JP2009160638A - Joining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、摩擦攪拌を利用した金属部材の接合方法に関する。 The present invention relates to a method for joining metal members using friction stirring.
金属部材同士を接合する方法として、摩擦攪拌接合(FSW=Friction Stir Welding)が知られている。摩擦攪拌接合は、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。なお、回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部の下端面に撹拌ピン(プローブ)を突設してなるものが一般的である。 Friction stir welding (FSW = Friction Stir Welding) is known as a method for joining metal members. Friction stir welding is a process of rotating a rotating tool along the abutting portion between metal members, and plastically flowing the metal at the abutting portion by frictional heat between the rotating tool and the metal member, so that the metal members are solid-phased. It is what is joined. In general, the rotating tool is formed by protruding a stirring pin (probe) on the lower end surface of a shoulder portion having a cylindrical shape.
ここで図11及び図12は、一対の金属部材に摩擦攪拌接合を施した従来の接合方法を示した斜視図である。図11に示すように、接合すべき金属部材101,101の肉厚が図示しない回転ツールの撹拌ピンの長さよりも大きい場合には、金属部材101の表面102側から摩擦攪拌接合を行った後に、裏面103側からも摩擦攪拌接合を行う場合がある。
即ち、従来の接合方法は、金属部材101,101の突合部104(二点鎖線)に沿って表面102及び裏面103の両側から摩擦攪拌接合を行い、摩擦攪拌接合によって形成された塑性化領域105,106の厚さ方向の中央部分が接触するように接合するものである。これにより、突合部104においては、隙間なく接合することができる。
11 and 12 are perspective views showing a conventional joining method in which friction stir welding is performed on a pair of metal members. As shown in FIG. 11, when the thickness of the
That is, in the conventional joining method, the friction stir welding is performed from both sides of the
しかしながら、図11に示す従来例においては、塑性化領域105,106において、一方の側面107から他方の側面108に連続する空洞欠陥109が生じる可能性があった。かかるトンネル状空洞欠陥109は、金属部材101,111の側面107及び側面108間における水密性及び気密性を低下させる一因となっていた。
However, in the conventional example shown in FIG. 11, in the plasticized
一方、図12に示すように、接合すべき金属部材111,111の肉厚が大きい場合、表面102及び裏面103から摩擦攪拌接合を行っても突合部104(二点鎖線)の中央部に未塑性化領域が生じてしまう可能性がある。即ち、図示しない回転ツールの撹拌ピンの長さに対して、金属部材111の肉厚が非常に大きい場合、金属部材111の表面102及び裏面103から摩擦攪拌を行ったとしても、塑性化領域105,106の厚さ方向の中央部分を接触させることができないため、突合部104の中央部に隙間(未塑性化領域119)が生じてしまう。このように、一方の側面107から他方の側面108に連続する未塑性化領域119が生じてしまうと、側面107及び側面108間における水密性及び気密性がさらに低下するという問題があった。
On the other hand, as shown in FIG. 12, when the thickness of the
ここで、金属部材111の厚みに応じて回転ツールの撹拌ピンの長さを大きくすれば、表面102及び裏面103から摩擦攪拌接合を行うことで金属部材111同士を隙間なく接合することは可能である。しかし、回転ツールは、金属部材111内に撹拌ピンを埋没させて高速で回転しながら移動するため、撹拌ピンの長さを大きくすると、摩擦攪拌装置の駆動手段及び撹拌ピンに作用する負荷が増大し、装置の短寿命化を招来するという問題があった。
Here, if the length of the stirring pin of the rotary tool is increased in accordance with the thickness of the
このような観点から、本発明は、金属部材同士の突合部を金属部材の表面側及び裏面側から摩擦攪拌接合を行うとともに金属部材の気密性及び水密性を向上させることが可能な接合方法を提供することを課題とする。 From such a point of view, the present invention provides a joining method capable of performing friction stir welding of abutting portions between metal members from the front surface side and the back surface side of the metal members and improving the air tightness and water tightness of the metal members. The issue is to provide.
このような課題を解決する本発明に係る接合方法は、一対の金属部材同士を突き合わせてなる被接合金属部材に対して摩擦攪拌を行なう接合方法であって、一対の前記金属部材の突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行なう第一本接合工程と、前記突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、前記被接合金属部材の側面において、前記第一本接合工程で形成された表面側塑性化領域及び前記第二本接合工程で形成された裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥に空洞部補修部材を挿入する空洞部補修部材挿入工程と、前記突合部に対して前記被接合金属部材の側面から摩擦攪拌を行なう側面本接合工程と、を含み、前記側面本接合工程は、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の間の未塑性化領域を摩擦攪拌するとともに、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方と、前記空洞部補修部材との突合部を摩擦攪拌することを特徴とする。 A joining method according to the present invention that solves such a problem is a joining method in which friction agitation is performed on a metal member to be joined that is formed by abutting a pair of metal members, and is formed at a mating portion of the pair of metal members. On the other hand, a first main joining step in which friction stirring is performed from the surface of the metal member to be bonded, a second main bonding step in which friction stirring is performed from the back surface of the metal member to be bonded to the abutting portion, and the metal to be bonded. In the side surface of the member, a cavity is formed in a cavity defect formed in at least one of the front side plasticization region formed in the first main joining step and the back side plasticization region formed in the second main joining step. A cavity repair member inserting step for inserting a repair member, and a side main joining step for performing frictional stirring on the abutting portion from the side surface of the metal member to be joined. Plasticization Friction stir of the unplasticized region between the region and the back side plasticized region, and at least one of the front side plasticized region and the back side plasticized region, and the butt portion of the cavity repair member Is characterized by friction stirring.
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の側面に形成された空洞欠陥に空洞部補修部材を挿入して当該空洞欠陥を塞ぐとともに、側面本接合工程で、空洞部補修部材と表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域との突合部を摩擦攪拌するため、被接合金属部材の気密性及び水密性を高めることができる。 According to such a joining method, the cavity repair member is inserted into the cavity defect formed on the side surface of the metal member to be joined to close the cavity defect, and the cavity part repair member and the surface side plasticization are performed in the side surface main joining process. Since the abutting portion between the region and the back side plasticizing region is frictionally stirred, the airtightness and watertightness of the metal member to be joined can be improved.
また、本発明に係る前記空洞部補修部材挿入工程は、前記被接合金属部材の側面において、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥の周囲を切削して溝穴を形成する溝穴形成工程を含み、前記溝穴に前記空洞部補修部材を挿入することが好ましい。かかる接合方法によれば、空洞部補修部材を好適に挿入することができる。 Further, in the cavity repair member insertion step according to the present invention, in the side surface of the metal member to be joined, around the cavity defect formed in at least one of the front side plasticization region and the back side plasticization region It is preferable to include a slot forming step of forming a slot by cutting and inserting the cavity repair member into the slot. According to such a joining method, the cavity repair member can be preferably inserted.
また、本発明は、一対の金属部材同士を突き合わせてなる被接合金属部材に対して摩擦攪拌を行なう接合方法であって、一対の前記金属部材の突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行なう第一本接合工程と、前記突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、前記被接合金属部材の側面において、前記第一本接合工程で形成された表面側塑性化領域及び前記第二本接合工程で形成された裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥に溶接金属を充填する溶接金属充填工程と、前記突合部に対して前記被接合金属部材の側面から摩擦攪拌を行なう側面本接合工程と、を含み、前記側面本接合工程は、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の間の未塑性化領域を摩擦攪拌するとともに、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方と、前記溶接金属との界面を摩擦攪拌することを特徴とする。 Moreover, this invention is a joining method which carries out friction stirring with respect to the to-be-joined metal member formed by abutting a pair of metal members, Comprising: The surface of the to-be-joined metal member with respect to the abutting part of a pair of said metal member A first main joining step in which friction agitation is performed, a second main joining step in which friction agitation is performed from the back surface of the metal member to be bonded to the abutting portion, and a side surface of the metal member to be bonded. A weld metal filling step of filling a weld metal into a cavity defect formed in at least one of the front side plasticization region formed in the joining step and the back side plasticization region formed in the second main joining step; A side main joining step in which friction agitation is performed from the side surface of the metal member to be joined to the abutting portion, and the side main joining step is performed between the front side plasticizing region and the rear side plasticizing region. Unplasticized area With friction stir and wherein one at least one of the surface plasticized region and the back-side plastic region, to stir friction interface between the weld metal.
