KR20150123944A

KR20150123944A - 부재의 접합 방법

Info

Publication number: KR20150123944A
Application number: KR1020157027897A
Authority: KR
Inventors: 료 요시다; 히사시 호리
Original assignee: 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2015-11-04
Also published as: WO2014181781A1; KR101708140B1; TW201442809A; TWI579082B; JP2014217866A; CN105189015A; CN105189015B; JP5900410B2

Abstract

측벽부의 붕괴를 방지함과 함께, 마찰 압접에 의한 접합부에 발생하는 버어를 저감시킬 수 있는 부재의 접합 방법을 제공한다. 한 쌍의 제1 종변부(14)와 한 쌍의 제1 횡변부(15)로 구성되고 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부(12)를 구비한 제1 부재(2)와, 한 쌍의 제2 종변부(24)와 한 쌍의 제2 횡변부(25)로 구성되고 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부(22)를 구비한 제2 부재(3)를 준비하는 준비 공정과, 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)의 단부면끼리를 각각 맞대고, 제1 종변부(14)의 길이 방향과 평행하게 왕복 이동시켜 마찰 압접하는 마찰 압접 공정을 포함하고, 제1 횡변부(15)의 단부면의 적어도 일부와 제2 횡변부(25)의 단부면의 적어도 일부에, 마찰 압접 공정의 개시시에 있어서 간격을 두고 대향하는 이격면을 설치해 두고, 마찰 압접 공정의 진행에 수반하여, 이격면끼리가 접촉하여 마찰 압접되는 것을 특징으로 한다.

Description

부재의 접합 방법 {MEMBER JOINING METHOD}

본 발명은, 부재의 접합 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 특허문헌 1에는 원통 형상을 나타내는 금속 부재끼리를 마찰 압접에 의해 접합하는 방법이 개시되어 있다. 이 접합 방법은, 원통 형상의 금속 부재의 단부면끼리를 압박하면서 중심축 주위로 고속 회전시킴으로써, 접합면에 마찰열을 발생시켜 양 부재를 접합한다고 하는 것이다.

국제 공개 제2008/010265호 팸플릿

금속 부재끼리를 맞댄 맞댐부가 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상을 나타내는 경우, 금속 부재끼리를 회전시켜 접합할 수 없으므로, 금속 부재끼리를 직선상으로 왕복 이동시켜 접합하는 것이 생각된다. 도 27은 과제를 설명하기 위한 도면이며, (a)는 접합 전의 분해 사시도, (b)는 접합 전의 단면도, (c)는 접합 후의 단면도이다.

도 27의 (a)에 도시하는 바와 같이, 여기서는, 제1 부재(101)와 제2 부재(110)를 마찰 압접에 의해 접합하는 경우를 예시한다. 제1 부재(101)는, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 측벽부(102)와, 측벽부(102)에 등간격으로 배치된 구획부(103)를 갖는다. 제2 부재는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(111)와, 저부(111)에 현수되는 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 측벽부(112)를 갖는다.

이러한 평면에서 볼 때 직사각형인 부재에 대해 마찰 압접을 행할 때에는, 도 27의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 부재(101)의 외측을 고정 지그(120)로 이동 불가능하게 구속하면서, 측벽부(102)의 상단부면과 측벽부(112)의 하단부면끼리를 맞댄다. 그리고, 측벽부(102)의 종변부(105)의 길이 방향과 평행하게 제1 부재(101) 및 제2 부재(110)를 상대적으로 왕복 이동시켜 접합하는 것이 생각된다.

도 27의 (c)에 도시하는 바와 같이, 고정 지그(120)로 제1 부재(101)의 외측을 고정하고 있으므로, 마찰 압접에 의해 제1 부재(101)의 횡변부(106)에 판 두께 방향의 응력이 작용하면, 횡변부(106)의 선단이 내측으로 붕괴되어, 접합 불량으로 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 제1 부재(101)와 제2 부재(110)의 외면이 오목하게 되어 버려, 의장성 등에도 악영향을 미친다고 하는 문제가 있다.

또한, 예를 들어 측벽부(102)와 구획부(103)로 둘러싸인 공간을 유체의 유로로서 이용하는 경우는, 횡변부(106)의 붕괴에 의해 당해 유로가 폐색된다고 하는 문제가 있다. 또한, 마찰 압접에 의해 측벽부(102, 112)의 내면에 버어가 많이 발생한 경우에 있어서도 당해 유로가 폐색된다고 하는 문제가 있다.

이러한 관점에서, 본 발명은 측벽부의 붕괴를 방지함과 함께, 마찰 압접에 의해 접합부에 발생하는 버어를 저감시킬 수 있는 부재의 접합 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 판상을 나타내는 한 쌍의 제1 종변부와 판상을 나타내는 한 쌍의 제1 횡변부로 구성되고 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부를 구비한 제1 부재와, 판상을 나타내는 한 쌍의 제2 종변부와 판상을 나타내는 한 쌍의 제2 횡변부로 구성되고 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부를 구비한 제2 부재를 준비하는 준비 공정과, 상기 제1 종변부 및 상기 제1 횡변부의 단부면과 상기 제2 종변부 및 상기 제2 횡변부의 단부면을 각각 맞대고, 상기 제1 종변부의 길이 방향과 평행하게 왕복 이동시켜 마찰 압접하는 마찰 압접 공정을 포함하고, 상기 제1 횡변부의 상기 단부면의 적어도 일부와 상기 제2 횡변부의 상기 단부면의 적어도 일부에, 상기 마찰 압접 공정의 개시시에 있어서 간격을 두고 대향하는 이격면을 설치해 두고, 상기 마찰 압접 공정의 진행에 수반하여, 상기 이격면끼리가 접촉하여 마찰 압접되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 판상을 나타내는 한 쌍의 제1 종변부와 판상을 나타내는 한 쌍의 제1 횡변부로 구성되고 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부를 구비한 제1 부재와, 제2 부재를 준비하는 준비 공정과, 상기 제2 부재에 의해 상기 제1 종변부 및 상기 제1 횡변부의 단부면과 상기 제1 부재의 개구를 폐색함과 함께 상기 제1 부재의 상기 단부면과 대향하는 대향면을 맞대고, 상기 제1 종변부의 길이 방향과 평행하게 왕복 이동시켜 마찰 압접하는 마찰 압접 공정을 포함하고, 상기 제1 횡변부의 상기 단부면의 적어도 일부와 상기 대향면의 적어도 일부에, 상기 마찰 압접 공정의 개시시에 있어서 간격을 두고 대향하는 이격면을 설치해 두고, 상기 마찰 압접 공정의 진행에 수반하여, 상기 이격면끼리가 접촉하여 마찰 압접되는 것을 특징으로 한다.

이러한 방법에 의하면, 마찰 압접에 의해 판 두께 방향의 응력을 받는 횡변부측에 있어서, 마찰 압접의 개시시에는 이격되고, 마찰 압접의 진행에 수반하여 접촉하는 한 쌍의 이격면을 설치하고 있다. 이에 의해, 당해 한 쌍의 이격면은, 다른 부위보다도 늦게 서로 마찰되므로, 횡변부에 발생하는 마찰열이나 이 부위에 작용하는 응력을 작게 할 수 있다. 따라서, 측벽부의 붕괴를 억제함과 함께 접합부에 발생하는 버어를 적게 할 수 있다.

또한, 상기 제1 횡변부의 단부면 및 상기 제2 횡변부의 단부면 중 적어도 어느 한쪽에 절결부를 형성하여 상기 이격면을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 횡변부의 단부면 및 상기 대향면 중 적어도 어느 한쪽에 절결부를 형성하여 상기 이격면을 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 방법에 의하면, 이격면을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 상기 절결부의 절결 높이를 0.15㎜ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

이러한 방법에 의하면, 보다 확실하게 측벽부의 붕괴를 억제함과 함께 접합부에 발생하는 버어를 적게 할 수 있다.

