KR20140082117A - Friction stir Apparatus - Google Patents

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KR20140082117A
KR20140082117A KR1020120151573A KR20120151573A KR20140082117A KR 20140082117 A KR20140082117 A KR 20140082117A KR 1020120151573 A KR1020120151573 A KR 1020120151573A KR 20120151573 A KR20120151573 A KR 20120151573A KR 20140082117 A KR20140082117 A KR 20140082117A
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김흥주
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

A friction stir device according to one embodiment of the present invention includes a device body, a rotation member which is rotationally connected to the device body, and a contact member which is connected to the rotation member in contact with a base material and supplies powder to the base material. Also, the contact member of the friction stir device according to one embodiment of the present invention includes a supply hole to supply the powder. A plurality of supply holes are formed on the contact member. An outer hole formed on the outside of the contact member is downwardly inclined.

Description

마찰교반장치{Friction stir Apparatus}[0001] Friction stir Apparatus [0002]

본 발명은 마찰교반장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰교반과 동시에 모재에 분말소재를 공급할 수 있게 제공함으로써, 마찰교반효과를 향상시킬 수 있는 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a friction stir device, and more particularly, to a friction stir device capable of supplying a powder material to a base material simultaneously with friction stir, thereby improving the friction stir effect.

원자력 발전소에서 사용하고 남은 핵폐기물을 처리하기 위해서 중성자 흡수재로 제조된 용기에 상기 핵폐기물을 수납하여 보관함으로써, 외부로 중성자 유출을 방지할 수 있다.In order to treat nuclear waste used in a nuclear power plant, the nuclear waste is contained in a container made of a neutron absorber and stored, thereby preventing leakage of neutrons to the outside.

즉, 상기 중성자 흡수재는 중성자 흡수 단면적이 크면서도 핵분열성이 아닌 재료로 제공될 수 있다. 그러나 이러한 재료들이 핵폐기물을 처리하기 위한 용기를 제조할 수 있는 판 형상으로 제공되기 위해서는 중성자 흡수 특성을 갖는 소재를 판상의 다른 소재에 분말야금법 등의 제조방법으로 제공되어야만 한다.That is, the neutron absorber can be provided as a material having a large neutron absorption cross-sectional area but not fissile. However, in order for these materials to be provided in a plate shape capable of manufacturing a container for treating nuclear waste, a material having a neutron absorbing property must be provided to a plate-shaped other material by a manufacturing method such as a powder metallurgy method.

그러나, 이러한 분말야금법은 공정이 복잡하고, 고압 환경을 조성하여야 하는 어려움이 있다. 즉, 중성자 흡수 특성을 가지는 분말소재를 판상의 소재와 교반하여 결합시키는 것이 어려운 문제가 있는 것이다.However, such a powder metallurgy process has a complicated process, and it is difficult to form a high-pressure environment. That is, there is a problem that it is difficult to mix the powder material having the neutron absorption characteristic with the plate material by stirring.

한편, 최근의 차체 경량화 및 고유가에 따른 연료절감을 위해, 자동차용 부재 등의 고강도 경량화하기 위해서, 금속의 접합 부위에 회전도구를 설치하여 회전도구와 접합 금속 사이에서 발생하는 마찰열에 의하여 분할된 금속을 접합하는 마찰교반용접(FSW, Friction Stir Welding)이 사용되고 있다. On the other hand, in order to reduce the weight of the vehicle body and the fuel consumption according to the high oil prices, a rotating tool is provided at the joint portion of the metal to increase the strength and weight of the automobile member, Friction Stir Welding (FSW) welding is used.

이와 같은 마찰교반용접을 위한 마찰교반 용접장치는 모재보다 경도가 우수한 재질로 이루어진 회전도구와 상기 회전도구를 회전시키는 구동부재를 포함하고 있다. 그리고 상기 구동부재는 분할된 금속의 접합부에 설치된 회전부재를 회전시키면서 모재의 접합부를 따라 회전부재를 이송하게 된다.The friction stir welding apparatus for friction stir welding includes a rotating tool made of a material harder than the base material and a driving member for rotating the rotating tool. The driving member rotates the rotary member installed at the junction of the divided metals and transfers the rotary member along the joint of the base material.

이에 따라 상기 회전부재와 상기 접합부 사이에는 마찰열이 발생하게 되고, 이러한 마찰열과 회전부재가 가하는 압력에 의하여 연화된 접합부에 소성 유동에 의한 재질의 교반 작용이 활성화되면서 고상 접합이 이루어지게 되는 것이다.As a result, frictional heat is generated between the rotating member and the joining portion, and the agitating action of the material due to the plastic flow is activated in the joining portion softened by the pressure applied by the frictional heat and the rotating member.

