KR20120109615A - Joining method - Google Patents
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Abstract
한 쌍의 금속 부재끼리의 맞댐부를 용이하게 접합하는 동시에, 접합 부분의 기밀성 및 수밀성을 높이는 것이 가능한 접합 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명에 관한 접합 방법은, 금속 부재인 평판(14)과, 코너 부재(R4)를 맞대어 형성된 구조체[피접합 금속 부재(N)]에 있어서, 상기 금속 부재끼리를 맞대어 이루어지는 맞댐부(J8)의 접합 방법이며, 맞댐부(J8)에 대해 구조체의 외면(A)측으로부터 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정을 행한 후, 내면(B)측으로부터 용접을 행하는 용접 공정을 맞댐부(J8)에 대해 행하는 것을 특징으로 한다.It is an object of the present invention to provide a joining method capable of easily joining abutting portions of a pair of metal members and increasing the airtightness and watertightness of the joined portion. The joining method which concerns on this invention WHEREIN: The butt | matching part J8 which abuts the said metal members in the structure (joint metal member N) formed by butt | matching the flat plate 14 which is a metal member, and the corner member R4. It is a joining method of, and after performing the friction stirring process which performs friction stirring from the outer surface A side of a structure with respect to the butt | matching part J8, the welding process which performs welding from the inner surface B side with respect to the butt | matching part J8 is carried out. It is characterized by performing.
Description
본 발명은 마찰 교반을 이용한 금속 부재의 접합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a joining method of a metal member using friction stirring.
금속 부재끼리를 접합하는 방법으로서, 마찰 교반 접합(FSW=Friction Stir Welding)이 알려져 있다. 마찰 교반 접합은, 회전 툴을 회전시키면서 금속 부재끼리의 맞댐부를 따라 이동시켜, 회전 툴과 금속 부재의 마찰열에 의해 맞댐부의 금속을 소성 유동시킴으로써, 금속 부재끼리를 고상(固相) 접합시키는 것이다. 또한, 회전 툴은, 원기둥 형상을 나타내는 숄더의 하단부면에 교반 핀(프로브)을 돌출 설치하여 이루어지는 것이 일반적이다.As a method of joining metal members, friction stir welding (FSW = Friction Stir Welding) is known. In friction stir welding, the metal members are solid-phase-joined by moving along the butt | matching part of metal members, rotating the rotating tool, and plastically flowing the metal of the butt | matching part by frictional heat of a rotation tool and a metal member. Moreover, it is common for a rotation tool to protrude and provide a stirring pin (probe) in the lower end surface of the shoulder which shows a cylinder shape.
예를 들어, 도 35의 (a)에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 금속 부재(101, 101)의 단부면끼리를 맞대어 형성된 맞댐부(J)에 대해 마찰 교반을 행하는 경우, 맞댐부(J)의 이면측에 백킹재(102)를 배치하고, 회전 툴(G)을 사용하여 맞댐부(J)를 따라 마찰 교반을 행한다. 이러한 기술은, 예를 들어 문헌 1, 문헌 2에 기재되어 있다.For example, as shown in Fig. 35A, when the friction stir is performed on the butt portion J formed by abutting the end faces of the pair of
그러나 종래의 접합 방법에 따르면, 도 35의 (b)에 도시하는 바와 같이, 접합부에 있어서 금속 부재(101, 101)가 수축되므로, 접합된 금속 부재(101)끼리가 수평으로 되지 않고 변형되어 버려, 제품의 질이 저하된다고 하는 문제가 있었다. 또한, 예를 들어 금속 부재(101, 101) 사이에 형성된 홈부(103)에 도시하지 않은 조인트 부재를 삽입하는 경우에는, 홈부(103)의 저부가 평탄하게 되지 않으므로, 조인트 부재를 고정밀도로 배치할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 또한, 금속 부재(101, 101)의 수축에 기인하여, 소성화 영역(W)의 이면측에 절결부(Kissing Bond)(E)가 형성될 우려가 있었다. 이에 의해, 접합부에 있어서의 인장 강도가 저하되는 동시에, 수밀성 및 기밀성의 저하도 초래하고 있었다.However, according to the conventional joining method, as shown in FIG. 35 (b), since the
또한 마찬가지로, 도 35의 (c)에 도시하는 바와 같이, 금속 부재(105)의 측면과, 금속 부재(105)의 단부면을 맞대어 수직으로 접합하는 경우, 맞댐부(J)에 대해 금속 부재(105, 105)의 외측으로부터 마찰 교반을 행하면, 금속 부재(105, 105)의 수축에 의해, 한쪽 금속 부재(105)가 휘어 버린다고 하는 문제가 있었다. 또한, 금속 부재(105, 105)의 접합부 내측의 코너 부분(내측 코너부)에는, 절결부(E)가 형성된다고 하는 문제가 있었다.Similarly, as shown in FIG. 35C, when the side surface of the
여기서, 예를 들어 금속 부재(101, 101)의 이면측 또는 금속 부재(105, 105)의 내측으로부터 마찰 교반을 행하면, 이러한 문제는 해소된다. 그러나 예를 들어, 통 형상을 나타내는 구조체의 내측으로부터 마찰 교반을 하는 경우나, 도 35의 (c)와 같이 내측 코너부를 마찰 교반하는 경우 등, 접합하는 금속 부재끼리의 맞댐 형태에 따라서는, 마찰 교반 장치의 접속 등에 의해 회전 툴을 적절하게 가동시키는 것이 곤란해진다고 하는 문제가 있었다.Here, for example, when friction stirring is performed from the back surface side of the
이러한 관점으로부터, 본 발명은 한 쌍의 금속 부재끼리의 맞댐부를 용이하게 접합하는 동시에, 기밀성 및 수밀성을 높이는 것이 가능한 접합 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.From this point of view, an object of the present invention is to provide a joining method capable of easily joining abutting portions of a pair of metal members and increasing airtightness and watertightness.
이러한 과제를 해결하는 본 발명에 관한 접합 방법은, 한 쌍의 금속 부재끼리를 맞대어 이루어지는 맞댐부의 접합 방법이며, 상기 맞댐부에 대해 한쪽 면측으로부터 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정을 행한 후, 상기 맞댐부에 대해 다른 쪽 면측으로부터 용접을 행하는 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.The joining method which concerns on this subject is a joining method of the butt | matching part which abuts a pair of metal members, and performs the friction stirring process which performs friction stirring from one surface side with respect to the said butt | matching part, It is characterized by including the welding process of welding from the other surface side with respect to the.
이러한 접합 방법에 따르면, 한 쌍의 금속 부재끼리의 한쪽 면으로부터 마찰 교반을 행한 후, 다른 쪽 면으로부터는 용접을 행하므로, 가령 절결부가 형성되었다고 해도 용접 금속으로 밀폐할 수 있으므로, 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 용접에 따르면, 장치의 접속 등의 문제가 해소되므로 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다.According to this joining method, since friction agitation is performed from one side of a pair of metal members, welding is performed from the other side, so that even if a cutout is formed, it can be sealed with a weld metal, so that watertightness and airtightness are achieved. Can increase. In addition, according to the welding, problems such as connection of the device are solved, so that the joining operation can be performed relatively easily.
또한, 본 발명은, 복수의 금속 부재를 맞대어 형성된 통 형상의 구조체에 있어서, 상기 금속 부재끼리를 맞대어 이루어지는 맞댐부의 접합 방법이며, 상기 맞댐부에 대해 상기 구조체의 외면측으로부터 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정을 행한 후, 상기 맞댐부에 대해 상기 구조체의 내면측으로부터 용접을 행하는 용접 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.Moreover, this invention is the joining method of the butt | matching part which abuts the said metal member in the cylindrical structure formed butt | matching the some metal member, and friction stirring which performs friction stirring from the outer surface side of the said structure to the said butt | matching part. And a welding step of performing welding from the inner surface side of the structure to the butt portion, after performing the step.
이러한 접합 방법에 따르면, 구조체의 외측으로부터 마찰 교반을 행한 후, 구조체의 내측으로부터는 용접을 행하므로, 가령 구조체의 내면에 절결부가 형성되었다고 해도 용접 금속으로 밀폐할 수 있으므로, 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 용접에 따르면, 금속 부재로 둘러싸인 구조체라도 구조체의 내측으로부터 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다.According to this joining method, after friction stir is performed from the outside of the structure, welding is performed from the inside of the structure, so that even if a cutout portion is formed on the inner surface of the structure, it can be sealed with a weld metal, thereby improving watertightness and airtightness. Can be. In addition, according to the welding, even a structure surrounded by a metal member can be relatively easily joined from the inside of the structure.
또한, 상기 마찰 교반 공정에 있어서 형성된 소성화 영역과, 상기 용접 공정에 있어서 형성된 용접 금속이 접촉하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 맞댐부의 깊이 방향의 전체 길이에 걸쳐 밀폐되므로, 접합부의 수밀성 및 기밀성을 보다 높일 수 있다.Moreover, it is preferable that the plasticization area | region formed in the said friction stirring process and the welding metal formed in the said welding process contact. According to this joining method, since it is sealed over the full length of the depth direction of the butt part, the watertightness and airtightness of a joining part can be improved more.
또한, 상기 용접 공정에서는, 상기 다른 쪽 면에 나타나는 맞댐부를 따라 형성된 오목부에, 용접 금속을 충전하는 용접 금속 충전 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용접 공정에서는, 상기 구조체의 내면에 나타나는 맞댐부를 따라 형성된 오목부에, 용접 금속을 충전하는 용접 금속 충전 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 용접 작업성을 높일 수 있다.Moreover, in the said welding process, it is preferable to include the welding metal filling process of filling a weld metal in the recessed part formed along the butt | matching part which appears on the said other surface. Moreover, in the said welding process, it is preferable to include the welding metal filling process of filling a weld metal in the recessed part formed along the butt | matching part which appears on the inner surface of the said structure. According to this joining method, welding workability can be improved.
또한, 상기 마찰 교반 공정에 있어서, 대형의 회전 툴에 의해 본접합을 행하는 본접합 공정을 행하기 전에, 소형의 회전 툴에 의해 가접합을 행하는 가접합 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 본접합을 행할 때의 맞댐부의 벌어짐을 방지할 수 있다.Moreover, in the said friction stirring process, it is preferable to include the temporary joining process of performing temporary joining with a small rotating tool, before performing the main joining process of performing main bonding with a large rotating tool. According to this joining method, it is possible to prevent the abutment part from opening when performing main joining.
또한, 상기 마찰 교반 공정에 있어서, 상기 맞댐부의 양측에 한 쌍의 탭재를 배치하는 탭재 배치 공정과, 상기 탭재와 상기 금속 부재의 맞댐부를 따라 마찰 교반을 행하는 탭재 가접합 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 방법에 따르면, 탭재를 사용함으로써, 회전 툴의 삽입 위치, 이탈 위치의 설정이 용이해진다.Moreover, it is preferable that the said friction stirring process includes the tab material arrangement | positioning process which arrange | positions a pair of tab material on both sides of the said abutment part, and the tab material provisional bonding process which performs friction stirring along the abutment part of the said tab material and the said metal member. . According to this joining method, setting of the insertion position and the detachment position of a rotation tool becomes easy by using a tab material.
또한, 상기 마찰 교반 공정에 있어서, 마찰 교반을 행하는 회전 툴의 삽입 예정 위치에 미리 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 접합 공정에 따르면, 회전 툴을 밀어 넣을 때의 압입 저항을 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반 접합의 정밀도를 높이는 동시에, 신속하게 접합 작업을 행할 수 있다.Moreover, in the said friction stirring process, it is preferable to include the preliminary hole formation process which forms a preliminary hole in advance in the insertion planned position of the rotating tool which performs friction stirring. According to this joining process, the indentation resistance at the time of pushing 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, 한 쌍의 금속 부재끼리를 맞대어 이루어지는 맞댐부의 접합 방법이며, 상기 맞댐부에 대해 다른 쪽 면측으로부터 용접을 행하는 용접 공정을 행한 후, 상기 맞댐부에 대해 한쪽 면측으로부터 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.Moreover, this invention is the joining method of the butt | matching part formed by abutting a pair of metal members, and after performing the welding process which welds from the other surface side with respect to the said butting part, friction stirring is performed from one surface side with respect to the said butting part. It is characterized by including the friction stirring process to be performed.
이러한 접합 방법에 따르면, 한쪽 면측으로부터 행하는 마찰 교반 공정에 앞서, 다른 쪽 면측으로부터 용접을 행함으로써, 다른 쪽 면측을 가부착한 상태로 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반을 행하는 면의 이면(다른 쪽 면)측에 발생하기 쉬운 절결부의 발생을 방지할 수 있으므로, 접합 부분의 금속 부재의 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 다른 쪽 면측으로부터 용접을 행함으로써, 장치의 접속 등의 문제가 해소되므로, 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다. 또한, 마찰 교반 공정에서는 한 쌍의 금속 부재끼리를 가부착한 상태로 마찰 교반을 행할 수 있으므로, 작업성을 높일 수 있다.According to such a joining method, prior to the friction stirring process performed from one surface side, friction stirring can be performed in the state which attached the other surface side by welding from the other surface side. Thereby, since generation | occurrence | production of the notch which is easy to generate | occur | produce on the back surface (other surface) side of the surface on which friction stirring is performed can be prevented, the watertightness and airtightness of the metal member of a joint part can be improved. In addition, by welding from the other surface side, problems such as connection of the device are eliminated, and thus the joining operation can be performed relatively easily. Moreover, in a friction stirring process, since friction stirring can be performed in the state which temporarily attached the pair of metal members, workability can be improved.
또한, 복수의 금속 부재를 맞대어 형성된 통 형상의 구조체에 있어서, 상기 금속 부재끼리를 맞대어 이루어지는 맞댐부의 접합 방법이며, 상기 맞댐부에 대해 상기 구조체의 내면측으로부터 용접을 행하는 용접 공정을 행한 후, 상기 맞댐부에 대해 상기 구조체의 외면측으로부터 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정을 포함하는 것이 바람직하다.Furthermore, in the cylindrical structure formed by abutting a plurality of metal members, it is a joining method of abutting portion formed by abutting the metal members, and after performing a welding step of welding from the inner surface side of the structure to the abutting portion, It is preferable to include the friction stir process which performs friction stir from the outer surface side of the said structure with respect to the butt | matching part.
이러한 접합 방법에 따르면, 구조체의 외면측으로부터 행하는 마찰 교반 공정에 앞서, 구조체의 내면측으로부터 용접을 행함으로써, 내면측을 가부착한 상태로 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 마찰 교반을 행하는 면의 이면(구조체의 내면)측에 발생하기 쉬운 절결부의 발생을 방지할 수 있으므로, 접합 부분의 금속 부재의 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 구조체의 내면측으로부터 용접을 행함으로써, 구조체의 내부를 접합할 때의 장치의 접속 등의 문제가 해소되므로, 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다. 또한, 마찰 교반 공정에서는 한 쌍의 금속 부재끼리를 가부착한 상태로 마찰 교반을 행할 수 있으므로, 작업성을 높일 수 있다.According to such a joining method, by performing welding from the inner surface side of a structure before a friction stirring process performed from the outer surface side of a structure, friction stirring can be performed in the state which attached the inner surface side. Thereby, since generation | occurrence | production of the notch which is easy to generate | occur | produce on the back surface (inner surface of a structure) side of the surface on which friction stirring is performed can be prevented, the watertightness and airtightness of the metal member of a junction part can be improved. In addition, by welding from the inner surface side of the structure, problems such as connection of an apparatus when joining the inside of the structure are eliminated, and thus the joining operation can be performed relatively easily. Moreover, in a friction stirring process, since friction stirring can be performed in the state which temporarily attached the pair of metal members, workability can be improved.
