KR20180111480A - 마찰 교반 접합을 이용한 워크품 제품 제조 방법 및 복수의 워크품과 워크로부터 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크 - Google Patents

마찰 교반 접합을 이용한 워크품 제품 제조 방법 및 복수의 워크품과 워크로부터 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크 Download PDF

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리카 아사쿠라
히사타카 오다
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Abstract

[과제] 대형화된 워크에 마찰 교반이 적용되어 재료의 수율 개선·가공 시간의 단축 개선이 이루어질 수 있어, 대형화된 워크에 마찰 교반이 적용되어 발생하는 과제를 해결한다.
[해결 수단] 맞댄 접합면을 따라, 길이(L) 중, 복수의 워크품의 토털 폭(Lo)에 일방의 부재의 두께(l)의 2배 이상의 길이를 더한 길이에 걸쳐 마찰 교반 접합하여, 마찰 교반 접합된 워크를 제작하고, 마찰 교반 접합된 워크로부터, 마찰 교반 접합면에 직각 방향으로, 복수의 워크품을 잘라내는 것으로서, 잘라내기 전의 복수의 워크품의 양 측방의 각각에, 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이의 절단 마진을 워크에 남겨, 마찰 교반 접합된 워크로부터 동일 폭의 복수의 워크품을 잘라낸다.

Description

마찰 교반 접합을 이용한 워크품 제품 제조 방법 및 복수의 워크품과 워크로부터 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크{METHOD FOR PRODUCING WORK USING FRICTION STIR WELDING AND WORK PRODUCT}
본 발명은, 마찰 교반 접합을 이용한 워크품 제품 제조 방법 및 복수의 워크품과 워크로부터 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크에 관한 것이다.
특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 회전체와 그 바닥면으로부터 수하(垂下)하는 교반 핀을 구비한 마찰 교반 접합(FSW)용의 FSW 툴(프로브)을 이용하여, 교반 핀을 피접합 부재간의 맞댐면 부근에 삽입하고, FSW 툴 바닥면을 피접합 부재의 상면에 누르면서, FSW 툴을 회전시키면서 맞댐면을 따라 이동시킴으로써, 피접합 부재끼리를 고상(固相) 상태로 접합하는 마찰 교반 접합이 널리 행해지고 있다.
이 특허문헌에는, FSW 툴의 교반 핀을 삽입했을 때에, 접합해야 하는 피접합 부재가 이간함으로써 생기는 결함을 방지하기 위하여, 본 접합부에 교차하는 접합부를 설치해 두는 것이 제안되어 있다.
특허문헌 2에는, 탭부에 삽입된 교반 핀을 이동시켜 맞댐부에 마찰 교반을 행하고, 다른 일방의 탭부에서 마찰 교반을 종료시킴에 있어서, 교반 핀을 되돌아가도록 하여 다시 마찰 교반하는 것이 제안되어 있다.
특허문헌 3에는, 제 1 및 제 2 부재를 맞댄 워크를 복수 가로 나열하여, 각 워크의 맞댐부를 마찰 교반 접합으로 일괄 접합하고, 각 워크로 분리하는 것이 제안되어 있다.
일본특허 제4352814호 공보 일본특허 제5050674호 공보 일본특허 제4732109호 공보
종래, 진공 처리 장치에 이용되는 대형 게이트 밸브의 밸브 케이싱의 제작에 있어서는, 알루미늄의 일체(1體) 블록재로부터 절삭 가공에 의해 밸브 케이싱을 깎아내고 있었다. 이 제작 방법에서는, 제품의 완성 중량은, 소재의 일체 블록재 중량의 30% 정도가 되어, 재료의 대부분이 폐재가 된다는 문제가 있었다. 이 때문에, 마찰 교반 접합에 의해 밸브 케이싱을 제작하는 것이 채용되기에 이르고 있다. 이 제작 방법은, 판재를 조합하여 마찰 교반 접합함으로써 마찰 교반 접합 후의 가공에서 폐재가 되는 재료의 비율은 20%로 억제되어, 대폭적인 수율 개선이 이루어지기에 이르렀다.