또한, 상기 제1 횡변부의 단부면 및 상기 제2 횡변부의 단부면 중 적어도 어느 한쪽의 코너부를 모따기하여 상기 이격면을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 횡변부의 단부면 및 상기 대향면 중 적어도 어느 한쪽의 코너부를 모따기하여 상기 이격면을 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 방법에 의하면, 이격면을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 상기 모따기의 높이를 1.0㎜ 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 마찰 압접 공정 후에, 마찰 압접 공정에서 발생한 버어를 용가재로 하여, 마찰 압접에 의한 접합부를 따라 용접을 실시하는 용접 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 방법에 의하면, 접합된 부재의 외면을 깨끗하게 마무리할 수 있다.

본 발명에 관한 부재의 접합 방법에 따르면, 측벽부의 붕괴를 방지함과 함께, 마찰 압접에 의해 접합부에 발생하는 버어를 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 중공 용기의 분해 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 제1 부재의 확대 평면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 제2 부재의 단부 주위의 확대도이며, (a)는 평면도이고, (b)는 사시도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 중공 용기의 단면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법의 맞댐 공정을 도시하는 도면이며, (a)는 사시도이고, (b)는 (a)의 I-I 화살표도이다.
도 6의 (a)는 도 5의 (b)의 II-II 화살표도이고, (b)는 도 6의 (a)의 III 화살표도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 관한 중공 용기의 분해 사시도이다.
도 8은 제3 실시 형태에 관한 플랜지가 구비된 통 형상체의 분해 사시도이다.
도 9는 제3 실시 형태에 관한 제2 부재를 이면측으로부터 본 사시도이다.
도 10은 제3 실시 형태에 관한 플랜지가 구비된 통 형상체를 도시하는 도면이며, (a)는 측단면도이고, (b)는 (a)의 IV-IV 단면도이다.
도 11은 제3 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법의 맞댐 공정을 도시하는 도면이며, (a)는 정면도이고, (b)는 (a)의 V-V 화살표도이다.
도 12는 제4 실시 형태에 관한 중공 용기를 도시하는 분해 사시도이다.
도 13은 제5 실시 형태에 관한 중공 용기를 도시하는 분해 사시도이다.
도 14는 제5 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법의 맞댐 공정을 도시하는 단면도이다.
도 15는 제6 실시 형태에 관한 플랜지가 구비된 중공 용기를 도시하는 분해 사시도이다.
도 16은 제6 실시 형태에 관한 제2 부재를 이면측으로부터 본 사시도이다.
도 17은 제6 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법의 맞댐 공정을 도시하는 측단면도이다.
도 18은 제7 실시 형태에 관한 제2 부재를 이면측으로부터 본 사시도이다.
도 19는 실시예 A를 도시하는 도면이며, (a)는 분해 사시도이고, (b)는 맞댄 후의 정면도이다.
도 20은 실시예 A의 변형량의 측정 방법을 도시하는 측단면도이다.
도 21은 실시예 A의 결과를 나타내는 표이다.
도 22는 실시예 A의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 23은 실시예 B를 도시하는 도면이며, (a)는 분해 사시도이고, (b)는 맞댄 후의 정면도이다.
도 24는 실시예 B에 있어서 맞댄 후의 측단면도이다.
도 25는 실시예 B의 결과를 나타내는 표이다.
도 26은 실시예 B의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 27은 과제를 설명하기 위한 도면이며, (a)는 접합 전의 분해 사시도, (b)는 접합 전의 단면도, (c)는 접합 후의 단면도이다.

[제1 실시 형태]

본 발명의 제1 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 부재의 접합 방법에서는, 금속 부재끼리를 접합하여 중공 용기(1)를 제조하는 경우를 예시한다. 중공 용기(1)는, 예를 들어 내부에 유체를 흘려 전열 부재로서 사용된다.

중공 용기(1)는, 제1 부재(2)와, 제2 부재(3)로 구성된다. 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)의 재료는, 마찰 압접이 가능한 금속 또는 수지라면 특별히 제한되지 않지만, 본 실시 형태에서는 모두 알루미늄 합금을 사용하고 있다. 또한, 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)의 내력도 특별히 제한되지 않지만, 본 실시 형태에서는, 제1 부재(2)의 내력보다도 제2 부재(3)의 내력의 쪽이 커지도록 설정되어 있다. 즉, 후기하는 마찰 압접 공정시에, 제1 부재(2)보다도 제2 부재(3)의 쪽이 연화되기 어렵게 되어 있다. 우선, 접합하기 전의 제1 부재(2)와 제2 부재(3)의 구성에 대해 설명한다.

제1 부재(2)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(11)와, 저부(11)에 기립 설치된 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부(12)와, 제1 측벽부(12)의 내부에 형성된 복수의 구획부(13)로 구성되어 있다. 제1 부재(2)의 성형 방법은 특별히 제한되지 않지만, 본 실시 형태에서는 압출 성형에 의해 제1 측벽부(12)와 구획부(13)를 일체 성형한 후, 당해 성형품의 단부에 저부(11)를 접합하고 있다.

제1 측벽부(12)는, 제1 종변부(14, 14)와, 제1 횡변부(15, 15)로 구성되어 있다. 제1 종변부(14, 14)는, 판상을 나타내고 서로 이격되어 평행하게 배치되어 있다. 제1 횡변부(15, 15)는, 판상을 나타내고 서로 이격되어 평행하게 배치되어 있다. 제1 종변부(14)는, 제1 횡변부(15)에 대해 수직으로 되어 있다. 제1 종변부(14)의 상단부면(14a)과 제1 횡변부(15)의 상단부면(15a)은 동일 평면이 되도록 되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1 종변부(14)의 가상 경계면(측단부면)(14b)은, 제1 횡변부(15)의 가상 경계면(측면)(15e)에 접속되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 상단부면(15a)은 3개의 영역으로 나뉜다. 후기하는 맞댐 공정에 있어서 하단부면(25a)과 접촉하는 면을 상단부면(15a₁, 15a₁)으로 하고, 하단부면(25a)과 이격되는 면을 상단부면(15a₂)으로 한다.

구획부(13)는, 판상을 나타내고 제1 종변부(14, 14)에 대해 수직으로 연결되어 있다. 구획부(13)는, 등간격으로 복수매 배치되어 있다. 제1 측벽부(12)와 구획부(13)로 형성된 복수의 공간은, 유체가 흐르는 유로(P, P …)로서 사용된다. 구획부(13)의 상단부면(13a)은, 상단부면(14a, 15a)과 동일 평면이 되도록 되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 제2 부재(3)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(21)와, 저부(21)로부터 현수된 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부(22)로 구성되어 있다. 제2 부재(3)의 내부에는, 저부(21)와 제2 측벽부(22)로 구성된 오목부(Q)가 형성되어 있다. 제2 부재(3)의 성형 방법은 특별히 제한되지 않지만, 본 실시 형태에서는 다이캐스트에 의해 일체 성형되어 있다.

제2 측벽부(22)는, 제2 종변부(24, 24)와, 제2 횡변부(25, 25)로 구성되어 있다. 제2 종변부(24, 24)는, 판상을 나타내고 서로 이격되어 평행하게 배치되어 있다. 제2 횡변부(25, 25)는, 판상을 나타내고 서로 이격되어 평행하게 배치되어 있다. 제2 종변부(24)는, 제2 횡변부(25)에 대해 수직으로 되어 있다. 제2 종변부(24)의 길이 및 판 두께는, 제1 종변부(14)의 길이 및 판 두께와 각각 동등하게 되어 있다. 또한, 제2 횡변부(25)의 길이 및 판 두께는, 제1 횡변부(15)의 길이 및 판 두께와 동등하게 되어 있다. 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제2 종변부(24)의 가상 경계면(측단부면)(24b)은, 제2 횡변부(25)의 가상 경계면(25e)에 접속되어 있다.

