RU2792732C1 - Method for double-sided rotational friction welding, methods for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip, device for double-sided rotational friction welding and installations for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip - Google Patents

Method for double-sided rotational friction welding, methods for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip, device for double-sided rotational friction welding and installations for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip Download PDF

Info

Publication number
RU2792732C1
RU2792732C1 RU2022107206A RU2022107206A RU2792732C1 RU 2792732 C1 RU2792732 C1 RU 2792732C1 RU 2022107206 A RU2022107206 A RU 2022107206A RU 2022107206 A RU2022107206 A RU 2022107206A RU 2792732 C1 RU2792732 C1 RU 2792732C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
welding
steel strips
steel strip
section
tools
Prior art date
Application number
RU2022107206A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мунэо МАЦУСИТА
Сёхэй ИВАТА
Ясуси КИТАНИ
Original Assignee
ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН filed Critical ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Application granted granted Critical
Publication of RU2792732C1 publication Critical patent/RU2792732C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: rotational friction welding.
SUBSTANCE: group of inventions relates to double-sided rotational friction welding and production of cold-rolled steel strip and coated steel strip using said welding. Two rotating tools are pressed against the butt section or overlapping section of the steel strips and moved in the direction of welding while rotating in opposite directions to each other. The area softened by the heat of friction is agitated with rotating tools to obtain a plastic flow and ensure that the steel strips are welded to each other. The end part of each of the two rotating tools has the shape of a round convex or concave curved surface. The height of said convex surface or the depth of the concave surface is chosen depending on the diameter of the end part of the tool. The end parts of the tool are made of a harder material than steel strips.
EFFECT: increase in the durability of a rotating tool while suppressing the occurrence of defects in the welded area.
14 cl, 14 dwg, 5 tbl

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к способу двусторонней ротационной сварки трением и к устройству для двусторонней ротационной сварки трением стальных полос, в котором стальные полосы сваривают друг с другом путем вращения двух противостоящих вращающихся инструментов в противоположных направлениях друг относительно друга при сварке встык или внахлестку заднего конца предшествующей стальной полосы с передним концом следующей стальной полосы. Настоящее изобретение также относится к способам производства холоднокатаной стальной полосы и стальной полосы с покрытием с использованием способа двусторонней ротационной сварки трением и к установкам для производства холоднокатаной стальной полосы и стальной полосы с покрытием.The present invention relates to a double-sided friction rotation welding method and apparatus for double-sided friction rotation welding of steel strips, in which steel strips are welded to each other by rotating two opposing rotating tools in opposite directions relative to each other while butt-welding or overlapping the rear end of a preceding steel strip with the front end of the next steel strip. The present invention also relates to methods for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip using a double-sided friction friction welding method, and to plants for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip.

Уровень техникиState of the art

В патентной литературе 1 раскрыт способ сварки пары заготовок, таких как стальные полосы, путем вращения обеих или одной из стальных полос для генерации фрикционного тепла, которое размягчает стальные полосы, и смешивания размягченной части, чтобы вызвать пластическое течение.Patent Literature 1 discloses a method for welding a pair of workpieces such as steel strips by rotating both or one of the steel strips to generate frictional heat that softens the steel strips and mixing the softened portion to induce plastic flow.

Однако способ, описанный в патентной литературе 1, требует вращающихся заготовок, таких как стальные полосы, и, таким образом, ограничивает форму и размеры заготовок, таких как стальные полосы.However, the method described in Patent Literature 1 requires rotating workpieces such as steel strips, and thus limits the shape and size of workpieces such as steel strips.

Способ сварки трением, отличный от приведенного в патентном документе 1, раскрыт, например, в патентном документе 2. В патентном документе 2 вращающийся инструмент (который в дальнейшем могут называть просто «инструментом»), который имеет зонд (в дальнейшем может быть назван просто «штифтом»), изготовленный из материала, значительно более твердого, чем заготовки, такие как стальные полосы, вставляют в несваренную часть стальных полос, и вращающийся инструмент перемещают при вращении. В этом способе тепло и пластическое течение, образующееся между вращающимся инструментом и стальными полосами, используют для непрерывной сварки стальных полос друг с другом в продольном направлении. В настоящем описании участок, в котором стальные полосы соединяют встык или накладывают друг на друга, и который еще не был сварен, в дальнейшем будем называть «несваренным участком», а участок, который был сварен и интегрирован, в дальнейшем будем называть «сваренным участком».A friction welding method other than that of Patent Document 1 is disclosed, for example, in Patent Document 2. In Patent Document 2, a rotary tool (which may be referred to simply as “tool” hereinafter) that has a probe (hereinafter referred to simply as “ pin"), made of a material much harder than blanks, such as steel strips, is inserted into the non-welded part of the steel strips, and the rotating tool is moved while rotating. In this method, heat and plastic flow generated between the rotating tool and the steel strips are used to continuously weld the steel strips to each other in the longitudinal direction. In the present description, the section in which the steel strips are butted or overlapped and which has not yet been welded will be referred to as the "non-welded section" in the following, and the section that has been welded and integrated will be referred to as the "welded section" in the following. .

Как описано выше, способ сварки трением, описанный в патентной литературе 1, включает вращение стальных полос и сварку стальных полос друг с другом с использованием теплоты трения между стальными полосами. Способ ротационной сварки трением, описанный в патентной литературе 2, включает сварку стальных полос друг с другом путем вращения и перемещения вращающихся инструментов, при этом стальные полосы закреплены на месте. Таким образом, преимущество способа ротационной сварки трением заключается в том, что даже если сваривают друг с другом элементы, имеющие по существу бесконечную длину, эти элементы могут непрерывно подвергать сварке в твердом состоянии в продольном направлении элементов. Поскольку способ ротационной сварки трением представляет собой сварку в твердом состоянии, в которой используют пластическое течение металла, вызванное теплом трения, генерируемым между вращающимся инструментом и стальными полосами, сварку можно выполнять без расплавления несваренного участка. Кроме того, способ ротационной сварки трением имеет много преимуществ, например меньшую деформацию после сварки из-за низкой температуры нагрева, меньшее количество дефектов в свариваемом участке из-за отсутствия плавления стальных полос и отсутствие необходимости в присадочном материале.As described above, the friction welding method described in Patent Literature 1 includes rotating the steel strips and welding the steel strips to each other using the heat of friction between the steel strips. The friction rotation welding method described in Patent Literature 2 includes welding steel strips to each other by rotating and moving rotating tools while the steel strips are fixed in place. Thus, the advantage of the friction welding method is that even if elements having a substantially infinite length are welded to each other, these elements can be solid-state welded continuously in the longitudinal direction of the elements. Since the friction rotation welding method is a solid state welding using plastic flow of metal caused by frictional heat generated between a rotating tool and steel strips, welding can be performed without melting the unwelded portion. In addition, the friction welding method has many advantages, such as less deformation after welding due to low heating temperature, fewer defects in the welded area due to no melting of steel strips, and no need for filler material.

Способ ротационной сварки трением имеет широкий спектр применений в области самолетов, кораблей, железнодорожных транспортных средств и автомобилей, а также в других областях в качестве способ сварки легкоплавких металлических материалов, таких как алюминиевые сплавы и магниевые сплавы. Это связано с тем, что такие легкоплавкие металлические материалы вряд ли дают сваренный участок, имеющий удовлетворительные свойства, при использовании способа дуговой сварки предшествующего уровня техники, при использовании способа ротационной сварки трением, но могут обеспечить сваренный участок (соединение), имеющий высокое качество с высокой производительностью.The rotational friction welding method has a wide range of applications in the fields of aircraft, ships, railway vehicles and automobiles and other fields as a method for welding low-melting metal materials such as aluminum alloys and magnesium alloys. This is because such fusible metal materials are unlikely to provide a welded portion having satisfactory properties using the prior art arc welding method using the rotational friction welding method, but can provide a welded portion (joint) having high quality with high performance.

Использование способа ротационной сварки трением для конструкционной стали, в основном используемой в качестве материалов для таких конструкций, как здания, корабли, тяжелое оборудование, трубопроводы и автомобили, позволяет избежать хрупкости, возникающей в результате сегрегации примесей во время плавления и затвердевания, и охрупчивания в результате проникновения водорода, что было проблемой при сварке плавлением в соответствующем уровне техники. В то же время микроструктуры стальных материалов менее подвержены изменениям. Для них могут быть улучшены совместные характеристики. Кроме того, перемешивание сварочной поверхности вращающимся инструментом может создать чистые поверхности, и чистые поверхности могут быть приведены в контакт друг с другом, так что можно ожидать еще одного преимущества, состоящего в том, что не требуется этап предварительной обработки, в отличие от диффузионного соединения. Как описано выше, использование способа ротационной сварки трением конструкционной стали имеет много предполагаемых преимуществ. Однако использование способа ротационной сварки трением для конструкционной стали все еще имеет проблемы, связанные с обрабатываемостью сварки, такие как появление дефектов в соединениях во время сварки и низкие скорости сварки. Таким образом, использование способа ротационной сварки трением для конструкционной стали было менее популярным, чем использование способа ротационной сварки трением для металлических материалов с низкой температурой плавления. Примеры вышеупомянутых дефектов в соединениях включают в себя нарушение формы и нарушение сварного шва на поверхностях соединения или в соединениях, особенно сразу после сварки.Using the friction rotation welding method for structural steel, mainly used as materials for structures such as buildings, ships, heavy equipment, pipelines and automobiles, avoids brittleness resulting from the segregation of impurities during melting and solidification, and embrittlement as a result of hydrogen penetration, which has been a problem in prior art fusion welding. At the same time, the microstructures of steel materials are less susceptible to change. For them, joint characteristics can be improved. In addition, agitation of the welding surface with a rotating tool can create clean surfaces, and the clean surfaces can be brought into contact with each other, so that another advantage can be expected in that no pre-treatment step is required, unlike diffusion bonding. As described above, the use of a structural steel friction welding process has many purported advantages. However, the use of the friction rotation welding method for structural steel still has problems with welding workability, such as defects in joints during welding and low welding speeds. Thus, the use of the friction rotation welding method for structural steel has been less popular than the use of the friction rotation welding method for low melting point metal materials. Examples of the aforementioned defects in joints include misalignment and weld failure on joint surfaces or in joints, especially immediately after welding.

Основные факторы возникновения дефектов в способе ротационной сварки трением, описанном в патентной литературе 2, включают в себя изменения температуры и пластического течения, которые происходят в направлении толщины заготовок. В частности, в случае, когда вращающийся инструмент расположен только на первых поверхностях заготовок, пластическое течение, достаточное для достижения металлургически предпочтительного состояния сварки, может быть получено на первой стороне поверхности. Однако пластическое течение на второй стороне поверхности часто оказывается недостаточным, так как в несваренном участке при сварке повышение температуры и нагрузка касательного напряжения являются недостаточными.The main defect generation factors in the friction welding method described in Patent Literature 2 include changes in temperature and plastic flow that occur in the thickness direction of the workpieces. In particular, in the case where the rotating tool is located only on the first surfaces of the workpieces, plastic flow sufficient to achieve a metallurgically preferred welding state can be obtained on the first side of the surface. However, the plastic flow on the second side of the surface is often insufficient, since in the non-welded area during welding, the temperature increase and shear stress loading are insufficient.

Когда способ ротационной сварки трением, описанный в патентной литературе 2, используют для конструкционной стали, во многих случаях при низком подводе тепла и высокой скорости сварки не может быть получено достаточное пластическое течение в несваренном участке, поскольку конструкционная сталь, являющаяся заготовкой, имеет высокую прочность при высокой температуре. Таким образом, сложно увеличить скорость сварки, подавляя при этом возникновение дефектов во время сварки.When the friction rotation welding method described in Patent Literature 2 is used for structural steel, in many cases, with low heat input and high welding speed, sufficient plastic flow cannot be obtained in the unwelded portion because the structural steel, which is a blank, has a high strength at high temperature. Thus, it is difficult to increase the welding speed while suppressing the occurrence of defects during welding.

В качестве средства для решения таких проблем, например, в патентной литературе 3-5, раскрыты способы двусторонней ротационной сварки трением. В способе двусторонней ротационной сварки трением два противостоящих вращающихся инструмента прижимают к первой поверхности и второй поверхности свариваемого участка металлических пластин (заготовок) для создания равномерного и достаточного пластического течения в направлении толщины заготовок. В результате скорость сварки может быть увеличена, а возникновение дефектов в соединении во время сварки снижено.As a means to solve such problems, for example, in Patent Literature 3-5, two-sided rotational friction welding methods are disclosed. In the method of two-sided rotational friction welding, two opposing rotating tools are pressed against the first surface and the second surface of the welded area of metal plates (blanks) to create a uniform and sufficient plastic flow in the direction of the thickness of the blanks. As a result, the welding speed can be increased and the occurrence of joint defects during welding can be reduced.

Кстати, процесс производства стальных полос требует непрерывной подачи стальных полос для повышения производительности и выхода продукции. Для непрерывной подачи стальных полос необходимо сварить между собой предыдущий и последующий рулоны. Другими словами, задний конец предшествующего материала (предыдущей стальной полосы) приваривают к переднему концу следующего материала (следующей стальной полосы), и сваренные стальные полосы непрерывно подают на травление, холодную прокатку, непрерывный отжиг и непрерывные линии нанесения покрытия в обычном процессе. Этот процесс позволяет прокатывать стальные полосы по всей длине под натяжением и позволяет точно контролировать толщину и форму стальных полос даже на их передних и задних концах.By the way, the steel strip production process requires continuous supply of steel strips to improve productivity and product yield. For a continuous supply of steel strips, it is necessary to weld the previous and subsequent coils together. In other words, the rear end of the preceding material (previous steel strip) is welded to the leading end of the next material (next steel strip), and the welded steel strips are continuously fed to pickling, cold rolling, continuous annealing, and continuous coating lines in a conventional process. This process allows steel strips to be rolled over their entire length under tension and allows precise control of the thickness and shape of the steel strips even at their front and back ends.

Благодаря высокой степени легирования полос холоднокатаной стали и передовым лазерным сварочным аппаратам вместо стыковой сварки оплавлением или других способов в соответствующей области техники основным способом сварки предшествующего материала с последующим материалом становится лазерная сварка. Однако лазерная сварка представляет собой сварку плавлением и может иметь проблемы, связанные с хрупкостью в результате сегрегации примесей во время плавления и затвердевания, а также с охрупчиванием в результате проникновения водорода. Для решения этих задач эффективным считается использование способа ротационной сварки трением, представляющего собой сварку в твердом состоянии. Однако, как описано выше, сложно увеличить скорость сварки, одновременно подавляя появление дефектов при обычной ротационной сварке трением, и, таким образом, обычная ротационная сварка трением не может обеспечить производительность, требуемую в процессе производства стальных полос. В качестве средства для решения таких проблем, например, в патентной литературе 4 описан стан холодной прокатки, использующий двустороннюю ротационную сварку трением.Due to the high alloying of cold rolled steel strips and advanced laser welding machines, instead of flash butt welding or other methods in the relevant field of technology, laser welding is becoming the main method of welding the predecessor material to the subsequent material. However, laser welding is a fusion welding and may have problems of brittleness due to impurity segregation during melting and solidification, and embrittlement due to hydrogen penetration. To solve these problems, it is considered effective to use the method of rotational friction welding, which is welding in the solid state. However, as described above, it is difficult to increase the welding speed while suppressing the occurrence of defects in conventional rotational friction welding, and thus conventional rotational friction welding cannot achieve the productivity required in the steel strip production process. As a means for solving such problems, for example, Patent Literature 4 describes a cold rolling mill using double-sided rotational friction welding.

Кроме того, использование способа ротационной сварки трением при сварке полос из холоднокатаной стали требует высокой прочности и длительного срока службы вращающегося инструмента. Причина этого в следующем: вращающийся инструмент нуждается в ремонте из-за повреждений и износа. Однако, если ожидается, что по этой причине с высокой вероятностью произойдет разрушение сварного шва, то будет практически трудно использовать способ ротационной сварки трением для сварки друг с другом полос холоднокатаной стали, хотя имеют место положительные эффекты, описанные выше.In addition, the use of the friction rotation welding method for welding cold-rolled steel strip requires high strength and long service life of the rotating tool. The reason for this is as follows: the rotating tool needs to be repaired due to damage and wear. However, if weld failure is expected to occur with a high probability for this reason, it will be practically difficult to use the friction rotation welding method to weld cold-rolled steel strips together, although the positive effects described above occur.

В типичном обычном способе ротационной сварки трением используют вращающийся инструмент с выступающим зондом на конце и в центре его оси вращения и приплющенной выступающей частью вокруг зонда, и этот способ включает в себя следующее: вставляют зонд в несваренный участок и вращают и перемещают зонд для сваривания заготовок друг с другом. Таким образом, зонд получает большую нагрузку во время сварки и, таким образом, особенно подвержен поломкам и износу среди частей вращающегося инструмента.A typical conventional friction welding method uses a rotating tool with a protruding probe at the end and center of its axis of rotation and a flattened protrusion around the probe, and this method includes: with a friend. Thus, the probe receives a large load during welding and is thus particularly prone to breakage and wear among the parts of the rotating tool.

Примеры способов предотвращения поломки или другого повреждения зондов включают в себя ротационную сварку трением с использованием вращающегося инструмента, имеющего плоскую торцевую часть без зонда, как описано в патентной литературе 6-11.Examples of methods for preventing breakage or other damage to probes include rotational friction welding using a rotating tool having a flat end without a probe, as described in Patent Literature 6-11.

Список источниковList of sources

Патентная литератураPatent Literature

PTL 1: Японская нерассмотренная заявка на патент, публикация № 62-183979.PTL 1: Japanese Pending Patent Application Publication No. 62-183979.

PTL 2: Японская нерассмотренная заявка на патент (перевод заявки PCT), публикация № 07-505090.PTL 2: Japanese Pending Patent Application (PCT Application Translation), Publication No. 07-505090.

PTL 3: Японский патент № 3261433.PTL 3: Japanese Patent No. 3261433.

PTL 4: Японский патент № 4838385.PTL 4: Japanese Patent No. 4838385.

PTL 5: Японский патент № 4838388.PTL 5: Japanese Patent No. 4838388.

PTL 6: Японский патент № 5185103.PTL 6: Japanese Patent No. 5185103.

PTL 7: Японская нерассмотренная заявка на патент, публикация № 2015-127063.PTL 7: Japanese Pending Patent Application Publication No. 2015-127063.

PTL 8: Японская нерассмотренная заявка на патент, публикация № 2003-181655.PTL 8: Japanese Pending Patent Application Publication No. 2003-181655.

PTL 9: Японская нерассмотренная заявка на патент, публикация № 2003-290936.PTL 9: Japanese Pending Patent Application Publication No. 2003-290936.

PTL 10: Японская нерассмотренная заявка на патент, публикация № 2004-195480.PTL 10: Japanese Pending Patent Application Publication No. 2004-195480.

PTL 11: Японская нерассмотренная заявка на патент, публикация № 2011-115846.PTL 11: Japanese Pending Patent Application Publication No. 2011-115846.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Техническая задачаTechnical task

Однако способы, раскрытые в патентной литературе 6 и патентной литературе 7, направлены на усиление свариваемого участка или упрочнение металлической поверхности и не предполагают какого-либо применения для сварки стальных полос. В патентном документе 6 и патентном документе 7 описана торцевая часть вращающегося инструмента, имеющая ровную поверхность или плоскую поверхность, но не описана торцевая часть вращающегося инструмента, имеющая вогнутую или выпуклую криволинейную форму, предназначенную для улучшения пластического течения. Также в патентном документе 6 и патентном документе 7 не дано описание вращающихся инструментов существующего уровня техники, имеющих спиральный ступенчатый участок, проходящий в направлении, противоположном направлению вращения. Таким образом, использование вышеупомянутых вращающихся инструментов существующего уровня техники для сварки стальных полос друг с другом может привести к недостаточному пластическому течению в направлении толщины, что приведет к разрушению сварного шва.However, the methods disclosed in Patent Literature 6 and Patent Literature 7 are aimed at strengthening the welded portion or strengthening the metal surface, and are not intended to be used for welding steel strips. Patent Document 6 and Patent Document 7 describe a rotary tool end having a smooth surface or a flat surface, but do not describe a rotary tool end having a concave or convex curvilinear shape for improving plastic flow. Also, Patent Document 6 and Patent Document 7 do not describe prior art rotary tools having a helical stepped portion extending in a direction opposite to the direction of rotation. Thus, the use of the aforementioned state-of-the-art rotary tools for welding steel strips to each other may result in insufficient plastic flow in the thickness direction, resulting in failure of the weld.

Технологии, раскрытые в патентной литературе 8-11, направлены на сварку металлических пластин ротационной сваркой трением, и в них не рассматривают какое-либо применение к способу двусторонней ротационной сварки трением. Другими словами, в патентной литературе 8-11 не раскрыта надлежащая взаимосвязь между диаметром торцевой части вращающегося инструмента и толщиной металлических пластин, которые необходимо сварить друг с другом посредством двусторонней ротационной сварки трением. Таким образом, способы, раскрытые в патентной литературе 8-11, могут не обеспечить получение бездефектного сварного участка.The techniques disclosed in Patent Literature 8-11 are directed to friction welding of metal plates and do not consider any application to the double-sided friction welding process. In other words, Patent Literature 8-11 does not disclose a proper relationship between the diameter of the end portion of a rotating tool and the thickness of metal plates to be welded to each other by bilateral friction welding. Thus, the methods disclosed in Patent Literature 8-11 may not provide a defect-free weld.

