53 (a) and (b).
가접합 공정은, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(71)와 제1 탭재(2)와의 제1 탭재 맞댐부(J2)를 접합하는 제1 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(71)의 맞댐부(J70) 및 한쪽 조인트 맞댐부(J71)를 가접합하는 제1 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(71)와 제2 탭재(3)와의 제2 탭재 맞댐부(J3)를 접합하는 제2 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(71)의 맞댐부(J70) 및 다른 쪽 조인트 맞댐부(J72)를 가접합하는 제2 가접합 공정을 포함한다.In this embodiment, a provisional bonding process is the 1st tab material joining process which joins the 1st tab material abutting part J2 of the to-
제1 탭재 접합 공정에서는, 도 53의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(2)의 적소에 마련한 개시 위치(SP1)의 바로 위에 가접합용 회전 도구(F)를 위치시키고, 계속해서 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(F2)을 개시 위치(SP1)에 압박한다. 가접합용 회전 도구(F)의 회전 속도는, 교반 핀(F2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(71) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 500 내지 2000(rpm)의 범위 내에 있어서 설정된다.First taepjae bonding step, as shown in (a) of Figure 53, is directly above the first taepjae (2) the starting position (S P1) provided in place of the position the joining rotation tool (F) for, It continues to put pressure on the joint while the right rotary tool (F) for initiation by the stirring pins (F2) lowered position (S P1). The rotational speed of the temporary welding rotary tool F is set depending on the size and shape of the stirring pin F2, the material and the thickness of the
교반 핀(F2)이 제1 탭재(2)의 표면에 접촉하면, 마찰열에 의해 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 소성 유동화하고, 교반 핀(F2)이 제1 탭재(2)에 삽입된다. When the stirring pin F2 is in contact with the surface of the
교반 핀(F2)의 전체가 제1 탭재(2)에 들어가고, 또한 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 전체면이 제1 탭재(2)의 표면에 접촉하면, 도 53의 (a)에 도시한 바와 같이, 가접합용 회전 도구(F)를 회전시키면서 제1 탭재 맞댐부(J2) 위에 설정된 기점(s1)을 향해 상대 이동시킨다.When the whole of the stirring pin F2 enters the
가접합용 회전 도구(F)의 이동 속도(이송 속도)는, 교반 핀(F2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(71) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 100 내지 1000(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다. 가접합용 회전 도구(F)의 이동 시의 회전 속도는, 삽입 시의 회전 속도와 동일하거나, 그것보다도 저속으로 한다. 또한, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킬 때에는, 숄더부(F1)의 축선을 연직선에 대하여 진행 방향의 후방측으로 약간 경사지게 해도 좋지만, 경사지게 하지 않고 연직으로 하면, 가접합용 회전 도구(F)의 방향 전환이 쉬워져, 복잡한 움직임이 가능해진다. 가접합용 회전 도구(F)를 이동시키면, 그 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(F2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화된다.The moving speed (feeding speed) of the rotational tool F for provisional joining is set according to the dimension and shape of the stirring pin F2, the material, thickness, etc. of the to-
가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시켜서 제1 탭재 맞댐부(J2) 상의 기점(s1)까지 마찰 교반을 행하면, 기점(s1)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제1 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the rotational tool F for temporary joining is relatively moved and friction stirring is performed to the starting point s1 on the first tab member abutting part J2, the temporary joining rotating tool F is removed without leaving the temporary joining rotational tool F at the starting point s1. 1 Transfer to the tap material joining process.
제1 탭재 접합 공정에서는, 제1 탭재(2)와 피접합 금속 부재(71)에 의해 형성되는 제1 탭재 맞댐부(J2)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(71)와 제1 탭재(2)의 이음매(경계선) 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 제1 탭재 맞댐부(J2)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s1)에 도달하면, 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키는 일 없이, 그대로 제1 탭재 맞댐부(J2) 상의 일단부측에 설정된 반환점(s2)까지 이동시킨다. 그리고 반환점(s2)에서 가접합용 회전 도구(F)를 반대쪽으로 꺾은 후, 제1 탭재 맞댐부(J2)의 타단부측에 설정된 반환점(s3)을 향해 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다. 그리고 반환점(s3)에서 가접합용 회전 도구(F)를 반대쪽으로 꺾은 후, 기점(s1)까지 이동시킨다.In the first tab member joining step, friction stirring is performed on the first tab member butt portion J2 formed by the
가접합용 회전 도구(F)가 기점(s1)에 도달하면, 그대로 제1 가접합 공정으로 이행한다. 도 53의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 가접합 공정에서는 피접합 금속 부재(71)의 제1 맞댐부(J70a), 한쪽 조인트 맞댐부(J71) 및 제2 맞댐부(J70b)를 가접합한다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s1)에 도달하면, 제1 맞댐부(J70a)를 따라 마찰 교반을 행하고, 조인트 부재(U), 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)가 대향하는 기점(s4)까지 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다. 그리고 기점(s4)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고, 그대로 한쪽 조인트 맞댐부(J71)를 따라, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다.When the temporary welding rotary tool F reaches the origin s1, it transfers to a 1st temporary joining process as it is. As shown in FIGS. 53A and 53B, in the first provisional joining process, the first butt portion J70a, one joint butt portion J71, and the second butt portion of the
가접합용 회전 도구(F)가, 조인트 부재(U), 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)가 대향하는 기점(s5)에 도달하면, 제2 맞댐부(J70b)를 따라, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다. 그리고 가접합용 회전 도구(F)가 제2 탭재 맞댐부(J3) 위에 설정된 기점(s6)에 도달하면, 그대로 제2 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the temporary joining rotary tool F reaches the starting point s5 where the joint member U, the
제2 탭재 접합 공정에서는, 제2 탭재(3)와 피접합 금속 부재(71)에 의해 형성되는 제2 탭재 맞댐부(J3)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s6)에 도달하면, 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키는 일 없이, 그대로 제2 탭재 맞댐부(J3)의 일단부측에 설정된 반환점(s7)까지 이동시킨다. 그리고 반환점(s7)에서 가접합용 회전 도구(F)를 반대쪽으로 꺾은 후, 제2 탭재 맞댐부(J3)의 타단부측에 설정된 반환점(s8)을 향해 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다. 그리고 반환점(s8)에서 가접합용 회전 도구(F)를 반대쪽으로 꺾은 후, 기점(s6)까지 이동시킨다.In the second tab member joining step, friction stirring is performed on the second tab member butt portion J3 formed by the
가접합용 회전 도구(F)가 기점(s6)에 도달하면, 그대로 제2 가접합 공정으로 이행한다. 제2 가접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(71)의 제2 맞댐부(J70b), 다른 쪽 조인트 맞댐부(J72) 및 제1 맞댐부(J70a)를 가접합한다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s6)에 도달하면, 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 제2 맞댐부(J70b)를 따라 기점(s5)을 향해 이동시킨다. 그리고 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s5)에 도달하면, 그대로 다른 쪽 조인트 맞댐부(J72)를 따라, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다. When the temporary joining rotation tool F reaches the origin s6, it transfers to a 2nd temporary joining process as it is. In a 2nd provisional joining process, the 2nd butt | matching part J70b of the to-
그리고 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s4)에 도달하면, 제1 맞댐부(J70a)를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 이동시키고, 제1 탭재 맞댐부(J2)를 횡단시켜, 제1 탭재(2)에 돌입시킨다. 마지막으로, 가접합용 회전 도구(F)가 종료 위치(EP1)에 도달하면, 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시킨다.When the temporary joining rotary tool F reaches the starting point s4, the temporary joining rotary tool F is moved along the first abutting part J70a to traverse the first tab member abutting part J2. To the
또한, 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)이 제1 탭재 맞댐부(J2) 및 제2 탭재 맞댐부(J3)에 들어가면, 피접합 금속 부재(71)와 양쪽 탭재를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 피접합 금속 부재(71)와 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3)에 의해 형성된 들어간 구석부(2a, 3a)를 용접에 의해 가접합하고 있으므로, 피접합 금속 부재(71)와 제1 탭재(2) 및 제2 탭재(3) 사이에 벌어짐이 발생하는 일이 없다.Further, when the stirring pin F2 of the temporary welding rotary tool F enters the first tab member butt portion J2 and the second tab member butt portion J3, it tries to separate the
이와 같이, 가접합 공정을 한 붓 그리기의 요령으로 행함으로써, 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)에 나타나는 각 맞댐부를 효율적으로 가접합할 수 있다.Thus, by performing the temporary joining process by the method of drawing a brush, each butt | matching part shown in the surface A of the to-
가접합 공정이 종료되면, 예비 구멍 형성 공정을 행한다. 예비 구멍 형성 공정에서는, 이후에 설명하는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM1)에 예비 구멍을 형성하는 공정이다. 예비 구멍은, 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 줄일 목적으로 마련되는 것이며, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)을 이탈시켰을 때에 형성되는 빈 구멍을 도시하지 않은 드릴 등으로 지름을 확장함으로써 형성된다.When the provisional bonding process is complete | finished, a preliminary hole formation process is performed. In a preliminary hole formation process, it is a process of forming a preliminary hole in the starting position S M1 of friction stirring in the 1st main joining process demonstrated later. The preliminary hole is provided for the purpose of reducing the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of the rotary tool G for the present bonding. In the present embodiment, the stirring pin F2 of the rotary tool F for temporary joining is provided. It is formed by expanding the diameter with a drill or the like (not shown) for the empty hole formed when the hole is separated from the hole.
(3) 제1 본 접합 공정 (3) First main bonding step
제1 본 접합 공정은, 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)측에 있어서의 맞댐부(J70)[제1 맞댐부(J70a), 제2 맞댐부(J70b)], 한쪽 조인트 맞댐부(J71) 및 다른 쪽 조인트 맞댐부(J72)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 즉, 본 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정에서는 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하고, 가접합된 상태의 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)측으로부터 마찰 교반을 행한다.In the first main joining step, the abutting part J70 (the first abutting part J70a, the second abutting part J70b) and the one joint abutting part on the surface A side of the
제1 본 접합 공정에서는, 도 54의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 개시 위치(SM1)에 형성한 예비 구멍(도시 생략)에 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 반환점(OM1)까지 이동시킨 후, 그대로 종료 위치(EM1)까지 왕복 이동시킨다.In the first main joining step, as shown in FIGS. 54A and 54B, the stirring pin of the rotary tool G for joining in the preliminary hole (not shown) formed in the starting position S M1 . After inserting (pressing) G2 and moving the inserted stirring pin G2 to the return point O M1 without detaching it halfway, it reciprocates to the end position E M1 as it is.
여기서, 상기한 가접합 공정을 끝낸 시점에서는, 가접합용 회전 도구(F)를 구비한 마찰 교반 장치는, 제1 탭재(2)의 종료 위치(EP1)의 바로 위[도 53의 (b) 참조]에 위치하고 있으므로, 제1 본 접합 공정의 개시 위치를 SM1로 하면, 본 접합용 회전 도구(G)를 구비한 마찰 교반 장치를 이동시키는 일 없이 제1 본 접합 공정을 행할 수 있어, 작업을 간략화할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(2)에 마찰 교반의 개시 위치(SM1) 및 종료 위치(EM1)를 마련하고 있지만, 개시 위치(SM1)와 종료 위치(EM1)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.Here, at the time point which the said temporary joining process was complete | finished, the friction stirring apparatus provided with the rotational tool F for temporary joining is immediately above the end position E P1 of the 1st tab material 2 (FIG. 53 (b). ), The first bone bonding step can be performed without moving the friction stir device provided with the rotary tool G for the main bonding, when the starting position of the first bone bonding step is S M1 . Simplify your work. In this embodiment the position of the first taepjae start position of the friction stir in (2) (S M1) and the end position but provided the (E M1), the starting position (S M1) and the end position (E M1) It is not intended to be limiting.
도 54의 (a) 및 (b)를 참조해서 제1 본 접합 공정을 더욱 상세하게 설명한다.The first main bonding step will be described in more detail with reference to FIGS. 54A and 54B.
우선, 도 54의 (a)에 도시한 바와 같이, 개시 위치(SM1)의 바로 위에 본 접합용 회전 도구(G)를 위치시키고, 계속해서 본 접합용 회전 도구(G)를 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단부를 예비 구멍에 삽입한다. 교반 핀(G2)을 예비 구멍에 들어가게 하면, 교반 핀(G2)의 주위면(측면)이 예비 구멍의 구멍 벽에 접촉하고, 구멍 벽으로부터 금속이 소성 유동화한다. 이러한 상태가 되면, 소성 유동화한 금속을 교반 핀(G2)의 주위면에서 밀어 젖히면서, 교반 핀(G2)이 압입되게 되므로, 압입 초기 단계에 있어서의 압입 저항을 줄일 수 있게 된다. 또한, 본 접합용 회전 도구(G)의 숄더부(G1)가 제1 탭재(2)의 표면에 접촉하기 전에 교반 핀(G2)이 예비 구멍의 구멍 벽에 접촉하여 마찰열이 발생하므로, 소성 유동화할 때까지의 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 즉, 마찰 교반 장치의 부하를 줄이는 것이 가능해지고, 게다가 본 접합에 요하는 작업 시간을 단축하는 것이 가능해진다.First, as shown to (a) of FIG. 54, the joining rotary tool G is located directly above start position S M1 , and it is lowered, turning this joining rotary tool G to the right. The tip end of the stirring pin G2 is inserted into a spare hole. When the stirring pin G2 enters the preliminary hole, the peripheral surface (side surface) of the stirring pin G2 contacts the hole wall of the preliminary hole, and the metal is plastically fluidized from the hole wall. In this state, the plasticized fluidized metal is pushed out from the circumferential surface of the stirring pin G2, and the stirring pin G2 is press-fitted, thereby reducing the indentation resistance in the initial step of press-fitting. Further, since the stirring pin G2 contacts the hole wall of the preliminary hole before the shoulder portion G1 of the present rotary tool G contacts the surface of the
교반 핀(G2)의 전체가 제1 탭재(2)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제1 탭재(2)의 표면에 접촉하면, 도 54의 (a)에 도시한 바와 같이, 마찰 교반을 행하면서 피접합 금속 부재(71)의 제1 탭재 맞댐부(J2)의 기점(s1)을 향해 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키고, 또한 제1 탭재 맞댐부(J2)를 가로지르게 해서 제1 맞댐부(J70a)에 돌입시킨다. 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 소성화 영역(이하,「표면측 소성화 영역(W71)」이라고 함)이 형성된다.When the whole of the stirring pin G2 enters the
본 접합용 회전 도구(G)의 이동 속도(이송 속도)는, 교반 핀(G2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(71) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 30 내지 300(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다.The moving speed (feeding speed) of the rotary tool G for joining is set according to the size and shape of the stirring pin G2, the material and the thickness of the
피접합 금속 부재(71)로의 입열량이 과대해질 우려가 있는 경우에는, 본 접합용 회전 도구(G)의 주위로 표면(A)측으로부터 물을 공급하는 등을 하여 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b) 사이로 냉각수가 들어가면, 접합면에 산화 피막을 발생시킬 우려가 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 가접합 공정을 실행해서 줄눈을 폐색하고 있으므로, 피접합 금속 부재(71)의 이음매로 냉각수가 들어가기 어려워, 접합부의 품질을 열화시킬 우려가 없다.When there exists a possibility that the heat input amount to the to-
본 접합용 회전 도구(G)가, 기점(s4)에 도달하면, 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키지 않고 그대로 한쪽 조인트 맞댐부(J71)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시킨다. 그리고 본 접합용 회전 도구(G)가 기점(s5)에 도달하면, 제2 맞댐부(J70b)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시켜, 제2 탭재(3)에 돌입시킨다. 그리고 본 접합용 회전 도구(G)가, 제2 탭재(3)에 설정된 반환점(OM1)에 도달하면, 반환점(OM1)에서 본 접합용 회전 도구(G)를 반대쪽으로 꺾게 한다.When the rotary tool G for this bonding reaches the origin s4, this rotary tool G for this bonding is moved along one joint abutting part J71 as it is, without leaving this rotary tool G for this bonding. Let's do it. And when this joining rotary tool G reaches the origin s5, this joining rotary tool G will be moved along 2nd abutting part J70b, and it will intrude into the
그리고 다시, 제2 맞댐부(J70b)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시켜, 본 접합용 회전 도구(G)가 기점(s5)에 도달하면, 도 54의 (b)에 도시한 바와 같이, 다른 쪽 조인트 맞댐부(J72)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시킨다. 그리고 본 접합용 회전 도구(G)가 기점(s4)에 도달하면, 제1 맞댐부(J70a)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시킨다. 그리고 제1 탭재 맞댐부(J2)를 횡단하여, 종료 위치(EM1)에서 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시킨다.And again, this bonding rotation tool G is moved along 2nd abutting part J70b, and when this bonding rotation tool G reaches the origin s5, it will be shown in FIG. 54 (b). As described above, the joining rotary tool G is moved along the other joint abutting portion J72. And when this joining rotary tool G reaches the origin s4, this joining rotary tool G is moved along 1st abutment part J70a. Then, the joining rotary tool G is detached from the end position E M1 by crossing the first tab member butt portion J2.
이와 같이, 제1 본 접합 공정을 한 붓 그리기의 요령으로 행함으로써, 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)에 나타나는 각 맞댐부를 효율적으로 접합할 수 있다.Thus, by performing the 1st main joining process by the method of brush drawing, each butt | matching part shown in the surface A of the to-
또한, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)측에 나타나는 피접합 금속 부재(71)의 이음매(경계선)의 연장선 위에 마찰 교반의 개시 위치(SM1) 및 종료 위치(EM1)를 설정하고 있으므로, 본 접합용 회전 도구(G)의 이동 거리를 최소한으로 억제할 수 있다. 이에 의해, 제1 본 접합 공정을 효율적으로 행할 수 있게 되고, 또한 본 접합용 회전 도구(G)의 마모량을 줄일 수 있게 된다.In addition, in this embodiment, the start position S M1 and the end position E of friction stirring on the extension line of the seam (boundary line) of the to-
본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을 종료 위치(EM1)로부터 이탈시킬 때의 본 접합용 회전 도구(G)의 회전 속도(이탈 시의 회전 속도)는, 이동 시의 회전 속도보다도 고속으로 하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 이탈 시의 회전 속도를 이동 시의 회전 속도와 동일하게 한 경우에 비해, 교반 핀(G2)의 이탈 저항이 작아지므로, 종료 위치(EM1)에 있어서의 교반 핀(G2)의 이탈 작업을 신속하게 행하는 것이 가능해진다.The rotational speed (rotational speed at the time of removal) of the rotational tool G for this bonding when the stirring pin G2 of this rotational tool G for this bonding is separated from the end position E M1 is rotation at the time of movement. It is preferable to make it faster than speed. In this way, since the detachment resistance of the stirring pin G2 becomes small compared with the case where the rotational speed at the time of removal is made the same as the rotational speed at the time of movement, detachment of the stirring pin G2 in the end position E M1 is carried out. It becomes possible to carry out work quickly.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 본 접합 공정 전에 제1 예비 공정을 행했지만, 제1 예비 공정을 생략하여, 제1 준비 공정의 직후에 제1 본 접합 공정을 행해도 된다. In addition, in this embodiment, although the 1st preliminary process was performed before the 1st main joining process, you may abbreviate | omit the 1st preliminary process and may perform a 1st main joining process immediately after a 1st preparatory process.
(4) 제2 예비 공정 (4) second preliminary step
제2 예비 공정은, 구체적인 도시는 하지 않지만, 제2 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정이며, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(71)의 이면(B)측에 있어서, 피접합 금속 부재(71)의 이면(B)에 나타나는 각 맞댐부에 대하여 가접합을 행하는 가접합 공정과, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.Although not shown concretely, a 2nd preliminary process is a process performed before a 2nd main joining process, In this embodiment, the to-
제2 예비 공정은, 피접합 금속 부재(71)의 이면(B)측에 행하는 것을 제외하고는, 상기한 제1 예비 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.The second preliminary step is substantially the same as the first preliminary step described above except that the second preliminary step is performed on the back surface B side of the
(5) 제2 본 접합 공정 (5) 2nd main bonding process
제2 본 접합 공정은, 구체적인 도시는 하지 않지만, 피접합 금속 부재(71)의 이면(B)측에 있어서의 맞댐부(J70), 한쪽 조인트 맞댐부(J71) 및 다른 쪽 조인트 맞댐부(J72)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 즉, 본 실시 형태에 관한 제2 본 접합 공정에서는, 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하고, 가접합된 상태의 피접합 금속 부재(71)의 이면(B)측으로부터 마찰 교반을 행한다. 제2 본 접합 공정에 의해, 피접합 금속 부재(71)의 이면(B)에는, 이면측 소성화 영역(W72)(도 55 참조)이 형성된다.Although the 2nd main joining process is not shown in figure, butt | matching part J70 in the back surface B side of the to-
제2 본 접합 공정은, 피접합 금속 부재(71)의 이면(B)측에 행하는 것을 제외하고는, 제1 본 접합 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제2 본 접합 공정이 종료되면, 탭재를 절제한다. Since the 2nd main joining process is substantially the same as the 1st main joining process except having performed on the back surface B side of the to-
여기서, 본 실시 형태와 같이, 한 쌍의 금속 부재의 맞댐부를 마찰 교반할 때에, 회전 도구를 우회전시킨 경우는 진행 방향 좌측에, 회전 도구를 좌회전시킨 경우는 진행 방향 우측에 터널 형상 공동 결함이 형성될 가능성이 크다.Here, as in the present embodiment, when frictionally stirring the butt of the pair of metal members, a tunnel-shaped cavity defect is formed on the left side in the direction of travel when the rotary tool is rotated to the right, and on the right side in the direction of travel when the rotary tool is turned to the left. Is likely to be.