그러나, 이 방법에 있어서도, 일체 블록재로부터 하나의 워크를 제조하는 것이기 때문에, 특허문헌 2에, 탭부에 삽입된 교반 핀을 이동시켜 맞댐부에 마찰 교반을 행하고, 다른 일방의 탭부에서 마찰 교반을 종료시킴에 있어서, 교반 핀을 되돌아가도록 하여 다시 마찰 교반하는 것이 제안되어 있는 바와 같이, 워크마다 개시 태그부 및 종료 탭부를 필요로 하고, 이러한 탭부를 삭제하지 않으면 안되어, 재료의 수율 개선·가공 시간의 단축 개선에 한계가 있었다. 상술한 특허공보에 기재된 기술은, 어느 것에 있어서도 마찰 교반 접합의 두께는 수 mm 정도로서, 대형 게이트 밸브의 밸브 케이싱의 제작을 위해 발생하는 과제에 대하여 대처할 수 없다.
또한, 상술한 바와 같이, 진공 처리 장치에 이용되는 게이트 밸브의 밸브 케이싱은 대형화되고 있고, 이용되는 판재는 그 두께가 20∼80mm나 되어, 이 두께에 대응할 수 있는 마찰 교반 접합인 것이 필요해진다. 종래의 방법에 의하면, 하나의 워크마다 자사 내에서 마찰 교반 접합에 적합한 치수로 된 블록재를 제작 발주하고, 당해 블록재를 자사 내에서 마찰 교반 접합에 적합한 치수로 가공하는 것을 행하고 있어, 적절할 때에 당해 블록재를 입수하는 것이 곤란한 경우가 발생하였다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 대형 게이트 밸브의 밸브 케이싱과 같이 대형화된 워크에 마찰 교반이 적용되어 재료의 수율 개선·가공 시간의 단축 개선이 이루어질 수 있어, 대형화된 워크에 마찰 교반이 적용되어 발생하는 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
마찰 교반 접합은, 접합재를 그 융점 이하의 저온에서 접합할 수 있기 때문에, 아크 용접에 비해 변형이 적고, 기포나 균열 등 접합 결함의 발생이 없는 등 많은 특장이 있다. FSW에서 발생하는 전형적인 공공(空孔) 형상 결함으로서, 교반 과잉 영역이나 교반 부족 영역, 또는 교반 금속에 대한 압력 부족이나 툴 회전수 부족으로 FSW 시공을 한 경우에 발생한다고 한다.
대형 밸브 게이트의 밸브 케이싱과 같이 대형화된 워크에 있어서는, 마찰 교반 접합이 이용되는 판재의 두께가 20∼80mm나 된다. 이 때문에, 마찰 교반 접합의 찰 교반 접합 시작 공정 또는 마찰 교반 접합 종료 공정에 생기는 양 재료의 접합면을 따라 내부 결함이 워크에 잔류한다. 이 내부 결함은, 접합 깊이 방향의 마찰 교반 접합면이 장대해짐으로써, 회전 툴에 의한 교반 시에 접합선 부근이 접합부에 잔류하는 것으로 생각되며, 마찰 교반 접합선 상태가 마찰 교반 고정 영역 내의 심부(深部)에 대략 세로 방향으로 잔류한다. 이와 같은 과제는, 상술한 과제와 함께, 본 발명에서 제안되는 다음의 단계에서 해결된다.