그런데, 전술한 마찰 교반 용접 기술은 상기 회전부재에 대하여 마찰 및 교반작업을 반복해야 하기 때문에, 고강도 강판과의 마찰로 인한 마모로 빈번히 교체하여야 하는 문제가 있다.However, since the above-described friction stir welding technique requires repetition of friction and agitation for the rotating member, there is a problem that frequent replacement is required due to abrasion due to friction with the high-strength steel sheet.

종래에는 이를 해결하기 위해, 접합부의 외주부분을 스프레이를 이용하여 질화규소(Si3N4)계 세라믹으로 된 분말소재로 덮어줌으로써 고온 영역에서의 경도의 저하를 억제하여, 모재와의 마찰에 대한 강도의 저하를 억제하도록 하였다.Conventionally, in order to solve this problem, the peripheral portion of the joint is covered with a powder material made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) ceramics by spraying to suppress the decrease in hardness in the high temperature region, .

그러나, 이와 같은 종래 기술은 상기 스프레이를 별도로 구비하여야 하며, 상기 회전부재와 상기 모재 접하는 부분에 상기 스프레이로 분말소재를 정확히 제공하는 것이 용이하지 않는 문제점이 있었다. 이에 의해, 마찰교반용접 작업의 효율을 저하시키는 문제점도 발생하게 되었다.However, such conventional techniques have a problem in that it is difficult to accurately provide the powder material with the spray at the portion where the rotating member contacts the mother material. As a result, the efficiency of the friction stir welding operation is lowered.

따라서, 중성자 흡수재 등의 분말소재와 판재를 교반하거나, 모재를 용접하기 위한 마찰교반장치에서 분말소재를 일체로 제공할 수 있는 발명에 관한 연구가 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for research on an invention capable of integrally providing a powder material in a friction stir apparatus for agitating a powder material and a plate material such as a neutron absorber or welding a base material.

본 발명의 목적은 분말소재를 판재에 교반하거나, 모재에 용접을 위해서 제공하는 경우에 자체적으로 분말소재를 공급할 수 있는 마찰교반장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a friction stir device capable of supplying a powder material itself when the powder material is stirred for a plate material or provided for welding to a base material.

본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치는 장치바디, 상기 장치바디에 회전되게 연결되는 회전부재 및 상기 회전부재에 연결되어 모재에 접촉하게 제공되며, 상기 모재에 분말소재를 공급하는 접촉부재를 포함할 수 있다.A friction stir apparatus according to an embodiment of the present invention includes a device body, a rotating member rotatably connected to the device body, and a contact member connected to the rotating member and provided to be in contact with the base material, .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치의 상기 접촉부재는 상기 분말소재를 공급하도록 형성된 공급홀을 제공하며, 상기 공급홀은 상기 접촉부재에 복수 개가 형성되며, 상기 접촉부재의 외측부에 형성된 외측홀은 하측 방향으로 경사지게 제공될 수 있다.In addition, the contact member of the friction stir device according to an embodiment of the present invention provides a supply hole formed to supply the powder material, a plurality of the supply holes are formed in the contact member, The formed outer hole may be provided inclined downward.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치의 상기 접촉부재에는 상기 모재와의 접촉면적을 넓히도록, 요철부가 형성될 수 있다.The contact member of the friction stir device according to an embodiment of the present invention may be provided with a concavo-convex portion to widen the contact area with the base material.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치의 상기 접촉부재는 상기 모재에 삽입마찰이 용이토록, 중심부 측으로 경사진 형상 또는 볼록한 곡면 형상으로 제공될 수 있다.In addition, the contact member of the friction stir device according to an embodiment of the present invention may be provided in the shape of a convex curved surface inclined toward the center side so that insertion friction can be applied to the base material.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치의 상기 회전부재는 상기 장치바디에 연결된 분말소재 공급부에서 공급받은 분말소재를 상기 접촉부재에 전달토록, 유입홀이 형성되어 제공되는 상단회전판을 포함할 수 있다.Also, the rotating member of the friction stir device according to an embodiment of the present invention includes an upper rotating plate provided with an inlet hole formed therein to transmit the powder material supplied from the powder material supplying unit connected to the apparatus body to the contact member can do.

본 발명의 마찰교반장치는 판재에 교반하거나, 모재에 용접하기 위해서, 분말소재를 자체적으로 공급할 수 있다.The friction stir apparatus of the present invention can supply the powder material itself to stir the plate material or weld it to the base material.

