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JP2003039181A - 摩擦攪拌接合方法および回転工具 - Google Patents

摩擦攪拌接合方法および回転工具

Info

Publication number
JP2003039181A
JP2003039181A JP2001223080A JP2001223080A JP2003039181A JP 2003039181 A JP2003039181 A JP 2003039181A JP 2001223080 A JP2001223080 A JP 2001223080A JP 2001223080 A JP2001223080 A JP 2001223080A JP 2003039181 A JP2003039181 A JP 2003039181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diameter portion
rotary tool
friction stir
stir welding
small
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2001223080A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakuni Esumi
昌邦 江角
Kazunari Fukuyori
一成 福寄
Hisanobu Okamura
久宣 岡村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Kasado Mechanics Co Ld
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Kasado Mechanics Co Ld
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 Hitachi Ltd, Hitachi Kasado Mechanics Co Ld filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2001223080A priority Critical patent/JP2003039181A/ja
Priority to TW090132569A priority patent/TW550136B/zh
Priority to CN02103217A priority patent/CN1398693A/zh
Priority to AU14697/02A priority patent/AU1469702A/en
Priority to US10/060,373 priority patent/US6783055B2/en
Priority to KR1020020005792A priority patent/KR20030010463A/ko
Priority to EP02250743A priority patent/EP1279459A3/en
Publication of JP2003039181A publication Critical patent/JP2003039181A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12Non-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
    • B23K20/122Non-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 using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1245Non-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 using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
    • B23K20/1255Tools therefor, e.g. characterised by the shape of the probe

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 突き合わせ部の一方の部材にのみに凸部があ
る場合や、突き合わせ部の隙間が大きい場合や、接合線
が曲線である場合において、良好な摩擦攪拌接合を行え
るようにすることにある。 【解決手段】 小径部220側を向いた大径部210の
端面に円弧状の溝213を有した回転工具200を用
い、大径部210の端面および小径部220を部材に挿
入した状態で、回転工具200を回転させる。回転によ
って、部材の金属が溝213に沿って回転工具200の
軸心側に移動するように回転させる。円弧状の溝213
は回転方向に向かっている。部材の金属が中心側に移動
するので、片側に凸部がある場合や隙間が大きくても良