또한, 표면측 소성화 영역(W71) 및 이면측 소성화 영역(W72)의 양단부측에는, 산화 피막이 형성될 가능성이 있다. 당해 산화 피막은, 제1 측면(C)과 제2 탭재(3) 사이 및, 제2 측면(D)과 제1 탭재(2) 사이에 형성된 산화 피막을 피접합 금속 부재(71)의 내부에 권취함으로써, 형성되는 것이다. 이러한, 터널 형상 공동 결함이나 산화 피막은, 피접합 금속 부재(71)의 기밀성 및 수밀성을 저하시키는 원인이 된다.In addition, there is a possibility that an oxide film may be formed on both end sides of the surface-side plasticization region W71 and the back-side plasticization region W72. The oxide film is formed of an oxide film formed between the first side surface C and the
그러나 본 실시 형태에서는 반환점(OM1)에서 반대쪽으로 꺾어 본 접합용 회전 도구(G)를 왕복시켜, 맞댐부(J70)를 2회 정도 마찰 교반하므로, 가령 왕로의 마찰 교반에 의해 터널 형상 공동 결함이나 산화 피막이 형성되었다고 해도, 귀로의 마찰 교반에 의해 당해 결함을 밀폐해서 보수할 수 있다. 이에 의해, 기밀성 및 수밀성이 높은 피접합 금속 부재(71)를 형성할 수 있다.However, in the present embodiment, since the joining rotary tool G is reciprocated from the return point O M1 to the opposite side and frictionally agitated the abutment portion J70 about twice, for example, a tunnel-shaped cavity defect is caused by frictional stirring of the royal road. Even if the oxide film is formed, the defect can be sealed and repaired by friction stirring into the ears. Thereby, the to-
(6) 측면 용접 공정 (6) side welding process
측면 용접 공정은, 피접합 금속 부재(71)의 양측면에 각각 오목 홈(K71, K72)을 형성하는 오목 홈 형성 공정과, 오목 홈(K71)에 대하여 용접을 행하는 제1 측면 용접 공정과, 오목 홈(K72)에 대하여 용접을 행하는 제2 측면 용접 공정을 포함한다.The side welding step includes a concave groove forming step of forming concave grooves K71 and K72 on both sides of the
오목 홈 형성 공정에서는, 도 55 및 도 56에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(71)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 각각 나타나는 맞댐부(J70)를 따라 오목 홈(K71, K72)을 형성한다. 오목 홈(K71, K72)은, 공지의 엔드밀 등을 이용해서 절결해서 형성된다. 오목 홈(K71) 및 오목 홈(K72)은, 이후에 설명하는 용접 공정에 있어서, 각각 용접 금속(T71, T72)이 충전되는 부분이다.In the concave groove forming step, as shown in FIGS. 55 and 56, the concave groove is formed along the butt portion J70 that appears in the first side surface C and the second side surface D of the
오목 홈(K71, K72)은, 동등한 형상이므로, 오목 홈(K71)을 예로 들어 설명한다. 오목 홈(K71)은, 단면에서 보아 직사각형을 나타내고, 제1 측면(C)에 나타나는 맞댐부(J70)를 따라 피접합 금속 부재(71)의 표면(A)으로부터 이면(B)까지 연속해서 형성되어 있다. 오목 홈(K71)의 폭(Ka1)은, 도 56에 도시한 바와 같이, 표면측 소성화 영역(W71) 및 이면측 소성화 영역(W72)의 폭(Wa)보다도 작게 형성되어 있다.Since the recessed grooves K71 and K72 are equivalent shapes, the recessed grooves K71 will be described as an example. The concave groove K71 is rectangular in cross section, and is continuously formed from the front surface A to the rear surface B of the
오목 홈(K71)의 깊이는, 특별히 한정되는 것은 아니며 적절하게 설정하면 좋다. 또한, 오목 홈(K71, K72)의 형상은, 본 실시 형태에서는 단면에서 보아 직사각형으로 했지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 형상이라도 좋다.The depth of the recessed groove K71 is not specifically limited, What is necessary is just to set suitably. In addition, although the shape of the recessed grooves K71 and K72 was rectangular in cross section in this embodiment, it is not limited to this, A different shape may be sufficient as it.
제1 측면 용접 공정에서는, 도 56에 도시한 바와 같이, 제1 측면(C)에 형성된 오목 홈(K71)에 대하여 용접을 행한다. 용접은, 본 실시 형태에서는 TIG 용접, MIG 용접 등에 의해 패딩 용접을 행하는 것이 바람직하다. 패딩 용접에 의해, 오목 홈(K71)에 용접 금속(T71)을 적절하게 충전시킬 수 있다. 이에 의해, 표면측 소성화 영역(W71) 및 이면측 소성화 영역(W72) 사이에 존재하는 미소성화 영역(미접합 영역)을 용접 금속(T71)으로 확실하게 밀폐하는 동시에, 접합부의 강도를 높일 수 있다. 또한, 용가재는 피접합 금속 부재(71)의 재료와 달라도 좋지만, 본 실시 형태에 있어서는 동일한 재료를 사용하고 있다.In a 1st side welding process, as shown in FIG. 56, welding is performed with respect to the recessed groove K71 formed in the 1st side surface C. As shown in FIG. In the present embodiment, the welding is preferably padded by TIG welding, MIG welding, or the like. By the padding welding, the concave groove K71 can be suitably filled with the weld metal T71. Thereby, the unfired area | region (unbonded area | region) which exists between the surface side plasticization area | region W71 and the back surface plasticization area | region W72 is reliably sealed with the welding metal T71, and the intensity | strength of a junction part is raised. Can be. In addition, although the filler metal may be different from the material of the to-
또한, 패딩 용접으로 충전된 용접 금속(T71) 중, 제1 측면(C)의 표면으로부터 돌출되는 부분(패딩부)에 대해서는, 당해 패딩부를 절제하는 패딩부 절제 공정을 행하는 것이 바람직하다. 이러한 패딩부를 절제함으로써, 제1 측면(C)의 표면을 평활하게 성형할 수 있다.Moreover, it is preferable to perform the padding part ablation process which cuts out the said padding part about the part (padding part) which protrudes from the surface of the 1st side surface C among the welding metal T71 filled with padding welding. By cutting off this padding part, the surface of the 1st side surface C can be shape | molded smoothly.
또한, 본 실시 형태에서는 표면(A)으로부터 이면(B)까지 용접 금속(T71)을 충전했지만, 적어도 표면측 소성화 영역(W71)과 이면측 소성화 영역(W72) 사이의 미소성화 영역이 용접되어 있으면 좋다.In addition, in this embodiment, although the welding metal T71 was filled from the surface A to the back surface B, the unbaked area | region between the surface side plasticization area | region W71 and the back surface plasticization area | region W72 is welded at least. It should be good.
제2 측면 용접 공정에서는, 제2 측면(D)에 형성된 오목 홈(K72)에 대하여 용접을 행한다. 도 50에 도시한 바와 같이, 오목 홈(K72)에는 용접 금속(T72)이 충전된다. 제2 측면 용접 공정은, 제2 측면(D)에 대하여 용접을 행하는 것을 제외하고는, 제1 측면 용접 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In the second side welding step, welding is performed on the concave groove K72 formed in the second side surface D. FIG. As shown in FIG. 50, the concave groove K72 is filled with the welding metal T72. The second side welding step is almost the same as the first side welding step except that welding is performed on the second side face D, so that detailed description thereof is omitted.
이상 설명한 제8 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 도 50에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(71)의 표면(A) 및 이면(B)측이 마찰 교반에 의해 접합되는 동시에, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)을 용접해서 표면측 소성화 영역(W71)과 이면측 소성화 영역(W72) 사이에 존재하는 미소성화 영역(미접합 영역)을 용접 금속(T71, T72)으로 덮어서 밀폐하므로, 피접합 금속 부재(71)의 양측면 간의 기밀성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.According to the joining method which concerns on 8th Embodiment demonstrated above, as shown in FIG. 50, the surface A and the back surface B side of the to-
또한, 조인트 부재(U)를 이용함으로써, 제1 본 접합 공정 및 제2 본 접합 공정에 의해 형성되는 표면측 소성화 영역(W71) 및 이면측 소성화 영역(W72)의 길이가 커지므로, 피접합 금속 부재(71)의 접합 강도를 높일 수 있다.In addition, by using the joint member U, the lengths of the surface side plasticized region W71 and the back side plasticized region W72 formed by the first bone bonding process and the second bone bonding process become large. The joining strength of the joining
또한, 측면 용접 공정에 있어서, 오목 홈(K71, K72)을 형성함으로써, 오목 홈(K71, K72)에 용접 금속(T71, T72)을 쉽게 충전시킬 수 있다. 또한, 용접 금속(T71, T72) 중 측면으로부터 돌출된 패딩부를 절제함으로써, 마무리면도 평활하게 할 수 있다.Moreover, in the side welding process, by forming the recessed grooves K71 and K72, the weld metals T71 and T72 can be easily filled in the recessed grooves K71 and K72. Further, by removing the padding portion protruding from the side surface of the weld metals T71 and T72, the finished surface can also be smoothed.
또한, 오목 홈(K71, K72)의 폭(Ka1)은, 표면측 소성화 영역(W71) 및 이면측 소성화 영역(W72)의 폭(Wa)보다도 작게 형성함으로써, 용접 금속(T71, T72)의 양을 적게 형성할 수 있다.In addition, the width Ka 1 of the concave grooves K71 and K72 is formed smaller than the width Wa of the front side plasticized region W71 and the back side plasticized region W72, thereby welding metals T71 and T72. It is possible to form a small amount of).
또한, 본 실시 형태에서는 가접합 공정과, 본 접합 공정의 각각의 개시 위치(SM1) 및 종료 위치(EM1)가 같은 위치므로, 마찰 교반 작업을 효율적으로 행할 수 있다.In addition, in this embodiment, since the temporary joining process and each start position S M1 and the end position E M1 of this joining process are the same position, friction stirring operation can be performed efficiently.
또한, 본 실시 형태에서는 오목 홈(K71, K72)을 형성한 후에 용접을 행했지만, 이것에 한정되지 않고, 오목 홈을 형성하지 않고 용접을 행해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)의 양면에 용접을 행했지만, 다른 한쪽에만 행하는 것만이라도 좋다.In addition, in this embodiment, although welding was performed after the recessed grooves K71 and K72 were formed, it is not limited to this, You may weld without forming a recessed groove. In addition, in this embodiment, although welding was carried out to both surfaces of the 1st side surface C and the 2nd side surface D, you may only perform only in the other one.
[제9 실시 형태] [Ninth Embodiment]
다음에, 본 발명의 제9 실시 형태에 대해서 설명한다.Next, a ninth embodiment of the present invention will be described.
제9 실시 형태는, 도 57에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(10a)의 단부면과, 제2 금속 부재(10b)의 측면을 맞대서 평면에서 보아 L자 형상으로 접합하는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 우선, 제1 금속 부재(10a), 제2 금속 부재(10b) 및 조인트 부재(U)에 대해서 설명한다.As shown in Fig. 57, the ninth embodiment is formed by joining the end face of the
제1 금속 부재(10a)는, 도 58에 도시한 바와 같이, 단면에서 보아 직사각형을 나타내고, 단부면(16)에 표면(12)으로부터 이면(13)으로 연속되는 단면에서 보아 직사각형의 오목부(V)가 형성되어 있다. 한편, 제2 금속 부재(10b)는 단면에서 보아 직사각형을 나타내고, 제1 측면(14)에 표면(12)으로부터 이면(13)으로 연속되는 단면에서 보아 직사각형의 오목부(V)가 형성되어 있다. 제1 금속 부재(10a) 및 제2 금속 부재(10b)는, 동일한 조성으로 이루어지는 동시에, 양자에 형성된 오목부(V)는, 동일한 형상·크기로 이루어진다. 제1 금속 부재(10a)의 단부면(16)과 제2 금속 부재(10b)의 제1 측면(14)을 맞댐으로써, 중공부가 형성된다.As shown in FIG. 58, the
조인트 부재(U)는, 단면에서 보아 직사각형의 직육면체를 나타낸다. 조인트 부재(U)의 폭(q1)은, 제1 금속 부재(10a)의 오목부(V)의 폭(p1)과 거의 동등하게 형성되어 있다. 또한, 조인트 부재(U)의 길이(q2)의 1/2인 q2/2는, 제1 금속 부재(10a)의 오목부(V)의 길이(p2)와 거의 동등하게 형성되어 있다. 또한, 조인트 부재(U)의 두께(q3)는 제1 금속 부재(10a)의 오목부(V)의 두께(p3)와 거의 동등하게 형성되어 있다. 즉, 조인트 부재(U)는, 도 58의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(10a) 및 제2 금속 부재(10b)를 맞대서 형성된 중공부에 거의 간극이 없도록 삽입된다. 조인트 부재(U)는, 본 실시 형태에 있어서는 제1 금속 부재(10a)와 동등한 재료로 이루어진다.The joint member U represents a rectangular parallelepiped as seen in cross section. The width q 1 of the joint member U is formed almost equal to the width p 1 of the recess V of the
여기서, 제1 금속 부재(10a) 및 제2 금속 부재(10b)를 맞대서 형성된 중공부에 조인트 부재(U)를 삽입해서 형성된 부재를 피접합 금속 부재(80)라고도 한다. 또한, 피접합 금속 부재(80)의 표면을 표면(A), 이면을 이면(B), 한쪽 측면을 제1 측면(C), 다른 쪽 측면을 제2 측면(D)이라 한다. 또한, 제1 측면(C)이라 함은, 제1 금속 부재(10a)의 제2 측면(15)과 제2 금속 부재(10b)의 제1 측면(14)으로 형성되는 면을 말한다.Here, the member formed by inserting the joint member U into the hollow part which formed the
도 58의 (b)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(80)의 표면(A)에는, 제1 금속 부재(10a)와 제2 금속 부재(10b)가 맞대진 맞댐부(J80)가 형성되어 있다. 또한, 조인트 부재(U)를 사이에 두고 2개의 맞댐부(J80) 중, 제2 측면(D)측의 맞댐부를 제1 맞댐부(J80a)라고도 하고, 제1 측면(C)측의 맞댐부를 제2 맞댐부(J80b)라고도 한다.As shown in FIG. 58 (b), an abutting portion J80 on which the
또한, 피접합 금속 부재(80)의 표면(A)에는, 조인트 부재(U)와 제2 금속 부재(10b)가 맞대진 한쪽 조인트 맞댐부(J81)와, 조인트 부재(U)와 제1 금속 부재(10a)가 맞대진 다른 쪽 조인트 맞댐부(J82)가 형성되어 있다.In addition, on the surface A of the
제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5)는, 도 59에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(80)의 맞댐부(J80)를 사이에 두도록 배치되는 것이며, 각각 피접합 금속 부재(80)에 첨설되어, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 나타나는 제1 금속 부재(10a)와 제2 금속 부재(10b)의 이음매(경계선)를 덮어서 가린다. 제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(80)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성되어 있다. 또한, 제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5)의 형상·치수에도 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 그 두께 치수를 맞댐부(J80)에 있어서의 피접합 금속 부재(80)의 두께 치수와 동일하게 하고 있다.As shown in FIG. 59, the
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 예비 공정, (5) 제2 본 접합 공정, (6) 측면 용접 공정을 포함하는 것이다. Hereinafter, the bonding method which concerns on this embodiment is demonstrated in detail. The joining method which concerns on this embodiment is (1) 1st preparatory process, (2) 1st preliminary process, (3) 1st main bonding process, (4) 2nd preliminary process, and (5) 2nd main bonding process. And (6) side welding processes.
도 58 및 도 59를 참조하여, 제1 준비 공정을 설명한다. 제1 준비 공정은, 피접합 금속 부재(80)를 형성하는 동시에, 피접합 금속 부재(80)에 탭재를 배치하는 공정이다. 제1 준비 공정은, 본 실시 형태에서는 제1 금속 부재(10a)와 제2 금속 부재(10b)를 맞대서 중공부에 조인트 부재(U)를 삽입하는 맞댐 공정과, 피접합 금속 부재(80)의 맞댐부(J80)의 양측에 제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5)를 배치하는 탭재 배치 공정을 구비하고 있다. A first preparation step will be described with reference to FIGS. 58 and 59. A 1st preparation process is a process of forming the to-
맞댐 공정에서는, 도 58 및 도 59에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(10a)의 단부면(16)에 제2 금속 부재(10b)의 제1 측면(14)을 밀착시키는 동시에, 대향하는 오목부(V, V)에 의해 형성된 중공부에 조인트 부재(U)를 삽입한다.In the butting step, as shown in FIGS. 58 and 59, the
또한, 제1 금속 부재(10a)의 표면(12)과 제2 금속 부재(10b)의 표면(12)을 동일한 높이의 면으로 하고, 또한 제1 금속 부재(10a)의 이면(13)과 제2 금속 부재(10b)의 이면(13)을 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 도 58의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(10a)의 제1 측면(14)과 제2 금속 부재(10b)의 단부면(16)을 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 조인트 부재(U)의 표면을, 제1 금속 부재(10a)의 표면(12) 및 제2 금속 부재(10b)의 표면(12)과 동일한 높이의 면으로 한다. 마찬가지로, 조인트 부재(U)의 이면을, 제1 금속 부재(10a)의 이면(13) 및 제2 금속 부재(10b)의 이면(13)과 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 제1 금속 부재(10a)의 제2 측면(15)과 제2 금속 부재(10b)의 제1 측면(14)에 의해 들어간 구석부(I)가 형성되어 있다.Moreover, the
탭재 배치 공정에서는, 도 59에 도시한 바와 같이, 제2 측면(D)측에 나타나는 맞댐부(J80)를 덮어 가리도록 제1 탭재(4)를 배치하여, 그 접촉면을 제2 측면(D)에 접촉시킨다. 또한, 들어간 구석부(I)에 나타나는 맞댐부(J80)를 덮어 가리도록 제2 탭재(5)를 배치하여, 그 접촉면을 제1 측면(C)에 접촉시킨다. 제2 탭재(5)는 직육면체를 나타내고, 들어간 구석부(I)를 구성하는 제1 금속 부재(10a)의 제2 측면(15) 및 제2 금속 부재(10b)의 제1 측면(14)에 각각 접촉된다. 이때, 제1 탭재(4)의 표면과 제2 탭재(5)의 표면을 피접합 금속 부재(80)의 표면(A)과 동일한 높이의 면으로 하는 동시에, 제1 탭재(4)의 이면과 제2 탭재(5)의 이면을 피접합 금속 부재(80)의 이면(B)과 동일한 높이의 면으로 한다.In the tab member arrangement step, as shown in FIG. 59, the
제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5)를 배치하면, 피접합 금속 부재(80)와 제1 탭재(4)에 의해 형성된 들어간 구석부(4a, 4a)를 용접해서 피접합 금속 부재(80)와 제1 탭재(4)를 가접합한다. 또한, 피접합 금속 부재(80)와 제2 탭재(5)에 의해 형성된 들어간 구석부(5a, 5a)를 용접해서 피접합 금속 부재(80)와 제2 탭재(5)를 가접합한다. 또한, 들어간 구석부(4a, 4a 및 5a, 5a)의 전체 길이에 걸쳐 연속해서 용접을 실시해도 좋고, 단속해서 용접을 실시해도 좋다.When the
(2) 제1 예비 공정 (2) first preliminary step
제1 예비 공정은, 제1 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정이며, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(80)의 표면(A)측에 있어서, 피접합 금속 부재(80)의 표면(A)에 나타나는 각 맞댐부에 대하여 가접합을 행하는 가접합 공정과, 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 포함한다.The first preliminary step is a step performed before the first main joining step, and in the present embodiment, on the surface A side of the
가접합 공정에서는, 도 60 및 도 61에 도시한 바와 같이, 하나의 가접합용 회전 도구(F)를 한 붓 그리기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 제1 탭재 맞댐부(J4), 제2 탭재 맞댐부(J5), 맞댐부(J80)[제1 맞댐부(J80a) 및 제2 맞댐부(J80b)], 한쪽 조인트 맞댐부(J81) 및 다른 쪽 조인트 맞댐부(J82)에 대하여 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP2)에 삽입한 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EP2)까지 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(4)에 마찰 교반의 개시 위치(SP2) 및 종료 위치(EP2)를 마련하고 있지만, 개시 위치(SP2)와 종료 위치(EP2)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.In the temporary joining process, as shown in FIGS. 60 and 61, one temporary welding rotating tool F is moved to form a movement trajectory (bead) of one brush drawing, and the first tab member abutting part J4 is provided. To the second tab member butt portion J5, butt portion J80 (first butt portion J80a and second butt portion J80b), one joint butt portion J81 and the other joint butt portion J82. Friction stirring is performed continuously. That is, the stirring pin F2 of the temporary joining rotary tool F inserted in the starting position S P2 of friction stirring is moved to the end position E P2 , without leaving it in the middle. In addition, the position of this embodiment, the first taepjae start position of the friction stir in (4) (S P2), and the end position but provided the (E P2), the starting position (S P2) and the end position (E P2) It is not intended to be limiting.