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の側面に形成された空洞欠陥に溶接金属を充填して当該空洞欠陥を塞ぐとともに、側面本接合工程で、前記溶接金属と表面側塑性化領域及び裏面側塑性化領域との界面を摩擦攪拌するため、被接合金属部材の気密性及び水密性を高めることができる。 According to such a joining method, the weld metal is filled in the cavity defect formed on the side surface of the metal member to be joined to close the cavity defect, and the weld metal, the surface side plasticized region, and the back surface are filled in the side surface main joining process. Since the interface with the side plasticized region is frictionally stirred, the airtightness and watertightness of the metal member to be joined can be improved.
また、本発明に係る前記溶接金属充填工程は、前記被接合金属部材の側面において、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥の周囲を切削して溝穴を形成する溝穴形成工程を含み、前記溝穴に前記溶接金属を充填することが好ましい。かかる接合方法によれば、溶接金属充填工程を容易に行うことができる。 In the weld metal filling step according to the present invention, the periphery of a cavity defect formed in at least one of the front surface side plasticized region and the back surface side plasticized region on the side surface of the metal member to be joined is cut. It is preferable to include a slot forming step of forming a slot, and to fill the slot with the weld metal. According to such a joining method, the weld metal filling step can be easily performed.
また、本発明は、一対の金属部材同士を突き合わせてなる被接合金属部材に対して摩擦攪拌を行なう接合方法であって、一対の前記金属部材の突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行なう第一本接合工程と、前記突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、前記被接合金属部材の側面において、前記第一本接合工程で形成された表面側塑性化領域と前記第二本接合工程で形成された裏面側塑性化領域の間の未塑性化領域に凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部に凹部補修部材を挿入する凹部補修部材挿入工程と、前記凹部補修部材と一方の前記金属部材との突合部及び前記凹部補修部材と他方の前記金属部材との突合部に対して摩擦攪拌を行う側面本接合工程と、を含むことを特徴とする。 Moreover, this invention is a joining method which carries out friction stirring with respect to the to-be-joined metal member formed by abutting a pair of metal members, Comprising: The surface of the to-be-joined metal member with respect to the abutting part of a pair of said metal member A first main joining step in which friction agitation is performed, a second main joining step in which friction agitation is performed from the back surface of the metal member to be bonded to the abutting portion, and a side surface of the metal member to be bonded. A recess forming step for forming a recess in an unplasticized region between a front side plasticized region formed in the joining step and a back side plasticized region formed in the second main joining step; and a recess repairing member in the recess A recess repairing member insertion step for inserting the recess, and a side main joining step for performing frictional stirring on the abutting portion between the recess repairing member and the one metal member and the abutting portion between the recess repairing member and the other metal member And including To.
かかる接合方法によれば、被接合金属部材の側面に現れる未塑性化領域に形成された凹部に凹部補修部材を挿入して、当該凹部補修部材と被接合金属部材との突合部を摩擦攪拌することにより、被接合金属部材の水密性及び気密性を高めることができる。 According to this joining method, the recessed portion repair member is inserted into the recessed portion formed in the unplasticized region that appears on the side surface of the bonded metal member, and the abutting portion between the recessed portion repair member and the bonded metal member is frictionally stirred. Thereby, the watertightness and airtightness of a to-be-joined metal member can be improved.
また、本発明に係る前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥の周囲を切除して溝穴を形成する溝穴形成工程と、前記溝穴に空洞部補修部材を挿入する空洞部補修部材挿入工程と、を含み、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方と、前記空洞部補修部材との突合部に対して摩擦攪拌を行うことが好ましい。 Further, a slot forming step of cutting a periphery of a cavity defect formed in at least one of the front surface side plasticized region and the back side plasticized region according to the present invention to form a slot, and the slot A cavity repair member insertion step of inserting a cavity repair member into the cavity, and at least one of the front surface side plasticization region and the back surface plasticization region and the abutting portion of the cavity repair member It is preferable to carry out friction stirring.
かかる接合方法によれば、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥に対して空洞部補修部材を挿入して当該空洞欠陥を塞ぐとともに、空洞部補修部材と前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域との突合部を摩擦攪拌するため、被接合金属部材の気密性及び水密性を高めることができる。 According to this joining method, the cavity repair member is inserted into the cavity defect formed in at least one of the front surface side plasticized region and the back surface side plasticized region to close the cavity defect, and the cavity Since the abutment portion between the part repair member and the front side plasticization region and the back side plasticization region is frictionally stirred, the airtightness and water tightness of the metal member to be joined can be improved.
また、本発明に係る前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥の周囲を切除して溝穴を形成する溝穴形成工程と、前記溝穴に空洞部補修部材を挿入する空洞部補修部材挿入工程と、を含み、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方と、前記空洞部補修部材との突合部の全面に亘って摩擦攪拌を行うことが好ましい。 Further, a slot forming step of cutting a periphery of a cavity defect formed in at least one of the front surface side plasticized region and the back side plasticized region according to the present invention to form a slot, and the slot A cavity part repairing member inserting step of inserting a cavity part repairing member into the entire surface of the abutting part of the cavity part repairing member and at least one of the front surface side plasticizing region and the back surface plasticizing region It is preferable to carry out friction stirring over the entire time.
かかる接合方法によれば、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥に対して空洞部補修部材を挿入して当該空洞欠陥を塞ぐとともに、前記空洞部補修部材と前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域との突合部の全面を摩擦攪拌するため、被接合金属部材の気密性及び水密性をより高めることができる。 According to such a joining method, the cavity repair member is inserted into the cavity defect formed in at least one of the front surface side plasticized region and the back surface side plasticized region to close the cavity defect, and Since the entire abutting portion between the cavity repair member and the front side plasticization region and the back side plasticization region is frictionally stirred, the airtightness and water tightness of the metal member to be joined can be further improved.
また、本発明に係る前記側面本接合工程は、回転ツールを一筆書きの要領で移動させることが好ましい。かかる接合方法によれば、摩擦攪拌の作業性を高めることができる。 Moreover, it is preferable that the said side main joining process based on this invention moves a rotary tool in the way of one-stroke writing. According to this joining method, the workability of friction stirring can be improved.
また、本発明は、前記側面本接合工程で用いる回転ツールは、前記第一本接合工程及び前記第二本接合工程で用いる回転ツールよりも小さいことが好ましい。かかる接合方法によれば、小さい回転ツールは比較的小回りがきくため、回転ツールの操作性を高めることができる。 In the present invention, it is preferable that the rotary tool used in the side main joining step is smaller than the rotary tool used in the first main joining step and the second main joining step. According to such a joining method, a small rotating tool has a relatively small turn, so that the operability of the rotating tool can be improved.
また、本発明は、前記第一本接合工程、前記第二本接合工程及び側面本接合工程の少なくとも一の工程を行なう前に、前記突合部を仮接合する仮接合工程を含むことが好ましい。かかる接合方法によれば、摩擦攪拌を行う際の金属部材同士の目開きを防止することができる。 Moreover, it is preferable that this invention includes the temporary joining process of temporarily joining the said butt | matching part before performing at least 1 process of said 1st main joining process, said 2nd main joining process, and side surface main joining process. According to this joining method, it is possible to prevent the opening of the metal members when performing frictional stirring.
また、本発明は、前記突合部の両側に一対のタブ材を配置し、前記タブ材と前記被接合金属部材との突合部を仮接合するタブ材仮接合工程を含むことが好ましい。かかる接合方法によれば、摩擦攪拌をする際のタブ材と被接合金属部材との目開きを防止することができる。 Moreover, it is preferable that this invention includes a tab material temporary joining process which arrange | positions a pair of tab material on the both sides of the said abutting part, and temporarily joins the abutting part of the said tab material and the said to-be-joined metal member. According to this joining method, it is possible to prevent the opening between the tab material and the metal member to be joined when the friction stir is performed.