이에 의해, 상기 분말소재를 공급할 위치의 제어 없이도 마찰교반되는 부분에 분말소재를 제공할 수 있어, 마찰교반의 효율을 높을 수 있게 된다. 즉, 모재 내부의 분산 및 개질효과를 더 높일 수 있는 효과가 있다.Thereby, the powder material can be provided to the portion where the friction stir is performed without controlling the position to supply the powder material, and the efficiency of the friction stir can be increased. That is, the effect of dispersing and modifying the inside of the base material can be further enhanced.

또한, 상기 분말소재를 별도의 장치로 공급할 때와 달리, 자유로운 분말의 사용이 가능하여 모재의 성능 및 특성을 바꿀 수 있는 이점도 있다. In addition, unlike the case where the powder material is supplied to a separate apparatus, it is possible to use free powders, so that the performance and characteristics of the base material can be changed.

특히, 중성자 흡수 특성이 있는 분말소재를 교반하여 중성자 흡수재를 제조하는 공정에서 별도의 장치 없이도 상기 분말소재를 교반하여 중성자 흡수재를 제조할 수 있는 이점이 있다.Particularly, there is an advantage that a neutron absorber can be manufactured by stirring the powder material without a separate apparatus in a process of producing a neutron absorber by stirring a powder material having a neutron absorption characteristic.

도 1은 본 발명의 마찰교반장치를 이용하여 분말소재를 교반하는 것을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 마찰교반장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 마찰교반장치에서 접촉부재를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 마찰교반장치에서 접촉부재에 공급홀이 형성된 것을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 마찰교반장치를 이용하여 용접하는 것을 도시한 사시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing stirring of a powder material using a friction stir device of the present invention. FIG.
2 is a cross-sectional view showing a friction stir device of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a contact member in the friction stir device of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a supply hole formed in a contact member in the friction stir device of the present invention.
Fig. 5 is a perspective view showing the welding using the friction stir device of the present invention. Fig.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventive concept. Other embodiments falling within the scope of the inventive concept may readily be suggested, but are also considered to be within the scope of the present invention.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
The same reference numerals are used to designate the same components in the same reference numerals in the drawings of the embodiments.

본 발명의 마찰교반장치(1)는 마찰교반과 동시에 모재(2)에 분말소재(m)를 공급할 수 있게 제공함으로써, 마찰교반효과를 향상시킬 수 있는 발명에 관한 것이다.A friction stir device (1) of the present invention relates to an invention capable of supplying a powdery material (m) to a base material (2) simultaneously with friction stir, thereby improving the friction stir effect.

즉, 본 발명의 마찰교반장치(1)는 판재에 교반하거나, 모재(2)에 용접을 위해서 자체적으로 분말소재(m)를 공급할 수 있는 것이다.That is, the friction stir apparatus 1 of the present invention is capable of stirring the plate material or supplying the powder material m itself for welding to the base material 2.

이에 의해, 분말소재(m)를 공급할 위치의 제어 없이도 마찰교반되는 부분(A)에 분말소재(m)를 정확히 제공할 수 있어, 마찰교반의 효율을 높을 수 있게 된다. 즉, 모재(2) 내부의 분산 및 개질효과를 더 높일 수 있게 된다.Thereby, the powder material m can be accurately provided to the friction stir portion A without controlling the position at which the powder material m is supplied, and the efficiency of the friction stir can be increased. In other words, it is possible to further increase the dispersion and modification effect inside the base material 2.

또한, 상기 분말소재(m)를 별도의 장치로 공급할 때와 달리, 자유로운 분말의 사용가능하여 모재(2)의 성능 및 특성을 바꿀 수도 있다. Further, unlike the case of supplying the powder material m to a separate apparatus, the powder and the powder can be used freely, and the performance and characteristics of the mother material 2 can be changed.

특히, 중성자 흡수 특성이 있는 분말소재(m)를 교반하여 중성자 흡수재를 제조하는 공정에서 별도의 장치 없이도 상기 분말소재(m)를 교반하여 중성자 흡수재를 제조할 수 있다.
Particularly, in the process of producing the neutron absorber by stirring the powder material (m) having the neutron absorbing characteristic, the neutron absorber can be manufactured by stirring the powder material (m) without a separate apparatus.