도 3의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 제2 횡변부(25)의 하단부면(25a)에 있어서, 좌우 방향 중앙에는, 단면 직사각 형상으로 오목 형성된 절결부(26)가 형성되어 있다. 절결부(26)는, 저면(26a)과, 저면(26a)에 대해 수직인 측면(26b, 26b)으로 구성되어 있다. 절결부(26)의 폭은 제2 횡변부(25)의 판 두께와 동등하게 되어 있다. 절결부(26)의 길이는, 제2 종변부(24, 24)간 길이와 동등하게 되어 있다. 절결부(26)의 높이는, 제2 부재(3)의 재료나 마찰 압접 공정의 조건에 따라 적절하게 설정된다. 예를 들어, 본 실시 형태에서는 절결부(26)의 높이가 0.15㎜로 되어 있다. 제2 종변부(24)의 하단부면(24a)과 제2 횡변부(25)의 하단부면(25a)은 동일 평면이 되도록 되어 있다.

도 4는, 제1 실시 형태에 관한 중공 용기의 단면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 중공 용기(1)는 제1 부재(2)와 제2 부재(3)가 마찰 압접에 의해 접합되어 있다. 제1 부재(2)와 제2 부재(3)의 접합부에는, 그 외주에 걸쳐 용접 금속(W1)이 형성되어 있다. 용접 금속(W1)은, 레이저 용접에 의해 형성되는 부위이다.

다음으로, 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에서는, 준비 공정과, 맞댐 공정과, 마찰 압접 공정과, 용접 공정을 행한다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 준비 공정은, 제1 부재(2)와 제2 부재(3)를 준비하는 공정이다. 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)의 성형 방법은 특별히 제한되는 것은 아니다.

도 5의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 맞댐 공정은, 제1 부재(2)와 제2 부재(3)를 맞대는 공정이다. 맞댐 공정에서는, 제1 부재(2)의 상단부면(14a, 14a)과 제2 부재(3)의 하단부면(24a, 24a)을 면 접촉시킨다. 또한, 제1 부재(2)의 상단부면(15a₁, 15a₁)과 제2 부재(3)의 하단부면(25a, 25a)을 면 접촉시킨다. 또한, 제1 부재(2)의 제1 측벽부(12)의 외주면과 제2 부재(3)의 제2 측벽부(22)의 외주면을 동일 높이의 면으로 한다. 이에 의해, 맞댐부(J1)[도 5의 (b)의 해칭 부분]가 형성된다.

도 6의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 맞댐 공정에서는, 제2 부재(3)의 제2 횡변부(25)에 절결부(26)가 형성되어 있으므로, 상단부면(15a₂)과 저면(26a)은 근소한 간극을 두고 대향한다. 저면(26a) 및 이 저면(26a)에 대향하는 상단부면(15a₂)은, 청구범위의 「이격면」에 상당한다.

또한, 본 실시 형태의 마찰 압접 공정에서는, 제1 부재(2)를 고정하고 제2 부재(3)를 상대 이동시키므로, 맞댐 공정에서는, 제1 부재(2)의 제1 측벽부(12)의 주위를 고정 지그로 이동 불가능하게 구속한다.

마찰 압접 공정은, 마찰 공정과 압접 공정을 행하여, 제1 부재(2)와 제2 부재(3)를 접합하는 공정이다. 마찰 공정에서는, 맞대어진 제1 부재(2)와 제2 부재(3)를 서로 근접하는 방향으로 압박한다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 제1 종변부(14)의 길이 방향과 평행하게 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)를 상대적 또한 직선적으로 왕복 이동시킨다. 본 실시 형태에서는, 제1 부재(2)는 이동시키지 않고, 제2 부재(3)만을 직선적으로 왕복 이동시킨다.

본 실시 형태에 관한 마찰 공정에서는, 우선, 상단부면(14a)과 하단부면(24a) 및 상단부면(15a₁)과 하단부면(25a)[맞댐부(J1)]이 서로 마찰되어 마찰열이 발생하고, 연화된 모재가 외부로 배출됨으로써, 제1 측벽부(12) 및 제2 측벽부(22) 중 서로 마찰되어 있는 부위의 높이가 서서히 작아진다. 그리고, 계속해서 왕복 이동시킴으로써, 상단부면(14a)과 하단부면(24a) 및 상단부면(15a₁)과 하단부면(25a)에 추가로 상단부면(이격면)(15a₂)과 저면(이격면)(26a)이 서로 마찰되어 마찰열이 발생한다. 즉, 이격면끼리의 마찰 공정은, 상단부면(14a)과 하단부면(24a) 및 상단부면(15a₁)과 하단부면(25a)의 마찰 공정보다도 약간 늦게 행해진다.

마찰 공정에 있어서의 조건은 적절하게 설정하면 되지만, 예를 들어 주파수를 100∼260㎐, 진폭을 1.0∼2.0㎜, 마찰 압력을 20∼60㎫로 설정한다. 또한, 마찰 공정의 시간을 5∼10초 정도로 설정한다. 마찰 공정이 종료되면, 바로 압접 공정으로 이행한다.

압접 공정에서는, 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)를 상대 이동시키지 않고 서로 근접하는 방향으로 압박한다. 압접 공정에 있어서의 조건은 적절하게 설정하면 되지만, 예를 들어 업셋 압력을 60∼80㎫, 시간을 3∼5초 정도로 설정한다.

마찰 공정에 의해 접합부에 마찰열이 발생한 후, 왕복 이동을 정지시키고, 압접 공정에 의해 업셋 압력을 부여하면, 접합부에 분자간 인력이 작용하여 제1 부재(2)와 제2 부재(3)가 결합된다. 또한, 마찰 공정시에는, 연화된 모재가 접합부의 내측 및 외측으로 압출됨으로써 버어가 발생한다.

용접 공정은, 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)의 접합부의 외면에 형성된 버어를 용가재로 하여 용접을 행한다. 용접의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 본 실시 형태에서는 레이저 용접을 행한다. 용접 공정에서는, 아크 용접 등 다른 종류의 용접 방법으로 행해도 된다. 이상에 의해, 중공 용기(1)가 형성된다.

이상 설명한 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 의하면, 마찰 압접 공정시에, 제1 종변부(14)의 길이 방향과 평행하게 왕복 이동시키므로, 제1 횡변부(15) 및 제2 횡변부(25)는, 그 판 두께 방향으로 응력을 받는다. 제2 횡변부(25)에는, 절결부(26)가 형성되어 있으므로, 상단부면(이격면)(15a₂)과 절결부(26)의 저면(이격면)(26a)의 마찰 공정은, 상단부면(14a)과 하단부면(24a) 및 상단부면(15a₁)과 하단부면(25a)의 마찰 공정보다도 늦게 행해진다. 그로 인해, 절결부(26)가 없는 경우와 비교하여 제2 횡변부(25)에 발생하는 마찰열 및 제2 횡변부(25)에 작용하는 응력을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 제2 횡변부(25)의 붕괴를 억제함과 함께 접합부에 발생하는 버어를 적게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 직선상으로 왕복 이동시켜도 제1 부재(2)와 제2 부재(3)를 확실하게 접합할 수 있어, 중공 용기(1)의 밀폐성을 높일 수 있다.

또한, 마찰 압접 공정의 이동 방향은, 제1 횡변부(15)의 길이 방향과 평행해도 되고, 제1 종변부(14)에 대해 비스듬히 이동시켜도 되지만, 본 실시 형태와 같이 제1 종변부(14)의 길이 방향과 평행하게 왕복 이동시킴으로써, 제1 횡변부(15)의 길이 방향과 평행하게 왕복시키는 경우와 비교하여, 제1 부재(2)와 제2 부재(3)의 접촉 면적을 크게 확보할 수 있으므로 안정적으로 마찰 압접을 행할 수 있다.