Настоящее изобретение было выполнено с учетом вышеуказанных задач, и цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ двусторонней ротационной сварки трением, способы изготовления холоднокатаной стальной полосы и стальной полосы с покрытием, устройство для двусторонней ротационной сварки трением и устройство для производства холоднокатаной стальной полосы и стальной полосы с покрытием, в которых можно увеличить скорость сварки с использованием вращающегося инструмента и повысить долговечность вращающегося инструмента, при этом может быть подавлено возникновение дефектов в свариваемом участке.The present invention has been made in view of the above objects, and an object of the present invention is to provide a method for double-sided friction welding, methods for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip, a device for double-sided friction welding, and a device for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip, in which it is possible to increase the speed of welding using a rotary tool and improve the durability of a rotary tool, while the occurrence of defects in the welding section can be suppressed.

Решение задачиThe solution of the problem

Сущность настоящего изобретения описана ниже.The essence of the present invention is described below.

[1] Способ двусторонней ротационной сварки трением, который включает в себя следующее:[1] A double-sided friction friction welding method, which includes the following:

при сварке встык или внахлестку заднего конца предшествующей стальной полосы и переднего конца последующей стальной полосыbutt or overlap welding of the rear end of the previous steel strip and the front end of the subsequent steel strip

прижимают два вращающихся инструмента, расположенные на первой поверхности и второй поверхности стыкового участка или перекрывающегося участка стальных полос, к стыковому участку или перекрывающемуся участку стальных полос и перемещают вращающиеся инструменты в направлении сварки при вращении вращающихся инструментов в направлениях, противоположных друг к другу, так что несваренный участок стальных полос размягчают теплотой трения, возникающего между вращающимися инструментами и несваренным участком стальных полос, и размягченный участок перемешивают вращающимися инструментами для получения пластического течения, чтобы сварить стальные полосы друг с другом, при этом:pressing two rotary tools located on the first surface and the second surface of the butt section or overlapping section of the steel strips against the butt section or overlapping section of the steel strips, and moving the rotary tools in the direction of welding while rotating the rotary tools in directions opposite to each other, so that unwelded the section of the steel strips is softened by the heat of friction generated between the rotating tools and the unwelded section of the steel strips, and the softened section is agitated by the rotating tools to obtain a plastic flow so as to weld the steel strips to each other, while:

каждый из двух вращающихся инструментов имеет торцевую часть, имеющую форму круглой плоской поверхности, круглой выпуклой криволинейной поверхности и круглой вогнутой криволинейной поверхности; иeach of the two rotary tools has an end part having the shape of a round flat surface, a round convex curved surface and a round concave curved surface; And

торцевые части изготовлены из более твердого материала, чем стальные полосы.end pieces are made of a harder material than steel strips.

[2] В способе двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с [1] каждая торцевая часть имеет спиральный ступенчатый участок, проходящий в направлении, противоположном направлению вращения.[2] In the method of double-sided rotational friction welding according to [1], each end portion has a helical stepped portion extending in a direction opposite to the direction of rotation.

[3] В способе двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с [1] или [2] угол наклона α (°), под которым оси вращения двух вращающихся инструментов наклонены назад в направлении сварки относительно нормали к поверхности несваренного участка стальных полос, диаметр D (мм) каждой торцевой части и расстояние G (мм) между торцевыми участками двух вращающихся инструментов удовлетворяют формуле (1) и формуле (2), приведенным ниже:[3] In the double-sided friction rotation welding method according to [1] or [2], the inclination angle α (°) at which the rotation axes of the two rotating tools are tilted back in the welding direction with respect to the normal to the surface of the unwelded portion of the steel strips, diameter D ( mm) of each end portion and the distance G (mm) between the end portions of two rotating tools satisfy formula (1) and formula (2) below:

0 ≤ α ≤ 3 … (1)0 ≤ α ≤ 3 … (1)

0.25 × t - 0,2 × D × sin α ≤ G ≤ 0,8 × t – 0,2 × D × sin α … (2)0.25 × t - 0.2 × D × sin α ≤ G ≤ 0.8 × t – 0.2 × D × sin α … (2)

где t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) перекрывающихся стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of each steel strip for butt welding steel strips, or the total thickness (mm) of overlapping steel strips for welding steel strips overlap.

[4] В способе двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с любым из пунктов [1]–[3] диаметр D (мм) каждой торцевой части удовлетворяет формуле (3):[4] In the method of double-sided rotational friction welding according to any one of [1] to [3], the diameter D (mm) of each end portion satisfies the formula (3):

4 × t ≤ D ≤ 20 × t … (3)4 × t ≤ D ≤ 20 × t … (3)

где t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) перекрывающихся стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of each steel strip for butt welding steel strips, or the total thickness (mm) of overlapping steel strips for welding steel strips overlap.

[5] В способе двусторонней ротационной сварки трением по любому из пунктов [1]–[4], если высота выпуклой криволинейной поверхности каждой торцевой части обозначить через dv (мм), то диаметр D (мм) каждой торцевой части и высота dv выпуклой криволинейной поверхности удовлетворяют формуле (4):[5] In the method of two-sided rotational friction welding according to any of [1] to [4], if the height of the convex curved surface of each end part is denoted by dv (mm), then the diameter D (mm) of each end part and the height dv of the convex curved surfaces satisfy formula (4):

dv/D ≤ 0,06 … (4).dv/D ≤ 0.06 ... (4).

[6] В способе двусторонней ротационной сварки трением по любому из пунктов [1]–[4], если глубина вогнутой криволинейной поверхности каждой торцевой части обозначить через dc (мм), то диаметр D (мм) каждой торцевой части и глубина dc вогнутой криволинейной поверхности удовлетворяют формуле (5):[6] In the bilateral friction welding method according to any of [1] to [4], if the depth of the concave curved surface of each end part is denoted by dc (mm), then the diameter D (mm) of each end part and the depth dc of the concave curved surfaces satisfy formula (5):

dc/D ≤ 0,03 … (5).dc/D ≤ 0.03 ... (5).

[7] Способ изготовления холоднокатаной стальной полосы, который включает в себя следующее: после сварки заднего конца предшествующей стальной полосы и переднего конца следующей стальной полосы с использованием способа двусторонней ротационной сварки трением по любому из пунктов [1]-[6], выполняют холодную прокатку или выполняют холодную прокатку после травления.[7] A method for manufacturing a cold-rolled steel strip, which includes: after welding the rear end of the preceding steel strip and the leading end of the next steel strip using the two-sided friction friction welding method according to any one of [1] to [6], performing cold rolling or perform cold rolling after pickling.

[8] Способ производства холоднокатаной стальной полосы по пункту [7], который также включает в себя выполнение отжига после холодной прокатки.[8] The method for producing cold-rolled steel strip according to [7], which also includes performing annealing after cold rolling.

[9] Способ изготовления стальной полосы с покрытием, который включает в себя следующее: после сварки заднего конца предшествующей стальной полосы и переднего конца следующей стальной полосы с использованием способа двусторонней ротационной сварки трением по любому из пунктов [1]-[6], выполняют холодную прокатку или выполняют холодную прокатку после травления, а затем выполняют отжиг или нанесение покрытия.[9] A method for manufacturing a coated steel strip, which includes the following: after welding the rear end of the previous steel strip and the front end of the next steel strip using the double-sided rotational friction welding method according to any one of [1] to [6], performing a cold rolling, or performing cold rolling after pickling, and then performing annealing or coating.

[10] Устройство для двусторонней ротационной сварки трением, включающее в себя два вращающихся инструмента, расположенных напротив друг друга на несваренном участке двух стальных полос, и управляющее устройство, которое управляют работой двух вращающихся инструментов, в котором:[10] A device for double-sided rotational friction welding, including two rotating tools located opposite each other on a non-welded portion of two steel strips, and a control device that controls the operation of two rotating tools, in which:

устройство для двусторонней ротационной сварки трением сваривает стальные полосы друг с другом, когда два вращающихся инструмента перемещают в направлении сварки, прижимая к несваренному участку состыкованных или перекрывающихся стальных полос и вращая их в противоположных направлениях друг относительно друга;the double-sided friction friction welding apparatus welds the steel strips to each other when two rotating tools are moved in the direction of welding, pressing against the non-welded portion of the butted or overlapping steel strips and rotating them in opposite directions relative to each other;

каждый из двух вращающихся инструментов имеет торцевую часть, имеющую форму круглой плоской поверхности, круглой выпуклой криволинейной поверхности и круглой вогнутой криволинейной поверхности; иeach of the two rotary tools has an end part having the shape of a round flat surface, a round convex curved surface and a round concave curved surface; And

торцевые части изготовлены из более твердого материала, чем стальные полосы.end pieces are made of a harder material than steel strips.

[11] В устройстве двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с [10] каждая торцевая часть имеет спиральный ступенчатый участок, проходящий в направлении, противоположном направлению вращения.[11] In the double-sided rotational friction welding apparatus according to [10], each end portion has a helical stepped portion extending in a direction opposite to the direction of rotation.

[12] В способе двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с пунктами [10] или [11] управляющее устройство осуществляет управление таким образом, чтобы угол α наклона (°), под которым оси вращения двух вращающихся инструментов наклонены назад в направлении сварки относительно нормали к поверхности несваренного участка стальных полос, диаметр D (мм) каждой торцевой части и расстояние G (мм) между торцевыми участками двух вращающихся инструментов удовлетворяют формуле (1) и формуле (2), приведенным ниже:[12] In the method of bilateral rotational friction welding according to [10] or [11], the control device performs control so that the inclination angle α (°) at which the rotation axes of the two rotary tools are tilted back in the welding direction with respect to the normal to surface of the non-welded portion of the steel strips, the diameter D (mm) of each end portion, and the distance G (mm) between the end portions of two rotating tools satisfy the formula (1) and formula (2) below:

0 ≤ α ≤ 3 … (1)0 ≤ α ≤ 3 … (1)

0,25 × t – 0,2 × D × sin α ≤ G ≤ 0,8 × t – 0,2 × D × sin α … (2)0.25 × t – 0.2 × D × sin α ≤ G ≤ 0.8 × t – 0.2 × D × sin α … (2)

где t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) перекрывающихся стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of each steel strip for butt welding steel strips, or the total thickness (mm) of overlapping steel strips for welding steel strips overlap.

[13] В устройстве двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с любым из пунктов [10]–[12] диаметр D (мм) каждой торцевой части удовлетворяет формуле (3):[13] In the two-sided rotational friction welding apparatus according to any one of [10] to [12], the diameter D (mm) of each end portion satisfies the formula (3):

4 × t ≤ D ≤ 20 × t … (3)4 × t ≤ D ≤ 20 × t … (3)

где t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) перекрывающихся стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of each steel strip for butt welding steel strips, or the total thickness (mm) of overlapping steel strips for welding steel strips overlap.

[14] В устройстве двусторонней ротационной сварки трением по любому из пунктов [10]–[13], если высота выпуклой криволинейной поверхности каждой торцевой части обозначить через dv (мм), то диаметр D (мм) каждой торцевой части и высота dv выпуклой криволинейной поверхности удовлетворяют формуле (4):[14] In the two-sided rotational friction welding device according to any of [10] to [13], if the height of the convex curved surface of each end part is denoted by dv (mm), then the diameter D (mm) of each end part and the height dv of the convex curved surfaces satisfy formula (4):

dv/D ≤ 0,06 … (4).dv/D ≤ 0.06 ... (4).

[15] В устройстве двусторонней ротационной сварки трением по любому из пунктов [10]–[13], если глубина вогнутой криволинейной поверхности каждой торцевой части обозначить через dc (мм), то диаметр D (мм) каждой торцевой части и глубина dc вогнутой криволинейной поверхности удовлетворяют формуле (5):[15] In the two-sided rotational friction welding device according to any of [10]-[13], if the depth of the concave curved surface of each end part is denoted by dc (mm), then the diameter D (mm) of each end part and the depth dc of the concave curved surfaces satisfy formula (5):

dc/D ≤ 0,03 … (5).dc/D ≤ 0.03 ... (5).

[16] Установка для производства холоднокатаной стальной полосы, которая включает в себя: в дополнение к устройству двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с любым из пунктов [10]–[15], секцию для холодной прокатки, которая осуществляет холодную прокатку сваренных стальных полос или секцию для холодной прокатки, которая осуществляет холодную прокатку сваренных стальных полос после травления в секции для травления.[16] A cold-rolled steel strip production plant, which includes: in addition to the two-sided friction welding apparatus according to any one of [10] to [15], a cold rolling section that cold-rolls welded steel strips or a cold rolling section which performs cold rolling of the welded steel strips after pickling in the pickling section.

[17] Установка для производства холоднокатаной стальной полосы в соответствии с [16], которая также включает в себя секцию отжига, в которой отжигают холоднокатаные стальные полосы.[17] A cold-rolled steel strip production plant according to [16], which also includes an annealing section in which cold-rolled steel strips are annealed.

[18] Установка для производства стальной полосы с покрытием, который включает в себя следующее: в дополнение к устройству двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с любым из пунктов [10]–[15], секцию для холодной прокатки, которая осуществляет холодную прокатку сваренных стальных полос или секцию для холодной прокатки, которая осуществляет холодную прокатку сваренных стальных полос после травления в секции для травления; секцию отжига, в которой отжигают холоднокатаные стальные полосы; и секцию нанесения покрытия, в которой наносят покрытие на отожженные стальные полосы.[18] An apparatus for producing coated steel strip, which includes the following: in addition to the two-sided friction welding apparatus according to any one of [10] to [15], a cold rolling section which performs cold rolling of the welded steel strips or a cold rolling section which performs cold rolling of the welded steel strips after pickling in the pickling section; an annealing section in which cold-rolled steel strips are annealed; and a coating section in which the annealed steel strips are coated.

Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention

В соответствии с настоящим изобретением можно избежать хрупкости, возникающей в результате сегрегации примесей во время плавления и затвердевания, и охрупчивания в результате проникновения водорода, которые были проблемами при сварке плавлением предшествующего уровня техники, и можно увеличить скорость сварки, подавляя при этом возникновение дефектов.According to the present invention, brittleness resulting from impurity segregation during melting and solidification and embrittlement due to hydrogen penetration, which have been problems in prior art fusion welding, can be avoided, and welding speed can be increased while suppressing the occurrence of defects.

В соответствии с настоящим изобретением равномерное пластическое течение, стимулируемое в направлении толщины стальных полос, подавляет появление дефектов даже при двусторонней ротационной сварке трением при высокой скорости сварки, давая свариваемый участок, обладающий достаточной прочностью.According to the present invention, uniform plastic flow stimulated in the thickness direction of steel strips suppresses the occurrence of defects even in double-sided friction rotation welding at a high welding speed, giving a welded portion having sufficient strength.

В соответствии с настоящим изобретением можно убрать зонд, который предпочтительно ломается и изнашивается в результате воздействия напряжения, превышающего нагрузку на выступающую часть вращающегося инструмента предшествующего уровня техники, что повышает долговечность вращающихся инструментов для двусторонней ротационной сварки трением.In accordance with the present invention, it is possible to remove the probe, which preferably breaks and wears as a result of applying stress in excess of the load on the protrusion of the prior art rotary tool, which increases the durability of rotary tools for double-sided rotational friction welding.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 приведен схематический вид, иллюстрирующий способ двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением, который является примером сварки встык.In FIG. 1 is a schematic view illustrating the double-sided rotational friction welding method according to the present invention, which is an example of butt welding.

На фиг. 2 приведен схематический вид, иллюстрирующий способ двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением, который является примером сварки внахлест.In FIG. 2 is a schematic view illustrating the double-sided rotational friction welding method according to the present invention, which is an example of overlap welding.

На фиг. 3(a) и 3(b) приведены схематические виды, иллюстрирующие область, которую перемешивают трением с помощью вращающихся инструментов, причем фиг. 3(a) и фиг. 3(b) представляют собой соответственно вид сверху и вид в разрезе по линии A-A', показанной на фиг. 3(a).In FIG. 3(a) and 3(b) are schematic views illustrating a region that is agitated by friction with rotating tools, wherein FIG. 3(a) and FIG. 3(b) are respectively a plan view and a sectional view along the line A-A' shown in FIG. 3(a).

На фиг. 4(a) и 4(b) показана форма вращающегося инструмента предшествующего уровня техники, и каждая из них включает в себя вид сбоку, приведенный в верхней части, и вид сверху, приведенный в нижней части.In FIG. 4(a) and 4(b) show the shape of a prior art rotary tool, and each includes a side view at the top and a top view at the bottom.

На фиг. 5(a) и 5(b) показана форма вращающегося инструмента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, и каждая из них включает в себя вид сбоку, приведенный в верхней части, и вид сверху, приведенный в нижней части.In FIG. 5(a) and 5(b) show the shape of a rotary tool according to the first embodiment of the present invention, and each includes a side view at the top and a top view at the bottom.

На фиг. 6(a) и 6(b) показана форма вращающегося инструмента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения, и каждая из них включает в себя вид сбоку, приведенный в верхней части, и вид сверху, приведенный в нижней части.In FIG. 6(a) and 6(b) show the shape of a rotary tool according to the second embodiment of the present invention, and each includes a side view at the top and a top view at the bottom.

На фиг. 7(a) и 7(b) показана форма вращающегося инструмента в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, и каждая из них включает в себя вид сбоку, приведенный в верхней части, и вид сверху, приведенный в нижней части.In FIG. 7(a) and 7(b) show the shape of a rotary tool according to the third embodiment of the present invention, and each includes a side view at the top and a top view at the bottom.

На фиг. 8(a)-8(c) показаны формы ступенчатых частей вращающегося инструмента в соответствии с настоящим изобретением, где на фиг. 8(a) приведен вид сверху, а фиг. 8(b) и фиг. 8(с) приведены сечения, выполненные по линии B-B' на фиг. 8(а).In FIG. 8(a)-8(c) show the shapes of the stepped portions of a rotary tool according to the present invention, where FIG. 8(a) is a plan view, and FIG. 8(b) and FIG. 8(c) shows sections taken along line B-B' in FIG. 8(a).

На фиг. 9 приведены схемы, иллюстрирующие пример того, как рисовать спирали, образующие ступенчатые части в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 9 are diagrams illustrating an example of how to draw helixes forming stepped portions in accordance with the present invention.

На фиг. 10 приведены схемы, иллюстрирующие пример того, как проводить спирали, образующие ступенчатые части в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 10 are diagrams illustrating an example of how to run helices forming stepped portions in accordance with the present invention.

На фиг. 11 приведены схемы, иллюстрирующие пример того, как проводить спирали, образующие ступенчатые части в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 11 are diagrams illustrating an example of how to run helices forming stepped portions in accordance with the present invention.

На фиг. 12 приведены схемы, иллюстрирующие пример того, как проводить спирали, образующие ступенчатые части в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 12 are diagrams illustrating an example of how to run the spirals forming the stepped portions in accordance with the present invention.

На фиг. 13 приведены схемы, иллюстрирующие пример того, как проводить спирали, образующие ступенчатые части в соответствии с настоящим изобретением.In FIG. 13 are diagrams illustrating an example of how to run the spirals forming stepped portions in accordance with the present invention.

На фиг. 14 приведено схематическое изображение, иллюстрирующее способ сварки стальных полос (предыдущей стальной полосы и следующей стальной полосы) друг с другом с использованием устройства для двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением, который является примером сварки встык.In FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a method for welding steel strips (previous steel strip and next steel strip) to each other using the two-sided rotational friction welding apparatus according to the present invention, which is an example of butt welding.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Настоящее изобретение будет описано ниже со ссылкой на чертежи. Настоящее изобретение не ограничено следующими вариантами осуществления.The present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.

Сначала будут описаны способ двусторонней ротационной сварки трением и устройство для двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 1 показан пример сварки встык способом двусторонней ротационной сварки трением. На фиг. 2 показан пример сварки внахлест способом двусторонней ротационной сварки трением.First, the method of double-sided rotational friction welding and the device for double-sided rotational friction welding according to the present invention will be described. In FIG. 1 shows an example of a butt-welding by a two-sided rotational friction welding method. In FIG. 2 shows an example of overlap welding by a two-sided rotational friction welding method.

Способ двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением при сварке встык или внахлестку заднего конца предшествующей стальной полосы с передним концом следующей стальной полосы включает в себя следующее: прижимают два вращающихся инструмента, которые расположены на первой поверхности и второй поверхности стыкового участка или перекрывающегося участка стальных полос, напротив стыкового участка или перекрывающегося участка стальных полос, и перемещают вращающиеся инструменты в направлении сварки при одновременном вращении вращающихся инструментов в противоположных направлениях друг относительно друга. Затем несваренный участок стальных полос размягчают за счет теплоты трения, возникающей между вращающимися инструментами и несваренным участком стальных полос, и размягченный участок перемешивают вращающимися инструментами для создания пластического течения, в результате чего стальные полосы сваривают друг с другом.The method of double-sided rotational friction welding according to the present invention in butt or overlap welding of the rear end of the preceding steel strip with the front end of the next steel strip includes the following: two rotating tools are pressed, which are located on the first surface and the second surface of the butt section or overlapping section of the steel strips, opposite the butt section or overlapping section of the steel strips, and move the rotating tools in the direction of welding while rotating the rotating tools in opposite directions relative to each other. Then, the unwelded portion of the steel strips is softened by frictional heat generated between the rotating tools and the unwelded portion of the steel strips, and the softened portion is agitated by the rotating tools to generate plastic flow, whereby the steel strips are welded to each other.

Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, в способе двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением используют устройство для двусторонней ротационной сварки трением, включающее в себя два вращающихся инструмента 1 и 8, удерживающее устройство (не показано) и управляющее устройство (не показано), которое управляет работой вращающихся инструментов 1 и 8. В примерах, показанных на фиг. 1 и фиг. 2, одна из двух стальных полос 4 является предшествующей стальной полосой, расположенной спереди в направлении перемещения (не показано), а другая стальная полоса 4 представляет собой следующую стальную полосу, расположенную сзади в направлении перемещения.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the bilateral friction rotation welding method according to the present invention uses a bilateral friction rotation welding apparatus including two rotating tools 1 and 8, a holding device (not shown) and a control device (not shown) which controls the operation of the rotating tools. 1 and 8. In the examples shown in FIGS. 1 and FIG. 2, one of the two steel strips 4 is the preceding steel strip located in front in the moving direction (not shown), and the other steel strip 4 is the next steel strip located behind in the moving direction.

Управляющее устройство регулирует, например, угол б наклона каждого из вращающихся инструментов 1 и 8, расстояние G между торцевой частью вращающегося инструмента 1 и торцевой частью вращающегося инструмента 8, скорость сварки, скорость вращения и направление вращения каждого из вращающихся инструментов 1 и 8, как описано ниже.The control device controls, for example, the inclination angle b of each of the rotary tools 1 and 8, the distance G between the end of the rotary tool 1 and the end of the rotary tool 8, the welding speed, the rotation speed and the direction of rotation of each of the rotary tools 1 and 8, as described. below.

Вращающиеся инструменты 1 и 8 (вращающийся инструмент, расположенный на передних поверхностях стальных полос, в дальнейшем может быть назван вращающимся инструментом 1 со стороны передней поверхности, а вращающийся инструмент, расположенный на задних поверхностях стальных полос в дальнейшем может быть назван вращающимся инструментом 8 со стороны задней поверхности) соответственно расположены на первой поверхности (передней поверхности) и второй поверхности (задней поверхности) стальных полос (заготовок или свариваемых элементов) 4. Две стальные полосы 4 расположены параллельно осевой линии 7 соединения, показанного на фиг. 1 и фиг. 2, и их удерживают с помощью удерживающего устройства (не показано). На несваренном участке двух стальных полос 4, расположенным на осевой линии 7 соединения, вращающиеся инструменты 1 и 8 перемещают в направлении сварки (направление, указанное стрелкой на фигурах), вращая и прижимая к стальным полосам 4. Стальные полосы 4, размягченные таким образом за счет теплоты трения, возникающей между вращающимися инструментами 1 и 8 и стальными полосами 4, и размягченный участок перемешивают вращающимися инструментами 1 и 8 для создания пластического течения, в результате чего стальные полосы 4 сваривают друг с другом. В последующем описании участок, на котором сварка завершена, будет называться сваренным участком 5.Rotary tools 1 and 8 (the rotary tool located on the front surfaces of the steel strips, hereinafter referred to as the rotary tool 1 from the front side, and the rotary tool located on the rear surfaces of the steel strips, hereinafter referred to as the rotary tool 8 from the rear surfaces) are respectively located on the first surface (front surface) and the second surface (rear surface) of steel strips (blanks or welded elements) 4. Two steel strips 4 are located parallel to the center line 7 of the joint shown in FIG. 1 and FIG. 2 and are held by a holding device (not shown). On the non-welded section of two steel strips 4, located on the axial line 7 of the connection, the rotating tools 1 and 8 are moved in the direction of welding (the direction indicated by the arrow in the figures), rotating and pressing against the steel strips 4. The steel strips 4, thus softened due to frictional heat generated between the rotating tools 1 and 8 and the steel strips 4, and the softened area is agitated by the rotating tools 1 and 8 to create a plastic flow, whereby the steel strips 4 are welded to each other. In the following description, the section where the welding is completed will be referred to as welded section 5.

Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, вращающийся инструмент 1 на передней поверхности и вращающийся инструмент 8 на задней поверхности, которые расположены друг напротив друга, вращаются в противоположных направлениях друг относительно друга, если смотреть с передней поверхности (или задней поверхности) стальных полос 4. Это позволяет крутящему моменту, прикладываемому вращающимся инструментом 1 к стальным полосам 4, и вращающему моменту, прикладываемому вращающимся инструментом 8 к стальным полосам 4, компенсировать друг друга. В результате конструкция приспособления, удерживающего свариваемые элементы, может быть дополнительно упрощена по сравнению со способом ротационной сварки трением известного уровня техники, в котором несваренный участок прижимают и сваривают с использованием только одного вращающегося инструмента, расположенного на одной поверхности. В примерах, показанных на фиг. 1 и фиг. 2, направление вращения инструмента 1, вращающегося со стороны передней поверхности, указано стрелкой Ts, а направление вращения инструмента 8, вращающегося со стороны задней поверхности, указано стрелкой Tb.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the front surface rotary tool 1 and the rear surface rotary tool 8, which are opposite each other, rotate in opposite directions relative to each other as viewed from the front surface (or rear surface) of the steel strips 4. This allows the torque applied by the rotating tool 1 to the steel strips 4, and the torque applied by the rotating tool 8 to the steel strips 4 cancel each other out. As a result, the structure of the fixture holding the elements to be welded can be further simplified compared to the prior art rotational friction welding method in which the non-welded portion is pressed and welded using only one rotating tool located on one surface. In the examples shown in FIG. 1 and FIG. 2, the direction of rotation of the tool 1 rotating on the rake side is indicated by the arrow Ts, and the direction of rotation of the tool 8 rotating on the rear surface is indicated by the arrow Tb.

Если вращающийся инструмент 1 на передней поверхности и вращающийся инструмент 8 на задней поверхности, которые расположены друг напротив друга, вращаются в одном направлении, то скорость одного из вращающихся инструментов относительно другого вращающегося инструмента приближается к нулю. В результате по мере того, как пластическое течение стальных полос 4 становится более равномерным, пластическая деформация уменьшается, а при пластической деформации материала выделяется меньше тепла, что затрудняет достижение благоприятного сварного состояния. Чтобы обеспечить равномерное повышение температуры и равномерное касательное напряжение в направлении толщины стальных полос, достаточное для достижения благоприятного сварного состояния, эффективно задавать противоположные направления вращения вращающегося инструмента 1 на передней поверхности (первой поверхности) и вращающегося инструмента 8 на задней поверхности (второй поверхности), расположенных друг напротив друга.If the front surface rotary tool 1 and the rear surface rotary tool 8, which are opposite each other, rotate in the same direction, the speed of one of the rotary tools relative to the other rotary tool approaches zero. As a result, as the plastic flow of the steel strips 4 becomes more uniform, the plastic deformation decreases, and less heat is generated when the material is plastically deformed, making it difficult to achieve a favorable welded state. In order to ensure uniform temperature rise and uniform shear stress in the thickness direction of the steel strips sufficient to achieve a favorable welded state, it is effective to set the opposite directions of rotation of the rotary tool 1 on the front surface (first surface) and the rotary tool 8 on the rear surface (second surface) located opposite each other.

Теперь будет описан тип сварки стальных полос. Предпочтительные примеры типа сварки стальных полос включают в себя сварку встык и сварку внахлестку. Как показано на фиг. 1, сварка встык относится к сварке стальных полос, включающей в себя прижатие вращающихся инструментов 1 и 8 к стыковому участку, включая торцевые поверхности (примыкающие поверхности) двух противоположных стальных полос 4, размещенных встык без перекрытия, и перемещение вращающихся инструментов 1 и 8 в направлении сварки при вращении вращающихся инструментов 1 и 8. Как показано на фиг. 2, сварка внахлестку относится к сварке стальных полос, при которой вращающиеся инструменты 1 и 8 прижимают к перекрывающемуся участку двух стальных полос 4 с концевыми участками стальных полос 4 по меньшей мере частично перекрывающими друг друга, и перемещают вращающиеся инструменты 1 и 8 в направлении сварки при одновременном вращении вращающихся инструментов 1 и 8. Поскольку фиг. 1 и фиг. 2 отличаются друг от друга только по типу сварки и одинаковы по компоновке устройств и т.д., ниже в основном будет описан пример сварки встык, показанный на фиг. 1.The type of welding of steel strips will now be described. Preferred examples of the type of welding of steel strips include butt welding and lap welding. As shown in FIG. 1, butt welding refers to the welding of steel strips, which includes pressing the rotating tools 1 and 8 to the butt section, including the end surfaces (adjacent surfaces) of two opposite steel strips 4 placed end to end without overlap, and moving the rotating tools 1 and 8 in the direction welding with rotating tools 1 and 8. As shown in FIG. 2, overlap welding refers to welding of steel strips in which the rotating tools 1 and 8 are pressed against the overlapping portion of two steel strips 4 with the end portions of the steel strips 4 at least partially overlapping each other, and the rotating tools 1 and 8 are moved in the direction of welding at simultaneous rotation of the rotary tools 1 and 8. Since FIG. 1 and FIG. 2 differ from each other only in the type of welding, and are the same in arrangement of devices, etc., the butt-welding example shown in FIG. 1.

Далее будут описаны вращающиеся инструменты, используемые при двусторонней ротационной сварке трением в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 4(а) и 4(b) приведены схемы, иллюстрирующие вращающийся инструмент 20 предшествующего уровня техники, включающий в себя зонд. На фиг. 5(а)-8(с) приведены схемы, иллюстрирующие вращающиеся инструменты 1 и 8 в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 5(а)-5(с) показан вращающийся инструмент в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 6(а) и 6(b) показан вращающийся инструмент в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 7(а) и 7(b) показан вращающийся инструмент в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 8(а)-8(с) показан пример вращающегося инструмента в соответствии со вторым вариантом осуществления, который имеет ступенчатые участки на своей торцевой части. На фиг. 4(а)-7(b) в верхней части приведен вид сбоку, а в нижней части приведен вид сверху. Поскольку вращающийся инструмент 1 со стороны передней поверхности, и вращающийся инструмент 8 со стороны задней поверхности, имеют одинаковую форму, то на фиг. 4(a)–8(c) показан только вращающийся инструмент 1 со стороны передней поверхности.Next will be described the rotary tools used in bilateral friction welding in accordance with the present invention. In FIG. 4(a) and 4(b) are diagrams illustrating a prior art rotary tool 20 including a probe. In FIG. 5(a)-8(c) are diagrams illustrating rotary tools 1 and 8 in accordance with the present invention. In FIG. 5(a)-5(c) show a rotary tool according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 6(a) and 6(b) show a rotary tool according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 7(a) and 7(b) show a rotary tool according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 8(a)-8(c) show an example of a rotary tool according to the second embodiment, which has stepped portions on its end portion. In FIG. 4(a)-7(b), the upper part is a side view, and the lower part is a top view. Since the rake side rotary tool 1 and the flank side rotary tool 8 have the same shape, in FIG. 4(a) to 8(c) only show the rotary tool 1 from the rake side.

Теперь со ссылкой на фиг. 4(а)-4(b) будет описан вращающийся инструмент 20, включающий в себя зонд (штифт) 21, который является примером предшествующего уровня техники. На фиг. 4(a) и фиг. 4(b) показан пример вращающегося инструмента 20, который включает в себя зонд 21 на выступающей части 22. Например, в примере вращающегося инструмента 20, показанном на фиг. 4(а), вращающийся инструмент 20 имеет следующую форму: диаметр выступающей части 22 (диаметр выступа) 12 мм, диаметр зонда 21 (диаметр штифта) 4 мм, длина зонда 21 (длина штифта) составляет 0,5 мм, а глубина вогнутой поверхности 0,3 мм. В примере вращающегося инструмента 20, показанном на фиг. 4(b), вращающийся инструмент 20 имеет следующую форму: диаметр выступа – 20 мм, диаметр штифта – 6,7 мм, длина штифта – 0,7 мм, а глубина вогнутой поверхности 0,3 мм.Now with reference to FIG. 4(a)-4(b), a rotary tool 20 including a probe (pin) 21, which is an example of the prior art, will be described. In FIG. 4(a) and FIG. 4(b) shows an example of a rotary tool 20 that includes a probe 21 on a projection 22. For example, in the example of a rotary tool 20 shown in FIG. 4(a), the rotary tool 20 has the following shape: the diameter of the projection 22 (protrusion diameter) is 12 mm, the diameter of the probe 21 (pin diameter) is 4 mm, the length of the probe 21 (pin length) is 0.5 mm, and the depth of the concave surface 0.3 mm. In the example of rotary tool 20 shown in FIG. 4(b), the rotary tool 20 has the following shape: a protrusion diameter of 20 mm, a pin diameter of 6.7 mm, a pin length of 0.7 mm, and a concave surface depth of 0.3 mm.

Как показано на фиг. 4(а) и фиг. 4(b), торцевая часть вращающегося инструмента 20 предшествующего уровня техники, то есть часть вращающегося инструмента 20, которая входит в контакт с размягченным участком стальной полосы во время сварки, включает в себя выступающую часть 22 (участок, указанный диаметром выступа на фиг. 4(а) и фиг. 4(b)) и зонд 21 (участок, указанный диаметром штифта на фиг. 4(а) и фиг. 4(b)). Выступающая часть 22 имеет плоскую форму, образованную по существу плоской поверхностью или слегка изогнутой поверхностью. Зонд 21 прерывается выступающей частью 22 и выступает по существу вертикально к стальным полосам (не показаны).As shown in FIG. 4(a) and FIG. 4(b), the end portion of the prior art rotary tool 20, that is, the portion of the rotary tool 20 that comes into contact with the softened portion of the steel strip during welding, includes a projection portion 22 (the portion indicated by the diameter of the projection in FIG. 4 (a) and Fig. 4(b)) and probe 21 (the area indicated by the pin diameter in Fig. 4(a) and Fig. 4(b)). The projection 22 has a flat shape formed by a substantially flat surface or a slightly curved surface. The probe 21 is interrupted by a protruding portion 22 and protrudes substantially vertically to the steel strips (not shown).

Зонд 21 предназначен для улучшения характеристик перемешивания вблизи центральных участков стальных полос в направлении толщины за счет проникновения в размягченную часть стальных полос ближе к центру в направлении толщины во время сварки. Однако существует проблема, заключающаяся в том, что часть зонда 21, расположенная ближе к его концу в направлении толщины (ближе к центру толщины), подвергается напряжению, превышающему напряжение, воспринимаемое выступающей частью 22. Следовательно, существует еще одна проблема, заключающаяся в том, что вращающийся инструмент необходимо ремонтировать из-за повреждения и износа, как описано выше.The probe 21 is designed to improve the mixing characteristics near the center sections of the steel strips in the thickness direction by penetrating into the softened part of the steel strips closer to the center in the thickness direction during welding. However, there is a problem that the part of the probe 21 located closer to its end in the thickness direction (closer to the center of the thickness) is subjected to a stress greater than the stress perceived by the protrusion 22. Therefore, there is another problem in that that the rotating tool needs to be repaired due to damage and wear as described above.

Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования. В результате было установлено, что способ двусторонней ротационной сварки трением с использованием вращающихся инструментов для двусторонней ротационной сварки трением, способен подавить появление дефектов в свариваемом участке и увеличить скорость сварки без использования зонда, который особенно легко ломается и изнашивается из-за приложенного к нему большего напряжения.The inventors of the present invention have made intensive studies. As a result, it has been found that the double-sided frictional welding method using rotary tools for double-sided frictional welding is able to suppress the occurrence of defects in the welded area and increase the welding speed without using the probe, which is particularly easy to break and wear due to the greater stress applied to it. .

Как показано на фиг. 5(а)-7(с), конец каждого из вращающихся инструментов (вращающихся инструментов 1 и 8, расположенных друг напротив друга) для двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением образован просто торцевой частью 11. В отличие от конфигурации вращающегося инструмента предшествующего уровня техники, которая показана на фиг. 4(a) и фиг. 4(b), торцевая часть 11 каждого из вращающихся инструментов настоящего изобретения не содержит зонд 21. Торцевая часть 11 каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 имеет одну из следующих форм: плоскую форму 11а (см. фиг. 5(а)-5(с)), выпуклую криволинейную форму 11b (см. фиг. 6(a) и 6(b)), и вогнутую криволинейную форму 11c (см. фиг. 7(a) и 7(b)). Каждая торцевая часть 11 имеет круглое поперечное сечение на виде сверху.As shown in FIG. 5(a)-7(c), the end of each of the rotary tools (rotary tools 1 and 8 located opposite each other) for bilateral friction welding according to the present invention is formed simply by the end part 11. Unlike the configuration of the rotary tool of the previous of the prior art, which is shown in Fig. 4(a) and FIG. 4(b), the end portion 11 of each of the rotary tools of the present invention does not include a probe 21. The end portion 11 of each of the rotary tools 1 and 8 has one of the following shapes: a flat shape 11a (see FIGS. 5(a)-5( c)), a convex curved shape 11b (see FIGS. 6(a) and 6(b)), and a concave curved shape 11c (see FIGS. 7(a) and 7(b)). Each end portion 11 has a circular cross section in plan view.

Торцевые части 11 вращающихся инструментов 1 и 8 (торцевая часть 2 вращающегося инструмента со стороны передней поверхности и торцевая часть 9 вращающегося инструмента со стороны задней поверхности, которые показаны на фиг. 1 и других фигурах) представляют собой части, которые входят в контакт со стальными полосами 4 и текучими участками (размягченными участками) стальных полос 4 во время сварки. Таким образом, торцевые части 11 вращающихся инструментов 1 и 8 изготовлены из материала, более твердого, чем стальные полосы 4, в высокотемпературной среде, воздействию которой торцевые части 11 подвергают во время сварки. Таким образом, вращающиеся инструменты 1 и 8 могут деформировать стальные полосы 4 во время сварки, сохраняя форму торцевых частей 11. В результате можно непрерывно достигать высокой производительности перемешивания и выполнять приемлемую сварку.The end portions 11 of the rotary tools 1 and 8 (the front surface side end portion 2 of the rotary tool and the rear surface side end portion 9 of the rotary tool shown in Fig. 1 and other figures) are parts that come into contact with the steel strips. 4 and fluid areas (softened areas) of the steel strips 4 during welding. Thus, the end portions 11 of the rotary tools 1 and 8 are made of a material harder than the steel strips 4 in the high temperature environment to which the end portions 11 are subjected during welding. Thus, the rotating tools 1 and 8 can deform the steel strips 4 during welding while maintaining the shape of the end portions 11. As a result, high mixing performance can be continuously achieved and acceptable welding can be performed.

Для сравнения твердости можно использовать способы испытаний на твердость по Виккерсу при повышенных температурах. Вращающиеся инструменты 1 и 8 могут быть выполнены так, что только их торцевые части будут иметь указанную выше твердость, или все вращающиеся инструменты 1 и 8 будут иметь указанную выше твердость.Vickers hardness testing methods at elevated temperatures can be used to compare hardness. The rotary tools 1 and 8 can be made so that only their end parts will have the above hardness, or all of the rotary tools 1 and 8 will have the above hardness.

В дополнение к вышеописанной конфигурации в настоящем изобретении торцевая часть 11 каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 предпочтительно имеет спиральные (геликоидальные) ступенчатые участки 12. Спирали (геликоиды), образующие ступенчатый участок 12 вращающегося инструмента 1, предпочтительно проходят в направлении, противоположном направлению вращения вращающегося инструмента 1, а спирали (геликоиды), образующие ступенчатый участок 12 вращающегося инструмента 8, предпочтительно проходят в направлении, противоположному направлению вращения вращающегося инструмента 8. Количество спиралей, образующих ступенчатые участки 12, предпочтительно равно 1 или более.In addition to the above-described configuration, in the present invention, the end portion 11 of each of the rotary tools 1 and 8 preferably has helical (helicoidal) stepped portions 12. of the tool 1, and the spirals (helicoids) forming the stepped portion 12 of the rotary tool 8 preferably extend in the direction opposite to the direction of rotation of the rotary tool 8. The number of spirals forming the stepped portions 12 is preferably 1 or more.

В случае одной или нескольких спиралей кривые (радиальные кривые) формируют так, чтобы они проходили радиально от центра торцевой части 11 или периметра круглой пустой области в центре к внешней окружности торцевой части 11.In the case of one or more spirals, the curves (radial curves) are formed so that they extend radially from the center of the end part 11 or the perimeter of the circular empty area in the center to the outer circumference of the end part 11.

Если количество спиралей, образующих ступенчатые участки 12, больше 6, то эффект улучшения текучести материала снижается, и, кроме того, торцевые участки 11 вращающихся инструментов 1 и 8 могут легко сломаться из-за своей сложной формы. Таким образом, количество спиралей, образующих ступенчатые участки 12, предпочтительно равно 6 или менее. В примерах, показанных на фиг. 5(b), 6(b) и 7(b), а также в примере, показанном на фиг. 8(a), количество спиралей равно 4.If the number of spirals forming the stepped portions 12 is more than 6, the material flow improvement effect is reduced, and furthermore, the end portions 11 of the rotary tools 1 and 8 may break easily due to their complex shape. Thus, the number of helices forming the stepped portions 12 is preferably 6 or less. In the examples shown in FIG. 5(b), 6(b) and 7(b), as well as in the example shown in FIG. 8(a), the number of spirals is 4.