본 발명에 관한 접합 방법은, 한 쌍의 금속 부재끼리의 맞댐부를 용이하게 접합하는 동시에, 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다.The joining method which concerns on this invention can join easily the butt | matching part of a pair of metal member, and can improve airtightness and water tightness.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 구조체를 도시한 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 구조체를 도시한 평면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 중간 부재를 도시한 도면으로, (a)는 분해 사시도, (b)는 평면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 맞댐 공정을 도시한 사시도이다.
도 5의 (a)는 제1 실시 형태에 관한 맞댐 공정 후를 도시한 사시도이고, (b)는 제1 실시 형태에 관한 홈부 형성 공정을 도시한 사시도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 탭재 배치 공정을 도시한 사시도이다.
도 7의 (a)는 소형 회전 툴을 도시한 측면도이고, (b)는 대형 회전 툴을 도시한 측면도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 관한 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 본접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 10은 도 9의 I-I선 단면도이다.
도 11은 제1 실시 형태에 관한 용접 공정을 도시한 측면도이다.
도 12는 제1 실시 형태에 관한 조인트 부재 삽입 공정을 도시한 사시도이다.
도 13은 제1 실시 형태에 관한 탭재 배치 공정을 도시한 사시도이다.
도 14는 제1 실시 형태에 관한 외측 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 15는 제1 실시 형태에 관한 외측 본접합 공정을 도시한 도면으로, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 II-II선 단면도이다.
도 16의 (a)는 제2 실시 형태에 관한 오목부 형성 공정을 도시한 측면도이고, (b)는 제2 실시 형태에 관한 용접 금속 충전 공정을 도시한 측면도이다.
도 17의 (a)는 제3 실시 형태에 관한 구조체를 외측으로부터 본 사시도, (b)는 제3 실시 형태에 관한 구조체를 내측으로부터 본 사시도이다.
도 18은 제4 실시 형태에 관한 구조체를 도시한 분해 사시도이다.
도 19의 (a)는 제4 실시 형태의 마찰 교반 공정을 도시한 사시도이고, (b)는 제4 실시 형태의 용접 공정을 도시한 일부 투시 사시도이다.
도 20은 제5 실시 형태에 관한 맞댐 공정을 도시한 정면도이다.
도 21은 제5 실시 형태에 관한 용접 공정을 도시한 사시도이다.
도 22는 제5 실시 형태에 관한 마찰 교반 공정의 준비 단계를 도시한 사시도이다.
도 23의 (a)는 도 22의 일부의 확대 사시도이고, (b)는 홈부 형성 공정을 도시한 사시도이다.
도 24는 제5 실시 형태에 관한 탭재 배치 공정을 도시한 사시도이다.
도 25는 제5 실시 형태에 관한 가접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 26은 제5 실시 형태에 관한 본접합 공정을 도시한 평면도이다.
도 27은 도 26의 I-I선 단면도이다.
도 28은 제6 실시 형태에 관한 용접 공정을 도시한 도면으로, (a)는 오목부 형성 공정, (b)는 용접 금속 충전 공정을 도시하는 도면이다.
도 29의 (a)는 제7 실시 형태에 관한 맞댐 공정을 도시한 사시도, (b)는 제7 실시 형태에 관한 용접 공정을 도시한 사시도이다.
도 30의 (a)는 제7 실시 형태에 관한 탭재 배치 공정, (b)는 제7 실시 형태에 관한 마찰 교반 공정을 도시한 사시도이다.
도 31의 (a)는 제8 실시 형태에 관한 피접합 금속 부재의 분해도이고, (b)는 제8 실시 형태에 관한 맞댐 공정을 도시한 도면이고, (c)는 제8 실시 형태에 관한 용접 공정 및 마찰 교반 공정을 도시한 도면이다.
도 32는 제8 실시 형태에 관한 구조체를 도시한 사시도이다.
도 33은 제9 실시 형태에 관한 피접합 금속 부재의 분해 사시도이다.
도 34의 (a)는 제9 실시 형태에 관한 용접 공정을 도시한 사시도이고, (b)는 제9 실시 형태에 관한 마찰 교반 공정을 도시한 사시도이다.
도 35는 종래의 접합 방법을 도시한 단면도이다.1 is a perspective view showing a structure according to a first embodiment.
2 is a plan view showing a structure according to the first embodiment.
3 is a view showing an intermediate member according to the first embodiment, wherein (a) is an exploded perspective view and (b) is a plan view.
4 is a perspective view illustrating a butting step according to the first embodiment.
FIG. 5: (a) is a perspective view which shows after the bonding process which concerns on 1st Embodiment, (b) is a perspective view which shows the groove part formation process which concerns on 1st Embodiment.
It is a perspective view which shows the tab material arrangement process which concerns on 1st Embodiment.
(A) is a side view which shows a small rotating tool, (b) is a side view which shows a large rotating tool.
8 is a plan view illustrating a provisional bonding step according to the first embodiment.
9 is a plan view illustrating the main bonding step according to the first embodiment.
10 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 9.
11 is a side view illustrating a welding step according to the first embodiment.
It is a perspective view which shows the joint member insertion process which concerns on 1st Embodiment.
It is a perspective view which shows the tab material arrangement process which concerns on 1st Embodiment.
It is a top view which shows the outer side temporary bonding process which concerns on 1st Embodiment.
It is a figure which shows the outer side main bonding process which concerns on 1st Embodiment, (a) is a top view, (b) is sectional drawing along the II-II line of (a).
(A) is a side view which shows the recessed part formation process which concerns on 2nd Embodiment, (b) is a side view which shows the weld metal filling process which concerns on 2nd Embodiment.
(A) is a perspective view which looked at the structure which concerns on 3rd Embodiment from the outside, (b) is a perspective view which looked at the structure which concerns on 3rd Embodiment from inside.
18 is an exploded perspective view showing the structure according to the fourth embodiment.
(A) is a perspective view which shows the friction stirring process of 4th Embodiment, (b) is a partial perspective perspective view which shows the welding process of 4th Embodiment.
20 is a front view illustrating a butt step in accordance with a fifth embodiment.
21 is a perspective view illustrating a welding step according to the fifth embodiment.
It is a perspective view which shows the preparation step of the friction stirring process which concerns on 5th Embodiment.
FIG. 23A is an enlarged perspective view of a part of FIG. 22, and FIG. 23B is a perspective view illustrating a groove forming step.
It is a perspective view which shows the tab material arrangement process which concerns on 5th Embodiment.
It is a top view which shows the temporary bonding process which concerns on 5th Embodiment.
It is a top view which shows the main bonding process which concerns on 5th Embodiment.
FIG. 27 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 26.
It is a figure which shows the welding process which concerns on 6th Embodiment, (a) is a figure which shows a recessed part formation process, (b) shows a weld metal filling process.
(A) is a perspective view which shows the butt process which concerns on 7th Embodiment, (b) is a perspective view which shows the welding process which concerns on 7th Embodiment.
(A) is a perspective view which shows the tab material arrangement process which concerns on 7th Embodiment, and (b) shows the friction stirring process which concerns on 7th Embodiment.
(A) is an exploded view of the to-be-joined metal member which concerns on 8th Embodiment, (b) is a figure which shows the butt process which concerns on 8th Embodiment, (c) is welding which concerns on 8th Embodiment. It is a figure which shows a process and a friction stirring process.
32 is a perspective view showing a structure according to an eighth embodiment.
33 is an exploded perspective view of the metal member to be joined according to the ninth embodiment.
FIG. 34A is a perspective view illustrating a welding process according to a ninth embodiment, and FIG. 34B is a perspective view illustrating a friction stirring process according to a ninth embodiment.
35 is a cross-sectional view showing a conventional bonding method.
[제1 실시 형태][First Embodiment]
본 발명에 관한 접합 방법에 대해 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 본 실시 형태에 관한 접합 방법에 대해서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 4개의 벽 부재(H1, H2, H3, H4)에 의해 둘러싸여 형성된 통 형상을 나타내는 구조체(1)를 제조하는 경우를 예로 하여 설명한다. 또한, 설명에 있어서는, 구조체(1)의 중공부측을 내측, 반대측을 외측으로 한다. 또한, 구조체(1)의 내측을 구성하는 면을 내면, 외측을 구성하는 면을 외면으로 한다.The bonding method which concerns on this invention is demonstrated in detail using drawing. About the joining method which concerns on this embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the
본 실시 형태에 관한 구조체(1)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 내부에 단면으로 볼 때 대략 직사각형인 중공부를 구비하는 통 형상체이다. 구조체(1)는, 구조체(1)의 4코너를 구성하여 평면에서 볼 때 대략 L자 형상을 나타내는 코너 부재(R1, R2, R3, R4)와, 코너 부재(R1, R2, R3, R4) 사이에 각각 개재 설치되는 평판(11, 12, 13, 14)으로 이루어지고, 각 부재의 측단부면끼리가 접합되어 있다. 코너 부재(R1 내지 R4) 및 평판(11 내지 14)은, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
벽 부재(H1)는, 이격되어 배치된 코너 부재(R1, R4)와, 코너 부재(R1, R4) 사이에 배치된 평판(11)으로 구성되어 있다. 벽 부재(H2)는, 코너 부재(R1, R2) 사이에 배치된 평판(12)으로 구성되어 있다. 벽 부재(H3)는, 이격되어 배치된 코너 부재(R2, R3)와, 코너 부재(R2, R3) 사이에 배치된 평판(13)으로 구성되어 있다. 벽 부재(H4)는, 코너 부재(R3, R4) 사이에 배치된 평판(14)과, 조인트 부재(U, U)로 구성되어 있다.The wall member H1 is comprised by the corner members R1 and R4 arrange | positioned at intervals, and the
코너 부재(R4)의 한쪽 측단부면과 평판(11)의 다른 쪽 측단부면의 맞댐부(J1) 및 코너 부재(R1)의 다른 쪽 측단부면과 평판(11)의 한쪽 측단부면의 맞댐부(J2)는, 벽 부재(H1)의 외측(외면) 및 내측(내면)으로부터 마찰 교반되어 있고, 마찰 교반에 의해 형성된 각 소성화 영역의 선단부측이 중복되어 형성되어 있다. 또한, 소성화 영역이라 함은, 후기하는 회전 툴의 마찰열에 의해 가열되어 실제로 소성화되어 있는 상태와, 접합용 회전 툴이 통과하여 상온으로 복귀된 상태의 양쪽을 포함하는 것으로 한다.Butt part J1 of one side end surface of the corner member R4 and the other side end surface of the
또한 마찬가지로, 코너 부재(R1)의 한쪽 측단부면과 평판(12)의 다른 쪽 측단부면의 맞댐부(J3) 및 코너 부재(R2)의 다른 쪽 측단부면과 평판(12)의 한쪽 측단부면의 맞댐부(J4), 코너 부재(R2)의 한쪽 측단부면과 평판(13)의 다른 쪽 측단부면의 맞댐부(J5) 및 코너 부재(R3)의 다른 쪽 측단부면과 평판(13)의 한쪽 측단부면의 맞댐부(J6)는, 각 벽 부재의 외면측 및 내면측으로부터 마찰 교반되어 있고, 마찰 교반에 의해 형성된 각 소성화 영역의 선단부측이 중복되어 형성되어 있다.Similarly, abutment portion J3 of one side end surface of the corner member R1 and the other side end surface of the
한편, 코너 부재(R3)의 한쪽 측단부면과 평판(14)의 다른 쪽 측단부면의 맞댐부(J7) 및 코너 부재(R4)의 다른 쪽 측단부면과 평판(14)의 한쪽 측단부면의 맞댐부(J8)는, 벽 부재(H4)의 내면측으로부터 용접된 후, 외면측으로부터 마찰 교반이 행해져 있는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the abutment part J7 of one side end surface of the corner member R3 and the other side end surface of the
이하, 본 실시 형태의 접합 방법에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 벽 부재(H1, H2, H3)로 이루어지는 단면으로 볼 때 U자 형상의 중간 부재에 대해서는, 종래의 마찰 교반 접합과 대략 동등하므로, 간단히 설명한다.Hereinafter, the joining method of this embodiment is demonstrated in detail. In addition, since the U-shaped intermediate member is roughly equivalent to the conventional friction stir welding in the cross section which consists of wall members H1, H2, and H3, it demonstrates briefly.
본 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 중간 부재 접합 공정, (2) 맞댐 공정, (3) 홈부 형성 공정, (4) 마찰 교반 공정, (5) 용접 공정, (6) 조인트 부재 삽입 공정, (7) 외측 가접합 공정, (8) 외측 본접합 공정을 주로 포함하는 것이다.The joining method which concerns on this embodiment is (1) intermediate member joining process, (2) butt process, (3) groove part formation process, (4) friction stirring process, (5) welding process, (6) joint member insertion process. , (7) outer temporary bonding step, and (8) outer main bonding step are mainly included.
