WO2014181720A1 - 部材の接合方法 - Google Patents

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WO2014181720A1
WO2014181720A1 PCT/JP2014/061780 JP2014061780W WO2014181720A1 WO 2014181720 A1 WO2014181720 A1 WO 2014181720A1 JP 2014061780 W JP2014061780 W JP 2014061780W WO 2014181720 A1 WO2014181720 A1 WO 2014181720A1
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WO
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friction welding
vertical side
pair
end surface
welding process
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PCT/JP2014/061780
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English (en)
French (fr)
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諒 吉田
堀　久司
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Nippon Light Metal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Light Metal Co Ltd
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/28—Seam welding of curved planar seams
    • B23K26/282—Seam welding of curved planar seams of tube sections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06—Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method for joining members.
  • Patent Document 1 discloses a method of joining cylindrical metal members together by friction welding.
  • this joining method the end faces of the cylindrical metal members are pressed around each other while being rotated at a high speed around the central axis, so that frictional heat is generated at the joining portion to join the two members.
  • burrs are inevitably generated around the joint. Since the burr irregularly bulges around the joint, the burr processing becomes complicated, and the design properties of the joined members are adversely affected.
  • any of the pair of members to be joined is a frame-like member
  • burrs are generated both on the outside and inside (inside air side) of the joined portion.
  • the inside of the member to be joined is used as a flow path for flowing a fluid, if a burr bulges inside the member to be joined, it becomes a factor that hinders the flow of fluid.
  • an object of the present invention is to provide a method for joining members that can control burrs and improve the design of joined members.
  • the present invention provides a preparation step of preparing a first member and a second member facing the first member, and a second step facing the end surface and the end surface of the first member.
  • a friction welding process in which friction welding is performed by abutting the opposing surfaces of the member, and a welding process in which burrs formed in the friction welding process are welded as a filler material.
  • a pair of spaced surfaces facing each other with a gap at the start of friction welding are provided outside the abutting portion between the one member and the second member, and the burr generated by friction welding between the pair of spaced surfaces is provided. It is characterized by accommodating.
  • the portion of the first member where the second member is abutted has a frame shape in plan view, and in the friction welding process, the friction welding is performed inside the butted portion of the first member and the second member. It is preferable to provide a pair of spaced-apart surfaces facing each other with a gap at the start, and accommodate the burrs generated by friction welding between the pair of spaced-apart surfaces.
  • matched among said 1st members exhibits planar view rectangular frame shape, and a length dimension is smaller than a pair of plate-shaped 1st vertical side part and said 1st vertical side part.
  • a pair of plate-like first lateral sides, and the pair of spaced apart surfaces are formed along the longitudinal direction of the first vertical side, and in the friction welding step, the first member and the first The two members are preferably reciprocated relatively in parallel with the first vertical side portion.
  • the members can be joined to each other even when the portion of the first member where the second member is abutted has a rectangular frame shape in plan view. Further, when reciprocating in parallel with the first vertical side portion, there is a tendency that many burrs are generated at the abutting portion of the first vertical side portion, but a pair of spaced surfaces along the longitudinal direction of the first vertical side portion By providing, the burr can be accommodated effectively.
  • a portion of the first member with which the second member is abutted has a cylindrical shape, and is relatively rotated around the axial center of the first member in the friction welding process.
  • matched among said 1st members exhibits columnar shape, and it is rotated relatively around the axial center of said 1st member at the said friction welding process.
  • FIG. 1 It is a disassembled perspective view of the hollow container which concerns on 1st embodiment of this invention.
  • A is a top view of the 1st member which concerns on 1st embodiment
  • (b) is a top view of the 2nd member which concerns on 1st embodiment.
  • It is sectional drawing of the hollow container which concerns on 1st embodiment. It is sectional drawing which shows the butt
  • (A) is sectional drawing which shows the butt
  • (b) is sectional drawing which shows the butt
  • (A) is a disassembled perspective view of the hollow container which concerns on 2nd embodiment of this invention
  • (b) is sectional drawing which shows the butt
  • FIG. 1 A method for joining members according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • a hollow container 1 is manufactured by joining metal members together is illustrated.
  • the hollow container 1 is used as a heat transfer member by flowing a fluid therein.
  • “front and rear”, “left and right”, and “up and down” follow the arrows in FIG. 1 (based on the first member 2).
  • the hollow container 1 includes a first member 2 and a second member 3.
  • the material of the first member 2 and the second member 3 is not particularly limited as long as it is a metal capable of friction welding, but in this embodiment, both use aluminum alloy.
  • the yield strength of the 1st member 2 and the 2nd member 3 is not restrict
  • the first member 2 includes a bottom portion 11 having a rectangular shape in plan view, a first side wall portion 12 having a rectangular frame shape standing on the bottom portion 11, and a plurality of partition portions 13 formed inside the first side wall portion 12. It consists of and.
  • the molding method of the first member 2 is not particularly limited, in the present embodiment, the first side wall portion 12 and the partition portion 13 are integrally formed by extrusion molding, and then the bottom portion 11 is joined to the end portion of the molded product. .
  • the first vertical side portion 14 extends to a virtual boundary surface (side end surface) 14b. Further, the first lateral side portion 15 extends to a virtual boundary surface (side surface) 15e. The virtual boundary surface 14 b of the first vertical side portion 14 is connected to the virtual boundary surface 15 e of the first horizontal side portion 15.
  • the upper end surface 14a is divided into two regions. The surface in contact with the lower end surface 24a in abutting step described later and the upper end surface 14a 1, and the upper end face 14a 2 of the plane away from the lower end surface 24a.
  • the partition portion 13 has a plate shape and is connected to the first vertical side portions 14 and 14 at a right angle. A plurality of the partition portions 13 are arranged at equal intervals. A plurality of spaces formed by the first side wall portion 12 and the partition portion 13 are used as flow paths P, P,. The upper end surface 13a of the partition part 13 is flush with the upper end surfaces 14a and 15a.
  • the second member 3 includes a bottom portion 21 having a rectangular shape in plan view and a second side wall portion 22 having a rectangular frame shape in a plan view hanging from the bottom portion 21.
  • a concave portion Q composed of a bottom portion 21 and a second side wall portion 22 is formed inside the second member 3.
  • the molding method of the second member 3 is not particularly limited, in the present embodiment, it is integrally molded by die casting.
  • the second side wall portion 22 includes second vertical side portions 24 and 24 and second horizontal side portions 25 and 25.
  • the second vertical side portions 24, 24 have a plate shape and are spaced apart from each other and arranged in parallel.
  • the second lateral sides 25, 25 have a plate shape and are spaced apart from each other and arranged in parallel.
  • the second vertical side portion 24 is perpendicular to the second horizontal side portion 25.
  • the length and plate thickness of the second vertical side portion 24 are respectively equal to the length and plate thickness of the first vertical side portion 14. Further, the length and the plate thickness of the second lateral side portion 25 are equivalent to the length and the plate thickness of the first lateral side portion 15.
  • the second vertical side portion 24 extends to a virtual boundary surface (side end surface) 24b. Further, the second horizontal side portion 25 extends to a virtual boundary surface (side surface) 25e. The virtual boundary surface 24 b of the second vertical side portion 24 is connected to the virtual boundary surface 25 e of the second horizontal side portion 25.
  • notches 26 are formed on the outer sides of the lower end surfaces 24a and 24a, respectively.
  • the notch 26 includes a bottom surface 26a and a side surface 26b perpendicular to the bottom surface 26a.
  • the notch 26 is formed with a constant cross section along the entire length of the second vertical side 24 in the longitudinal direction.
  • the height of the notch 26 (the height of the side surface 26b) is appropriately set depending on the materials of the first member 2 and the second member 3 and the friction welding conditions.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the hollow container according to the first embodiment.
  • the hollow container 1 has the first member 2 and the second member 3 joined by friction welding.
  • a weld metal W ⁇ b> 1 is formed over the outer periphery of the joint between the first member 2 and the second member 3.