또한, 용접 공정에 의하면, 중공 용기(1)의 외면을 깨끗하게 마무리할 수 있다. 또한, 버어를 용가재로서 사용하므로, 재료비를 억제할 수 있다.

또한, 제1 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에서는, 상기한 형태에 한정되지 않고 적절하게 설계 변경이 가능하다. 예를 들어, 본 실시 형태의 제1 측벽부(12) 및 제2 측벽부(22)는 어스펙트비가 큰 형상으로 하였지만, 어스펙트비가 작은 장방형이어도 되고, 정방형이어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 제1 부재(2) 및 제2 부재(3) 모두 금속 부재를 사용하였지만, 어느 한쪽이 수지 부재여도 되고, 모두 수지 부재여도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 부재(3)에만 절결부(26)를 형성하였지만, 제1 부재(2) 및 제2 부재(3)의 양쪽에 절결부를 형성해도 되고, 제1 부재(2)에만 절결부를 형성해도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 단면 직사각 형상의 절결부(26)를 형성함으로써, 마찰 압접 공정의 마찰 진행에 수반하여 접촉하는 한 쌍의 이격면을 설치하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이격면은, 마찰 압접시에 판 두께 방향의 응력을 받는 부위에 있어서, 마찰 압접의 개시시에는 단부면끼리가 접촉하지 않고, 마찰의 진행에 수반하여 접촉한다면 어떠한 형상이어도 된다. 또한, 마찰 압접의 왕복 이동을 제1 횡변부(15)의 길이 방향과 평행하게 설정하는 경우는, 제1 종변부(14)의 상단부면(14a) 및 제2 종변부(24)의 하단부면(24a)에 이격면을 설치하면 된다.

[제2 실시 형태]

다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법은, 제2 부재(3A)의 폭 방향 전체에 절결부(26A)를 형성하고 있는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

제1 부재(2)는, 제1 실시 형태와 동등한 구성이다. 제2 부재(3A)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(21)와, 저부(21)로부터 현수된 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부(22)로 구성되어 있다. 제2 부재(3)의 내부에는, 저부(21)와 제2 측벽부(22)로 구성된 오목부(Q)가 형성되어 있다.

제2 측벽부(22)는, 제2 종변부(24, 24)와, 제2 횡변부(25, 25)로 구성되어 있다. 제2 횡변부(25)의 길이 방향(좌우 방향)으로는 전체에 걸쳐 절결부(26A)가 형성되어 있다. 절결부(26A)는, 저면(26Aa)과 저면(26Aa)에 대해 수직인 측면(26Ab, 26Ab)으로 구성되어 있다.

다음으로, 제2 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에서는, 준비 공정과, 맞댐 공정과, 마찰 압접 공정과, 용접 공정을 행한다.

준비 공정은, 제1 실시 형태와 동등하다. 맞댐 공정에서는, 제1 부재(2)와 제2 부재(3)를 맞댄다. 맞댐 공정에서는, 제1 종변부(14)의 상단부면(14a, 14a)과 제2 종변부(24)의 하단부면(24a, 24a)을 면 접촉시킨다. 한편, 맞댐 공정에서는, 제1 횡변부(15)의 상단부면(15a)과 제2 횡변부(25)의 저면(26Aa)이 근소한 간극을 두고 대향한다. 상단부면(15a)과 저면(26Aa)은, 청구범위의 「이격면」에 상당한다.

마찰 압접 공정은, 마찰 공정과 압접 공정을 행하여, 제1 부재(2)와 제2 부재(3A)를 접합하는 공정이다. 마찰 공정에서는, 제1 부재(2)와 제2 부재(3A)를 맞대면서, 서로 근접하는 방향으로 압박한다. 본 실시 형태에서는, 제1 종변부(14)의 길이 방향과 실질적으로 평행하게 제1 부재(2) 및 제2 부재(3A)를 상대적 또한 직선적으로 왕복 이동시킨다. 본 실시 형태에서는, 제1 부재(2)는 이동시키지 않고, 제2 부재(3A)만을 직선적으로 왕복 이동시키고 있다.

본 실시 형태에 관한 마찰 공정에서는, 우선, 상단부면(14a)과 하단부면(24a)(맞댐부)이 서로 마찰되어 마찰열이 발생하고, 연화된 모재가 외부로 배출됨으로써, 제1 측벽부(12) 및 제2 측벽부(22) 중 서로 마찰되고 있는 부위의 높이가 작아진다. 그리고, 계속해서 왕복 이동시킴으로써, 상단부면(14a)과 하단부면(24a)에 추가하여 상단부면(이격면)(15a)과 저면(이격면)(26Aa)이 서로 마찰되어 마찰열이 발생한다. 즉, 이격면끼리의 마찰 공정은, 상단부면(14a)과 하단부면(24a)의 마찰 공정보다도 약간 늦게 행해진다.

마찰 공정이 종료되면, 바로 압접 공정으로 이행한다. 압접 공정은, 제1 실시 형태와 동등하다. 또한, 용접 공정도 제1 실시 형태와 동등하다.

이상과 같이 설명한 제2 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 의하면, 제1 실시 형태와 대략 동등한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2 실시 형태와 같이, 절결부(26A)를 제2 부재(3A)의 좌우 방향의 전체에 형성해도 된다.

[제3 실시 형태]

다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 제3 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 부재(2B) 및 제2 부재(3B)의 형상이 제1 실시 형태와 다르다. 제3 실시 형태에서는, 제1 부재(2B)와 제2 부재(3B)를 마찰 압접에 의해 접합하여, 플랜지가 구비된 통 형상체(1B)를 형성한다.

제1 부재(2B)는, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부(12)와 복수의 구획부(13)로 구성되어 있다. 제1 부재(2B)는, 저부(11)를 구비하고 있지 않은 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 즉, 제1 부재(2B)는 상하 방향으로 연통되어 있다.

제2 부재(3B)는, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부(22B)와, 제2 측벽부(22B)의 외면으로부터 외측을 향해 돌출된 플랜지(27)를 구비하고 있는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 제2 부재(3)의 내부에는 상하 방향으로 연통되는 연통 구멍(R)이 형성되어 있다. 연통 구멍(R)은, 평면에서 볼 때 직사각형으로 되어 있다. 제2 측벽부(22B)는, 제2 종변부(24B, 24B)와, 제2 횡변부(25B, 25B)로 구성되어 있다. 제2 횡변부(25B)는, 제2 종변부(24B, 24B)의 가상의 경계면(측단부면)에 접속되어 있다.

도 9는, 제3 실시 형태에 관한 제2 부재를 이면으로부터 본 사시도이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 제2 종변부(24B)의 하단부면(24Ba, 24Ba)(도 9에서는 상단부면으로 되어 있음)은, 동일 평면 상에 위치하고 있다. 제2 횡변부(25B)의 하단부면에는, 절결부(26B)가 형성되어 있다. 절결부(26B)는, 제2 횡변부(25B)의 하단부면 전체에 걸쳐 형성되어 있다. 절결부(26B)는, 하단부면(24Ba)보다도 한층 올라간 위치(도 9에서는 내려간 위치)에 형성되어 있다. 절결부(26B)는, 저면(26Ba)과, 저면(26Ba)에 대해 수직인 측면(26Bb)으로 구성되어 있다.

도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 플랜지(27)는 좌우 방향으로 돌출된 제1 플랜지(27a, 27a)와, 전후 방향으로 돌출된 제2 플랜지(27b, 27b)로 구성되어 있다.