好に接合ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は摩擦攪拌接合方法に
関し、鉄道車両等の輸送機器、産業機械、科学機械、家
庭電化品等において、アルミニウム合金の部材を接合に
好適である。
【0002】
【従来の技術】摩擦攪拌接合方法は、接合部に挿入した
丸棒(回転工具という)を回転させながら接合線に沿っ
て移動させ、接合部を発熱、軟化させ、塑性流動させ、
固相接合する方法である。回転工具は大径部と小径部か
らなる。小径部を接合すべき部材に挿入し、大径部の端
面を前記部材に接触させている。小径部にはねじを設け
ている。小径部側を向いた大径部の端面は円錐状に傾斜
している。この円錐面は凹んでいる。回転工具の軸心は
回転工具の移動方向に対して傾斜している。すなわち、
移動方向に対して後方に傾斜している。また、ボビン型
の回転工具を用い、2つの大径部の間に接合すべき部材
を位置させて摩擦攪拌接合することがある。
【0003】また、接合すべき2つの部材の回転工具の
挿入側に凸部を設け、突き合わせ部に回転工具の小径部
を挿入すると共に、回転工具の大径部を凸部内に挿入し
て、摩擦攪拌接合を行う。凸部の金属を原資として2つ
の部材の間の隙間を埋めるものである。凸部は一方の部
材のみに設けてもよい。これは部材を押し出し形材で作
り、押し出し方向を直交させた部分を摩擦攪拌接合する
場合に用いる。
【0004】これらは特許第3070735号公報(U
SP6237829)、特許第2712838号公報
(USP5460317)、特表平9−508073号
公報(EP0752926B1)、特許第307073
5号公報(USP6237829)に示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、突き合
わせ部の一方の部材のみに凸部がある場合においては、
両方の部材に凸部がある状態で摩擦攪拌接合する場合に
比べて、良好な接合が困難であった。
【0006】また、突き合わせ部に隙間がある場合は凸
部の金属を原資として突き合わせ部の隙間を埋めてい
る。しかし、一方の部材のみに凸部がある場合は、隙間
によって良好な接合が困難であった。両方の部材に凸部
があっても、隙間が大きくなるにしたがって、良好な接
合が困難になる。
【0007】また、回転工具の移動方向に対して回転工
具の軸心を傾斜させなければならないので、接合線が曲
線の場合、回転工具の移動方向に対して軸心を所定角度
に傾斜させる制御が必要になり、制御が困難である。特
に、小半径の曲線の場合は、より困難になる。
【0008】本発明の目的は、突き合わせ部の一方の部
材にのみに凸部がある場合や、突き合わせ部の隙間が大
きい場合や、接合線が曲線である場合において、良好な
摩擦攪拌接合を行えるようにすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、一対の部材
を突き合わせ、該突き合わせ部の一方の部材のみに凸部
を有しており、他方の部材は前記凸部を除く部分に突き
合わせており、小径部側を向いた大径部の端面に凹凸を
有する回転工具を用い、前記小径部を前記突き合わせ部
に挿入し、前記大径部の端面を前記凸部のみに挿入した
状態で、摩擦攪拌接合を行うこと、によって達成でき
る。
【0010】上記目的は、小径部側を向いた大径部の端
面に該大径部の外周側から前記小径部側に至る溝を有し
た回転工具を用い、前記大径部の端面および前記小径部
を部材に挿入した状態で、前記回転工具を回転させるに
あたり、前記部材の金属が前記溝に沿って該回転工具の
軸心側に移動するように、前記回転工具を回転させるこ
と、によって達成できる。
【0011】上記目的は、大径部と小径部とからなる回
転工具を用い、前記大径部の端面および前記小径部を部
材に挿入した状態で、前記回転工具を回転させて摩擦攪
拌接合する方法において、前記大径部は、前記小径部と
は別部材の第1の大径部と、前記小径部と同一部材の第
2の大径部とからなり、前記回転工具の軸心に沿って、
前記小径部、前記第1の大径部、前記第2の大径部の順
序で設けられ、前記第1の大径部は前記第2の大径部と
前記小径部との間の軸部に螺合しており、前記第1の大
径部の端面と前記第2の大径部の端面とは接触してお
り、前記螺合のねじの方向と同方向に前記回転工具を回
転させること、によって達成できる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1から図9
によって説明する。図3は図4のIII−III断面図であ
り、図6のVII−VII断面に相当する。
【0013】鉄道車両の車体100は、側面を構成する
側構体101、屋根を構成する屋根構体102、床を構
成する台枠103、長手方向の端部を構成する妻構体1
04からなる。側構体101、屋根構体102、台枠1
04は、それぞれ複数の押し出し形材10、20を接合
して構成している。押し出し形材10、20の長手方向
(押し出し方向)を車体100の長手方向に向けてい
る。押し出し形材10,20はアルミニウム合金製の中
空形材である。
【0014】側構体101には複数の窓130があり、
また、人の出入り口110がある。出入り口110の開