(1) 중간 부재 접합 공정(1) intermediate member bonding process
중간 부재 접합 공정은, 구조체(1)의 중간체인 중간 부재(20)[도 3의 (b) 참조]를 형성하는 공정이다. 중간 부재(20)는, 구조체(1)로부터 평판(14)만 제거한 부재이며, 단면으로 볼 때 대략 U자 형상을 이룬다. 중간 부재(20)는, 대향 배치된 벽 부재(H1) 및 벽 부재(H3)와, 벽 부재(H1)와 벽 부재(H3) 사이에 개재 설치되는 평판(12)[벽 부재(H2)]을 갖는다. 중간 부재 접합 공정에서는, 벽 부재(H1), 벽 부재(H3)를 각각 형성한 후, 평판(12)과 벽 부재(H1) 및 벽 부재(H3)를 접합한다.The intermediate member bonding step is a step of forming the intermediate member 20 (see FIG. 3B) as an intermediate of the
코너 부재(R4)의 한쪽 측단부면과 평판(11)의 다른 쪽 측단부면의 맞댐부(J1)는, 맞댐부(J1)의 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐, 벽 부재(H1)의 내면측 및 외면측으로부터 마찰 교반에 의해 접합되어 있다. 또한, 맞댐부(J1)에 형성된 소성화 영역(W1, W1)의 선단부측[평판(11)의 두께 방향 중앙부]은, 중복되어 있다. 이에 의해, 맞댐부(J1)의 깊이 방향의 간극을 모두 마찰 교반할 수 있으므로, 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. 마찬가지로, 코너 부재(R1)의 다른 쪽 측단부면과 평판(11)의 한쪽 측단부면의 맞댐부(J2)는, 맞댐부(J2)의 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐, 내면측 및 외면측으로부터 마찰 교반이 행해져 있고, 소성화 영역(W2, W2)의 선단부측이 중복되어 있다.The abutment part J1 of one side end surface of the corner member R4 and the other side end surface of the
코너 부재(R2)의 한쪽 측단부면과 평판(13)의 다른 쪽 측단부면의 맞댐부(J5)는, 맞댐부(J5)의 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐, 벽 부재(H3)의 내면측 및 외면측으로부터 마찰 교반에 의해 접합되어 있다. 또한, 맞댐부(J5)에 형성된 소성화 영역(W5, W5)의 선단부측[평판(13)의 두께 방향 중앙부]은, 중복되어 있다. 이에 의해, 맞댐부(J5)의 깊이 방향의 간극을 모두 마찰 교반할 수 있으므로, 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. 마찬가지로, 코너 부재(R3)의 다른 쪽 측단부면과 평판(13)의 한쪽 측단부면의 맞댐부(J6)는, 맞댐부(J6)의 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐, 외면측 및 내면측으로부터 마찰 교반이 행해져 있고, 소성화 영역(W6, W6)의 선단부측이 중복되어 있다.The abutment part J5 of one side end surface of the corner member R2 and the other side end surface of the
평판(12)은, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 코너 부재(R1)와 코너 부재(R2) 사이에 개재 설치된다. 평판(12)의 다른 쪽 측단부면과 코너 부재(R1)의 한쪽 측단부면의 맞댐부(J3)는, 맞댐부(J3)의 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐, 평판(12)의 내면측 및 외면측으로부터 마찰 교반에 의해 접합되어 있다. 맞댐부(J3)에 형성된 소성화 영역(W3, W3)의 선단부측[평판(12)의 두께 방향 중앙부]은, 중복되어 있다. 이에 의해, 맞댐부(J3)의 깊이 방향의 간극을 모두 마찰 교반할 수 있으므로, 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. 마찬가지로, 코너 부재(R2)의 다른 쪽 측단부면과 평판(12)의 한쪽 측단부면의 맞댐부(J4)는, 맞댐부(J4)의 길이 방향의 전체 길이에 걸쳐, 평판(12)의 내면측 및 외면측으로부터 마찰 교반이 행해져 있고, 소성화 영역(W4, W4)의 선단부측이 중복되어 있다.The
도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 중간 부재(20)의 일부에는, 평판(14)이 삽입되는 개구부(21)가 형성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 중간 부재(20)의 각 맞댐부에 있어서, 외면측 및 내면측의 양면측으로부터 마찰 교반을 행하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 중간 부재(20)의 외면측 및 내면측 중 어느 일측으로부터 용접을 행하고, 타측으로부터 마찰 교반을 행해도 좋다.As shown in FIG. 3B, an opening
(2) 맞댐 공정(2) butt process
맞댐 공정에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 중간 부재(20)의 개구부(21)[도 3의 (b) 참조]에 평판(14)을 삽입한다. 평판(14)의 폭은, 개구부(21)의 폭과 대략 동등하게 형성되어 있다. 즉, 개구부(21)에 평판(14)을 삽입하면, 개구부(21)에 나타나는 한 쌍의 측단부면(R3b, R4a)과 평판(14)의 양 측단부면(14a, 14b)이 맞대어진다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 평판(14)의 다른 쪽 측단부면(14a)과 코너 부재(R3)의 한쪽 측단부면(R3b)이 맞대어져 맞댐부(J7)가 형성되어 있다. 한편, 평판(14)의 한쪽 측단부면(14b)과 코너 부재(R4)의 다른 쪽 측단부면(R4a)이 맞대어져 맞댐부(J8)가 형성되어 있다.In the butt step, as shown in FIG. 4, the
또한, 평판(14)과 코너 부재(R4)가 맞대어져 형성된 금속 부재를 이하, 피접합 금속 부재(N)라고도 한다. 또한, 피접합 금속 부재(N)의 외측면을 외면(A), 내측면을 내면(B), 한쪽 단부면을 제1 단부면(C), 다른 쪽 단부면을 제2 단부면(D)이라고도 한다.In addition, the metal member formed by which the
맞댐 공정시, 도 4 및 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 중간 부재(20)의 내측에 백킹대(25)를 배치하는 것이 바람직하다. 백킹대(25)는, 중간 부재(20)의 내측으로부터 평판(14)을 지지하는 부재이다. 백킹대(25)는, 이격되어 배치된 제1 백킹재(25a), 제2 백킹재(25b)와, 제1 백킹재(25a) 및 제2 백킹재(25b) 사이에 기립 설치된 세로 부재(25c, 25c)로 이루어진다. 제1 백킹재(25a)의 외측면으로부터 제2 백킹재(25b)의 외측면까지의 거리는, 평판(12)의 내측면으로부터 평판(14)의 내측면(도 2 참조)까지의 거리와 대략 동등하게 형성되어 있다. 백킹대(25)는, 본 실시 형태에 있어서는, 맞댐부(J7, J8)마다 하나씩 설치한다.At the time of the butt | matching process, it is preferable to arrange | position the backing stand 25 inside the
또한, 이하에 기재하는 (3) 홈부 형성 공정, (4) 마찰 교반 공정, (5) 용접 공정, (6) 조인트 부재 삽입 공정, (7) 외측 가접합 공정, (8) 외측 본접합 공정은, 맞댐부(J7) 및 맞댐부(J8)에 대해 행하는 공정이지만, 작업 내용은 양 맞댐부 모두 대략 동등하므로, 맞댐부(J8)를 예로 하여 설명한다.In addition, the (3) groove part formation process, (4) friction stirring process, (5) welding process, (6) joint member insertion process, (7) outer side temporary bonding process, and (8) outer side main bonding process described below Although it is a process performed with respect to the butt | matching part J7 and the butt | matching part J8, since the work content is substantially equal in both butt | matching parts, it demonstrates using the butt | matching part J8 as an example.
(3) 홈부 형성 공정(3) groove forming process
홈부 형성 공정에서는, 맞댐부(J8)에 대해 피접합 금속 부재(N)의 외면(A)에 홈부(K)를 형성한다. 홈부 형성 공정은, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 공지의 엔드밀 등을 사용하여 맞댐부(J8)를 따라 소정의 폭, 깊이로 절결하여 홈부(K)를 형성한다. 홈부(K)는, 본 실시 형태에 있어서는, 단면으로 볼 때 직사각형으로 형성하지만 다른 형상이라도 좋다.In the groove forming step, the groove K is formed on the outer surface A of the metal member N to be joined with respect to the butt portion J8. In the groove portion forming step, as shown in FIG. 5B, the groove portion K is formed by cutting into a predetermined width and depth along the butt portion J8 using a known end mill or the like. In the present embodiment, the groove portion K is formed into a rectangle in cross section, but may be in another shape.
(5) 마찰 교반 공정(5) friction stirring process
마찰 교반 공정에서는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 홈부(K)의 저면에 나타나는 맞댐부(J8)를 따라 대형 회전 툴(G)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 마찰 교반 공정은, 본 실시 형태에서는 한 쌍의 탭재를 배치하는 탭재 배치 공정과, 맞댐부(J8)에 대해 가접합을 행하는 가접합 공정과, 본접합 공정의 삽입 예정 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정과, 맞댐부(J8)에 대해 본접합을 행하는 본접합 공정을 포함한다.In the friction stirring step, as illustrated in FIG. 5B, friction stirring is performed using the large rotating tool G along the butt portion J8 appearing on the bottom surface of the groove K. FIG. In this embodiment, the friction stirring step includes a tab member arranging step of arranging a pair of tab members, a temporary joining step of temporarily joining the abutting portion J8, and a preliminary hole at an insertion scheduled position of the main joining step. And a preliminary hole forming step and a main bonding step of performing main bonding to the abutting portion J8.
여기서, 도 7을 참조하여, 각 마찰 교반에 사용하는 소형의 회전 툴[이하, 「소형 회전 툴(F)」이라 함] 및 소형 회전 툴(F)보다도 대형의 회전 툴[이하,「대형 회전 툴(G)」이라 함]을 상세하게 설명한다.Here, referring to FIG. 7, a rotation tool (hereinafter referred to as "small rotation tool F") and a rotation tool larger than the small rotation tool F (hereinafter referred to as "large rotation") used for each friction stir. Tool G "] will be described in detail.
도 7의 (a)에 도시하는 소형 회전 툴(F)은, 공구강 등 피접합 금속 부재(N)보다도 경질인 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 나타내는 숄더부(F1)와, 이 숄더부(F1)의 하단부면(F11)에 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(F2)을 구비하여 구성되어 있다. 소형 회전 툴(F)의 치수?형상은, 피접합 금속 부재(N)의 재질이나 두께 등에 따라서 설정하면 좋지만, 적어도 대형 회전 툴(G)[도 8의 (b) 참조]보다도 소형으로 한다. 이와 같이 하면, 대형 회전 툴(G)을 사용하는 경우보다도 작은 부하로 마찰 교반 접합을 행하는 것이 가능해지므로, 마찰 교반 장치에 가해지는 부하를 저감시키는 것이 가능해지고, 나아가서는 소형 회전 툴(F)의 이동 속도(이송 속도)를 대형 회전 툴(G)의 이동 속도보다도 고속으로 하는 것도 가능해지므로, 마찰 교반 접합에 필요로 하는 작업 시간이나 비용을 저감시키는 것이 가능해진다.The small rotating tool F shown in FIG. 7 (a) is made of a metal material harder than the metal member N to be joined such as tool steel, and has a shoulder portion F1 showing a cylindrical shape, and the shoulder portion ( It is comprised and equipped with the stirring pin (probe) F2 protruded in the lower end surface F11 of F1). The size and shape of the small rotary tool F may be set in accordance with the material, thickness, and the like of the metal member N to be joined, but at least smaller than the large rotary tool G (see FIG. 8B). This makes it possible to perform friction stir welding with a smaller load than when using the large rotary tool G, so that the load applied to the friction stir device can be reduced, and furthermore, the small rotary tool F Since the moving speed (feeding speed) can be made higher than the moving speed of the large rotary tool G, it is possible to reduce the work time and cost required for friction stir welding.
숄더부(F1)의 하단부면(F11)은, 소성 유동화된 금속을 눌러 주위로의 비산을 방지하는 역할을 담당하는 부위로, 본 실시 형태에서는 오목면 형상으로 성형되어 있다. 숄더부(F1)의 외경(X1)의 크기에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 대형 회전 툴(G)의 숄더부(G1)의 외경(Y1)보다도 작게 되어 있다.The lower end surface F11 of the shoulder part F1 is a site | part which plays a role which prevents scattering to the surroundings by pressing plastically fluidized metal, and is molded in concave shape in this embodiment. There are no particular limitations on the size of the outer diameter (X 1) of the shoulder portion (F1), in the present embodiment is smaller than the outer diameter (Y 1) of the shoulder portion (G1) of a large rotating tool (G).
교반 핀(F2)은, 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 중앙으로부터 수직으로 내려와 있고, 본 실시 형태에서는 끝이 가늘게 된 원추대 형상으로 성형되어 있다. 또한, 교반 핀(F2)의 주위면에는, 나선 형상으로 새겨진 교반 날개가 형성되어 있다. 교반 핀(F2)의 외경의 크기에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는, 최대 외경(상단부 직경)(X2)이 대형 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 최대 외경(상단부 직경)(Y2)보다도 작고, 또한 최소 외경(하단부 직경)(X3)이 교반 핀(G2)의 최소 외경(하단부 직경)(Y3)보다도 작게 되어 있다. 또한, 교반 핀(F2)의 길이(LA)는, 대형 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 길이(LB)보다도 작게 되어 있다.The stirring pin F2 descends perpendicularly from the center of the lower end surface F11 of the shoulder part F1, and is shape | molded in the shape of the truncated cone in this embodiment. Moreover, the stirring blade engraved in spiral shape is formed in the peripheral surface of the stirring pin F2. It stirred There are no particular limitations on the size of the outer diameter of the pin (F2), in the present embodiment, the maximum outer diameter (top end diameter) (X 2) the maximum outer diameter (top end diameter) of the stirring pins (G2) of a large rotating tool (G) It is smaller than (Y 2 ), and the minimum outer diameter (lower end diameter) X 3 is smaller than the minimum outer diameter (lower end diameter) Y 3 of the stirring pin G2. In addition, the length L A of the stirring pin F2 is smaller than the length L B of the stirring pin G2 of the large rotary tool G.
도 7의 (b)에 도시하는 대형 회전 툴(G)은, 공구강 등 피접합 금속 부재(N)보다도 경질인 금속 재료로 이루어지고, 원기둥 형상을 나타내는 숄더부(G1)와, 이 숄더부(G1)의 하단부면(G11)에 돌출 설치된 교반 핀(프로브)(G2)을 구비하여 구성되어 있다.The large rotating tool G shown to Fig.7 (b) consists of a metal material harder than the to-be-joined metal member N, such as tool steel, and has the shoulder part G1 which shows a cylindrical shape, and this shoulder part ( The stirring pin (probe) G2 protruded and provided in the lower end surface G11 of G1 is comprised.
숄더부(G1)의 하단부면(G11)은, 소형 회전 툴(F)과 마찬가지로, 오목면 형상으로 성형되어 있다. 교반 핀(G2)은, 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 중앙으로부터 수직으로 내려와 있고, 본 실시 형태에서는 끝이 가늘게 된 원추대 형상으로 성형되어 있다.The lower end surface G11 of the shoulder part G1 is shape | molded in concave shape similarly to the small rotating tool F. As shown in FIG. The stirring pin G2 descends perpendicularly from the center of the lower end surface G11 of the shoulder part G1, and is shape | molded in the shape of the truncated cone in this embodiment.