また、本発明は、前記第一本接合工程、前記第二本接合工程及び側面本接合工程で用いる回転ツールの挿入予定位置に予め下穴を形成することが好ましい。かかる接合方法によれば、回転ツールを押し込む際の圧入抵抗を低減することができる。これにより、摩擦攪拌接合の精度を高めるとともに、迅速に接合作業を行うことができる。 In the present invention, it is preferable that a pilot hole is formed in advance at a planned insertion position of the rotary tool used in the first main joining step, the second main joining step, and the side main joining step. According to such a joining method, it is possible to reduce press-fit resistance when the rotary tool is pushed in. Thereby, while improving the precision of friction stir welding, a joining operation can be performed rapidly.
本発明に係る接合方法によれば、金属部材同士の突合部を金属部材の表面側及び裏面側から摩擦攪拌を行うとともに金属部材の気密性や水密性を向上させることができる。 According to the joining method according to the present invention, the abutting portions of the metal members can be frictionally stirred from the front side and the back side of the metal members, and the air tightness and water tightness of the metal members can be improved.
[第一実施形態]
第一実施形態に係る接合方法は、図1に示すように、第一金属部材1a及び第二金属部材1bを突き合わせてなる被接合金属部材1の表面A及び裏面Bを摩擦攪拌により接合するとともに、被接合金属部材1の両側面に関しては、補修部材U1〜U3を挿入した後、当該補修部材U1〜U3に沿って摩擦攪拌により接合することを特徴とする。
まず、本実施形態に係る接合方法の被接合金属部材1を詳細に説明するとともに、この被接合金属部材1を接合する際に用いられる第一タブ材2と第二タブ材3を詳細に説明する。
[First embodiment]
As shown in FIG. 1, the joining method according to the first embodiment joins the front surface A and the back surface B of the
First, the
被接合金属部材1は、図2の(a)及び(b)に示すように、本実施形態では、断面視矩形の第一金属部材1a及び第二金属部材1bからなり、それぞれの端面を突き合わせることで突合部J1が形成されている。第一金属部材1a及び第二金属部材1bは、本実施形態では、同一組成の金属材料であって、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦攪拌可能な金属材料からなる。第一金属部材1a及び第二金属部材1bの形状・寸法に特に制限はないが、少なくとも突合部J1における厚さ寸法を同一にすることが望ましい。
なお、図1に示すように、被接合金属部材1の表面を表面A、裏面を裏面B、一方の側面を第一側面C、他方の側面を第二側面Dとする。また、本実施形態における上下左右前後は、図1の矢印に従う。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
In addition, as shown in FIG. 1, let the surface of the to-
第一タブ材2および第二タブ材3は、図2の(a)及び(b)に示すように、被接合金属部材1の突合部J1を挟むように配置されるものであって、それぞれ被接合金属部材1に添設され、第一側面C及び第二側面Dに現れる第一金属部材1aと第二金属部材1bの継ぎ目(境界線)を覆い隠す。第一タブ材2及び第二タブ材3の材質に特に制限はないが、本実施形態では、被接合金属部材1と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ材2及び第二タブ材3の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を突合部J1における被接合金属部材1の厚さ寸法と同一にしている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
次に、図3を参照して、仮接合工程に用いる回転ツールF(以下、「小型回転ツールF」という。)及び本接合工程に用いる回転ツールG(以下、「大型回転ツールG」という。)を詳細に説明する。 Next, referring to FIG. 3, a rotary tool F (hereinafter referred to as “small rotary tool F”) used in the temporary joining process and a rotary tool G (hereinafter referred to as “large rotary tool G”) used in the main joining process. ) Will be described in detail.
図3の(a)に示す小型回転ツールFは、工具鋼など被接合金属部材1よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部F1と、このショルダ部F1の下端面F11に突設された撹拌ピン(プローブ)F2とを備えて構成されている。小型回転ツールFの寸法・形状は、被接合金属部材1の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、後記する第一本接合工程で用いる大型回転ツールG(図3の(b)参照)よりも小型にする。このようにすると、本接合よりも小さな負荷で仮接合を行うことが可能となるので、仮接合時に摩擦攪拌装置に掛かる負荷を低減することが可能となり、さらには、小型回転ツールFの移動速度(送り速度)を大型回転ツールGの移動速度よりも高速にすることも可能になるので、仮接合に要する作業時間やコストを低減することが可能となる。
A small rotary tool F shown in FIG. 3A is made of a metal material harder than the
ショルダ部F1の下端面F11は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状に成形されている。ショルダ部F1の外径X1の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、大型回転ツールGのショルダ部G1の外径Y1よりも小さくなっている。 The lower end surface F11 of the shoulder portion F1 is a portion that plays a role of pressing the plastic fluidized metal and preventing scattering to the surroundings, and is formed in a concave shape in this embodiment. There is no particular limitation on the size of the outer diameter X 1 of the shoulder portion F1, in this embodiment, is smaller than the outer diameter Y 1 of the shoulder portion G1 of a large rotating tool G.
撹拌ピンF2は、ショルダ部F1の下端面F11の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、撹拌ピンF2の周面には、螺旋状に刻設された撹拌翼が形成されている。撹拌ピンF2の外径の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、最大外径(上端径)X2が大型回転ツールGの撹拌ピンG2の最大外径(上端径)Y2よりも小さく、かつ、最小外径(下端径)X3が撹拌ピンG2の最小外径(下端径)Y3よりも小さい。撹拌ピンF2の長さL2は、大型回転ツールGの撹拌ピンG2の長さL1(図3の(b)参照)よりも小さくすることが望ましい。 The stirring pin F2 hangs down from the center of the lower end surface F11 of the shoulder portion F1, and is formed into a tapered truncated cone shape in this embodiment. In addition, a stirring blade engraved in a spiral shape is formed on the peripheral surface of the stirring pin F2. There is no particular limitation on the size of the outer diameter of the stirring pin F2, in the present embodiment, than the maximum outer diameter of the maximum outer diameter of the stirring pin G2 of (upper diameter) X 2 is large rotating tool G (upper end diameter) Y 2 It is small, and the minimum outer diameter (bottom diameter) X 3 is smaller than the minimum outer diameter (bottom diameter) Y 3 of the stirring pin G2. The length L 2 of the stirring pin F2 is preferably smaller than the large rotating the stirring pin G2 of the tool G length L 1 (see FIG. 3 (b)).
図3の(b)に示す大型回転ツールGは、工具鋼など被接合金属部材1よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部G1と、このショルダ部G1の下端面G11に突設された撹拌ピン(プローブ)G2とを備えて構成されている。
A large rotary tool G shown in FIG. 3B is made of a metal material harder than the
ショルダ部G1の下端面G11は、小型回転ツールFと同様に、凹面状に成形されている。撹拌ピンG2は、ショルダ部G1の下端面G11の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、撹拌ピンG2の周面には、螺旋状に刻設された撹拌翼が形成されている。 The lower end surface G11 of the shoulder portion G1 is formed in a concave shape like the small rotary tool F. The stirring pin G2 hangs down from the center of the lower end surface G11 of the shoulder portion G1, and is formed into a tapered truncated cone shape in this embodiment. In addition, a stirring blade engraved in a spiral shape is formed on the peripheral surface of the stirring pin G2.
以下、本実施形態に係る接合方法を詳細に説明する。本実施形態に係る接合方法は、(1)突合工程、(2)第一仮接合工程、(3)第一本接合工程、(4)第二仮接合工程、(5)第二本接合工程、(6)補修部材挿入工程、(7)第一側面本接合工程、(8)第二側面本接合工程、を含むものである。 Hereinafter, the joining method according to the present embodiment will be described in detail. The bonding method according to this embodiment includes (1) a butt process, (2) a first temporary bonding process, (3) a first main bonding process, (4) a second temporary bonding process, and (5) a second main bonding process. , (6) repair member inserting step, (7) first side main joining step, and (8) second side main joining step.