口の縁には縁材120が接合されている。縁材120は
肉厚が厚い高強度の部材である。縁材120はアルミニ
ウム合金製の押し出し形材であり、出入り口110の左
右および上方の辺に沿ってU状に折り曲げたものであ
る。
【0015】側構体101を構成する押し出し形材1
0,20の押出し方向は車体すなわち側構体101の長
手方向である。縁材120も押し出し形材であるので、
出入り口110の左右の辺の部分は、縁材120の押し
出し方向と、形材10,20の押し出し方向とは直交し
ている。押し出し形材10,20は中空形材である。
【0016】中空形材10(20)は、実質的に平行な
2枚の面板11(21),12(22)と、この2枚の
面板を接続する複数の接続板13(23),14(2
4)と、からなる。
【0017】中空形材10(20)の幅方向の端部の接
続板14(24)は面板11,12(21,22)に対
して直交している。接続板14と面板11(12)との
接続部の外面側には中空形材20の面板21(22)が
重なる凹部がある。面板11,22の端部には面板2
1,22を支える突出片15がある。突出片15は接続
板14から突出している。突出片15は前記凹部に接続
している。中空形材20の面板21,22の端部は中空
形材10の凹部および突出片15に重なる。
【0018】面板11,12(21,22)の端部には
中空形材10,20の外面側(厚さ方向の外側)に突出
する凸部17(27)がある。面板11,21および凸
部17の端面(すなわち、凹部の面板11,12側)は
接続板14の板厚の中心付近にある。中空形材10の面
板11(12)および凸部17の端面と中空形材20の
面板21(22)および凸部27の端面とが突き合わせ
られている。
【0019】面板11(12)の外面と面板21(2
2)の外面とは同一面にあり、凸部17,27の突出代
は同一である。2つの凸部17,27の幅は同一であ
る。2つの凸部の幅は回転工具200の大径部201の
径よりも大きい。
【0020】まず、形材10と形材20との接合を説明
する。接合に当たって、2つの中空形材10,20は架
台310に載せて固定する。回転工具200は大径部2
10の先端に小径部220を設けている。小径部220
にはねじを設けている。接合に際しては、突き合わせ部
に回転工具200を挿入する。大径部210の下端は面
板11,21よりも上方の凸部17,27内に位置させ
る。小径部220は面板11,21の突き合わせ部に入
れる。小径部220の下端は突出片15に若干挿入して
いる。回転工具200を回転させながら、突き合わせ部
の接合線に沿って移動させる。回転工具200の軸心は
移動方向に対して傾斜している。小径部220側が大径
部210側よりも先行している。凸部17,27の金属
は突き合わせ部の隙間を埋める原資となる。図8では突
き合わせ部に隙間を示していない。回転工具200は後
述の回転工具200でもよいし、従来一般の回転工具で
もよい。
【0021】図8の上面側の摩擦攪拌接合が終了した
ら、中空形材10,20を上下に反転させ、同様に摩擦
攪拌接合を行う。
【0022】このようにして、側構体101を構成する
すべての中空形材10,20を接合したならば、車内側
を上方にして、窓130や出入り口110の開口の周囲
の不要部分を切削で除去する。この切削によって、窓1
30や出入り口110の開口部分において、車外側の面
板21(11)の端部は車内側の面板22(12)や接
続板23,24(13,14)の端部よりも開口側に突
出する。
【0023】次に、上記のように加工した側構体110
に縁材120を摩擦攪拌接合する。縁材120は押し出
し形材をU状に曲げたものである。縁材120は、中空
形材10,20の端部を閉鎖する片121と、車外側の
面板21(11)の外面よりも外方に突出する凸部12
3と、面板21(11)の内面に重なる突出片125
と、車内側の面板の外面22(12)に重なる突出片1
27とからなる。凸部123を除く片121の車外側の
端面は面板21(11)の外面と実質的に同一面にあ
る。車外側の突出片125は車外側から凹んだ位置にあ
る。面板21(11)の端部は縁材120に突き合わせ
られている。車内側の突出片127は車内側の面板22
(12)の外側に重なり、隅肉溶接している。この溶接
は摩擦攪拌接合の前後の適宜な時期に溶接する。
【0024】縁材120と突き合わせる面板21,11
の端部は押し出し方向の端部であるので、面板11,2
1には凸部17,27が無い。U状の縁材120の中央
片120Cに接する中空形材10は幅方向の端部を切削
しているので、凸部17,27が無い。
【0025】図7は摩擦攪拌接合時の状態を示すもの
で、突き合わせ部の隙間を示していない。縁材120お
よび側構体110は架台320に固定している。
【0026】面板21(11)と縁材120との突き合
わせ部を上方から摩擦攪拌接合する。回転工具200の
小径部220は突き合わせ部に挿入する。小径部52の
先端は突出片125の車外側の面の近傍の位置まで挿入
されている。大径部210の一部は凸部123に入る。
大径部210の下端と面板21(11)の上面との間に