본 발명은, 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재를 마찰 교반에 의해 접합함으로써, 단면 형상 동일을 가지는 워크로부터 복수의 워크품을 제조하는, 마찰 교반 접합을 이용한 워크품 제조 방법에 있어서,
알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중, 일방이 높이 방향으로 20mm 이상의 두께(l)이고, 또한 폭 방향으로 복수의 워크품의 토털 폭(Lo) 이상의 길이(L)이며, 길이 방향으로 단면 동일 형상을 가지고, 두께 방향의 접합면을, 타방의 부재의 접합면에 동일 높이로 맞대어, 길이(L)에 걸쳐 위치 맞춤을 행하고,
맞댄 접합면을 따라, 길이(L) 중, 복수의 워크품의 토털 폭(Lo)에 일방의 부재의 두께(l)의 2배 이상의 길이를 더한 길이에 걸쳐 마찰 교반 접합하여, 마찰 교반 접합된 워크를 제작하고,
마찰 교반 접합된 워크로부터, 마찰 교반 접합면에 직각 방향으로, 절단기에 의해, 복수의 워크품을 잘라내는 것으로서, 잘라내기 전의 복수의 워크품의 양 측방의 각각에, 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이의 절단 마진을 워크에 남겨, 마찰 교반 접합된 워크로부터 동일 폭의 복수의 워크품을 잘라내는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명은, 상술된 마찰 교반 접합을 이용한 복수의 워크품 제조 방법에 있어서, 마찰 교반 접합 시작 공정 또는 마찰 교반 접합 종료 공정에서, 두께 방향의 가압 방향 작업을 행하여, 발생하는 내부 결함을 단 마진에 잔류하게 하고, 당해 절단 마진을 워크에 남겨 절단함으로써, 잘려진 복수의 워크품에, 내부 결함이 잔류하는 것을 방지한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명은, 상술된 마찰 교반 접합을 이용한 복수의 워크품 제조 방법에 있어서, 워크가, 알루미늄재로 이루어지는 높이 방향으로 20∼80mm의 두께(l)를 가지는 일방의 부재와 당해 일방에 부재 양단측에 배치된 타방의 부재로 형성된 직방체 형상의 워크이고,
복수의 워크품이, 인접하는 워크품으로부터 전면(全面)에 걸쳐 절단된 절단면을 가지고, 각각의 워크품이, 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중 일방이 높이 방향으로 20∼80mm의 두께(l)이고, 타방의 부재와의 마찰 교반 접합면을 가지고, 동일 형상이며,
잔류 워크가, 잘려진 복수의 워크품의 각각의 양 측방에만, 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이이고, 각 워크품의 폭의 1/2보다 작은 절단 마진이, 절단 마진이 잔류하도록 한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명은, 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재가 마찰 교반에 의해 접합되어 형성된 워크로부터 제조된 복수의 워크품과 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크로서,
복수의 워크품이, 인접하는 워크품으로부터 전면에 걸쳐 절단된 절단면을 가지고, 각각의 워크품이, 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중 일방이 높이 방향으로 20∼80mm의 두께(l)이고, 타방의 부재와의 마찰 교반 접합면을 가지고, 동일 형상이며,
잔류 워크가, 잘려진 복수의 워크품의 각각의 양 측방에만, 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이이고, 각 워크품의 폭의 1/2보다 작은 절단 마진이 잔류하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명은, 상술된 복수의 워크품과 워크로부터 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크에 있어서, 워크품이, 2개의 일방의 부재 및 2개의 타방의 부재로 구성된 게이트 밸브의 밸브 케이싱 형상을 이루는 게이트 밸브의 게이트재인 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 워크품이,
각각 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중 일방이 높이 방향으로 20∼80mm의 두께(l)이고, 또한 동일 단면 형상을 가지며, 당해 두께 부분의 접합면이, 타방의 부재와 동일 높이의 마찰 교반 접합면을 가지고,
마찰 교반 접합면의 길이를 동일하게 하고 및 절단기에 의해 마찰 교반 접합면에 대하여 직각 방향으로 절단된 절단면을 가지고, 동일한 폭, 동일한 길이와 동일 형상의 복수의 워크품이며,
잔류 워크가, 양측 각각에 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이의 절단 마진을 가지고,
각 절단 마진의 길이가, 각 워크품의 폭의 1/2보다 작게 된, 복수의 워크품을 제작할 수 있다.
이에 의해, 대형 게이트 밸브의 밸브 케이싱과 같이 대형화된 워크에 마찰 교반 접합이 적용되어 재료의 수율 개선·가공 시간의 단축 개선이 이루어져, 대형화된 워크에 마찰 교반 접합이 적용되어, 마찰 교반 접합 시작 공정과 마찰 교반 접합 종료 공정에 발생하는 내부 결함이 각 워크에 잔류할 우려를 해결할 수 있다.