탭재 배치 공정에서는, 도 6 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 피접합 금속 부재(N)의 양단부면에 한 쌍의 탭재를 배치한다. 제1 탭재(31) 및 제2 탭재(32)는, 맞댐부(J8)를 끼우도록 배치되는 것으로, 각각 제1 단부면(C) 및 제2 단부면(D)에 나타나는 맞댐부(J8)를 덮을 수 있는 치수?형상을 구비하고 있다. 제1 탭재(31) 및 제2 탭재(32)는, 본 실시 형태에 있어서는 백킹대(25)의 제1 백킹재(25a)에 배치되어 있다. 제1 탭재(31) 및 제2 탭재(32)의 표면은, 홈부(K)의 저면과 동일 높이의 면으로 형성되어 있다. 제1 탭재(31) 및 제2 탭재(32)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(N)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성되어 있다.In the tab member arrangement step, as shown in Figs. 6 and 8, a pair of tab members are disposed on both end faces of the metal member N to be joined. The
또한, 피접합 금속 부재(N)와 제1 탭재(31) 및 제2 탭재(32)는 용접에 의해 접합되어 있다. 이에 의해, 후기하는 마찰 교반을 행하였을 때에, 피접합 금속 부재(N)와 각 탭재가 벌어지는 것을 방지할 수 있다.In addition, the to-be-joined metal member N, the
가접합 공정에서는, 홈부(K)의 저면에 나타나는 맞댐부(J8)를 따라 소형 회전 툴(F)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 즉, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 탭재(31)의 적소에 설치한 개시 위치(SP1)의 바로 위에 소형 회전 툴(F)을 위치시키고, 계속해서 소형 회전 툴(F)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(F2)[도 7의 (a) 참조]을 개시 위치(SP1)로 내리누른다. 교반 핀(F2) 전체가 제1 탭재(31)에 들어가고, 또한 숄더부(F1)의 하단부면(F11)의 전체면이 제1 탭재(31)의 표면에 접촉하면, 소형 회전 툴(F)을 회전시키면서 가접합 공정의 시점(始点)(s1)을 향해 상대 이동시킨다. 소형 회전 툴(F)이 시점(s1)에 도달하면, 시점(s1)에서 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 가접합 공정의 종점(終点)(e1)까지 이동시킨다. 소형 회전 툴(F)이 종점(e1)까지 도달하면 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고 종료 위치(EP1)까지 이동시키고, 종료 위치(EP1)에서 소형 회전 툴(F)을 이탈시킨다.In the temporary joining process, friction stirring is performed using the small rotating tool F along the butt | matching part J8 which appears in the bottom face of the groove part K. As shown in FIG. That is, as shown in FIG. 8, the small rotation tool F is located directly on the starting position S P1 provided in place of the
또한, 소형 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)이 피접합 금속 부재(N)와 제1 탭재(31)의 맞댐부(J31) 및 피접합 금속 부재(N)와 제2 탭재(32)의 맞댐부(J32)를 가로지를 때에, 피접합 금속 부재(N)와 각 탭재를 분리하려고 하는 힘이 작용하지만, 피접합 금속 부재(N)와 제1 탭재(31) 및 제2 탭재(32)에 의해 형성된 내측 코너부를 용접에 의해 접합하고 있으므로, 피접합 금속 부재(N)와 제1 탭재(31) 및 제2 탭재(32) 사이의 벌어짐을 방지할 수 있다. 가접합 공정의 종료 위치(EP1)는, 후기하는 본접합 공정의 개시 위치(SM1)가 된다.Moreover, the stirring pin F2 of the small rotating tool F is the abutting part J31 of the to-be-joined metal member N and the
또한, 가접 공정을 행할 때에, 피접합 금속 부재(N)와 제1 탭재(31)의 맞댐부(J31) 및 피접합 금속 부재(N)와 제2 탭재(32)의 맞댐부(J32)를 따라, 소형 회전 툴(F)을 사용하여 마찰 교반을 행해도 좋다(탭재 가접합 공정). 이에 의해, 피접합 금속 부재(N)와 제1 탭재(31) 및 제2 탭재(32)를 보다 강고하게 접합할 수 있으므로, 후기하는 본접합 공정을 행할 때의 벌어짐을 보다 방지할 수 있다. 또한, 탭재 가접합 공정과 가접합 공정을 일필휘지의 요령으로 연속해서 마찰 교반을 행함으로써 작업성을 높일 수 있다.In addition, when performing a provisional welding process, the abutting part J31 of the to-be-joined metal member N and the
예비 구멍 형성 공정에서는, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 후기하는 본접합 공정에 있어서의 마찰 교반의 개시 위치에 예비 구멍(P1)을 형성하는 공정이다. 즉, 본 실시 형태에 관한 예비 구멍 형성 공정에 있어서는, 제2 탭재(32)의 표면에 설정된 개시 위치(SM1)에 예비 구멍(P1)을 형성한다.In the preliminary hole forming step, as shown in FIG. 7B, the preliminary hole P1 is formed at a starting position of friction stiring in the main bonding step described later. That is, in the preliminary hole formation process which concerns on this embodiment, the preliminary hole P1 is formed in the starting position S M1 set in the surface of the
예비 구멍(P1)은, 대형 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)의 삽입 저항(압입 저항)을 저감시킬 목적으로 형성되는 것이며, 본 실시 형태에서는 소형 회전 툴(F)의 교반 핀(F2)을 이탈시켰을 때에 형성되는 펀치 구멍(n1)을 도시하지 않은 드릴 등으로 직경 확대함으로써 형성된다. 펀치 구멍(n1)을 이용하면, 예비 구멍(P1)의 형성 공정을 간략화하는 것이 가능해지므로, 작업 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 예비 구멍(P1)의 형태에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 원통 형상으로 하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 탭재(32)에 예비 구멍(P1)을 형성하고 있지만, 예비 구멍(P1)의 위치에 특별히 제한은 없고, 제1 탭재(31)에 형성해도 좋고, 적합하게는 본 실시 형태와 같이 홈부(K)의 저면에 나타나는 이음매(경계선)의 연장선상에 형성하는 것이 바람직하다.The preliminary hole P1 is formed in order to reduce the insertion resistance (pressing resistance) of the stirring pin G2 of the large rotating tool G. In this embodiment, the stirring pin F2 of the small rotating tool F is carried out. Is formed by expanding the punch hole n1, which is formed at the time of detachment), with a drill or the like (not shown). When the punch hole n1 is used, the formation process of the preliminary hole P1 can be simplified, and the 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
본접합 공정에서는, 대형 회전 툴(G)을 사용하여 맞댐부(J8)를 본격적으로 접합한다. 본 실시 형태에 관한 본접합 공정에서는, 대형 회전 툴(G)을 사용하여, 가접합된 상태의 맞댐부(J8)에 대해 피접합 금속 부재(N)의 외면(A)측으로부터 마찰 교반을 행한다.In this joining process, the butt | matching part J8 is joined in earnest using the large rotating tool G. In this joining process which concerns on this embodiment, friction stir is performed from the outer surface A side of the to-be-joined metal member N with respect to the butt | matching part J8 of the temporarily joined state using the large rotating tool G. .
본접합 공정에서는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 개시 위치(SM1)에 대형 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입(압입)하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에서 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EM1)까지 이동시킨다. 즉, 본접합 공정에서는, 예비 구멍(P1)으로부터 마찰 교반을 개시하고, 종료 위치(EM1)까지 연속해서 마찰 교반을 행한다.In this bonding process, as shown in FIG. 9, the stirring pin G2 of the large rotating tool G is inserted (press-in) in the starting position S M1 , and the inserted stirring pin G2 is detached | moved in the middle. It moves to the end position E M1 without making it work. That is, in this bonding process, friction stirring is started from the preliminary hole P1, and friction stirring is performed continuously to the end position E M1 .
또한, 본 실시 형태에서는, 제2 탭재(32)에 마찰 교반의 개시 위치(SM1)를 설치하고, 제1 탭재(31)에 종료 위치(EM1)를 설치하고 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 9를 참조하여 본접합 공정을 보다 상세하게 설명한다.The main bonding process will be described in more detail with reference to FIG. 9.
우선, 개시 위치(SM1)[예비 구멍(P1)]의 바로 위에 대형 회전 툴(G)을 위치시키고, 계속해서 대형 회전 툴(G)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단부를 예비 구멍(P1)에 삽입한다. 교반 핀(G2)의 전체가 제2 탭재(32)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제2 탭재(32)의 표면에 접촉하면, 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J8)의 일단부를 향해 대형 회전 툴(G)을 상대 이동시켜, 맞댐부(J8)에 돌입시킨다. 대형 회전 툴(G)을 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 순차 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 이격된 위치에서는, 소성 유동화되어 있었던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역[이하,「홈부소성화 영역(W8)」이라 함]이 형성된다(도 10 참조).First, the large rotating tool G is positioned directly above the start position S M1 (spare hole P1), and then the large rotating tool G is lowered while turning the large rotating tool G to the right to reserve the tip of the stirring pin G2. Insert into the hole P1. When the whole of the stirring pin G2 enters the
피접합 금속 부재(N)에의 입열량이 과대해질 우려가 있는 경우에는, 대형 회전 툴(G)의 주위에 홈부(K)의 저면[외면(A)측]으로부터 물을 공급하거나 하여 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 코너 부재(R4) 및 평판(14) 사이에 냉각수가 들어가면, 접합면에 산화 피막을 발생시킬 우려가 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 가접합 공정을 실행하여 코너 부재(R4)와 평판(14) 사이의 이음매를 폐색하고 있으므로, 코너 부재(R4)와 평판(14) 사이의 이음매에 냉각수가 들어가기 어려워, 접합부의 품질을 열화시킬 우려가 없다.When the amount of heat input to the to-be-joined metal member N may become excessive, cooling water by supplying water from the bottom surface (outer surface A side) of the groove part K around the large rotating tool G is cooled. desirable. In addition, when cooling water enters between the corner member R4 and the
피접합 금속 부재(N)의 맞댐부(J8)에서는, 피접합 금속 부재(N)의 이음매 상에 있어서의 이동 궤적 상에 마찰 교반의 루트를 설정하고, 당해 루트를 따라 대형 회전 툴(G)을 상대 이동시킴으로써, 맞댐부(J8)의 일단부로부터 타단부까지 연속해서 마찰 교반을 행한다. 맞댐부(J8)의 타단부까지 대형 회전 툴(G)을 상대 이동시키면, 마찰 교반을 행하면서 그대로 종료 위치(EM1)를 향해 상대 이동시킨다. 대형 회전 툴(G)이 종료 위치(EM1)에 도달하면, 대형 회전 툴(G)을 회전시키면서 상승시켜 교반 핀(G2)을 종료 위치(EM1)로부터 이탈시킨다. 본접합 공정이 종료되면, 홈부(K)의 저면에 발생한 버어 등을 절삭하여 저면을 평활하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 본접합 공정이 종료되면, 한 쌍의 탭재를 절삭 제거한다.In the abutment part J8 of the to-be-joined metal member N, the route of friction stirring is set on the movement trace on the joint of the to-be-joined metal member N, and the large rotating tool G is along the said route. By relatively moving, friction stirring is performed continuously from one end of the butt | matching part J8 to the other end. When the large rotary tool G is relatively moved to the other end of the butt | matching part J8, it moves relatively toward the end position E M1 , performing friction stirring. When the large rotary tool G reaches the end position E M1 , it raises, rotating the large rotary tool G, and disengages the stirring pin G2 from the end position E M1 . When the main bonding step is completed, it is preferable to cut the burr and the like generated on the bottom face of the groove portion K to smooth the bottom face. Moreover, when this main bonding process is complete | finished, a pair of tap material is cut off.
(5) 용접 공정(5) welding process
용접 공정은, 피접합 금속 부재(N)의 내면(B)측으로부터 맞댐부(J8)를 따라 용접을 행하는 공정이다. 용접 공정에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 백킹대(25)를 일단 제거하고, 홈부 소성화 영역(W8)의 내측으로부터 TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 덧살 용접을 행하여, 맞댐부(J8)를 따라 용접 금속(T1)을 형성한다. 덧살 용접은, 피접합 금속 부재(N)의 내면(B)으로부터 용접 금속(T1)이 돌출될 정도로 행한다. 용접 공정을 행함으로써, 가령 홈부 소성화 영역(W8)의 내측에 절결부(Kissing Bond)가 형성되어 있는 경우라도, 당해 절결부를 밀폐할 수 있으므로, 접합 부분의 강도나 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 마찰 교반 공정에 의해 접합부에 수축이 일어나, 코너 부재(R4) 및 평판(14)이 동일 평면 상에 형성되지 않는 경우라도, 피접합 금속 부재(N)의 내면(B)측으로부터 용접을 행함으로써, 당해 수축에 의한 변형을 시정할 수 있다.A welding process is a process of welding along the butt | matching part J8 from the inner surface B side of the to-be-joined metal member N. FIG. In the welding process, as shown in FIG. 11, the backing stand 25 is removed once, and the
또한, 용접 금속(T1) 중, 내면(B)으로부터 돌출되는 부분(T1')을 절삭하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 내면(B)을 평활하게 형성할 수 있다.Moreover, it is preferable to cut the part T1 'which protrudes from the inner surface B among the welding metal T1. Thereby, the inner surface B can be formed smoothly.
(6) 조인트 부재 삽입 공정(6) Joint member insertion process
조인트 부재 삽입 공정은, 도 12에 도시하는 바와 같이, 홈부(K)에 조인트 부재(U)를 삽입하는 공정이다. 조인트 부재(U)의 폭, 깊이 및 길이는, 홈부(K)의 폭, 깊이 및 길이와 각각 대략 동등한 치수로 형성되는 동시에, 피접합 금속 부재(N)와 동등한 조성으로 이루어지는 금속으로 형성되어 있다. 즉, 홈부(K)에 조인트 부재(U)를 삽입하면, 조인트 부재(U)의 표면과 피접합 금속 부재(N)의 외면(A)이 동일 높이의 면으로 되는 동시에, 조인트 부재(U)의 양단부면은 피접합 금속 부재(N)의 제1 단부면(C) 및 제2 단부면(D)과 동일 높이의 면으로 형성된다. 조인트 부재 삽입 공정에 있어서는, 상기한 용접 공정에 의해 피접합 금속 부재(N)의 변형이 시정되어 있으므로, 홈부(K)의 저면이 대략 수평하게 형성되어 있다. 이에 의해, 조인트 부재(U)를 적절하게 삽입할 수 있다.The joint member insertion process is a process of inserting the joint member U into the groove part K, as shown in FIG. The width, depth, and length of the joint member U are each formed in substantially the same dimensions as the width, depth, and length of the groove portion K, and are formed of a metal having the same composition as the metal member N to be joined. . That is, when the joint member U is inserted into the groove portion K, the surface of the joint member U and the outer surface A of the metal member N to be joined become a surface of the same height and the joint member U The both end faces of are formed to have the same height as the first end face C and the second end face D of the metal member N to be joined. In the joint member insertion process, since the deformation | transformation of the to-be-joined metal member N is corrected by said welding process, the bottom face of the groove part K is formed substantially horizontally. Thereby, the joint member U can be inserted suitably.