若干の隙間gがあるように挿入する。回転工具200は
移動方向に対して大径部210側を後方に傾斜させて挿
入するので、傾斜した大径部210の最下端と面板21
(11)の上面との間に隙間gがあるようにする。
【0027】上記のように回転工具200を接合すべき
部分に挿入した後、回転工具200を回転させながら、
接合線に沿って移動させる。回転方向をRで示し、移動
方向をYで示している。回転工具200の軸心は縁材1
20と面板21(11)との突き合わせ部の中間にあ
る。光学センサーで突き合わせ部を検出して、回転工具
200を誘導する。
【0028】回転工具200は縁材120の左片120
Lの下端の突き合わせ部に挿入され、ここから移動を開
始する。回転工具200は左片120Lから中央片12
0C、右片120Rを順次経由し、右片120Rの下端
で接合を終了する。
【0029】図1から図4によって、回転工具200の
構成を説明する。図4は図3の平面図のため、小径部2
20側を向いた大径部210の端面210bの溝213
等は見えないが、理解を容易にするために溝213等が
見えるとして作成している。図4の円弧状の細い線は回
転工具200がY方向に移動した軌跡を示す。
【0030】回転工具200は小径部220のねじ22
2と大径部210側のねじ212とを有する。ねじ21
2の径はねじ222の径よりも大きい。大径部210は
ねじ212に螺合されている。小径部220のねじ22
2は左ねじであり、大径部210のねじ212は右ねじ
である。回転工具200は右回転させる。小径部220
側を向いた大径部210の端面210bの中心側の位置
210cはねじ212の端部212cにある。大径部2
10の他端210f(反小径部220側の端面)はねじ
212を有する軸部230の大径部233の端面に接し
ている。大径部210のねじ212は右ねじであるの
で、回転工具200が右回転すると、大径部210が凸
部123に接する力によって、大径部210は軸部23
0の大径部233に押し付けられる。このため、大径部
210を軸部230に固定できる。
【0031】小径部220側を向いた大径部210の端
面210bは中心(軸心)側に行くに従って中心側に凹
んでいる。この凹んだ端面210bは円錐状である。円
錐面210bには円弧状の2つの溝213がある。溝2
13は凸部123の金属を面板21(11)側等に移動
させるためのもので、以下のように構成している。
【0032】回転工具200の軸端側から見たとき、溝
213は円弧状である。溝213の円弧の方向は回転工
具200の回転方向Rと同方向である。つまり、溝21
3は外周側(半径方向外側)に行くに従って回転方向R
に前進している。
【0033】溝213は大径部210の外周端から内周
端(軸心側)、すなわち、ねじ222まで連続して設け
ている。溝213は小径部220の近傍に開口している
といえる。溝213は大径部210の部材にその軸方向
から切削して設ける。このため、大径部210は軸部2
30とは別部材にしている。
【0034】また、大径部210は軸部230(小径部
220)とは別部材であるので、小径部220のねじ2
22をねじ212の近傍にまで設けやすい。このため、
大径部210の軸心側(210c)の近傍においても、
金属の攪拌をより行うことができる。角部210cとね
じ212の端部212cを一致させているが、角部21
0cをねじ212の端部212cよりも小径部220側
に突出させて設ければ、ねじ220を角部210cに近
接させることができ、より攪拌を行うことができる。
【0035】溝213の外周端は、溝213に凸部12
3の金属を入りやすくしている。すなわち、溝213と
隣接する溝213との間の外周端はbの幅で切り欠いて
いる。幅bの深さは溝213の深さ程度である。切り欠
きbの範囲は、回転工具200の回転方向Rにおいて、
溝213から隣接する溝213の近傍まである。回転方
向において溝213の後方はθbの範囲で切り欠かれて
いない。溝213の幅は外周端側すなわち金属の入り口
側は内周側よりも大きい。
【0036】ねじ222の径、ねじ212の径、大径部
210の径に順序で大きい。溝213の幅は約1mm、
溝213の深さh(大径部210の外周端(切り欠きb
がない位置からの距離)は1mmである。凸部17,2
7,123の幅は大径部210の径の半分よりも大き
い。面板21(21)の上面と大径部210の最下端と
の間には隙間gがある。隙間gは傾斜した回転工具20
0において確保される。このとき、大径部210の下端
の下部のほぼ半分は凸部213に挿入されており、小径
部220の下端は突出片125に挿入されている。
【0037】かかる回転工具200を突き合わせ部に挿
入した状態で、回転工具200を右回転させながら移動
させると、凸部123がない位置(面板21の上方)の
溝213の外周端の開口は凸部123に向かって移動す
るので、凸部123の金属は溝213の中に入り、軸心
側(ねじ222側)に向かって移動する。そして、凸部
123にない位置に移動すると、溝213内の金属は面
板21の上方に開放される。このため、面板21の上方
に多量の金属が移動されることになる。また、溝213