도 1은, 워크품 제조 방법에 사용되는 부재 구성을 나타내는 도.
도 2는, 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)에 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)가 조합된 상태를 나타내는 도.
도 3은, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)와 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)가 맞대어져 형성되는 마찰 교반 맞댐선(8)을 가압하는 상태를 나타내는 도.
도 4는, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)와 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)를 FSW에 의해 접합하는 상태를 나타내는 도.
도 5는, FSW에 의해 접합하는 상태를 나타내는 도.
도 6은, 도 5에 나타내어지는 형상을 상면으로부터 본 도.
도 7은, 공정 6을 나타내고, 절단 후의 단품 및 마무리 가공을 나타내는 도.
도 8은, FSW에 의해 접합하는 상태를 나타내는 도.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.
도 1∼도 7은, 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재를 마찰 교반에 의해 접합함으로써, 형상 동일을 가지는 워크로부터 복수의 워크품을 제조하는, 마찰 교반 접합을 이용한 워크품 제조 방법을 나타내는 도이다. 대형 게이트 밸브의 밸브 케이싱과 같이 대형화된 워크에 마찰 교반 접합이 적용되어 재료의 수율 개선·가공 시간의 단축 개선이 이루어지고, 대형화된 워크에 마찰 교반 접합이 적용되어, 마찰 교반 접합 시작 공정과 마찰 교반 접합 종료 공정에 발생하는 내부 결함이 각 워크품에 잔류할 우려를 없애 해결하는 공정을 나타내는 도이다.
도 1은, 공정 1을 나타내며, 워크품 제조 방법에 사용되는 부재 구성을 나타내는 도이다.
도 1에 있어서, 대형화된 워크(100)는, 판 형상의 구성 부재(1), 구성 부재(2) 및 각재(角材) 형상의 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)로 이루어진다. 구성 부재(1), 구성 부재(2), 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)는, 구입된 규격 블록재가 공장 내에 있어서 소정의 크기로 절단된 형상을 갖는다.
구성 부재(1) 및 구성 부재(2)는, 동일한 형상을 이루고, 상하에 공간을 두고 배치된다. 판 형상의 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)는, 알루미늄재로 이루어지고, 20∼80mm의 두께를 가지며, 4각형이고, 형상 단면적은 어느 방향으로도 동일하다. 여기서는, 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)에 길이 방향(도면에서 좌우 방향)을 X축 방향이라고 하고, 그 90도 방향을 Y축 방향이라고 하며, 세로 방향을 Z축 방향이라고 한다. 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)의 공간의 폭은, 밸브 게이트이면, 밸브의 개구 면적이 된다.
구성 부재(1) 및 구성 부재(2)의 X축 방향의 길이는, 제품이 되는 워크품의 형상에 의해 정해진 길이이고, Y축 방향의 길이는, 잘려진 워크품의 폭×워크품수보다 큰 길이를 가진다.
구성 부재(3) 및 구성 부재(4)는 알루미늄재로 이루어지고, 직방체 형상의 각재가, 일부 도려내어진 대략 직방체 형상을 이룬다. 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)는, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)측의 면에 각각 직방체 형상의 컷아웃부(5, 6)를 가진다. 컷아웃부(5, 6)의 Z축 방향의 치수는, 공차를 고려하지 않을 때에 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)의 두께이고, X축 방향의 치수는, 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)의 단부(端部)를 재치하기에 충분한 길이이며, Y축 방향의 치수는, 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)의 Y축 방향의 치수, 즉 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)의 폭 길이이다.
이와 같이 형성함으로써, 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)는, 상면에 맞댐선(8)을 가지는 면(7)이 형성되고, 컷아웃부(5, 6)에 대치하여 양측에 태그부(9, 10)가 형성된다. 이러한 태그부(9, 10)는 블록 형상이 된다.