(1)突合工程
図2及び図3を参照して突合工程を説明する。突合工程は、被接合金属部材1を形成し、被接合金属部材1の摩擦攪拌の開始位置や終了位置が設けられる当て部材(第一タブ材2及び第二タブ材3)を準備する工程である。突合工程は、本実施形態では、第一金属部材1a及び第二金属部材1bを突き合せる突合工程と、被接合金属部材1の突合部J1の両側に第一タブ材2と第二タブ材3を配置するタブ材配置工程と、第一タブ材2と第二タブ材3を溶接により被接合金属部材1に仮接合する仮溶接工程と、を具備している。
(1) Matching process The matching process will be described with reference to FIGS. 2 and 3. A butt | matching process is the process of forming the to-
突合工程では、図2の(a)及び(b)に示すように、第一金属部材1aの端面11aに第二金属部材1bの端面11bを密着させる。また、第一金属部材1aの表面12aと第二金属部材1bの表面12bを面一にし、さらに、第一金属部材1aの裏面13aと第二金属部材1bの裏面13bを面一にする。また、同様に、第一金属部材1aの第一側面14aと第二金属部材1bの第一側面14bを面一にし、第一金属部材1aの第二側面15aと第二金属部材1bの第二側面15bを面一にする。
In the abutting step, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
タブ材配置工程では、図2の(a)及び(b)に示すように、突合部J1の第二側面D側に第一タブ材2を配置して、その当接面21を第二側面Dに当接させる。さらに、突合部J1の第一側面Cに第二タブ材3を配置して、その当接面31を第一側面Cに当接させる。このとき、図2の(a)に示すように、第一タブ材2の表面と第二タブ材3の表面を被接合金属部材1の表面Aと面一にするとともに、第一タブ材2の裏面と第二タブ材3の裏面を被接合金属部材1の裏面Bと面一にする。
In the tab material arranging step, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
仮溶接工程では、図2の(a)及び(b)に示すように、被接合金属部材1と第一タブ材2とにより形成された入隅部2a,2bを溶接して被接合金属部材1と第一タブ材2とを仮接合する。さらに、被接合金属部材1と第二タブ材3とにより形成された入隅部3a,3bを溶接して被接合金属部材1と第二タブ材3とを仮接合する。
なお、入隅部2a,2b及び3a,3bの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。また、突合工程において、仮溶接工程を省略する場合には、図示せぬ摩擦攪拌装置の架台上で、突合工程とタブ材配置工程を実行してもよい。
In the temporary welding step, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
In addition, welding may be performed continuously over the entire length of the
(2)第一仮接合工程
第一仮接合工程は、第一本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、表面A側において、被接合金属部材1と第一タブ材2との突合部J2を接合する第一タブ材仮接合工程と、被接合金属部材1の突合部J1を仮接合する仮接合工程と、被接合金属部材1と第二タブ材3との突合部J3を接合する第二タブ材仮接合工程と、第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴を形成する下穴形成工程とを含んでいる。
(2) First Temporary Bonding Step The first temporary bonding step is a step performed prior to the first main bonding step, and in the present embodiment, on the surface A side, the metal member to be bonded 1 and the
第一仮接合工程では、図4に示すように、一の小型回転ツールFを一筆書きの移動軌跡(ビード)を形成するように移動させて、突合部J2,J1,J3に対して連続して摩擦攪拌を行う。即ち、摩擦攪拌の開始位置SP1に挿入した小型回転ツールFの撹拌ピンF2(図3の(a)参照)を途中で離脱させることなく終了位置EP1まで移動させる。なお、本実施形態では、第一タブ材2に摩擦攪拌の開始位置SP1を設け、第二タブ材3に終了位置EP1を設けているが、開始位置SP1と終了位置EP1の位置を限定する趣旨ではない。また、本実施形態では、小型回転ツールF及び大型回転ツールGの回転方向は、全て右回転で行うものとする。このように、小型回転ツールF及び大型回転ツールGの回転方向を統一することで、作業手間を省略することができる。
In the first temporary joining step, as shown in FIG. 4, one small rotary tool F is moved so as to form a one-stroke writing movement trajectory (bead) and continuously with respect to the abutting portions J2, J1, and J3. And friction stir. That is, the stirring pin F2 (see FIG. 3A) of the small rotary tool F inserted at the friction stirring start position SP1 is moved to the end position EP1 without being removed halfway. In the present embodiment, the
本実施形態の第一仮接合工程における摩擦攪拌の手順を図3及び図4を参照してより詳細に説明する。
まず、仮溶接工程を行った被接合金属部材1を図示しない摩擦攪拌装置の架台に固定する。そして、第一タブ材2の適所に設けた開始位置SP1の直上に小型回転ツールFを位置させ、続いて、小型回転ツールFを右回転させつつ下降させて撹拌ピンF2を開始位置SP1に押し付ける。小型回転ツールFの回転速度は、撹拌ピンF2の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材1等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、500〜2000(rpm)の範囲内において設定される。
The procedure of friction stirring in the first temporary joining step of the present embodiment will be described in more detail with reference to FIGS.
First, the to-
撹拌ピンF2の全体が第一タブ材2に入り込み、かつ、ショルダ部F1の下端面F11の全面が第一タブ材2の表面22に接触したら、図4に示すように、小型回転ツールFを回転させつつ第一タブ材仮接合工程の始点s2に向けて相対移動させる。
When the entire stirring pin F2 enters the
小型回転ツールFを移動させる際には、ショルダ部F1の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、小型回転ツールFの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。小型回転ツールFを移動させると、その撹拌ピンF2の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンF2から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。 When the small rotary tool F is moved, the axis of the shoulder portion F1 may be slightly inclined to the rear side in the traveling direction with respect to the vertical line. The direction can be changed easily and complicated movements are possible. When the small rotary tool F is moved, the metal around the stirring pin F2 is plastically fluidized at the same time, and the plastic fluidized metal is hardened again at a position away from the stirring pin F2.
小型回転ツールFを相対移動させて第一タブ材仮接合工程の始点s2まで連続して摩擦攪拌を行ったら、始点s2で小型回転ツールFを離脱させずにそのまま第一タブ材仮接合工程に移行する。 When the small rotary tool F is relatively moved and friction stirring is continuously performed up to the starting point s2 of the first tab material temporary joining step, the first tab material temporary joining step is performed without removing the small rotating tool F at the starting point s2. Transition.