(8) 외측 가접합 공정(8) Outer temporary bonding process
외측 가접합 공정에서는, 도 13 및 도 14에 도시하는 바와 같이, 평판(14)과 조인트 부재(U)의 맞댐부(J8a) 및 코너 부재(R4)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(J8b)를 따라 소형 회전 툴(F)을 사용하여 가접합을 행한다. 본 실시 형태에 있어서의 외측 가접합 공정은, 한 쌍의 탭재를 배치하는 탭재 배치 공정과, 맞댐부(J8a) 및 맞댐부(J8b)에 대해 소형 회전 툴(F)을 사용하여 가접합을 행하는 외측 가접합 공정과, 대형 회전 툴(G)의 삽입 예정 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정을 포함하는 것이다.In the outer temporary joining step, as shown in FIGS. 13 and 14, the butt portion J8a of the
탭재 배치 공정은, 도 13 및 도 14에 도시하는 바와 같이, 피접합 금속 부재(N)의 제1 단부면(C) 및 제2 단부면(D)에 제1 탭재(33) 및 제2 탭재(34)를 배치한다. 제1 탭재(33) 및 제2 탭재(34)는, 맞댐부(J8), 맞댐부(J8a) 및 맞댐부(J8b)를 끼우도록 배치되는 것으로, 각각 제1 단부면(C) 및 제2 단부면(D)에 나타나는 각 맞댐부를 덮을 수 있는 치수ㆍ형상을 구비하고 있다. 제1 탭재(33) 및 제2 탭재(34)는, 본 실시 형태에 있어서는 백킹대(25)의 제1 백킹재(25a)에 배치되어 있다. 제1 탭재(33) 및 제2 탭재(34)의 표면은, 피접합 금속 부재(N)의 외면(A)과 대략 동등하게 형성되어 있다. 제1 탭재(33) 및 제2 탭재(34)의 재질에 특별히 제한은 없지만, 본 실시 형태에서는 피접합 금속 부재(N)와 동일한 조성의 금속 재료로 형성하고 있다.As shown in FIG. 13 and FIG. 14, the tab member arrangement step includes the
외측 가접합 공정에서는, 피접합 금속 부재(N)의 외면(A)에 나타나는 맞댐부(J8a) 및 맞댐부(J8b)를 따라 소형 회전 툴(F)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 외측 가접합 공정은, 본 실시 형태에 있어서는 도 14에 도시하는 바와 같이 제1 탭재(33)에 설정된 개시 위치(SP2)로부터, 제1 탭재(33)에 설정된 종료 위치(EP2)까지 일필휘지의 요령으로 소형 회전 툴(F)을 상대 이동시켜 마찰 교반을 행한다.In the outer temporary joining step, friction stirring is performed using the small rotating tool F along the butt portion J8a and the butt portion J8b appearing on the outer surface A of the metal member N to be joined. In the present embodiment, the outer temporary joining step is performed from the starting position S P2 set on the
즉, 외측 가접합 공정은, 제1 탭재(33)와 피접합 금속 부재(N)의 맞댐부(J33)를 접합하는 제1 탭재 가접합 공정과, 평판(14)과 조인트 부재(U)의 맞댐부(J8a)를 접합하는 제1 외측 가접합 공정과, 제2 탭재(34)와 피접합 금속 부재(N)의 맞댐부(J34)를 접합하는 제2 탭재 가접합 공정과, 코너 부재(R4)와 조인트 부재(U)의 맞댐부(J8b)를 접합하는 제2 외측 가접합 공정을 포함하는 것이다.That is, the outer temporary joining step includes the first tab member temporary joining step of joining the
제1 탭재 가접합 공정은, 제1 탭재(33)에 설정한 개시 위치(SP2)에 소형 회전 툴(F)을 압박한 후, 소형 회전 툴(F)을 제1 탭재 가접합 공정의 시점(s33)에 상대 이동시킨다. 소형 회전 툴(F)이 시점(s33)에 도달하면, 맞댐부(J33)를 따라, 제1 탭재 가접합 공정의 종점(e33)까지 이동시킨다. 소형 회전 툴(F)이 종점(e33)에 도달하면, 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고, 일단 제1 탭재(33)에 들어가게 하여, 제1 외측 가접합 공정의 시점(s14)까지 이동시킨다.In the 1st tap material provisional bonding process, after pressing the small rotation tool F to the starting position S P2 set to the
또한, 소형 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우에는, 소형 회전 툴(F)의 진행 방향의 좌측에 미세한 공동(空洞) 결함이 발생할 우려가 있으므로, 소형 회전 툴(F)의 진행 방향의 우측에 피접합 금속 부재(N)가 위치하도록 제1 탭재 가접합 공정의 시점(s33)과 종점(e33)의 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 피접합 금속 부재(N)측에 공동 결함이 발생하기 어려워지므로, 고품질의 접합체를 얻는 것이 가능해진다.In addition, when the small rotary tool F is rotated to the right, since there is a possibility that a fine void defect may occur on the left side of the small rotary tool F in the advancing direction, the small rotary tool F may be on the right side in the advancing direction of the small rotary tool F. It is preferable to set the position of the start point s33 and the end point e33 of the first tab member temporary joining step so that the metal member N to be joined is located. By doing in this way, since a cavity defect hardly arises on the side to be joined metal member N, it becomes possible to obtain a high quality joined body.
덧붙여 말하면, 소형 회전 툴(F)을 좌회전시킨 경우에는, 소형 회전 툴(F)의 진행 방향의 우측에 미세한 공동 결함이 발생할 우려가 있으므로, 소형 회전 툴(F)의 진행 방향의 좌측에 피접합 금속 부재(N)가 위치하도록 제1 탭재 가접합 공정의 시점과 종점의 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도시는 생략하지만, 소형 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우의 종점(e33)의 위치에 시점을 설치하고, 소형 회전 툴(F)을 우회전시킨 경우의 시점(s33)의 위치에 종점을 설치하면 좋다.Incidentally, when the small rotary tool F is rotated to the left, there is a possibility that a fine cavity defect may occur on the right side of the small rotary tool F in the advancing direction, and therefore, to be joined to the left side of the small rotating tool F in the advancing direction. It is preferable to set the position of the start point and the end point of the first tab member temporary bonding step so that the metal member N is located. Although illustration is abbreviate | omitted specifically, the viewpoint is provided in the position of the end point e33 when the small rotation tool F is made to turn right, and at the position of the starting point s33 when the small rotation tool F is turned right. It is good to install an end point.
소형 회전 툴(F)이 제1 외측 가접합 공정의 시점(s14)에 도달하면, 그대로 제1 외측 가접합 공정으로 이행하여, 맞댐부(J8a)를 따라 소형 회전 툴(F)을 이동시킨다. 소형 회전 툴(F)이 제1 외측 가접합 공정의 종점(e14)에 도달하면, 일단 제2 탭재(34)에 들어가게 하여, 제2 탭재 가접합 공정의 시점(s34)까지 이동시킨다. 소형 회전 툴(F)이 시점(s34)에 도달하면, 맞댐부(J34)를 따라 제2 탭재 가접합 공정의 종점(e34)까지 소형 회전 툴(F)을 이동시킨다.When the small rotating tool F reaches the time point s14 of the first outer temporary bonding step, the process proceeds to the first outer temporary bonding step as it is, and the small rotating tool F is moved along the butt portion J8a. When the small rotating tool F reaches the end point e14 of the first outer temporary bonding process, the small tapping tool F enters the
소형 회전 툴(F)이 종점(e34)에 도달하면, 소형 회전 툴(F)을 이탈시키지 않고, 제2 외측 가접합 공정의 시점(sR4)까지 이동시킨다. 소형 회전 툴(F)이 sR4에 도달하면, 맞댐부(J8b)를 따라 소형 회전 툴(F)을 이동시켜, 그대로 제2 외측 가접합 공정으로 이행한다. 소형 회전 툴(F)이 제2 외측 가접합 공정의 종점(eR4)에 도달하면, 그대로 제1 탭재(33)에 돌입시켜, 종료 위치(EP2)에서 소형 회전 툴(F)을 이탈시킨다. 또한, 종료 위치(EP2)는, 후기하는 외측 본접합 공정의 개시 위치(SM2)이기도 하다.When the small rotation tool F reaches the end point e34, it moves to the time point sR4 of a 2nd outer side temporary welding process, without leaving the small rotation tool F. As shown in FIG. When the small rotation tool F reaches sR4, the small rotation tool F is moved along the butt | matching part J8b, and it transfers to a 2nd outer provisional bonding process as it is. When the small rotation tool F reaches the end point eR4 of the 2nd outer provisional bonding process, it will intrude into the
외측 가접합 공정이 종료되면, 종료 위치(EP2)에 형성된 펀치 구멍(도시 생략)을 이용하여 예비 구멍을 형성한다. 예비 구멍 형성 공정은, 상기한 것과 대략 동등하므로 설명을 생략한다.When the outer provisional bonding process is completed, a preliminary hole is formed using a punch hole (not shown ) formed at the end position E P2 . Since the preliminary hole forming step is substantially equivalent to the above, the description thereof is omitted.
(9) 외측 본접합 공정(9) Outside main bonding step
외측 본접합 공정은, 피접합 금속 부재(N)의 외면(A)에 나타나는 맞댐부(J8a 및 J8b)를 본격적으로 접합하는 공정이다. 본 실시 형태에 관한 외측 본접합 공정은, 대형 회전 툴(G)을 사용하여, 가접합된 상태의 맞댐부(J8a) 및 맞댐부(J8b)에 대해 피접합 금속 부재(N)의 외면(A)측으로부터 마찰 교반을 행한다.The outer main joining step is a step of authentically joining the abutting portions J8a and J8b appearing on the outer surface A of the metal member N to be joined. In the outer side main bonding process which concerns on this embodiment, the outer surface A of the to-be-joined metal member N with respect to the butt | matching part J8a and the butt | matching part J8b of the temporarily bonded state using the large rotating tool G. Friction stirring is performed from the side.
외측 본접합 공정에서는, 도 15의 (a)에 도시하는 바와 같이, 개시 위치(SM2)에 대형 회전 툴(G)의 교반 핀(G2)을 삽입하고, 삽입한 교반 핀(G2)을 도중에서 이탈시키는 일 없이 종료 위치(EM2)까지 이동시킨다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 탭재(33)에 마찰 교반의 개시 위치(SM2) 및 종료 위치(EM2)를 설치하고 있지만, 개시 위치(SM2)와 종료 위치(EM2)의 위치를 한정하는 취지는 아니다.In the outer main joining step, as shown in FIG. 15A, the stirring pin G2 of the large rotary tool G is inserted into the starting position S M2 , and the inserted stirring pin G2 is midway. Move to the end position (E M2 ) without deviating from. In this embodiment, the position of the first taepjae start position of the friction stir in the (33) (S M2) and end position (E M2) the installation, but the start position (S M2) and the end position (E M2) It is not intended to limit the scope.
도 15의 (a) 및 (b)를 참조하여 외측 본접합 공정을 보다 상세하게 설명한다.The outer main bonding step will be described in more detail with reference to FIGS. 15A and 15B.
우선, 도 15의 (a)에 도시하는 바와 같이, 예비 구멍[개시 위치(SM2)]의 바로 위에 대형 회전 툴(G)을 위치시키고, 계속해서 대형 회전 툴(G)을 우회전시키면서 하강시켜 교반 핀(G2)의 선단부를 예비 구멍에 삽입한다. 교반 핀(G2) 전체가 제1 탭재(33)에 들어가고, 또한 숄더부(G1)의 하단부면(G11)의 전체면이 제1 탭재(33)의 표면에 접촉하면, 마찰 교반을 행하면서 맞댐부(J8b)의 일단부를 향해 대형 회전 툴(G)을 상대 이동시켜, 맞댐부(J8b)에 돌입시킨다. 대형 회전 툴(G)을 이동시키면, 그 교반 핀(G2)의 주위에 있는 금속이 순차 소성 유동화되는 동시에, 교반 핀(G2)으로부터 이격된 위치에서는, 소성 유동화되어 있었던 금속이 다시 경화되어 소성화 영역[이하,「외측 소성화 영역(W8')」이라 함]이 형성된다.First, as shown in Fig. 15A, the large rotary tool G is positioned directly above the preliminary hole (starting position S M2 ), and then the large rotary tool G is lowered while turning to the right. The tip end of the stirring pin G2 is inserted into a spare hole. When the whole stirring pin G2 enters the
그리고 형성된 외측 소성화 영역(W8')이 맞댐부(J34) 및 맞댐부(J33)에 접촉하지 않도록 대형 회전 툴(G)을 왕복(본 실시 형태에서는, 2 왕복)시켜 맞댐부(J8b) 및 맞댐부(J8a)를 따라 연속적으로 마찰 교반을 행한다. 마지막으로, 맞댐부(J33)를 통과시켜 제1 탭재(33)에 설정된 종료 위치(EM2)에서 대형 회전 툴(G)을 이탈시킨다.And the large rotary tool G is reciprocated (two reciprocations in this embodiment) so that the formed outer side plasticization area | region W8 'may not contact the abutting part J34 and the abutting part J33, and the abutting part J8b and Friction stirring is performed continuously along the butt portion J8a. Finally, the large rotating tool G is separated from the end position E M2 set in the
도 15의 (b)에 도시하는 바와 같이, 외측 소성화 영역(W8')의 선단부측은, 홈부(K)의 저면에 접촉하도록 마찰 교반하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 맞댐부(J8a) 및 맞댐부(J8b)의 깊이 방향의 전체 길이에 걸쳐 마찰 교반을 행할 수 있다. 또한, 대형 회전 툴(G)을 어긋나게 하면서 왕복시킴으로써, 조인트 부재(U)의 하면과 홈부(K) 저면의 계면을 전체면에 걸쳐 마찰 교반할 수 있으므로, 수밀성 및 기밀성을 보다 높일 수 있다.As shown in FIG.15 (b), it is preferable to carry out friction stirring so that the front-end | tip part side of outer side plasticization area | region W8 'may contact the bottom face of groove part K. As shown to FIG. By this structure, friction stirring can be performed over the full length of the butt | matching part J8a and the butt | matching part J8b in the depth direction. In addition, by reciprocating while shifting the large rotary tool G, the interface between the lower surface of the joint member U and the bottom surface of the groove portion K can be frictionally stirred over the entire surface, whereby the watertightness and the airtightness can be further improved.
또한, 외측 소성화 영역(W8')이 맞댐부(J34) 및 맞댐부(J33)에 접촉하지 않도록 대형 회전 툴(G)을 왕복시킴으로써, 맞댐부(J34) 및 맞댐부(J33)의 산화 피막의 발생을 방지할 수 있다.Furthermore, the oxidizing film of the butt part J34 and the butt part J33 is made by reciprocating the large rotation tool G so that the outer side plasticization area | region W8 'may not contact the butt part J34 and the butt part J33. Can be prevented.
이상 설명한 본 실시 형태의 접합 방법에 따르면, 도 11에 도시하는 바와 같이, 평판(14)과 코너 부재(R4)의 맞댐부(J8)에 대해 피접합 금속 부재(N)[구조체(1)]의 외측으로부터 마찰 교반을 행한 후, 내측으로부터는 용접을 행하므로, 가령 내면(B)에 나타나는 맞댐부(J8)에 절결부[도 35의 (b), (c) 참조]가 형성되었다고 해도 용접 금속(T1)으로 밀폐할 수 있으므로, 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있는 동시에, 접합 부분의 접합 강도를 높일 수 있다. 또한, 용접에 따르면, 본 실시 형태와 같이 예를 들어 사방이 벽 부재로 둘러싸인 구조체(1)라도, 기계의 접속 등의 제한을 받는 일 없이 내측으로부터 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다.According to the joining method of this embodiment demonstrated above, as shown in FIG. 11, the to-be-joined metal member N (structure 1) with respect to the abutting part J8 of the
또한, 홈부 소성화 영역(W8)과 용접 금속(T1)이 접촉함으로써, 맞댐부(J8)의 깊이 방향의 전체 길이에 걸쳐 밀폐할 수 있다. 또한, 마찰 교반 공정 및 외측 본접합 공정의 각 공정을 행하기 전에, 가접합 공정을 행함으로써, 맞댐부를 본접합할 때의 벌어짐을 방지할 수 있다.Moreover, when the groove part plasticized area | region W8 and the welding metal T1 contact, it can seal over the full length of the depth direction of the butt | matching part J8. Further, by performing the temporary joining step before performing each step of the friction stir step and the outer main joining step, it is possible to prevent gaps during the main joining of the butt portion.
이상 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절하게 변경이 가능하다. 다른 실시 형태의 설명에 있어서는, 제1 실시 형태와 중복되는 설명은 생략한다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it can change suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention. In description of other embodiment, the description which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted.