제1 플랜지(27a)는, 판상을 나타내고 제2 종변부(24B)의 외면으로부터 좌우 방향 외측을 향해 돌출되어 있다. 제1 플랜지(27a)는, 본체부(31)와, 본체부(31)의 전후 단부에 형성된 박판부(32, 32)로 구성되어 있다. 본체부(31)의 상단부면과 박판부(32)의 상단부면은 동일 평면이 되도록 되어 있다. 박판부(32)의 하단부면은, 절결부(26B)의 저면(26Ba)과 동일 평면이 되도록 되어 있고, 본체부(31)의 하단부면보다도 한층 올라간 위치에 형성되어 있다.

제2 플랜지(27b)는, 판상을 나타내고 제2 횡변부(25B)의 외면 및 박판부(32)로부터 전방측 및 후방측으로 돌출되어 있다. 제2 플랜지(27b)의 판 두께는, 박판부(32)의 판 두께와 동등하게 되어 있다.

도 10의 (a), (b)는, 제3 실시 형태에 관한 플랜지가 구비된 통 형상체(1B)의 단면도이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 플랜지가 구비된 통 형상체(1B)는, 제1 부재(2B)와 제2 부재(3B)가 마찰 압접에 의해 접합되어 있다. 제1 부재(2B)와 제2 부재(3B)의 접합부에는, 그 외주에 걸쳐 용접 금속(W2)이 형성되어 있다. 용접 금속(W2)은, 레이저 용접에 의해 형성되는 부위이다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 부재(2B)에 저부를 설치하지 않고 통 형상으로 하고 있지만, 저부를 설치하는 형태여도 된다.

다음으로, 제3 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에서는, 준비 공정과, 맞댐 공정과, 마찰 압접 공정과, 용접 공정을 행한다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 준비 공정은, 제1 부재(2B)와 제2 부재(3B)를 준비하는 공정이다. 제1 부재(2B)는, 압출 성형에 의해 형성되어 있다. 제2 부재(3B)는, 다이캐스트에 의해 일체 성형되어 있다. 또한, 제2 부재(3)는 소형재의 하단부면을 절삭하여 절결부(26B)를 형성하도록 해도 된다.

도 11의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 맞댐 공정은, 제1 부재(2B)와 제2 부재(3B)를 맞대는 공정이다. 맞댐 공정에서는, 제1 부재(2B)의 상단부면(14a, 14a)과 제2 부재(3B)의 하단부면(24Ba, 24Ba)을 접촉시켜 맞댐부(J2)를 형성한다. 도 11의 (b) 중의 해칭 부분이 맞댐부(J2)이다.

도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 맞댐 공정에서는, 제2 부재(3)에는 절결부(26B)가 형성되어 있으므로, 상단부면(15a)과 절결부(26B)의 저면(26Ba)은 근소한 간극을 두고 대향한다. 상단부면(15a) 및 저면(26Ba)은, 청구범위의 「이격면」에 상당한다.

마찰 압접 공정은, 마찰 공정과 압접 공정을 행하여 제1 부재(2B)와 제2 부재(3B)를 접합하는 공정이다. 마찰 공정에서는, 제1 부재(2B)와 제2 부재(3B)를 맞대면서, 서로 근접하는 방향으로 압박한다. 본 실시 형태에서는, 제1 종변부(14)의 길이 방향과 실질적으로 평행하게 제1 부재(2B) 및 제2 부재(3B)를 상대적 또한 직선적으로 왕복 이동시킨다. 본 실시 형태에서는, 제1 부재(2B)는 이동시키지 않고, 제2 부재(3B)만을 직선적으로 왕복 이동시키고 있다.

본 실시 형태에 관한 마찰 공정에서는, 우선, 상단부면(14a)과 하단부면(24Ba)[맞댐부(J2)]이 서로 마찰되어 마찰열이 발생하고, 연화된 모재가 외부로 배출됨으로써, 제1 측벽부(12) 및 제2 측벽부(22B) 중 서로 마찰되고 있는 부위의 높이가 작아진다. 그리고, 계속해서 왕복 이동시킴으로써, 상단부면(14a)과 하단부면(24Ba)에 추가로 상단부면(이격면)(15a)과 저면(이격면)(26Ba)이 서로 마찰되어 마찰열이 발생한다. 즉, 이격면끼리의 마찰 공정은, 상단부면(14a)과 하단부면(24Ba)의 마찰 공정보다도 약간 늦게 행해진다.

이상과 같이 설명한 제3 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 의하면, 횡변부의 길이 방향 전체에 절결부를 형성하는 제2 실시 형태와 대략 동등한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상하 방향으로 연통되는 플랜지가 구비된 통 형상체(1B)를 형성할 수 있다. 제2 부재(3B)에 플랜지(27)를 형성함으로써, 제2 부재(3B)에 조립 장착되는 부대 부재와의 조립 장착의 자유도를 향상시킬 수 있다.

[제4 실시 형태]

다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 접합 방법은, 제2 부재(3C)가 판상을 나타내는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

제2 부재(3C)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(11)와, 저부(11)에 기립 설치되는 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부(12)를 갖는다. 제2 부재(3C)의 내부에는, 저부(11)와 제1 측벽부(12)로 구성된 중공부가 형성되어 있다.

제1 측벽부(12)는, 제1 종변부(14, 14)와, 제1 횡변부(15, 15)로 구성되어 있다. 제1 종변부(14)의 상단부면(14a)과, 제1 횡변부(15)의 상단부면(15a)은 동일 평면 상에 위치하고 있다.

제2 부재(3C)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 판상을 나타낸다. 제2 부재(3C)는, 제1 측벽부(12)의 개구를 폐색하는 부재이다. 제2 부재(3C)는, 제1 부재(2C)의 상단부면(14a, 15a)과 대향하는 대향면을 구비하고 있다. 제2 부재(3C)는, 제1 측벽부(12)의 외연과 대략 동등한 크기로 되어 있다. 제2 부재(3C) 중, 제1 부재(2C)의 제1 횡변부(15)에 대응하는 위치에는 절결부(26C)가 형성되어 있다. 절결부(26C)는, 단면에서 볼 때 직사각형을 나타내고, 저면(26Ca)과, 저면(26Ca)에 수직인 측면(26Cb, 26Cb)이 형성되어 있다.

다음으로, 제4 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에서는, 준비 공정과, 맞댐 공정과, 마찰 압접 공정과, 용접 공정을 행한다. 제4 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법은, 제1 실시 형태와 대략 동등하므로 설명을 생략한다.

제4 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 의하면, 제1 부재(2C)와 제2 부재(3C)를 마찰 압접함으로써 중공 용기(1C)를 제조할 수 있다. 절결부(26C)를 구비하고 있으므로, 제1 실시 형태와 동일한 원리로 제1 부재(2C)의 제1 횡변부(15)의 붕괴를 억제할 수 있음과 함께, 버어도 적게 할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 부재(2C)를 판상으로 하고 있지만, 제1 측벽부(12)의 개구를 폐색하는 것이면 어떠한 형상이어도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 측벽부(12)의 상단부면에 제2 부재(3C)를 대향시키고 있지만, 제1 측벽부(12)의 하단부면에 제2 부재(3C)를 대향시켜도 된다.

[제5 실시 형태]

다음으로, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법은, 제2 부재(3D)에 모따기부(26D)를 형성하고 있는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법의 설명에서는, 제1 실시 형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

제1 부재(2D)는, 제1 실시 형태와 동등한 구성이다. 상단부면(15a)은 2개의 영역으로 나뉜다. 후기하는 맞댐 공정에 있어서 하단부면(25Da)과 접촉하는 면을 상단부면(15a₁)으로 하고, 하단부면(25Da)과 이격되는 면을 상단부면(15a₂)으로 한다.

제2 부재(3D)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(21D)와, 저부(21D)로부터 현수된 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부(22D)로 구성되어 있다. 제2 부재(3D)의 내부에는, 저부(21D)와 제2 측벽부(22D)로 구성된 오목부(Q)가 형성되어 있다.