도 1은 본 발명의 마찰교반장치(1)를 이용하여 분말소재(m)를 교반하는 것을 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 마찰교반장치(1)를 도시한 단면도이다.Fig. 1 is a perspective view showing stirring of a powder material m using the friction stir device 1 of the present invention, and Fig. 2 is a sectional view showing the friction stir device 1 of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치(1)는 장치바디(10), 상기 장치바디(10)에 회전되게 연결되는 회전부재(20) 및 상기 회전부재(20)에 연결되어 모재(2)에 접촉하게 제공되며, 상기 모재(2)에 분말소재(m)를 공급하는 접촉부재(30)를 포함할 수 있다.1 and 2, a friction stir device 1 according to an embodiment of the present invention includes a device body 10, a rotary member 20 rotatably connected to the device body 10, And a contact member 30 which is connected to the base member 20 and is provided to be in contact with the base material 2 and supplies the powder material m to the base material 2. [

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치(1)의 상기 회전부재(20)는 상기 장치바디(10)에 연결된 분말소재 공급부(11)에서 공급받은 분말소재(m)를 상기 접촉부재(30)에 전달토록, 유입홀(21a)이 형성되어 제공되는 상단회전판(21)을 포함할 수 있다.
The rotary member 20 of the friction stir device 1 according to an embodiment of the present invention may be configured such that the powder material m supplied from the powder material supply unit 11 connected to the apparatus body 10 is rotated And an upper rotary plate 21 provided with an inlet hole 21a formed therein so as to be transmitted to the rotary shaft 30.

상기 장치바디(10)는 후술할 회전부재(20)가 연결되어 제공될 수 있는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 장치바디(10)에는 상기 회전부재(20)가 회전가능하게 연결되어 제공될 수 있다.The apparatus body 10 may serve as a rotating member 20 to be described later. That is, the rotary member 20 may be rotatably connected to the apparatus body 10.

한편, 상기 장치바디(10)에는 후술할 접촉부재(30)에 상기 회전부재(20)를 경유하여 분말소재(m)를 제공하는 분말소재 공급부(11)가 제공될 수 있다.The apparatus body 10 may be provided with a powder material supply unit 11 for supplying a powder material m to the contact member 30 through a rotary member 20 as described later.

즉, 상기 분말소재 공급부(11)는 외부와 연결되어 상기 분말소재(m)를 상기 접촉부재(30)로 제공할 수 있는 것이다.That is, the powder material supply unit 11 is connected to the outside to supply the powder material m to the contact member 30. [

상기 분말소재 공급부(11)에서 제공되는 분말소재(m)는 판상의 모재(2)와 섞이기 어려운 소재를 교반에 의해 결합할 수 있도록 제공되는 소재이다.The powder material (m) provided in the powder material supply part (11) is a material provided so that a material which is difficult to mix with the plate-like base material (2) can be combined by stirring.

일례로써, 중성자 흡수재를 제조하는 경우에는, 상기 모재(2)는 알루미늄(Al) 또는 스테인레스 스틸 소재를 함유하게 제공되며, 상기 분말소재(m)는 중성자를 흡수토록, 붕소(B), 카드뮴(Cd), 제논(Xe), 하프늄(Hf) 중 적어도 하나를 함유하는 물질로 제공될 수 있다.For example, in the case of producing a neutron absorber, the base material 2 is provided to contain aluminum (Al) or a stainless steel material, and the powder material m may contain boron (B), cadmium Cd), xenon (Xe), and hafnium (Hf).

이는 원자력 발전소에서 사용하고 남은 핵폐기물을 용기에 수납하여 처리하는 경우에, 사용되는 용기가 외부로 중성자 유출하는 것을 방지할 수 있도록, 중성자 흡수 특성이 있는 소재로 형성될 필요가 있는데, 기존에는 이러한 중성자 흡수 특성이 있는 소재를 분말야금법 등의 제조방법으로 제공하였으나, 이러한 분말야금법은 공정이 복잡하고, 고압 환경을 조성하여야 하는 어려움이 있어, 본 발명에서는 마찰교반장치(1)를 이용하여 상기 중성자 흡수재를 제조할 수 있도록 제시한 것이다.It is necessary to be formed of a material having a neutron absorption property so that the container used can be prevented from discharging the neutrons to the outside when the nuclear waste used in the nuclear power plant is stored in the container and treated. The powder metallurgy method has a complicated process and it is difficult to form a high-pressure environment. In the present invention, by using the friction stir device 1, So that the neutron absorber can be manufactured.

한편, 상기 장치바디(10)는 마찰교반되는 위치를 변경시킬 수 있도록 외부에 제공되는 이동수단에 연결될 수 있다. 즉, 상기 장치바디(10)가 상기 회전부재(20)와 연계되어 후술할 접촉부재(30)를 이동시키며 모재(2)에 밀착시켜 마찰교반하기 위해서 외부의 이동수단에 연결될 수 있는 것이다.Meanwhile, the apparatus body 10 may be connected to moving means provided to the outside so as to change the position where the friction stirs. That is, the apparatus body 10 can be connected to an external moving means to move the contact member 30, which will be described later, in association with the rotating member 20, and to closely contact the base member 2 and frictionally stir.