Чтобы предотвратить поломку торцевых частей 11 вращающихся инструментов 1 и 8 при одновременном улучшении текучести материала, количество спиралей, образующих ступенчатые участки 12, можно регулировать в соответствии с диаметром каждой из торцевых частей 11. В частности, количество спиралей предпочтительно увеличивают по мере увеличения диаметра каждой из торцевых частей 11, и количество спиралей предпочтительно уменьшают по мере уменьшения диаметра каждой из торцевых частей 11.In order to prevent breakage of the end portions 11 of the rotary tools 1 and 8 while improving the fluidity of the material, the number of spirals forming the stepped portions 12 can be adjusted according to the diameter of each of the end portions 11. In particular, the number of spirals is preferably increased as the diameter of each of the end parts 11, and the number of spirals is preferably reduced as the diameter of each of the end parts 11 decreases.

В частности, количество спиралей предпочтительно составляет 2 или меньше, если диаметр торцевой части меньше 6 мм, и количество спиралей предпочтительно составляет от 3 до 6, если диаметр торцевой части составляет 6 мм или больше.In particular, the number of spirals is preferably 2 or less when the diameter of the end portion is less than 6 mm, and the number of spirals is preferably 3 to 6 when the diameter of the end portion is 6 mm or more.

Как проводить спирали, будет описано с использованием примеров, показанных на фиг. 9–13. На фиг. 9–13 приведены виды сверху торцевой части, и на каждой из них показан процесс проведения спиралей в торцевой части.How to conduct coils will be described using the examples shown in FIG. 9–13. In FIG. Figures 9-13 are top views of the end portion, and each of them shows the process of guiding the spirals in the end portion.

На фиг. 9 количество спиралей равно 2, и на фиг. 9 показан пример того, как можно провести две спирали через равные промежутки.In FIG. 9, the number of spirals is 2, and in FIG. 9 shows an example of how two spirals can be drawn at equal intervals.

Как показано на фиг. 9, сначала из начальных точек в точке A и точке B (см. (1)) проводят две полуокружности (первые полуокружности) с радиусом, равным длине линии A-B. Затем, за пределами первых полуокружностей проводят полуокружности (вторые полуокружности) с центрами в точках А и В и радиусом, равным удвоенной длине линии А-В каждая (см. (2)). Затем, за пределами вторых полуокружностей проводят полуокружности (третьи полуокружности) с центрами в точках А и В и радиусом, равным утроенной длине линии А-В каждая (см. (3)). Аналогично проводят полуокружности (четвертые полуокружности), каждая из которых имеет радиус, в четыре раза превышающий длину линии А-В (см. (4)). Повторяя этот процесс, можно провести две спирали через равные промежутки в торцевой части.As shown in FIG. 9, first, from the starting points at point A and point B (see (1)) two semicircles (first semicircles) are drawn with a radius equal to the length of the line A-B. Then, outside the first semicircles, semicircles (second semicircles) are drawn with centers at points A and B and a radius equal to twice the length of the line A-B each (see (2)). Then, outside the second semicircles, semicircles (third semicircles) are drawn with centers at points A and B and a radius equal to three times the length of the line A-B each (see (3)). Similarly, semicircles (fourth semicircles) are drawn, each of which has a radius four times the length of the line A-B (see (4)). By repeating this process, two spirals can be drawn at equal intervals in the end part.

На каждой из фиг. 10–13 показан пример того, как проводить спирали через равные промежутки, где число n спиралей выбирают из 3 ≤ n ≤ 6.On each of the FIGS. Figures 10–13 show an example of how to draw spirals at regular intervals, where the number n of spirals is chosen from 3 ≤ n ≤ 6.

Как показано на фиг. 10-13, сначала проводят правильные n-сторонние многоугольники. В примере на фиг. 10 нарисован правильный треугольник, в примере на фиг. 11 – квадрат, в примере на фиг. 12 – правильный пятиугольник, а в примере на фиг. 13 – правильный шестиугольник. К точкам пересечения с линиями, идущими от сторон правильного n-стороннего многоугольника (см. (1)) проводят дуги (первые дуги), имеющие центры в вершинах каждого правильного n-стороннего многоугольника и имеющие радиус, равный длине одной стороны правильного n-стороннего многоугольника. Затем, за пределами первых дуг к точкам пересечения с линиями, идущими от сторон правильного n-стороннего многоугольника (см. (2)) проводят дуги (вторые дуги), имеющие центры в вершинах каждого правильного n-стороннего многоугольника и имеющие радиус, равный удвоенной длине одной стороны правильного n-стороннего многоугольника. Затем, за пределами вторых дуг к точкам пересечения с линиями, идущими от сторон правильного n-стороннего многоугольника (см. (3)) проводят дуги (третьи дуги), имеющие центры в вершинах каждого правильного n-стороннего многоугольника и имеющие радиус, равный утроенной длине одной стороны правильного n-стороннего многоугольника. Аналогично проводят дуги (четвертые дуги), каждая из которых имеет радиус, в четыре раза превышающий длину одной стороны правильного n-стороннего многоугольника (см. (4)). Повторяя этот процесс, можно провести n (3 ≤ n ≤ 6) спиралей через равные промежутки в торцевой части.As shown in FIG. 10-13, regular n-sided polygons are drawn first. In the example in FIG. 10 a regular triangle is drawn, in the example in FIG. 11 is a square, in the example in Fig. 12 is a regular pentagon, and in the example in Fig. 13 is a regular hexagon. Arcs (first arcs) are drawn to the intersection points with lines extending from the sides of a regular n-sided polygon (see (1)) having centers at the vertices of each regular n-sided polygon and having a radius equal to the length of one side of a regular n-sided polygon. Then, outside the first arcs, to the intersection points with lines extending from the sides of a regular n-sided polygon (see (2)) draw arcs (second arcs) having centers at the vertices of each regular n-sided polygon and having a radius equal to twice the length of one side of a regular n-sided polygon. Then, outside the second arcs, to the intersection points with lines extending from the sides of a regular n-sided polygon (see (3)) draw arcs (third arcs) having centers at the vertices of each regular n-sided polygon and having a radius equal to three times the length of one side of a regular n-sided polygon. Similarly, arcs (fourth arcs) are drawn, each of which has a radius four times the length of one side of a regular n-sided polygon (see (4)). By repeating this process, n (3 ≤ n ≤ 6) spirals can be drawn at equal intervals in the end.

В случае если количество спиралей равно 1, спираль может быть проведена любым из способов, показанных на фиг. 9-13. В случае если количество спиралей равно 2, и две спирали проведены через равные промежутки, то спирали также можно провести способом, показанным на фиг. 11 или фиг. 13, в дополнение к способу, показанному на фиг. 9. В случае если количество спиралей равно 3, и три спирали проведены через равные промежутки, то спирали также можно провести способом, показанным на фиг. 13, в дополнение к способу, показанному на фиг. 10. В этих случаях количество спиралей (количество линий) регулируют путем соответствующего выбора начальных точек, показанных на фиг. 9 или вершин правильных n-сторонних многоугольников, показанных на фиг. 10-13, в соответствии с количеством спиралей.In case the number of spirals is 1, the spiral can be carried out by any of the methods shown in FIG. 9-13. If the number of spirals is 2 and two spirals are drawn at equal intervals, then the spirals can also be drawn in the manner shown in FIG. 11 or FIG. 13, in addition to the method shown in FIG. 9. If the number of spirals is 3 and three spirals are drawn at equal intervals, then the spirals can also be drawn in the manner shown in FIG. 13, in addition to the method shown in FIG. 10. In these cases, the number of spirals (number of lines) is adjusted by appropriate selection of the starting points shown in FIG. 9 or the vertices of the regular n-sided polygons shown in FIG. 10-13, according to the number of spirals.

Каждый из ступенчатых участков 12 углублен от другой поверхности (плоской поверхности или криволинейной поверхности) соответствующей торцевой части. Такие углубленные ступенчатые участки 12 заставляют металлический материал, размягченный теплом трения, протекать снаружи внутрь вращающихся инструментов 1 и 8, когда вращающиеся инструменты 1 и 8 прижимают и перемешивают стальные полосы 4. Соответственно, вращающиеся инструменты 1 и 8 могут предотвратить вытекание металлического материала из прижатого участка. Это может способствовать пластическому течению прижатого участка, а также может предотвратить меньшую толщину сваренного участка по сравнению с основным материалом, образуя гладкую поверхность сваренного участка без заусенцев. Вышеуказанные полезные эффекты ступенчатых участков достигают за счет формирования спиральных ступенчатых участков 12 таким образом, чтобы ступенчатые участки 12 проходили в направлении, противоположном направлению вращения вращающихся инструментов 1 и 8. Вращающиеся инструменты в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно не имеют спирального ступенчатого участка в центре своей торцевой части или предпочтительно не имеют в центре своей торцевой части спирального ступенчатогоучастка, проходящего в направлении, противоположном направлению вращения.Each of the stepped portions 12 is recessed from another surface (flat surface or curved surface) of the corresponding end portion. Such recessed stepped portions 12 cause the metal material, softened by frictional heat, to flow from outside to inside of the rotating tools 1 and 8 when the rotating tools 1 and 8 press and stir the steel strips 4. Accordingly, the rotating tools 1 and 8 can prevent the metal material from flowing out of the pressed portion. . This can promote plastic flow of the pressed portion, and can also prevent the thickness of the welded portion from being thinner than that of the base material, forming a smooth surface of the welded portion without burrs. The above beneficial effects of the stepped portions are achieved by forming the helical stepped portions 12 such that the stepped portions 12 extend in the opposite direction to the direction of rotation of the rotary tools 1 and 8. The rotary tools of the present invention preferably do not have a helical stepped portion at the center of their end parts or preferably do not have in the center of its end part a helical stepped section extending in the direction opposite to the direction of rotation.

Благоприятные эффекты, подобные тем, которые описаны выше, могут быть получены путем выполнения одного или нескольких спиральных ступенчатых участков 12, проходящих в направлении, противоположном направлению вращения соответствующего вращающегося инструмента.Beneficial effects similar to those described above can be obtained by providing one or more helical stepped portions 12 extending in the opposite direction to the direction of rotation of the respective rotary tool.

Теперь со ссылкой на фиг. 8(а)-8(с) более конкретно будут описаны ступенчатые участки 12. На фиг. 8(а) приведен вид сверху вращающегося инструмента 1 (вращающегося инструмента со стороны передней поверхности), который включает в себя торцевую часть 11, имеющую выпуклую криволинейную форму 11b, а фиг. 8(b) и фиг. 8(с) приведены сечения, выполненные по линии B-B' на фиг. 8(а).Now with reference to FIG. 8(a)-8(c) the stepped portions 12 will be described more specifically. In FIG. 8(a) is a plan view of the rotary tool 1 (rotary tool from the front surface), which includes an end portion 11 having a convex curved shape 11b, and FIG. 8(b) and FIG. 8(c) shows sections taken along line B-B' in FIG. 8(a).

Как показано на фиг. 8(а) на виде сверху, ступенчатые участки 12 проходят в направлении, противоположном направлению вращения. Другими словами, направление кривой каждого из ступенчатых участков 12, проходящих от периметра круга к центру круга, противоположно направлению вращения вращающегося инструмента.As shown in FIG. 8(a) in plan view, the stepped portions 12 extend in the direction opposite to the direction of rotation. In other words, the direction of the curve of each of the stepped sections 12 extending from the perimeter of the circle to the center of the circle is opposite to the direction of rotation of the rotary tool.

Как показано на фиг. 8(а) на виде сверху, каждый из спиральных ступенчатых участков 12 образует кривую, проходящую от начальной точки вблизи центра круга к периметру круга. Длина каждой спирали предпочтительно составляет 0,5 оборота или более и 2 оборота или менее, если длина внешней окружности торцевой части 11 составляет один оборот. Длина каждой спирали также может быть отрегулирована в зависимости от диаметра торцевой части 11. Длину каждой спирали предпочтительно увеличивают по мере увеличения диаметра торцевой части 11. Длину каждой спирали предпочтительно уменьшают по мере уменьшения диаметра торцевой части 11.As shown in FIG. 8(a) in plan view, each of the helical stepped portions 12 forms a curve extending from a starting point near the center of the circle to the perimeter of the circle. The length of each spiral is preferably 0.5 turns or more, and 2 turns or less if the length of the outer circumference of the end portion 11 is one turn. The length of each helix can also be adjusted depending on the diameter of the end portion 11. The length of each helix is preferably increased as the diameter of the end portion 11 increases. The length of each helix is preferably reduced as the diameter of the end portion 11 decreases.

Конкретные примеры ступенчатых участков 12 включают в себя ступенчатые участки 12b, показанные на фиг. 8(b), и канавки 12c, показанные на фиг. 8(c). В примере, показанном на фиг. 8(b), ступенчатые участки 12b образуют по существу горизонтальные ступени, так что высота ступенек постепенно увеличивается от периметра круга к центру круга, как на выпуклой криволинейной поверхности торцевой части 11 вращающегося инструмента 1. Для получения вышеописанных полезных эффектов в настоящем изобретении может быть сформирована одна или несколько спиральных ступеней. В примере, показанном на фиг. 8(b), каждый сформированный ступенчатый участок 12 имеет спиралевидную форму на виде сверху, как показано на фиг. 8(a).Specific examples of the stepped portions 12 include the stepped portions 12b shown in FIG. 8(b) and grooves 12c shown in FIG. 8(c). In the example shown in FIG. 8(b), the stepped portions 12b form substantially horizontal steps, so that the height of the steps gradually increases from the perimeter of the circle to the center of the circle, as on the convex curved surface of the end portion 11 of the rotary tool 1. To obtain the above-described beneficial effects, the present invention can be formed one or more spiral steps. In the example shown in FIG. 8(b), each formed stepped portion 12 has a helical shape in plan view as shown in FIG. 8(a).

Хотя это не показано, если вращающийся инструмент, имеющий торцевую часть вогнутой изогнутой формы, включает в себя ступенчатые участки 12b на вогнутой изогнутой поверхности, то ступени могут быть сформированы таким образом, что высота ступеней постепенно уменьшается от периметра круга к центру круга по вогнутой криволинейной поверхности.Although not shown, if a rotary tool having a concave curved end portion includes stepped portions 12b on the concave curved surface, then the steps may be formed such that the height of the steps gradually decreases from the circumference of the circle to the center of the circle along the concave curved surface. .

В примере, показанном на фиг. 8(с), каждая канавка 12с на криволинейной поверхности (выпуклой криволинейной поверхности) торцевой части 11 вращающегося инструмента 1 имеет канавку с по существу U-образным поперечным сечением, чтобы она была углублена относительно другой поверхности. Для получения вышеописанных полезных эффектов в настоящем изобретении может быть сформирована одна или несколько канавок 12c. В примере, показанном на фиг. 8(c), каждая сформированная канавка 12c имеет длинную и узкую форму, проходящую по спирали на виде сверху, как показано на фиг. 8(a). Вышеописанные благоприятные эффекты достигают, например, при использовании V-образной формы или формы галочки вместо U-образной формы.In the example shown in FIG. 8(c), each groove 12c on the curved surface (convex curved surface) of the end portion 11 of the rotary tool 1 has a groove with a substantially U-shaped cross section to be recessed relative to the other surface. In order to obtain the above-described beneficial effects, one or more grooves 12c may be formed in the present invention. In the example shown in FIG. 8(c), each formed groove 12c has a long and narrow shape extending in a spiral in plan view as shown in FIG. 8(a). The above-described beneficial effects are achieved, for example, by using a V-shape or a swoosh-shape instead of a U-shape.

Хотя это не показано, если вращающийся инструмент 1, имеющий торцевую часть 11 вогнутой криволинейной формы 11с или плоской формы 11а, включает в себя канавки 12с на вогнутой криволинейной поверхности или плоской поверхности, то канавки, имеющие по существу U-образное поперечное сечение, могут быть сформированы аналогичным образом.Although not shown, if a rotary tool 1 having an end portion 11 of a concave curved shape 11c or a flat shape 11a includes grooves 12c on the concave curved surface or flat surface, the grooves having a substantially U-shaped cross section may be formed in a similar way.

В дополнение к описанной выше конфигурации, диаметр D (мм) торцевой части 11 каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному следующей формулой (3) в настоящем изобретении:In addition to the configuration described above, the diameter D (mm) of the end portion 11 of each of the rotary tools 1 and 8 preferably satisfies the relationship represented by the following formula (3) in the present invention:

4 × t ≤ D ≤ 20 × t … (3)4 × t ≤ D ≤ 20 × t … (3)

где t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of each steel strip for butt welding of steel strips or the total thickness (mm) of steel strips for welding steel strips with an overlap.

При контролируемом диаметре каждой торцевой части 11 вращающиеся инструменты 1 и 8 могут равномерно и эффективно обеспечивать повышение температуры и напряжение сдвига в направлении толщины стальных полос 4. Диаметр D торцевой части 11 вращающегося инструмента 1 предпочтительно регулируют в соответствии с толщиной каждой из стальных полос 4 (общей толщиной t стальных полос 4 для сварки внахлестку). Другими словами, целесообразно задать диаметр D (мм) торцевой части 11 каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 в соответствии с формулой (3): 4 × t ≤ D ≤ 20 × t.By controlling the diameter of each end portion 11, the rotary tools 1 and 8 can uniformly and efficiently provide temperature rise and shear stress in the thickness direction of the steel strips 4. The diameter D of the end portion 11 of the rotary tool 1 is preferably adjusted according to the thickness of each of the steel strips 4 (total thickness t of steel strips 4 for overlap welding). In other words, it is expedient to set the diameter D (mm) of the end portion 11 of each of the rotary tools 1 and 8 according to the formula (3): 4 × t ≤ D ≤ 20 × t.

Если диаметр D (мм) меньше 4 × t (мм), то не может быть эффективно получено равномерное пластическое течение в направлении толщины. Если диаметр D (мм) больше 20 × t (мм), то область пластического течения излишне расширена, и к устройству прикладывают чрезмерную нагрузку, что нежелательно. Диаметр D предпочтительно составляет 5,5 × t (мм) или больше и предпочтительно 14 × t (мм) или меньше.If the diameter D (mm) is smaller than 4×t (mm), uniform plastic flow in the thickness direction cannot be effectively obtained. If the diameter D (mm) is larger than 20 × t (mm), then the plastic flow region is unnecessarily expanded, and an excessive load is applied to the device, which is undesirable. The diameter D is preferably 5.5 x t (mm) or more, and preferably 14 x t (mm) or less.

Как описано выше, форма вращающегося инструмента в соответствии с настоящим изобретением может быть упрощена за счет исключения зонда, необходимого для вращающегося инструмента предшествующего уровня техники. Вращающийся инструмент может обладать большей долговечностью. Вращающийся инструмент может быть изготовлен за меньшее количество операций и с меньшими затратами.As described above, the shape of the rotary tool according to the present invention can be simplified by eliminating the probe required for the prior art rotary tool. A rotating tool may have greater durability. A rotary tool can be made in fewer steps and at a lower cost.

В соответствии со способом двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением с использованием вращающихся инструментов в направлении толщины может быть обеспечено равномерно достаточное повышение температуры и достаточное касательное напряжение во время сварки. Другими словами, равномерное повышение температуры в направлении толщины может быть более эффективно достигнуто за счет стимуляции пластического течения способом сварки с использованием вращающихся инструментов в соответствии с настоящим изобретением, имеющих вышеуказанную конфигурацию, по сравнению с равномерным повышением температуры, которое может быть получено путем двусторонней ротационной сварки трением предшествующего уровня техники. Таким образом, для выполнения сварки стальных полос часть свариваемого участка не подвергают избыточному повышению температуры, что предотвращает ликвационное охрупчивание, вызванное ликвацией области плавления вследствие воздействия высокой температуры, и водородное охрупчивание, вызванное повышенным проникновением водорода в сталь из-за высокой температуры.According to the double-sided rotational friction welding method of the present invention, using rotating tools in the thickness direction, uniformly sufficient temperature rise and sufficient shear stress during welding can be ensured. In other words, a uniform temperature increase in the thickness direction can be more efficiently achieved by promoting plastic flow by the welding method using the rotary tools of the present invention having the above configuration, compared to a uniform temperature increase that can be obtained by two-sided rotational welding. friction of the prior art. Thus, in order to perform welding of steel strips, a part of the welded portion is not subjected to excessive temperature rise, which prevents segregation embrittlement caused by segregation of the melting region due to exposure to high temperature and hydrogen embrittlement caused by increased penetration of hydrogen into the steel due to high temperature.

Далее будут подробно описаны вращающиеся инструменты в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения с первого по третий. Следует отметить, что на фиг. 5(a)-7(b) показан только вращающийся инструмент 1 со стороны передней поверхности.Next, the rotary tools according to the first to third embodiments of the present invention will be described in detail. It should be noted that in FIG. 5(a)-7(b) only show the rotary tool 1 from the front surface side.