によって中心側に金属が移動するので、突き合わせ部の
部材間に隙間があれば、結果的にこの隙間に金属が補填
されることになる。外周側の溝213の入り口は切り欠
きbがあり、また溝213の幅が広くなっているので、
より金属が溝213に入りやすく、溝213に沿って金
属が移動しやすい。溝213は回転による前進方向に突
出した円弧であるので、抵抗が少なくてより多くの金属
を移動させることができる。
【0038】したがって、面板21の上方に多量の金属
が移動させられ、また隙間に金属が補填され、良好な接
合ができることになる。図5は接合後の縦断面図を模式
的に示したものである。ハッチングは攪拌領域を示す。
【0039】大径部210は小径部220とは別部材で
あるので、溝213を容易に設けることができる。ねじ
222を設けやすい。また、大径部210のねじ212
の方向と回転工具200の回転方向Rとは同一であるの
で、大径部210は軸部230に固定される。このた
め、他の固定手段を不要にできる。なお、回転工具の回
転方向、ねじ212の方向によって、大径部210を固
定する手段は、溝213の有無に関係なく利用できるも
のである。
【0040】この回転工具200は突き合わせ部の一対
の部材に凸部がある場合にも利用できる。例えば、図8
の面板11、凸部17と面板21、凸部27との突き合
わせ部の接合に適用できる。この場合、突き合わせ部の
隙間が従来よりも大きくても良好な接合ができる。な
お、大径部210の下端は面板11,21の外面と凸部
17,27の頂部との間に位置する。
【0041】回転工具の溝は円弧状ではなく、放射状で
も、また、円柱状の突起が多数あるものでも、可能性が
ある。これらによって大径部の端部に凹凸を設ければ、
可能性があるものである。
【0042】図10の実施例を説明する。板151の端
部の表面側には凸部153が突出している。凸部153
の先端から板16に平行に突出片155が突出してい
る。板151の裏面側には突出片155に平行に突出片
157が突出している。板161が2つの突出片15
5,157の間に入り、板151に突き合わせられてい
る。回転工具200の大径部210の下端は凸部153
と突出片155内に位置する。
【0043】図11の実施例を説明する。以上のような
回転工具200は、2つの部材171,172の重ね接
合にも適用できる。この場合、回転工具200の移動方
向に対する傾斜を零(0)にすることができる。傾斜角
が零であれば、接合線が曲線でも、曲線のそれぞれの位
置に対する回転工具200の傾斜角を制御することを不
要にでき、容易に接合できる。
【0044】回転工具の傾斜角を零(0)にするのは、
重ね接合のみでなく、突き合わせ部の接合にも適用でき
る。突き合わせ部の接合に対して傾斜角を零(0)にす
る場合は、突き合わせ部の部材相互間の隙間が零(0)
であるか、できるだけ少ないことが望まれる。
【0045】図12、図13の実施例を説明する。図1
2は図4と同様に示している。この回転工具200は、
溝213の深さを回転方向Rに向かって前方を徐々に浅
くしている。つまり、前方が傾斜215している。これ
によれば、溝213への金属の移動をより大きくできる
と考えられる。
【0046】図14の実施例を説明する。この回転工具
200はボビン型であって、小径部220の両端に大径
部210,240を設けている。小径部220の先端に
大径部240がある。2つの大径部210,240の間
に部材181,182の突き合わせ部を挟んで摩擦攪拌
接合を行う。大径部240は小径部220の先端にピン
251で固定している。小径部220を向いた大径部2
40の面は凹んでいる。この面には前記実施例と同様な
溝213を有する。溝213の方向は前記実施例と同様
である。大径部210もピンで固定できる。
【0047】本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の
各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手
段の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容
易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。
【0048】
【発明の効果】本発明のよれば、突き合わせ部の一方の
部材にのみに凸部がある場合や、突き合わせ部の隙間が
大きい場合や、接合線が曲線である場合において、良好
な摩擦攪拌接合が行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回転工具の要部の斜視図。
【図2】図1の回転工具の全体の斜視図。
【図3】図1の回転工具を用いて、突き合わせ部を接合
中の縦断面図。
【図4】図3の平面図。
【図5】接合後の縦断面図。
【図6】本発明の一実施例の側構体の正面図。
【図7】図6のVII−VII断面図。
【図8】図6のVIII−VIII縦断面図。
【図9】鉄道車両の車体の斜視図。
【図10】本発明の他の実施例の接合部の縦断面図。
【図11】本発明の他の実施例の接合部の縦断面図。