본 실시 형태의 제1 예비 공정에 있어서의 마찰 교반의 순서를 도 60 및 도 61을 참조해서 더욱 상세하게 설명한다. The order of friction stirring in the 1st preliminary process of this embodiment is demonstrated in more detail with reference to FIG. 60 and FIG.
가접합 공정은, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(80)와 제1 탭재(4)와의 제1 탭재 맞댐부(J4)를 접합하는 제1 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(80)의 맞댐부(J80) 및 한쪽 조인트 맞댐부(J81)를 가접합하는 제1 가접합 공정과, 피접합 금속 부재(80)와 제2 탭재(5)와의 제2 탭재 맞댐부(J5, J5)를 접합하는 제2 탭재 접합 공정과, 피접합 금속 부재(80)의 맞댐부(J80) 및 다른 쪽 조인트 맞댐부(J82)를 가접합하는 제2 가접합 공정을 포함한다.In this embodiment, the provisional joining step includes a first tab member joining step of joining the first tab member butt portion J4 between the
제1 탭재 접합 공정에서는, 도 60의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(4)의 적소에 설치한 개시 위치(SP2)의 바로 위에 가접합용 회전 도구(F)를 위치시키고, 계속해서 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(F2)을 개시 위치(SP2)에 압박한다. 가접합용 회전 도구(F)의 회전 속도는, 교반 핀(F2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 피접합 금속 부재(80) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 500 내지 2000(rpm)의 범위 내에 있어서 설정된다.In the 1st tab material joining process, as shown to FIG. 60 (a), the rotational tool F for provisional joining is located directly on the starting position S P2 provided in place of the
교반 핀(F2)이 제1 탭재(4)의 표면에 접촉하면, 마찰열에 의해 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 소성 유동화하여, 교반 핀(F2)이 제1 탭재(4)에 삽입된다. When the stirring pin F2 is in contact with the surface of the
교반 핀(F2)의 전체가 제1 탭재(4)에 들어가고, 또한 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 전체면이 제1 탭재(4)의 표면에 접촉하면, 도 60의 (a)에 도시한 바와 같이, 가접합용 회전 도구(F)를 회전시키면서 제1 탭재 맞댐부(J4) 위에 설정된 기점(s1)을 향해 상대 이동시킨다.When the whole of the stirring pin F2 enters the
가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시켜서 제1 탭재 접합 공정의 기점(s1)까지 마찰 교반을 행하면, 기점(s1)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제1 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the rotational tool F for temporary joining is moved relatively and friction stirring is performed to the starting point s1 of a 1st tap material joining process, the 1st tap material joining is carried out as it is, without leaving the rotational tool F for temporary joining from the starting point s1. Go to the process.
제1 탭재 접합 공정에서는, 제1 탭재(4)와 피접합 금속 부재(80)에 의해 형성되는 제1 탭재 맞댐부(J4)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 피접합 금속 부재(80)와 제1 탭재(4)의 이음매(경계선) 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 제1 탭재 맞댐부(J4)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s1)에 도달하면, 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키는 일 없이, 그대로 제1 탭재 맞댐부(J4) 상의 일단부측에 설정된 반환점(s2)까지 이동시킨다. 그리고 반환점(s2)에서 가접합용 회전 도구(F)를 반환한 후, 제1 탭재 맞댐부(J4)의 타단부측에 설정된 반환점(s3)을 향해 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다. 그리고 반환점(s3)에서 가접합용 회전 도구(F)를 반환한 후, 기점(s1)까지 이동시킨다.In the first tab member joining step, friction stirring is performed on the first tab member butt portion J4 formed by the
가접합용 회전 도구(F)가 기점(s1)에 도달하면, 그대로 제1 가접합 공정으로 이행한다. 제1 가접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(80)의 제1 맞댐부(J80a), 한쪽 조인트 맞댐부(J81) 및 제2 맞댐부(J80b)를 가접합한다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s1)에 도달하면, 제1 맞댐부(J80a)를 따라 마찰 교반을 행하고, 조인트 부재(U), 제1 금속 부재(10a) 및 제2 금속 부재(10b)가 대향하는 기점(s4)까지 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다. 그리고 기점(s4)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고, 그대로 한쪽 조인트 맞댐부(J81)를 따라, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다.When the temporary welding rotary tool F reaches the origin s1, it transfers to a 1st temporary joining process as it is. In a 1st provisional bonding process, the 1st butt | matching part J80a, one joint butt | matching part J81, and the 2nd butt | matching part J80b of the to-
가접합용 회전 도구(F)가, 조인트 부재(U), 제1 금속 부재(10a) 및 제2 금속 부재(10b)가 대향하는 기점(s5)에 도달하면, 제2 맞댐부(J80b)를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다. 그리고 가접합용 회전 도구(F)가 제2 탭재 맞댐부(J5) 위에 설정된 기점(s6)에 도달하면, 그대로 제2 탭재 접합 공정으로 이행한다.When the temporary joining rotary tool F reaches the starting point s5 where the joint member U, the
제2 탭재 접합 공정에서는, 도 60의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 탭재(5)와 피접합 금속 부재(80)에 의해 형성되는 제2 탭재 맞댐부[J5(J5a, J5b)]에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s6)에 도달하면, 제1 금속 부재(10a)의 제2 측면(15)과 제2 탭재(5)와의 제2 탭재 맞댐부(J5a) 위에 설정한 반환점(s7)까지 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다. 그리고 도 61의 (a)에 도시한 바와 같이, 반환점(s7)에서 가접합용 회전 도구(F)를 반대쪽으로 꺾어서 기점(s6)에 도달하면, 제2 금속 부재(10b)의 제1 측면(14)과 제2 탭재(5)와의 제2 탭재 맞댐부(J5b) 위에 설정한 반환점(s8)까지 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다.In the second tab member bonding step, as shown in FIG. 60 (b), the second tab member butt portion J5 (J5a, J5b) formed by the
가접합용 회전 도구(F)가 반환점(s8)에 도달하면, 그대로 제2 가접합 공정으로 이행한다. 제2 가접합 공정에서는, 제2 맞댐부(J80b), 다른 쪽 조인트 맞댐부(J82) 및 제1 맞댐부(J80a)를 가접합한다. 즉, 도 61의 (b)에 도시한 바와 같이, 가접합용 회전 도구(F)를 반환점(s8)에서 반대쪽으로 꺾으면, 제2 맞댐부(J80b)를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 이동시켜, 기점(s5)까지 이동시킨다. 그리고 그대로 다른 쪽 조인트 맞댐부(J82)를 따라, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킨다.When the temporary joining rotation tool F reaches the return point s8, it transfers to a 2nd temporary joining process as it is. In the second temporary bonding step, the second butt joint J80b, the other joint butt joint J82 and the first butt joint J80a are temporarily bonded. That is, as shown in FIG. 61 (b), when the temporary joining rotation tool F is turned to the opposite side from the return point s8, the temporary joining rotation tool F along the second abutting part J80b. To move to the starting point s5. And the rotational tool F for temporary joining is moved along the other joint abutting part J82 as it is.
그리고 가접합용 회전 도구(F)가 기점(s4)에 도달하면, 제1 맞댐부(J80a)를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 이동시켜, 제1 탭재 맞댐부(J4)를 횡단해 제1 탭재(4)에 돌입시킨다. 마지막으로, 가접합용 회전 도구(F)가 종료 위치(EP2)에 도달하면, 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시킨다.Then, when the temporary joining rotation tool F reaches the starting point s4, the temporary joining rotation tool F is moved along the first abutting part J80a to cross the first tab member abutting part J4. It intrudes into the
또한, 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)이 제1 탭재 맞댐부(J4) 및 제2 탭재 맞댐부(J5)에 들어가면, 피접합 금속 부재(80)와 양 탭재를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 피접합 금속 부재(80)와 제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5)에 의해 형성된 들어간 구석부(4a, 5a)를 용접에 의해 가접합하고 있으므로, 피접합 금속 부재(80)와 제1 탭재(4) 및 제2 탭재(5) 사이에 벌어짐이 발생하는 일이 없다.Further, when the stirring pin F2 of the temporary welding rotary tool F enters the first tab member butt portion J4 and the second tab member butt portion J5, it attempts to separate the joined
이와 같이, 가접합 공정을 한 붓 그리기의 요령으로 행함으로써, 피접합 금속 부재(80)에 나타나는 각 맞댐부를 효율적으로 가접합할 수 있다.Thus, by performing the temporary joining process by the method of drawing a brush, each butt part shown by the to-
가접합 공정이 종료되면, 예비 구멍 형성 공정을 행한다. 예비 구멍 형성 공정에서는, 이후에 설명하는 제1 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 공정이다. 제1 예비 공정에 관한 예비 구멍 형성 공정에 있어서는, 제1 탭재(4)의 표면에 설정된 개시 위치(SM2)에 예비 구멍을 형성한다.When the provisional bonding process is complete | finished, a preliminary hole formation process is performed. In a preliminary hole formation process, it is a process of forming a preliminary hole in the starting position of friction stirring in the 1st main joining process demonstrated later. In the preliminary hole formation process which concerns on a 1st preliminary process, a preliminary hole is formed in the starting position S M2 set in the surface of the
(3) 제1 본 접합 공정 (3) First main bonding step
제1 본 접합 공정은, 피접합 금속 부재(80)의 표면(A)측에 있어서의 맞댐부(J80)[제1 맞댐부(J80a), 제2 맞댐부(J80b)], 한쪽 조인트 맞댐부(J81) 및 다른 쪽 조인트 맞댐부(J82)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 즉, 본 실시 형태에 관한 제1 본 접합 공정에서는, 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하고, 가접합된 상태의 피접합 금속 부재(80)의 표면(A)측으로부터 마찰 교반을 행한다.In the first main joining step, the abutting part J80 (the first abutting part J80a, the second abutting part J80b) and the one joint abutting part on the surface A side of the
제1 본 접합 공정에서는, 도 62의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(4)에 설정한 개시 위치(SM2)에 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 제2 탭재(5)에 설정한 반환점(OM2)까지 이동시킨 후, 반환점(OM2)에서 반대쪽으로 꺾어, 그대로 종료 위치(EM2)까지 왕복 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(4)에 마찰 교반의 개시 위치(SM2) 및 종료 위치(EM2)를 마련하고 있지만, 개시 위치(SM2)와 종료 위치(EM2)의 위치를 한정하는 취지는 아니다. In the 1st main joining process, as shown to FIG. 62 (a) and (b), the stirring pin of the rotary tool G for joining in this starting position S M2 set to the
도 62의 (a) 및 (b)를 참조해서 제1 본 접합 공정을 더욱 상세하게 설명한다. The first main bonding step will be described in more detail with reference to FIGS. 62A and 62B.
우선, 도 62의 (a)에 도시한 바와 같이, 개시 위치(SM2)의 바로 위에 본 접합용 회전 도구(G)를 위치시키고, 계속해서 본 접합용 회전 도구(G)를 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단부를 삽입한다.First, as shown to (a) of FIG. 62, the joining rotary tool G is located directly above start position S M2 , and it is lowered, turning this joining rotary tool G to the right. Insert the tip of the stirring pin G2.
교반 핀(G2)의 전체가 제1 탭재(4)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제1 탭재(4)의 표면에 접촉하면, 도 62의 (a)에 도시한 바와 같이 마찰 교반을 행하면서 피접합 금속 부재(80)의 제1 탭재 맞댐부(J4) 상의 기점(s1)을 향해 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키고, 또한 제1 탭재 맞댐부(J4)를 가로지르게 해서 제1 맞댐부(J80a)에 돌입시킨다. 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 소성화 영역(이하,「표면측 소성화 영역(W81)」이라고 함)이 형성된다.When the whole of the stirring pin G2 enters the
본 접합용 회전 도구(G)가, 기점(s4)에 도달하면, 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키지 않고 그대로 한쪽 조인트 맞댐부(J81)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시킨다. 그리고 본 접합용 회전 도구(G)가 기점(s5)에 도달하면, 제2 맞댐부(J80b)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시켜, 제2 탭재(5)에 돌입시킨다. 그리고 본 접합용 회전 도구(G)가, 제2 탭재(5)에 설정된 반환점(OM2)에 도달하면, 반환점(OM2)에서 본 접합용 회전 도구(G)를 반대쪽으로 꺾게 한다.When this joining rotary tool G reaches the origin s4, this joining rotary tool G is moved along one joint butt | matching part J81 as it is, without leaving this joining rotary tool G. Let's do it. And when this joining rotary tool G reaches the origin s5, this joining rotary tool G will be moved along 2nd abutting part J80b, and it will intrude into the
그리고 다시, 제2 맞댐부(J80b)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시켜, 기점(s5)에 도달하면, 다른 쪽 조인트 맞댐부(J82)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시킨다. 본 접합용 회전 도구(G)가 기점(s4)에 도달하면, 다시 제1 맞댐부(J80a)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시킨다. 그리고 마지막으로, 본 접합용 회전 도구(G)를 제1 탭재(4)에 돌입시켜, 종료 위치(EM2)에서 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시킨다.And again, the joining rotary tool G is moved along the 2nd butt | matching part J80b, and when it reaches the starting point s5, the joining rotary tool G is seen along the other joint butt | matching part J82. Move it. When the main joining rotary tool G reaches the starting point s4, the main joining rotary tool G is moved again along the first abutting part J80a. And finally, the joining rotary tool G is made to intrude into the
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 본 접합 공정 전에 제1 예비 공정을 행했지만, 제1 예비 공정을 생략하여, 제1 준비 공정 직후에 제1 본 접합 공정을 행해도 된다. In addition, in this embodiment, although the 1st preliminary process was performed before the 1st main joining process, you may abbreviate | omit the 1st preliminary process and may perform a 1st main joining process immediately after a 1st preparation process.
(4) 제2 예비 공정 (4) second preliminary step
제2 예비 공정은, 구체적인 도시는 하지 않지만, 제2 본 접합 공정에 앞서 행해지는 공정이며, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(80)의 이면(B)측에 있어서, 피접합 금속 부재(80)의 이면(B)에 나타나는 각 맞댐부에 대하여 가접합을 행하는 가접합 공정과, 제2 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 구비하고 있다.Although not shown concretely, a 2nd preliminary process is a process performed before a 2nd main joining process, and in this embodiment, the to-
제2 예비 공정은, 피접합 금속 부재(80)의 이면(B)측에 행하는 것을 제외하고는, 본 실시 형태에 관한 제1 예비 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다. Since a 2nd preliminary process is performed substantially on the back surface B side of the to-
(5) 제2 본 접합 공정 (5) 2nd main bonding process
제2 본 접합 공정은, 구체적인 도시는 하지 않지만, 피접합 금속 부재(80)의 이면(B)측에 있어서의 맞댐부(J80), 한쪽 조인트 맞댐부(J81) 및 다른 쪽 조인트 맞댐부(J82)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 즉, 본 실시 형태에 관한 제2 본 접합 공정에서는, 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하고, 가접합된 상태의 피접합 금속 부재(80)의 이면(B)측으로부터 마찰 교반을 행한다. Although the 2nd main joining process is not shown in figure, the butt | matching part J80, the one joint abutting part J81, and the other joint abutting part J82 in the back surface B side of the to-
제2 본 접합 공정은, 피접합 금속 부재(80)의 이면(B)측에 행하는 것을 제외하고는, 본 실시 형태의 제1 본 접합 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다. 제2 본 접합 공정이 종료되면, 탭재를 절제한다.Since the 2nd main joining process is substantially the same as the 1st main joining process of this embodiment except having performed to the back surface B side of the to-
여기서, 본 실시 형태와 같이, 한 쌍의 금속 부재의 맞댐부를 마찰 교반할 때에, 회전 도구를 우회전시킨 경우는 진행 방향 좌측에, 회전 도구를 좌회전시킨 경우는 진행 방향 우측에 터널 형상 공동 결함이 형성될 가능성이 크다.Here, as in the present embodiment, when frictionally stirring the butt of the pair of metal members, a tunnel-shaped cavity defect is formed on the left side in the direction of travel when the rotary tool is rotated to the right, and on the right side in the direction of travel when the rotary tool is turned to the left. Is likely to be.
또한, 표면측 소성화 영역(W81) 및 이면측 소성화 영역(W82)의 양단부측에는, 산화 피막이 형성될 가능성이 있다. 산화 피막은 제1 측면(C)과 제2 탭재(5) 사이 및, 제2 측면(D)과 제1 탭재(4) 사이에 형성된 산화 피막을 피접합 금속 부재(80)의 내부에 권취함으로써, 형성되는 것이다. 이러한 터널 형상 공동 결함이나 산화 피막은, 피접합 금속 부재(80)의 기밀성 및 수밀성을 저하시키는 원인이 된다.In addition, there is a possibility that an oxide film may be formed on both end sides of the surface-side plasticization region W81 and the back-side plasticization region W82. The oxide film is formed by winding an oxide film formed between the first side surface C and the
그러나 본 실시 형태에서는, 반환점(OM2)에서 반대쪽으로 꺾어 본 접합용 회전 도구(G)를 왕복시켜, 맞댐부(J80)를 마찰 교반하므로, 가령 왕로의 마찰 교반에 의해 터널 형상 공동 결함이나 산화 피막이 형성되었다고 해도, 귀로의 마찰 교반에 의해 당해 결함을 밀폐해서 보수할 수 있다. 이에 의해, 기밀성 및 수밀성이 높은 피접합 금속 부재(80)를 형성할 수 있다.However, in this embodiment, since the joining rotary tool G is reciprocated by returning from the return point O M2 and friction-stirring the abutment part J80, for example, tunnel-shaped cavity defects or oxidation are caused by friction stirring of the royal road. Even if a film is formed, the defect can be sealed and repaired by frictional stirring into the ears. Thereby, the to-
(6) 측면 용접 공정 (6) side welding process
측면 용접 공정은, 피접합 금속 부재(80)의 양측면에 각각 오목 홈(K83, K84)을 형성하는 오목 홈 형성 공정과, 오목 홈(K83)에 대하여 용접을 행하는 제1 측면 용접 공정과, 오목 홈(K84)에 대하여 용접을 행하는 제2 측면 용접 공정을 포함한다. The side welding process includes a concave groove forming step of forming concave grooves K83 and K84 on both side surfaces of the
오목 홈 형성 공정에서는, 도 63에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(80)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 각각 노출되는 맞댐부(J80)를 따라 오목 홈(K83, K84)을 형성한다. 오목 홈(K83, K84)은 공지의 엔드밀 등을 사용해서 절결하여 형성된다. 오목 홈(K83) 및 오목 홈(K84)은, 이후에 설명하는 용접 공정에 있어서, 각각 용접 금속(T83, T84)이 충전되는 부분이다.In the concave groove forming step, as shown in FIG. 63, the concave groove K83 along the butt portion J80 exposed to the first side C and the second side D of the joined
오목 홈(K83)은, 도 63의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 단면에서 보아 직사각형을 나타내고 피접합 금속 부재(80)[제1 금속 부재(10a)]의 표면(A)으로부터 이면(B)까지 연속해서 형성되어 있다. 오목 홈(K83)의 폭(Ka3)은, 도 63의 (b)에 도시한 바와 같이, 표면측 소성화 영역(W81)의 폭(Wa)의 1/2인 Wa/2보다도 작게 형성되어 있다.As shown in FIGS. 63A and 63B, the recessed groove K83 represents a rectangle in cross section and has a surface A of the
한편, 오목 홈(K84)은 피접합 금속 부재(80)의 제2 측면(D)에 있어서, 단면에서 보아 직사각형을 나타내고 맞댐부(J80)를 따라 표면(A)으로부터 이면(B)까지 연속해서 형성되어 있다. 오목 홈(K84)의 폭(Ka4)은, 도 63의 (b)에 도시한 바와 같이, 표면측 소성화 영역(W81)의 폭(Wa)보다도 작게 형성되어 있다.On the other hand, in the second side surface D of the
오목 홈(K83, K84)의 깊이는, 특별히 한정되는 것은 아니며 적절하게 설정하면 좋다. 또한, 오목 홈(K83, K84)의 형상은 본 실시 형태에서는 단면에서 보아 직사각형으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며 다른 형상이라도 좋다.The depth of the recessed grooves K83 and K84 is not particularly limited and may be appropriately set. In addition, although the shape of the recessed grooves K83 and K84 was rectangular from the cross section in this embodiment, it is not limited to this, A different shape may be sufficient.