도 2는, 공정 2를 나타내며, 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)에 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)가 조합된 상태를 나타내는 도이다. 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중, 일방이 높이 방향으로 20mm 이상의 두께(l)이고, 또한 폭 방향으로 복수의 워크품의 토털 폭(Lo) 이상의 길이(L)이며, 길이 방향으로 단면 동일 형상을 가지고, 두께 방향의 접합면을, 타방의 부재의 접합면에 동일 높이로 맞대어, 길이(L)에 걸쳐 위치 맞춤을 행한다.
구성 부재(3) 및 구성 부재(4)에 형성된 컷아웃부(5, 6)에 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)의 X축측의 단부가 재치된다. 이 재치에 의해, 도에 나타내어지는 바와 같이, 내부에 공간부(11)를 구비하여 Y축 방향측이 개방된 상자 형상체(101)가 형성된다. 이 상태에서, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)와 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)가 맞대어진 상태에 있다. 이 예에서는, 4개의 구성 부재로 상자 형상체(101)가 형성되어 있으나, 3개의 구성 부재에 의해 コ자 형상의 형태가 형성되어도 된다. 본 예에서는, 상자 형상체(101)가 형성된 예에 대하여 설명한다.
상자 형상체(101)는, 상면, 하면이 평평한 면일(面一)로 되어 있어, 맞댐선(8)을 따라 마찰 교반 맞댐선이 형성된다. 이후, 이 선을 마찰 교반 맞댐선(8)이라고 한다.
도 3은, 공정 2를 나타내며, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)와 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)가 맞대어져 형성되는 마찰 교반 맞댐선(8)을 X축 방향으로부터 가압하는 상태를 나타내는 도이다. 가압 수단(도시 생략)에 의해 가압한다. 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)와 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)를 기계적으로 계합(engaging)시키는 기계 계합 수단을 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)와 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)에 설치해 둘 수 있다. 기계 계합 수단은, 예를 들면 쐐기 형상으로 한 계합 수단이다. 이 계합에 의해, 도 2의 맞댐 시에 양 부재가 확실히 밀접 고정된다. 이와 같은 수단을 설치함으로써, 마찰 교반 접합 시에 이간하려고 하는 2개의 부재가 당초의 가압 상태, 밀접 고정 상태로 유지된다.
도 4는, 공정 4를 나타내며, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)와 구성 부재(3) 및 구성 부재(4)를 FSW에 의해 접합하는 상태를 나타내는 도이다. 맞댄 접합면을 따라, 길이(L) 중, 복수의 워크품의 토털 폭(Lo)에 일방의 부재의 두께(l)의 2배 이상의 길이를 더한 길이에 걸쳐 마찰 교반 접합하여, 마찰 교반 접합된 워크를 제작한다.
FSW에 의한 접합이 마찰 교반 맞댐선(8)을 따라 행해진다. FSW는 마찰 교반 맞댐선(8)을 넘어 탭부(9, 10)에 이른다. 이후, 이 선을 마찰 교반 접합선(FSW 접합선)(12)이라고 한다. 마찰 교반 맞댐선(8)은 탭부(9, 10)에까지 이른다. 마찰 교반을 탭부(10)로부터 탭부(9)측을 향하여 행할 때, 탭부(10)는, 마찰 교반의 조주(助走) 구간(14)이 된다. 이 조주 구간에서, Z축 방향의 가압 작업 및 Y축 방향의 마찰 교반 작업이 행해진다. 종래 이 조주 구간의 길이는, 교반 핀의 크기에 의존하여 정해졌다.
도 8은, FSW에 의해 접합하는 상태를 나타내는 도이다.
회전체(81)과 그 바닥면으로부터 수하하는 교반 핀(82)을 구비한 마찰 교반 접합(FSW)용의 FSW 툴(프로브)(80)을 이용하여, 교반 핀(82)을 피접합 부재인 후판(구성 부재(1, 2))과 후판(구성 부재(3, 4))의 판 두께인 공간의 맞댐면 부근에 삽입하고, FSW 툴 바닥면을 피접합 부재의 상면에 누르면서, FSW 툴을 회전시키면서 맞댐면을 따라 이동시킴으로써, 피접합 부재끼리를 고상 상태로 접합한다.