  • the weld metal W1 is a part formed by laser welding.
  • a preparation process, a butt process, a friction welding process, and a welding process are performed.
  • the preparation step is a step of preparing the first member 2 and the second member 3.
  • the forming method of the first member 2 and the second member 3 is not particularly limited.
  • the butting process is a process in which the first member 2 and the second member 3 are butted together.
  • the upper end surfaces 14a 1 and 14a 1 of the first member 2 and the lower end surfaces (opposing surfaces) 24a and 24a of the second member 3 are brought into surface contact.
  • the upper end surfaces 15a, 15a of the first member 2 and the lower end surfaces (opposing surfaces) 25a, 25a of the second member 3 are brought into surface contact.
  • the outer peripheral surface of the first side wall portion 12 of the first member 2 and the outer peripheral surface of the second side wall portion 22 of the second member 3 are flush with each other. Thereby, the butt
  • the butt step since the cutout portion 26 to the second vertical side portion 24 of the second member 3 is formed, leaving a slight gap to the upper end face 14a 2 and the bottom surface 26a facing To do.
  • the upper end face 14a 2 that faces the bottom surface 26a and the bottom surface 26a corresponds to the "separation plane" in the claims.
  • the first member 2 is fixed and the second member 3 is relatively moved. Therefore, in the butting process, the periphery of the first side wall portion 12 of the first member 2 is fixed by a fixing jig. Restrained to move.
  • the friction welding process is a process of joining the first member 2 and the second member 3 by performing a friction process and a pressure welding process.
  • the abutted first member 2 and second member 3 are pressed in a direction approaching each other.
  • the first member 2 and the second member 3 are reciprocated relatively and linearly in parallel with the longitudinal direction of the first vertical side portion 14. In the present embodiment, the first member 2 is not moved, but only the second member 3 is linearly reciprocated.
  • the friction step according to the present embodiment is rubbed upper end surface 14a 1 and the lower end surface 24a and the upper end surface 15a and the lower end surface 25a (see FIG. 4).
  • the conditions in the friction process may be set as appropriate.
  • the frequency is set to 100 to 260 Hz
  • the amplitude is set to 1.0 to 2.0 mm
  • the friction pressure is set to 20 to 60 MPa.
  • the time for the friction process is set to about 5 to 10 seconds. When the friction process is completed, the process immediately proceeds to the pressure contact process.
  • the first member 2 and the second member 3 are pressed in directions close to each other without being relatively moved.
  • the conditions in the pressure contact process may be set as appropriate.
  • the upset pressure is set to 60 to 80 MPa, and the time is set to about 3 to 5 seconds.
  • the distance between the upper end face 14a 2 and the bottom surface 26a is equal to or less than half the previous friction welding.
  • Burrs S generated in the outer, upper end face 14a 2 is accommodated in a space surrounded by the side surfaces 26b and the bottom surface 26a.
  • flash S may protrude outside the outer surface.
  • welding is performed using the burrs S formed on the outer sides of the butted portions J1 of the first member 2 and the second member 3 as a filler material.
  • the type of welding is not particularly limited, but laser welding is performed in this embodiment. In the welding process, other types of welding methods such as arc welding may be used.
  • the center line V1 of welding in the welding process and the bottom surface 26a are set to overlap, the center line V1 of welding and the butt portion J1 are separated from each other. To do. As described above, the hollow container 1 is formed.
  • flash S can be accommodated between the said separation surfaces in the case of a friction welding process, and it can prevent that a burr
  • burr S is discharged toward the outside while being guided to the upper end surface 14a 2 and the bottom surface 26a, so that it is prevented from irregularly bulging to the outside, and the upper end surface 14a 2 and the bottom surface
  • the burr S can be collected between 26a.
  • the outer surface of the hollow container (joined member) 1 can be finished cleanly by performing a welding process.
  • flash S used as a filler material is accommodated between a pair of separation surfaces, since a filler material can be collected in a predetermined
  • matched mutually among the 1st member 2 and the 2nd member 3 exhibit planar view rectangular frame shape, members can be joined.
  • many burrs S tend to be generated on the side of the first vertical side portion 14 and the second vertical side portion 24 in the butting portion J ⁇ b> 1.
  • the burr S can be effectively accommodated by providing a pair of spaced surfaces along the longitudinal direction of the portion 14. In the welding process, the welding center line V1 and the tip of the burr S may be set to be parallel to the bottom surface 26a.
  • the center line V1 of the weld may be set to pass the middle point between the upper end face 14a 2 and the bottom surface 26a.
  • the finished surface can be made clean by appropriately setting the center line V1 of the welding according to the generation form of the burrs S.
  • the first modification shown in FIG. 6A is different from the first embodiment in that a separation surface is also provided inside the abutting portion J1.
  • the first modification will be described with a focus on differences from the first embodiment.
  • the second member 3A includes a bottom portion 21 and a rectangular frame-shaped second side wall portion 22 that hangs down from the bottom portion 21.
  • the 2nd side wall part 22 is comprised by a pair of 2nd vertical side parts 24 and 24 which exhibit a plate shape, and a pair of 2nd horizontal side parts 25 and 25 which exhibit a plate shape.
  • the second vertical side portion 24 is longer than the second horizontal side portion 25.
  • Notches 26 and 27 are formed on the inner side and the outer side of the lower end surface 24 a of the second vertical side portion 24.
  • the notches 26 and 27 are formed along the longitudinal direction of the second vertical side 24.
  • the notch 26 includes a bottom surface 26a and a side surface 26b perpendicular to the bottom surface 26a.
  • the notch 27 includes a bottom surface 27a and a side surface 27b perpendicular to the bottom surface 27a.
  • a preparation process, a butt process, a friction welding process, and a welding process are performed.
  • the preparation process is substantially equivalent to the first embodiment.
  • the butting process is a process of causing the first member 2 and the second member 3A to abut.
  • the upper end surface 14 a 1 of the first vertical side portion 14 and the lower end surface 24 a of the second vertical side portion 24 are abutted, and the upper end surface 15 a of the first horizontal side portion 15 and the second horizontal side portion 25 are The lower end surface 25a is abutted.
  • matching part J2 is formed.
  • the bottom surface 26a and the upper end surface 14a 2 facing the bottom surface 26a, the bottom surface 27a and the upper end surface 14a 2 facing the bottom surface 27a correspond to a “separating surface” in the claims.
  • the friction welding process and the welding process are substantially the same as in the first embodiment.
  • the same effect as the first embodiment can be obtained by the first modification.
  • the flow path may be narrowed by the bulging of the burr S generated inside the hollow container 1A, which may hinder the flow of the fluid.
  • burr is accommodated between a pair of spaced surfaces formed on the inner side to reduce or eliminate bulging of the burr to the inner side of the hollow container 1A. be able to.
  • the second modification shown in FIG. 6B is different from the first embodiment in that a cutout portion 16 is provided also in the first member 2B.
  • the second modification will be described with a focus on differences from the first embodiment.
  • the 1st side wall part 12 of the 1st member 2B is comprised by the 1st vertical side parts 14 and 14 which exhibit plate shape, and the 1st horizontal side parts 15 and 15 which exhibit plate shape.
  • the first side wall portion 12 has a rectangular frame shape in plan view.
  • a notch 16 is formed outside the upper end surface 14 a of the first vertical side portion 14.
  • the cutout portion 16 includes a bottom surface 16a and a side surface 16b perpendicular to the bottom surface 16a.
  • the second member 3 is equivalent to the first embodiment.
  • the notch 16 and the notch 26 have the same shape.
  • a preparation process, a butt process, a friction welding process, and a welding process are performed.
  • the preparation process is substantially the same as in the first embodiment.
  • the butting process is a process of butting the first member 2B and the second member 3 together.
  • the upper end surface 14a of the first vertical side portion 14 and the lower end surface 24a of the second vertical side portion 24 are abutted, and the upper end surface 15a of the first horizontal side portion 15 and the second horizontal side portion 25 are The lower end surface 25a is abutted.