예를 들어, 제1 실시 형태에 있어서는, 조인트 부재(U)를 사용하여 접합을 행하였지만, 피접합 금속 부재(N)의 벽 부재의 두께가 큰 경우는, 복수개의 조인트 부재(U) 및 홈부(K)에 의해 접합을 행해도 좋다. 한편, 피접합 금속 부재(N)의 두께가 작은 경우는, 조인트 부재(U)를 사용하지 않고, 피접합 금속 부재(N)의 외측으로부터 마찰 교반을 행한 후, 내측으로부터 용접을 행하면 좋다.For example, in 1st Embodiment, although joining was performed using the joint member U, when the wall member of the to-be-joined metal member N is large, the some joint member U and the groove part are large. You may join by (K). On the other hand, when the thickness of the to-be-joined metal member N is small, welding may be performed from the inside after performing friction stirring from the outside of the to-be-joined metal member N, without using the joint member U. FIG.
[제2 실시 형태][Second Embodiment]
또한, 예를 들어, 도 16에 도시하는 바와 같이, 상기한 용접 공정을 행할 때에, 홈부 소성화 영역(W8)의 선단부측[피접합 금속 부재(N)의 내면(B)]에 있어서, 맞댐부(J8)를 따라 오목부(M1)를 형성하는 오목부 형성 공정과, 오목부(M1)에 용접 금속(T2)을 충전하는 용접 금속 충전 공정을 포함해도 좋다. 이러한 접합 방법에 따르면, 용접을 행할 때의 작업성을 높일 수 있다. 또한, 용접 금속(T2) 중, 피접합 금속 부재(N)의 내면(B)으로부터 돌출되는 부분(T2')을 절제함으로써, 내면(B)을 평활하게 형성할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 오목부(M1)는 단면으로 볼 때 직사각형으로 형성하였지만, 다른 형상이라도 좋다.For example, as shown in FIG. 16, when performing said welding process, it joins in the front-end | tip side (inner surface B of the to-be-joined metal member N) of the groove part plasticization area | region W8. You may include the recessed part formation process which forms the recessed part M1 along the part J8, and the welding metal filling process which fills the recessed part M1 with the weld metal T2. According to this joining method, workability at the time of welding can be improved. In addition, the inner surface B can be smoothly formed by cutting the part T2 'which protrudes from the inner surface B of the to-be-joined metal member N among the weld metal T2. In addition, in this embodiment, although the recessed part M1 was formed in rectangular shape by the cross section, it may be another shape.
[제3 실시 형태][Third embodiment]
제3 실시 형태에 관한 접합 방법은, 도 17에 도시하는 바와 같이, 한쪽 제1 금속 부재(1a)의 측면과 다른 쪽 제2 금속 부재(1b)의 단부면을 맞대어 맞댐부(J10)가 형성되어 있는 점에서, 제1 실시 형태와 다르다. 즉, 제1 실시 형태에서는, 코너 부재(R1 내지 R4)를 사용하여, 각 부재의 측단부면끼리를 접촉시켜 구조체를 형성하였지만, 본 실시 형태와 같이 한쪽 금속 부재의 측면과 다른 쪽 금속 부재의 측단부면을 맞대어 구조물을 형성해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 한 쌍의 제1 금속 부재(1a)와, 한 쌍의 제2 금속 부재(1b)를 맞대어 단면으로 볼 때 직사각형인 통 형상의 구조체(50)를 형성하는 것으로 한다.In the joining method which concerns on 3rd Embodiment, as shown in FIG. 17, butt | matching part J10 is formed in the side surface of one
본 실시 형태에 관한 접합 방법은, 제1 금속 부재(1a)의 측면과 제2 금속 부재(1b)의 측단부면을 맞대어 형성된 맞댐부(J10)에 대해 구조체(50)[피접합 금속 부재(N1)]의 외면(A)측으로부터 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정과, 구조체(50)의 내면(B)측으로부터 용접을 행하는 용접 공정을 포함하는 것이다.The joining method which concerns on this embodiment is the structure 50 (joint metal member N1) with respect to the butt | matching part J10 formed by making the side surface of the
본 실시 형태에 관한 용접 공정은, 제1 금속 부재(1a) 및 제2 금속 부재(1b)로부터 형성된 피접합 금속 부재(N1)의 외면(A)으로부터 마찰 교반을 행한 후, 내측 코너부(I)[제1 금속 부재(1a)와 제2 금속 부재(1b)의 내측의 코너 부분]에 대해 용접을 행한다. 즉, 용접에 의해 피접합 금속 부재(N)의 내면에 나타나는 맞댐부(J10)의 전체 길이에 걸쳐 용접 금속(T3)을 형성한다. 이에 의해, 가령 마찰 교반 공정에 있어서 내측 코너부(I)에 절결부[도 35의 (c) 참조]가 형성되어 있었다고 해도, 용접에 의해 당해 절결부를 밀폐할 수 있으므로, 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있는 동시에, 접합 부분의 강도를 높일 수 있다. 또한, 도 35의 (c)에 도시하는 바와 같이, 한쪽 금속이 접합시의 수축에 의해 휘어 버렸다고 해도, 용접에 의해 당해 휨을 시정할 수 있다. 또한, 내측 코너부(I)에 대해 마찰 교반을 행하는 것은 곤란하지만, 용접에 의하면 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다. 또한, 마찰 교반 공정에 의해 형성된 소성화 영역(W10)과, 용접 공정에 의해 형성된 용접 금속(T3)을 접촉시켜, 보다 수밀성 및 기밀성을 높이도록 형성해도 좋다.In the welding process which concerns on this embodiment, after performing friction stirring from the outer surface A of the to-be-joined metal member N1 formed from the
[제4 실시 형태][Fourth Embodiment]
제4 실시 형태에 관한 접합 방법은, 도 18 및 도 19에 도시하는 바와 같이, 원통 형상을 나타내는 통 형상 부재(10a)와, 통 형상 부재(10a)의 단부를 덮는 덮개 부재(10b)로 이루어지는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태에 관한 접합 방법은, 맞댐부(J11)에 대해 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정과, 내측 코너부(I')에 대해 용접을 행하는 용접 공정을 포함하는 것이다.As shown in FIG. 18 and FIG. 19, the joining method which concerns on 4th Embodiment consists of a
본 실시 형태에 관한 구조체(60)는, 통 형상 부재(10a)의 단부와 덮개 부재(10b)의 한쪽 면을 맞대어 형성된 맞댐부(J11)를 구비하고 있다. 마찰 교반 공정에 있어서는, 도 19의 (a)에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(J11)를 따라 대형 회전 툴(G)에 의해 우회전시키면서, 덮개 부재(10b)의 정면측으로부터 볼 때 반시계 방향으로 이동시켜 마찰 교반을 행한다.The
마찰 교반 공정을 행한 후, 도 19의 (b)에 도시하는 바와 같이, 구조체(60) 내부의 내측 코너부(I')에 대해 용접을 행한다. 내측 코너부(I')에 대해 용접 금속(T3)을 형성함으로써, 접합부의 강도를 높이는 동시에, 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. 또한, 용접 공정에 의하면, 본 실시 형태에 관한 원통 형상의 구조체(60)라도 장치의 접속 등의 문제가 해소되므로 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다.After performing a friction stirring process, as shown to FIG. 19 (b), welding is performed with respect to the inner corner part I 'inside the
또한, 대형 회전 툴(G)은, 덮개 부재(10b)의 정면측으로부터 볼 때 반시계 방향으로 이동하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 덮개 부재(10b)측에 결함이 발생할 가능성이 높으므로, 통 형상 부재(10a)의 기밀성 및 수밀성을 높일 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 통 형상 부재(10a)와 덮개 부재(10b)를 접합하고 있지만, 한 쌍의 통 형상 부재(10a)의 측단부면끼리를 맞대어 접합해도 좋다.
In addition, it is preferable that the large rotating tool G moves counterclockwise when seen from the front side of the
*[제5 실시 형태]* 5th embodiment
이하에 나타내는 제5 실시 형태 내지 제9 실시 형태에 관한 접합 방법은, 구조체의 내측으로부터 용접 공정을 행한 후에, 외측으로부터 마찰 교반 공정을 행하는 점에서 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에 관한 접합 방법과 다르다. 제5 실시 형태에 관한 접합 방법은, 도 1에 도시하는 구조체(1)를 제조하는 공정을 예로 설명한다.The joining method according to the fifth embodiment to the ninth embodiment described below is the joining method according to the first to fourth embodiments in that the friction stir step is performed from the outside after the welding step is performed from the inside of the structure. Is different. The bonding method which concerns on 5th Embodiment demonstrates the process of manufacturing the
본 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 중간 부재 접합 공정, (2) 맞댐 공정, (3) 용접 공정, (4) 홈부 형성 공정, (5) 마찰 교반 공정, (6) 조인트 부재 삽입 공정, (7) 외측 가접합 공정, (8) 외측 본접합 공정을 주로 포함하는 것이다.The joining method which concerns on this embodiment is (1) intermediate member joining process, (2) butt process, (3) welding process, (4) groove part formation process, (5) friction stirring process, (6) joint member insertion process. , (7) outer temporary bonding step, and (8) outer main bonding step are mainly included.
(1) 중간 부재 접합 공정(1) intermediate member bonding process
중간 부재 접합 공정은, 구조체(1)의 중간체인 중간 부재(20)[도 3의 (b) 참조]를 형성하는 공정이다. 중간 부재 접합 공정은, 제1 실시 형태와 동등하므로, 설명을 생략한다.The intermediate member bonding step is a step of forming the intermediate member 20 (see FIG. 3B) as an intermediate of the
(2) 맞댐 공정(2) butt process
맞댐 공정에서는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 중간 부재(20)의 상하를 거꾸로 한 후, 중간 부재(20)의 개구부(21)[도 3의 (b) 참조]에 평판(14)을 삽입한다. 평판(14)의 폭은, 개구부(21)의 폭과 대략 동등하게 형성되어 있다. 즉, 개구부(21)에 평판(14)을 삽입하면, 개구부(21)에 나타나는 한 쌍의 측단부면(R3b, R4a)과 평판(14)의 측단부면(14a, 14b)이 각각 맞대어진다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 평판(14)의 다른 쪽 측단부면(14a)과 코너 부재(R3)의 한쪽 측단부면(R3b)의 맞댐면에는 맞댐부(J7)가 형성되어 있다. 한편, 평판(14)의 한쪽 측단부면(14b)과 코너 부재(R4)의 다른 쪽 측단부면(R4a)의 맞댐면에는 맞댐부(J8)가 형성되어 있다.In the butt step, as shown in FIG. 20, after the top and bottom of the
또한, 이하에 기재하는 (3) 용접 공정, (4) 홈부 형성 공정, (5) 마찰 교반 공정, (6) 조인트 부재 삽입 공정, (7) 외측 가접합 공정, (8) 외측 본접합 공정은, 맞댐부(J7) 및 맞댐부(J8)에 대해 행하는 공정이지만, 작업 내용은 양 맞댐부 모두 대략 동등하므로, 맞댐부(J8)를 예로 하여 설명한다.In addition, the (3) welding process, (4) groove part formation process, (5) friction stirring process, (6) joint member insertion process, (7) outer side temporary bonding process, and (8) outer side main bonding process which are described below Although it is a process performed with respect to the butt | matching part J7 and the butt | matching part J8, since the work content is substantially equal in both butt | matching parts, it demonstrates using the butt | matching part J8 as an example.
또한, 도 21에 도시하는 바와 같이, 평판(14)과 코너 부재(R4)가 맞대어져 형성된 금속 부재를, 피접합 금속 부재(N2)라고도 한다. 또한, 피접합 금속 부재(N2)의 외측면을 외면(A), 내측면을 내면(B), 한쪽 단부면을 제1 단부면(C), 다른 쪽 단부면을 제2 단부면(D)(도 25 참조)이라고도 한다.In addition, as shown in FIG. 21, the metal member formed by which the
(3) 용접 공정(3) welding process
용접 공정은, 피접합 금속 부재(N2)의 내면(B)측으로부터 맞댐부(J8)를 따라 용접을 행하는 공정이다. 용접 공정에서는, 도 21에 도시하는 바와 같이, TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 덧살 용접을 행하여, 맞댐부(J8)를 따라 용접 금속(T1)을 형성한다. 덧살 용접은, 피접합 금속 부재(N2)의 내면(B)으로부터 용접 금속(T1)이 돌출될 정도로 행한다. 용접 공정을 행함으로써, 후기하는 본접합 공정(마찰 교반 공정)을 행할 때에, 맞댐부(J8)의 내면(B)측에 절결부(Kissing Bond)가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 용접 금속(T1) 중, 내면(B)으로부터 돌출되는 부분은, 절삭하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 내면(B)을 평활하게 형성할 수 있다.A welding process is a process of welding along the butt | matching part J8 from the inner surface B side of the to-be-joined metal member N2. In a welding process, as shown in FIG. 21, the toothed welding, such as TIG welding or MIG welding, is performed and the welding metal T1 is formed along the butt | matching part J8. The additional welding is performed to the extent that the weld metal T1 protrudes from the inner surface B of the metal member N2 to be joined. By performing a welding process, when performing a main bonding process (friction stirring process) mentioned later, it can prevent that a cutout part (Kissing Bond) is formed in the inner surface B side of the butt | matching part J8. In addition, it is preferable to cut the part which protrudes from the inner surface B among the welding metal T1. Thereby, the inner surface B can be formed smoothly.
(4) 홈부 형성 공정(4) groove forming process
홈부 형성 공정에서는, 도 22 및 도 23에 도시하는 바와 같이, 맞댐부(J8)의 외면(A)측에, 맞댐부(J8)의 길이 방향을 따라 홈부(K)를 형성한다. 여기서, 홈부 형성 공정, 후기하는 마찰 교반 공정, 조인트 부재 삽입 공정, 외측 가접합 공정 및 외측 본접합 공정에서는, 중간 부재(20)의 내측에 백킹대(25)를 배치하는 것이 바람직하다. 홈부 형성 공정은, 제1 실시 형태와 대략 동등하므로, 설명을 생략한다.In the groove portion forming step, as shown in FIGS. 22 and 23, the groove portion K is formed on the outer surface A side of the butt portion J8 along the longitudinal direction of the butt portion J8. Here, it is preferable to arrange | position the backing stand 25 inside the intermediate |
(5) 마찰 교반 공정(5) friction stirring process
마찰 교반 공정에서는, 도 23의 (b)에 도시하는 바와 같이, 홈부(K)의 저면에 나타나는 맞댐부(J8)를 따라 대형 회전 툴(G)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 마찰 교반 공정은, 본 실시 형태에서는 한 쌍의 탭재를 배치하는 탭재 배치 공정(도 24 및 도 25 참조)과, 맞댐부(J8)에 대해 가접합을 행하는 가접합 공정(도 25 참조)과, 본접합 공정의 삽입 예정 위치에 예비 구멍을 형성하는 예비 구멍 형성 공정과, 맞댐부(J8)에 대해 본접합을 행하는 본접합 공정(도 26 참조)을 포함한다. 탭재 배치 공정, 가접합 공정 및 본접합 공정은, 제1 실시 형태와 대략 동등하므로, 상세한 설명을 생략한다.In a friction stirring process, as shown to FIG. 23 (b), friction stirring is performed using the large rotating tool G along the butt | matching part J8 shown in the bottom face of the groove part K. As shown to FIG. In the present embodiment, the friction stir step includes a tab member arrangement step (see FIGS. 24 and 25) for arranging a pair of tab members, a temporary joining step (see FIG. 25) for temporarily joining the abutting portion J8, The preliminary hole forming process of forming a preliminary hole in the insertion scheduled position of a main bonding process, and the main joining process (refer FIG. 26) which performs main bonding with respect to the butt | matching part J8 are included. Since the tab material arrangement step, the temporary bonding step and the main bonding step are substantially the same as in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
도 27에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 본접합 공정에서는, 내면(B)에 형성된 용접 금속(T1)과 외면(A)에 형성된 홈부 소성화 영역(W8)이 접촉하도록, 마찰 교반의 깊이를 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 맞댐부(J8)의 깊이 방향의 전체 길이에 걸쳐 밀폐할 수 있으므로, 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 본접합 공정이 종료되면, 홈부(K)의 저면에 발생한 버어 등을 절삭하여 저면을 평활하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 본접합 공정이 종료되면, 한 쌍의 탭재를 절삭 제거한다.As shown in FIG. 27, in this bonding process which concerns on this embodiment, friction stir so that the welding metal T1 formed in the inner surface B and the groove part plasticization area | region W8 formed in the outer surface A may contact. It is desirable to set the depth. Thereby, since it can seal over the full length of the butt | matching part J8 in the depth direction, watertightness and airtightness can be improved. Moreover, when this main bonding process is complete | finished, it is preferable to cut the burr etc. which generate | occur | produced in the bottom face of the groove part K, and to make a bottom face smooth. Moreover, when this main bonding process is complete | finished, a pair of tap material is cut off.