第一タブ材仮接合工程では、第一タブ材2と被接合金属部材1との突合部J2に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材1と第一タブ材2の継ぎ目(境界線)上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールFを相対移動させることで、突合部J2に対して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、小型回転ツールFを途中で離脱させることなく第一タブ材仮接合工程の始点s2から終点e2まで連続して摩擦攪拌を行う。
In the first tab material temporary joining step, friction agitation is performed on the abutting portion J2 between the
なお、小型回転ツールFを右回転させた場合には、小型回転ツールFの進行方向の左側に微細な空洞欠陥が発生する虞があるので、小型回転ツールFの進行方向の右側に被接合金属部材1が位置するように第一タブ材仮接合工程の始点s2と終点e2の位置を設定することが望ましい。このようにすると、被接合金属部材1側に空洞欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
In addition, when the small rotary tool F is rotated to the right, there is a possibility that a fine cavity defect may occur on the left side in the traveling direction of the small rotating tool F. It is desirable to set the positions of the start point s2 and the end point e2 of the first tab material temporary joining step so that the
ちなみに、小型回転ツールFを左回転させた場合には、小型回転ツールFの進行方向の右側に微細な空洞欠陥が発生する虞があるので、小型回転ツールFの進行方向の左側に被接合金属部材1が位置するように第一タブ材仮接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、小型回転ツールFを右回転させた場合の終点e2の位置に始点を設け、小型回転ツールFを右回転させた場合の始点s2の位置に終点を設ければよい。
Incidentally, when the small rotary tool F is rotated counterclockwise, there is a possibility that a fine cavity defect may occur on the right side in the traveling direction of the small rotating tool F. It is desirable to set the positions of the start point and end point of the first tab material temporary joining step so that the
なお、小型回転ツールFの撹拌ピンF2が突合部J2に入り込むと、被接合金属部材1と第一タブ材2を引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材1と第一タブ材2により形成された入隅部2a,2b(図2参照)を溶接により仮接合しているので、被接合金属部材1と第一タブ材2との間に目開きが発生することがない。
In addition, when the stirring pin F2 of the small rotary tool F enters the abutting portion J2, a force for separating the bonded
小型回転ツールFが第二タブ材仮接合工程の終点e2に達したら、終点e2で摩擦攪拌を終了させずに仮接合工程の始点s1まで連続して摩擦攪拌を行い、そのまま仮接合工程に移行する。即ち、第一タブ材仮接合工程の終点e2から仮接合工程の始点s1まで小型回転ツールFを離脱させずに摩擦攪拌を継続し、さらに、始点s1で小型回転ツールFを離脱させることなく仮接合工程に移行する。このようにすると、第一タブ材仮接合工程の終点e2での小型回転ツールFの離脱作業が不要となり、さらに、仮接合工程の始点s1での小型回転ツールFの挿入作業が不要となることから、予備的な接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。 When the small rotary tool F reaches the end point e2 of the second tab material temporary joining process, the friction stirring is continuously performed at the end point e2 until the starting point s1 of the temporary joining process is finished, and the process proceeds to the temporary joining process as it is. To do. That is, friction stirring is continued without detaching the small rotary tool F from the end point e2 of the first tab material temporary joining process to the start point s1 of the temporary joining process, and further, the temporary rotary tool F is temporarily removed without detaching the small rotary tool F at the start point s1. Transition to the joining process. If it does in this way, the separation work of small rotation tool F in the end point e2 of the first tab material temporary joining process becomes unnecessary, and also the insertion work of small rotation tool F in the starting point s1 of the temporary joining process becomes unnecessary. Therefore, it becomes possible to improve the efficiency and speed of the preliminary joining work.
仮接合工程では、被接合金属部材1の突合部J1(図4参照)に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材1の継ぎ目(境界線)上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールFを相対移動させることで、突合部J1の全長に亘って連続して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、小型回転ツールFを途中で離脱させることなく仮接合工程の始点s1から終点e1まで連続して摩擦攪拌を行う。
In the temporary joining step, friction agitation is performed on the abutting portion J1 (see FIG. 4) of the
小型回転ツールFが仮接合工程の終点e1に達したら、終点e1で摩擦攪拌を終了させずに第二タブ材仮接合工程の始点s3まで連続して摩擦攪拌を行い、そのまま第二タブ材仮接合工程に移行する。即ち、仮接合工程の終点e1から第二タブ材仮接合工程の始点s3まで小型回転ツールFを離脱させずに摩擦攪拌を継続し、さらに、始点s3で小型回転ツールFを離脱させることなく第二タブ材仮接合工程に移行する。 When the small rotary tool F reaches the end point e1 of the temporary joining process, the friction stir is not completed at the end point e1 and the friction stirring is continuously performed up to the start point s3 of the second tab material temporary joining process. Transition to the joining process. That is, the friction stirring is continued without detaching the small rotary tool F from the end point e1 of the temporary joining process to the start point s3 of the second tab material temporary joining process, and further, the first rotation without removing the small rotary tool F at the start point s3. The process proceeds to the two-tab material temporary joining step.
本実施形態では、仮接合工程の終点e1から第二タブ材仮接合工程の始点s3に至る摩擦攪拌のルートを第二タブ材3に設定し、小型回転ツールFを仮接合工程の終点e1から第二タブ材仮接合工程の始点s3に移動させる際の移動軌跡を第二タブ材3に形成する。このようにすると、仮接合工程の終点e1から第二タブ材仮接合工程の始点s3に至る工程中において、被接合金属部材1に空洞欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
In this embodiment, the friction stir route from the end point e1 of the temporary joining step to the start point s3 of the second tab member temporary joining step is set to the
第二タブ材仮接合工程では、被接合金属部材1と第二タブ材3との突合部J3に対して摩擦攪拌を行う。具体的には、被接合金属部材1と第二タブ材3の継ぎ目(境界線)上に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って小型回転ツールFを相対移動させることで、突合部J3に対して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、小型回転ツールFを途中で離脱させることなく第二タブ材仮接合工程の始点s3から終点e3まで連続して摩擦攪拌を行う。
In the second tab material temporary joining step, friction agitation is performed on the abutting portion J3 between the
なお、小型回転ツールFを右回転させているので、小型回転ツールFの進行方向の右側に被接合金属部材1が位置するように第二タブ材仮接合工程の始点s3と終点e3の位置を設定する。
Since the small rotary tool F is rotated to the right, the positions of the start point s3 and the end point e3 of the second tab member temporary joining step are set so that the
また、小型回転ツールFの撹拌ピンF2が突合部J3に入り込むと、被接合金属部材1と第二タブ材3を引き離そうとする力が作用するが、被接合金属部材1と第二タブ材3の入隅部3a,3b(図2参照)を溶接により仮接合しているので、被接合金属部材1と第二タブ材3との間に目開きが発生することがない。
Further, when the stirring pin F2 of the small rotary tool F enters the abutting portion J3, a force for separating the
小型回転ツールFが第二タブ材仮接合工程の終点e3に達したら、終点e3で摩擦攪拌を終了させずに、第二タブ材3に設けた終了位置EP1まで連続して摩擦攪拌を行う。なお、本実施形態では、被接合金属部材1の表面A側に現れる継ぎ目(境界線)の延長線上に終了位置EP1を設けている。ちなみに、終了位置EP1は、後記する第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置SM1でもある。
When the small rotary tool F reaches the end point e3 of the second tab material temporary joining step, the friction stir is continuously performed to the end position E P1 provided in the
小型回転ツールFが終了位置EP1に達したら、小型回転ツールFを回転させつつ上昇させて撹拌ピンF2を終了位置EP1から離脱させる。 When the small rotary tool F reaches the end position E P1 , the small rotary tool F is raised while being rotated to disengage the stirring pin F2 from the end position E P1 .
以上、第一タブ材仮接合工程、仮接合工程及び第二タブ材仮接合工程について説明したが、各接合工程における軌跡はあくまで例示であって、他の形態であってもよい。また、第一タブ材仮接合工程及び第二タブ材仮接合工程を省略して、仮接合工程のみ行ってもよい。 The first tab material temporary joining process, the temporary joining process, and the second tab material temporary joining process have been described above, but the trajectory in each joining process is merely an example, and other forms may be used. Further, the first tab material temporary joining step and the second tab material temporary joining step may be omitted and only the temporary joining step may be performed.