  • matching part J3 is formed.
  • the bottom surface 16a of the notch 16 and the bottom surface 26a of the notch 26 face each other with a slight gap.
  • the bottom surface 16a and the bottom surface 26a facing the bottom surface 16a correspond to a “separating surface” in the claims.
  • the friction welding process is the same as in the first embodiment.
  • laser welding is performed using a burr accommodated between the bottom surface (separation surface) 16a and the bottom surface (separation surface) 26a of the abutting portion J3 as in the first embodiment.
  • the center line of welding and the butt J3 overlap each other.
  • the same effect as in the first embodiment can be obtained even if the notch portions 16 and 26 are provided in both the first member 2B and the second member 3 to form the separation surfaces (16a and 26a). Obtainable.
  • the third modification shown in FIG. 7 differs from the first embodiment in that a chamfered portion 26C is provided on the second member 3C.
  • the difference from the first embodiment will be mainly described.
  • the first member 2 uses the same member as in the first embodiment.
  • the second member 3 ⁇ / b> C includes a bottom portion 21 and a second side wall portion 22 depending from the bottom portion 21.
  • the second side wall portion 22 has a rectangular frame shape in plan view.
  • the second side wall portion 22 includes second vertical side portions 24 and 24 and second horizontal side portions 25 and 25.
  • a chamfered portion 26 ⁇ / b> C that is chamfered along the longitudinal direction is formed on the outer side of the lower end surface 24 a of the second vertical side portion 24.
  • the chamfered portion 26 ⁇ / b> C is formed by chamfering the corner portion between the lower end surface 24 a and the outer surface 24 c of the second vertical side portion 24. In this embodiment, it is C chamfering, but round chamfering may be used.
  • a preparation process, a butt process, a friction welding process, and a welding process are performed.
  • the preparation process is equivalent to the first embodiment.
  • the butting process is a process of butting the first member 2 and the second member 3C.
  • the upper end surface 14 a 1 of the first vertical side portion 14 and the lower end surface 24 a of the second vertical side portion 24 are abutted, and the upper end surface 15 a of the first horizontal side portion 15 and the second horizontal side portion 25 are The lower end surface 25a is abutted.
  • matching part J4 is formed.
  • the butt step to face with a gap from the chamfered surface 26Ca of the upper end surface 14a 2 and the chamfered portion 26C.
  • the upper end surface 14a 2 and the chamfered surface 26Ca facing the upper end surface 14a 2 correspond to a “separating surface” in the claims.
  • the welding step the welding burrs accommodated in the gap between the upper end face 14a 2 and the chamfered surface 26Ca as filler material.
  • the second member 3C provided chamfer 26C, it is possible to accommodate the burrs generated by the friction welding between the upper end face 14a 2 and the chamfered surface 26Ca, first An effect equivalent to that of the embodiment can be obtained.
  • matching part J4 is chamfered, you may chamfer inside.
  • the chamfered portion 26 is not limited to the chamfering process, and may be formed by die casting.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the frame-shaped first side wall portion and the plate-shaped lid member are joined.
  • the second embodiment will be described with a focus on the differences from the first embodiment.
  • the first member 2D includes a first side wall portion 12.
  • the 1st side wall part 12 is comprised by the 1st vertical side parts 14 and 14 which exhibit plate shape, and the 1st horizontal side parts 15 and 15 which exhibit plate shape.
  • the first vertical side portion 14 is longer than the first horizontal side portion 15.
  • the first side wall portion 12 has a rectangular frame shape in plan view.
  • a notch 26 is formed outside the upper end surface 14a of the first vertical side 14.
  • the notch 26 includes a bottom surface 26a and a side surface 26b perpendicular to the bottom surface 26a.
  • the notch portion 26 is formed over the entire longitudinal direction of the first vertical side portion 14.
  • the second member 3D has a rectangular plate shape in plan view.
  • the outer edge of the second member 3 ⁇ / b> D has the same shape as the outer edge of the first side wall portion 12.
  • a frame-like facing surface 31 a is formed at a portion of the second member 3 ⁇ / b> D that faces the first vertical side portion 14 and the first horizontal side portion 15.
  • part which opposes the 1st vertical side part 14 among the opposing surfaces 31a is divided into two area
  • a preparation process, a butt process, a friction welding process, and a welding process are performed.
  • the preparation step is a step of preparing the first member 2D and the second member 3D.
  • the molding method of the first member 2D and the second member 3D is not particularly limited.
  • the upper end surfaces 14a and 14a of the first member 2D and the facing surfaces 31a 1 and 31a 1 of the second member 3D are brought into surface contact. Further, the upper end surfaces 15a and 15a of the first member 2D are brought into surface contact with the facing surfaces 31a and 31a. Thereby, the butt
  • the butt step since the cutout portion 26 to the first vertical side portion 14 of the second member 3 is formed, to face at a slight gap from the opposing surface 31a 2 and the bottom surface 26a. Facing surface 31a 2 that faces the bottom surface 26a and the bottom surface 26a corresponds to the "separation plane" in the claims.
  • the friction welding process is a process of joining the first member 2D and the second member 3D by performing the friction process and the pressure welding process.
  • the abutted first member 2D and second member 3D are pressed in a direction approaching each other.
  • the first member 2D and the second member 3D are reciprocated relatively and linearly in parallel with the longitudinal direction of the first vertical side portion 14. In the present embodiment, the first member 2D is not moved, and only the second member 3D is linearly reciprocated.
  • the mother in the friction step according to the present embodiment is rubbed and the upper end face 14a and the opposing surface 31a 2 and the upper end surface 15a and the opposing surface 31a frictional heat is generated, the softened By discharging the material to the outside, the height of the part of the first side wall portion 12 and the second side wall portion 22 that are rubbed together gradually decreases.
  • welding is performed using a burr formed outside the butted portion J5 of the first member 2D and the second member 3D as a filler material.
  • the type of welding is not particularly limited, but laser welding is performed in this embodiment. In the welding process, other types of welding methods such as arc welding may be used. Thus, the hollow container 1D is formed.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained even when the second member 3D is formed as a plate-like lid as in the method for joining members according to the second embodiment.
  • the notch portion 26 is provided only in the first member 2D.
  • the notch portion 26 may be provided only in the second member 3D, or the notch portions may be provided in both the first member 2D and the second member 3D. It may be provided.
  • the notch is provided only in the vertical side, but it may be provided only in the horizontal side, or may be provided in both the vertical side and the horizontal side.
  • the reciprocating motion is performed in parallel with the vertical side portion.
  • the reciprocating motion may be performed in parallel with the horizontal side portion or may be reciprocated obliquely with respect to the vertical side portion. It may be moved.
  • the shape of the portion to be abutted between the first member and the second member is a rectangular frame shape in plan view, but other polygonal shapes such as a triangular frame shape, a hexagonal frame shape, etc. You may make it exhibit a frame shape.
  • a bottomed tubular member or a tubular member may be formed by joining a first member and a second member, one or both of which has a rectangular tubular shape.
  • the shape of the part to be abutted between the first member and the second member may be another polygonal shape such as a triangle or a hexagon.
  • the solid first member and the second member may be joined.
  • the present invention can be applied to a case where polygonal columns such as quadrangular columns or hexagonal columns are joined.
  • the polygonal columns may have the same cross-sectional shape or different cross-sectional shapes.
  • the third embodiment is different from the other embodiments in that a cylindrical member is formed by joining a cylindrical first member and a second member.
  • a cylindrical member is formed by joining a cylindrical first member and a second member.
  • the 1st member 102 which exhibits cylindrical shape, and the 2nd member 103 which exhibits cylindrical shape are joined.
  • a description will be given focusing on the parts that are different from the first embodiment.
  • the first member 102 includes a cylindrical first side wall portion 112.
  • the upper end surface 112a of the first side wall 112 is divided into two regions. The surface in contact with the lower end surface 122a in abutting step described later and the upper end surface 112a 1, and the upper end face 112a 2 a plane spaced from the lower end surface 122a.