【図12】本発明の他の実施例の回転工具の平面図。
【図13】図12のXIII−XIII断面図。
【図14】本発明の他の実施例の接合部の縦断面図。
【符号の説明】
10,20:中空形材、11,12,21,22:面
板、17,27:凸部、50:回転工具、51:小径
部、52:大径部、110:出入り口、120:縁材、
123:凸部、200:回転工具、210:大径部、2
10b:傾斜面、212:ねじ、213:溝、220:
小径部、222:ねじ、R:回転工具200の回転方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福寄 一成 山口県下松市大字東豊井794番地 日立笠 戸機械工業株式会社内 (72)発明者 岡村 久宣 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 4E067 BG00 CA04

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の部材を突き合わせ、該突き合わせ
    部の一方の部材のみに凸部を有しており、他方の部材は
    前記凸部を除く部分に突き合わせており、 小径部側を向いた大径部の端面に凹凸を有する回転工具
    を用い、前記小径部を前記突き合わせ部に挿入し、前記
    大径部の端面を前記凸部のみに挿入した状態で、摩擦攪
    拌接合を行うこと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の摩擦攪拌接合方法において、 前記回転工具は、前記凹凸として、前記大径部の外周側
    から前記小径部側に至る円弧状の溝を有しており、 前記円弧状の前進方向に前記回転工具を回転させるこ
    と、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  3. 【請求項3】 請求項1の摩擦攪拌接合方法において、 前記突き合わせ部の前記部材同士の間には隙間があるこ
    と、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  4. 【請求項4】 小径部側を向いた大径部の端面に該大径
    部の外周側から前記小径部側に至る溝を有した回転工具
    を用い、前記大径部の端面および前記小径部を部材に挿
    入した状態で、前記回転工具を回転させるにあたり、 前記部材の金属が前記溝に沿って該回転工具の軸心側に
    移動するように、前記回転工具を回転させること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  5. 【請求項5】 請求項4の摩擦攪拌接合方法において、 前記回転工具は前記部材同士の突き合わせ部に挿入する
    こと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  6. 【請求項6】 請求項5の摩擦攪拌接合方法において、 前記突き合わせ部の一方の部材には前記大径部側に突出
    する部分があり、 他方の部材は前記突出した部分を除く部分に突き合わせ
    ていること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  7. 【請求項7】 請求項5の摩擦攪拌接合方法において、 前記突き合わせ部の前記部材同士の間には隙間があるこ
    と、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  8. 【請求項8】 請求項4の摩擦攪拌接合方法において、 前記回転工具は前記部材同士の重ね合わせ部に挿入する
    こと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  9. 【請求項9】 請求項4の摩擦攪拌接合方法において、 前記回転工具の軸心は該回転工具の移動方向に対して実
    質的に直交していること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  10. 【請求項10】 請求項4の摩擦攪拌接合方法におい
    て、 前記小径部側から前記端面を見たとき、前記溝は前記大
    径部の外周側から前記小径部側に至る円弧状であり、 前記円弧状の前進方向に前記回転工具を回転させるこ
    と、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  11. 【請求項11】 請求項10の摩擦攪拌接合方法におい
    て、 前記回転工具の半径方向外側の前記溝の幅は、半径方向
    内側の前記溝の幅よりも大きいこと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  12. 【請求項12】 請求項10の摩擦攪拌接合方法におい
    て、 前記溝は複数あること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  13. 【請求項13】 請求項12の摩擦攪拌接合方法におい
    て、 前記回転方向における溝の幅は、該溝と隣接する前記溝