또한, 상기 장치바디(10)에는 후술할 회전부재(20) 내지 접촉부재(30)를 예열할 수 있는 예열수단이 제공될 수도 있다. 이와 같은 예열수단은 상기 모재(2)와의 사이에 발생하는 마찰열을 신속히 높일 수 있는 것은 물론, 상기 분말소재(m)를 가열하여 교반작업의 성능을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 접촉부재(30)의 마모를 감소시킬 수 있다.Also, the apparatus body 10 may be provided with preheating means capable of preheating the rotating member 20 to the contact member 30, which will be described later. Such preheating means can rapidly increase the frictional heat generated between the base material 2 and the base material 2 as well as improve the performance of the stirring work by heating the powder material m, The abrasion of the substrate can be reduced.

한편, 상기 장치바디(10)에는 상기 회전부재(20) 내지 상기 접촉부재(30)를 냉각할 수 있는 냉각수단이 제공될 수도 있다. 이와 같은 냉각수단은 상기 회전부재(20) 내지 상기 접촉부재(30)가 회전 또는 마찰에 의해 과열되면, 이를 냉각시킴으로써 장치의 오작동을 방지하고 성능을 유지할 수 있게 할 수 있다.
Meanwhile, the apparatus body 10 may be provided with cooling means for cooling the rotary member 20 or the contact member 30. [ When the rotary member 20 or the contact member 30 is overheated due to rotation or friction, such a cooling device can cool the device so as to prevent malfunction of the device and to maintain performance.

상기 회전부재(20)는 후술할 접촉부재(30)를 회전할 수 있게 제공하는 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 모재(2)와 상기 접촉부재(30) 사이에 마찰열을 발생시켜 상기 분말소재(m)와 상기 모재(2)를 교반할 수 있도록 제공할 수 있는 것이다.The rotary member 20 may serve to provide a contact member 30 to be described later. That is, frictional heat is generated between the base material 2 and the contact member 30 to provide the powder material m and the base material 2 so as to be stirred.

이를 위해, 상기 회전부재(20)는 회전수단인 모터(22)를 제공할 수 있으며, 상기 모터(22)는 상기 접촉부재(30)와 결합된 결합부(24)를 회전시킴으로써, 상기 접촉부재(30)를 회전시킬 수 있게 된다.For this purpose, the rotary member 20 may provide a motor 22 as a rotating means, and the motor 22 may rotate the engaging portion 24 engaged with the contact member 30, (30) can be rotated.

한편, 상기 장치바디(10)에서 제공된 분말소재(m)를 후술할 접촉부재(30)로 전달하기 위해서, 상기 회전부재(20)는 상단회전판(21)을 제공할 수 있다. 즉, 회전하는 부재로 상기 분말소재(m)를 공급하기 위해서 상기 상단회전판(21)은 상기 모터(22)와 중앙부가 연결되고, 외측부에는 상기 분말소재(m)가 유입될 수 있는 유입홀(21a)이 형성되어 제공될 수 있는 것이다.Meanwhile, the rotating member 20 may provide an upper rotating plate 21 to transmit the powder material m provided in the apparatus body 10 to the contact member 30 to be described later. That is, in order to supply the powder material m to the rotating member, the upper rotary plate 21 is connected to the motor 22 at its center portion, and at the outer side thereof, an inflow hole 21a may be formed and provided.

구체적으로, 상기 장치바디(10)에는 상기 분말소재 공급부(11)에서 공급한 분말소재(m)가 가득차게 되며, 유입되는 분말소재(m)가 상기 상단회전판(21)에 인접한 분말소재(m)를 가압함으로써, 상기 상단회전판(21)이 회전하더라도, 상기 유입홀(21a)로 상기 분말소재(m)가 통과하여 제공될 수 있는 것이다.More specifically, the powder material m supplied from the powder material supply unit 11 is filled in the apparatus body 10 and the powder material m introduced into the apparatus body 10 is mixed with the powder material m The powder material m can be supplied through the inlet hole 21a even if the upper rotating plate 21 rotates.