  • the upper end face 112a 1 is formed inside the upper end surface 112a, the upper end face 112a 2 is formed on the outside.
  • the second member 103 is composed of a cylindrical second side wall portion 122.
  • the outer diameter and plate thickness of the second side wall portion 122 are equal to the outer diameter and plate thickness of the first side wall portion 112.
  • a notch 116 is formed outside the lower end surface 122 a of the second side wall 122.
  • the notch 116 is formed by a bottom surface 116a and a 116b perpendicular to the bottom surface 116a.
  • the notch 116 is formed over the entire circumference.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a cylindrical member according to the third embodiment.
  • the cylindrical member 101 has a first member 102 and a second member 103 joined by friction welding.
  • a weld metal W ⁇ b> 1 is formed over the outer periphery of the joint between the first member 102 and the second member 103.
  • the weld metal W1 is a part formed by laser welding.
  • a preparation process, a butt process, a friction welding process, and a welding process are performed.
  • the preparation step is a step of preparing the first member 102 and the second member 103.
  • the molding method of the first member 102 and the second member 103 is not particularly limited.
  • the butting process is a process in which the first member 102 and the second member 103 are butted together.
  • the butt step matched to the upper end face 112a 1 of the first member 102 and a lower end surface 122a of the second member 103.
  • matching part J6 is formed.
  • the butt step since the notch 116 on the second member 103 is formed, the upper end face 112a 2 and the bottom surface 116a faces at a slight gap.
  • the upper end face 112a 2 which faces the bottom surface 116a and bottom surface 116a corresponds to the "separation plane" in the claims.
  • the first member 102 is fixed and the second member 103 is relatively moved. Therefore, in the butting process, the periphery of the first side wall portion 112 of the first member 102 is fixed by a fixing jig. Restrained to move.
  • the friction welding process is a process of joining the first member 102 and the second member 103 by performing a friction process and a pressure welding process.
  • the friction step the abutted first member 102 and second member 103 are pressed in a direction approaching each other. Then, the second member 103 is rotated in the circumferential direction around the axial center of the first member 102.
  • burrs are generated when the softened base material is pushed out to the inside and outside of the joint.
  • the distance between the upper end face 112a 2 and the bottom surface 116a is approximately half before friction welding. Burrs generated in the outer, upper end face 112a 2, is accommodated in a space surrounded by the bottom surface 116a and side 116 b.
  • the welding process is substantially equivalent to the first embodiment.
  • first member 102 and the second member 103 have a cylindrical shape as in the present embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • cylindrical members were joined, it is not limited to this. It is sufficient that at least one of the members to be joined is cylindrical.
  • a bottom portion may be provided on either the first member or the second member to form a bottomed cylindrical member or a hollow cylindrical member.
  • you may join a solid 1st member and a 2nd member.
  • the present invention can also be applied when joining cylinders.
  • the portion of the first member where the second member abuts has a frame shape in plan view means that the second member of the first member abuts.
  • the shape of the portion when viewed in plan includes other polygonal frame shapes such as a cylindrical shape, a triangular frame shape, a rectangular frame shape, and a hexagonal frame shape.

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Abstract