Первый вариант осуществленияFirst Embodiment

Как показано на фиг. 5(а) и фиг. 5(с), каждый из вращающихся инструментов 1 и 8 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения имеет круглый конец, сформированный из торцевой части 11, имеющей плоскую форму 11а. Каждая торцевая часть 11, имеющая плоскую форму, имеет торцевую поверхность, которая входит в контакт со стальными полосами и образована одной плоской поверхностью, перпендикулярной оси вращения соответствующего одного из вращающихся инструментов 1 и 8. В отличие от вращающегося инструмента предшествующего уровня техники, торцевая поверхность не имеет зонда, выступающего в сторону стальных полос. Как показано на фиг. 5(b), торцевая часть 11 каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 может иметь один или несколько спиральных (геликоидальных) ступенчатых участков 12, проходящих в направлении, противоположном направлению вращения, как описано выше. Ступенчатые участки 12 имеют ступенчатые участки 12b или канавки 12c, как описано выше.As shown in FIG. 5(a) and FIG. 5(c), each of the rotary tools 1 and 8 according to the first embodiment of the present invention has a round end formed from an end portion 11 having a flat shape 11a. Each end portion 11, having a flat shape, has an end surface that comes into contact with the steel strips and is formed by a single flat surface perpendicular to the axis of rotation of the corresponding one of the rotary tools 1 and 8. Unlike the rotary tool of the prior art, the end surface does not has a probe protruding towards the steel strips. As shown in FIG. 5(b), the end portion 11 of each of the rotary tools 1 and 8 may have one or more helical (helicoidal) stepped portions 12 extending in the direction opposite to the direction of rotation, as described above. The stepped portions 12 have stepped portions 12b or grooves 12c as described above.

Вид в верхней части фиг. 5(с) представляет собой вид в разрезе по линии В-В', показанной в нижней части фиг. 5(с). Ступенчатые участки 12b образованы, например, наклоном по существу горизонтальных поверхностей, как показано на фиг. 5(с). Другими словами, формируют участки канавок в форме галочки. Спирали ступенчатых участков 12b на фиг. 5(с) могут быть проведены, например, способом, показанным на фиг. 10, описанным выше.The top view of Fig. 5(c) is a sectional view taken along the line B-B' shown at the bottom of FIG. 5(c). The stepped portions 12b are formed, for example, by slopes of substantially horizontal surfaces, as shown in FIG. 5(c). In other words, the groove portions are formed in the form of a checkmark. The spirals of the stepped portions 12b in FIG. 5(c) can be carried out, for example, in the manner shown in FIG. 10 described above.

Второй вариант осуществленияSecond Embodiment

Как показано на фиг. 6(а) и фиг. 6(b), каждый из вращающихся инструментов 1 и 8 в соответствии со вторым вариантом осуществления имеет круглый конец, образованный торцевой частью 11, имеющей выпуклую криволинейную форму 11b, и торец каждого вращающегося инструмента является выпуклым. Хотя вращающийся инструмент предшествующего уровня техники включает в себя зонд, который выступает в сторону стальных полос и прерывается выступающей частью, каждая торцевая часть 11, имеющая выпуклую криволинейную форму, имеет непрерывную форму без зонда и образует приблизительно однородную наклонную поверхность. Другими словами, каждая торцевая часть 11, имеющая выпуклую криволинейную форму, имеет торцевую поверхность, которая входит в контакт со стальными полосами и образована единственной изогнутой поверхностью (параболической поверхностью, вытянутой поверхностью или сферической поверхностью), выступающей в направлении центра, и торцевая поверхность образует кривую, имеющую примерно равномерный радиус кривизны в поперечном сечении, включая ось вращения в направлении, перпендикулярном стальным полосам. Как показано на фиг. 6(b), торцевая часть 11 каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 может иметь одну или несколько спиральных (геликоидальных) ступенчатых участков 12, проходящих в направлении, противоположном направлению вращения, как описано выше. Ступенчатые участки 12 имеют ступенчатые участки 12b или канавки 12c, как описано выше.As shown in FIG. 6(a) and FIG. 6(b), each of the rotary tools 1 and 8 according to the second embodiment has a round end formed by an end portion 11 having a convex curvilinear shape 11b, and the end of each rotary tool is convex. Although the prior art rotary tool includes a probe that protrudes towards the steel strips and is interrupted by a projection, each end portion 11 having a convex curvilinear shape has a continuous shape without a probe and forms an approximately uniform inclined surface. In other words, each end portion 11 having a convex curvilinear shape has an end surface that comes into contact with the steel strips and is formed by a single curved surface (parabolic surface, elongated surface, or spherical surface) protruding towards the center, and the end surface forms a curve having an approximately uniform radius of curvature in cross section, including the axis of rotation in the direction perpendicular to the steel strips. As shown in FIG. 6(b), the end portion 11 of each of the rotary tools 1 and 8 may have one or more helical (helicoidal) stepped portions 12 extending in the direction opposite to the direction of rotation, as described above. The stepped portions 12 have stepped portions 12b or grooves 12c as described above.

В случае если торец каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 образован торцевой частью 11, имеющей выпуклую криволинейную форму 11b, вращающиеся инструменты предпочтительно удовлетворяют соотношению, представленному следующей формулой (4), где dv обозначает высоту (мм) выпуклой криволинейной поверхности (выпуклой поверхности), а D представляет собой диаметр (мм) торцевой части вращающегося инструмента:In the case where the end of each of the rotary tools 1 and 8 is formed by an end portion 11 having a convex curved shape 11b, the rotary tools preferably satisfy the relationship represented by the following formula (4), where dv is the height (mm) of the convex curved surface (convex surface), and D is the diameter (mm) of the end of the rotating tool:

dv/D ≤ 0,06 … (4)dv/D ≤ 0.06 … (4)

Если торцевые части входят в контакт со стальными полосами, удовлетворяя формуле (4) (т.е. значение dv/D равно 0,06 или меньше), то к текучему участку можно эффективно приложить давление. В результате, вращением вращающихся инструментов может быть создано пластическое течение, достаточное для сварки. Если отношение dv/D выходит за пределы формулы (4) (т.е. значение dv/D превышает 0,06), то передняя и задняя поверхности свариваемого участка становятся заметно утопленными, а толщина свариваемого участка становится заметно меньше, чем толщина каждой из стальных полос. Таким образом, может быть трудно обеспечить прочность соединения, что нежелательно. Для эффективного приложения давления к текучему участку нижний предел значения dv/D предпочтительно составляет 0,01 или больше.If the end portions come into contact with the steel strips satisfying the formula (4) (i.e., the dv/D value is 0.06 or less), pressure can be effectively applied to the fluid portion. As a result, sufficient plastic flow for welding can be created by rotating rotating tools. If the ratio dv/D goes beyond the limits of formula (4) (i.e. the value of dv/D exceeds 0.06), then the front and back surfaces of the welded area become noticeably recessed, and the thickness of the welded area becomes noticeably less than the thickness of each of steel strips. Thus, it may be difficult to secure the connection strength, which is undesirable. In order to efficiently apply pressure to the fluid portion, the lower limit of the dv/D value is preferably 0.01 or more.

Третий вариант осуществленияThird Embodiment

Как показано на фиг. 7(а) и фиг. 7(b), каждый из вращающихся инструментов 1 и 8 в соответствии с третьим вариантом осуществления имеет круглый конец, образованный торцевой частью 11, имеющей вогнутую криволинейную форму 11c, и торец вращающегося инструмента является вогнутым. Хотя вращающийся инструмент предшествующего уровня техники включает в себя зонд, который выступает в сторону стальных полос и прерывается выступающей частью, каждая торцевая часть 11, имеющая вогнутую криволинейную форму, имеет непрерывную форму без зонда и образует приблизительно однородную наклонную поверхность. Другими словами, каждая торцевая часть 11, имеющая вогнутую криволинейную форму, имеет торцевую поверхность, которая входит в контакт со стальными полосами и образована единственной изогнутой поверхностью (параболической поверхностью, вытянутой поверхностью или сферической поверхностью), утопленной в направлении центра, и торцевая поверхность образует кривую, имеющую примерно равномерный радиус кривизны в поперечном сечении, включая ось вращения в направлении, перпендикулярном стальным полосам. Как показано на фиг. 7(b), торцевая часть 11 каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 может иметь одну или несколько спиральных (геликоидальных) ступенчатых участков 12, проходящих в направлении, противоположном направлению вращения, как описано выше. Ступенчатые участки 12 имеют ступенчатые участки 12b или канавки 12c, как описано выше.As shown in FIG. 7(a) and FIG. 7(b), each of the rotary tools 1 and 8 according to the third embodiment has a round end formed by an end portion 11 having a concave curvilinear shape 11c, and the end of the rotary tool is concave. Although the rotary tool of the prior art includes a probe that protrudes towards the steel strips and is interrupted by a projecting part, each end part 11 having a concave curved shape has a continuous shape without a probe and forms an approximately uniform inclined surface. In other words, each end portion 11 having a concave curvilinear shape has an end surface that comes into contact with the steel strips and is formed by a single curved surface (parabolic surface, elongated surface, or spherical surface) recessed towards the center, and the end surface forms a curve having an approximately uniform radius of curvature in cross section, including the axis of rotation in the direction perpendicular to the steel strips. As shown in FIG. 7(b), the end portion 11 of each of the rotary tools 1 and 8 may have one or more helical (helicoidal) stepped portions 12 extending in the direction opposite to the direction of rotation, as described above. The stepped portions 12 have stepped portions 12b or grooves 12c as described above.

В случае, если торцевая часть вращающегося инструмента образована торцевой частью 11, имеющей вогнутую криволинейную форму, вращающийся инструмент предпочтительно удовлетворяет соотношению, представленному следующей формулой (5), где dc обозначает глубину (мм) вогнутой криволинейной поверхности (вогнутой поверхности), а D представляет собой диаметр (мм) торцевой части вращающегося инструмента:In the case that the end portion of the rotary tool is formed by the end portion 11 having a concave curved shape, the rotary tool preferably satisfies the relationship represented by the following formula (5), where dc denotes the depth (mm) of the concave curved surface (concave surface), and D is diameter (mm) of the end of the rotary tool:

dc/D ≤ 0,03 … (5)dc/D ≤ 0.03 … (5)

Если торцевые части входят в контакт со стальными полосами, удовлетворяя формуле (5) (т.е. значение dc/D равно 0,03 или меньше), то вогнутые криволинейные поверхности торцевых частей окружают размягченным металлом, чтобы приложить равномерное давление к текучему участку. В результате, вращением вращающихся инструментов может быть создано пластическое течение, достаточное для сварки. Если отношение dc/D превышает диапазон формулы (5) (т.е. значение dc/D превышает 0,03), то трудно приложить равномерное давление к текучему участку, описанному выше, и может быть сложно обеспечить достаточное для сварки пластическое течение, что не является предпочтительным. Для равномерного приложения давления к текучему участку нижний предел значения dc/D предпочтительно составляет 0,01 или больше.If the end portions come into contact with the steel strips satisfying formula (5) (i.e., the dc/D value is 0.03 or less), then the concave curved surfaces of the end portions are surrounded by softened metal to apply uniform pressure to the fluid portion. As a result, sufficient plastic flow for welding can be created by rotating rotating tools. If the dc/D ratio exceeds the range of formula (5) (i.e., the dc/D value exceeds 0.03), it is difficult to apply uniform pressure to the fluid portion described above, and it may be difficult to obtain sufficient plastic flow for welding, which is not preferred. In order to uniformly apply pressure to the fluid portion, the lower limit of the dc/D value is preferably 0.01 or more.

Формы частей основания вращающихся инструментов 1 и 8, при этом части основания расположены напротив торцевых частей вращающихся инструментов 1 и 8, конкретно не ограничены, лишь бы части основания могли быть присоединены к устройству двухсторонней ротационной сварки трением, известному в данной области техники.The shapes of the base portions of the rotary tools 1 and 8, with the base portions opposed to the end portions of the rotary tools 1 and 8, are not specifically limited, as long as the base portions can be attached to a double-sided friction friction welding apparatus known in the art.

Далее будет описан предпочтительный пример способа двусторонней ротационной сварки трением с использованием вращающихся инструментов 1 и 8 в соответствии с настоящим изобретением.Next, a preferred example of the two-sided rotational friction welding method using rotary tools 1 and 8 in accordance with the present invention will be described.

В способе двусторонней ротационной сварки трением более благоприятные положительные эффекты, связанные с повышением долговечности вращающихся инструментов, подавлением возникновения дефектов в соединении и увеличением скорости сварки, могут быть получены путем оптимизации следующих различных параметров.In the method of double-sided rotational friction welding, more favorable effects of increasing the durability of rotating tools, suppressing the occurrence of defects in the joint, and increasing the welding speed can be obtained by optimizing the following various parameters.

В настоящем изобретении угол α наклона (°), под которым оси вращения двух вращающихся инструментов 1 и 8 наклонены в направлении сварки относительно нормали к поверхности несваренного участка стальных полос, диаметр D (мм) торцевых частей 11 вращающихся инструментов 1 и 8 и расстояние G (мм) между торцевыми частями двух вращающихся инструментов 1 и 8 предпочтительно регулируют так, чтобы удовлетворять формуле (1) и формуле (2), приведенным ниже.In the present invention, the inclination angle α (°) at which the rotation axes of the two rotary tools 1 and 8 are inclined in the welding direction with respect to the normal to the surface of the non-welded portion of the steel strips, the diameter D (mm) of the end portions 11 of the rotary tools 1 and 8, and the distance G ( mm) between the end portions of the two rotary tools 1 and 8 is preferably adjusted to satisfy formula (1) and formula (2) below.

(1) Угол α наклона (°) вращающихся инструментов: 0 ≤ α ≤ 3 … (1)(1) Tilt angle α (°) of rotating tools: 0 ≤ α ≤ 3 … (1)

На фиг. 3(а) и 3(b) приведены схемы, иллюстрирующие область, которую подвергают трению посредством вращающихся инструментов в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 3(а) приведен схема, иллюстрирующая движение вращающихся инструментов 1 и 8, расположенных на передней и задней поверхностях стальных полос 4, как показано на фиг. 1, в направлении сварки на виде сверху со стороны передних поверхностей стальных полос 4. На фиг. 3(b) показано сечение по линии А-А', проведенной на фиг. 3(а).In FIG. 3(a) and 3(b) are diagrams illustrating the area subjected to friction by rotating tools in accordance with the present invention. In FIG. 3(a) is a diagram illustrating the movement of the rotary tools 1 and 8 located on the front and rear surfaces of the steel strips 4 as shown in FIG. 1 in the welding direction in a top view from the front surfaces of the steel strips 4. In FIG. 3(b) is a sectional view taken along line A-A' in FIG. 3(a).

Как показано на фиг. 3(b), во время сварки оси вращения вращающихся инструментов 1 и 8 (ось вращения 3 инструмента, вращающегося со стороны передней поверхности, и ось вращения 10 инструмента, вращающегося со стороны задней поверхности) предпочтительно наклонены назад в направлении сварки под углом α° относительно вертикальной линии (нормали) 6, которая проходит в направлении, перпендикулярном стальным полосам 4. Другими словами, вращающиеся инструменты 1 и 8 предпочтительно наклонены таким образом, чтобы проксимальные концы вращающихся инструментов 1 и 8 были расположены дальше вперед, чем дистальные концы вращающихся инструментов 1 и 8 в направлении сварки. В результате нагрузка, которую в противном случае прикладывают к вращающимся инструментам 1 и 8 в горизонтальном направлении (направлении изгиба) во время сварки, может быть рассредоточена в виде компонент силы, вызывающих сжатие в осевых направлениях.As shown in FIG. 3(b), during welding, the rotation axes of the rotary tools 1 and 8 (the rotation axis 3 of the tool on the front side and the rotation axis 10 of the tool on the rear surface) are preferably tilted back in the welding direction at an angle α° relative to a vertical line (normal) 6 that runs in a direction perpendicular to the steel strips 4. In other words, the rotary instruments 1 and 8 are preferably inclined so that the proximal ends of the rotary instruments 1 and 8 are further forward than the distal ends of the rotary instruments 1 and 8 in the welding direction. As a result, the load otherwise applied to the rotating tools 1 and 8 in the horizontal direction (bending direction) during welding can be dispersed into force components causing compression in the axial directions.

Вращающиеся инструменты 1 и 8 должны быть изготовлены из материала, более твердого, чем стальные полосы 4, и могут быть изготовлены, например, из материала, обладающего низкой ударной вязкостью, такого как керамика. В этом случае приложение силы к вращающимся инструментам 1 и 8 в направлении изгиба может локально концентрировать напряжение и, в свою очередь, привести к поломке вращающихся инструментов 1 и 8. Чтобы избежать этой ситуации, оси вращения 3 и 10 вращающихся инструментов 1 и 8 наклонены под заданным углом (α°), как описано выше, так что нагрузка, приложенная к вращающимся инструментам 1 и 8, может быть воспринята как компоненты силы, вызывающие сжатие в осевом направлении, для уменьшения усилия в направлении изгиба. В результате долговечность каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 может быть дополнительно увеличена.The rotary tools 1 and 8 must be made of a material harder than the steel strips 4 and may be made of a low impact material, such as ceramic, for example. In this case, the application of force to the rotary tools 1 and 8 in the direction of bending can locally concentrate the stress and in turn lead to breakage of the rotary tools 1 and 8. To avoid this situation, the rotation axes 3 and 10 of the rotary tools 1 and 8 are tilted under a predetermined angle (α°) as described above, so that the load applied to the rotating tools 1 and 8 can be taken as force components causing compression in the axial direction to reduce the force in the bending direction. As a result, the durability of each of the rotary tools 1 and 8 can be further increased.

Вышеупомянутые полезные эффекты достигают при угле α наклона 0 градусов или больше. Если угол α наклона превышает 3°, то передняя и задняя поверхности свариваемого участка могут стать утопленными, что может отрицательно сказаться на прочности соединения. Угол наклона оси вращения каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 предпочтительно составляет 0 ≤ α ≤ 3.The above-mentioned beneficial effects are achieved at an inclination angle α of 0 degrees or more. If the inclination angle α exceeds 3°, the front and back surfaces of the welded area may become recessed, which may adversely affect the strength of the joint. The tilt angle of the rotation axis of each of the rotary tools 1 and 8 is preferably 0 ≤ α ≤ 3.

Угол α наклона более предпочтительно составляет 1° или больше и более предпочтительно 2° или меньше.The tilt angle α is more preferably 1° or more, and more preferably 2° or less.

(2) Расстояние G (мм) между торцевыми частями двух вращающихся инструментов 1 и 8: 0,25 × t – 0,2 × D × sin α ≤ G ≤ 0,8 × t – 0,2 × D × sin α … (2)(2) Distance G (mm) between the ends of two rotary tools 1 and 8: 0.25 × t – 0.2 × D × sin α ≤ G ≤ 0.8 × t – 0.2 × D × sin α … (2)

где t - толщина (мм) несваренного участка стальной полосы 4, D - диаметр (мм) торцевых частей вращающихся инструментов 1 и 8, и α - угол наклона (°) вращающихся инструментов 1 и 8. Здесь, t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) перекрывающихся стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of the unwelded section of the steel strip 4, D is the diameter (mm) of the end portions of the rotary tools 1 and 8, and α is the angle of inclination (°) of the rotary tools 1 and 8. Here, t is the thickness (mm) of each steel strip for butt-welding steel strips or total thickness (mm) of overlapping steel strips for steel strip overlap welding.

При двусторонней ротационной сварке трением важно контролировать расстояние G между торцевыми частями противолежащих вращающихся инструментов 1 и 8, чтобы равномерно обеспечить достаточное повышение температуры и достаточное касательное напряжение в направлении толщины во время сварки. В частности, расстояние G между торцевыми частями вращающихся инструментов 1 и 8 предпочтительно контролировать (регулировать) в пределах формулы (2) с помощью толщины t несваренного участка стальных полос 4, диаметра D торцевой части каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 и угла α наклона каждого из вращающихся инструментов 1 и 8.In double-sided friction friction welding, it is important to control the distance G between the end portions of the opposing rotary tools 1 and 8 in order to uniformly ensure sufficient temperature rise and sufficient shear stress in the thickness direction during welding. In particular, the distance G between the end parts of the rotating tools 1 and 8 is preferably controlled (adjusted) within the formula (2) using the thickness t of the unwelded section of the steel strips 4, the diameter D of the end part of each of the rotating tools 1 and 8, and the inclination angle α of each from rotating tools 1 and 8.

Для сварки встык, показанной на фиг. 1, толщина t несваренного участка стальных полос 4 относится к толщине одной стальной полосы 4. Для сварки внахлестку, показанной на фиг. 2, толщина t несваренного участка стальных полос 4 относится к суммарной толщине перекрывающихся стальных полос 4. Угол α наклона каждого из двух вращающихся инструментов 1 и 8 может быть одинаковым. Диаметр D торцевой части каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 относится к торцевому диаметру (диаметру штифта) торцевой части 11 в поперечном сечении, включая соответствующую ось вращения в направлении, перпендикулярном стальным полосам, где торцевая часть 11 имеет плоскую форму или изогнутую форму (вогнутую или выпуклую криволинейную форму), показанную на фиг. 5(а)-7(b).For the butt welding shown in FIG. 1, the thickness t of the unwelded portion of the steel strips 4 refers to the thickness of one steel strip 4. For the overlap welding shown in FIG. 2, the thickness t of the unwelded portion of the steel strips 4 refers to the total thickness of the overlapping steel strips 4. The inclination angle α of each of the two rotary tools 1 and 8 may be the same. The end diameter D of each of the rotary tools 1 and 8 refers to the end diameter (pin diameter) of the end part 11 in cross section, including the corresponding axis of rotation in the direction perpendicular to the steel strips, where the end part 11 has a flat shape or a curved shape (concave or convex curvilinear shape) shown in FIG. 5(a)-7(b).