제2 측벽부(22D)는, 제2 종변부(24D, 24D)와, 제2 횡변부(25D, 25D)로 구성되어 있다. 제2 횡변부(25D) 중, 하단부면(25Da)과 외면(25Dc)으로 구성되는 코너부에는 C 모따기에 의해 형성된 모따기부(26D)가 형성되어 있다. 모따기부(26D)의 모따기면(26Da)은, 제2 횡변부(25)의 길이 방향(좌우 방향)의 전체 길이에 걸쳐 설치되어 있다.

다음으로, 제5 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에서는, 준비 공정과, 맞댐 공정과, 마찰 압접 공정과, 용접 공정을 행한다.

준비 공정은, 모따기 가공을 실시하는 것을 제외하고는 제1 실시 형태와 동등하다. 모따기부(26D)는, 다이캐스트에 의해 일체 성형해도 되고, 소형재에 대해 C 모따기 가공을 실시하여 형성해도 된다.

맞댐 공정에서는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 제1 부재(2D)와 제2 부재(3D)를 맞댄다. 맞댐 공정에서는, 제1 종변부(14)의 상단부면(14a)과 제2 종변부(24D)의 하단부면(24Da)이 면 접촉함과 함께, 제1 횡변부(15)의 상단부면(15a₁)과 제2 횡변부(25D)의 하단부면(25Da)이 면 접촉하여 맞댐부(J3)가 형성된다.

또한, 제2 부재(3D)에는, 모따기부(26D)가 형성되어 있으므로, 맞댐 공정에서는, 상단부면(15a₂)과 모따기면(26Da)은 간극을 두고 대향한다. 모따기면(26Da) 및 이 모따기면(26Da)에 대향하는 상단부면(15a₂)은, 청구범위의 「이격면」에 상당한다.

마찰 압접 공정은, 제1 실시 형태와 동등한 방법으로 행한다. 마찰 공정에서는, 우선, 상단부면(14a)과 하단부면(24Da) 및 상단부면(15a₁)과 하단부면(25Da)[맞댐부(J3)]이 서로 마찰되어 마찰열이 발생하고, 연화된 모재가 외부로 배출됨으로써, 제1 측벽부(12) 및 제2 측벽부(22D) 중 서로 마찰되고 있는 부위의 높이가 서서히 작아진다. 마찰 공정을 진행함으로써, 상단부면(이격면)(15a₂)과 모따기면(이격면)(26Da)이 서로 마찰되어, 제1 부재(2D)와 제2 부재(3D)의 접촉 면적은 서서히 커진다.

마찰 공정은, 상단부면(15a₂)과 모든 모따기면(26Da)이 접촉할 때까지 행해도 되지만, 본 실시 형태에서는 상단부면(15a₂)과 모따기면(26Da)의 절반 정도가 접촉할 때까지 마찰 공정을 행한다. 그리고, 제1 실시 형태와 동등한 방법으로 압접 공정을 행한다.

용접 공정에서는, 마찰 압접 공정에 의해 접합부의 주위로 배출된 버어를 용가재로 하여 접합부를 따라 레이저 용접을 행한다. 이에 의해, 중공 용기(1D)가 형성된다.

이상 설명한 제5 실시 형태와 같이, 모따기부(26D)를 형성해도 제1 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 제5 실시 형태에 있어서의 마찰 압접 공정에서는, 제1 부재(2D)보다도 제2 부재(3D)의 쪽이 내력이 커 연화되기 어렵기 때문에, 제2 부재(3D)의 하단부면(25Da)이, 제1 부재(2D)의 상단부면(15a₁)에 들어가도록 하여 마찰 압접된다. 이로 인해, 제1 횡변부(15)의 붕괴를 보다 방지할 수 있다. 또한, 마찰 압접 공정에 의해 버어가 배출된 경우, 상단부면(15a₂)과 모따기부(26D) 사이에 버어를 수납할 수 있으므로, 버어가 중공 용기(1D)의 외면으로 팽출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제2 부재(3D)에만 모따기부(26D)를 형성하였지만, 제1 부재(2D)에만 형성해도 되고, 제1 부재(2D) 및 제2 부재(3D)의 양쪽에 형성해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 부재(2D) 및 제2 부재(3D)의 외측에만 모따기부(26D)를 형성하였지만, 내측에만 형성해도 되고, 외측과 내측의 양쪽에 형성해도 된다.

또한, 제4 실시 형태와 같이, 제2 부재가 판상을 나타내는 경우에 있어서, 제1 부재 및 제2 부재 중 적어도 어느 한쪽의 코너부에 모따기부를 형성해도 된다.

[제6 실시 형태]

다음으로, 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 제6 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법은, 도 15에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태에 가까운 형태이며, 플랜지가 구비된 중공 용기(1E)를 제조하는 것이다. 본 실시 형태는, 절결부(26E)의 구성이, 제3 실시 형태와 다르다.

제1 부재(2E)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(11)와, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부(12)와, 복수의 구획부(13)로 구성되어 있다.

제2 부재(3E)는, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부(22E)와, 제2 측벽부(22E)의 외면으로부터 외측을 향해 돌출된 플랜지(27)를 구비하고 있다. 제2 부재(3E)의 내부에는, 상하 방향으로 연통되는 연통 구멍(R)이 형성되어 있다. 연통 구멍(R)은, 평면에서 볼 때 직사각형으로 되어 있다. 제2 측벽부(22E)는, 제2 종변부(24E, 24E)와, 제2 횡변부(25E, 25E)로 구성되어 있다. 제2 횡변부(25E)는, 제2 종변부(24E, 24E)의 가상의 경계면(측단부면)에 접속되어 있다.

도 16은, 제6 실시 형태에 관한 제2 부재를 이면으로부터 본 사시도이다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 제2 종변부(24E)의 하단부면(24Ea, 24Ea)(도 9에서는 상단부면으로 되어 있음)과 제2 횡변부(25E)의 하단부면(25Ea, 25Ea)은 동일 평면 상에 위치하고 있다. 제2 횡변부(25E)의 하단부면(25Ea)의 중앙에는, 절결부(26E)가 형성되어 있다.

절결부(26E)는, 저면(26Ea)과, 절결면(26Eb)과, 측면(26Ec, 26Ec)으로 구성되어 있다. 저면(26Ea)은, 하단부면(25Ea)보다도 한층 올라간 위치(도 16에서는 내려간 위치)에 형성되어 있다. 절결면(26Eb)은, 하단부면(25Ea)으로부터 저면(26Ea)에 걸쳐 제1 부재(2E)측으로 볼록해지는 곡면으로 형성되어 있다. 측면(26Ec, 26Ec)은, 저면(26Ea)에 대해 수직으로 형성되어 있다.

도 16에 도시하는 바와 같이, 플랜지(27)는, 좌우 방향으로 돌출된 제1 플랜지(27a, 27a)와, 전후 방향으로 돌출된 제2 플랜지(27b, 27b)로 구성되어 있다. 절결부(26E)는, 제2 플랜지(27b)의 중앙을 종단하여 형성되어 있다.

다음으로, 제6 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에서는, 준비 공정과, 맞댐 공정과, 마찰 압접 공정과, 용접 공정을 행한다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 준비 공정은, 제1 부재(2E)와 제2 부재(3E)를 준비하는 공정이다. 도 17에 도시하는 바와 같이, 맞댐 공정에서는, 제1 부재(2E)와 제2 부재(3E)를 맞댄다. 맞댐 공정에서는, 상단부면(14a, 14a)과 하단부면(24Ea, 24Ea) 및 상단부면(15a₁, 15a₁)과 하단부면(25Ea, 25Ea)을 면 접촉시켜 맞댐부(J4)를 형성한다.

또한, 제2 부재(3E)에는, 절결면(26Eb)이 형성되어 있으므로, 맞댐 공정에서는, 상단부면(15a₂)과 절결면(26Eb)은 간극을 두고 대향한다. 절결면(26Eb) 및 이 절결면(26Eb)에 대향하는 상단부면(15a₂)은, 청구범위의 「이격면」에 상당한다.