下穴形成工程では、図3の(b)に示すように、第一本接合工程における摩擦攪拌の開始位置に下穴P1を形成する工程である。第一仮接合工程に係る下穴形成工程においては、第二タブ材3の表面32に設定されたSM1に下穴P1を形成する。
In the pilot hole forming process, as shown in FIG. 3B, the pilot hole P1 is formed at the friction stirring start position in the first main joining process. In the pilot hole forming process according to the first temporary joining process, the pilot hole P1 is formed in S M1 set on the
下穴P1は、大型回転ツールGの撹拌ピンG2の挿入抵抗(圧入抵抗)を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、小型回転ツールFの撹拌ピンF2(図3の(a)参照)を離脱させたときに形成される抜き穴H1を図示せぬドリルなどで拡径することで形成される。抜き穴H1を利用すれば、下穴P1の形成工程を簡略化することが可能となるので、作業時間を短縮することが可能となる。下穴P1の形態に特に制限はないが、本実施形態では、円筒状としている。なお、本実施形態では、第二タブ材3に下穴P1を形成しているが、下穴P1の位置に特に制限はなく、第一タブ材2に形成してもよいし、突合部J2,J3に形成してもよいが、好適には、本実施形態の如く被接合金属部材1の表面A側に現れる被接合金属部材1の継ぎ目(境界線)の延長線上に形成することが望ましい。
The pilot hole P1 is provided for the purpose of reducing the insertion resistance (press-fit resistance) of the agitation pin G2 of the large rotary tool G. In this embodiment, the agitation pin F2 of the small rotary tool F ((a ) See)) is formed by expanding the diameter of the hole H1 formed by a drill (not shown). If the punch hole H1 is used, the process of forming the pilot hole P1 can be simplified, and the working time can be shortened. Although there is no restriction | limiting in particular in the form of the pilot hole P1, In this embodiment, it is cylindrical. In addition, in this embodiment, although the pilot hole P1 is formed in the
(3)第一本接合工程
第一本接合工程は、被接合金属部材1の表面A側における突合部J1を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る第一本接合工程では、大型回転ツールGを使用し、仮接合された状態の突合部J1に対して被接合金属部材1の表面A側から摩擦攪拌を行う。
(3) 1st main joining process A 1st main joining process is a process of joining the butt | matching part J1 in the surface A side of the to-
第一本接合工程では、図5の(a)〜(c)に示すように、開始位置SM1に形成した下穴P1に大型回転ツールGの撹拌ピンG2を挿入(圧入)し、挿入した撹拌ピンG2を途中で離脱させることなく終了位置EM1まで移動させる。即ち、第一本接合工程では、下穴P1から摩擦攪拌を開始し、終了位置EM1まで連続して摩擦攪拌を行う。 In the first one bonding step, as shown in (a) ~ (c) of FIG. 5, the stirring pin G2 of the large rotating tool G inserted (press-fitted) into the prepared hole P1 formed in the start position S M1, inserted The stirring pin G2 is moved to the end position E M1 without being removed halfway. That is, in the first main joining process, the friction stirring is started from the pilot hole P1, and the friction stirring is continuously performed up to the end position EM1 .
なお、本実施形態では、第二タブ材3に摩擦攪拌の開始位置SM1を設け、第一タブ材2に終了位置EM1を設けているが、開始位置SM1と終了位置EM1の位置を限定する趣旨ではない。
In this embodiment, the
図5の(a)〜(c)を参照して第一本接合工程をより詳細に説明する。
撹拌ピンG2の全体が第二タブ材3に入り込み、かつ、ショルダ部G1の下端面G11の全面が第二タブ材3の表面32に接触したら、図5の(b)に示すように、摩擦攪拌を行いながら被接合金属部材1の突合部J1の一端に向けて大型回転ツールGを相対移動させ、さらに、突合部J3を横切らせて突合部J1に突入させる。大型回転ツールGを移動させると、その撹拌ピンG2の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンG2から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域(以下、「表面側塑性化領域W1」という。)が形成される。
The first main joining process will be described in more detail with reference to FIGS.
When the entire stirring pin G2 enters the
大型回転ツールGの移動速度(送り速度)は、撹拌ピンG2の寸法・形状、摩擦攪拌される被接合金属部材1等の材質や肉厚等に応じて設定されるものであるが、多くの場合、30〜300(mm/分)の範囲内において設定される。
The moving speed (feeding speed) of the large-sized rotating tool G is set according to the size and shape of the stirring pin G2, the material and thickness of the
被接合金属部材1への入熱量が過大になる虞がある場合には、大型回転ツールGの周囲に表面A側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、第一金属部材1a及び第二金属部材1b間に冷却水が入り込むと、接合面(端面11a,11b、図2の(b)参照)に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、仮接合工程を実行して被接合金属部材1間の目地を閉塞しているので、被接合金属部材1間に冷却水が入り込み難く、接合部の品質を劣化させる虞がない。
When there is a possibility that the amount of heat input to the bonded
被接合金属部材1の突合部J1では、被接合金属部材1の継ぎ目上(仮接合工程における移動軌跡上)に摩擦攪拌のルートを設定し、当該ルートに沿って大型回転ツールGを相対移動させることで、突合部J1の一端から他端まで連続して摩擦攪拌を行う。突合部J1の他端まで大型回転ツールGを相対移動させたら、摩擦攪拌を行いながら突合部J2を横切らせ、そのまま終了位置EM1に向けて相対移動させる。
At the abutting portion J1 of the
なお、本実施形態では、被接合金属部材1の表面A側に現れる被接合金属部材1の継ぎ目(境界線)の延長線上に摩擦攪拌の開始位置SM1を設定しているので、第一本接合工程における摩擦攪拌のルートが一直線にすることができる。摩擦攪拌のルートを一直線にすると、大型回転ツールGの移動距離を最小限に抑えることができるので、第一本接合工程を効率よく行うことが可能となり、さらには、大型回転ツールGの磨耗量を低減することが可能となる。
In the present embodiment, the friction stirring start position S M1 is set on the extension line of the joint (boundary line) of the
大型回転ツールGが終了位置EM1に達したら、図5の(c)に示すように、大型回転ツールGを回転させつつ上昇させて撹拌ピンG2を終了位置EM1(図5の(b)参照)から離脱させる。
When the large rotary tool G reaches the end position E M1 , as shown in FIG. 5C, the large rotary tool G is raised while rotating to move the stirring pin G <
大型回転ツールGの撹拌ピンG2を終了位置EM1から離脱させる際の大型回転ツールGの回転速度(離脱時の回転速度)は、移動時の回転速度よりも高速にすることが望ましい。このようにすると、離脱時の回転速度を移動時の回転速度と同じにした場合に比べて、撹拌ピンG2の離脱抵抗が小さくなるので、終了位置EM1における撹拌ピンG2の離脱作業を迅速に行うことが可能となる。 It is desirable that the rotational speed of the large rotary tool G when the stirring pin G2 of the large rotary tool G is separated from the end position E M1 (the rotational speed at the time of separation) is higher than the rotational speed at the time of movement. In this case, the separation resistance of the stirring pin G2 becomes smaller than when the rotational speed at the time of separation is the same as the rotational speed at the time of movement, so that the work of removing the stirring pin G2 at the end position E M1 can be performed quickly. Can be done.
なお、本実施形態においては、第一本接合工程の前に、第一仮接合工程を行ったが、第一仮接合工程を省略して、突合工程の直後に第一本接合工程を行ってもよい。 In the present embodiment, the first temporary bonding step is performed before the first main bonding step, but the first temporary bonding step is omitted and the first main bonding step is performed immediately after the abutting step. Also good.