В случае, когда вращающиеся инструменты 1 и 8 не наклонены (т.е. угол α наклона каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 равен 0°), нижний предел и верхний предел расстояния G между торцевыми частями (ссылочные позиции 2 и 9 на фиг. 3(b)) вращающихся инструментов 1 и 8 установлены равными соответственно на 0,25 × t и 0,8 × t.In the case where the rotary tools 1 and 8 are not inclined (i.e., the inclination angle α of each of the rotary tools 1 and 8 is 0°), the lower limit and the upper limit of the distance G between the end portions (reference numerals 2 and 9 in FIG. 3(b)) of the rotary tools 1 and 8 are set to 0.25 x t and 0.8 x t, respectively.

В случае, если вращающиеся инструменты 1 и 8 наклонены (т.е. угол α наклона каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 равен 0 < α ≤ 3), или в случае, если диаметр D торцевой части каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 увеличен для увеличения площади контакта между торцевой частью вращающегося инструмента 1 и передними поверхностями стальных полос 4 и площади контакта между торцевой частью вращающегося инструмента 8 и задними поверхностями стальных полос 4, расстояние G между вращающимися инструментами 1 и 8 необходимо уменьшить. В этом случае, как выражено формулой (2), нижний предел G может быть получен путем вычитания 0,2 × D × sin α из 0,25 × t, а верхний предел G может быть получен путем вычитания 0,2 × D × sin α из 0,8 × t.In the case that the rotary tools 1 and 8 are inclined (i.e., the inclination angle α of each of the rotary tools 1 and 8 is 0 < α ≤ 3), or in the case that the end diameter D of each of the rotary tools 1 and 8 is increased in order to increase the contact area between the end part of the rotating tool 1 and the front surfaces of the steel strips 4 and the contact area between the end part of the rotating tool 8 and the rear surfaces of the steel strips 4, the distance G between the rotating tools 1 and 8 must be reduced. In this case, as expressed by formula (2), the lower limit of G can be obtained by subtracting 0.2 × D × sin α from 0.25 × t, and the upper limit of G can be obtained by subtracting 0.2 × D × sin α out of 0.8 × t.

Как описано выше, если расстояние G между торцевыми частями вращающихся инструментов 1 и 8 регулируют в пределах формулы (2), то противоположные друг другу торцевые части вращающихся инструментов 1 и 8 прижимают к передней и задней поверхности стальных полос 4 при достаточной нагрузке, а также в достаточной степени стимулируют тепловыделение и пластическое течение в свариваем участке. В результате равномерно способствуют пластическому течению в направлении толщины, и может быть получено соединение (сваренный участок) хорошего качества. Если значение расстояния G превышает верхний предел в формуле (2), то торцевые части вращающихся инструментов 1 и 8 не могут прижимать переднюю и заднюю поверхности стальных полос 4 (заготовок) с достаточной нагрузкой, и вышеупомянутые полезные эффекты могут быть не получены. Если значение расстояния G будет ниже нижнего предела в формуле (2), то передняя и задняя поверхности свариваемого участка могут стать утопленными, что может отрицательно сказаться на прочности соединения.As described above, if the distance G between the end parts of the rotary tools 1 and 8 is adjusted within the formula (2), then opposite end parts of the rotary tools 1 and 8 are pressed against the front and rear surfaces of the steel strips 4 under sufficient load, and also in sufficiently stimulate heat generation and plastic flow in the welded area. As a result, plastic flow is uniformly promoted in the thickness direction, and a joint (welded portion) of good quality can be obtained. If the value of the distance G exceeds the upper limit in the formula (2), the end portions of the rotary tools 1 and 8 cannot press the front and rear surfaces of the steel strips 4 (blanks) with sufficient load, and the aforementioned beneficial effects may not be obtained. If the distance G value is lower than the lower limit in formula (2), the front and back surfaces of the welded area may become recessed, which may adversely affect the strength of the joint.

Значение расстояния G предпочтительно составляет (0,4 × t – 0,2 × D × sin α) или больше и предпочтительно (0,7 × t – 0,2 × D × sin α) или меньше.The value of the distance G is preferably (0.4×t-0.2×D×sinα) or more, and preferably (0.7×t-0.2×D×sinα) or less.

Как показано на фиг. 3(b), расстояние G соответствует наименьшей длине в вертикальном направлении между торцевой поверхностью вращающегося инструмента (вращающегося инструмента со стороны передней поверхности) 1 и торцевой поверхностью вращающегося инструмента (вращающегося инструмента со стороны задней поверхности) 8, которые противостоят друг другу.As shown in FIG. 3(b), the distance G corresponds to the shortest length in the vertical direction between the end surface of the rotary tool (front surface side side of the rotary tool) 1 and the end surface of the rotary tool (rear side side of the rotary tool) 8 that oppose each other.

Другие условия сварки могут быть установлены обычным образом. Например, скорость вращения каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 предпочтительно составляет от 100 до 5000 об/мин и более предпочтительно от 500 до 3000 об/мин в устройстве двусторонней ротационной сварки трением и в способе двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением. При скорости вращения в этих диапазонах ухудшение механических свойств из-за чрезмерного подвода тепла может быть подавлено, в то время как сохраняют благоприятный профиль поверхности. Скорость сварки предпочтительно составляет 1000 мм/мин или выше и более предпочтительно увеличивается до 2000 мм/мин или выше.Other welding conditions can be set in the usual way. For example, the rotation speed of each of the rotary tools 1 and 8 is preferably 100 to 5000 rpm and more preferably 500 to 3000 rpm in the double-sided friction rotation welding apparatus and the double-sided friction rotation welding method according to the present invention. At rotation speeds in these ranges, deterioration of mechanical properties due to excessive heat input can be suppressed while maintaining a favorable surface profile. The welding speed is preferably 1000 mm/min or higher, and more preferably increased to 2000 mm/min or higher.

Для сварки стальных полос без остановки процесса способ сварки в соответствии с настоящим изобретением можно предпочтительно использовать для сварки обычных конструкционных сталей и углеродистых сталей, таких как прокатные стали для сварных конструкций по японским промышленным стандартам (JIS) G 3106 и углеродистые стали, применяемые для применения в качестве конструкционного материала машин в JIS G 4051. Способ сварки в соответствии с настоящим изобретением можно успешно использовать для высокопрочных конструкционных сталей, имеющих предел прочности при растяжении 800 МПа или выше. Даже в этом случае прочность сваренного участка составляет 85% или более, предпочтительно 90% или более и более предпочтительно 95% или более прочности на растяжение стального листа (основного материала).For non-stop welding of steel strips, the welding method of the present invention can be preferably used for welding general structural steels and carbon steels such as JIS G 3106 welded structure rolled steels and carbon steels used in as a structural material of machines in JIS G 4051. The welding method according to the present invention can be successfully used for high strength structural steels having a tensile strength of 800 MPa or higher. Even in this case, the strength of the welded portion is 85% or more, preferably 90% or more, and more preferably 95% or more of the tensile strength of the steel sheet (base material).

Сваренный участок стальных полос в процессе производства подвергают деформации изгиба или сжатия. Для определения того, правильно ли сварен сваренный участок, и устойчив ли он к такой деформации, используют пробу Эриксена. В пробе Эриксена свариваемый участок зажимают в штампе, и в свариваемый участок вдавливают полусферический пуансон. Пробу Эриксена проводят для измерения глубины вдавливания до появления трещин, а глубину вдавливания используют для оценки характеристик сваренного участка.The welded section of steel strips is subjected to bending or compression deformation during the production process. An Eriksen test is used to determine whether the welded area is correctly welded and is resistant to such deformation. In the Eriksen test, the area to be welded is clamped in a die, and a hemispherical punch is pressed into the area to be welded. The Erichsen test is used to measure the depth of indentation before cracks appear, and the indentation depth is used to evaluate the characteristics of the welded area.

В двусторонней ротационной сварке трением стальных полос используют устройство двусторонней ротационной сварки трением, включающее в себя два вращающихся инструмента 1 и 8 в соответствии с настоящим изобретением, удерживающее устройство 13 (описано на фиг. 14) и управляющее устройство (не показано), которое управляет вращающимися инструментами, как показано на фиг. 1 и других фигурах. Управляющее устройство регулирует, например, угол наклона каждого из вращающихся инструментов 1 и 8, расстояние между торцевыми частями вращающихся инструментов, скорость сварки, скорость вращения вращающихся инструментов так, чтобы удовлетворять условиям (1) и (2) сварки. На фиг. 14 правая сторона фигуры соответствует передней стороне в направлении перемещения (направлению перемещения стальной полосы), а левая сторона фигуры соответствует задней стороне в направлении перемещения. Удерживающее устройство 13 удерживает переднюю и заднюю поверхности предшествующей стальной полосы 4а и следующей стальной полосы 4b для фиксации обеих стальных полос. Поскольку вращающиеся инструменты 1 и 8 работают на участке (стыковом участке), где стальные полосы находятся друг напротив друга, чтобы перемещаться в направлении ширины стальных полос (направление сзади вперед на фигуре), то стальные полосы сваривают друг с другом.In bilateral friction rotation welding of steel strips, a bilateral friction rotation welding apparatus is used, including two rotating tools 1 and 8 in accordance with the present invention, a holding device 13 (described in Fig. 14) and a control device (not shown) that controls the rotating tools as shown in Fig. 1 and other figures. The control device controls, for example, the inclination angle of each of the rotary tools 1 and 8, the distance between the end portions of the rotary tools, the welding speed, the rotation speed of the rotary tools so as to satisfy the welding conditions (1) and (2). In FIG. 14, the right side of the figure corresponds to the front side in the moving direction (the moving direction of the steel strip), and the left side of the figure corresponds to the rear side in the moving direction. The holding device 13 holds the front and rear surfaces of the previous steel strip 4a and the next steel strip 4b to fix both steel strips. Since the rotary tools 1 and 8 operate at a portion (butt portion) where the steel strips are opposite each other to move in the width direction of the steel strips (back to front direction in the figure), the steel strips are welded to each other.

В соответствии с вращающимися инструментами 1 и 8 настоящего изобретения долговечность каждого из вращающихся инструментов 1 и 8 может быть увеличена, как описано выше. Если торцевые части вращающихся инструментов имеют вышеупомянутую форму, а противоположные вращающиеся инструменты 1 и 8 вращаются в противоположных направлениях друг к другу, то стальные полосы подвергают достаточному повышению температуры и достаточному касательному напряжению во время сварки. В результате можно предотвратить появление дефектов в свариваемом участке и увеличить скорость сварки.According to the rotary tools 1 and 8 of the present invention, the durability of each of the rotary tools 1 and 8 can be increased as described above. If the end portions of the rotary tools have the above-mentioned shape, and the opposite rotary tools 1 and 8 rotate in opposite directions to each other, the steel strips are subjected to sufficient temperature rise and sufficient shear stress during welding. As a result, it is possible to prevent defects in the welded portion and increase the welding speed.

Далее будут описаны способы и оборудование для производства холоднокатаной стальной полосы и стальной полосы с покрытием в соответствии с настоящим изобретением. Устройство для двусторонней ротационной сварки трением (способ двусторонней ротационной сварки трением) в соответствии с настоящим изобретением, описанное выше, может быть использовано в установке для производства холоднокатаной стальной полосы (в способе производства холоднокатаной стальной полосы) и в установке для производства стальной полосы с покрытием (в способе производства стальной полосы с покрытием).Next, methods and equipment for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip according to the present invention will be described. The device for double-sided friction friction welding (double-sided friction welding method) according to the present invention described above can be used in a cold-rolled steel strip production plant (cold-rolled steel strip production method) and a coated steel strip production plant ( in the production method of coated steel strip).

В способе изготовления холоднокатаной стальной полосы предшествующего уровня техники сваренный участок, свернутый рулон, может разрушиться на производственных линиях. В последнее время это стало более существенной задачей, которую необходимо решить при производстве высокопрочных холоднокатаных стальных листов. Применение технологии двусторонней ротационной сварки трением в соответствии с настоящим изобретением, описанной выше, для производства полос из холоднокатаной стали и т.п., может предотвратить поломку и охрупчивание сваренных участков полученных полос из холоднокатаной стали или т.п. и улучшить свойства материала, решая задачу предшествующего уровня техники, описанную выше.In the prior art method for manufacturing cold rolled steel strip, the welded portion, the coiled coil, can fail on production lines. Recently, this has become a more significant task to be solved in the production of high-strength cold-rolled steel sheets. Applying the double-sided frictional friction welding technique of the present invention described above to producing cold-rolled steel strips and the like can prevent breakage and brittleness of the welded portions of the obtained cold-rolled steel strips or the like. and improve material properties by solving the prior art problem described above.

Установка для производства холоднокатаной стальной полосы в соответствии с настоящим изобретением включает в себя по меньшей мере устройство для двусторонней ротационной сварки трением, описанное выше, и, при необходимости, секцию травления, секцию холодной прокатки и секцию отжига. Установка для производства стальной полосы с покрытием в соответствии с настоящим изобретением в дополнение к этим секциям также включает секцию для нанесения покрытия.The plant for producing cold-rolled steel strip according to the present invention includes at least the double-sided friction welding apparatus described above and, if necessary, a pickling section, a cold rolling section, and an annealing section. The coated steel strip production plant according to the present invention also includes a coating section in addition to these sections.

Способ изготовления холоднокатаной стальной полосы в соответствии с настоящим изобретением включает в себя сварку заднего конца предыдущей стальной полосы и переднего конца последующей стальной полосы посредством двухсторонней ротационной сварки трением, описанной выше, и затем холодную прокатку сваренной стальной полосы с использованием установки холодной прокатки (процесса холодной прокатки) для производства полос из холоднокатаной стали. При необходимости холодной прокатке может предшествовать травление на секции травления. За холодной прокаткой при необходимости может следовать отжиг холоднокатаных стальных полос (процесс отжига) с использованием секции отжига.The method for manufacturing a cold-rolled steel strip according to the present invention includes welding the rear end of the previous steel strip and the front end of the subsequent steel strip by double-sided friction welding described above, and then cold rolling the welded steel strip using a cold rolling machine (cold rolling process). ) for the production of cold rolled steel strips. If necessary, cold rolling may be preceded by pickling in the pickling section. The cold rolling may be followed, if necessary, by annealing the cold rolled steel strips (annealing process) using an annealing section.

В способе изготовления стальной полосы с покрытием в соответствии с настоящим изобретением холоднокатаные стальные полосы, полученные после процесса холодной прокатки и процесса отжига, подвергают процессу нанесения покрытия с использованием секции для нанесения покрытия для получения стальных полос с покрытием.In the method for manufacturing a coated steel strip according to the present invention, cold-rolled steel strips obtained after a cold rolling process and an annealing process are subjected to a coating process using a coating section to obtain coated steel strips.

Использование устройства двусторонней ротационной сварки трением (и способа двусторонней ротационной сварки трением) в соответствии с настоящим изобретением при производстве холоднокатаных стальных полос и стальных полос с покрытием может уменьшить количество дефектов в сваренном участке полученных холоднокатаных стальных полос и произведенных стальных полос с покрытием и может обеспечить достаточную прочность соединения.The use of the double-sided friction rotation welding apparatus (and the double-sided friction rotation welding method) according to the present invention in the production of cold-rolled steel strip and coated steel strip can reduce the number of defects in the welded portion of the obtained cold-rolled steel strip and the coated steel strip produced, and can provide sufficient connection strength.

ПримерыExamples

Операции и эффекты настоящего изобретения будут описаны ниже с использованием примеров. Настоящее изобретение не ограничено приведенными ниже примерами.Operations and effects of the present invention will be described below using examples. The present invention is not limited to the following examples.

Двустороннюю ротационную сварку трением проводили с использованием стальных листов, имеющих толщину, химический состав, предел прочности на растяжение и твердость по Виккерсу, указанные в таблице 1. В примерах на некоторых стальных листах выполняли сварку внахлестку, а на остальных стальных листах выполняли сварку встык.Bilateral rotational friction welding was performed using steel sheets having the thickness, chemical composition, tensile strength, and Vickers hardness shown in Table 1. In the examples, some steel sheets were lap welded and the remaining steel sheets were butt welded.

Для сварки встык два стальных листа одного и того же типа располагали рядом друг с другом, чтобы образовать соединяемые стыковые поверхности, не имеющие кромочного угла, т.е. без скоса кромок, и имеющие поверхность, подобную фрезерованной поверхности. Вращающиеся инструменты прижимали к стыковому участку, как с первой поверхности (передней поверхности), так и со второй поверхности (задней поверхности) и перемещали в направлении сварки, в результате чего стальные листы сваривали друг с другом.For butt welding, two steel sheets of the same type were placed next to each other to form joinable butt surfaces having no edge angle, i.e. without beveled edges, and having a surface similar to a milled surface. The rotating tools were pressed against the joint portion from both the first surface (front surface) and the second surface (rear surface) and moved in the welding direction, whereby the steel sheets were welded to each other.

Для сварки внахлестку два стальных листа одного типа располагали так, чтобы они перекрывали друг друга, и вращающиеся инструменты прижимали к перекрывающемуся участку стальных листов, как с первой поверхности (передней поверхности), так и со второй поверхности (задней поверхности), в результате чего стальные листы были сварены друг с другом. Длина сварки за один процесс составляла 0,5 м.For overlap welding, two steel sheets of the same type were positioned so that they overlapped each other, and rotating tools were pressed against the overlapping section of the steel sheets, both from the first surface (front surface) and from the second surface (rear surface), as a result of which the steel sheets were welded together. The welding length for one process was 0.5 m.

Как при сварке встык, так и при сварке внахлест два вращающихся инструмента во время сварки вращали в противоположных направлениях друг относительно друга. Другими словами, вращающиеся инструменты вращаются в одном и том же направлении, если смотреть на торцевые части инструментов спереди. Условия ротационной сварки трением описаны в таблице 2-1 и таблице 2-2. При сварке использовали восемь типов вращающихся инструментов с размерами поперечного сечения и формами, показанными на фиг. 4(а)–7(b). Столбец «форма» в таблице 2-1 и таблице 2-2 представляет одну из фиг. 4(а)-7(b). Эти вращающиеся инструменты были изготовлены из карбида вольфрама (WC), обладающего твердостью по Виккерсу, равной 1090. В примерах изобретения использовали вращающиеся инструменты, не имеющие зонда или спирального ступенчатогоучастка, как показано на фиг. 5(а), фиг. 6(а) и фиг. 7(а). Поскольку спирали проходят по часовой стрелке во вращающихся инструментах, не имеющих зонда и имеющих спиральные ступенчатые участки, как показано на фиг. 5(b), фиг. 6(b) и фиг. 7(b), в примерах изобретения вращение вращающихся инструментов происходило против часовой стрелки, а в сравнительных примерах вращение вращающихся инструментов осуществляли по часовой стрелке. Вращающиеся инструменты, соответствующие «ступенчатым» в колонке «состояние ступенчатых участков» в таблице 2-1 и таблице 2-2, показаны на фиг. 8(b), а вращающиеся инструменты, соответствующие «канавкообразным», показаны на фиг. 8(с). В сравнительных примерах использовали вращающиеся инструменты с зондом, как показано на фиг. 4(а) и фиг. 4(b).In both butt welding and overlap welding, two rotating tools were rotated in opposite directions relative to each other during welding. In other words, rotating tools rotate in the same direction when viewed from the front of the tools. Friction welding conditions are described in Table 2-1 and Table 2-2. Eight types of rotary tools were used in welding, with the cross-sectional dimensions and shapes shown in FIG. 4(a)–7(b). The "shape" column in Table 2-1 and Table 2-2 represents one of FIGS. 4(a)-7(b). These rotary tools were made from tungsten carbide (WC) having a Vickers hardness of 1090. In the examples of the invention, rotary tools were used that did not have a probe or helical stepped portion as shown in FIG. 5(a), FIG. 6(a) and FIG. 7(a). Since the spirals run clockwise in probeless rotary instruments having helical stepped portions as shown in FIG. 5(b), FIG. 6(b) and FIG. 7(b), in the examples of the invention, the rotation of the rotary tools was counterclockwise, and in the comparative examples, the rotation of the rotary tools was performed clockwise. The rotary tools corresponding to "staggered" in the "staggered section status" column in Table 2-1 and Table 2-2 are shown in FIG. 8(b) and rotary tools corresponding to "groove" are shown in FIG. 8(c). In the comparative examples, rotary probe instruments were used as shown in FIG. 4(a) and FIG. 4(b).

Таблица 1Table 1

ЧислоNumber Толщина
(мм)
Thickness
(mm)
Химический состав (масс.%)Chemical composition (wt.%) Прочность на растяжение (МПа)Tensile strength (MPa) Твердость по ВиккерсуVickers hardness
CC SiSi MnMn PP SS 11 1,61.6 0,30.3 0,210.21 0,690.69 0,0120.012 0,0030.003 10101010 337337 22 2,42.4 0,160.16 0,070.07 0,690.69 0,0160.016 0,0090.009 425425 142142 33 1,21.2 0,30.3 0,210.21 0,690.69 0,0120.012 0,0030.003 10121012 339339

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000002
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Следующая оценка была проведена с использованием полученного сварного соединения.The following evaluation was carried out using the obtained welded joint.