마찰 압접 공정은, 제1 실시 형태와 동등한 방법으로 행한다. 마찰 공정은, 우선, 상단부면(14a)과 하단부면(24Ea) 및 상단부면(15a₁)과 하단부면(25Ea)[맞댐부(J4)]이 서로 마찰되어 마찰열이 발생하고, 연화된 모재가 외부로 배출됨으로써, 제1 측벽부(12) 및 제2 측벽부(22E) 중 서로 마찰되고 있는 부위의 높이가 서서히 작아진다. 마찰 공정을 진행함으로써, 상단부면(이격면)(15a₂)과 절결면(26Eb)(이격면)이 서로 마찰되어, 제1 부재(2E)와 제2 부재(3E)의 접촉 면적은 서서히 커진다. 그리고, 제1 실시 형태와 동등한 방법으로 압접 공정을 행한다.

용접 공정에서는, 마찰 압접 공정에 의해 접합부의 주위로 배출된 버어를 용가재로 하여 접합부를 따라 레이저 용접을 행한다. 이에 의해, 플랜지가 구비된 중공 용기(1E)가 형성된다.

이상 설명한 제6 실시 형태와 같이, 절결부(26E)의 절결면(26Eb)을 곡면으로 해도 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

[제7 실시 형태]

다음으로, 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법에 대해 설명한다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법은, 제2 부재(3F)의 절결부(26F)의 구성이 제6 실시 형태와 다르다. 본 실시 형태에 관한 부재의 접합 방법의 설명에서는, 제6 실시 형태와 다른 부분을 중심으로 설명한다.

도 16에서 나타낸 제6 실시 형태의 절결부(26E)는, 제2 횡변부(25E) 및 제2 플랜지(27b)의 좌우 방향의 중앙에만 형성하였지만, 도 18에 나타내는 제7 실시 형태의 절결부(26F)와 같이, 제2 횡변부(25F), 제1 플랜지(27a) 및 제2 플랜지(27b)의 좌우 방향의 전체에 걸쳐 형성해도 된다. 절결부(26F)는, 저면(26Fa)과 절결면(26Fb)으로 구성되어 있다. 절결면(26Fb)은, 저면(26Fa)으로부터 제2 횡변부(25F)의 하단부면(25Fa)까지 곡면으로 구성되어 있다.

제7 실시 형태와 같이, 절결부(26F)를 제2 부재(3F)의 폭 방향(좌우 방향)에 걸쳐 곡면으로 형성해도 제6 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 마찰 압접 공정에 있어서, 마찰 공정 또는 압접 공정의 시간을 길게 설정하거나, 마찰 압력, 업셋 압력을 높게 설정하거나 하는 경우는, 접합부에 버어가 많이 발생한다. 이러한 경우에는, 종변부에도 「이격면」을 설치해도 된다. 이에 의해, 종변부의 마찰열을 낮게 할 수 있으므로, 종변부에 발생하는 버어를 적게 할 수 있다.

실시예

다음으로, 실시예에 대해 설명한다. 실시예에서는, 절결부의 형상을 바꾸어 2종류의 실시예 A, B를 행하였다.

[실시예 A]

실시예 A에서는, 도 19의 (a)에 도시하는 바와 같이, 제1 부재(2G)와 제2 부재(3G)를 마찰 압접에 의해 접합하여 중공 용기(1G)를 제조하고, 접합 후의 변형량을 측정하였다.

제1 부재(2G)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(11)와, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부(12)로 구성되어 있다. 제1 측벽부(12)는, 제1 종변부(14, 14)와 제1 횡변부(15, 15)로 구성되어 있다. 제1 부재(2G)에는, 저부(11)와 제1 측벽부(12)로 구성된 유로(P)가 형성되어 있다. 제1 부재(2G)는, 길이가 150㎜, 폭이 10㎜, 높이가 10㎜로 되어 있다.

제1 부재(2G)의 제1 종변부(14)의 판 두께 t1은 1.6㎜, 제1 횡변부(15)의 판 두께 t2는 2.8㎜로 되어 있다. 제1 부재(2G)는, 알루미늄 합금 A1050-H112(JIS)를 사용하고 있다.

JIS:A1050은, Si; 0.25％ 이하, Fe; 0.40％ 이하, Cu; 0.05％ 이하, Mn; 0.05％ 이하, Mg; 0.05％ 이하, Zn; 0.05％ 이하, V; 0.05％ 이하, Ti; 0.03％ 이하, Al; 99.50％ 이상으로 구성되어 있다. H112라 함은, 전신재에 있어서는 적극적인 가공 경화를 가하지 않고, 제조한 그대로의 상태에서 기계적 성질의 보증이 된 것을 의미한다.

제2 부재(3G)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(21)와, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부(22)로 구성되어 있다. 제2 측벽부(22)는, 제2 종변부(24, 24)와 제2 횡변부(25, 25)로 구성되어 있다. 제2 부재(3G)에는, 저부(21)와 제2 측벽부(22)로 구성된 오목부(Q)가 형성되어 있다. 제2 부재(3G)는, 길이가 150㎜, 폭이 10㎜, 높이가 10㎜로 되어 있다.

제2 부재(3G)의 제2 종변부(24)의 판 두께 t1은 1.6㎜, 제2 횡변부(25)의 판 두께 t2는 2.8㎜로 되어 있다. 제2 부재(3G)는, 알루미늄 합금 ADC12(JIS)를 사용하고 있다. 제2 부재(3G)의 재료는, 제1 부재(2G)의 재료에 비해 큰 내력으로 되도록 설정되어 있다.

JIS:ADC12는, Cu; 1.5∼3.5％, Si; 9.6∼12.0％, Mg; 0.3％ 이하, Zn; 1.0％ 이하, Fe; 1.3％ 이하, Mn; 0.5％ 이하, Ni; 0.5％ 이하, Ti; 0.3％ 이하, Pb; 0.2％ 이하, Sn; 0.2％ 이하, Al; 잔부로 구성되어 있다.

도 19의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 제2 횡변부(25)의 중앙에는, 단면 직사각형의 절결부(26)가 형성되어 있다. 절결부(26)는, 저면(26a)과, 저면(26a)에 대해 수직인 측면(26b, 26b)으로 구성되어 있다. 실시예 A에서는, 제2 부재(3)의 절결 높이[측면(26b)의 높이] h1을 0.10㎜, 0.15㎜, 0.20㎜로 설정한 제2 부재(3G)를 3종류 준비하여 각각 접합하였다.

중공 용기(1G)의 제조 방법에서는, 준비 공정, 맞댐 공정, 마찰 압접 공정을 행하였다. 각 공정은, 제1 실시 형태와 동등하다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 실시예 A에서는, 마찰 압접 공정이 종료된 후의 내면의 변형량(M1)과 외면의 변형량(M2)을 측정하였다. 내면의 변형량(M1)은, 마찰 압접 전에 있어서의 제2 횡변부(25)의 내면(기준면)(25d)으로부터 마찰 압접 후의 버어(S)의 선단까지의 거리이다. 즉, 변형량(M1)은, 버어(S)의 높이와 제1 횡변부(15)의 붕괴량의 합을 의미한다.

외면의 변형량(M2)은, 마찰 압접 전에 있어서의 제2 횡변부(25)의 외면(기준면)(25c)으로부터 마찰 압접 후의 버어(S)의 선단까지의 거리이다. 즉, 변형량(M2)은, 버어(S)의 높이와 제1 횡변부(15)의 붕괴량의 합을 의미한다. 변형량은, 외면(25c) 및 내면(25d)보다도 볼록하면 플러스로 하고, 오목하면 마이너스로 하였다. 즉, 플러스, 마이너스에 관계없이, 0에 가까운 수치인 것은 변형량이 작은 것을 의미한다. 본 실시예에서는, 변형량이 ±0.5㎜를 임계 범위로 하였다.