구성 부재(1, 2)는 20∼80mm의 두께를 가지고, 구성 부재(3, 4)는 그 이상의 두께를 가진다.
이 마찰 교반 접합 시에, 조주 구간(14)에서는, 먼저 교반 핀은, Z축 방향으로 가압되고, 이어서 Y축 방향으로 이동되나, Z축 방향의 가압 시에, 상술한 마찰 교반 고정 영역 내의 일부에 대략 세로 방향으로 잔류한 마찰 교반 접합선 상태의 내부 결함이 생기는 경우가 있다. 마찰 교반 접합선 상태의 내부 결함은, 탭부(10)에 있어서의 마찰 교반 접합선 길이를 적절하게 설정함으로써, 탭부(10)에만 발생시키고, 마찰 교반 맞댐선(8) 부분에서의 발생을 방지할 수 있다.
구체적으로는, 교반 핀의 직경은 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)의 두께 길이에 비해 작다. 조주 구간으로서 구성 부재(1) 또는 구성 부재(2)의 두께 길이에 대응하는 길이를 확보함으로써, 이 내부 결함을, 조주 구간을 형성하는 탭부(10) 내에 발생하도록 한정할 수 있다. 즉 잘려진 워크품에, 이 결함이 생기지 않는 대책이 된다. 이 길이 부분의 확보는, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)의 두께 길이에 대응하는 길이를 최소로 하여 확보하면 충분하고, 그 이상 길게 하는 것은, 후술한 탭부(10)의 절단에 의한 폐재를 늘리는 것이 된다. 후술하는 하나의 워크의 1/2 이내, 바람직하게는 1/4 이내로 하는 것이 권장된다.
탭부(9)측에서도 동일한 내부 결함이 생길 우려가 있다. 가압 작업이 관계하는 탭부(9)측에서도, 동일하게 종료 구간(13)을 확보한다. 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)의 두께 길이에 대응하는 길이를 확보함으로써, 이 내부 결함을 탭부(9) 내에 발생하도록 한정할 수 있다. 이 길이 부분의 확보는, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)의 두께 길이에 대응하는 길이를 최소로 하여 확보하면 충분하고, 그 이상 길게 하는 것은, 후술한 탭부(10)의 절단에 의한 폐재를 늘리는 것이 된다. 후술하는 하나의 워크의 1/2 이내, 바람직하게는 1/4 이내로 하는 것이 권장된다.
도 5는, 공정 5를 나타내며, 형성한 상자 형상체(101)를 필요 길이로 절단하는 상태를 나타내는 도이다. 마찰 교반 접합된 워크로부터, 마찰 교반 접합면에 직각 방향으로, 절단기에 의해, 복수의 워크품을 잘라내는 것으로서, 잘라내기 전의 복수의 워크품의 양 측방의 각각에, 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이의 절단 마진을 워크에 남겨, 마찰 교반 접합된 워크로부터 동일 폭의 복수의 워크품을 잘라낸다.
도 5에 나타내어지는 도에서는, 상자 형상체(101)는, 점선으로 나타내어지는 바와 같이 X축 방향으로 절단되고, Y축 방향으로 5개로 잘려지는 것이 설정되었다. 도면에서는 7개의 워크품(71∼75)이 잘려지나, 5개로는 한정되지 않는다.
도 6은, 도 5에 나타내어지는 형상을 상면으로부터 본 도이다. 6개의 절단선(A∼F)이 나타내어진다.
도 5, 도 6에 있어서, 절단기(도시 생략)에 의한 절단에 의해, 맞댐선(8)의 직각 방향의 X축 방향으로 절단이 행해져 워크의 중부로부터 5개의 제품(71∼75)으로서의 워크품이 잘려진다. 양측의 2개의 잘라낸 부분을 가지는 탭부(9, 10)가, 워크품으로서 기능하지 않는 불필요부(51, 52)가 된다. 불필요부(51, 52)에 가장 가까운 절단선(A 및 F)은, 불필요부(51, 52)에 가능한 한 근접하도록 하여, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2)의 상면(7)에 설정된다. 이와 같이 하여 절단면이, 구성 부재(1) 및 구성 부재(2) 내에 설정된다.