한편, 상기 회전부재(20)는 상기 상단회전판(21)을 통과하여 제공된 상기 분말소재(m)가 상기 접촉부재(30)로 제공될 수 있도록, 중공부(23)를 포함할 수 있으며, 상기 중공부(23)는 상기 결합부(24)를 경유하여 상기 접촉부재(30)의 공급홀(31)로 제공될 수 있다.The rotating member 20 may include a hollow portion 23 so that the powder material m provided through the upper rotating plate 21 can be provided to the contact member 30, The hollow portion 23 may be provided in the supply hole 31 of the contact member 30 via the engaging portion 24. [

또한, 상기 분말소재(m)는 회전하는 상기 회전부재(20)에 제공될 수도 있으나, 상기 회전부재(20)를 정지시킨 후에 상기 중공부(23)에 상기 분말소재(m)를 공급하여 저장한 후에, 상기 회전부재(20)를 회전시켜 마찰교반작업을 수행할 수도 있다.
The powder material m may be provided on the rotating rotary member 20 but the powder material m may be supplied to the hollow portion 23 after the rotary member 20 is stopped, The rotating member 20 may be rotated to perform the friction stir operation.

상기 접촉부재(30)는 상기 모재(2)와 접촉되어 상기 분말소재(m)를 상기 모재(2)와 교반하여 섞을 수 있도록 마찰열을 발생시키는 역할을 한다.The contact member 30 is in contact with the base material 2 to generate frictional heat so that the powder material m can be mixed with the base material 2 by mixing.

이를 위해, 상기 접촉부재(30)는 상기 모재(2)와의 접촉면적을 넓힐 수 있도록, 요철부(34)가 형성되거나, 경사면 내지 곡면을 제공할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.For this, the contact member 30 may be provided with a concave-convex portion 34 or may provide an inclined surface or a curved surface so as to widen the contact area with the base material 2. A detailed description thereof will be given later with reference to Fig.

한편, 상기 접촉부재(30)에는 상기 분말소재(m)를 상기 모재(2) 상으로 제공할 수 있는 공급홀(31)이 형성될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
The contact member 30 may be provided with a supply hole 31 capable of providing the powder material m on the base material 2. A detailed description thereof will be given later with reference to FIG. .

도 3은 본 발명의 마찰교반장치(1)에서 접촉부재(30)를 도시한 단면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치(1)의 상기 접촉부재(30)에는 상기 모재(2)와의 접촉면적을 넓히도록, 요철부(34)가 형성될 수 있다.3 is a cross-sectional view showing the contact member 30 in the friction stir device 1 of the present invention. Referring to FIG. 3, the contact member 30 of the friction stir device 1 according to the embodiment of the present invention The irregular portion 34 may be formed to widen the contact area with the base material 2.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치(1)의 상기 접촉부재(30)는 상기 모재(2)에 삽입마찰이 용이토록, 중심부 측으로 경사진 형상 또는 볼록한 곡면 형상으로 제공될 수 있다.Further, the contact member 30 of the friction stir device 1 according to the embodiment of the present invention may be provided in a shape of a curved shape or a convex shape inclined toward the center side so as to allow insertion friction in the base material 2 .

즉, 상기 접촉부재(30)는 상기 모재(2)와 접촉하여 마찰열을 발생시키는 효과를 높이기 위해서, 상기 요철부(34)가 형성되거나, 경사면 내지 곡면을 제공할 수 있는 것이다.That is, the contact member 30 may be provided with the irregular portion 34 or may provide a sloped surface or a curved surface in order to enhance the effect of generating frictional heat in contact with the base material 2.

상기 접촉부재(30)에 요철부(34)가 형성되는 경우에는 상기 모재(2)와 상기 접촉부재(30)의 접촉면적을 넓힐 수 있게 된다. 즉, 상기 접촉부재(30)의 일단부에 요철 형상의 요철부(34)가 제공될 수 있는 것이다.When the concave and convex portions 34 are formed on the contact member 30, the contact area between the base material 2 and the contact member 30 can be widened. That is, one end of the contact member 30 may be provided with a concave-convex irregular portion 34.

한편, 상기 접촉부재(30)에는 상기 모재(2)와의 삽입마찰이 용이하도록, 경사면 내지 곡면을 제공할 수 있는데, 이와 같은 형상의 경우에는 상기 접촉부재(30)와 상기 모재(2)의 초기 접촉면적을 작게하여 마찰력이 집중할 수 있도록 제공하여 마찰열을 쉽게 높일 수 있으며, 이후에 점점 상기 접촉부재(30)가 상기 모재(2)에 밀착되며, 마찰면적을 넓힐 수 있게 제공할 수 있게 된다.
The contact member 30 may be provided with an inclined surface or a curved surface so as to facilitate the friction between the contact member 30 and the base material 2. In this case, The frictional heat can be easily increased by providing a frictional force to concentrate by reducing the contact area, and then the contact member 30 is gradually brought into close contact with the base material 2 and can provide a wide frictional area.