제1 측면 용접 공정에서는, 도 64에 도시한 바와 같이, 제1 측면(C)에 형성된 오목 홈(K83)에 대하여 용접을 행한다. 용접은, 본 실시 형태에서는 TIG 용접, MIG 용접 등에 의해 패딩 용접을 행하는 것이 바람직하다. 패딩 용접에 의해, 오목 홈(K83)에 용접 금속(T83)을 적절하게 충전시킬 수 있다. 이에 의해, 표면측 소성화 영역(W81) 및 이면측 소성화 영역(W82) 사이에 존재하는 미소성화 영역(미접합 영역)을 용접 금속(T83)으로 확실하게 밀폐하는 동시에, 접합부의 강도를 높일 수 있다.In a 1st side welding process, as shown in FIG. 64, welding is performed with respect to the recessed groove K83 formed in the 1st side surface C. As shown in FIG. In the present embodiment, the welding is preferably padded by TIG welding, MIG welding, or the like. By the padding welding, the concave groove K83 can be appropriately filled with the weld metal T83. Thereby, the unfired area | region (unbonded area | region) which exists between the surface side plasticization area | region W81 and the back side plasticization area | region W82 is reliably sealed with the welding metal T83, and the strength of a junction part is raised. Can be.
패딩 용접으로 충전된 용접 금속(T83) 중, 제1 측면(C)의 표면으로부터 돌출되는 부분(패딩부)에 대해서는, 당해 패딩부를 절제하는 것이 바람직하다. 이러한 패딩부를 절제함으로써, 제1 측면(C)의 표면을 평활하게 성형할 수 있다.It is preferable to remove the said padding part about the part (padding part) which protrudes from the surface of the 1st side surface C among the welding metal T83 filled with the padding welding. By cutting off this padding part, the surface of the 1st side surface C can be shape | molded smoothly.
제2 측면 용접 공정에서는, 도 64의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 측면(D)에 형성된 오목 홈(K84)에 대하여 용접을 행한다. 오목 홈(K84)에는 용접 금속(T84)이 충전된다. 제2 측면 용접 공정은, 제2 측면(D)에 대하여 용접을 행하는 것을 제외하고는, 제1 측면 용접 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In a 2nd side welding process, as shown to FIG. 64 (b), welding is performed with respect to the recessed groove K84 formed in the 2nd side surface D. FIG. The concave groove K84 is filled with the weld metal T84. The second side welding step is almost the same as the first side welding step except that welding is performed on the second side face D, so that detailed description thereof is omitted.
이상 설명한 제9 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 제8 실시 형태와 대략 동등한 효과를 발휘하는 동시에, 한 쌍의 금속 부재를 평면에서 보아 L자 형상으로 맞댄 경우라도 적절하게 접합할 수 있다.According to the joining method which concerns on 9th Embodiment demonstrated above, while exhibiting the effect substantially the same as 8th Embodiment, it can join suitably also when a pair of metal member is matched in L shape by planar view.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 상기한 형태는 예시이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 가접합 공정의 궤적은, 상기한 형태에 한정되는 것은 아니며, 다른 궤적이라도 상관없다. 또한, 반드시 한 붓 그리기의 요령으로 행할 필요는 없다. 또한, 용접은 본 실시 형태에서 패딩 용접을 채용했지만, 다른 용접 방법이라도 상관없다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the said form is an illustration and does not limit this invention. For example, the trajectory of the provisional bonding process is not limited to the said form, It may be another trajectory. In addition, it is not necessary to necessarily perform the trick of drawing a brush. In addition, although the welding employ | adopted padding welding in this embodiment, other welding methods may be sufficient.
또한, 제8 실시 형태 및 제9 실시 형태에서는, 조인트 부재(U)는 단면에서 보아 직사각형으로 형성했지만, 예를 들어 도 65에 도시하는 조인트 부재(U1)와 같이 단면에서 보아 육각형으로 형성해도 좋다.In addition, in 8th Embodiment and 9th Embodiment, although the joint member U was formed in rectangle as seen from the cross section, you may form in a hexagon as seen from the cross section like the joint member U1 shown in FIG. 65, for example. .
[제10 실시 형태] [Tenth Embodiment]
다음에, 본 발명의 제10 실시 형태에 관한 접합 방법에 대해서 설명한다.Next, the joining method which concerns on 10th Embodiment of this invention is demonstrated.
도 66은, 제10 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 전체 사시도이다. 제10 실시 형태에 관한 접합 방법은, 도 66에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(910a)와, 제2 금속 부재(910b)와, 제1 금속 부재(910a)와 제2 금속 부재(910b) 사이에 개재 설치되는 조인트 부재(U)를 갖는 피접합 금속 부재(90)의 맞댐부에 대하여 표면(A), 이면(B)으로부터 마찰 교반하는 동시에, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)의 각각에 노출되는 맞댐부에 대해서는 용접을 행하는 것이다. 이하, 각 공정에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 설명에 있어서의 상하 좌우 전후는, 도 66의 화살표를 따른다.66 is an overall perspective view illustrating a bonding method according to a tenth embodiment. As shown in FIG. 66, the joining method according to the tenth embodiment includes a
본 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 맞댐 공정, (2) 제1 단차부 가접합 공정, (3) 제1 단차부 본 접합 공정, (4) 조인트 부재 배치 공정, (5) 표면 가접합 공정, (6) 표면 본 접합 공정, (7) 이면 본 접합 공정, (8) 측면 용접 공정을 포함하는 것이다.The joining method which concerns on this embodiment is (1) abutment process, (2) 1st step part provisional joining process, (3) 1st step part main joining process, (4) joint member arrangement | positioning process, (5) surface provision It includes a joining step, (6) surface main joining step, (7) back side main joining step, and (8) side welding step.
우선, 도 67 등을 이용해서 2개의 금속 부재인 제1 금속 부재(910a) 및 제2 금속 부재(910b)에 대해서 설명한다.First, the
제1 금속 부재(910a) 및 제2 금속 부재(910b)는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다. 제1 금속 부재(910a) 및 제2 금속 부재(910b)는, 대략 동등한 형상으로 이루어지는 부재이며, 두께 부분인 본체부(90Q)와, 본체부(90Q)의 단부에 얇게 형성된 단차부(90R)를 구비하여 구성되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 본체부(90Q)의 측면(911, 914) 중, 단차부(90R)의 표면(916)으로부터 상승하는 측면(911)을「상승 측면(911)」이라고 칭하고, 그 밖의 측면(914)을「노출 측면(914)」이라 칭하는 것으로 한다. 또한, 단차부(90R)의 측면(915, 918)[도 67의 (d) 참조] 중, 다른 단차부(90R)에 맞대지는 측면(915)을「맞댐 측면(915)」이라 칭하고, 그 밖의 측면(918)을「노출 측면(918)」이라 칭하는 것으로 한다. 본체부(90Q)의 상승 측면(911)은, 본 실시 형태에서는 단차부(90R)의 표면(916)으로부터 수직으로 상승하고 있으며[도 67의 (c) 참조], 또한 단차부(90R)의 맞댐 측면(915)과 평행하다[도 67의 (b) 참조].The
단차부(90R)는, 본체부(90Q)보다도 두께가 작은 부위이며, 본체부(90Q)의 표면(912)을 면삭 혹은 절제함으로써 형성된다. 도 67의 (c)에 도시한 바와 같이, 단차부(90R)의 표면(916)은, 본체부(90Q)의 표면(912)으로부터 한층 내려간 곳에 위치하고 있지만, 단차부(90R)의 이면(917)은, 본체부(90Q)의 이면(913)과 동일한 높이의 면으로 되어 있다. 또한, 단차부(90R)의 맞댐 측면(915)은 단차부(90R)의 표면(916)에 대하여 수직으로 되어 있다. 단차부(90R)의 깊이 치수[본체부(90Q)의 상승 측면(911)으로부터 단차부(90R)의 맞댐 측면(915)까지의 거리]는, 본 접합용 회전 도구(G)의 숄더부(G1)의 반경(= Y1/2)보다도 커져 있다. 단차부(90R)의 두께(tB)의 크기에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 본체부(90Q)의 두께(tA)의 2/3로 설정되어 있다.The stepped
또한, 제1 금속 부재(910a) 및 제2 금속 부재(910b)를 단순히 금속 부재(910)라고도 한다.In addition, the
(1) 맞댐 공정 (1) butt process
맞댐 공정은, 도 67에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(910a) 및 제2 금속 부재(910b)의 단차부(90R, 90R)끼리를 맞대어, 본체부(90Q, 90Q) 간에 맞댐 오목부(900)를 형성하는 공정이다. 맞댐 공정에서는, 제1 금속 부재(910a)의 단차부(90R)의 맞댐 측면(915)에 제2 금속 부재(910b)의 단차부(90R)의 맞댐 측면(915)을 밀착시키는 동시에, 제1 금속 부재(910a)의 단차부(90R)의 표면(상면)(916)과 제2 금속 부재(910b)의 단차부(90R)의 표면(상면)(16)을 동일한 높이의 면으로 하고, 또한 제1 금속 부재(910a)의 단차부(90R)의 이면(917)과 제2 금속 부재(910b)의 단차부(90R)의 이면(917)을 동일한 높이의 면으로 한다. 제1 금속 부재(910a) 및 제2 금속 부재(910b)의 단차부(90R)끼리를 맞댐으로써, 맞댐부(J920)가 형성되어 있다. As shown in Fig. 67, the step of joining, with the stepped
또한, 단차부(90R, 90R)끼리를 맞대면, 한쪽 본체부(90Q)의 상승 측면(911)과 다른 쪽 본체부(90Q)의 상승 측면(911)이, 이후에 설명하는 본 접합용 회전 도구(G)의 숄더부(G1)의 외경(Y1)보다도 큰 간격을 두고 대향하게 된다.In addition, when the stepped
(2) 제1 단차부 가접합 공정 (2) 1st step provisional bonding process
제1 단차부 가접합 공정에서는, 도 68에 도시한 바와 같이, 단차부(90R)와 한쪽 탭재(930)와의 맞댐부(J910), 단차부(90R, 90R)끼리의 맞댐부(J920) 및 단차부(90R)와 다른 쪽 탭재(940)와의 맞댐부(J930)를 표면측으로부터 가접합한다. 우선, 탭재와 회전 도구에 대해서 설명한다.In the first stepped part joining step, as shown in FIG. 68, the butt portion J910 between the stepped
탭재(930, 940)는, 맞댐부(J920)를 사이에 두도록 배치되는 것이며, 도 67의 (a) 내지 (d)에 도시한 바와 같이, 각각 단차부(90R, 90R)의 노출 측면(918, 918)을 덮어 가릴 수 있는 치수·형상을 구비하고 있다. 본 실시 형태에 관한 탭재(930, 940)는 단차부(90R, 90R)의 노출 측면(918, 918)뿐만 아니라, 본체부(90Q, 90Q)의 노출 측면(914, 914)에도 맞대진다. 탭재(930, 940)는, 각각 단차부(90R)의 두께 치수와 동일한 두께 치수를 구비하고 있어[도 67의 (d) 참조], 단차부(90R)의 표면(916) 및 이면(917)과 동일한 높이의 면이 되도록 배치되고, 이러한 상태에서 용접에 의해 본체부(90Q, 90Q)의 노출 측면(914, 914)에 가접합된다. 탭재(930, 940)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 금속 부재(910)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성되어 있다. 탭재(930)와 금속 부재(910)의 맞댐부에는 맞댐부(J910)가 형성되고, 탭재(940)와 금속 부재(910)의 맞댐부에는 맞댐부(J930)가 형성되어 있다.The
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 길이(L1)[도 4의 (b) 참조]는, 단차부(90R)의 두께(tB)[도 67의 (c) 참조]의 1/2 이상 3/4 이하가 되도록 설정하는 것이 바람직하고, 더욱 적합하게는 1.01 ≤ 2L1/tB ≤ 1.10고 하는 관계를 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다. In the present embodiment, the length of the stirring pins (G2) of the joining rotation tool (G) for (L 1) [in Fig. 4 (b) Reference is, the thickness (t B) of the step portion (90R) Fig of 67 (c) reference preferably set to be 3/4 or more than 1/2 of, and it is preferable to set more preferably to satisfy the relationship that 1.01 ≤ 2L 1 / t B ≤ 1.10 .
제1 단차부 가접합 공정에서는, 도 68에 도시한 바와 같이, 하나의 가접합용 회전 도구(F)를 한 붓 그리기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 맞댐부(J910, J920, J930)에 대하여 표면(916)측으로부터 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP)에 삽입한 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EP)까지 이동시킨다. 제1 단차부 가접합 공정을 행함으로써, 이후에 행하는 제1 단차부 본 접합 공정에 있어서의 탭재와 금속 부재(910)의 벌어짐을 방지할 수 있다.In the first step temporary joining step, as shown in FIG. 68, one temporary joining rotary tool F is moved to form a movement trajectory (bead) of one brush drawing, and the butt parts J910, J920, J930), friction stirring is performed continuously from the
또한, 제1 단차부 가접합 공정은, 제1 실시 형태에 있어서는 도 68에 도시한 바와 같은 궤적이 되었지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 궤적이라도 좋다.In addition, although the 1st step part temporary joining process became the trajectory as shown in FIG. 68 in 1st Embodiment, it is not limited to this and may be another trajectory.
(3) 제1 단차부 본 접합 공정 (3) First step main bonding step
제1 단차부 본 접합 공정에서는, 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하고, 가접합된 상태의 맞댐부(J920)에 대하여 단차부(90R)의 표면(916)측으로부터 마찰 교반을 행한다. 구체적으로는, 도 69의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 개시 위치(SM1)에 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EM1)까지 이동시킨다.1st step part In this joining process, friction stirring is performed from the
본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 제1 단차부 소성화 영역(W91)이 형성되게 된다. 이 제1 단차부 소성화 영역(W91)에 형성될 가능성이 있는 접합 결함을 보수하고자 하는 경우에는, 필요에 따라서 제1 단차부 소성화 영역(W91)에 대하여 마찰 교반이나 용접을 행해도 된다.When the rotary tool G for joining is moved, the metal around the stirring pin G2 will plasticize in turn, and at the position away from the stirring pin G2, the metal which was plasticized and hardened again will harden | cure again and will be made. 1st step part plasticization area | region W91 is formed. In order to repair the joining defect which may be formed in this 1st step part plasticization area | region W91, you may perform friction stirring and welding with respect to 1st step part plasticization area | region W91 as needed.
상기한 제1 단차부 가접합 공정, 제1 단차부 본 접합 공정이 종료되면, 마찰 교반에 의해 발생한 버어를 제거하는 동시에, 단차부(90R)의 표면(916)[맞댐 오목부(900)의 저면]을 면삭해서 평활하게 한다. 이에 의해, 이후에 설명하는 조인트 부재 배치 공정에 있어서, 맞댐 오목부(900)의 저면과 조인트 부재(U)를 밀접시킬 수 있다.When the first step step provisional joining step and the first step part main joining step are completed, the burr generated by friction stir is removed and the surface 916 (butt recess 900) of the
(4) 조인트 부재 배치 공정 (4) Joint member placement process
조인트 부재 배치 공정은, 도 70의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 맞댐 오목부(900)에 조인트 부재(U)를 삽입하고, 조인트 부재(U)를 양 본체부(90Q, 90Q)에 맞대는 동시에, 조인트 부재(U)를 사이에 두도록 한 쌍의 탭재(91, 92)를 배치하고, 각 탭재(91, 92)를 조인트 부재(U)에 맞대는 공정이다.In the joint member disposing step, as shown in FIGS. 70A and 70B, the joint member U is inserted into the
또한, 이하의 설명에 있어서는, 조인트 부재(U)의 측면(921, 922) 중, 맞댐 오목부(900)의 측면[즉, 본체부(90Q)의 상승 측면(911)]에 대치하는 측면(921)을「맞댐 측면(921)」이라고 칭하고, 그 밖의 측면(922)을「노출 측면(922)」이라고 칭하는 것으로 한다. 또한, 탭재(91, 92)를 구별할 경우에는, 탭재(91)를「제1 탭재(91)」라고 칭하고, 탭재(92)를「제2 탭재(92)」라고 칭하는 것으로 한다.In addition, in the following description, among the side surfaces 921 and 922 of the joint member U, the side surface which opposes the side surface (that is, the rising
조인트 부재(U)는, 맞댐 오목부(900)의 저면[즉, 단차부(90R)의 표면(916)]에 적재되는 것이다. 본 실시 형태에 관한 조인트 부재(U)는, 맞댐 오목부(900)와 실질적으로 동일한 평면 형상(본 실시 형태에서는, 직사각형)을 구비하는 판 형상 부재로 이루어지고, 맞댐 오목부(900)에 삽입하면, 맞댐 측면(921)이 본체부(90Q)의 상승 측면(911)에 접촉하고[도 71의 (a) 및 (b) 참조], 노출 측면(922)이 본체부(90Q)의 노출 측면(914) 및 단차부(90R)의 노출 측면(918)[도 67의 (a) 참조]과 동일한 높이의 면이 된다. 조인트 부재(U)의 두께의 크기에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 맞댐 오목부(900)의 깊이와 동일하게 설정되어 있으며, 조인트 부재(U)를 맞댐 오목부(900)에 삽입하면, 조인트 부재(U)의 표면(상면)(923)과 본체부(90Q)의 표면(상면)(912)과 동일한 높이의 면이 된다[도 71의 (b) 참조]. 또한, 조인트 부재(U)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 금속 부재(910)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성되어 있다.The joint member U is mounted on the bottom surface (ie, the
탭재(91, 92)는, 각각 조인트 부재(U)의 노출 측면(922)측에 나타나는 본체부(90Q, 90Q)와 조인트 부재(U)의 이음매(경계선)를 덮어 가릴 수 있는 치수·형상을 구비하고 있다. 본 실시 형태에 관한 탭재(91, 92)는, 조인트 부재(U)의 노출 측면(922)뿐만 아니라, 본체부(90Q, 90Q)의 노출 측면(914, 914)에도 맞대진다.The
또한, 탭재(91, 92)는 도 70의 (b)에 도시한 바와 같이, 각각 본체부(90Q)의 표면(912) 및 조인트 부재(U)의 표면(923)과 동일한 높이의 면이 되도록 설치된다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 탭재(91)는 단차부(90R, 90R)를 접합할 때에 사용한 탭재(930)의 표면(상면)에 적재되는 동시에, 용접에 의해 본체부(90Q, 90Q)의 노출 측면(914, 914)에 접합된다. 마찬가지로, 제2 탭재(92)는 단차부(90R, 90R)를 접합할 때에 사용한 탭재(940)의 표면(상면)에 적재되는 동시에, 용접에 의해 본체부(90Q, 90Q)의 노출 측면(914, 914)에 접합된다. In addition, as shown in FIG. 70 (b), the
또한, 제1 금속 부재(910a) 및 제2 금속 부재(910b)에 조인트 부재(U)를 배치해서 형성된 부재를, 피접합 금속 부재(90)라고도 한다. 또한, 도 66에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(90)의 표면을 표면(A), 이면을 이면(B), 한쪽 측면을 제1 측면(C), 다른 쪽 측면을 제2 측면(D)이라 한다.In addition, the member formed by arrange | positioning the joint member U in the
(5) 표면 가접합 공정 (5) surface temporary bonding process
표면 가접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(90)의 표면(A)에 노출되는 맞댐부에 대하여, 표면(A)측으로부터 예비적으로 마찰 교반을 행한다. 표면 가접합 공정은, 도 72에 도시한 바와 같이 가접합용 회전 도구(F)를 사용하여, 제1 탭재(91)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(J91)[제4 교점(c4) 내지 제1 교점(c1)], 제1 금속 부재(910a)의 본체부(90Q)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(J92)[제1 교점(c1) 내지 제2 교점(c2)], 제2 탭재(92)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(J93)[제2 교점(c2) 내지 제3 교점(c3)] 및 제2 금속 부재(910b)의 본체부(90Q)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(J94)[제3 교점(c3) 내지 제4 교점(c4)]에 대하여 마찰 교반을 행하는 공정이다.In the surface temporary joining process, friction stir is preliminarily performed from the surface A side with respect to the butt part exposed to the surface A of the to-
표면 가접합 공정에서는, 마찰 교반의 개시 위치(SP) 및 종료 위치(EP)를 제1 탭재(91)에 마련하고, 개시 위치(SP)에 삽입한 가접합용 회전 도구(F)를 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EP)까지 상대 이동시킨다. 즉, 조인트 가접합 공정에서는, 하나의 가접합용 회전 도구(F)를 한 붓 그리기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 맞댐부(J91 내지 J94)에 대하여 연속해서 마찰 교반을 행한다.The surface of the bonding process, the starting position of the friction stir (S P) and end position (E P) to a first taepjae by the joint rotation tool insert provided and, in the starting position (S P) to (91) (F) Relatively moves to the end position E P without deviating in the middle. That is, in the joint temporary joining process, one temporary joining rotary tool F is moved so as to form the movement trace (bead) of one brush drawing, and friction stirring is performed continuously with respect to the butt | matching parts J91-J94.