(4)第二仮接合工程
第二仮接合工程では、図6の(a)及び(b)に示すように、被接合金属部材1の裏面Bから小型回転ツールFを用いて突合部J3,J1,J2に対して仮接合を行う。第二仮接合工程は、第一本接合工程が終了したら、被接合金属部材1の表裏を逆にして、摩擦攪拌装置に固定する。第二仮接合工程では、第二タブ材3に設定した開始位置SP2から第一タブ材2に設定した終了位置EP2まで連続して摩擦攪拌を行う。第二仮接合工程は、裏面Bに対する仮接合である点を除いては、第一仮接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。なお、第二仮接合工程は、省略してもよい。
(4) Second Temporary Bonding Step In the second temporary bonding step, as shown in FIGS. 6A and 6B, the abutting portion J3 using the small rotating tool F from the back surface B of the
(5)第二本接合工程
第二本接合工程では、図7に示すように、被接合金属部材1の裏面Bから大型回転ツールGを用いて突合部J1に対して本格的に摩擦攪拌を行う。第二本接合工程は、第一タブ材2に設定されたSM2から第二タブ材3に設定されたEM2まで連続して摩擦攪拌を行う。第二本接合工程によって、被接合金属部材1の裏面Bには、突合部J1に沿って裏面側塑性化領域W2が形成されている。なお、第二本接合工程は、裏面Bに対する摩擦攪拌である点を除いては、第一本接合工程と略同等であるため、詳細な説明は省略する。
(5) Second Main Joining Process In the second main joining process, as shown in FIG. 7, friction agitation is performed on the abutting part J1 in earnest from the back surface B of the
図8は、第二本接合工程を行なった後において、表面Aを上方に向けた状態を示した斜視図である。図8に示すように、被接合金属部材1の表面A及び裏面Bにそれぞれ形成された表面側塑性化領域W1及び裏面側塑性化領域W2には、第一側面Cから第二側面Dに連続してトンネル状の空洞欠陥R1,R2が形成される可能性がある。前記したように、回転ツールを右回転させた場合は、進行方向左側に当該欠陥が形成される可能性があるため、本実施形態においては、第二金属部材1bにトンネル状空洞欠陥R1,R2が形成されている。また、被接合金属部材1の第一側面C及び第二側面Dには、表面側塑性化領域W1及び裏面側塑性化領域W2の間に未塑性化領域j,jがそれぞれ形成されている。なお、第二本接合工程が終了したら、被接合金属部材1から一対のタブ材を切除する。
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the surface A is directed upward after the second main joining step. As shown in FIG. 8, the front side plasticization region W1 and the back side plasticization region W2 formed respectively on the front surface A and the rear surface B of the
(6)補修部材挿入工程
補修部材挿入工程は、図9に示すように、被接合金属部材1の側面に対して各補修部材を挿入する工程である。補修部材挿入工程は、本実施形態においては、トンネル状空洞欠陥R1,R2に対して溝穴K2,K3を形成する溝穴形成工程と、未塑性化領域jに対して凹部K1を形成する凹部形成工程と、溝穴K2,K3及び凹部K1に各補修部材を挿入する補修部材挿入工程と、を含む。
(6) Repair Member Insertion Step The repair member insertion step is a step of inserting each repair member into the side surface of the
溝穴形成工程では、図9に示すように、第一側面C及び第二側面D(図示省略)に現れるトンネル状空洞欠陥R1,R2の周囲を、公知のエンドミル等で切削して所定の深さで溝穴K2,K3を形成する。溝穴K2,K3は、本実施形態においては略同等の大きさからなる。溝穴K2,K3は、円柱状に形成されているが、その形状が限定されるものではない。
なお、トンネル状空洞欠陥R1,R2が第一側面C及び第二側面Dに現れていない(露出していない)場合であっても、空洞欠陥が内在している場合があるため、第一側面C及び第二側面Dに係る表面側塑性化領域W1及び裏面側塑性化領域W2の第二金属部材1b側の適所に溝穴K2,K3を形成してもよい。
In the slot forming step, as shown in FIG. 9, the periphery of the tunnel-like cavity defects R 1 and R 2 appearing on the first side surface C and the second side surface D (not shown) is cut by a known end mill or the like and predetermined. Slots K2 and K3 are formed at a depth of. The slots K2 and K3 have substantially the same size in this embodiment. The slots K2 and K3 are formed in a cylindrical shape, but the shape is not limited.
Even if the tunnel-like cavity defects R 1 and R 2 do not appear (are not exposed) on the first side surface C and the second side surface D, the cavity defects may be inherent. Slots K2 and K3 may be formed at appropriate positions on the
凹部形成工程は、図8及び図9に示すように、第一側面C及び第二側面Dに現れる未塑性化領域jの周囲を公知のエンドミル等で切削して凹部K1を形成する工程である。凹部K1は、本実施形態においては、平面視長円状を呈し、所定の深さで形成されている。凹部K1の形状については限定されるものではないが、未塑性化領域jの全長に連続して形成されるとともに、凹部K1と表面側塑性化領域W1及び裏面側塑性化領域W2とが重複するように形成することが好ましい。なお、本実施形態においては、凹部K1の深さと、溝穴K2,K3の深さは同等に形成している。
なお、図9の(b)に示すように、突合部J1からトンネル状空洞欠陥R1の中心までの距離と、突合部J1から凹部K1の一辺である長辺K1aまでの距離は略同等となるように形成するのが好ましい。これにより、後記する側面本接合工程において、摩擦攪拌のルートを一直線上に形成することができる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the recess forming step is a step of cutting the periphery of the unplasticized region j appearing on the first side surface C and the second side surface D with a known end mill or the like to form the recess K1. . In the present embodiment, the recess K1 has an oval shape in plan view and is formed with a predetermined depth. Although the shape of the concave portion K1 is not limited, the concave portion K1 is formed continuously over the entire length of the unplasticized region j, and the concave portion K1, the front surface side plasticized region W1, and the back surface side plasticized region W2 overlap. It is preferable to form as follows. In the present embodiment, the depth of the recess K1 and the depth of the slots K2 and K3 are formed to be equal.
Incidentally, as shown in FIG. 9 (b), the distance from the butting portion J1 to the center of the tunnel-like void defects R 1, the distance from the butting portion J1 and a long side at K1a which is one side of the recess K1 is substantially equal It is preferable to form such that Thereby, the route of friction stirring can be formed in a straight line in the side surface main joining step described later.
補修部材挿入工程では、図9に示すように、溝穴K2,K3に第一空洞部補修部材U2、第二空洞部補修部材U3を挿入するとともに、凹部K1に凹部補修部材U1を挿入する。第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3は、被接合金属部材1と同等の組成からなり、溝穴K2,K3の形状と略同等の形状に形成されている。これにより、第一空洞部補修部材U2、第二空洞部補修部材U3は、溝穴K2,K3にほぼ隙間なく配置される。
また、凹部補修部材U1は、被接合金属部材1と同等の組成からなり、凹部K1の形状と略同等に形成されている。これにより、凹部補修部材U1は、凹部K1にほぼ隙間なく配置される。
In the repair member inserting step, as shown in FIG. 9, the first cavity repair member U2 and the second cavity repair member U3 are inserted into the slots K2 and K3, and the recess repair member U1 is inserted into the recess K1. The first cavity repair member U2 and the second cavity repair member U3 have the same composition as the bonded
Moreover, the recessed part repair member U1 consists of a composition equivalent to the to-
なお、凹部補修部材U1、第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3は、その表面と第一側面Cとが面一になるように形成しているが、これに限定されずに、各部材の厚みを大きくして、各部材が第一側面Cから突出するように形成してもよい。また、説明においては、第一側面Cを例にしたが、第二側面Dにおいても同様に溝穴形成工程、凹部形成工程及び補修部材挿入工程を行う。 In addition, although the recessed part repair member U1, the 1st cavity part repair member U2, and the 2nd cavity part repair member U3 are formed so that the surface and the 1st side surface C may become the same, it is not limited to this In addition, the thickness of each member may be increased so that each member protrudes from the first side surface C. In the description, the first side surface C is taken as an example, but the slot side forming step, the concave portion forming step, and the repair member inserting step are similarly performed on the second side surface D.
(7)第一側面本接合工程
第一側面本接合工程では、図10に示すように、第一側面Cに対して小型回転ツールFを用いて摩擦攪拌を行う。第一側面本接合工程は、被接合金属部材1に一対のタブ材を配置するタブ材配置工程と、第二空洞部補修部材U3に対して摩擦攪拌を行う第二空洞部補修部材摩擦攪拌工程と、凹部補修部材U1と被接合金属部材1との突合部J2に対して摩擦攪拌を行う凹部補修部材摩擦攪拌工程と、第一空洞部補修部材U2に対して摩擦攪拌を行う第一空洞部補修部材摩擦攪拌工程と、を含む。
(7) First side main joining step In the first side main joining step, friction agitation is performed on the first side C using a small rotary tool F as shown in FIG. The first side main joining process includes a tab material arranging process for arranging a pair of tab materials on the
タブ材配置工程では、被接合金属部材1の裏面Bに第一タブ材4を配置し、表面Aに第二タブ材5を配置する。第一タブ材4及び第二タブ材5の両端面は、被接合金属部材1の第一側面C及び第二側面D(図示省略)と面一に形成されている。また、被接合金属部材1と第一タブ材4及び第二タブ材5とを溶接により仮接合する。
In the tab material arranging step, the
第二空洞部補修部材摩擦攪拌工程は、図10の(a)に示すように、第二空洞部補修部材U3に対して摩擦攪拌を行う。本実施形態においては、第一タブ材4に設定された開始位置SM3に小型回転ツールFを挿入し、撹拌ピンF2の全体が第一タブ材4に入り込み、かつ、ショルダ部F1の下端面F11の全面が第一タブ材4の表面に接触したら、被接合金属部材1側に向けて相対移動させ、さらに、突合部J4を横切らせて第二空洞部補修部材U3上を移動させる。
ここで、図10の(b)に示すように、第一側面本接合工程で形成される第一側面側塑性化領域W3は、第二空洞部補修部材U3が第一側面側塑性化領域W3の内部に全て含まれるように形成されるのが好ましい。これにより、第二空洞部補修部材U3と溝穴K3の底面及び側面との突合部(突き合わせ面)が全て摩擦攪拌され、トンネル状空洞欠陥R2を確実に密閉することができる。
In the second cavity repair member friction stirring step, friction stirring is performed on the second cavity repair member U3 as shown in FIG. In the present embodiment, the small rotary tool F is inserted into the start position SM3 set on the
Here, as shown in FIG. 10 (b), the first side surface plasticizing region W3 formed in the first side main bonding step is such that the second cavity portion repair member U3 is the first side surface plasticizing region W3. It is preferable that it is formed so as to be entirely contained in the inside. This makes it possible to butting portion between the bottom and side surfaces of the second cavity portion the repair section U3 and slot K3 (abutting surface) are all friction stir, to reliably seal the tunnel-like void defects R 2.