이상과 같이,
알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중, 일방이 높이 방향으로 20mm 이상의 두께(l)이고, 또한 폭 방향으로 복수의 워크품의 토털 폭(Lo) 이상의 길이(L)이며, 단면 동일 형상을 가지고, 당해 두께 부분의 접합면을, 타방의 부재의 동일 높이의 접합면에 맞대어 위치 맞춤을 행한다.
맞댄 접합면을 따라, 일방의 부재의 두께에 걸쳐, 상술한 길이(L) 중, 복수의 워크품의 토털 폭(Lo)에 일방의 부재의 두께(l)의 2배 이상의 길이를 더한 길이에 걸쳐 마찰 교반 접합한다.
마찰 교반 접합된 워크에 대하여, 마찰 교반 접합된 복수의 워크품의 토털 폭(Lo) 부분을, 절단기에 의해, 접합면에 대하여 직각 방향으로 당해 복수의 워크품의 수에 대응하여 절단할 때에, 양측 각각에 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이의 절단 마진을 워크에 남겨 절단하여, 마찰 교반 접합된 워크로부터 복수의 워크품을 잘라낸다.
마찰 교반 접합 시작 공정 또는 마찰 교반 접합 종료 공정에 생기는 내부 결함이 절단 마진에 잔류하고, 당해 내부 결함이 잔류한 절단 마진을 워크에 남겨 절단함으로써, 워크품에 마찰 교반 접합 시작 공정과 마찰 교반 접합 종료 공정에 생기는 내부 결함이 잔류하는 것을 방지한다.
알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재가 마찰 교반에 의해 접합됨으로써, 단면 동일 형상을 가지는 워크로부터, 마찰 교반 접합을 이용하여 제조된 복수의 워크품과 워크로부터 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크에 대하여 특징을 나타내면, 다음과 같이 된다.
복수의 워크품이,
각각 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중 일방이 높이 방향으로 20∼80mm의 두께(l)이고, 또한 동일 단면 형상을 가지며, 당해 두께 부분의 접합면이, 타방의 부재와 동일 높이의 마찰 교반 접합면을 가지고
마찰 교반 접합면의 길이를 동일하게 하고 및 절단기에 의해 마찰 교반 접합면에 대하여 직각 방향으로 절단된 절단면을 가지고, 동일한 폭, 동일한 길이와 동일 형상의 복수의 워크품이다.
잔류 워크가, 양측 각각에 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이의 절단 마진을 가지고, 각 절단 마진의 길이가, 각 워크품의 폭의 1/2, 바람직하게는 1/4보다 작다.
즉, 복수의 워크품이, 인접하는 워크품으로부터 전면에 걸쳐 절단된 절단면을 가지고, 각각의 워크품이, 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중 일방이 높이 방향으로 20∼80mm의 두께(l)이고, 타방의 부재와의 마찰 교반 접합면을 가지고, 동일 형상이며, 잔류 워크가, 잘려진 복수의 워크품의 각각의 양 측방에만, 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이이고, 각 워크품의 폭의 1/2보다 작은 절단 마진이 잔류한다.
도 7은, 공정 6을 나타내며, 절단 후의 단품 및 마무리 가공을 나타내는 도이다.
도 7의 (1)에 나타내어지는 바와 같이, 절단 후의 단품은, 개구가 있는 직방체 형상 통체(102)이다. 직방체 형상 통체(102)에 최종 마무리 가공이 행해진다. 이 마무리 가공에 의해, 최종 제품의 워크품(103)이 형성된다. 워크품(103)이, 2개의 일방의 부재 및 2개의 타방의 부재로 구성된 게이트 밸브의 밸브 케이싱 형상을 이룬다.