또한, (6) 조인트 부재 삽입 공정, (7) 외측 가접합 공정 및 (8) 외측 본접합 공정은, 제1 실시 형태와 대략 동등하므로, 설명을 생략한다.In addition, since the (6) joint member insertion process, (7) outer temporary bonding process, and (8) outer main bonding process are substantially the same as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
이상 설명한 본 실시 형태의 접합 방법에 따르면, 피접합 금속 부재(N2)[구조체(1)]의 외면(A)측으로부터 행하는 마찰 교반 공정(본접합 공정)에 앞서, 내면(B)측으로부터 용접 공정을 행함으로써, 내면(B)을 가부착한 상태로 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 피접합 금속 부재(N2)의 내면(B)측, 즉, 마찰 교반을 행하는 면의 이면측에 절결부(Kissing Bond)가 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 접합 부분의 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다.According to the joining method of this embodiment demonstrated above, it welds from the inner surface B side prior to the friction stirring process (main bonding process) performed from the outer surface A side of the to-be-joined metal member N2 (structure 1). By performing a process, friction stirring can be performed in the state which the inner surface B temporarily attached. As a result, it is possible to prevent the occurrence of cutting bonds on the inner surface B side of the to-be-joined metal member N2, that is, on the rear surface side of the surface on which friction stirring is performed, so that the watertightness and airtightness of the joined portion are prevented. It can increase.
또한, 구조체(1)의 내면(B)측으로부터 용접을 행함으로써, 마찰 교반을 행하는 경우에 비해 장치의 접속 등의 제한이 해소되므로, 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다. 또한, 마찰 교반 공정에서는, 한 쌍의 금속 부재끼리를 가부착한 상태로 마찰 교반을 행할 수 있으므로, 작업성을 높일 수 있다.In addition, welding is performed from the inner surface B side of the
또한, 도 27에 도시하는 바와 같이, 용접 금속(T1)과 홈부 소성화 영역(W8)을 접촉시킴으로써, 맞댐부(J8)의 깊이 방향을 밀폐할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 27, the depth direction of the butt portion J8 can be sealed by bringing the weld metal T1 into contact with the groove-plasticized region W8.
[제6 실시 형태][Sixth Embodiment]
다음에, 본 발명의 제6 실시 형태에 대해 설명한다. 제5 실시 형태에 관한 용접 공정에 있어서는, 맞댐부(J8)에 직접 용접을 행하였지만, 제6 실시 형태에 관한 용접 공정과 같이, 맞댐부(J8)를 따라 미리 오목부(M1)를 형성해도 좋다. 또한, 제6 실시 형태에 관한 접합 방법은, 용접 공정을 제외하고는 제5 실시 형태와 동일하므로, 다른 공정의 설명을 생략한다.Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the welding process which concerns on 5th Embodiment, although welding was performed directly to the butt | matching part J8, similarly to the welding process which concerns on 6th Embodiment, even if recessed part M1 is formed along the butt | matching part J8 beforehand. good. In addition, since the joining method which concerns on 6th Embodiment is the same as that of 5th Embodiment except a welding process, description of another process is abbreviate | omitted.
제6 실시 형태에 관한 용접 공정은, 도 28의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 평판(14) 및 코너 부재(R4)로 이루어지는 피접합 금속 부재(N2)의 내면(B)에 나타나는 맞댐부(J8)를 따라 오목부(M1)를 형성하는 오목부 형성 공정과, 오목부(M1)에 대해 용접 금속(T2)을 충전하는 용접 금속 충전 공정을 포함한다.The welding process which concerns on 6th Embodiment is an inner surface B of the to-be-joined metal member N2 which consists of a
오목부 형성 공정에서는, 도 28의 (a)에 도시하는 바와 같이, 공지의 엔드밀을 사용하여 내면(B)으로부터 맞댐부(J8)의 길이 방향을 따라 소정의 폭, 깊이로 오목부(M1)를 형성한다. 본 실시 형태에서는, 오목부(M1)를 단면으로 볼 때 직사각형으로 형성하였지만, 다른 형상이라도 좋다. 오목부(M1)의 깊이는, 이후에 행하는 마찰 교반 공정에 있어서의 소성화 영역의 깊이에 따라서 적절하게 설정하면 된다.In the recess forming step, as shown in Fig. 28A, the recess M1 is a predetermined width and depth from the inner surface B along the longitudinal direction of the butt portion J8 using a known end mill. ). In this embodiment, although the recessed part M1 was formed in the rectangle in cross section, it may be another shape. What is necessary is just to set the depth of the recessed part M1 suitably according to the depth of the plasticization area | region in the friction stir process performed later.
용접 금속 충전 공정에서는, 도 28의 (b)에 도시하는 바와 같이, 오목부(M1)에 대해 용접 금속(T2)을 충전한다. 용접 금속 충전 공정에서는, 오목부(M1)에 대해 MIG 용접 또는 TIG 용접 등의 덧살 용접을 행하여, 내면(B)으로부터 용접 금속(T2)을 돌출시킨다. 내면(B)으로부터 돌출된 용접 금속(T2)의 부분에 대해서는, 내면(B)을 따라 절삭함으로써, 내면(B)을 평활하게 형성할 수 있다.In the weld metal filling step, as shown in FIG. 28B, the weld metal T2 is filled in the recess M1. In the weld metal filling step, depressed welding such as MIG welding or TIG welding is performed to the concave portion M1 to protrude the weld metal T2 from the inner surface B. FIG. About the part of the welding metal T2 which protruded from the inner surface B, the inner surface B can be smoothly formed by cutting along the inner surface B. FIG.
이와 같이, 용접 공정에 있어서, 오목부 형성 공정 및 용접 금속 충전 공정을 행함으로써, 용접 공정의 작업성을 높일 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 코너 부재(R4)와 평판(14)을 맞댄 후에 오목부(M1)를 하였지만 이것에 한정되는 것은 아니며, 미리 코너 부재(R4) 및 평판(14)의 코너부를 절결하여 절결부를 형성한 후에, 이들 절결부를 맞대어 오목부(M1)를 형성해도 좋다.In this way, in the welding step, the workability of the welding step can be improved by performing the recess forming step and the weld metal filling step. In addition, in this embodiment, although the recessed part M1 was made after abutting the corner member R4 and the
[제7 실시 형태][Seventh Embodiment]
다음에, 본 발명의 제7 실시 형태에 대해 설명한다. 제7 실시 형태에서는, 도 29에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 평판 형상의 금속 부재인 제1 금속 부재(111a)의 단부와, 제2 금속 부재(111b)의 단부를 수직으로 맞대어 접합하는 점에서, 제6 실시 형태와 다르다. 제7 실시 형태에 관한 접합 방법에서는, (1) 맞댐 공정, (2) 용접 공정, (3) 마찰 교반 공정을 포함한다.Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. In 7th Embodiment, as shown in FIG. 29, the edge part of the
(1) 맞댐 공정(1) butt process
맞댐 공정에서는, 도 29의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(111a)의 단부와, 제2 금속 부재(111b)의 단부를 직각으로 맞댄다. 제1 금속 부재(111a) 및 제2 금속 부재(111b)는 평판 형상을 나타내고, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다. 제1 금속 부재(111a)의 단부에는, 제1 금속 부재(111a)의 판 폭의 대략 절반의 폭으로 단면으로 볼 때 직사각형으로 절결된 오목 홈부(141)와, 제1 금속 부재(111a)의 판 폭의 대략 절반의 폭으로 단면으로 볼 때 직사각형을 나타내도록 돌출되는 돌출부(142)가 형성되어 있다. 마찬가지로, 제2 금속 부재(111b)의 단부에는, 제2 금속 부재(111b)의 판 폭의 대략 절반의 폭으로 단면으로 볼 때 직사각형으로 절결된 오목 홈부(143)와, 제2 금속 부재(111b)의 판 폭의 대략 절반의 폭으로 단면으로 볼 때 직사각형을 나타내도록 돌출되는 돌출부(144)가 형성되어 있다.In the butt process, as shown to FIG. 29A, the edge part of the
맞댐 공정에서는, 제1 금속 부재(111a)의 오목 홈부(141)에 제2 금속 부재(111b)의 돌출부(144)를 접촉시켜, 제1 금속 부재(111a)와 제2 금속 부재(111b)를 대략 수직으로 맞댄다. 이에 의해, 제1 금속 부재(111a)와 제2 금속 부재(111b)의 맞댐면에는 맞댐부(J110)가 형성된다. 도 29의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(111a)와 제2 금속 부재(111b)를 맞대어 형성된 피접합 금속 부재(N3)의 제1 단부면(C)에는, 정면에서 볼 때 대략 크랭크 형상으로 형성된 맞댐부(J110)가 나타난다.In the butt step, the
(2) 용접 공정(2) welding process
용접 공정에서는, 도 29의 (b)에 도시하는 바와 같이, 피접합 금속 부재(N3)의 내측 코너부(I)에 나타나는 맞댐부(J110)에 대해 용접을 행한다. 여기서, 내측 코너부(I)라 함은, 제1 금속 부재(111a)와 제2 금속 부재(111b)로 형성된 내측의 코너 부분을 말한다. 즉, 용접 공정에서는, 피접합 금속 부재(N3)의 내면(B)[피접합 금속 부재(N3)의 내측]으로부터, 맞댐부(J110)의 길이 방향을 따라 TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 덧살 용접을 행한다. 또한, 용접 공정에 의해 형성된 용접 금속(T3)에 있어서, 피접합 금속 부재(N3)의 내면(B)으로부터 돌출된 부분에 대해서는, 절삭하여 평활하게 형성하는 것이 바람직하다.In a welding process, as shown to FIG. 29 (b), welding is performed to the butt | matching part J110 shown by the inner corner part I of the to-be-joined metal member N3. Here, the inner corner portion I refers to an inner corner portion formed of the
(3) 마찰 교반 공정(3) friction stirring process
본 실시 형태에 관한 마찰 교반 공정은, 피접합 금속 부재(N3)에 탭재(146)를 설치하는 탭재 설치 공정과, 맞댐부(J10)에 대해 외면(A)측으로부터 마찰 교반을 행하는 본접합 공정을 포함한다. 탭재 설치 공정에서는, 도 30의 (a)에 도시하는 바와 같이, 피접합 금속 부재(N3)의 제1 단부면(C) 및 제2 단부면(도시 생략)에 한 쌍의 탭재(146)를 설치한다. 탭재(146)는, 피접합 금속 부재(N3)와 동일한 조성으로 이루어지는 판상 부재이며, 제2 금속 부재(111b)의 판 두께와 대략 동등한 두께로 형성되어 있다. 탭재(146)는, 피접합 금속 부재(N3)의 외면(A)과 탭재(146)의 상면이 동일 높이의 면이 되도록 배치되어 있고, 용접에 의해 피접합 금속 부재(N3)에 접합되어 있다.The friction stirring process according to the present embodiment includes a tab member installation step of providing the
본접합 공정에서는, 대형 회전 툴(G)을 사용하여, 피접합 금속 부재(N3)의 외면(A)측으로부터 맞댐부(J110)를 따라 마찰 교반을 행한다. 본 실시 형태에서는, 탭재(146) 상에 있어서, 맞댐부(J110)의 연장선 상에 개시 위치(SM3)를 설정하고, 도시하지 않은 다른 쪽 탭재에 종료 위치를 설정한다. 그리고 대형 회전 툴(G)을 사용하여 맞댐부(J110)를 따라 마찰 교반을 행한다. 도 30의 (b)에 도시하는 바와 같이, 본접합 공정에 의해 맞댐부(J110)에 소성화 영역(W110)이 형성된다.In this joining process, friction stirring is performed along the abutting part J110 from the outer surface A side of the to-be-joined metal member N3 using the large rotating tool G. As shown in FIG. In this embodiment, on the
또한, 회전 툴은, 우회전시킨 경우는 진행 방향 좌측에, 좌회전시킨 경우는 진행 방향 우측에 공동 결함이 형성될 가능성이 있다. 따라서, 예를 들어 도 30의 (a)에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 대형 회전 툴(G)을 좌회전시켜 탭재(146)의 개시 위치(SM3)로부터 맞댐부(J110)를 따라 이동시키는 것이 바람직하다. 이에 의해, 가령 공동 결함이 형성되었다고 해도, 피접합 금속 부재(N3)의 내측으로부터 먼 위치에 형성할 수 있다.Moreover, when a rotation tool rotates to the right, a cavity defect may be formed in the advancing direction left, and when it rotates to the left, the cavity defect is formed. Therefore, for example, as shown in FIG. 30 (a), in the present embodiment, the large rotating tool G is rotated to the left to move the butt portion J110 from the starting position S M3 of the
본 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 한 쌍의 금속 부재를 수직으로 맞대어 접합하는 경우라도, 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 즉, 피접합 금속 부재(N3)의 외면(A)측으로부터 행하는 마찰 교반 공정에 앞서, 내면(B)측으로부터 용접 공정을 행함으로써, 내면(B)을 가부착한 상태로 마찰 교반을 행할 수 있다. 이에 의해, 피접합 금속 부재(N3)의 내면(B)측, 즉, 마찰 교반을 행하는 면의 이면측에 절결부(Kissing Bond)가 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 접합 부분의 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 또한, 피접합 금속 부재(N3)의 내면(B)으로부터 용접을 행함으로써, 내측 코너부(I)와 같은 마찰 교반이 곤란한 개소에서도 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다. 또한, 마찰 교반 공정에서는, 한 쌍의 금속 부재끼리를 가부착한 상태로 마찰 교반을 행할 수 있으므로, 작업성을 높일 수 있다. 또한, 피접합 금속 부재(N3)의 내면(B)측으로부터 용접을 행함으로써, 소성화 영역(W110)의 열수축에 의해 제2 금속 부재(111b)가 외면(A)측으로 휘어 버리는 것을 방지할 수 있다.According to the joining method according to the present embodiment, even when a pair of metal members are joined to each other vertically, watertightness and airtightness can be improved. That is, the friction stirring can be performed in a state where the inner surface B is attached by performing the welding step from the inner surface B side prior to the friction stirring process performed from the outer surface A side of the metal member N3 to be joined. . As a result, it is possible to prevent the occurrence of cutting bonds on the inner surface B side of the to-be-joined metal member N3, that is, on the rear surface side of the surface on which friction stirring is performed, so that the watertightness and airtightness of the joined portion are prevented. It can increase. Moreover, by welding from the inner surface B of the to-be-joined metal member N3, joining operation | work can be performed comparatively easily even in the place where friction stirring like the inner corner part I is difficult. Moreover, in a friction stirring process, since friction stirring can be performed in the state which temporarily attached the pair of metal members, workability can be improved. Further, by welding from the inner surface B side of the metal member N3 to be joined, it is possible to prevent the
[제8 실시 형태][Eighth Embodiment]
다음에, 본 발명의 제8 실시 형태에 대해 설명한다. 제8 실시 형태에 관한 접합 방법은, 제7 실시 형태의 변형예이며, 내측 코너부(I)에 오목부를 구비하는 점에서 제7 실시 형태와 다르다. 제8 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 맞댐 공정, (2) 용접 공정, (3) 마찰 교반 공정을 포함한다.Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. The joining method which concerns on 8th Embodiment is a modified example of 7th Embodiment, and differs from 7th Embodiment by the point which has a recessed part in inner corner part I. The joining method which concerns on 8th Embodiment includes (1) abutting process, (2) welding process, and (3) friction stirring process.