표면 가접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 순서를 더욱 상세하게 설명한다.The order of friction stirring in the surface temporary bonding process is demonstrated in more detail.
제1 탭재(91)의 적소에 설치한 개시 위치(SP)의 바로 위에 가접합용 회전 도구(F)를 위치시키고, 계속해서 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(F2)을 개시 위치(SP)에 압박한다. 가접합용 회전 도구(F)의 회전 속도는, 교반 핀(F2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 금속 부재(10) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 500 내지 2000(rpm)의 범위 내에 있어서 설정된다.The temporary joining rotary tool F is positioned directly above the starting position SP installed in place of the
교반 핀(F2)이 제1 탭재(91)의 표면에 접촉하면, 마찰열에 의해 교반 핀(F2)의 주위에 있는 금속이 소성 유동화하고, 교반 핀(F2)이 제1 탭재(91)에 삽입된다. 교반 핀(F2)의 전체가 제1 탭재(91)에 들어가고, 또한 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 전체면이 제1 탭재(91)의 표면에 접촉하면, 가접합용 회전 도구(F)를 회전시키면서 맞댐부(J91)의 중앙부[제1 교점(c1)과 제4 교점(c4)과의 중간]에 마련한 가접합 기점(p1)을 향해 상대 이동시킨다.When the stirring pin F2 is in contact with the surface of the
가접합용 회전 도구(F)의 이동 속도(이송 속도)는, 교반 핀(F2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 금속 부재(910) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 100 내지 1000(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다. 또한, 가접합용 회전 도구(F)를 이동시킬 때에는, 숄더부(F1)의 축선을 연직선에 대하여 진행 방향의 후방측으로 약간 경사지게 해도 좋지만, 경사지게 하지 않고 연직으로 하면, 가접합용 회전 도구(F)의 방향 전환이 쉬워져, 복잡한 움직임이 가능해진다.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
가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시켜서 가접합 기점(p1)까지 연속해서 마찰 교반을 행하면, 가접합 기점(p1)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 맞댐부(J91)의 일단부인 제1 교점(c1)을 향해 상대 이동시켜, 맞댐부(J91)의 일부에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 제1 탭재(91)와 조인트 부재(U)의 이음매(경계선) 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J91)에 대하여 마찰 교반을 행한다.When the rotational tool F for temporary joining is relatively moved and friction stirring is performed to the temporary joining starting point p1 continuously, butt part J91 is not removed from the temporary joining starting point p1 without detaching the temporary joining rotating tool F. Relatively moves toward the 1st intersection point c1 which is one end of (), and performs friction stirring with respect to a part of butt | matching part J91. That is, the butt | matching part J91 is made by setting the route of friction stirring on the joint (boundary line) of the
또한, 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)이 맞댐부(J91)에 들어가면, 제1 탭재(91)와 조인트 부재(U)를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 제1 탭재(91)를 본체부(90Q)에 용접하고 있으므로, 제1 탭재(91)와 금속 부재(910) 사이에 벌어짐이 발생하는 일이 없다.In addition, when the stirring pin F2 of the temporary welding rotary tool F enters the butt | matching part J91, the force which tries to isolate | separate the
제1 교점(c1)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제1 교점(c1)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제1 탭재(91)와 제1 금속 부재(910a)의 본체부(90Q)와의 맞댐부(J95)에 마련한 제1 중간점(m1)을 향해 상대 이동시켜, 맞댐부(J95)에 대하여 마찰 교반을 행한다. When the temporary welding rotation tool F is moved to the 1st intersection point c1, the
제1 중간점(m1)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제1 중간점(m1)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제1 탭재(91)에 돌입시켜, 제1 탭재(91)에 대하여 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J92)의 일단부이기도 한 제1 교점(c1)까지 상대 이동시킨다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)를 제1 중간점(m1)으로부터 제1 교점(c1)으로 복귀시키기 위한 마찰 교반의 루트를 제1 탭재(91)에 설정한다. 이렇게 하면, 제1 중간점(m1)으로부터 제1 교점(c1)에 가접합용 회전 도구(F)를 복귀시킬 때에, 금속 부재(910)나 조인트 부재(U)에 접합 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻을 수 있다.When the temporary joining rotary tool F is moved to the 1st intermediate point m1, it will intrude into the
제1 교점(c1)에 가접합용 회전 도구(F)를 복귀시키면, 제1 교점(c1)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 맞댐부(J92)에 돌입시켜, 맞댐부(J92)에 대하여 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J92)의 타단부인 제2 교점(c2)까지 상대 이동시킨다. 즉, 제1 교점(c1)에 가접합용 회전 도구(F)를 복귀시키면, 제1 금속 부재(910a)의 본체부(90Q)와 조인트 부재(U)의 이음매(경계선) 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J92)에 대하여 마찰 교반을 행한다. When the temporary joining rotary tool F is returned to the 1st intersection c1, it will intrude into the butt | matching part J92 as it is, without leaving the temporary joining rotary tool F from the 1st intersection c1, and abutting part Relative movement is carried out to the second intersection c2, which is the other end of the butting part J92, while friction stirring is performed with respect to J92. That is, when the temporary welding rotary tool F is returned to the 1st intersection point c1, the route of friction stirring on the main-
제2 교점(c2)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제2 교점(c2)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제2 탭재(92)에 돌입시켜, 제2 탭재(92)에 대하여 마찰 교반을 행하면서, 제2 탭재(92)와 제1 금속 부재(910a)의 본체부(90Q)와의 맞댐부(J96)에 마련한 제2 중간점(m2)까지 상대 이동시킨다. 즉, 제2 교점(c2)으로부터 제2 중간점(m2)에 이르는 마찰 교반의 루트를 제2 탭재(92)에 설정한다.When the temporary joining rotation tool F is moved to the 2nd intersection point c2, it will intrude into the
제2 중간점(m2)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제2 중간점(m2)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 맞댐부(J93)의 일단부이기도 한 제2 교점(c2)을 향해 상대 이동시켜, 맞댐부(J96)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 제2 탭재(92)와 본체부(90Q)의 이음매(경계선) 위에 설치한 마찰 교반의 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J96)에 대해서도 마찰 교반을 행한다.When the temporary welding rotary tool F is moved to the 2nd intermediate point m2, the one end part of the butt | matching part J93 is intact as it is, without leaving the temporary welding rotary tool F from 2nd intermediate point m2. Relatively moves toward the 2nd intersection point c2 which is also the friction part with respect to the butt | matching part J96. That is, friction stirring is performed also about the butt | matching part J96 by relatively moving the temporary welding rotary tool F along the route of the friction stirring provided on the joint (boundary line) of the
제2 교점(c2)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제2 교점(c2)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 맞댐부(J93)의 타단부인 제3 교점(c3)을 향해 상대 이동시켜, 맞댐부(J93)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 제2 교점(c2)까지 연속해서 마찰 교반을 행하면, 제2 교점(c2)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고, 제2 탭재(92)와 본체부(90Q)의 이음매(경계선) 위에 마련한 마찰 교반의 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J93)에 대하여 마찰 교반을 행한다.When the temporary welding rotary tool F is moved relatively to the 2nd intersection point c2, the 3rd which is the other end of the butt | matching part J93 as it is, without leaving the temporary welding rotary tool F from the 2nd intersection point c2. The relative movement toward the intersection point c3 is performed, and friction stirring is performed on the butt portion J93. That is, when friction stirring is continuously performed to the second intersection c2, the friction provided on the joint (boundary line) of the
제3 교점(c3)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제3 교점(c3)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제2 탭재(92)와 제2 금속 부재(910b)의 본체부(90Q)와의 맞댐부(J97)에 마련한 제3 중간점(m3)을 향해 상대 이동시켜, 맞댐부(J97)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 맞댐부(J93)의 타단부인 제3 교점(c3)까지 연속해서 마찰 교반을 행하면, 제3 교점(c3)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고, 제2 탭재(92)와 본체부(90Q)의 이음매(경계선) 위에 마련한 마찰 교반의 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J97)에 대해서도 마찰 교반을 행한다.When the temporary joining rotation tool F is moved to the 3rd intersection point c3, the
제3 중간점(m3)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제3 중간점(m3)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제2 탭재(92)에 돌입시켜, 제2 탭재(92)에 대하여 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J94)의 일단부이기도 한 제3 교점(c3)까지 상대 이동시킨다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)를 제3 중간점(m3)으로부터 제3 교점(c3)으로 복귀시키기 위한 마찰 교반의 루트를 제2 탭재(92)에 설정한다. When the temporary joining rotary tool F is moved to the 3rd intermediate point m3, it will intrude into the
제3 교점(c3)에 가접합용 회전 도구(F)를 복귀시키면, 제3 교점(c3)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 맞댐부(J94)에 돌입시켜, 맞댐부(J94)에 대하여 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J94)의 타단부인 제4 교점(c4)까지 상대 이동시킨다. 즉, 제3 교점(c3)에 가접합용 회전 도구(F)를 복귀시키면, 다른 쪽 금속 부재(10)의 본체부(90Q)와 조인트 부재(U)의 이음매(경계선) 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J94)에 대하여 마찰 교반을 행한다. When the temporary joining rotary tool F is returned to the 3rd intersection c3, it will intrude into the butt | matching part J94 as it is, without leaving the temporary joining rotary tool F from the 3rd intersection c3, and abutting part Relative movement is carried out to the fourth intersection c4, which is the other end of the butting part J94, while friction stirring is performed with respect to J94. That is, when the temporary welding rotary tool F is returned to the 3rd intersection point c3, the route of friction stirring on the
제4 교점(c4)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제4 교점(c4)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제1 탭재(91)에 돌입시켜, 제1 탭재(91)에 대하여 마찰 교반을 행하면서, 제1 탭재(91)와 제2 금속 부재(910b)의 본체부(90Q)와의 맞댐부(J98)에 마련한 제4 중간점(m4)까지 상대 이동시킨다. 즉, 제4 교점(c4)으로부터 제4 중간점(m4)에 이르는 마찰 교반의 루트를 제1 탭재(91)에 설정한다.When the temporary joining rotary tool F is moved to the 4th intersection c4 relatively, it will intrude into the
제4 중간점(m4)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제4 중간점(m4)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 맞댐부(J94)의 타단부이기도 한 제4 교점(c4)을 향해 상대 이동시켜, 맞댐부(J98)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 제1 탭재(91)와 본체부(90Q)의 이음매(경계선) 위에 마련한 마찰 교반의 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J98)에 대해서도 마찰 교반을 행한다.When the temporary welding rotary tool F is moved to the 4th intermediate point m4, the other end part of the butt | matching part J94 is intact as it is, without leaving the temporary welding rotary tool F from 4th intermediate point m4. Relatively moves toward the 4th intersection point c4 which is also the friction part with respect to the butt | matching part J98. That is, friction stirring is performed also about the butt | matching part J98 by relatively moving the provisional joint rotation tool F along the route of the friction stirring provided on the joint (boundary line) of the
제4 중간점(m4)으로부터 제4 교점(c4)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 제4 교점(c4)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 맞댐부(J91) 중간에 마련한 가접합 종점(p2)을 향해 상대 이동시켜, 맞댐부(J91)에 대하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 맞댐부(J91)의 타단부인 제4 교점(c4)까지 연속해서 마찰 교반을 행하면, 제4 교점(c4)에서 마찰 교반을 종료시키지 않고, 제1 탭재(91)와 본체부(90Q)의 이음매(경계선) 위에 마련한 마찰 교반의 루트를 따라 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J91)에 대하여 마찰 교반을 행한다.When the temporary welding rotation tool F is moved relatively from the 4th intermediate point m4 to the 4th intersection point c4, the butt part as it is, without leaving the temporary welding rotation tool F from the 4th intersection point c4. (J91) Relatively moves toward the temporary joining end point p2 provided in the middle, and performs friction stirring on the butt portion J91. That is, when friction stirring is continuously performed to the 4th intersection point c4 which is the other end part of the butt | matching part J91, the
가접합 종점(p2)까지 가접합용 회전 도구(F)를 상대 이동시키면, 가접합 종점(p2)에서 가접합용 회전 도구(F)를 이탈시키지 않고 그대로 제1 탭재(91)에 돌입시켜, 제1 탭재(91)에 대하여 마찰 교반을 행하면서 마찰 교반의 종료 위치(EP)까지 상대 이동시킨다.When the temporary splicing rotary tool F is moved to the temporary splicing end point p2 relative to the temporary splicing end point p2, the temporary splicing rotary tool F is plunged into the
가접합용 회전 도구(F)가 종료 위치(EP)에 도달하면, 가접합용 회전 도구(F)를 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(F2)을 종료 위치(EP)로부터 이탈시킨다.When the temporary joining rotary tool F reaches the end position E P , it raises, rotating the temporary joining rotary tool F, and removes the stirring pin F2 from the end position E P.
또한, 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 도구(F)의 진행 방향의 좌측에 미세한 접합 결함이 발생할 우려가 있으므로, 탭재(91, 92)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(J91, J93) 및 탭재(91, 92)와 본체부(90Q)의 맞댐부(J95 내지 J98)를 따라 마찰 교반을 행할 때에는, 가접합용 회전 도구(F)의 진행 방향의 좌측에 탭재(91, 92)가 위치하도록 마찰 교반의 루트를 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)를 우회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 도구(F)가 조인트 부재(U)의 외측 테두리를 따라 우측으로 이동하도록 가접합 기점(p1)으로부터 가접합 종점(p2)에 이르는 마찰 교반의 루트를 설정하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 조인트 부재(U)측에 접합 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻을 수 있다.In addition, in the case where the temporary joining rotary tool F is rotated to the right, there is a possibility that minute joining defects may occur on the left side in the advancing direction of the temporary joining rotary tool F. Therefore, the
덧붙여서 말하면, 가접합용 회전 도구(F)를 좌회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 도구(F)의 진행 방향의 우측에 미세한 접합 결함이 발생할 우려가 있으므로, 탭재(91, 92)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(J91, J93) 및 탭재(91, 92)와 본체부(90Q)의 맞댐부(J95 내지 J98)를 따라 마찰 교반을 행할 때에는, 가접합용 회전 도구(F)의 진행 방향의 우측에 탭재(91, 92)가 위치하도록 마찰 교반의 루트를 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 가접합용 회전 도구(F)를 좌회전시킨 경우에는, 가접합용 회전 도구(F)가 조인트 부재(U)의 외측 테두리(외주)를 따라 좌측으로 이동하도록 가접합 기점(p1)으로부터 가접합 종점(p2)에 이르는 마찰 교반의 루트를 설정하는 것이 바람직하다.Incidentally, when the rotational tool F for temporary welding is rotated to the left, minute joining defects may occur on the right side of the advancing direction of the temporary welding rotary tool F, so that the
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 표면 가접합 공정의 루트를 상기한 바와 같이 설정했지만, 이 루트에 한정되는 것은 아니다. 또한, 반드시 한 붓 그리기의 요령으로 마찰 교반해야만 하는 것은 아니다.In addition, in this embodiment, although the route of the surface provisional bonding process was set as mentioned above, it is not limited to this route. In addition, it is not necessary to friction stir as a technique of drawing a brush.
또한, 표면 가접합 공정이 종료되면, 예비 구멍 형성 공정을 행하는 것이 바람직하다. 예비 구멍 형성 공정은 구체적인 도시는 하지 않지만, 표면 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM2)에 예비 구멍을 형성한다. 예비 구멍은, 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 줄일 목적으로 마련되는 것이다. 예비 구멍의 형태에 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 원통 형상이 바람직하다.In addition, when the surface provisional bonding process is complete | finished, it is preferable to perform a preliminary hole formation process. Although a preliminary hole formation process is not shown in figure , a preliminary hole is formed in the starting position S M2 of friction stirring in a surface main joining process. The preliminary hole is provided for the purpose of reducing the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of the rotary tool G for joining. Although there is no restriction | limiting in particular in the form of a spare hole, For example, a cylindrical shape is preferable.
(6) 표면 본 접합 공정 (6) surface bone bonding process
표면 본 접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(90)의 표면(A)에 노출되는 맞댐부에 대하여, 표면(A)측으로부터 본격적으로 마찰 교반을 행한다. 즉, 표면 본 접합 공정은, 가접합용 회전 도구(F)보다도 대형의 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하여, 맞댐부(J92, J94)에 대하여 마찰 교반을 행하는 공정이다. 본 실시 형태에 있어서는, 맞댐부(J92)에 대하여 행하는 마찰 교반을 제1 표면 본 접합 공정, 맞댐부(J94)에 대하여 행하는 마찰 교반을 제2 표면 본 접합 공정으로 한다.Surface In this bonding step, friction stirring is performed in earnest from the surface A side with respect to the butt portion exposed to the surface A of the joined
표면 본 접합 공정에서는, 도 73에 도시한 바와 같이, 마찰 교반의 개시 위치(SM2) 및 종료 위치(EM2)를 제1 탭재(91)에 마련하고, 개시 위치(SM2)에 삽입한 본 접합용 회전 도구(G)를 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EM2)까지 상대 이동시킨다. 즉, 표면 본 접합 공정에서는, 하나의 본 접합용 회전 도구(G)를 한 붓 그리기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜, 제1 표면 본 접합 공정 및 제2 표면 본 접합 공정을 연속해서 행한다.In the surface-bonding process, as shown in FIG. 73, the starting position S M2 and the end position E M2 of friction stirring were provided in the
표면 본 접합 공정을 더욱 상세하게 설명한다. 표면 본 접합 공정에서는, 우선 개시 위치(SM2)에 형성한 도시하지 않은 예비 구멍의 바로 위에 본 접합용 회전 도구(G)를 위치시키고, 계속해서 본 접합용 회전 도구(G)를 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단부를 도시하지 않은 예비 구멍에 삽입한다.The surface-bonding process is explained in more detail. In the surface-bonding process, first, the bonding rotary tool G is positioned directly on the preliminary unshown preliminary hole formed at the start position S M2 , and the lowering is performed while the rotary welding tool G for bonding is rotated to the right. The tip of the stirring pin G2 is inserted into a preliminary hole (not shown).