バリを制御するとともに被接合部材の意匠性を向上させることを課題とする。枠状を呈する第一部材（２）と、第一部材（２）に対向する第二部材（３）とを準備する準備工程と、第一部材（２）の端面とこの端面に対向する第二部材（３）の対向面とを突き合せて摩擦圧接を行う摩擦圧接工程と、摩擦圧接工程で形成されたバリを溶加材として溶接を行う溶接工程と、を含み、摩擦圧接工程では、第一部材（２）と第二部材（３）との突合せ部の外側において、摩擦圧接の開始時に間隔をあけて対向する一対の離間面を設けておき、当該一対の離間面の間に摩擦圧接で発生したバリを収容することを特徴とする。

Description

部材の接合方法
　本発明は、部材の接合方法に関する。
　例えば、特許文献１には円筒状を呈する金属部材同士を摩擦圧接によって接合する方法が開示されている。この接合方法は、円筒状の金属部材の端面同士を押圧しつつ中心軸周りに高速回転させることで、接合部に摩擦熱を発生させて両部材を接合するというものである。
国際公開第２００８／０１０２６５号パンフレット
　摩擦圧接工程においては、接合部の周囲に不可避的にバリが発生する。当該バリは、接合部の周囲に不規則に膨出するため、当該バリの処理が煩雑になるとともに、被接合部材の意匠性等にも悪影響を及ぼす。
　また、接合する一対の部材のいずれかが枠状部材である場合には、接合部の外側及び内側（内空側）の両方にバリが発生する。被接合部材の内側を、例えば、流体を流す流路として用いる場合には、被接合部材の内側にバリが膨出すると、流体の流通を妨げる要因となる。
　このような観点から、本発明は、バリを制御するとともに被接合部材の意匠性を向上させることができる部材の接合方法を提供することを課題とする。
　このような課題を解決するために本発明は、第一部材と、前記第一部材に対向する第二部材とを準備する準備工程と、前記第一部材の端面と前記端面に対向する第二部材の対向面とを突き合せて摩擦圧接を行う摩擦圧接工程と、前記摩擦圧接工程で形成されたバリを溶加材として溶接を行う溶接工程と、を含み、前記摩擦圧接工程では、前記第一部材と前記第二部材との突合せ部の外側において、摩擦圧接の開始時に間隔をあけて対向する一対の離間面を設けておき、当該一対の離間面の間に摩擦圧接で発生する前記バリを収容することを特徴とする。
　かかる方法によれば、一対の離間面の間にバリを収容することにより、従来のように被接合部材の外側にバリが不規則に膨出するのを少なくするか、もしくは無くすことができる。また、溶接工程を行うことで、被接合部材の外面をきれいに仕上げることができる。また、バリを溶加材として利用するときには、一対の離間面の間に溶加材を集めることができるため、溶接作業を容易に行うことができる。
　また、前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位は平面視枠状を呈し、前記摩擦圧接工程では、前記第一部材と前記第二部材との突合せ部の内側において、摩擦圧接の開始時に間隔をあけて対向する一対の離間面を設けておき、当該一対の離間面の間に摩擦圧接で発生する前記バリを収容することが好ましい。
　かかる方法によれば、例えば、被接合部材の内側を、流体を流す流路として用いる場合において、被接合部材の内側にバリが不規則に膨出するのを少なくするか、もしくは無くすことができる。これにより、バリが流体の流通の妨げになるのを防ぐことができる。
　また、前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位は平面視矩形枠状を呈し、板状の一対の第一縦辺部と前記第一縦辺部よりも長さ寸法の小さい板状の一対の第一横辺部とを備え、前記第一縦辺部の長手方向に沿って前記一対の離間面を形成しておき、前記摩擦圧接工程では、前記第一部材及び前記第二部材を前記第一縦辺部と平行に相対的に往復移動させることが好ましい。
　かかる方法によれば、前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位が平面視矩形枠状を呈する場合でも部材同士を接合することができる。また、第一縦辺部と平行に往復移動させると当該第一縦辺部にかかる突合せ部にバリが多く発生する傾向にあるが、第一縦辺部の長手方向に沿って一対の離間面を設けることでバリを効果的に収容できる。
　また、前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位は円筒状を呈し、前記摩擦圧接工程では、前記第一部材の軸中心周りに相対的に回転させることが好ましい。また、前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位は円柱状を呈し、前記摩擦圧接工程では、前記第一部材の軸中心周りに相対的に回転させることが好ましい。
　かかる方法によれば、前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位が円筒状又は円柱状を呈する場合でもバリを制御するとともに被接合部材の意匠性を向上させることができる。
　本発明に係る部材の接合方法によれば、バリを制御するとともに被接合部材の意匠性を向上させることができる。
本発明の第一実施形態に係る中空容器の分解斜視図である。 （ａ）は第一実施形態に係る第一部材の平面図であり、（ｂ）は第一実施形態に係る第二部材の平面図である。 第一実施形態に係る中空容器の断面図である。 第一実施形態に係る部材の接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 第一実施形態に係る部材の接合方法を示す断面図であって、（ａ）は突合せ工程を示し、（ｂ）は摩擦圧接工程後を示し、（ｃ）は溶接工程を示す。 （ａ）は第一変形例に係る部材の接合方法の突合せ工程を示す断面図であり、（ｂ）は第二変形例に係る部材の接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 第三変形例に係る部材の接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 （ａ）は本発明の第二実施形態に係る中空容器の分解斜視図であり、（ｂ）は第二実施形態に係る部材の接合方法の突合せ工程を示す断面図である。 本発明の第三実施形態に係る筒状部材の分解斜視図である。 第三実施形態に係る筒状部材の断面図である。 第三実施形態に係る部材の接合方法の突合せ工程を示す断面図である。
［第一実施形態］
　本発明の第一実施形態に係る部材の接合方法について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態の部材の接合方法では、金属部材同士を接合して中空容器１を製造する場合を例示する。中空容器１は、例えば、内部に流体を流して伝熱部材として用いられる。説明における「前後」、「左右」、「上下」は図１の矢印に従う（第一部材２を基準とする）。
　中空容器１は、第一部材２と、第二部材３とで構成される。第一部材２及び第二部材３の材料は、摩擦圧接が可能な金属であれば特に制限されないが、本実施形態ではいずれもアルミニウム合金を用いている。また、第一部材２及び第二部材３の耐力も特に制限されないが、本実施形態では、第一部材２の耐力よりも第二部材３の耐力の方が大きくなるように設定している。つまり、後記する摩擦圧接工程の際に、第一部材２よりも第二部材３の方が軟化しにくくなっている。まず、接合する前の第一部材２と第二部材３の構成について説明する。
　第一部材２は、平面視矩形の底部１１と、底部１１に立設された平面視矩形枠状の第一側壁部１２と、第一側壁部１２の内部に形成された複数の仕切り部１３とで構成されている。第一部材２の成形方法は特に制限されないが、本実施形態では押出成形によって第一側壁部１２と仕切り部１３とを一体成形した後、当該成形品の端部に底部１１を接合している。
　第一側壁部１２は、第一縦辺部１４，１４と、第一横辺部１５，１５とで構成されている。第一縦辺部１４，１４は、板状を呈し互いに離間して平行に配置されている。第一横辺部１５，１５は、板状を呈し互いに離間して平行に配置されている。第一縦辺部１４は、第一横辺部１５に対して直角になっている。第一縦辺部１４の上端面１４ａと第一横辺部１５の上端面１５ａは面一になっている。
　図２に示すように、第一縦辺部１４は仮想の境界面（側端面）１４ｂまでとする。また、第一横辺部１５は仮想の境界面（側面）１５ｅまでとする。第一縦辺部１４の仮想の境界面１４ｂは、第一横辺部１５の仮想の境界面１５ｅに接続されている。
　図２の（ａ）に示すように、上端面１４ａは２つの領域に分けられる。後記する突合せ工程において下端面２４ａと接触する面を上端面１４ａ１とし、下端面２４ａと離間する面を上端面１４ａ２とする。
　仕切り部１３は、板状を呈し第一縦辺部１４，１４に対して直角に連結されている。仕切り部１３は、等間隔で複数枚配設されている。第一側壁部１２と仕切り部１３とで形成された複数の空間は、流体が流れる流路Ｐ，Ｐ・・・として用いられる。仕切り部１３の上端面１３ａは、上端面１４ａ，１５ａと面一になっている。