(1) 맞댐 공정(1) butt process
맞댐 공정에서는, 도 31의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(151a)의 단부와, 제2 금속 부재(151b)의 단부를 직각으로 맞댄다. 제1 금속 부재(151a) 및 제2 금속 부재(151b)는 판상을 나타내고, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 티탄, 티탄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등 마찰 교반 가능한 금속 재료로 이루어진다. 제1 금속 부재(151a)는, 본체부(152)와, 본체부(152)보다도 얇게 형성된 제1 단차부(153)와, 제1 단차부(153)보다도 얇게 형성된 제2 단차부(154)를 갖는다. 제2 단차부(154)의 길이(p)는, 제2 금속 부재(151b)의 판 두께와 대략 동등하게 형성되어 있다. 제1 단차부(153)의 길이(q)는, 제2 단차부(154)의 길이보다도 작게 형성되어 있다.In the butting step, as shown in FIG. 31A, the end portion of the
맞댐 공정에서는, 도 31의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 금속 부재(151a)의 제2 단차부(154)에, 제2 금속 부재(151b)의 단부면(155)을 접촉시킨다. 그러면, 제1 금속 부재(151a)의 본체부(152), 제1 단차부(153) 및 제2 금속 부재(151b)에 의해 단면으로 볼 때 직사각형의 오목부(M2)가 형성된다. 즉, 제1 금속 부재(151a)와 제2 금속 부재(151b)로 이루어지는 피접합 금속 부재(N4)의 내측 코너부(I)에 나타나는 맞댐부(J111)를 따라 오목부(M2)가 형성된다.In the butting step, as shown in FIG. 31B, the
(2) 용접 공정(2) welding process
용접 공정에서는, 도 31의 (c)에 도시하는 바와 같이, 피접합 금속 부재(N4)의 맞댐부(J111)를 따라 형성된 오목부(M2)에 대해 TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 덧살 용접을 행한다. 또한, 용접 공정에 의해, 형성된 용접 금속(T4)에 있어서, 피접합 금속 부재(N4)의 내면(B)으로부터 돌출된 부분에 대해서는, 절삭하여 평활하게 형성하는 것이 바람직하다.In the welding step, as shown in FIG. 31 (c), a depressed welding such as TIG welding or MIG welding is performed on the concave portion M2 formed along the butt portion J111 of the metal member N4 to be joined. . Moreover, in the weld metal T4 formed by the welding process, it is preferable to cut | disconnect and form smoothly about the part which protruded from the inner surface B of the to-be-joined metal member N4.
(3) 마찰 교반 공정(3) friction stirring process
마찰 교반 공정에서는, 맞댐부(J111)의 외면(A)측으로부터 대형 회전 툴(G)을 사용하여 마찰 교반을 행한다. 마찰 교반 공정에 대해서는, 제7 실시 형태와 대략 동등하므로, 상세한 설명은 생략한다.In a friction stirring process, friction stirring is performed using the large rotating tool G from the outer surface A side of the butt | matching part J111. About a friction stirring process, since it is substantially the same as 7th Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.
본 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 제7 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있는 동시에, 제1 금속 부재(151a)와 제2 금속 부재(151b)를 수직으로 맞대는 경우라도, 오목부(M2)를 형성함으로써 용접 작업을 용이하게 행할 수 있다.According to the joining method according to the present embodiment, the same effect as that in the seventh embodiment can be obtained, and even when the
또한, 구체적인 설명은 생략하지만, 도 32에 도시하는 바와 같이, 제8 실시 형태에 관한 접합 방법을 이용하여, 제1 금속 부재(151a), 제2 금속 부재(151b), 제1 금속 부재(151a)와 동등한 부재인 제3 금속 부재(151c) 및 제2 금속 부재(151b)와 동등한 부재인 제4 금속 부재(151d)로 이루어지는 단면으로 볼 때 직사각형인 통 형상의 구조체(150)를 형성할 수 있다. 이러한 구조체(150)를, 예를 들어 진공 용기로서 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 마찰 교반 공정에 의해 형성된 소성화 영역(W111)과 용접 공정에 의해 형성된 용접 금속(T4)을 중복시켜, 보다 기밀성 및 수밀성을 높여도 좋다.In addition, although the detailed description is abbreviate | omitted, as shown in FIG. 32, the
[제9 실시 형태][Ninth Embodiment]
다음에, 본 발명의 제9 실시 형태에 대해 설명한다. 제9 실시 형태에 관한 접합 방법에서는, 도 33 및 도 34에 도시하는 바와 같이, 원통 형상을 나타내는 통 형상 부재(161a)와, 통 형상 부재(161a)의 단부를 덮는 덮개 부재(161b)를 접합한다. 제9 실시 형태는, 제4 실시 형태의 변형예이다. 본 실시 형태에 관한 접합 방법은, (1) 맞댐 공정, (2) 용접 공정, (3) 마찰 교반 공정을 포함한다.Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. In the joining method which concerns on 9th Embodiment, as shown to FIG. 33 and FIG. 34, the
맞댐 공정에서는, 도 33에 도시하는 바와 같이, 통 형상 부재(161a)의 단부면과 덮개 부재(161b)를 맞댄다. 통 형상 부재(161a)는, 원통을 나타내는 금속 부재이다. 통 형상 부재(161a)의 단부는, 판 두께의 절반의 폭으로 단면으로 볼 때 직사각형으로 절결된 오목 홈부(162)와, 판 두께의 절반의 폭으로 단면으로 볼 때 직사각형을 나타내도록 돌출되는 돌출부(163)를 갖는다.In the butt step, as shown in FIG. 33, the end face of the
덮개 부재(161b)는 통 형상 부재(161a)의 개구부를 간극 없이 덮는 부재이며, 원판 형상의 본체부(164)와, 본체부(164)의 일단부측으로 돌출되어 단면으로 볼 때 원형을 나타내는 돌기부(165)를 갖는다. 돌기부(165)는, 본체부(164)와 동심으로 형성되어 있고, 본체부(164)의 직경보다도 작게 형성되어 있다.The
도 34에 도시하는 바와 같이, 통 형상 부재(161a)와 덮개 부재(161b)를 맞대어, 통 형상 부재(161a)의 오목 홈부(162)와, 덮개 부재(161b)의 돌기부(165)를 접촉시킨다. 통 형상 부재(161a)와 덮개 부재(161b)가 맞대어져 맞댐부(J112)가 형성된다. 통 형상 부재(161a)와 덮개 부재(161b)로 이루어지는 부재를 피접합 금속 부재(N5)로 한다.As shown in FIG. 34, the
(2) 용접 공정(2) welding process
용접 공정에서는, 도 34의 (a)에 도시하는 바와 같이, 피접합 금속 부재(N5)의 내측 코너부(I')에 형성된 맞댐부(J112)를 따라 용접을 행한다. 본 실시 형태에서는, 피접합 금속 부재(N5)의 내면(B)에 평면에서 볼 때 원형으로 용접 금속(T5)이 형성되도록, TIG 용접 또는 MIG 용접 등의 덧살 용접을 행한다.In the welding process, as shown to FIG. 34A, welding is performed along the butt | matching part J112 formed in the inner corner part I 'of the to-be-joined metal member N5. In the present embodiment, the toothed welding such as TIG welding or MIG welding is performed on the inner surface B of the to-be-joined metal member N5 so that the weld metal T5 is formed in a circular shape in plan view.
(3) 마찰 교반 공정(3) friction stirring process
마찰 교반 공정에서는, 도 34의 (b)에 도시하는 바와 같이, 대형 회전 툴(G)을 사용하여 피접합 금속 부재(N5)의 외면(A)측으로부터 맞댐부(J112)를 따라 마찰 교반을 행한다. 마찰 교반 공정에 있어서는, 맞댐부(J112)를 따라 대형 회전 툴(G)을 우회전시키면서, 덮개 부재(161b)의 정면측으로부터 볼 때 반시계 방향으로 이동시켜 마찰 교반을 행한다. 이와 같이, 대형 회전 툴(G)을 우회전시켜 진행 방향 좌측에 덮개 부재(161b)가 배치되도록 설정함으로써, 덮개 부재(161b)측에 공동 결함이 형성될 가능성이 높다. 이에 의해, 공동 결함을 피접합 금속 부재(N5)의 중공부로부터 이격된 위치에서 형성할 수 있다.In the friction stirring step, as illustrated in FIG. 34B, the friction stirring is performed along the butt portion J112 from the outer surface A side of the metal member N5 to be joined using the large rotating tool G. As shown in FIG. Do it. In the friction stirring step, friction stirring is performed by moving the large rotary tool G right along the butt portion J112 while moving counterclockwise from the front side of the
제9 실시 형태에 관한 접합 방법에 따르면, 통 형상 부재(161a)와, 통 형상 부재(161a)의 일단부측을 덮는 덮개 부재(161b)를 접합하는 경우라도, 수밀성 및 기밀성을 높일 수 있다. 즉, 피접합 금속 부재(N5)의 외면(A)으로부터 행하는 마찰 교반 공정에 앞서, 피접합 금속 부재(N5)의 내면(B)측으로부터 용접 공정을 행함으로써, 내면(B)을 가부착한 상태로 마찰 교반을 행할 수 있다. 또한, 피접합 금속 부재(N5)의 내면(B)으로부터 용접을 행함으로써, 내측 코너부(I')와 같은 마찰 교반이 곤란한 개소에서도 장치의 접속 등의 문제가 해소되므로 비교적 용이하게 접합 작업을 행할 수 있다. 또한, 마찰 교반 공정에 앞서 용접 공정을 행하여, 금속 부재끼리를 가부착할 수 있으므로, 마찰 교반 공정의 작업을 용이하게 행할 수 있다.According to the joining method which concerns on 9th Embodiment, even when joining the
이상 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명의 취지에 반하지 않는 범위에 있어서 적절하게 변경이 가능하다. 예를 들어, 용접 공정에서는, TIG 용접 또는 MIG 용접에 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 용접 방법을 채용해도 좋다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it can change suitably in the range which is not contrary to the meaning of this invention. For example, in a welding process, it is not limited to TIG welding or MIG welding, You may employ | adopt another well-known welding method.
1 : 구조체
11 내지 14 : 평판
31 : 탭재
32 : 탭재
F : 소형 회전 툴
G : 대형 회전 툴
H1 내지 H4 : 벽 부재
J : 맞댐부
M1 : 오목부
P1 : 예비 구멍
R1 내지 R4 : 코너 부재
T : 용접 금속
W : 소성화 영역1: structure
11 to 14: reputation
31: tap material
32: tap material
F: small rotating tool
G: large rotating tool
H1 to H4: wall member
J: Butt
M1: recess
P1: spare hole
R1 to R4: corner member
T: welded metal
W: plasticization zone
Claims (9)
상기 맞댐부에 대해 상기 금속 부재의 한쪽 면측으로부터 TIG 용접 또는 MIG 용접에 의한 덧살 용접을 행하여, 상기 맞댐부를 따라 용접 금속을 형성하는 용접 공정을 행한 후,
상기 맞댐부에 대해 상기 금속 부재의 한쪽 면측의 반대측의 면측으로부터 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.It is a joining method of the butt part formed by facing a pair of metal members,
After performing the welding process of forming the weld metal along the said butt part by performing the welding by TIG welding or MIG welding from one surface side of the said metal member with respect to the said butt part,
And a friction stir step of performing friction stir from the surface side on the opposite side of the one surface side of the metal member with respect to the butt portion.
상기 맞댐부에 대해 상기 구조체의 내면측으로부터 TIG 용접 또는 MIG 용접에 의한 덧살 용접을 행하여, 상기 맞댐부를 따라 용접 금속을 형성하는 용접 공정을 행한 후,
상기 맞댐부에 대해 상기 구조체의 외면측으로부터 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 접합 방법.In the tubular structure formed by abutting a plurality of metal members, it is a joining method of the butt portion formed by abutting the metal members,
After performing the welding process of forming the weld metal along the said butt part by performing the welding by TIG welding or MIG welding from the inner surface side of the said structure to the said butt part,
And a friction stir step of performing friction stir from the outer surface side of the structure with respect to the butt portion.
상기 덮개 부재의 금속 부재의 측면과 상기 통 형상 부재의 금속 부재의 측단부면을 맞대어 이루어지는 맞댐부의 접합 방법이며,
상기 맞댐부에 대하여 상기 구조체의 내측 코너부로부터 TIG 용접 또는 MIG 용접에 의한 덧살 용접을 행하여, 상기 맞댐부를 따라 용접 금속을 형성하는 용접 공정을 행한 후,
상기 맞댐부에 대하여 상기 구조체의 외면측으로부터 마찰 교반을 행하는 마찰 교반 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 접합 방법.In the structure formed by butt | matching the cylindrical member which shows a cylindrical shape, and the cover member which covers the edge part of a cylindrical member,
It is a joining method of the butt part which abuts the side surface of the metal member of the said cover member, and the side end surface of the metal member of the said cylindrical member,
After performing a welding process for forming a weld metal along the butt portion by performing a bite welding by TIG welding or MIG welding from the inner corner portion of the structure to the butt portion,
And a friction stir step of performing friction stir from the outer surface side of the structure with respect to the butt portion.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210138092A (en) * | 2019-05-17 | 2021-11-18 | 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤 | Method for manufacturing hollow containers |
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