도 21은 실시예 A의 결과를 나타내는 표이다. 도 22는 실시예 A의 결과를 나타내는 그래프이다. 도 21 및 도 22에 나타내는 바와 같이, 비교예이면, 내면의 변형량(M1)이 임계 범위를 초과하고 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 절결 높이 h1이 0.10㎜이면 제1 횡변부(15)의 변형량이 커져, 중공 용기(1G)의 유로(공간)를 좁히는 경향이 있다.

한편, 실시예 1, 2이면, 내면의 변형량(M1) 및 외면의 변형량(M2) 모두 임계 범위 내인 것을 알 수 있었다. 즉, 절결부(26)의 절결 높이 h1이 0.15㎜ 이상이면, 제1 횡변부(15)의 붕괴가 적고, 또한 버어(S)의 발생도 적게 되어 있다.

또한, 제1 부재(2G) 및 제2 부재(3G)의 양쪽에 절결부를 형성하는 경우는, 각 절결부의 높이의 합이 0.15㎜ 이상인 것이 바람직하다.

[실시예 B]

실시예 B에서는, 도 23의 (a) 및 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 부재(2H)와 제2 부재(3H)를 마찰 압접에 의해 접합하여 중공 용기(1H)를 제조하고, 접합 후의 변형량을 측정하였다.

제1 부재(2H)는, 실시예 A의 제1 부재(2G)와 동등하다. 제2 부재(3H)는, 평면에서 볼 때 직사각형인 저부(21)와, 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부(22)로 구성되어 있다. 제2 측벽부(22)는, 제2 종변부(24, 24)와 제2 횡변부(25, 25)로 구성되어 있다. 제2 부재(3H)에는, 저부(21)와 제2 측벽부(22)로 구성된 오목부(Q)가 형성되어 있다.

제2 부재(3H)는, 길이가 150㎜, 폭이 10㎜, 높이가 10㎜로 되어 있다. 제2 부재(3H)는, 알루미늄 합금 ADC12(JIS)를 사용하고 있다.

제2 횡변부(25)의 하단부면(25a)과 외면(25c)의 코너부에는 C 모따기에 의한 모따기부(26D)가 형성되어 있다. 도 24에 도시하는 바와 같이, 제1 부재(2H)와 제2 부재(3H)를 맞대면, 제1 부재(2H)의 상단부면(15a)과 제2 부재(3H)의 하단부면(25a)이 접촉하고, 상단부면(15a)과 모따기면(26Da)이 간극을 두고 대향한다. 상단부면(15a)과 모따기면(26Da)이 이루는 각도는 약 40°로 되어 있다. 실시예 B에서는, 모따기부(26D)의 절결 높이 h2를 0.5㎜, 0,8㎜, 1.0㎜로 설정한 제2 부재(3H)를 3종류 준비하여 각각 접합하였다. 절결 높이 h2는, 하단부면(25a)으로부터 모따기부(26D)의 외측의 단부까지의 높이를 의미한다.

중공 용기(1H)의 접합 방법은, 실시예 A와 동등하다. 실시예 B에서는, 마찰 압접 공정이 종료된 후의 내면의 변형량(M1)과 외면의 변형량(M2)을 측정하였다. 변형량의 측정 방법은, 실시예 A와 동등하다.

도 25 및 도 26에 도시하는 바와 같이, 비교예 1, 2이면 내면의 변형량(M1)이 임계 범위를 초과하고 있다. 즉, 절결 높이 h2가 0.8㎜ 이하이면 제1 횡변부(15)의 변형량이 커져, 중공 용기(1H)의 유로(공간)을 좁히는 경향이 있다.

한편, 실시예 1이면, 내면의 변형량(M1) 및 외면의 변형량(M2) 모두 비교예에 비해 작아져, 임계 범위에 포함된다. 즉, 절결 높이 h2가, 1.0㎜ 이상으로 되면 제1 횡변부(15)의 붕괴가 적고, 또한 버어(S)의 발생도 적게 되어 있다.

1 : 중공 용기
2 : 제1 부재
3 : 제2 부재
11 : 저부
12 : 제1 측벽부
13 : 구획부
14 : 제1 종변부
15 : 제1 횡변부
21 : 저부
22 : 제2 측벽부
24 : 제2 종변부
25 : 제2 횡변부
26 : 절결부

Claims

판상을 나타내는 한 쌍의 제1 종변부와 판상을 나타내는 한 쌍의 제1 횡변부로 구성되고 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부를 구비한 제1 부재와, 판상을 나타내는 한 쌍의 제2 종변부와 판상을 나타내는 한 쌍의 제2 횡변부로 구성되고 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제2 측벽부를 구비한 제2 부재를 준비하는 준비 공정과,
상기 제1 종변부 및 상기 제1 횡변부의 단부면과 상기 제2 종변부 및 상기 제2 횡변부의 단부면을 각각 맞대고, 상기 제1 종변부의 길이 방향과 평행하게 왕복 이동시켜 마찰 압접하는 마찰 압접 공정을 포함하고,
상기 제1 횡변부의 상기 단부면의 적어도 일부와 상기 제2 횡변부의 상기 단부면의 적어도 일부에, 상기 마찰 압접 공정의 개시시에 있어서 간격을 두고 대향하는 이격면을 설치해 두고, 상기 마찰 압접 공정의 진행에 수반하여, 상기 이격면끼리가 접촉하여 마찰 압접되는 것을 특징으로 하는, 부재의 접합 방법.
판상을 나타내는 한 쌍의 제1 종변부와 판상을 나타내는 한 쌍의 제1 횡변부로 구성되고 평면에서 볼 때 직사각형 프레임 형상인 제1 측벽부를 구비한 제1 부재와, 제2 부재를 준비하는 준비 공정과,
상기 제2 부재에 의해 상기 제1 종변부 및 상기 제1 횡변부의 단부면과 상기 제1 부재의 개구를 폐색함과 함께 상기 제1 부재의 상기 단부면과 대향하는 대향면을 맞대고, 상기 제1 종변부의 길이 방향과 평행하게 왕복 이동시켜 마찰 압접하는 마찰 압접 공정을 포함하고,
상기 제1 횡변부의 상기 단부면의 적어도 일부와 상기 대향면의 적어도 일부에, 상기 마찰 압접 공정의 개시시에 있어서 간격을 두고 대향하는 이격면을 설치해 두고, 상기 마찰 압접 공정의 진행에 수반하여, 상기 이격면끼리가 접촉하여 마찰 압접되는 것을 특징으로 하는, 부재의 접합 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 횡변부의 단부면 및 상기 제2 횡변부의 단부면 중 적어도 어느 한쪽에 절결부를 형성하여 상기 이격면을 형성하는 것을 특징으로 하는, 부재의 접합 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 횡변부의 단부면 및 상기 대향면 중 적어도 어느 한쪽에 절결부를 형성하여 상기 이격면을 형성하는 것을 특징으로 하는, 부재의 접합 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 절결부의 절결 높이를 0.15㎜ 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 부재의 접합 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 횡변부의 단부면 및 상기 제2 횡변부의 단부면 중 적어도 어느 한쪽의 코너부를 모따기하여 상기 이격면을 형성하는 것을 특징으로 하는, 부재의 접합 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 횡변부의 단부면 및 상기 대향면 중 적어도 어느 한쪽의 코너부를 모따기하여 상기 이격면을 형성하는 것을 특징으로 하는, 부재의 접합 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 모따기의 높이를 1.0㎜ 이상으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 부재의 접합 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마찰 압접 공정 후에, 마찰 압접 공정에서 발생한 버어를 용가재로 하여, 마찰 압접에 의한 접합부를 따라 용접을 실시하는 용접 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 부재의 접합 방법.