    との間の幅よりも小さいこと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  14. 【請求項14】 請求項4の摩擦攪拌接合方法におい
    て、 前記回転工具は前記小径部の両端に前記大径部をそれぞ
    れ備え、前記小径部側を向いた前記大径部のそれぞれの
    端面に前記溝を備え、 前記大径部と前記大径部との間に前記部材を挟んだ状態
    で、前記回転工具を回転させること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  15. 【請求項15】 請求項4の摩擦攪拌接合方法におい
    て、 前記大径部を有する前記大径部は前記小径部とは別部材
    であること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  16. 【請求項16】 請求項4の摩擦攪拌接合方法におい
    て、 前記大径部は前記溝を有する第1の大径部と前記小径部
    と同一部材の第2の大径部とからなり、 前記回転工具の軸心に沿って、前記小径部、前記第1の
    大径部、前記第2の大径部の順序で設けられ、 前記第1の大径部は前記第2の大径部と前記小径部との
    間の軸部に螺合しており、 前記第1の大径部の端面と前記第2の大径部の端面とは
    接触しており、 前記螺合のねじの方向と同方向に前記回転工具を回転さ
    せること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  17. 【請求項17】 請求項4の摩擦攪拌接合方法におい
    て、 前記端面から前記溝の底までの深さは、回転方向の前方
    よりも後方側が大きく、 前記後方側は該回転工具の軸方向に実質的に沿っている
    こと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  18. 【請求項18】 大径部と小径部とからなる回転工具を
    用い、前記大径部の端面および前記小径部を部材に挿入
    した状態で、前記回転工具を回転させて摩擦攪拌接合す
    る方法において、 前記大径部は、前記小径部とは別部材の第1の大径部
    と、前記小径部と同一部材の第2の大径部とからなり、 前記回転工具の軸心に沿って、前記小径部、前記第1の
    大径部、前記第2の大径部の順序で設けられ、 前記第1の大径部は前記第2の大径部と前記小径部との
    間の軸部に螺合しており、 前記第1の大径部の端面と前記第2の大径部の端面とは
    接触しており、 前記螺合のねじの方向と同方向に前記回転工具を回転さ
    せること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  19. 【請求項19】 小径部と、 該小径部に隣接した大径部と、 前記小径部側を向いた前記大径部の端面に設けられ、該
    大径部の外周側から前記小径部側に至る溝と、からな
    り、 前記小径部側から前記端面を見たとき、前記溝は半径方
    向外側に行くにしたがって曲がった円弧状であり、 前記回転工具の半径方向外側の前記溝の幅は、半径方向
    内側の前記溝の幅よりも大きいこと、 を特徴とする摩擦攪拌接合用回転工具。
  20. 【請求項20】 請求項19の摩擦攪拌接合用回転工具
    において、 前記小径部にねじがあり、 前記大径部の外周部において、前記溝よりも前記ねじの
    方向の前方は切り欠いていること、 前記溝は複数あること、 を特徴とする摩擦攪拌接合用回転工具。
  21. 【請求項21】 請求項19の摩擦攪拌接合用回転工具
    において、 前記大径部を有する前記大径部は前記小径部とは別部材
    であること、 を特徴とする摩擦攪拌接合用回転工具。
  22. 【請求項22】 請求項19の摩擦攪拌接合用回転工具
    において、 前記回転工具は前記小径部の両端に前記大径部をそれぞ
    れ備え、前記小径部側を向いた前記大径部のそれぞれの
    端面に前記溝を備えていること、 を特徴とする摩擦攪拌接合用回転工具。
  23. 【請求項23】 小径部と、 前記小径部と同一部材であって、該小径部の一端に設け
    た第1の大径部と、 前記小径部とは別部材の第2の第2の大径部と、からな
    り、 前記回転工具の軸心に沿って、前記小径部、前記第2の
    大径部、前記第1の大径部の順序で設けられ、 前記第2の大径部は前記第1の大径部と前記小径部との
    間の軸部のねじに螺合しており、 前記第2の大径部の端面と前記第1の大径部の端面とは
    接触していること、 を特徴とする摩擦攪拌接合用回転工具。
  24. 【請求項24】 請求項23の摩擦攪拌接合用回転工具
    において、 前記小径部にねじがあり、 前記小径部のねじの方向は前記螺号のねじの方向とは逆
    方向であること、 を特徴とする摩擦攪拌接合用回転工具。
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