　図１に示すように、第二部材３は、平面視矩形の底部２１と、底部２１から垂下した平面視矩形枠状の第二側壁部２２とで構成されている。第二部材３の内部には、底部２１と第二側壁部２２とで構成された凹部Ｑが形成されている。第二部材３の成形方法は特に制限されないが、本実施形態ではダイキャストによって一体成形されている。
　第二側壁部２２は、第二縦辺部２４，２４と、第二横辺部２５，２５とで構成されている。第二縦辺部２４，２４は、板状を呈し互いに離間して平行に配置されている。第二横辺部２５，２５は、板状を呈し互いに離間して平行に配置されている。第二縦辺部２４は、第二横辺部２５に対して直角になっている。第二縦辺部２４の長さ及び板厚は、第一縦辺部１４の長さ及び板厚とそれぞれ同等になっている。また、第二横辺部２５の長さ及び板厚は、第一横辺部１５の長さ及び板厚と同等になっている。
　図２の（ｂ）に示すように、第二縦辺部２４は仮想の境界面（側端面）２４ｂまでとする。また、第二横辺部２５は仮想の境界面（側面）２５ｅまでとする。第二縦辺部２４の仮想の境界面２４ｂは、第二横辺部２５の仮想の境界面２５ｅに接続されている。
　図１及び図２（ｂ）に示すように、下端面２４ａ，２４ａの外側にはそれぞれ切欠き部２６が形成されている。切欠き部２６は、底面２６ａと、底面２６ａに対して垂直な側面２６ｂとで構成されている。切欠き部２６は、第二縦辺部２４の長手方向の全長に沿って一定断面で形成されている。切欠き部２６の高さ（側面２６ｂの高さ）は、第一部材２及び第二部材３の材料や摩擦圧接の条件によって適宜設定される。
　図３は、第一実施形態に係る中空容器の断面図である。図３に示すように、中空容器１は、第一部材２と第二部材３とを摩擦圧接によって接合されている。第一部材２と第二部材３との接合部には、その外周に亘って溶接金属Ｗ１が形成されている。溶接金属Ｗ１はレーザー溶接によって形成される部位である。
　次に、本実施形態に係る部材の接合方法について説明する。本実施形態に係る部材の接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、摩擦圧接工程と、溶接工程とを行う。
　図１に示すように、準備工程は、第一部材２と第二部材３とを用意する工程である。第一部材２及び第二部材３の成形方法は特に制限されるものではない。
　図４に示すように、突合せ工程は、第一部材２と第二部材３とを突き合わせる工程である。突合せ工程では、第一部材２の上端面１４ａ１，１４ａ１と第二部材３の下端面（対向面）２４ａ，２４ａとを面接触させる。また、第一部材２の上端面１５ａ，１５ａと第二部材３の下端面（対向面）２５ａ，２５ａとを面接触させる。また、第一部材２の第一側壁部１２の外周面と第二部材３の第二側壁部２２の外周面とを面一にする。これにより、突合せ部Ｊ１が形成される。
　図４に示すように、突合せ工程では、第二部材３の第二縦辺部２４に切欠き部２６が形成されているため、上端面１４ａ２と底面２６ａとはわずかな隙間をあけて対向する。底面２６ａ及びこの底面２６ａに対向する上端面１４ａ２は、特許請求の範囲の「離間面」に相当する。
　なお、本実施形態の摩擦圧接工程では、第一部材２を固定して第二部材３を相対移動させるため、突合せ工程では、第一部材２の第一側壁部１２の周囲を固定治具で移動不能に拘束する。
　摩擦圧接工程は、摩擦工程と圧接工程とを行って、第一部材２と第二部材３とを接合する工程である。摩擦工程では、突き合わされた第一部材２と第二部材３とを互いに近接する方向に押圧する。そして、本実施形態では、第一縦辺部１４の長手方向と平行に第一部材２及び第二部材３を相対的かつ直線的に往復移動させる。本実施形態では、第一部材２は移動させず、第二部材３のみを直線的に往復移動させる。
　図５の（ａ）に示すように、本実施形態に係る摩擦工程では、上端面１４ａ１と下端面２４ａ及び上端面１５ａと下端面２５ａ（図４参照）とが擦り合わされる。
　摩擦工程における条件は適宜設定すればよいが、例えば、周波数を１００～２６０Ｈｚ、振幅を１．０～２．０ｍｍ、摩擦圧力を２０～６０ＭＰａに設定する。また、摩擦工程の時間を５～１０秒程度に設定する。摩擦工程が終了したら、直ちに圧接工程に移行する。
　圧接工程では、第一部材２及び第二部材３を相対移動させずに互いに近接する方向に押圧する。圧接工程における条件は適宜設定すればよいが、例えば、アプセット圧力を６０～８０ＭＰａ、時間を３～５秒程度に設定する。
　摩擦工程によって接合部に摩擦熱が発生した後、往復移動を停止させ、圧接工程によってアプセット圧力を付与すると、接合部に分子間引力が働き第一部材２と第二部材３とが結合する。図５の（ｂ）に示すように、摩擦圧接工程では、軟化した母材が外部に排出されることで、第一側壁部１２及び第二側壁部２２のうち擦り合わされている部位の高さが徐々に小さくなる。そして、軟化した母材が接合部の内側及び外側に押し出されることによってバリＳが発生する。
　摩擦圧接工程後は、上端面１４ａ２と底面２６ａとの距離は摩擦圧接前の半分以下になっている。外側に発生するバリＳは、上端面１４ａ２、側面２６ｂ及び底面２６ａで囲まれたスペースに収容される。本実施形態のように、バリＳの先端側が外面よりも外側に突出していてもよい。
　溶接工程は、第一部材２及び第二部材３の突合せ部Ｊ１の外側に形成されたバリＳを溶加材として溶接を行う。溶接の種類は特に制限されないが、本実施形態ではレーザー溶接を行う。溶接工程では、アーク溶接等他の種類の溶接方法で行ってもよい。
　図５の（ｃ）に示すように、本実施形態では、溶接工程の溶接の中心線Ｖ１と底面２６ａとが重なるように設定しているため、溶接の中心線Ｖ１と突合せ部Ｊ１とは離間する。以上により、中空容器１が形成される。
　以上説明した本実施形態に係る部材の接合方法によれば、摩擦圧接の開始時において、上端面（離間面）１４ａ２と底面（離間面）２６ａとはわずかな隙間をあけて対向する。これにより、摩擦圧接工程の際に、当該離間面の間にバリＳを収容することができ、従来のように被接合部材の外側にバリが不規則に膨出するのを防ぐことができる。
　仮に、従来のように離間面が無い形態であると、バリは第一部材２及び第二部材３の上下方向、外側方向に不規則に膨出する。しかし、本実施形態であれば、バリＳが上端面１４ａ２及び底面２６ａに導かれつつ外側に向けて排出されるため、不規則に外部に膨出するのを防ぎ、上端面１４ａ２と底面２６ａとの間にバリＳを集めることができる。
　また、切欠き部２６が無い場合と比べて、摩擦圧接の接触面積が小さくなるため、摩擦熱も小さくなりバリの発生量を少なくすることができる。
　また、溶接工程を行うことで、中空容器（被接合部材）１の外面をきれいに仕上げることができる。また、一対の離間面の間に溶加材となるバリＳを収容することで、所定の部位に溶加材を集めることができるため、溶接作業を容易に行うことができる。また、溶接工程においてバリを溶加材とすることができるため、材料費を削減できる。
　また、本実施形態によれば、第一部材２及び第二部材３のうち互いに突き合わされる部位が平面視矩形枠状を呈する場合でも、部材同士を接合することができる。また、第一縦辺部１４と平行に往復移動させると突合せ部Ｊ１のうち第一縦辺部１４及び第二縦辺部２４側にバリＳが多く発生する傾向にあるが、第一縦辺部１４の長手方向に沿って一対の離間面を設けることでバリＳを効果的に収容できる。
　なお、溶接工程の際には、底面２６ａに平行で、かつ、溶接の中心線Ｖ１とバリＳの先端とが重なるように設定してもよい。また、底面２６ａに平行で、かつ、溶接の中心線Ｖ１が、上端面１４ａ２と底面２６ａとの間の中点を通るように設定してもよい。バリＳの発生形態に応じて溶接の中心線Ｖ１を適宜設定することで、仕上がり面をきれいにすることができる。
［第一変形例］
　図６の（ａ）に示す第一変形例は、突合せ部Ｊ１の内側にも離間面を設けた点で第一実施形態と相違する。第一変形例では、第一実施形態と相違する点を中心に説明する。
　図６の（ａ）に示すように、第二部材３Ａは、底部２１と、底部２１から垂下する矩形枠状の第二側壁部２２とで構成されている。第二側壁部２２は、板状を呈する一対の第二縦辺部２４，２４と、板状を呈する一対の第二横辺部２５，２５とで構成されている。第二縦辺部２４は、第二横辺部２５よりも長くなっている。
　第二縦辺部２４の下端面２４ａの内側及び外側には、切欠き部２６，２７が形成されている。切欠き部２６，２７は、第二縦辺部２４の長手方向に亘って形成されている。切欠き部２６は、底面２６ａと、底面２６ａに対して垂直な側面２６ｂとで構成されている。同様に切欠き部２７は、底面２７ａと、底面２７ａに対して垂直な側面２７ｂとで構成されている。
　第一変形例に係る部材の接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、摩擦圧接工程と、溶接工程とを行う。
　準備工程は、第一実施形態と略同等である。突合せ工程は、第一部材２と第二部材３Ａとを突き合せる工程である。突合せ工程では、第一縦辺部１４の上端面１４ａ１と第二縦辺部２４の下端面２４ａとを突き合せるとともに、第一横辺部１５の上端面１５ａと第二横辺部２５の下端面２５ａとを突き合せる。これにより、突合せ部Ｊ２が形成される。