교반 핀(G2)의 전체가 제1 탭재(91)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제1 탭재(91)의 표면에 접촉하면, 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J92)의 일단부[제1 교점(c1)]를 향해 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키고, 또한 맞댐부(J92)에 돌입하고, 제1 표면 본 접합 공정을 행한다. 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 제1 표면측 소성화 영역(W92)이 형성된다.When the whole of the stirring pin G2 enters the
본 접합용 회전 도구(G)의 이동 속도(이송 속도)는, 교반 핀(G2)의 치수·형상, 마찰 교반되는 금속 부재(910) 등의 재질이나 두께 등에 따라서 설정되는 것이지만, 대부분은 30 내지 300(㎜/분)의 범위 내에 있어서 설정된다.The moving speed (feeding speed) of the rotary tool G for joining is set according to the size and shape of the stirring pin G2, the material and the thickness of the
금속 부재(910) 및 조인트 부재(U)로의 입열량이 과대해질 우려가 있는 경우에는, 본 접합용 회전 도구(G)의 주위에 물을 공급하는 등을 하여 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 맞댐부(J92) 등에 냉각수가 들어가면, 접합면에 산화 피막을 발생시킬 우려가 있지만, 본 실시 형태에 있어서는 표면 가접합 공정을 실행해서 금속 부재(910)[본체부(90Q)]와 조인트 부재(U)의 줄눈을 폐색하고 있으므로, 맞댐부(J92) 등에 냉각수가 들어가기 어려워, 따라서 접합부의 품질을 열화시킬 우려가 없다.When there exists a possibility that the heat input amount to the
맞댐부(J92)에 본 접합용 회전 도구(G)를 돌입시키면, 본체부(90Q)와 조인트 부재(U)의 이음매 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J92)의 일단부[제1 교점(c1)]로부터 타단부[제2 교점(c2)]까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. When the joining rotary tool G intrudes into the butt | matching part J92, the route of friction stirring is set on the joint part of the main-
맞댐부(J92)의 타단부[제2 교점(c2)]까지 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키면, 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키지 않고 그대로 제2 탭재(92)에 돌입시켜, 제2 탭재(92)에 대하여 마찰 교반을 행하면서, 맞댐부(J94)의 일단부[제3 교점(c3)]까지 상대 이동시킨다. 즉, 제2 교점(c2)으로부터 제3 교점(c3)에 이르는 마찰 교반의 루트를 제2 탭재(92)에 설정한다.When the bonding rotation tool G is relatively moved to the other end (second intersection c2) of the butt portion J92, the
맞댐부(J94)의 일단부[제3 교점(c3)]까지 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키면, 제3 교점(c3)에서 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키지 않고 그대로 맞댐부(J94)에 돌입시켜, 맞댐부(J94)에 대하여 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J94)의 타단부인 제4 교점(c4)까지 상대 이동시킨다. 즉, 맞댐부(J94)의 일단부까지 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키면, 다른 쪽 금속 부재(910)의 본체부(90Q)와 조인트 부재(U)의 이음매(경계선) 위에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J94)에 대하여 제2 표면 본 접합 공정을 행한다.When the joining rotary tool G is relatively moved to one end (third intersection c3) of the butt portion J94, the joining rotary tool G is detached from the third intersection c3 without being separated. It intrudes into the butt | matching part J94, and makes relative movement to the 4th intersection point c4 which is the other end of the butt | matching part J94, carrying out friction stirring with respect to the butt | matching part J94. In other words, when the bonding rotary tool G is relatively moved to one end of the butting part J94, friction is formed on the joint (boundary line) of the
맞댐부(J94)의 타단부[제4 교점(c4)]까지 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키면, 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키지 않고 그대로 제1 탭재(91)에 돌입시켜, 제1 탭재(91)에 대하여 마찰 교반을 행하면서 종료 위치(EM2)까지 상대 이동시킨다.When the bonding rotation tool G is relatively moved to the other end portion (fourth intersection point c4) of the butt portion J94, the
또한, 표면 본 접합 공정에 있어서는, 개시 위치(SM2)로부터 종료 위치(EM2)까지 본 접합용 회전 도구(G)를 우회전시켜, 한 붓 그리기의 요령으로 마찰 교반을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 접합용 회전 도구(G)를 좌회전시켜도 좋고, 한 붓 그리기 요령이 아닌, 제1 탭재(91) 또는 제2 탭재(92) 중 어느 한쪽에서 본 접합용 회전 도구(G)를 일단 이탈시켜, 맞댐부(J92 또는 J94)의 각각의 마찰 교반을 행해도 된다.In addition, in the surface-bonding process, the rotation tool G for bonding was rotated right from the start position S M2 to the end position E M2 , and friction stir was performed by the method of drawing a brush, but this is limited to this. It doesn't happen. For example, the joining rotary tool G may be rotated leftward, and the joining rotary tool G may be viewed from any one of the
(7) 이면 본 접합 공정 (7) Back side bonding process
이면 본 접합 공정에서는, 단차부(90R, 90R)의 맞댐부(J920)를 피접합 금속 부재(90)의 이면(B)측으로부터 마찰 교반을 행한다. 도 74에 도시한 바와 같이, 상기한 표면 본 접합 공정이 종료되면, 피접합 금속 부재(90)를 도시하지 않은 마찰 교반 장치의 구속으로부터 해제하여, 피접합 금속 부재(90)의 이면(B)이 상방을 향하도록, 다시 설치한다.Back surface In this joining process, friction stir is performed from the back surface B side of the to-
이면 본 접합 공정은, 제1 탭재(940)에 설정한 개시 위치(SM2)로부터, 제2 탭재(930)에 설정한 종료 위치(EM2)까지 맞댐부(J920)를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 이탈시키는 일 없이 마찰 교반을 행하는 공정이다. 이면 본 접합 공정에 의해, 피접합 금속 부재(90)의 이면(B)에는, 이면측 소성화 영역(W94)이 형성되어 있다. 도 66에 도시한 바와 같이, 이면측 소성화 영역(W94)은, 제1 단차부 소성화 영역(W91)과 중복되어 있다. 이에 의해, 제1 금속 부재(910a)의 단차부(90R)와 제2 금속 부재(910b)의 단차부(90R)가 맞대진 맞댐부(J920)가 깊이 방향의 전체 길이에 걸쳐 밀폐된다. 이에 의해, 피접합 금속 부재(90)의 측면 간의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.The back surface bonding process rotates the bonding for this bonding along the butt | matching part J920 from the start position S M2 set to the
또한, 이면 본 접합 공정은, 본 실시 형태에 있어서는 표면 본 접합 후에 행하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 제1 단차부 본 접합 공정 후에 행해도 된다. 이면 본 접합 공정이 종료되면, 피접합 금속 부재(90)로부터 모든 탭재를 절제한다.In addition, although this back surface bonding process was performed after surface bone bonding in this embodiment, it is not limited to this, For example, you may perform after a 1st step part main bonding process. When the present bonding step is completed, all the tab members are removed from the
(8) 측면 용접 공정 (8) side welding process
측면 용접 공정에서는, 도 75 및 도 76에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(90)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)측에 노출되는 맞댐부에 대하여 용접을 행한다. 즉, 제1 측면(C)은 도 75에 도시한 바와 같이, 이면 본 접합 공정을 종료하면, 맞댐부(J92) 및 맞댐부(J94)의 하부가 본 접합용 회전 도구(G)에 의해서도 마찰 교반되지 않으므로, 미소성화 영역(미접합 영역)으로서 잔존한다. 또한, 조인트 부재(U)의 하면과, 맞댐 오목부(900)의 저면과의 맞댐부(J921)도, 미소성화 영역으로서 잔존한다. 따라서, 측면 용접 공정에서는 이들의 미소성화 영역에 대하여 용접을 행하고, 용접 금속에 의해 미소성화 영역을 밀폐한다. 본 실시 형태에 있어서의 측면 용접 공정은, 제1 측면(C)을 용접하는 제1 측면 용접 공정과, 제2 측면(D)을 용접하는 제2 측면 용접 공정을 포함하는 것이다.In the side welding process, as shown to FIG. 75 and FIG. 76, welding is performed with respect to the butt part exposed to the 1st side surface C and the 2nd side surface D side of the to-
제1 측면 용접 공정은, 제1 측면(C)에 오목 홈(K90)을 형성하는 오목 홈 형성 공정, 오목 홈(K90)에 패딩 용접을 행하는 용접 금속 충전 공정, 용접 금속 충전 공정에서 충전된 용접 금속(T90) 중, 제1 측면(C)으로부터 돌출된 부분을 절제하는 절제 공정을 포함하는 것이다.The first side welding step is a concave groove forming step of forming the concave groove K90 in the first side surface C, a weld metal filling step of performing padding welding on the concave groove K90, and a weld filled in the weld metal filling step. It includes a cutting process of cutting off the part which protruded from the 1st side surface C among the metal T90.
오목 홈 형성 공정은, 도 75에 도시한 바와 같이, 조인트 부재(U)와 제1 금속 부재(910a)의 맞댐부(J92), 조인트 부재(U)와 제2 금속 부재(910b)의 맞댐부(J94), 조인트 부재(U)와 맞댐 오목부(900)의 저면과의 맞댐부(J921) 및 단차부(90R, 90R)끼리의 맞댐부(J920)에 걸쳐 오목 홈을 형성하는 공정이다. 오목 홈(K90)은, 공지의 엔드밀을 사용해서 각 맞댐부를 따라 연속해서 형성한다. 오목 홈(K90)의 형상은 한정되는 것은 아니지만, 본 실시 형태에 있어서는 단면에서 보아 반원 형상으로 형성한다. 또한, 오목 홈(K90)의 폭(Kb1)은, 제1 표면측 소성화 영역(W92)의 폭(W92b)보다도 작게 형성되어 있다. 이와 같이, 오목 홈(K90)을 작게 형성함으로써, 오목 홈(K90)의 형성 작업 및 이후에 설명하는 용접 금속 충전 공정의 작업 효율을 높일 수 있다.In the concave groove forming step, as illustrated in FIG. 75, the butt portion J92 of the joint member U and the
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 맞댐부(J92), 맞댐부(J94), 맞댐부(J920) 및 맞댐부(J921)의 전체 길이에 걸쳐 오목 홈(K90)을 형성했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 적어도 이것들의 맞댐부 중 미소성화 영역에 오목 홈(K90)을 형성하면 좋다. 또한, 가령 제1 표면측 소성화 영역(W92), 제2 표면측 소성화 영역(W93), 제1 단차부 소성화 영역(W91) 및 이면측 소성화 영역(W94)에 공동 결함이나 산화 피막이 노출되어 있는 경우에는, 이들의 결함을 포함하도록 오목 홈(K90)을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 이후에 설명하는 용접 금속 충전 공정에서, 용접 금속에 의해 당해 공동 결함이나 산화 피막을 밀폐할 수 있다.In addition, in this embodiment, although the recessed groove K90 was formed over the full length of the butt | matching part J92, the butt | matching part J94, the butting part J920, and the butting part J921, it is limited to this. It is sufficient to form the recessed groove K90 in at least the unbaked area | region among these abutting parts. For example, a cavity defect or an oxide film may be formed in the first surface side plasticized region W92, the second surface side plasticized region W93, the first stepped portion plasticized region W91, and the rear surface side plasticized region W94. When it is exposed, it is preferable to form the recessed groove K90 so that these defects may be included. Thereby, in the weld metal filling process demonstrated later, the said cavity defect and an oxide film can be sealed by a weld metal.
용접 금속 충전 공정에서는, 도 76에 도시한 바와 같이, 오목 홈(K90)에 TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 패딩 용접을 행하여, 오목 홈(K90)에 용접 금속(T90)을 충전시킨다. 패딩 용접은, 오목 홈(K90)에 제1 측면(C)의 표면으로부터 용접 금속(T90)이 돌출될 정도로 행한다. 이와 같이, 용접 금속 충전 공정을 행함으로써, 맞댐부(J92), 맞댐부(J94) 및 맞댐부(J921)의 미소성화 영역을 확실하게 밀폐할 수 있다. 또한, 제1 표면측 소성화 영역(W92), 제2 표면측 소성화 영역(W93), 제1 단차부 소성화 영역(W91) 및 이면측 소성화 영역(W94)에, 공동 결함이나 산화 피막이 노출되어 있는 경우에는, 이들의 결함도 밀폐해서 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. 또한, 도 76의 (b)에 도시한 바와 같이, 용접 금속(T90) 중, 제1 측면(C)으로부터 돌출되는 부분을 패딩부(T90')라 한다.In the weld metal filling step, as shown in FIG. 76, padding welding such as TIG welding or MIG welding is performed on the recessed groove K90 to fill the recessed groove K90 with the weld metal T90. The padding welding is performed to the extent that the weld metal T90 protrudes from the surface of the first side surface C to the recessed groove K90. Thus, by performing a welding metal filling process, the unfired area | region of the butt | matching part J92, the butting part J94, and the butting part J921 can be reliably sealed. In addition, a cavity defect and an oxide film are formed in the first surface side plasticized region W92, the second surface side plasticized region W93, the first stepped portion plasticized region W91, and the back side plasticized region W94. When exposed, these defects can also be sealed to improve airtightness and watertightness. In addition, as shown to FIG. 76 (b), the part which protrudes from the 1st side surface C among the welding metal T90 is called padding part T90 '.
절제 공정은, 도 76의 (b)에 도시한 바와 같이, 패딩부(T90')를 절제한다. 절제 공정은, 공지의 절삭구 등을 사용해서 행한다. 절제 공정을 행함으로써, 제1 측면(C)을 평활하게 형성할 수 있다. 또한, 본 실시 형태와 같이, 용접 금속 충전 공정에 의해, 용접 금속(T90)이 표면(A)보다도 상방 또는 이면(B)보다도 아래쪽에 형성될 경우에는, 용접 금속(T90) 중 표면(A) 또는 이면(B)보다도 돌출된 부분을 절삭하는 것이 바람직하다.In the ablation step, as illustrated in FIG. 76B, the padding part T90 ′ is abbreviated. The ablation step is performed using a known cutting tool or the like. By performing an ablation process, the 1st side surface C can be formed smoothly. As in the present embodiment, when the weld metal T90 is formed above the surface A or below the rear surface B by the weld metal filling step, the surface A of the weld metal T90 is formed. Or it is preferable to cut the part which protruded more than back surface B. FIG.
제2 측면 용접 공정은, 제2 측면(D)에 오목 홈(K90)을 형성하는 오목 홈 형성 공정, 오목 홈(K90)에 패딩 용접을 행하는 용접 금속 충전 공정, 용접 금속 충전 공정에서 형성된 용접 금속(T90) 중, 제2 측면(D)으로부터 돌출된 부분을 절제하는 절제 공정을 포함하는 것이다.The second side welding step includes a concave groove forming step of forming the concave groove K90 in the second side surface D, a weld metal filling step of padding welding the concave groove K90, and a weld metal formed in the weld metal filling step. It includes a cutting process of cutting off the part which protruded from 2nd side surface D in (T90).
제2 측면 용접 공정은, 제2 측면(D)에 대하여 각각 공정을 행하는 것을 제외하고는 제1 측면 용접 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the 2nd side welding process is substantially the same as the 1st side welding process except having performed a process with respect to 2nd side surface D, detailed description is abbreviate | omitted.
이상 설명한 제1 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재(90)의 측면에 노출되는 맞댐부(J92), 맞댐부(J94), 맞댐부(J920) 및 맞댐부(J921)에 용접을 행하고, 용접 금속(T90)과, 제1 표면측 소성화 영역(W92), 제2 표면측 소성화 영역(W93) 및 이면측 소성화 영역(W94)을 중복시킨다. 이에 의해, 피접합 금속 부재(90)의 측면에 노출되는 미소성화 영역을 확실하게 밀폐할 수 있어, 피접합 금속 부재(90)의 측면 간의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. 또한, 종래는 피접합 금속 부재(90)의 두께가 커지면, 작업이 번잡해진다고 하는 문제가 있었지만, 본 실시 형태에 관한 측면 용접 공정에 따르면, 피접합 금속 부재(90)의 두께에 의하지 않고 쉽게 미소성화 영역을 밀폐할 수 있다. According to the joining method which concerns on 1st Embodiment demonstrated above, welding to the butt | matching part J92, the butt | matching part J94, the butt | matching part J920, and the butt | matching part J921 exposed by the side surface of the to-
또한, 제1 단차부 소성화 영역(W91)과 이면측 소성화 영역(W94)을 중복시킴으로써, 단차부(90R, 90R)의 맞댐부(J920)를 확실하게 밀폐할 수 있다.In addition, by overlapping the first stepped portion plasticized region W91 and the back surface side plasticized region W94, the butt portion J920 of the stepped
또한, 본 발명은 상기한 형태에 한정되지 않고 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 적절하게 변경이 가능하다. 예를 들어, 도 75를 참조하는 바와 같이, 조인트 부재(U)의 두께보다도 제1 표면측 소성화 영역(W92) 및 제2 표면측 소성화 영역(W93)의 깊이를 크게 함으로써, 맞댐부(J92) 및 맞댐부(J94)의 깊이 방향의 전체 길이에 걸쳐 마찰 교반을 행해도 된다. 또한, 제1 단차부 소성화 영역(W91)과 이면측 소성화 영역(W94) 사이에 미소성화 영역이 형성되는 경우에는, 측면 용접 공정을 행하여 당해 미소성화 영역을 밀폐하면 좋다.In addition, this invention is not limited to the above-mentioned aspect, A change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, as shown in FIG. 75, the abutment part (by making the depth of the 1st surface side plasticization area | region W92 and the 2nd surface side plasticization area | region W93 larger than the thickness of the joint member U) You may perform friction stirring over the full length of the depth direction of J92 and the butt | matching part J94. In addition, when the unbaked region is formed between the first stepped portion plasticized region W91 and the back surface-side plasticized region W94, the side-baking process may be performed to seal the unbaked region.
[제11 실시 형태] [Eleventh Embodiment]
다음에, 본 발명의 제11 실시 형태에 관한 접합 방법에 대해서 설명한다.Next, the joining method concerning 11th Embodiment of this invention is demonstrated.
본 발명의 제11 실시 형태에 관한 접합 방법은, 오목부를 구비한 제1 금속 부재 및 제2 금속 부재를 맞대서 형성된 중공부에 조인트 부재를 삽입하는 점에서 제10 실시 형태와 다르다.The joining method according to the eleventh embodiment of the present invention differs from the tenth embodiment in that the joint member is inserted into the hollow portion formed to face the first metal member and the second metal member provided with the concave portion.
도 77은, 제11 실시 형태에 관한 접합 방법을 도시한 전체 사시도이다. 제11 실시 형태에 관한 접합 방법은, 도 77에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(950a)와, 제2 금속 부재(950b)와, 제1 금속 부재(950a)와 제2 금속 부재(950b) 사이에 개재 설치되는 조인트 부재(970)를 갖는 피접합 금속 부재(90N)의 표면(A), 이면(B)의 맞댐부에 대하여 마찰 교반을 행하는 동시에, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 노출되는 맞댐부에 대하여 용접을 행하는 것을 특징으로 한다.77 is an overall perspective view illustrating a bonding method according to an eleventh embodiment. 77, the joining method which concerns on 11th Embodiment has the
우선, 본 실시 형태에 관한 접합 방법의 피접합 금속 부재(90N)를 상세하게 설명한다.First, the to-
피접합 금속 부재(90N)는, 도 78의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 단부에 오목부(990a, 990b)가 형성된 한 쌍의 제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b)와, 제1 금속 부재(950a)와 제2 금속 부재(950b)를 맞대서 형성한 중공부에 삽입되는 조인트 부재(970)를 갖는다. As shown in FIGS. 78A and 78B, the to-
제1 금속 부재(950a)는, 단면에서 보아 직사각형을 이루는 금속 부재이다. 제1 금속 부재(950a)의 단부면(961a)에는, 한쪽 측면(964a)으로부터 다른 쪽 측면(965a)을 향해 연속되는 단면 사다리꼴의 오목부(990a)가 형성되어 있다. 오목부(990a)는 제1 금속 부재(950a)의 높이 방향의 대략 중앙에 형성되어 있다. The
제2 금속 부재(950b)는, 제1 금속 부재(950a)와 대략 동등한 형상으로 이루어지는 금속 부재이다. 제2 금속 부재(950b)에 형성된 오목부(990b)는, 제1 금속 부재(950a)의 오목부(990a)와 대향해서 배치되어 있고, 제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b)를 맞댐으로써, 중공부(991)[도 78의 (b) 참조]가 형성된다.The
제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b)는, 본 실시 형태에서는 동일한 조성의 금속 재료로 이루어지며, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다. In the present embodiment, the
조인트 부재(970)는, 본 실시 형태에 있어서는 제1 금속 부재(950a)와 동등한 재료로 이루어지며, 한 쌍의 오목부(990a, 990b)에 의해 형성된 중공부(991)에 삽입되는 부재이다. 조인트 부재(970)는, 본 실시 형태에 있어서는 단면에서 보아 육각형을 나타내는 부재이며, 조인트 부재(970)의 길이 방향의 양단부면은, 제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b)의 양측면과 동일한 높이의 면이 되도록 형성되어 있다. 조인트 부재(970) 중, 제1 금속 부재(950a)와 접촉하는 측의 사다리꼴 단면 형상은, 긴 변이 p1, 짧은 변이 p2로 형성되어 있다. 또한, 긴 변으로부터 짧은 변까지의 거리는 p3으로 형성되어 있다. 한편, 제1 금속 부재(950a)의 오목부(990a)의 단면 형상은, 긴 변이 q1, 짧은 변이 q2로 형성되어 있다. 또한, 긴 변으로부터 짧은 변까지의 거리는 q3으로 형성되어 있다. 조인트 부재(970) 중, 제1 금속 부재(950a)와 접촉하는 측의 사다리꼴 단면 형상과, 제1 금속 부재(950a)의 오목부(990a)와의 관계는, p1 ≒ q1, p2 ≒ q2, p3 ≒ q3으로 형성되어 있다. 즉, 조인트 부재(970)는, 도 78의 (b)에 도시한 바와 같이 한 쌍의 오목부(990a, 990b)에 의해 형성된 중공부(991)에 거의 간극이 없도록 삽입된다.The
또한, 조인트 부재(970)는, 본 실시 형태에 있어서는 단면에서 보아 육각형으로 형성되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 단면에서 보아 직사각형, 단면에서 보아 원형 등이라도 좋다. 또한, 조인트 부재(970)의 형상에 맞추어, 제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b)의 오목부(990a, 990b)의 형상을 적절하게 변경해도 좋다.In addition, in the present embodiment, the
여기에서, 도 77에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(90N)의 표면을 표 면(A), 이면을 이면(B), 한쪽 측면을 제1 측면(C), 다른 쪽 측면을 제2 측면(D)이라 한다. 또한, 도 78의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(950a)의 단부면(961a)과 제2 금속 부재(950b)의 단부면(961b)이 맞대진 부분을 맞댐부(J951)라 한다. 또한, 조인트 부재(970)와 제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b)가 맞대진 부분을 맞댐부(J971)라 한다.Here, as shown in FIG. 77, the surface of the to-
제1 탭재(952) 및 제2 탭재(953)는, 도 79의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 피접합 금속 부재(90N)의 맞댐부(J951)를 사이에 두도록 배치되는 것이며, 각각 피접합 금속 부재(90N)에 첨설되어, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 나타나는 제1 금속 부재(950a)와 제2 금속 부재(950b)의 이음매(경계선)를 덮어서 가린다. 제1 탭재(952) 및 제2 탭재(953)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(90N)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성되어 있다. 또한, 제1 탭재(952) 및 제2 탭재(953)의 형상·치수에도 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 그 두께 치수를 맞댐부(J951)에 있어서의 피접합 금속 부재(90N)의 두께 치수와 동일하게 하고 있다.The
이하, 제2 실시 형태에 관한 접합 방법을 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 조인트 부재 삽입 공정, (2) 표면 가접합 공정, (3) 표면 본 접합 공정, (4) 이면 가접합 공정, (5) 이면 본 접합 공정, (6) 측면 용접 공정을 포함하는 것이다.Hereinafter, the bonding method which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated in detail. The joining method which concerns on this embodiment is (1) joint member insertion process, (2) surface temporary bonding process, (3) surface bone bonding process, (4) back temporary bonding process, (5) back surface bonding process, ( 6) side welding process.