(I) Наличие или отсутствие дефектов поверхности при осмотре внешнего вида соединения(I) Presence or absence of surface defects when examining the appearance of the joint

Осмотр проводили с использованием участков полученных сварных соединений, которые были сварены при скоростях сварки, указанных в таблице 2-1 и таблице 2-2. Наличие или отсутствие поверхностных дефектов определяли визуально по тому, наблюдался ли в несваренном состоянии канавкообразный участок из-за недостаточного пластического течения, или же наблюдался ли сваренный участок в углублении из-за слишком малого расстояния G между выступающими участками сварочных инструментов. Если канавкообразный участок в несваренном состоянии или сваренный участок, образованный углублением, наблюдали в качестве поверхностного дефекта, то с помощью лазерного измерителя смещений измеряли глубину Dd (мм) поверхностного дефекта и оценивали на основе следующих критериев.Inspection was carried out using sections of the obtained welded joints, which were welded at the welding speeds indicated in table 2-1 and table 2-2. The presence or absence of surface defects was determined visually by whether a groove-like region was observed in the unwelded state due to insufficient plastic flow, or whether a welded region was observed in a recess due to a too small distance G between the protruding regions of the welding tools. If a groove-like portion in an unwelded state or a welded portion formed by a recess was observed as a surface defect, the depth Dd (mm) of the surface defect was measured with a laser displacement meter and judged based on the following criteria.

КритерииCriteria

Нет: Не наблюдали ни один из описанных выше поверхностных дефектов.No: None of the surface defects described above were observed.

Приемлемо: Наблюдали один из описанных выше поверхностных дефектов, но отношение (Dd/t) глубины Dd (мм) к толщине t (мм) стальных листов составляло 0,1 или менее.Acceptable: One of the above-described surface defects was observed, but the ratio (Dd/t) of the depth Dd (mm) to the thickness t (mm) of the steel sheets was 0.1 or less.

Да: Наблюдали один из описанных выше поверхностных дефектов, и отношение (Dd/t) глубины Dd (мм) к толщине t (мм) стальных листов превышало 0,1. В качестве альтернативы канавкообразный участок в несваренном состоянии проходил от передней поверхности к задней поверхности. Если канавкообразный участок в несваренном состоянии проходил от передней поверхности к задней поверхности, то сварку считали неудачной, а внутренние дефекты и прочность соединения не оценивали.Yes: One of the above-described surface defects was observed, and the ratio (Dd/t) of the depth Dd (mm) to the thickness t (mm) of the steel sheets exceeded 0.1. Alternatively, the unwelded groove-like portion extends from the front surface to the rear surface. If the groove-like portion in the unwelded state extended from the front surface to the back surface, then the welding was considered unsuccessful, and internal defects and joint strength were not evaluated.

(II) Наличие или отсутствие внутренних дефектов при осмотре поперечных сечений соединений(II) Presence or absence of internal defects when examining cross-sections of joints

Осмотр проводили с использованием участков полученных сварных соединений, которые были сварены при скоростях сварки, указанных в таблице 2-1 и таблице 2-2. Поперечные сечения были подготовлены путем разрезания участков в положении 20 мм от начала сварки, в положении 20 мм от конца сварки и в промежуточном положении между концами для подготовки образцов для испытаний. Наличие или отсутствие внутренних дефектов определяли с помощью оптического микроскопа (увеличение: 10 раз) по тому, наблюдалось ли несваренное состояние, образовавшееся в сваренном участке из-за недостаточного пластического течения, и оценивали на основе следующих критериев. Inspection was carried out using sections of the obtained welded joints, which were welded at the welding speeds indicated in table 2-1 and table 2-2. Cross-sections were prepared by cutting sections at a position of 20 mm from the start of the weld, at a position of 20 mm from the end of the weld, and at an intermediate position between the ends to prepare specimens for testing. The presence or absence of internal defects was determined using an optical microscope (magnification: 10 times) by whether an unwelded state formed in the welded portion due to insufficient plastic flow was observed and judged based on the following criteria.

КритерииCriteria

Нет: Несваренное состояние, образовавшееся в форме туннеля, не наблюдалось ни в одном из трех упомянутых выше положений.No: An unwelded condition formed in the form of a tunnel was not observed in any of the three positions mentioned above.

Приемлемо: Несваренное состояние, образовавшееся в сваренном участке, наблюдалось в одном из трех упомянутых выше положений.Acceptable: An unwelded condition formed in the welded area was observed in one of the three positions mentioned above.

Да: Несваренное состояние, образовавшееся в сваренном участке, наблюдалось в двух или более из трех упомянутых выше положений.Yes: An unwelded condition formed in the welded area was observed in two or more of the three positions mentioned above.

В таблице 3 приведены результаты определения (I) наличия или отсутствия поверхностных дефектов путем осмотра внешнего вида соединения при однократной сварке с длиной сварки 0,5 м и результаты определения (II) наличия или отсутствия внутренних дефектов путем осмотра поперечных сечений соединения. В таблице 3 также показан предел прочности при растяжении и глубина вдавливания. Прочность на растяжение измеряли в испытании на растяжение (JIS Z 3121) с использованием образцов для испытаний на растяжение, каждый из которых был взят из полученных сварных соединений и имел размеры испытательного образца № 1, определенные в JIS Z 3121. Глубину вдавливания при пластической деформации до образования трещин в сварной части измеряли с помощью прибора Эриксена.Table 3 shows the results of determining (I) the presence or absence of surface defects by examining the appearance of the joint during a single welding with a welding length of 0.5 m and the results of determining (II) the presence or absence of internal defects by examining the cross sections of the joint. Table 3 also shows the tensile strength and indentation depth. The tensile strength was measured in a tensile test (JIS Z 3121) using tensile test specimens each taken from the obtained welded joints and having the dimensions of test specimen No. 1 specified in JIS Z 3121. The plastic deformation indentation depth was up to crack formation in the welded part was measured using an Eriksen instrument.

В таблице 3 показано, что в соединениях встык в примерах изобретения 1-24 и в соединениях внахлестку в примерах изобретения 25-27 было получено бездефектное сварное состояние даже при высоких скоростях сварки, составляющих 1,0 м/мин или выше, при этом при осмотре внешнего вида соединения или при осмотре поперечных сечений каждого соединения не было обнаружено поверхностных или внутренних дефектов. Прочность соединения составляла 95% или более от предела прочности стальных листов, служащих в качестве основного материала, а глубина вдавливания до появления трещины в сварной части составляла 5 мм или более по пробе Эриксена.Table 3 shows that butt joints in Invention Examples 1-24 and lap joints in Invention Examples 25-27 were obtained with a defect-free weld condition even at high welding speeds of 1.0 m/min or higher, while inspecting appearance of the joint or examination of the cross-sections of each joint, no surface or internal defects were found. The joint strength was 95% or more of the tensile strength of the steel sheets serving as the base material, and the indentation depth before cracking in the welded portion was 5 mm or more according to the Erichsen test.

В соединениях встык в сравнительных примерах 1-3 сварку выполняли с использованием вращающихся инструментов, каждый из которых не имел зонда и имел спиральные ступенчатые участки, проходящие в направлении по часовой стрелке, в то время как направление вращения каждого из вращающихся инструментов было установлено по часовой стрелке. В полученных соединениях наблюдали поверхностные дефекты и внутренние дефекты, бездефектного сварного состояния получено не было. Прочность соединения составляла 70% или меньше от предела прочности стальных листов, служащих в качестве основного материала, а глубина вдавливания до появления трещины в сварной части составляла 4 мм или менее по пробе Эриксена.In the butt joints in Comparative Examples 1 to 3, welding was performed using rotating tools each without a probe and having helical stepped portions extending in a clockwise direction, while the direction of rotation of each of the rotating tools was set to clockwise. . In the obtained joints, surface defects and internal defects were observed; a defect-free welded state was not obtained. The strength of the joint was 70% or less of the tensile strength of the steel sheets serving as the base material, and the indentation depth before cracking in the welded part was 4 mm or less according to the Erichsen test.

В соединениях внахлестку в сравнительном примере 4 сварку выполняли с использованием вращающихся инструментов, каждый из которых не имел зонда и имел спиральные ступенчатые участки, проходящие в направлении по часовой стрелке, в то время как направление вращения каждого из вращающихся инструментов было установлено по часовой стрелке. В полученном соединении наблюдали поверхностные дефекты и внутренние дефекты, бездефектного сварного состояния получено не было. Прочность соединения составляла 70% или меньше от предела прочности стальных листов, служащих в качестве основного материала, а глубина вдавливания до появления трещины в сварной части составляла 4 мм или менее по пробе Эриксена.In the lap joints in Comparative Example 4, welding was performed using rotating tools each without a probe and having helical stepped portions extending in a clockwise direction, while the direction of rotation of each of the rotating tools was set to clockwise. In the resulting joint, surface defects and internal defects were observed; a defect-free welded state was not obtained. The strength of the joint was 70% or less of the tensile strength of the steel sheets serving as the base material, and the indentation depth before cracking in the welded part was 4 mm or less according to the Erichsen test.

В соединениях встык в сравнительных примерах 5-9 использовали вращающиеся инструменты, каждый из которых имел штифт, при этом D (диаметр (мм) торцевой части каждого вращающегося инструмента), (угол наклона (°) каждого вращающегося инструмента) и G (расстояние (мм) между торцевыми частями двух вращающихся инструментов) удовлетворяют формулам (1), (2) и (3).The butt joints in Comparative Examples 5 to 9 used rotary tools each having a pin, where D (diameter (mm) of the end portion of each rotary tool), (inclination angle (°) of each rotary tool) and G (distance (mm) ) between the end parts of two rotating tools) satisfy formulas (1), (2) and (3).

В соединениях встык в сравнительных примерах 5-9 было получено бездефектное сварное состояние даже при высоких скоростях сварки, составляющих 1,0 м/мин или выше, при этом при осмотре внешнего вида соединения или при осмотре поперечных сечений каждого соединения не было обнаружено поверхностных или внутренних дефектов. Было подтверждено, что прочность соединения и проба Эриксена показали положительные результаты. Однако также было подтверждено, что вращающиеся инструменты продемонстрировали низкую долговечность.In the butt joints of Comparative Examples 5 to 9, a defect-free welding state was obtained even at high welding speeds of 1.0 m/min or higher, and no surface or internal defects. The bond strength and the Eriksen test were confirmed to be positive. However, it has also been confirmed that rotary tools exhibited poor durability.

В соединениях внахлестку в сравнительном примере 10 было получено бездефектное сварное состояние даже при высоких скоростях сварки, составляющих 1,0 м/мин или выше, при этом при осмотре внешнего вида соединения или при осмотре поперечных сечений соединения не было обнаружено поверхностных или внутренних дефектов. Было подтверждено, что прочность соединения и проба Эриксена показали положительные результаты. Однако также было подтверждено, что вращающиеся инструменты продемонстрировали низкую долговечность.In the lap joints in Comparative Example 10, a defect-free welding state was obtained even at high welding speeds of 1.0 m/min or higher, and no surface or internal defects were found by examining the appearance of the joint or by examining the cross sections of the joint. The bond strength and the Eriksen test were confirmed to be positive. However, it has also been confirmed that rotary tools exhibited poor durability.

Таблица 3Table 3

Наличие поверхностных дефектов при осмотре внешнего вида соединенияThe presence of surface defects when examining the appearance of the connection Наличие внутренних дефектов при осмотре поперечных сечений соединенияThe presence of internal defects when examining the cross sections of the connection Прочность на растя-жение (МПа)Tensile strength (MPa) Проба Эриксена: глубина вдавливания до появления трещины в свариваемом участке (мм)Eriksen test: indentation depth before a crack appears in the welded area (mm) Пример изобретения 1Invention example 1 нетNo нетNo 10091009 8,38.3 Пример изобретения 2Invention Example 2 нетNo нетNo 10121012 8,48.4 Пример изобретения 3Invention Example 3 нетNo нетNo 10071007 8,28.2 Пример изобретения 4Invention Example 4 нетNo нетNo 10051005 8,28.2 Пример изобретения 5Invention Example 5 нетNo нетNo 10061006 8,38.3 Пример изобретения 6Invention Example 6 нетNo нетNo 10011001 8,18.1 Пример изобретения 7Invention Example 7 нетNo нетNo 430430 8,88.8 Пример изобретения 8Invention example 8 нетNo нетNo 433433 9,09.0 Пример изобретения 9Invention Example 9 нетNo нетNo 432432 9,09.0 Пример изобретения 10Invention example 10 нетNo нетNo 10051005 8,18.1 Пример изобретения 11Invention Example 11 нетNo нетNo 10021002 8,28.2 Пример изобретения 12Invention Example 12 нетNo нетNo 10001000 8,08.0 Пример изобретения 13Invention Example 13 нетNo нетNo 10121012 8,38.3 Пример изобретения 14Invention Example 14 нетNo нетNo 10151015 8,38.3 Пример изобретения 15Invention Example 15 нетNo нетNo 10071007 8,18.1 Пример изобретения 16Invention Example 16 нетNo нетNo 430430 8,88.8 Пример изобретения 17Invention example 17 нетNo нетNo 433433 8,98.9 Пример изобретения 18Invention example 18 нетNo нетNo 432432 8,88.8 Пример изобретения 19Invention example 19 нетNo ПриемлемоAcceptable 990990 7,87.8 Пример изобретения 20Invention example 20 ПриемлемоAcceptable ПриемлемоAcceptable 999999 7,87.8 Пример изобретения 21Invention example 21 ПриемлемоAcceptable нетNo 995995 7,97.9 Пример изобретения 22Invention example 22 нетNo ПриемлемоAcceptable 980980 7,57.5 Пример изобретения 23Invention example 23 ПриемлемоAcceptable ПриемлемоAcceptable 987987 7,77.7 Пример изобретения 24Invention example 24 ПриемлемоAcceptable нетNo 983983 7,67.6 Пример изобретения 25Invention example 25 нетNo нетNo 10111011 5,55.5 Пример изобретения 26Invention example 26 нетNo нетNo 10061006 5,25.2 Пример изобретения 27Invention example 27 ПриемлемоAcceptable нетNo 10021002 5,25.2 Сравнительный пример 1Comparative Example 1 Да (несваренный участок)Yes (unwelded area) даYes 587587 3,33.3 Сравнительный пример 2Comparative Example 2 Да (несваренный участок)Yes (unwelded area) даYes 274274 2,52.5 Сравнительный пример 3Comparative Example 3 Да (несваренный участок)Yes (unwelded area) даYes 487487 2,82.8 Сравнительный пример 4Comparative Example 4 Да (несваренный участок)Yes (unwelded area) даYes 657657 2,12.1 Сравнительный пример 5Comparative Example 5 нетNo нетNo 10011001 7,97.9 Сравнительный пример 6Comparative Example 6 нетNo нетNo 10031003 8,08.0 Сравнительный пример 7Comparative Example 7 нетNo нетNo 997997 7,87.8 Сравнительный пример 8Comparative Example 8 нетNo нетNo 424424 8,78.7 Сравнительный пример 9Comparative Example 9 нетNo нетNo 422422 8,78.7 Сравнительный пример 10Comparative Example 10 нетNo нетNo 995995 4,24.2

В таблице 4 приведено количество повторных сварочных операций при длине сварки 0,5 м из совокупного числа сварочных операций, при которых с вероятностью 90% и более получено бездефектное соединение, при этом при осмотре поперечных сечений соединения внутренний дефект не обнаружен. Как показано в таблице 4, в соединениях встык в примерах изобретения 1-24 и в соединениях внахлестку в примерах изобретения 25-27 количество сварочных операций, при которых было получено бездефектное соединение с вероятностью 90% или более, составляло 13 и более.Table 4 shows the number of repeated welding operations with a welding length of 0.5 m from the total number of welding operations, in which a defect-free joint was obtained with a probability of 90% or more, while an internal defect was not detected when examining the cross sections of the joint. As shown in Table 4, in the butt joints of Invention Examples 1 to 24 and the lap joints of Invention Examples 25 to 27, the number of welding operations in which a defect-free joint was obtained with a probability of 90% or more was 13 or more.

В соединениях встык в сравнительных примерах 1-3 сварку выполняли с использованием вращающихся инструментов, каждый из которых не имел зонда и имел спиральные ступенчатые участки, проходящие в направлении по часовой стрелке, в то время как направление вращения каждого из вращающихся инструментов было установлено по часовой стрелке. В сравнительных примерах 1-3 количество сварочных операций, при которых получено бездефектное соединение с вероятностью 90% и более, составило 0.In the butt joints in Comparative Examples 1 to 3, welding was performed using rotating tools each without a probe and having helical stepped portions extending in a clockwise direction, while the direction of rotation of each of the rotating tools was set to clockwise. . In Comparative Examples 1-3, the number of welding operations in which a defect-free joint was obtained with a probability of 90% or more was 0.

В соединениях внахлестку в сравнительном примере 4 сварку выполняли с использованием вращающихся инструментов, каждый из которых не имел зонда и имел канавкообразные ступенчатые участки, проходящие в направлении по часовой стрелке, в то время как направление вращения каждого из вращающихся инструментов было установлено по часовой стрелке. В сравнительном примере 4 количество сварочных операций, при которых получено бездефектное соединение с вероятностью 90% и более, составило 0.In the lap joints in Comparative Example 4, welding was performed using rotating tools each without a probe and having groove-like stepped portions extending in a clockwise direction, while the direction of rotation of each of the rotating tools was set to clockwise. In Comparative Example 4, the number of welding operations in which a defect-free joint was obtained with a probability of 90% or more was 0.

В соединениях встык в сравнительных примерах 5-9 сварку выполняли с использованием вращающихся инструментов, каждый из которых имел штифт. Количество сварочных операций, при которых получено бездефектное соединение с вероятностью 90% и более, составило 10 или менее.In the butt joints in Comparative Examples 5-9, welding was performed using rotating tools each having a pin. The number of welding operations in which a defect-free joint was obtained with a probability of 90% or more was 10 or less.

В соединениях внахлестку в сравнительном примере 10 сварку выполняли с использованием вращающихся инструментов, каждый из которых имел штифт. Количество сварочных операций, при которых получено бездефектное соединение с вероятностью 90% и более, составило 10 или менее.In the lap joints in Comparative Example 10, welding was performed using rotating tools each having a pin. The number of welding operations in which a defect-free joint was obtained with a probability of 90% or more was 10 or less.

Как описано выше, использование вращающихся инструментов, каждый из которых не имеет зонда и имеет спиральные ступенчатые участки, приводит к получению дефектов соединения или проблемы с прочностью соединения при сварке, если спирали спиральных ступенчатых участков проходят в том же направлении, что и направление вращения вращающихся инструментов. Выяснилось, что вращающиеся инструменты, каждый из которых имеет штифт, показали низкую износостойкость.As described above, the use of rotating tools each without a probe and having helical stepped portions results in joint defects or welding strength problems if the helical stepped portion spirals run in the same direction as the direction of rotation of the rotating tools. . It turned out that rotating tools, each of which has a pin, showed low wear resistance.

В таблице 3 показано, что по результатам экспериментов при одних и тех же условиях использование вращающихся инструментов, каждый из которых имеет спиральные ступенчатые участки, повышает прочность сварных швов, за исключением наличия или отсутствия спиральных ступенчатых участков, которые представляют собой пары примеров изобретения, то есть примеры изобретения 1 и 4, примеры изобретения 2 и 5, примеры изобретения 3 и 6, примеры изобретения 19 и 22, примеры изобретения 20 и 23 и примеры изобретения 21 и 24.Table 3 shows that the results of experiments under the same conditions, the use of rotating tools, each of which has helical stepped sections, increases the strength of welds, except for the presence or absence of helical stepped sections, which are pairs of examples of the invention, that is Invention Examples 1 and 4, Invention Examples 2 and 5, Invention Examples 3 and 6, Invention Examples 19 and 22, Invention Examples 20 and 23, and Invention Examples 21 and 24.

Результаты примеров изобретения 19 и 22, в которых эксперименты проводили в условиях, не удовлетворяющих приведенной ниже формуле (5), показывают, что условия выше диапазона формулы (5) могут повлиять на обеспечение пластического течения, достаточного для сварки, и могут привести к возникновению внутренних дефектов, хотя поверхностные дефекты обнаружено не было. Другими словами, если вращающиеся инструменты, каждый из которых имеет вогнутую поверхность, дополнительно удовлетворяют условию формулы (5), то появление поверхностных дефектов и внутренних дефектов может быть более эффективно подавлено для обеспечения соединения, имеющего достаточную прочность.The results of Inventive Examples 19 and 22, in which experiments were carried out under conditions not satisfying formula (5) below, show that conditions above the range of formula (5) can affect the provision of plastic flow sufficient for welding and can lead to internal defects, although no surface defects were found. In other words, if the rotating tools each having a concave surface further satisfy the condition of formula (5), then the occurrence of surface defects and internal defects can be more effectively suppressed to provide a joint having sufficient strength.

dc/D ≤ 0,03 … (5)dc/D ≤ 0.03 … (5)

Результаты примеров изобретения 20 и 23, в которых эксперименты проводили в условиях ниже нижнего предела диапазона формулы (3), показывают, что условия ниже нижнего предела диапазона формулы (3) могут повлиять на обеспечение равномерного пластического течения в направлении толщины и может привести к возникновению поверхностных или внутренних дефектов, хотя поверхностные дефекты и внутренние дефекты оценивают как «приемлемые». Другими словами, если вращающиеся инструменты, каждый из которых имеет плоскую поверхность, дополнительно удовлетворяют условию формулы (3), то появление поверхностных дефектов и внутренних дефектов может быть более эффективно подавлено для обеспечения соединения, имеющего достаточную прочность.The results of Inventive Examples 20 and 23, in which the experiments were carried out under conditions below the lower range of formula (3), show that conditions below the lower range of formula (3) can affect the provision of uniform plastic flow in the thickness direction and can lead to surface or internal defects, although surface defects and internal defects are rated as "acceptable". In other words, if the rotating tools each having a flat surface further satisfy the condition of formula (3), then the occurrence of surface defects and internal defects can be more effectively suppressed to provide a joint having sufficient strength.