　突合せ工程では、外側の上端面１４ａ２と外側の底面２６ａとはわずかな隙間をあけて対向する。また、内側の上端面１４ａ２と内側の底面２７ａとはわずかな隙間をあけて対向する。底面２６ａ及びこの底面２６ａに対向する上端面１４ａ２、底面２７ａ及びこの底面２７ａに対向する上端面１４ａ２は、特許請求の範囲の「離間面」に相当する。
　摩擦圧接工程及び溶接工程は、第一実施形態と略同等である。
　第一変形例によっても第一実施形態と同等の効果を得ることができる。また、中空容器１Ａの内部を、流体を流す流路として用いる場合には、中空容器１Ａの内側に発生したバリＳの膨出によって当該流路が狭められて流体の流通の妨げになるおそれがあるが、本実施形態のように、内側に形成された一対の離間面の間にバリを収容するようにすることで、中空容器１Ａの内側へのバリの膨出を少なくするか、もしくは無くすことができる。
［第二変形例］
　図６の（ｂ）に示す第二変形例は、第一部材２Ｂにも切欠き部１６を設けた点で第一実施形態と相違する。第二変形例では、第一実施形態との相違点を中心に説明する。
　第一部材２Ｂの第一側壁部１２は、板状を呈する第一縦辺部１４，１４と、板状を呈する第一横辺部１５，１５とで構成されている。第一側壁部１２は、平面視矩形枠状を呈する。第一縦辺部１４の上端面１４ａの外側には切欠き部１６が形成されている。切欠き部１６は、底面１６ａと、底面１６ａに対して垂直な側面１６ｂとで構成されている。
　第二部材３は、第一実施形態と同等である。切欠き部１６及び切欠き部２６は、同じ形状になっている。
　第二変形例に係る部材の接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、摩擦圧接工程と、溶接工程とを行う。
　準備工程は、第一実施形態と略同等である。突合せ工程は、第一部材２Ｂと第二部材３とを突き合せる工程である。突合せ工程では、第一縦辺部１４の上端面１４ａと、第二縦辺部２４の下端面２４ａとを突き合せるとともに、第一横辺部１５の上端面１５ａと第二横辺部２５の下端面２５ａとを突き合せる。これにより、突合せ部Ｊ３が形成される。
　突合せ工程では、切欠き部１６の底面１６ａと切欠き部２６の底面２６ａとはわずかな隙間をあけて対向する。底面１６ａ及びこの底面１６ａに対向する底面２６ａは、特許請求の範囲の「離間面」に相当する。
　摩擦圧接工程は、第一実施形態と同等である。溶接工程では、第一実施形態と同様に突合せ部Ｊ３の底面（離間面）１６ａと底面（離間面）２６ａの間に収容されるバリを溶加材としてレーザー溶接を行う。第二変形例では溶接の中心線と突合せ部Ｊ３とは重なるようになっている。
　第二変形例のように、第一部材２Ｂ及び第二部材３の両方に切欠き部１６，２６を設けて離間面（１６ａ，２６ａ）を形成しても第一実施形態と同様の効果を得ることができる。
［第三変形例］
　図７に示す第三変形例は、第二部材３Ｃに面取り部２６Ｃを設けた点で第一実施形態と相違する。第三変形例では、第一実施形態との相違点を中心に説明する。
　第一部材２は、第一実施形態と同等の部材を用いている。第二部材３Ｃは、底部２１と、底部２１から垂下する第二側壁部２２とで構成されている。第二側壁部２２は、平面視矩形枠状を呈する。第二側壁部２２は、第二縦辺部２４，２４と、第二横辺部２５，２５とで構成されている。第二縦辺部２４の下端面２４ａの外側には、長手方向に亘ってＣ面取りされた面取り部２６Ｃが形成されている。
　面取り部２６Ｃは、第二縦辺部２４の下端面２４ａと外面２４ｃとの角部を面取りして形成されている。本実施形態では、Ｃ面取りになっているが、丸面取りでもよい。
　第三変形例に係る部材の接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、摩擦圧接工程と、溶接工程とを行う。
　準備工程は、第一実施形態と同等である。突合せ工程は、第一部材２と第二部材３Ｃとを突き合せる工程である。突合せ工程では、第一縦辺部１４の上端面１４ａ１と第二縦辺部２４の下端面２４ａとを突き合せるとともに、第一横辺部１５の上端面１５ａと第二横辺部２５の下端面２５ａとを突き合せる。これにより、突合せ部Ｊ４が形成される。
　また、突合せ工程では、上端面１４ａ２と面取り部２６Ｃの面取り面２６Ｃａとは隙間をあけて対向する。上端面１４ａ２及びこの上端面１４ａ２に対向する面取り面２６Ｃａは、特許請求の範囲の「離間面」に相当する。
　摩擦圧接工程は、第一実施形態と同等である。摩擦圧接工程によって、上端面１４ａ１と下端面２４ａとが擦り合わされて摩擦熱が発生し、軟化した母材が外部に排出されることで第一側壁部１２及び第二側壁部２２のうちの擦り合わされている部位の高さが徐々に小さくなる。本実施形態では、摩擦圧接終了後に、面取り部２６Ｃの切欠き高さは摩擦圧接前の半分程度になる。排出されたバリは、上端面１４ａ２と面取り面２６Ｃａとの隙間に収容される。
　溶接工程では、上端面１４ａ２と面取り面２６Ｃａとの隙間に収容されたバリを溶加材として溶接を行う。
　以上の第三変形例のように、第二部材３Ｃに面取り部２６Ｃを設ける場合でも、摩擦圧接によって発生したバリを上端面１４ａ２と面取り面２６Ｃａとの間に収容することができ、第一実施形態と同等の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、突合せ部Ｊ４の外側の角部を面取りしているが、内側に面取り加工を施してもよい。また、面取り部２６は、面取り加工に限定するものではなく、ダイキャストによって成形してもよい。
［第二実施形態］
　図８の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第二実施形態では、枠状の第一側壁部と板状の蓋部材を接合する点で第一実施形態と相違する。第二実施形態では第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　第一部材２Ｄは、第一側壁部１２を備えている。第一側壁部１２は、板状を呈する第一縦辺部１４，１４と、板状を呈する第一横辺部１５，１５とで構成されている。第一縦辺部１４は、第一横辺部１５よりも長くなっている。第一側壁部１２は、平面視矩形枠状を呈する。
　第一縦辺部１４の上端面１４ａの外側には、切欠き部２６が形成されている。切欠き部２６は、底面２６ａと、底面２６ａに垂直な側面２６ｂとで構成されている。切欠き部２６は、第一縦辺部１４の長手方向全体に亘って形成されている。
　第二部材３Ｄは、平面視矩形の板状を呈する。第二部材３Ｄの外縁は、第一側壁部１２の外縁と同じ形状になっている。第二部材３Ｄのうち第一縦辺部１４及び第一横辺部１５に対向する部位には、枠状の対向面３１ａが形成されている。対向面３１ａのうち第一縦辺部１４に対向する部位は、２つの領域に分けられる。後記する突合せ工程において、上端面１４ａと接触する面を対向面３１ａ１とし、上端面１４ａと離間する面を対向面３１ａ２とする。
　次に、本実施形態に係る部材の接合方法について説明する。本実施形態に係る部材の接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、摩擦圧接工程と、溶接工程とを行う。
　図８の（ｂ）に示すように、準備工程は、第一部材２Ｄと第二部材３Ｄを用意する工程である。第一部材２Ｄ及び第二部材３Ｄの成形方法は特に制限されるものではない。
　図８の（ｂ）に示すように、突合せ工程では、第一部材２Ｄの上端面１４ａ，１４ａと第二部材３Ｄの対向面３１ａ１，３１ａ１とを面接触させる。また、第一部材２Ｄの上端面１５ａ，１５ａと対向面３１ａ，３１ａとを面接触させる。これにより、突合せ部Ｊ５が形成される。
　また、突合せ工程では、第二部材３の第一縦辺部１４に切欠き部２６が形成されているため、対向面３１ａ２と底面２６ａとはわずかな隙間をあけて対向する。底面２６ａ及びこの底面２６ａに対向する対向面３１ａ２は、特許請求の範囲の「離間面」に相当する。
　摩擦圧接工程は、摩擦工程と圧接工程とを行って、第一部材２Ｄと第二部材３Ｄとを接合する工程である。摩擦工程では、突き合わされた第一部材２Ｄと第二部材３Ｄとを互いに近接する方向に押圧する。そして、本実施形態では、第一縦辺部１４の長手方向と平行に第一部材２Ｄ及び第二部材３Ｄを相対的かつ直線的に往復移動させる。本実施形態では、第一部材２Ｄは移動させず、第二部材３Ｄのみを直線的に往復移動させる。
　図８の（ｂ）に示すように、本実施形態に係る摩擦工程では、上端面１４ａと対向面３１ａ２及び上端面１５ａと対向面３１ａとが擦り合わされて摩擦熱が発生し、軟化した母材が外部に排出されることで、第一側壁部１２及び第二側壁部２２のうち擦り合わされている部位の高さが徐々に小さくなる。
　摩擦工程によって接合部に摩擦熱が発生した後、往復移動を停止させ、圧接工程によってアプセット圧力を付与すると、接合部に分子間引力が働き第一部材２Ｄと第二部材３Ｄとが結合する。摩擦工程の際には、軟化した母材が接合部の内側及び外側に押し出されることによってバリが発生する。突合せ部Ｊ５の外側に発生するバリは、底面２６ａと対向面３１ａ２とで囲まれたスペースに収容される。