(1) 조인트 부재 삽입 공정 (1) Joint member insertion process
조인트 부재 삽입 공정에서는, 도 78에 도시한 바와 같이, 제1 금속 부재(950a)의 단부면(961a)과 제2 금속 부재(950b)의 단부면(961b)을 밀착시키는 동시에, 오목부(990a, 990b)에서 형성된 중공부(991)에 조인트 부재(970)를 삽입한다. In the joint member insertion step, as shown in FIG. 78, the
조인트 부재 삽입 공정에서는, 제1 금속 부재(950a)의 표면(962a)과 제2 금속 부재(950b)의 표면(962b)을 동일한 높이의 면으로 하고, 또한 제1 금속 부재(950a)의 이면(963a)과 제2 금속 부재(950b)의 이면(963b)을 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 마찬가지로, 제1 금속 부재(950a)의 측면(964a)과 제2 금속 부재(950b)의 측면(964b)을 동일한 높이의 면으로 하고, 제1 금속 부재(950a)의 측면(965a)과 제2 금속 부재(950b)의 측면(965b)을 동일한 높이의 면으로 한다. 또한, 조인트 부재(970)의 양단부면은, 제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b)의 양측면과 동일한 높이의 면으로 형성한다. In a joint member insertion process, the
(2) 표면 가접합 공정 (2) surface temporary bonding process
표면 가접합 공정은, 피접합 금속 부재(90N)에 탭재를 배치하는 탭재 배치 공정과, 피접합 금속 부재(90N)의 표면(A)에 노출되는 맞댐부(J952), 맞댐부(J951) 및 맞댐부(J953)를 표면측으로부터 가접합하는 표면 가접합 공정을 포함하고 있다.The surface temporary joining step includes a tab member arranging step of arranging the tab member on the to-
탭재 배치 공정에서는, 도 79의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 맞댐부(J951)의 제2 측면(D)측에 제1 탭재(952)를 배치하고, 그 접촉면을 제2 측면(D)에 접촉시킨다. 또한, 맞댐부(J951)의 제1 측면(C)에 제2 탭재(953)를 배치하고, 그 접촉면을 제1 측면(C)에 접촉시킨다. 이때, 제1 탭재(952)의 표면과 제2 탭재(953)의 표면을 피접합 금속 부재(90N)의 표면(A)과 동일한 높이의 면으로 하는 동시에, 제1 탭재(952)의 이면과 제2 탭재(953)의 이면을 피접합 금속 부재(90N)의 이면(B)과 동일한 높이의 면으로 한다. 제1 탭재(952)와 피접합 금속 부재(90N)의 맞댐면에는 맞댐부(J952)가 형성되고, 제2 탭재(953)와 피접합 금속 부재(90N)의 맞댐면에는 맞댐부(J953)가 형성되어 있다.In the tab member arrangement step, as illustrated in FIGS. 79A and 79B, the
또한, 탭재 배치 공정에서는, 도 79(b)에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(90N)와 제1 탭재(952)에 의해 형성된 들어간 구석부(952a, 952b)를 용접해서 피접합 금속 부재(90N)와 제1 탭재(952)를 가접합한다. 또한, 피접합 금속 부재(90N)와 제2 탭재(953)에 의해 형성된 들어간 구석부(953a, 953b)를 용접해서 피접합 금속 부재(90N)와 제2 탭재(953)를 가접합한다. 또한, 들어간 구석부(952a, 952b 및 953a, 953b)의 전체 길이에 걸쳐 연속해서 용접을 실시해도 좋고, 단속해서 용접을 실시해도 좋다.In addition, in the tab member arrangement step, as shown in FIG. 79 (b), the
표면 가접합 공정에서는, 도 80에 도시한 바와 같이, 하나의 가접합용 회전 도구(F)를 한 붓 그리기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시키고, 맞댐부(J952, J951 및 J953)에 대하여 표면(A)측으로부터 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP)에 삽입한 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EP)까지 이동시킨다. In the surface temporary bonding process, as shown in FIG. 80, one temporary welding rotating tool F is moved so that the movement trace (bead) of a brush stroke may be formed, and it joins to the abutting parts J952, J951, and J953. Friction stirring is performed continuously from the surface A side. That is, to move to escape without causing the stir pin (F2) of the joining rotation tool (F) for the insertion at the start of friction stir (S P) during the end position (E P).
또한, 표면 가접합 공정은, 도 80에 도시한 바와 같은 궤적이 되었지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 궤적이라도 좋다. 또한, 반드시 연속적으로 행할 필요는 없다. 표면 가접합 공정을 행함으로써, 이후에 행하는 표면 본 접합 공정에 있어서의 탭재와 피접합 금속 부재(90N)의 벌어짐을 방지할 수 있다.In addition, although the surface provisional bonding process became the trajectory as shown in FIG. 80, it is not limited to this, Another trajectory may be sufficient. Moreover, it does not necessarily need to carry out continuously. By performing a surface temporary joining process, spreading of the tab material and the to-
표면 가접합 공정이 종료되면, 예비 구멍 형성 공정을 행하는 것이 바람직하다. 예비 구멍 형성 공정은, 도 81의 (a)에 도시한 바와 같이, 표면 본 접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치(SM11)에 예비 구멍(P1)을 형성한다. 예비 구멍(P1)은, 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 줄일 목적으로 마련되는 것이며, 본 실시 형태에서는 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)을 이탈시켰을 때에 형성되는 빈 구멍을 도시하지 않은 드릴 등으로 지름을 확장함으로써 형성된다.When the surface temporary bonding process is complete | finished, it is preferable to perform a preliminary hole formation process. In the preliminary hole forming step, as illustrated in FIG. 81A , the preliminary hole P1 is formed at the start position S M11 of friction stirring in the surface main bonding step. The preliminary hole P1 is provided in order to reduce the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of this bonding rotary tool G, and in this embodiment, stirring of the temporary welding rotary tool F is carried out. The hollow hole formed when the pin F2 is separated is formed by expanding the diameter with a drill or the like not shown.
(3) 표면 본 접합 공정 (3) surface bonding process
표면 본 접합 공정은, 피접합 금속 부재(90N)의 표면(A)측에 있어서의 맞댐부(J951)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 표면 본 접합 공정에서는 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하고, 가접합된 상태의 맞댐부(J951)에 대하여 피접합 금속 부재(90N)의 표면(A)측으로부터 마찰 교반을 행한다.Surface-bonding process is a process of fully joining the butt | matching part J951 in the surface A side of the to-
표면 본 접합 공정에서는, 도 81의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 개시 위치(SM11)에 형성한 예비 구멍(P1)에 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EM11)까지 이동시킨다. 즉, 표면 본 접합 공정에서는, 예비 구멍(P1)으로부터 마찰 교반을 개시하고, 종료 위치(EM11)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. In the surface-bonding process, as shown to (a)-(c) of FIG. 81, the stirring pin G2 of the rotation tool G for this bonding in the preliminary hole P1 formed in the starting position S M11 . ) Is inserted (press-in), and the inserted stirring pin G2 is moved to the end position E M11 without detaching it halfway. That is, in the surface main joining process, friction stirring is started from the preliminary hole P1, and friction stirring is performed continuously to the end position E M11 .
도 81의 (a) 내지 (c)를 참조해서 표면 본 접합 공정을 더욱 상세하게 설명한다. The surface-bonding process is explained in more detail with reference to FIG. 81 (a)-(c).
우선, 도 81의 (a)에 도시한 바와 같이, 예비 구멍(P1)[개시 위치(SM11)]의 바로 위에 본 접합용 회전 도구(G)를 위치시키고, 계속해서 본 접합용 회전 도구(G)를 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단부를 예비 구멍(P1)에 삽입한다. 교반 핀(G2)을 예비 구멍(P1)에 들어가게 하면, 교반 핀(G2)의 주위면(측면)이 예비 구멍(P1)의 구멍 벽에 접촉하고, 구멍 벽으로부터 금속이 소성 유동화한다. First, as shown in FIG. 81 (a), the joining rotary tool G is placed directly on the preliminary hole P1 (starting position S M11 ), and then the joining rotary tool ( G) is lowered while turning right, and the tip of stirring pin G2 is inserted into preliminary hole P1. When the stirring pin G2 enters the preliminary hole P1, the circumferential surface (side surface) of the stirring pin G2 contacts the hole wall of the preliminary hole P1, and metal plasticizes and fluidizes from the hole wall.
교반 핀(G2)의 전체가 제2 탭재(953)에 들어가면, 도 81의 (b)에 도시한 바와 같이, 마찰 교반을 행하면서 피접합 금속 부재(90N)의 맞댐부(J951)의 일단부를 향해 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키고, 또한 맞댐부(J953)를 가로지르게 해서 맞댐부(J951)에 돌입시킨다. 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 표면측 소성화 영역(W911)이 형성된다.When the whole stirring pin G2 enters the
표면측 소성화 영역(W911)의 깊이(Wc)는, 본 실시 형태에 있어서는 피접합 금속 부재(90N)의 표면(A)으로부터 조인트 부재(970)의 상단부까지의 거리(970a)보다도 커지도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 표면측 소성화 영역(W911)을 조인트 부재(970)에 접촉시킴으로써, 맞댐부(J951)의 깊이 방향의 전체 길이에 걸쳐 마찰 교반을 행할 수 있으므로, 제품의 질을 더욱 높일 수 있다.The depth Wc of the surface side plasticized region W911 is formed to be larger than the
피접합 금속 부재(90N)로의 입열량이 과대해질 우려가 있는 경우에는, 본 접합용 회전 도구(G)의 주위에 표면(A)측으로부터 물을 공급하는 등을 하여 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b) 사이로 냉각수가 들어가면, 접합면[단부면(961a, 961b), 도 78 참조]에 산화 피막을 발생시킬 우려가 있지만, 본 실시 형태에 있어서는 가접합 공정을 실행해서 줄눈을 폐색하고 있으므로, 피접합 금속 부재(90N) 사이로 냉각수가 들어가기 어려워, 접합부의 품질을 열화시킬 우려가 없다.When there exists a possibility that the heat input amount to the to-
피접합 금속 부재(90N)의 맞댐부(J951)에서는, 피접합 금속 부재(90N)의 이음매 상(가접합 공정에 있어서의 이동 궤적 상)에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J951)의 일단부로부터 타단부까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 맞댐부(J951)의 타단부까지 본 접합용 회전 도구(G)를 상대 이동시키면, 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J952)를 가로지르게 해, 그대로 종료 위치(EM11)를 향해 상대 이동시킨다. 본 접합용 회전 도구(G)가 종료 위치(EM11)에 도달하면, 도 81의 (c)에 도시한 바와 같이, 본 접합용 회전 도구(G)를 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(G2)을 종료 위치(EM11)로부터 이탈시킨다.In the abutting part J951 of the to-
(4) 이면 가접합 공정 (4) back temporary bonding process
이면 가접합 공정에서는, 도 82에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(90N)의 이면(B)측에 있어서, 피접합 금속 부재(90N)와 제2 탭재(953)의 맞댐부(J953), 피접합 금속 부재(90N)의 맞댐부(J951), 피접합 금속 부재(90N)와 제1 탭재(952)의 맞댐부(J952)를 가접합한다.In the back temporary joining process, as shown in FIG. 82, the contact part J953 of the to-
이면 가접합 공정은, 도 82의 (b)에 도시한 바와 같이, 하나의 가접합용 회전 도구(F)를 한 붓 그리기의 이동 궤적(비드)을 형성하도록 이동시켜서, 맞댐부(J953, J951, J952)의 순으로 연속해서 마찰 교반을 행한다. 즉, 마찰 교반의 개시 위치(SP)에 삽입한 가접합용 회전 도구(F)의 교반 핀(F2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EP)까지 이동시킨다. 종료 위치(EP)는, 이후에 행하는 이면 본 접합 공정의 개시 위치(SM12)가 된다.In the back temporary joining step, as shown in FIG. 82 (b), one temporary joining rotary tool F is moved to form a movement trajectory (bead) of one brush drawing, and the abutment portions J953 and J951 , J952) in succession is subjected to friction stir. That is, to move to escape without causing the stir pin (F2) of the joining rotation tool (F) for the insertion at the start of friction stir (S P) during the end position (E P). The end position E P becomes the start position S M12 of the present bonding step, which is performed later.
또한, 이후에 설명하는 이면 본 접합 공정을 행하기 전에, 본 접합용 회전 도구(G)의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍을 형성해도 좋다. 즉, 도 83의 (a)에 도시한 바와 같이, 이후에 설명하는 이면 본 접합 공정의 개시 위치(SM12)에 예비 구멍(P2)을 형성해도 좋다.In addition, you may form a preliminary hole in advance in the insertion planned position of this bonding rotary tool G, before performing this back surface bonding process demonstrated later. That is, as shown to FIG. 83 (a), you may form the preliminary hole P2 in the starting position S M12 of the back surface main bonding process demonstrated later.
(5) 이면 본 접합 공정 (5) Back side bonding process
이면 본 접합 공정은, 피접합 금속 부재(90N)의 이면(B)에 노출되는 맞댐부(J951)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 이면 본 접합 공정에서는, 본 접합용 회전 도구(G)를 사용하고, 가접합된 상태의 맞댐부(J951)에 대하여 피접합 금속 부재(90N)의 이면(B)으로부터 마찰 교반을 행한다.Back surface This joining process is a process of fully joining the butt | matching part J951 exposed to the back surface B of the to-
이면 본 접합 공정은, 도 83의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 탭재(952)에 설정된 개시 위치(SM12)에 본 접합용 회전 도구(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EM12)까지 이동시킨다. 이면 본 접합 공정에서는, 예비 구멍(P2)으로부터 마찰 교반을 개시하고, 종료 위치(EM12)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 본 접합용 회전 도구(G)를 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 차례로 소성 유동화하는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 떨어진 위치에서는, 소성 유동화하고 있던 금속이 다시 경화해서 이면측 소성화 영역(W912)이 형성된다.As shown in (a) and (b) of FIG. 83, the back bonding process includes stirring pins G2 of the rotary tool G for joining at the starting position S M12 set in the first tab member 952. ) Is inserted (press-in), and the inserted stirring pin G2 is moved to the end position E M12 without detaching it halfway. In this back joining process, friction stirring is started from the preliminary hole P2, and friction stirring is performed continuously to the end position E M12 . When the joining rotary tool G is moved, the metal around the stirring pin G2 plasticizes in turn, and at the position away from the stirring pin G2, the metal which was plasticized and hardened again hardens | cures and is back Side plasticization region W912 is formed.
이면측 소성화 영역(W912)의 깊이(Wc)는, 본 실시 형태에 있어서는, 피접합 금속 부재(90N)의 이면(B)으로부터 조인트 부재(970)의 상단부까지의 거리(970a)보다도 커지도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 이면측 소성화 영역(W912)을 조인트 부재(970)에 접촉시킴으로써, 맞댐부(J951)의 깊이 방향의 전체 길이에 걸쳐 마찰 교반을 행할 수 있으므로, 맞댐부(J951)를 확실하게 밀폐할 수 있다. 이에 의해 제품의 질을 더욱 높일 수 있다.In this embodiment, the depth Wc of the back surface side plasticized region W912 is larger than the
이면 본 접합 공정이 종료되면, 도 84에 도시한 바와 같이, 피접합 금속 부재(90N)로부터 탭재를 절제한다. 이면 본 접합 공정 후의 피접합 금속 부재(90N)의 표면(A) 및 이면(B)에는, 표면측 소성화 영역(W911) 및 이면측 소성화 영역(W912)이 형성되어 있다. 표면측 소성화 영역(W911) 및 이면측 소성화 영역(W912)의 최고 깊이부는, 조인트 부재(970)의 양단부와 각각 접촉하고 있다. 조인트 부재(970)와 제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b)와의 맞댐부(J971)는, 일부가 마찰 교반되고 있지만, 다른 부분은 미소성화 영역이 된다.When this back joining process is complete | finished, as shown in FIG. 84, a tab material is cut out from the to-
(6) 측면 용접 공정 (6) side welding process
측면 용접 공정은, 피접합 금속 부재(90N)의 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 노출되는 맞댐부(J971)를 따라, 용접을 행하는 공정이다. 즉, 조인트 부재(970)와 제1 금속 부재(950a)의 오목부(990a)(도 78 참조) 및 조인트 부재(970)와 제2 금속 부재(950b)의 오목부(990b)의 맞댐부(J971)를 용접 금속으로 밀폐한다. 측면 용접 공정은, 본 실시 형태에 있어서는 제1 측면(C)에 용접을 행하는 제1 측면 용접 공정과, 제2 측면(D)에 용접을 행하는 제2 측면 용접 공정을 포함하고 있다.A side welding process is a process of welding along the butt | matching part J971 exposed to the 1st side surface C and the 2nd side surface D of the to-
제1 측면 용접 공정은, 피접합 금속 부재(90N)의 제1 측면(C)에 오목 홈(K91)을 형성하는 오목 홈 형성 공정, 오목 홈(K91)에 패딩 용접을 행하는 용접 금속 충전 공정, 용접 금속 충전 공정에서 형성된 용접 금속(T91) 중, 제1 측면(C)으로부터 돌출된 부분을 절제하는 절제 공정을 포함하는 것이다.The first side welding step includes a concave groove forming step of forming a concave groove K91 in the first side surface C of the to-
오목 홈 형성 공정에서는, 도 85에 도시한 바와 같이, 제1 측면(C)에 있어서, 맞댐부(J951) 및 맞댐부(J971)를 따라 소정의 깊이로 오목 홈(K91)을 형성한다. 오목 홈(K91)은, 본 실시 형태에 있어서는 조인트 부재(970)의 형상을 따라서 형성된 제1 오목 홈부(K911)와, 제1 오목 홈부(K911)로부터 표면(A)에 연통하는 제2 오목 홈부(K912)와, 제1 오목 홈부(K911)로부터 이면(B)에 연통하는 제3 오목 홈부(K913)를 갖는다. In the concave groove forming step, as shown in FIG. 85, in the first side surface C, the concave groove K91 is formed at a predetermined depth along the butt portion J951 and the butt portion J971. In the present embodiment, the concave groove K91 communicates with the surface A from the first concave groove portion K91 1 formed along the shape of the
제1 오목 홈부(K911)는, 조인트 부재(970)의 단부면, 제1 금속 부재(950a) 및 제2 금속 부재(950b)의 일부를 공지의 엔드밀 등으로 절삭해서 형성된다. 제1 오목 홈부(K911)는, 조인트 부재(970)의 단부면의 외주보다도 크게 절삭해서 제1 오목 홈부(K911)의 저면에 맞댐부(J971)가 노출되도록 형성되어 있다. 제1 오목 홈부(K911)는, 본 실시 형태에 있어서는 조인트 부재(970)의 단부면 전부를 절삭하고 있지만, 적어도 맞댐부(J971)를 따라 오목 홈이 형성되어 있으면 좋다.The first concave groove portion K91 1 is formed by cutting a part of the end surface of the
제2 오목 홈부(K912)와 제3 오목 홈부(K913)는 맞댐부(J951)를 따라, 제1 오목 홈부(K911)로부터 표면(A) 및 이면(B)을 향해 연속해서 형성되어 있다. 제2 오목 홈부(K912)와 제3 오목 홈부(K913)의 폭(Kb2)은, 표면측 소성화 영역(W911) 및 이면측 소성화 영역(W912)의 폭(Wa)보다도 작게 형성되어 있다. 또한, 표면측 소성화 영역(W911) 및 이면측 소성화 영역(W912)에 터널 형상의 공동 결함이나, 산화 피막이 권취되어 있는 경우에는, 제2 오목 홈부(K912)와 제3 오목 홈부(K913)를 형성할 때에, 이들의 결함 부분을 절삭하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 이후에 설명하는 용접 금속 충전 공정에서 당해 결함 부분을 밀폐할 수 있다.The second concave groove K91 2 and the third concave groove K91 3 are continuously formed from the first concave groove K91 1 toward the surface A and the rear surface B along the butt portion J951. have. The width Kb 2 of the second concave groove K91 2 and the third concave groove K91 3 is formed to be smaller than the width Wa of the front side plasticized region W911 and the back side plasticized region W912. It is. In addition, the surface side small flame region (W911) and the rear side small cavity defects in a tunnel shape on a torch region (W912) or, in the case where the take-up oxidation film, the second concave groove (K91 2) and the third concave groove (K91 When forming 3 ), it is preferable to cut these defective parts. Thereby, the said defective part can be sealed in the welding metal filling process demonstrated later.