4 × t ≤ D ≤ 20 × t … (3)4 × t ≤ D ≤ 20 × t … (3)

Результаты примеров изобретения 21 и 24, в которых эксперименты проводили в условиях, не удовлетворяющих формуле (4), показывают, что условия выше диапазона формулы (4) могут влиять на форму поверхности свариваемого участка и могут привести к возникновению поверхностных дефектов, хотя поверхностные дефекты и внутренние дефекты оценивают как «приемлемые». Другими словами, если вращающиеся инструменты, каждый из которых имеет выпуклую поверхность, дополнительно удовлетворяют условию формулы (4), то появление поверхностных дефектов и внутренних дефектов может быть более эффективно подавлено для обеспечения соединения, имеющего достаточную прочность.The results of Inventive Examples 21 and 24, in which experiments were carried out under conditions not satisfying formula (4), show that conditions above the range of formula (4) can affect the surface shape of the welded portion and can lead to surface defects, although surface defects and internal defects are rated as "acceptable". In other words, if the rotating tools each having a convex surface further satisfy the condition of formula (4), then the occurrence of surface defects and internal defects can be more effectively suppressed to provide a joint having sufficient strength.

dv/D ≤ 0,06 … (4)dv/D ≤ 0.06 … (4)

Таблица 4Table 4

Количество сварочных операций, при которых получено бездефектное соединение с вероятностью 90% и болееThe number of welding operations in which a defect-free joint was obtained with a probability of 90% or more Пример изобретения 1Invention example 1 1616 Пример изобретения 2Invention example 2 1818 Пример изобретения 3Invention Example 3 2121 Пример изобретения 4Invention Example 4 1515 Пример изобретения 5Invention Example 5 1515 Пример изобретения 6Invention Example 6 1919 Пример изобретения 7Invention Example 7 1313 Пример изобретения 8Invention example 8 1414 Пример изобретения 9Invention Example 9 1717 Пример изобретения 10Invention example 10 1616 Пример изобретения 11Invention example 11 1515 Пример изобретения 12Invention example 12 2020 Пример изобретения 13Invention example 13 1818 Пример изобретения 14Invention Example 14 2121 Пример изобретения 15Invention Example 15 2424 Пример изобретения 16Invention Example 16 1515 Пример изобретения 17Invention example 17 1616 Пример изобретения 18Invention example 18 1717 Пример изобретения 19Invention example 19 1616 Пример изобретения 20Invention example 20 1515 Пример изобретения 21Invention example 21 2323 Пример изобретения 22Invention example 22 1414 Пример изобретения 23Invention example 23 1414 Пример изобретения 24Invention example 24 1818 Пример изобретения 25Invention example 25 1515 Пример изобретения 26Invention example 26 1616 Пример изобретения 27Invention example 27 1515 Сравнительный пример 1Comparative Example 1 00 Сравнительный пример 2Comparative Example 2 00 Сравнительный пример 3Comparative Example 3 00 Сравнительный пример 4Comparative Example 4 00 Сравнительный пример 5Comparative Example 5 1010 Сравнительный пример 6Comparative Example 6 88 Сравнительный пример 7Comparative Example 7 1010 Сравнительный пример 8Comparative Example 8 77 Сравнительный пример 9Comparative Example 9 99 Сравнительный пример 10Comparative Example 10 88

Список ссылочных позицийList of reference positions

1 вращающийся инструмент со стороны передней поверхности1 rotary tool on the rake side

2 торцевая часть вращающегося инструмента со стороны передней поверхности2 end of the rotating tool from the front surface

3 ось вращения вращающегося инструмента со стороны передней поверхности3 axis of rotation of the rotary tool from the side of the front surface

4 стальная полоса4 steel strip

4a предшествующая стальная полоса4a preceding steel strip

4b следующая стальная полоса4b next steel strip

5 свариваемый участок5 welded area

6 вертикальная линия в направлении, перпендикулярном стальной полосе6 vertical line in the direction perpendicular to the steel strip

7 центральная линия соединения7 central connection line

8 вращающийся инструмент со стороны задней поверхности8 rotary tool back side

9 торцевая часть вращающегося инструмента со стороны задней поверхности9 end of the rotating tool from the rear surface

10 ось вращения вращающегося инструмента со стороны задней поверхности10 axis of rotation of the rotating tool from the rear surface

11 торцевая часть11 end part

12 ступенчатый участок12 step section

12b ступенчатый участок12b stepped section

12c участок с канавками12c grooved section

13 удерживающее устройство13 holding device

G расстояние между торцевыми частями вращающихся инструментовG distance between end parts of rotating tools

α угол наклона вращающегося инструментаα tilt angle of the rotating tool

D диаметр торцевой части вращающегося инструментаD diameter of the end of the rotating tool

t толщина стальной полосыt steel strip thickness

Claims (39)

1. Способ двусторонней ротационной сварки трением, включающий в себя:1. The method of bilateral rotational friction welding, including: при сварке встык или внахлестку между задним концом предшествующей стальной полосы и передним концом последующей стальной полосы butt or overlap welding between the rear end of the preceding steel strip and the front end of the subsequent steel strip прижимают два вращающихся инструмента, расположенные на первой поверхности и второй поверхности стыкового участка или перекрывающегося участка стальных полос, к стыковому участку или перекрывающемуся участку стальных полос и перемещают вращающиеся инструменты в направлении сварки при вращении вращающихся инструментов в направлениях, противоположных друг к другу, так что несваренный участок стальных полос размягчают теплотой трения, возникающей между вращающимися инструментами и несваренным участком стальных полос, и размягченный участок перемешивают вращающимися инструментами для получения пластического течения, чтобы сварить стальные полосы друг с другом, при этом:pressing two rotary tools located on the first surface and the second surface of the butt section or overlapping section of the steel strips against the butt section or overlapping section of the steel strips, and moving the rotary tools in the direction of welding while rotating the rotary tools in directions opposite to each other, so that unwelded the section of the steel strips is softened by the heat of friction generated between the rotating tools and the unwelded section of the steel strips, and the softened section is agitated by the rotating tools to obtain plastic flow so as to weld the steel strips to each other, while: каждый из двух вращающихся инструментов имеет торцевую часть, имеющую форму круглой выпуклой криволинейной поверхности или круглой вогнутой криволинейной поверхности, причемeach of the two rotating tools has an end part in the form of a round convex curved surface or a round concave curved surface, and указанные торцевые части изготовлены из более твердого материала, чем стальные полосы,said end pieces are made of a harder material than steel strips, при этом если высоту выпуклой криволинейной поверхности каждой торцевой части обозначить через dv (мм), то диаметр D (мм) каждой торцевой части и высота dv выпуклой криволинейной поверхности удовлетворяют формуле (4):moreover, if the height of the convex curved surface of each end part is denoted by dv (mm), then the diameter D (mm) of each end part and the height dv of the convex curved surface satisfy the formula (4): dv/D ≤ 0,06, (4)dv/D ≤ 0.06, (4) при этом если глубину вогнутой криволинейной поверхности каждой торцевой части обозначить через dc (мм), то диаметр D (мм) каждой торцевой части и глубина dc вогнутой криволинейной поверхности удовлетворяют формуле (5):moreover, if the depth of the concave curved surface of each end part is denoted by dc (mm), then the diameter D (mm) of each end part and the depth dc of the concave curved surface satisfy the formula (5): dc/D ≤ 0,03. (5)dc/D ≤ 0.03. (5) 2. Способ по п. 1, в котором каждая указанная торцевая часть имеет спиральный ступенчатый участок, проходящий в направлении, противоположном направлению вращения.2. The method of claim 1, wherein each said end portion has a helical stepped portion extending in a direction opposite to the direction of rotation. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором угол наклона α (°), под которым оси вращения двух вращающихся инструментов наклонены назад в направлении сварки относительно нормали к поверхности несваренного участка стальных полос, диаметр D (мм) каждой торцевой части и расстояние G (мм) между торцевыми участками двух вращающихся инструментов удовлетворяют формуле (1) и формуле (2), приведенным ниже:3. The method according to claim 1 or 2, in which the angle of inclination α (°), at which the axes of rotation of the two rotating tools are tilted back in the direction of welding relative to the normal to the surface of the non-welded section of the steel strips, the diameter D (mm) of each end part and the distance G (mm) between the end portions of two rotating tools satisfy formula (1) and formula (2) below: 0 ≤ α ≤ 3, (1)0 ≤ α ≤ 3, (1) 0,25 × t – 0,2 × D × sin α ≤ G ≤ 0,8 × t – 0,2 × D × sin α, (2)0.25 × t – 0.2 × D × sin α ≤ G ≤ 0.8 × t – 0.2 × D × sin α, (2) где t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) перекрывающихся стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of each steel strip for butt welding steel strips, or the total thickness (mm) of overlapping steel strips for welding steel strips overlap. 4. Способ по п. 1 или 2, в котором диаметр D (мм) каждой торцевой части удовлетворяет формуле (3):4. The method according to claim 1 or 2, wherein the diameter D (mm) of each end portion satisfies the formula (3): 4 × t ≤ D ≤ 20 × t, (3)4 × t ≤ D ≤ 20 × t, (3) где t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) перекрывающихся стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of each steel strip for butt welding of steel strips or the total thickness (mm) of overlapping steel strips for welding steel strips with an overlap. 5. Способ производства холоднокатаной стальной полосы, включающий в себя: после сварки заднего конца предшествующей стальной полосы и переднего конца следующей стальной полосы с использованием способа двусторонней ротационной сварки трением по любому из пп. 1-4 выполняют холодную прокатку или выполняют холодную прокатку после травления.5. A method for producing a cold-rolled steel strip, including: after welding the rear end of the previous steel strip and the front end of the next steel strip using the method of bilateral rotational friction welding according to any one of paragraphs. 1-4 perform cold rolling or perform cold rolling after pickling. 6. Способ по п. 5, в котором осуществляют выполнение отжига после холодной прокатки.6. The method according to claim 5, wherein the annealing is carried out after cold rolling. 7. Способ производства стальной полосы с покрытием, включающий в себя: после сварки заднего конца предшествующей стальной полосы и переднего конца следующей стальной полосы с использованием способа двусторонней ротационной сварки трением по любому из пп. 1-4 выполняют холодную прокатку или выполняют холодную прокатку после травления, а затем выполняют отжиг и нанесение покрытия.7. Method for the production of coated steel strip, including: after welding the rear end of the previous steel strip and the front end of the next steel strip using the method of bilateral rotational friction welding according to any one of paragraphs. 1-4 cold rolling is performed or cold rolling is performed after pickling, and then annealing and coating are performed. 8. Устройство для двусторонней ротационной сварки трением, содержащее два вращающихся инструмента, расположенных напротив друг друга на несваренном участке двух стальных полос, и управляющее устройство, которое управляет работой двух вращающихся инструментов, при этом:8. A device for bilateral rotational friction welding, containing two rotating tools located opposite each other on the unwelded section of two steel strips, and a control device that controls the operation of two rotating tools, while: указанное устройство для двусторонней ротационной сварки трением обеспечивает сварку стальных полос друг с другом, когда два вращающихся инструмента перемещаются в направлении сварки, прижимаясь к несваренному участку состыкованных или перекрывающихся стальных полос и вращаясь в противоположных направлениях относительно друг друга;said two-sided rotational friction welding apparatus welds steel strips to each other when two rotating tools move in the direction of welding against the unwelded portion of the butted or overlapping steel strips and rotate in opposite directions relative to each other; каждый из двух вращающихся инструментов имеет торцевую часть, имеющую форму круглой выпуклой криволинейной поверхности или круглой вогнутой криволинейной поверхности; причемeach of the two rotating tools has an end part having the shape of a round convex curved surface or a round concave curved surface; and указанные торцевые части выполнены из более твердого материала, чем стальные полосы,said end parts are made of a harder material than steel strips, при этом если высота выпуклой криволинейной поверхности каждой торцевой части обозначается как dv (мм), то диаметр D (мм) каждой торцевой части и высота dv выпуклой криволинейной поверхности удовлетворяют формуле (4):while if the height of the convex curved surface of each end part is denoted as dv (mm), then the diameter D (mm) of each end part and the height dv of the convex curved surface satisfy the formula (4): dv/D ≤ 0,06, (4)dv/D ≤ 0.06, (4) при этом если глубина вогнутой криволинейной поверхности каждой торцевой части обозначается как dc (мм), то диаметр D (мм) каждой торцевой части и глубина dc вогнутой криволинейной поверхности удовлетворяют формуле (5):while if the depth of the concave curved surface of each end part is denoted as dc (mm), then the diameter D (mm) of each end part and the depth dc of the concave curved surface satisfy the formula (5): dc/D ≤ 0,03. (5)dc/D ≤ 0.03. (5) 9. Устройство по п. 8, в котором каждая указанная торцевая часть имеет спиральный ступенчатый участок, проходящий в направлении, противоположном направлению вращения.9. The apparatus of claim 8, wherein each said end portion has a helical stepped portion extending in a direction opposite to the direction of rotation. 10. Устройство по п. 8 или 9, в котором управляющее устройство осуществляет управление таким образом, чтобы угол наклона α (°), под которым оси вращения двух вращающихся инструментов наклонены назад в направлении сварки относительно нормали к поверхности несваренного участка стальных полос, диаметр D (мм) каждой торцевой части и расстояние G (мм) между торцевыми частями двух вращающихся инструментов удовлетворяли формуле (1) и формуле (2), приведенным ниже:10. Apparatus according to claim 8 or 9, wherein the control device controls such that the angle of inclination α (°), at which the axes of rotation of the two rotating tools are tilted back in the direction of welding relative to the normal to the surface of the unwelded section of the steel strips, diameter D (mm) of each end portion and the distance G (mm) between the end portions of two rotary tools satisfied the formula (1) and formula (2) below: 0 ≤ α ≤ 3, (1)0 ≤ α ≤ 3, (1) 0,25 × t – 0,2 × D × sin α ≤ G ≤ 0,8 × t – 0,2 × D × sin α, (2)0.25 × t – 0.2 × D × sin α ≤ G ≤ 0.8 × t – 0.2 × D × sin α, (2) где t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) перекрывающихся стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of each steel strip for butt welding steel strips, or the total thickness (mm) of overlapping steel strips for welding steel strips overlap. 11. Устройство по п. 8 или 9, в котором диаметр D (мм) каждой указанной торцевой части удовлетворяет формуле (3):11. The device according to claim 8 or 9, in which the diameter D (mm) of each specified end part satisfies the formula (3): 4 × t ≤ D ≤ 20 × t, (3)4 × t ≤ D ≤ 20 × t, (3) где t - толщина (мм) каждой стальной полосы для сварки встык стальных полос или общая толщина (мм) перекрывающихся стальных полос для сварки стальных полос внахлестку.where t is the thickness (mm) of each steel strip for butt welding steel strips, or the total thickness (mm) of overlapping steel strips for welding steel strips overlap. 12. Установка для производства холоднокатаной стальной полосы, содержащая в дополнение к устройству двусторонней ротационной сварки трением по п. 8 или 9 секцию для холодной прокатки, которая осуществляет холодную прокатку сваренных стальных полос или секцию для холодной прокатки, которая осуществляет холодную прокатку сваренных стальных полос после травления в секции для травления.12. Installation for the production of cold-rolled steel strip, containing in addition to the device for bilateral rotational friction welding according to item 8 or 9, a cold rolling section, which performs cold rolling of the welded steel strips or a cold rolling section, which performs cold rolling of the welded steel strips after etching in the etching section. 13. Установка по п. 12, также содержащая секцию отжига, выполненную с возможностью отжига холоднокатаных стальных полос.13. Plant according to claim 12, also comprising an annealing section configured to anneal the cold rolled steel strips. 14. Установка для производства стальной полосы с покрытием, содержащая в дополнение к устройству двусторонней ротационной сварки трением по п. 8 или 9 секцию для холодной прокатки, которая осуществляет холодную прокатку сваренных стальных полос или секцию для холодной прокатки, которая осуществляет холодную прокатку сваренных стальных полос после травления в секции для травления, секцию отжига, выполненную с возможностью отжига холоднокатаных стальных полос, и секцию нанесения покрытия, выполненную с возможностью нанесения покрытия на отожженные стальные полосы.14. Installation for the production of coated steel strip, containing in addition to the device for bilateral rotational friction welding according to claim 8 or 9, a cold rolling section that cold rolls the welded steel strips or a cold rolling section that cold rolls the welded steel strips after pickling in the pickling section, an annealing section configured to anneal the cold-rolled steel strips, and a coating section configured to coat the annealed steel strips.
RU2022107206A 2019-09-25 2020-09-18 Method for double-sided rotational friction welding, methods for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip, device for double-sided rotational friction welding and installations for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip RU2792732C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-173666 2019-09-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2792732C1 true RU2792732C1 (en) 2023-03-23

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2306366A (en) * 1995-10-20 1997-05-07 Welding Inst Friction stir welding
JP2000334577A (en) * 1999-05-25 2000-12-05 Kawasaki Heavy Ind Ltd Joining device and joining method
JPWO2007102280A1 (en) * 2006-03-08 2009-07-30 国立大学法人大阪大学 Method for surface hardening treatment of metal causing transformation
RU2421313C2 (en) * 2006-03-09 2011-06-20 Фуруя Метал Ко., Лтд. Device for friction welding with mixing, method of welding by said device and article thus produced
RU2518816C2 (en) * 2008-12-29 2014-06-10 Бвг Бергверк-Унд Вальцверк-Машиненбау Гмбх Method and machine for metal strip bonding
WO2017163115A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 Arcelormittal Method for manufacturing cold-rolled, welded steel sheets, and sheets thus produced

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2306366A (en) * 1995-10-20 1997-05-07 Welding Inst Friction stir welding
JP2000334577A (en) * 1999-05-25 2000-12-05 Kawasaki Heavy Ind Ltd Joining device and joining method
JPWO2007102280A1 (en) * 2006-03-08 2009-07-30 国立大学法人大阪大学 Method for surface hardening treatment of metal causing transformation
RU2421313C2 (en) * 2006-03-09 2011-06-20 Фуруя Метал Ко., Лтд. Device for friction welding with mixing, method of welding by said device and article thus produced
RU2518816C2 (en) * 2008-12-29 2014-06-10 Бвг Бергверк-Унд Вальцверк-Машиненбау Гмбх Method and machine for metal strip bonding
WO2017163115A1 (en) * 2016-03-25 2017-09-28 Arcelormittal Method for manufacturing cold-rolled, welded steel sheets, and sheets thus produced

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220371119A1 (en) Double-sided friction stir welding method, methods for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip, double-sided friction stir welding apparatus, and facilities for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip
EP3738705B1 (en) Double-sided friction stir welding device, and double-sided friction stir welding method
JP7247996B2 (en) Rotary tool for double-sided friction stir welding and double-sided friction stir welding method
EP3653329B1 (en) Double-sided friction stir welding method for metal plate
JP2020124739A (en) Both surface friction agitation joint method and both surface friction agitation joint device
JP2017070994A (en) Tool for friction stir welding and friction stir welding method
WO2019188224A1 (en) Electric-welded steel tube for producing hollow stabiliser, hollow stabiliser, and production methods for same
RU2792732C1 (en) Method for double-sided rotational friction welding, methods for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip, device for double-sided rotational friction welding and installations for producing cold-rolled steel strip and coated steel strip
UA128111C2 (en) Welded steel part used as motor vehicle part, hot pressed steel part, and method of manufacturing said welded steel part
CN110997212B (en) Method and apparatus for double-sided friction stir welding of metal plates
EP3984683A1 (en) Bonded joint, and method for manufacturing bonded joint
JPH07265941A (en) Manufacture of welded tube excellent in workability by rolless tube manufacturing method
JP7230977B1 (en) Friction stir welding method for electromagnetic steel strip and method for manufacturing electromagnetic steel strip
JP7231130B1 (en) Friction stir welding method for electromagnetic steel strip and method for manufacturing electromagnetic steel strip
JP7231797B1 (en) Friction stir spot welding joint, manufacturing method thereof, and friction stir spot welding method
WO2023100420A1 (en) Friction stir welding method for electromagnetic steel strip and method for manufacturing electromagnetic steel strip
WO2023037785A1 (en) Friction stir welding method for electromagnetic steel strip, and method for manufacturing electromagnetic steel strip
WO2023032515A1 (en) Friction stir spot welding joint, manufacturing method therefor, and friction stir spot welding method
JP7156541B2 (en) Bonded joint, automotive member, and method for manufacturing bonded joint
JP7347723B1 (en) Friction stir welding method for electromagnetic steel strip, method for producing electromagnetic steel strip, friction stir welding device, and production device for electromagnetic steel strip
JP7230976B1 (en) Friction stir welding method for electromagnetic steel strip and method for manufacturing electromagnetic steel strip
JP2024053558A (en) Steel pipe connection structure and manufacturing method of steel pipe for steel pipe joint
JP2009119483A (en) Method for manufacturing electric resistance welded tube excellent in characteristic of weld zone