　溶接工程は、第一部材２Ｄ及び第二部材３Ｄの突合せ部Ｊ５の外側に形成されたバリを溶加材として溶接を行う。溶接の種類は特に制限されないが、本実施形態ではレーザー溶接を行う。溶接工程では、アーク溶接等他の種類の溶接方法で行ってもよい。以上により、中空容器１Ｄが形成される。
　第二実施形態に係る部材の接合方法のように第二部材３Ｄを板状の蓋としても第一実施形態と同等の効果を得ることができる。
　なお、本実施形態では、切欠き部２６を第一部材２Ｄのみに設けたが、第二部材３Ｄのみに設けてもよいし、第一部材２Ｄ及び第二部材３Ｄの両方に切欠き部を設けてもよい。
　また、前記した実施形態では、縦辺部のみに切欠き部を設けたが、横辺部のみに設けてもよいし、縦辺部と横辺部の両方に設けてもよい。また、前記した実施形態では、摩擦圧接工程の際に、縦辺部と平行に往復移動させたが、横辺部と平行に往復移動させてもよいし、縦辺部に対して斜めに往復移動させてもよい。
　なお、前記した実施形態及び変形例では、第一部材及び第二部材のうち突き合わされる部位の形状を平面視矩形枠状を呈するようにしたが、三角枠状、六角枠状等他の多角枠形状を呈するようにしてもよい。
　また、前記した実施形態及び変形例では、第一部材及び第二部材のいずれかに底部を設け、中空部を備えた中空容器を形成する場合を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、一方又は両方が角筒状を呈する第一部材及び第二部材を接合して、有底筒状部材又は筒状部材を形成してもよい。この場合、第一部材及び第二部材のうち突き合わされる部位の形状は、三角形、六角形等他の多角形状であってもよい。
　また、中実の第一部材及び第二部材を接合してもよい。具体的には、例えば、四角柱同士、六角柱同士等多角柱同士を接合する場合にも本発明を適用することができる。この場合、多角柱同士は同じ断面形状であってもよいし、異なる断面形状であってもよい。
［第三実施形態］
　次に、本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態では、円筒状を呈する第一部材及び第二部材を接合して筒状部材を形成する点で他の実施形態と相違する。第三実施形態では、図９に示すように円筒状を呈する第一部材１０２と、円筒状を呈する第二部材１０３とを接合する。第三実施形態では、第一実施形態と相違する部分を中心に説明する。
　第一部材１０２は、円筒状の第一側壁部１１２で構成されている。第一側壁部１１２の上端面１１２ａは、二つの領域に分けられる。後記する突合せ工程において下端面１２２ａと接触する面を上端面１１２ａ１とし、下端面１２２ａと離間する面を上端面１１２ａ２とする。上端面１１２ａ１は上端面１１２ａの内側に形成され、上端面１１２ａ２は外側に形成されている。
　第二部材１０３は、円筒状の第二側壁部１２２で構成されている。第二側壁部１２２の外径及び板厚は、第一側壁部１１２の外径及び板厚と同等になっている。第二側壁部１２２の下端面１２２ａの外側には切欠き部１１６が形成されている。切欠き部１１６は、底面１１６ａと、底面１１６ａに対して垂直な１１６ｂとで形成されている。切欠き部１１６は、全周に亘って形成されている。
　図１０は、第三実施形態に係る筒状部材の断面図である。図１０に示すように、筒状部材１０１は、第一部材１０２と第二部材１０３とを摩擦圧接によって接合されている。第一部材１０２と第二部材１０３との接合部には、その外周に亘って溶接金属Ｗ１が形成されている。溶接金属Ｗ１は、レーザー溶接によって形成される部位である。
　次に、本実施形態に係る部材の接合方法について説明する。本実施形態に係る部材の接合方法では、準備工程と、突合せ工程と、摩擦圧接工程と、溶接工程とを行う。
　準備工程は、第一部材１０２と第二部材１０３とを用意する工程である。第一部材１０２及び第二部材１０３の成形方法は特に制限されるものではない。
　図１１に示すように、突合せ工程は、第一部材１０２と第二部材１０３とを突き合わせる工程である。突合せ工程では、第一部材１０２の上端面１１２ａ１と第二部材１０３の下端面１２２ａとを突き合わせる。これにより、突合せ部Ｊ６が形成される。
　突合せ工程では、第二部材１０３に切欠き部１１６が形成されているため、上端面１１２ａ２と底面１１６ａとはわずかな隙間をあけて対向する。底面１１６ａ及び底面１１６ａに対向する上端面１１２ａ２は、特許請求の範囲の「離間面」に相当する。
　なお、本実施形態の摩擦圧接工程では、第一部材１０２を固定して第二部材１０３を相対移動させるため、突合せ工程では、第一部材１０２の第一側壁部１１２の周囲を固定治具で移動不能に拘束する。
　摩擦圧接工程は、摩擦工程と圧接工程とを行って、第一部材１０２と第二部材１０３とを接合する工程である。摩擦工程では、突き合わされた第一部材１０２と第二部材１０３とを互いに近接する方向に押圧する。そして、第一部材１０２の軸中心周りに第二部材１０３を円周方向に回転させる。
　摩擦圧接工程では、第一実施形態と同様に、軟化した母材が接合部の内側及び外側に押し出されることによってバリが発生する。摩擦圧接工程後は、上端面１１２ａ２と底面１１６ａとの距離は摩擦圧接前の半分程度になる。外側に発生するバリは、上端面１１２ａ２、底面１１６ａ及び側面１１６ｂで囲まれたスペースに収容される。溶接工程は、第一実施形態と略同等である。
　本実施形態のように、第一部材１０２及び第二部材１０３が円筒状を呈する場合であっても、第一実施形態と同等の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、円筒状同士の部材を接合したが、これに限定されるものではない。接合される部材の少なくとも一方が円筒状であればよい。
　また、第一部材及び第二部材のいずれかに底部を設け、有底円筒状部材又は中空円筒状部材を形成してもよい。また、中実の第一部材及び第二部材を接合しもよい。具体的には、円柱同士を接合する場合にも本発明を適用することができる。
　また、特許請求の範囲の請求項２における「前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位は平面視枠状を呈し」とは、第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位を平面視した場合の形状が円筒状や、三角枠状、矩形枠状、六角枠状等他の多角枠状を含む意味である。
　１　　　　中空容器
　２　　　　第一部材
　３　　　　第二部材
　１１　　　底部
　１２　　　第一側壁部
　１３　　　仕切り部
　１４　　　第一縦辺部
　１５　　　第一横辺部
　２１　　　底部
　２２　　　第二側壁部
　２４　　　第二縦辺部
　２５　　　第二横辺部
　２６　　　切欠き部

Claims (5)

  1. 　第一部材と、前記第一部材に対向する第二部材とを準備する準備工程と、
    　前記第一部材の端面と前記端面に対向する第二部材の対向面とを突き合せて摩擦圧接を行う摩擦圧接工程と、
    　前記摩擦圧接工程で形成されたバリを溶加材として溶接を行う溶接工程と、を含み、
    　前記摩擦圧接工程では、前記第一部材と前記第二部材との突合せ部の外側において、摩擦圧接の開始時に間隔をあけて対向する一対の離間面を設けておき、当該一対の離間面の間に摩擦圧接で発生する前記バリを収容することを特徴とする部材の接合方法。
  2. 　前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位は平面視枠状を呈し、
    　前記摩擦圧接工程では、前記第一部材と前記第二部材との突合せ部の内側において、摩擦圧接の開始時に間隔をあけて対向する一対の離間面を設けておき、当該一対の離間面の間に摩擦圧接で発生する前記バリを収容することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の部材の接合方法。
  3. 　前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位は平面視矩形枠状を呈し、板状の一対の第一縦辺部と前記第一縦辺部よりも長さ寸法の小さい板状の一対の第一横辺部とを備え、
    　前記第一縦辺部の長手方向に沿って前記一対の離間面を形成しておき、
    　前記摩擦圧接工程では、前記第一部材及び前記第二部材を前記第一縦辺部と平行に相対的に往復移動させることを特徴とする請求の範囲第１項又は請求の範囲第２項に記載の部材の接合方法。
  4. 　前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位は円筒状を呈し、
    　前記摩擦圧接工程では、前記第一部材の軸中心周りに相対的に回転させることを特徴とする請求の範囲第１項又は請求の範囲第２項に記載の部材の接合方法。
  5. 　前記第一部材のうち前記第二部材が突き合わされる部位は円柱状を呈し、
    　前記摩擦圧接工程では、前記第一部材の軸中心周りに相対的に回転させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の部材の接合方法。
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