도 4는 본 발명의 마찰교반장치(1)에서 접촉부재(30)에 공급홀(31)이 형성된 것을 도시한 단면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰교반장치(1)의 상기 접촉부재(30)는 상기 분말소재(m)를 공급하도록 형성된 공급홀(31)을 제공하며, 상기 공급홀(31)은 상기 접촉부재(30)에 복수 개가 형성되며, 상기 접촉부재(30)의 외측부에 형성된 외측홀(32)은 하측 방향으로 경사지게 제공될 수 있다.4 is a cross-sectional view showing a supply hole 31 formed in the contact member 30 in the friction stir device 1 of the present invention. Referring to FIG. 4, the friction stir device 1 according to an embodiment of the present invention, Wherein the contact member 30 of the contact member 30 provides a supply hole 31 formed to supply the powder material m and a plurality of the supply holes 31 are formed in the contact member 30, The outer holes 32 formed in the outer portions of the first and second plates 30 and 30 may be inclined downward.

즉, 상기 접촉부재(30)에 공급홀(31)을 제공함으로써, 상기 분말소재 공급부(11)에서 공급된 분말소재(m)가 상기 모재(2) 상으로 제공될 수 있는 것이다.That is, by providing the supply hole 31 in the contact member 30, the powder material m supplied from the powder material supply unit 11 can be provided on the base material 2.

상기 공급홀(31)은 상기 분말소재 공급부(11)에서 공급된 분말소재(m)가 상기 회전부재(20) 및 상기 접촉부재(30)를 거쳐 상기 모재(2)에 제공될 수 있는 부분에 형성될 수 있다. 즉, 상기 분말소재 공급부(11)에서 공급된 분말소재(m)가 상기 접촉부재(30)를 통하여 상기 모재(2)에 제공될 수 있도록 상기 접촉부재(30)의 내부에 상기 공급홀(31)이 형성될 수 있는 것이다.The supply hole 31 is formed in a part where the powder material m supplied from the powder material supply part 11 can be supplied to the base material 2 via the rotary member 20 and the contact member 30 . That is, the powder material m supplied from the powder material supply unit 11 is supplied to the inside of the contact member 30 so as to be supplied to the base material 2 through the contact member 30, ) Can be formed.

상기 공급홀(31)은 상기 모재(2)에 고르게 분포되어 제공되기 위해서, 중앙부에 형성된 중심홀(33) 및 외측부에 형성된 외측홀(32) 중 적어도 하나를 제공할 수 있다. 즉, 상기 접촉부재(30)로 제공된 분말소재(m)는 다수의 상기 중심홀(33) 내지 상기 외측홀(32)로 분산되어 상기 모재(2)에 제공될 수 있는 것이다.The supply holes 31 may be provided with at least one of a center hole 33 formed in the central portion and an outer hole 32 formed in the outer portion so as to be uniformly distributed in the base material 2. That is, the powder material m provided to the contact member 30 can be dispersed in the plurality of the center holes 33 to the outer holes 32 and can be provided to the base material 2.

상기 외측홀(32)은 유입된 상기 분말소재(m)의 방출을 원활하게 하기 위해서, 하측 방향으로 경사지게 제공될 수 있다. 즉, 상기 분말소재(m)는 상기 분말소재 공급부(11)에서 제공하는 가압력에 의해서 하측으로 밀려져 제공될 수 있으나, 자중(自重)에 의해 하측으로 제공될 수 있도록, 하측 방향으로 경사지게 형성된 외측홀(32)을 형성할 수 있는 것이다.
The outer hole 32 may be provided to be inclined downward in order to facilitate the discharge of the powder material m introduced therein. That is, the powder material m may be provided by being pushed downward by the pressing force provided by the powder material supply unit 11, but it may be provided on the outer side formed to be downwardly inclined so as to be provided downward by its own weight The hole 32 can be formed.

도 5는 본 발명의 마찰교반장치(1)를 이용하여 용접하는 것을 도시한 사시도로써, 이를 참조하면 본 발명의 마찰교반장치(1)는 상기 분말소재(m)와 상기 모재(2)를 교반하기 위해 제공될 수 있으나, 마찰교반용접(FSW, Friction Stir Welding)을 위해 제공될 수도 있다.5 is a perspective view showing welding using the friction stir device 1 of the present invention. Referring to FIG. 5, the friction stir device 1 of the present invention stirs the powder material m and the base material 2 But may also be provided for Friction Stir Welding (FSW).