1, 2, 3, 4 : 구성 부재
5, 6 : 컷아웃부
7 : 맞댐선(8)을 가지는 면
8 : 맞댐선
9, 10 : 탭부
12 : 마찰 교반 접합선(FSW 접합선)
14 : 조주 구간
51, 52 : 불필요부
71∼75 : 워크품
101 : 상자 형상체
102 : 직방체 형상 통체
103 : 최종 제품의 워크품

Claims (5)

  1. 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재를 마찰 교반에 의해 접합함으로써, 단면 형상 동일을 가지는 워크로부터 복수의 워크품을 제조하는, 마찰 교반 접합을 이용한 워크품 제조 방법에 있어서,
    알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중, 일방이 높이 방향으로 20mm 이상의 두께(l)이고, 또한 폭 방향으로 복수의 워크품의 토털 폭(Lo) 이상의 길이(L)이며, 길이 방향으로 단면 동일 형상을 가지고, 두께 방향의 접합면을, 타방의 부재의 접합면에 동일 높이로 맞대어, 길이(L)에 걸쳐 위치 맞춤을 행하고,
    맞댄 접합면를 따라, 길이(L) 중, 복수의 워크품의 토털 폭(Lo)에 일방의 부재의 두께(l)의 2배 이상의 길이를 더한 길이에 걸쳐 마찰 교반 접합하여, 마찰 교반 접합된 워크를 제작하고,
    마찰 교반 접합된 워크로부터, 마찰 교반 접합면에 직각 방향으로, 절단기에 의해, 복수의 워크품을 잘라내는 것으로서, 잘라내기 전의 복수의 워크품의 양 측방의 각각에, 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이의 절단 마진을 워크에 남겨, 마찰 교반 접합된 워크로부터 동일 폭의 복수의 워크품을 잘라내는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합을 이용한 복수의 워크품 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    마찰 교반 접합 시작 공정 또는 마찰 교반 접합 종료 공정에서, 두께 방향의 가압 방향 작업을 행하여, 발생하는 내부 결함을 단 마진에 잔류하게 하고, 당해 절단 마진을 워크에 남겨 절단함으로써, 잘려진 복수의 워크품에, 내부 결함이 잔류하는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합을 이용한 복수의 워크품 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    워크가, 알루미늄재로 이루어지는 높이 방향으로 20∼80mm의 두께(l)를 가지는 일방의 부재와 당해 일방에 부재 양단측에 배치된 타방의 부재로 형성된 직방체 형상의 워크이고,
    복수의 워크품이, 인접하는 워크품으로부터 전면에 걸쳐 절단된 절단면을 가지고, 각각의 워크품이, 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중 일방이 높이 방향으로 20∼80mm의 두께(l)이고, 타방의 부재와의 마찰 교반 접합면을 가지고, 동일 형상이며,
    잔류 워크가, 잘려진 복수의 워크품의 각각의 양 측방만에만, 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이이고, 각 워크품의 폭의 1/2보다 작은 절단 마진이, 절단 마진이 잔류하도록 한 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합을 이용한 복수의 워크품 제조 방법.
  4. 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재가 마찰 교반에 의해 접합되어 형성된 워크로부터 제조된 복수의 워크품과 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크로서,
    복수의 워크품이, 인접하는 워크품으로부터 전면에 걸쳐 절단된 절단면을 가지고, 각각의 워크품이, 알루미늄재로 이루어지는 2 이상의 부재 중 일방이 높이 방향으로 20∼80mm의 두께(l)이고, 타방의 부재와의 마찰 교반 접합면을 가지고, 동일 형상이며,
    잔류 워크가, 잘려진 복수의 워크품의 각각의 양 측방에만, 일방의 부재의 두께(l)보다 큰 길이이고, 각 워크품의 폭의 1/2보다 작은 절단 마진이 잔류하는 것을 특징으로 하는 복수의 워크품과 워크로부터 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    워크품이, 2개의 일방의 부재 및 2개의 타방의 부재로 구성된 게이트 밸브의 밸브 케이싱 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 복수의 워크품과 워크로부터 복수의 워크품이 잘려진 후의 잔류 워크.
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