용접 금속 충전 공정에서는, 도 86에 도시한 바와 같이, 오목 홈(K91)에 TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 패딩 용접을 행하여, 오목 홈(K91)에 용접 금속(T91)을 충전시킨다. 패딩 용접은, 오목 홈(K91)에 제1 측면(C)의 표면으로부터 용접 금속(T91)이 돌출될 정도로 행한다. 이와 같이, 용접 금속 충전 공정을 행함으로써, 맞댐부(J971)의 미소성화 영역을 확실하게 밀폐할 수 있다. 또한, 표면측 소성화 영역(W911) 및 이면측 소성화 영역(W912)에 공동 결함이나 산화 피막이 노출되어 있는 경우에는, 그들의 결함도 밀폐해서 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. 또한, 도 86의 (b)에 도시한 바와 같이, 용접 금속(T91) 중, 제1 측면(C)으로부터 돌출되는 부분을 패딩부(T91')라 한다.In the weld metal filling process, as shown in FIG. 86, padding welding, such as TIG welding or MIG welding, is performed to the recessed groove K91, and the recessed groove K91 is filled with the weld metal T91. Padding welding is performed so that the welding metal T91 may protrude in the recessed groove K91 from the surface of the 1st side surface C. As shown in FIG. Thus, by performing a welding metal filling process, the unfired area | region of the butt | matching part J971 can be sealed reliably. In addition, when a cavity defect and an oxide film are exposed in the surface side plasticization area | region W911 and the back surface plasticization area | region W912, these defects can also be sealed and airtightness and water tightness can be improved. In addition, as shown in FIG. 86 (b), the part which protrudes from the 1st side surface C among the welding metal T91 is called padding part T91 '.
절제 공정은, 도 86의 (b)에 도시한 바와 같이, 패딩부(T91')를 절제한다. 절제 공정은, 공지의 절삭구 등을 이용해서 행한다. 절제 공정을 행함으로써, 제1 측면(C)을 평활하게 형성할 수 있다. 또한, 본 실시 형태와 같이, 용접 금속 충전 공정에 의해, 용접 금속(T91)이 표면(A) 또는 이면(B)보다도 상방 또는 하방에 형성되는 경우에는, 용접 금속(T91) 중 각각의 면보다도 돌출된 부분을 절제하는 것이 바람직하다.In the ablation step, as illustrated in FIG. 86B, the padding part T91 ′ is abbreviated. An ablation process is performed using a well-known cutting tool. By performing an ablation process, the 1st side surface C can be formed smoothly. In addition, as in the present embodiment, when the weld metal T91 is formed above or below the surface A or the rear surface B by the weld metal filling step, the weld metal T91 is formed from the respective surfaces of the weld metal T91. It is desirable to excise the protruding part.
제2 측면 용접 공정은, 제2 측면(D)에 오목 홈(K91)을 형성하는 오목 홈 형성 공정, 오목 홈(K91)에 패딩 용접을 행하는 용접 금속 충전 공정, 용접 금속 충전 공정에서 형성된 용접 금속(T91) 중, 제2 측면(D)으로부터 돌출된 부분을 절제하는 절제 공정을 포함하는 것이다.The second side welding step includes a concave groove forming step of forming the concave groove K91 in the second side surface D, a weld metal filling step of padding welding the concave groove K91, and a weld metal formed in the weld metal filling step. It includes a cutting process of cutting off the part which protruded from 2nd side surface D in (T91).
제2 측면 용접 공정은, 제2 측면(D)에 행하는 것을 제외하고는 제1 측면 용접 공정과 거의 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.The second side welding step is almost the same as the first side welding step except that the second side welding step is performed on the second side face D, and thus detailed description thereof is omitted.
이상 설명한 제2 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재(90N)의 측면에 노출되는 맞댐부(J951) 및 맞댐부(J971)에 용접을 행해서 용접 금속(T91)과, 표면측 소성화 영역(W911) 및 이면측 소성화 영역(W912)을 중복시킴으로써, 미소성화 영역을 확실하게 밀폐할 수 있다. 이에 의해, 피접합 금속 부재(90N)의 측면 간의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.According to the joining method which concerns on 2nd Embodiment demonstrated above, welding is performed to the butt | matching part J951 and the butt | matching part J971 exposed to the side surface of the to-
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 본 발명의 취지에 반하지 않는 범위에 있어서 적절하게 변경이 가능하다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can be suitably changed in the range which is not contrary to the meaning of this invention.
예를 들어, 도 87은 제11 실시 형태의 변형예를 도시한 사시도이다. 제10 실시 형태 및 제11 실시 형태에 있어서는, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 오목 홈을 마련해서 측면 용접 공정을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 87에 도시한 바와 같이, 오목 홈을 마련하지 않고, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)에 노출되는 맞댐부(J971)에 대하여 직접 용접을 행하여 용접 금속(T92)에 의해 미소성화 영역을 밀폐해도 좋다. 용접 금속(T92)과 표면측 소성화 영역(W911) 및 이면측 소성화 영역(W912)이 중복됨으로써, 피접합 금속 부재(90N)의 측면에 노출되는 미소성화 영역을 확실하게 밀폐할 수 있다. 또한, 당해 변형예에 있어서, 용접을 행한 후에, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)의 표면으로부터 용접 금속(T912)이 돌출될 경우에는, 이들의 돌출 부분을 절제해서 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)을 평활하게 하는 것이 바람직하다.For example, FIG. 87 is a perspective view which shows the modification of 11th Embodiment. In 10th Embodiment and 11th Embodiment, although the recessed groove was provided in the 1st side surface C and the 2nd side surface D, the side welding process was performed, but it is not limited to this. For example, as shown in FIG. 87, a welding metal T92 is performed by directly welding the butt part J971 exposed to the 1st side surface C and the 2nd side surface D, without providing a recessed groove. The unbaked region may be sealed by By overlapping the weld metal T92, the surface side plasticized region W911 and the back side plasticized region W912, the unbaked region exposed to the side surface of the
또한, 제10 실시 형태 및 제11 실시 형태에 있어서는, 제1 측면(C) 및 제2 측면(D)의 양쪽에 측면 용접 공정을 행했지만, 어느 한쪽에 행하는 것만이라도 좋다.In addition, in 10th Embodiment and 11th Embodiment, although the side welding process was performed to both the 1st side surface C and the 2nd side surface D, you may carry out only in either one.
1 : 피접합 금속 부재
1a : 제1 금속 부재
1b : 제2 금속 부재
2 : 제1 탭재
3 : 제2 탭재
A : 표면
B : 이면
C : 제1 측면
D : 제2 측면
F : 가접합용 회전 도구
G : 본 접합용 회전 도구
h : 충전용 금속 부재
J : 맞댐부
K : 오목 홈
K21 : 오목 홈
K23 : 홈부
P1 : 예비 구멍
Q : 빈 구멍
R1, R2 : 터널 형상 공동 결함
S1 내지 S4 : 산화 피막
T : 용접 금속
U : 조인트 부재
W : 소성화 영역 1: metal member to be joined
1a: first metal member
1b: second metal member
2: 1st tap material
3: 2nd tap material
A: surface
B: If
C: first side
D: second side
F: Rotation tool for temporary welding
G: Rotation tool for bone joining
h: metal member for filling
J: Butt
K: concave groove
K21: Concave Groove
K23: Groove
P1: spare hole
Q: hollow hole
R 1 , R 2 : tunnel shape cavity defect
S 1 to S 4 : oxide film
T: welded metal
U: Joint member
W: plasticization zone
Claims (40)
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과,
상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하고,
상기 측면 용접 공정에서는, 상기 제1 본 접합 공정에서 형성된 표면측 소성화 영역과, 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 이면측 소성화 영역 사이의 미소성화 영역을 용접 금속으로 덮는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.It is a joining method which performs friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member formed by which the 1st metal member and the 2nd metal member were opposed,
A first main joining step of performing friction stir from the surface of the metal member to be joined with respect to the butt portion of the first metal member and the second metal member;
A second main joining step of performing friction stir from the rear surface of the joined metal member with respect to the butt portion;
And a side welding step of welding from the side surface of the metal member to be joined to the butt portion,
In the said side welding process, the unfired area | region between the surface side plasticization area | region formed in the said 1st main joining process and the back surface side plasticization area | region formed in the said 2nd main bonding process is covered with a welding metal, It is characterized by the above-mentioned. Way.
상기 측면 용접 공정 시에, 상기 오목 홈에 상기 용접 금속을 충전하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.The concave groove forming step according to claim 1, further comprising a concave groove forming step of forming a concave groove along the abutment portion of the side surface of the metal member to be joined before the lateral welding step.
The welding method is characterized in that the concave groove is filled with the weld metal in the side welding step.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과,
상기 접합 구조물의 측면에 있어서, 상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부를 따라, 상기 접합 구조물의 표면으로부터 이면에 걸쳐서 오목 홈을 형성하는 오목 홈 형성 공정과,
상기 오목 홈에 조인트 부재를 삽입하는 조인트 부재 삽입 공정과,
상기 접합 구조물과 상기 조인트 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제3 본 접합 공정과,
상기 접합 구조물과 상기 조인트 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제4 본 접합 공정과,
상기 접합 구조물과 상기 조인트 부재의 맞댐부에 있어서, 상기 제3 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역과 상기 제4 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역 사이에 형성된 미소성화 영역에 대하여, 상기 접합 구조물의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는, 접합 구조물의 제조 방법.It is a manufacturing method of the joining structure formed by making the end surface of a 1st metal member and the 2nd metal member abut,
A first main joining step of performing friction stir from the surface of the joining structure with respect to the butt portion of the first metal member and the second metal member;
2nd main joining process which performs friction stirring from the back surface of the said joining structure with respect to the butt | matching part of a said 1st metal member and a said 2nd metal member,
A concave groove forming step of forming a concave groove from a surface of the joining structure from a surface of the joining structure along a butt portion of the first metal member and the second metal member, on a side surface of the joining structure;
A joint member insertion step of inserting a joint member into the concave groove,
A third main joining step of performing friction stir from the surface of the joining structure to the butt portion of the joining structure and the joint member;
A fourth main joining step of performing friction stir from the rear surface of the joining structure to the butt portion of the joining structure and the joint member;
The side surface of the said joining structure in the butt | matching part of the said joining structure and the said joint member with respect to the unbaked area formed between the plasticized area formed in the said 3rd main joining process, and the plasticized area formed in the said 4th main joining process. And a side welding step of welding from the side.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정과,
상기 측면 용접 공정 후에, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 제1 본 접합 공정 후에, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정을 포함하고,
상기 측면 용접 공정에서 형성된 용접 금속과, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.It is a joining method of carrying out a friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member formed by opposing the end surfaces of a 1st metal member and a 2nd metal member,
A side welding step of welding from a side surface of the metal member to be joined to an abutting portion of the first metal member and the second metal member;
A first main joining step of performing friction stir from the surface of the metal member to be joined to the butt portion after the side welding step;
And a second bone bonding step of performing friction stir from the back surface of the metal member to be joined to the butt portion after the first bone bonding step.
The welding method formed by contacting the weld metal formed in the said side welding process, and the plasticization area | region formed in the said 1st main joining process and the said 2nd main joining process, The joining method characterized by the above-mentioned.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정과,
상기 측면 용접 공정 후에, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 제1 본 접합 공정 후에, 상기 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정을 포함하고,
상기 측면 용접 공정에서 형성된 용접 금속과, 상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에서 형성된 소성화 영역을 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.It is a joining method of carrying out friction stirring by moving a rotating tool with respect to the to-be-joined metal member formed by making the side surface of a 1st metal member and the end surface of a 2nd metal member adjoined,
A side welding step of welding from a side surface of the metal member to be joined to an abutting portion of the first metal member and the second metal member;
A first main joining step of performing friction stir from the surface of the metal member to be joined to the butt portion after the side welding step;
And a second bone bonding step of performing friction stir from the back surface of the metal member to be joined to the butt portion after the first bone bonding step.
The welding method formed by contacting the weld metal formed in the said side welding process, and the plasticization area | region formed in the said 1st main joining process and the said 2nd main joining process, The joining method characterized by the above-mentioned.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정과,
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 표면으로부터 회전 툴을 이용해서 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 상기 접합 구조물의 이면으로부터 회전 툴을 이용해서 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정을 포함하고,
상기 제1 본 접합 공정 및 상기 제2 본 접합 공정에 있어서 회전 툴을 이탈했을 때에 형성된 빈 구멍에 충전용 금속 부재를 충전하고, 상기 접합 구조물과 상기 충전용 금속 부재의 맞댐부에 대하여, 회전 툴을 이용해서 마찰 교반을 행하는 보수 공정을 행하는 것을 특징으로 하는, 접합 구조물의 제조 방법.It is a manufacturing method of the joining structure formed by making the end surface of a 1st metal member and the 2nd metal member abut,
A side welding step of welding from the side surface of the joining structure to the butt portion of the first metal member and the second metal member;
1st main joining process which performs friction stirring with respect to the butt | matching part of a said 1st metal member and a said 2nd metal member using the rotating tool from the surface of the said joining structure,
And a second main joining step of performing friction stirring with respect to the butt portion of the first metal member and the second metal member using a rotating tool from the rear surface of the joining structure,
The filling metal member is filled into a vacant hole formed when the rotating tool is released in the first main bonding step and the second main joining step, and the rotary tool is joined to the butt portion of the joining structure and the filling metal member. The repair process which performs friction stirring using the above is performed, The manufacturing method of the joined structure characterized by the above-mentioned.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제1 금속 부재의 맞댐부 및 상기 조인트 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제1 금속 부재의 맞댐부 및 상기 조인트 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과,
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재 중 적어도 어느 한쪽의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.Joining method which carries out a friction stir welding by moving a rotating tool to the to-be-joined metal member formed by inserting a joint member in the hollow part which formed the 1st metal member and the 2nd metal member which have a recessed part in the end surface, and the said end surface. ,
From the surface of the metal member to be joined with respect to the butt portion of the first metal member and the second metal member, butt portion of the joint member and the first metal member, and butt portion of the joint member and the second metal member. A first main joining step of performing friction stir, and
From the back surface of the to-be-joined metal member with respect to the abutment part of the said 1st metal member and said 2nd metal member, the abutment part of the said joint member and said 1st metal member, and the abutment part of the said joint member and said 2nd metal member. 2nd main joining process which performs friction stirring,
And a side welding step of welding from at least one side surface of the joined metal member to the butt portion of the first metal member and the second metal member.
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제1 금속 부재의 맞댐부 및 상기 조인트 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 제1 본 접합 공정과,
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부, 상기 조인트 부재와 상기 제1 금속 부재의 맞댐부 및 상기 조인트 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재의 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 제2 본 접합 공정과,
상기 제1 금속 부재와 상기 제2 금속 부재의 맞댐부에 대하여 상기 피접합 금속 부재 중 적어도 어느 한쪽의 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.A rotating tool is attached to a to-be-joined metal member formed by inserting a joint member into a first metal member having a concave portion at an end face and a hollow portion formed by abutting the second metal member having a concave portion at a side face to the end face and the side face. It is a joining method which moves and performs friction stir welding,
From the surface of the metal member to be joined with respect to the butt portion of the first metal member and the second metal member, butt portion of the joint member and the first metal member, and butt portion of the joint member and the second metal member. A first main joining step of performing friction stir, and
From the back surface of the to-be-joined metal member with respect to the abutment part of the said 1st metal member and said 2nd metal member, the abutment part of the said joint member and said 1st metal member, and the abutment part of the said joint member and said 2nd metal member. 2nd main joining process which performs friction stirring,
And a side welding step of welding from at least one side surface of the joined metal member to the butt portion of the first metal member and the second metal member.
상기 맞댐 오목부에 조인트 부재를 배치하는 조인트 부재 배치 공정과,
한쪽의 상기 금속 부재의 본체부와 상기 조인트 부재의 맞댐부 및 다른 쪽의 상기 금속 부재의 본체부와 상기 조인트 부재의 맞댐부에 대하여 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 표면 본 접합 공정과,
상기 단차부끼리의 맞댐부에 대하여 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 이면 본 접합 공정과,
한 쌍의 상기 금속 부재와 상기 조인트 부재의 맞댐부에 대하여 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하고,
상기 측면 용접 공정에서는, 상기 표면 본 접합 공정에서 형성된 표면측 소성화 영역과, 상기 이면 본 접합 공정에서 형성된 이면측 소성화 영역 사이의 미소성화 영역을 용접 금속으로 덮는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.A step of joining the stepped portions of the pair of metal members including the stepped portion having a smaller thickness than the main body portion to form a butting recess between the main body portions;
A joint member arranging step of arranging a joint member in the butting recess;
A surface-bonding step of performing friction stir from the surface with respect to the body part of one of the metal members and the butt part of the joint member, and the body part and the butt part of the joint member of the other metal member;
The back surface main joining process which performs friction stirring from the back surface with respect to the butt | matching part of the said step part,
And a side welding step of welding from a side surface to the butt portion of the pair of metal member and the joint member,
The said side welding process WHEREIN: The joining method characterized by covering the unbaked area | region between the surface side plasticization area | region formed in the said surface main joining process, and the back surface side plasticization area | region formed in the said back surface main bonding process with a welding metal.
한 쌍의 상기 금속 부재의 맞댐부에 대하여 표면으로부터 마찰 교반을 행하는 표면 본 접합 공정과,
한 쌍의 상기 금속 부재의 맞댐부에 대하여 이면으로부터 마찰 교반을 행하는 이면 본 접합 공정과,
한 쌍의 상기 금속 부재와 상기 조인트 부재의 맞댐부에 대하여 측면으로부터 용접을 행하는 측면 용접 공정을 포함하고,
상기 측면 용접 공정에서는, 상기 표면 본 접합 공정에서 형성된 표면측 소성화 영역과, 상기 이면 본 접합 공정에서 형성된 이면측 소성화 영역 사이의 미소성화 영역을 용접 금속으로 덮는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.A joint member insertion step of abutting a pair of metal members having recesses in the end faces to the end faces and inserting the joint members into the hollow portions formed by the recesses;
A surface-bonding step of performing friction stir from the surface with respect to the butt portion of the pair of metal members,
A back surface main joining step of performing friction stir from the back surface with respect to the butt portion of the pair of metal members;
And a side welding step of welding from a side surface to the butt portion of the pair of metal member and the joint member,
The said side welding process WHEREIN: The joining method characterized by covering the unbaked area | region between the surface side plasticization area | region formed in the said surface main joining process, and the back surface side plasticization area | region formed in the said back surface main bonding process with a welding metal.
상기 측면 용접 공정 시에, 상기 오목 홈에 상기 용접 금속을 충전하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.36. The concave groove forming process according to claim 34 or 35, further comprising a concave groove forming step of forming a concave groove along an abutment portion of the pair of the metal member and the joint member before the side welding step,
The welding method is characterized in that the concave groove is filled with the weld metal in the side welding step.
The joining method according to claim 34 or 35, wherein a preliminary hole is formed in advance at an insertion scheduled position of the rotary tool used in the friction stir.
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