즉, 접합하고자 하는 모재(2)에 접촉부재(30)를 접촉시켜 마찰에 의해 발생한 마찰열로 마찰부위에 소성변형을 일으킴으로써 접합하는 마찰교반 용접에 본 발명의 마찰교반장치(1)를 이용할 수 있는 것이다.That is, the friction stir welding apparatus 1 of the present invention can be used for friction stir welding in which the contact member 30 is brought into contact with the base material 2 to be welded to cause plastic deformation at the friction region due to frictional heat generated by friction It is.

이는 기존의 마찰교반 용접을 위한 장치가 별도의 스프레이에서 분말소재(m)를 분사하여 공급하던 것을, 본 발명의 마찰교반장치(1)에서는 상기 분말소재(m)를 마찰교반장치(1) 자체에서 공급할 수 있도록 제공하여, 마찰교반용접의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.This is because in the friction stir welding apparatus 1 of the present invention, the powder material m is supplied to the friction stir device 1 itself So that the reliability of the friction stir welding can be improved.

다시 말해, 상기 접촉부재(30)에 형성된 공급홀(31)을 통하여 용접부위(W)에 분말소재(m)를 제공하고, 상기 접촉부재(30)가 상기 회전부재(20)에 의해 회전되어 마찰열을 발생시키면, 이와 같은 마찰열에 의해, 상기 모재(2)를 용접(W)시킬 수 있게 되는 것이다.In other words, the powder material m is provided to the welded portion W through the supply hole 31 formed in the contact member 30, and the contact member 30 is rotated by the rotary member 20 When frictional heat is generated, the base material 2 can be welded (W) by such frictional heat.

이러한 경우에는 상기 분말소재(m)를 용접부위(W)에 정확히 제공하기 위한 장치의 제어가 불필요하여, 용접의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In this case, it is unnecessary to control the apparatus for accurately providing the powder material m to the welding spot W, thereby improving the reliability of welding.

1 : 마찰교반장치 2 : 모재
10: 장치바디 11: 분말소재 공급부
20: 회전부재 21: 상단회전판
22: 모터 23: 중공부
24: 결합부 30: 접촉부재
31: 공급홀 32: 외측홀
33: 중심홀 34: 요철부1: Friction stirrer 2: Base material
10: Device body 11: Powder material supply part
20: rotating member 21: upper rotating plate
22: motor 23: hollow part
24: engaging portion 30: contact member
31: supply hole 32: outer hole
33: center hole 34: concave / convex portion

Claims (5)

장치바디;
상기 장치바디에 회전되게 연결되는 회전부재; 및
상기 회전부재에 연결되어 모재에 접촉하게 제공되며, 상기 모재에 분말소재를 공급하는 접촉부재;
를 포함하는 마찰교반장치.Device body;
A rotating member rotatably connected to the apparatus body; And
A contact member connected to the rotating member and provided to be in contact with the base material, for supplying a powder material to the base material;
. 제1항에 있어서,
상기 접촉부재는 상기 분말소재를 공급하도록 형성된 공급홀;
을 제공하며,
상기 공급홀은 상기 접촉부재에 복수 개가 형성되며,
상기 접촉부재의 외측부에 형성된 외측홀은 하측 방향으로 경사지게 제공되는 마찰교반장치.The method according to claim 1,
Wherein the contact member comprises: a supply hole formed to supply the powder material;
Lt; / RTI >
A plurality of supply holes are formed in the contact member,
And the outer hole formed in the outer side of the contact member is provided inclined downward. 제2항에 있어서,
상기 접촉부재에는 상기 모재와의 접촉면적을 넓히도록, 요철부가 형성된 마찰교반장치.3. The method of claim 2,
And the contact member is provided with a concavo-convex portion to widen the contact area with the base material. 제2항에 있어서,
상기 접촉부재는 상기 모재에 삽입마찰이 용이토록, 중심부 측으로 경사진 형상 또는 볼록한 곡면 형상으로 제공되는 마찰교반장치.3. The method of claim 2,
Wherein the contact member is provided in the base material in such a shape as to be inclined toward the center side or in a convex curved shape so as to allow insertion friction. 제2항에 있어서,
상기 회전부재는 상기 장치바디에 연결된 분말소재 공급부에서 공급받은 분말소재를 상기 접촉부재에 전달토록, 유입홀이 형성되어 제공되는 상단회전판;
을 포함하는 마찰교반장치.3. The method of claim 2,
Wherein the rotary member comprises: an upper rotating plate provided with an inlet hole formed therein to transmit a powder material supplied from a powder material supply unit connected to the device body to the contact member;
.
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