小型回転ツールFが、第二空洞部補修部材U3を通過したら、そのまま凹部補修部材摩擦攪拌工程に移行する。凹部補修部材摩擦攪拌工程は、凹部補修部材U1の外周に沿って連続的に摩擦攪拌を行う。即ち、第二金属部材1bと凹部補修部材U1との突合部J2a、第一金属部材1aと凹部補修部材U1との突合部J2bに沿って小型回転ツールFを相対移動させて摩擦攪拌を行う。第一側面側塑性化領域W3の深さは、凹部K1の深さよりも大きく形成しているため、突合部J2の深さ方向の全長を摩擦攪拌することができる。
When the small rotary tool F passes through the second cavity repair member U3, the process proceeds to the recess repair member friction stirring step. In the recess repairing member friction stirring step, friction stirring is continuously performed along the outer periphery of the recess repairing member U1. That is, friction stirring is performed by relatively moving the small rotary tool F along the abutting portion J2a between the
図10の(c)に示すように、小型回転ツールFを凹部補修部材U1の外周に沿って一周させて、突合部J2a及び突合部J2bに対する摩擦攪拌を終えたら、小型回転ツールFを離脱させずに、そのまま再度突合部J2aに沿って摩擦攪拌を行い、第一空洞部補修部材U2上を移動させて第一空洞部補修部材摩擦攪拌工程に移行する。具体的な図示はしないが、第一側面本接合工程で形成される第一側面側塑性化領域W3は、第一空洞部補修部材U2が全て含むように形成されるのが好ましい。即ち、第一空洞部補修部材U2と溝穴K2の底面及び側面との突合部が摩擦攪拌されることが好ましい。これにより、トンネル状空洞欠陥R2の端部を確実に密閉することができる。
そして、小型回転ツールFが第一空洞部補修部材U2上を通過したら、そのまま突合部J5を横切って第二タブ材5に設定された終了位置EM3で小型回転ツールFを離脱させる。
As shown in FIG. 10 (c), when the small rotating tool F is made to make one round along the outer periphery of the concave portion repairing member U1 and the friction stir with respect to the abutting portion J2a and the abutting portion J2b is finished, the small rotating tool F is detached. Instead, the friction agitation is again performed along the abutting portion J2a, and the first cavity repair member U2 is moved to move to the first cavity repair member friction agitation process. Although not specifically illustrated, it is preferable that the first side surface plasticizing region W3 formed in the first side main bonding step is formed so that the first cavity repair member U2 includes all. That is, it is preferable that the abutting portion between the first cavity repair member U2 and the bottom and side surfaces of the slot K2 is frictionally stirred. Thus, it is possible to reliably seal the ends of the tunnel-like void defects R 2.
Then, a small rotary tool F is After passing through the first hollow portion the repair section above U2, disengaging the small rotary tool F at the end position E M3 set in the second tab member 5 as it across the butting portion J5.
なお、本実施形態においては、凹部補修部材U1の外周のみに摩擦攪拌を行ったが、これに限定されるものではなく、凹部補修部材U1の全面に摩擦攪拌を行ってもよい。この際、凹部K1の底面と凹部補修部材U1との突合部が全て摩擦攪拌されることが好ましい。これにより、水密性及び気密性をより高めることができる。 In the present embodiment, the frictional stirring is performed only on the outer periphery of the concave portion repairing member U1, but the present invention is not limited to this, and the entire surface of the concave portion repairing member U1 may be subjected to frictional stirring. At this time, it is preferable that all the abutting portions between the bottom surface of the concave portion K1 and the concave portion repairing member U1 are friction-stirred. Thereby, watertightness and airtightness can be improved more.
また、第一空洞部補修部材摩擦攪拌工程、第二空洞部補修部材摩擦攪拌工程では、第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3の直径を、第一側面側塑性化領域W3の幅(小型回転ツールFのショルダ部F1の外径X1と略同等)よりも小さく形成したため、第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3上を小型回転ツールFで通過させて摩擦攪拌を行った。しかし、回転ツールのショルダの外径よりも、第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3の直径が大きい場合には、第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3の外周に沿って回転ツールを移動させて摩擦攪拌を行ってもよい。また、このような場合には、回転ツールを往復させるなどして第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3の全面に亘って摩擦攪拌を行ってもよい。 In the first cavity repair member friction stirring step and the second cavity repair member friction stirring step, the diameters of the first cavity repair member U2 and the second cavity repair member U3 are set to the first side plasticity region W3. because of the formation width (small rotational outer diameter X 1 of the shoulder portion F1 of the tool F substantially equal) smaller than the a first cavity repair section U2 and the second cavity portion the repair section U3 upper passed a small rotary tool F Then, friction stirring was performed. However, when the diameters of the first cavity repair member U2 and the second cavity repair member U3 are larger than the outer diameter of the shoulder of the rotary tool, the first cavity repair member U2 and the second cavity repair member U3 Friction stirring may be performed by moving the rotary tool along the outer periphery. In such a case, friction stirring may be performed over the entire surface of the first cavity repair member U2 and the second cavity repair member U3 by reciprocating the rotary tool.
(8)第二側面本接合工程
第二側面本接合工程では、具体的な図示はしないが、第二側面Dに対して小型回転ツールFを用いて摩擦攪拌を行う。第二側面本接合工程で形成された塑性化領域を以下、第二側面側塑性化領域(図示省略)とする。第二側面本接合工程は、第二側面Dに摩擦攪拌を行うことを除いては第一側面本接合工程と略同等であるから、詳細な説明は省略する。なお、本実施形態においては、側面本接合工程として、被接合金属部材1の両側面から第一側面本接合工程及び第二側面本接合工程を行ったが、どちらか一方のみに行うだけでもよい。また、本実施形態に係る側面本接合工程においては、小型回転ツールFを用いたが、他の大きさの回転ツールを用いても構わない。
(8) Second side main joining step In the second side main joining step, although not specifically illustrated, friction stirring is performed on the second side D using the small rotary tool F. Hereinafter, the plasticized region formed in the second side main joining process is referred to as a second side-side plasticized region (not shown). Since the second side main joining step is substantially the same as the first side main joining step except that friction stirring is performed on the second side D, detailed description thereof is omitted. In addition, in this embodiment, although the 1st side surface main joining process and the 2nd side surface main joining process were performed from the both sides | surfaces of the to-
以上説明した接合方法によれば、被接合金属部材1の側面に形成された凹部K1に凹部補修部材U1を挿入するため、未塑性化領域jを塞ぐことができる。また、溝穴K2,K3に第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3をそれぞれ挿入するため、空洞欠陥R1,R2の端部を塞ぐことができる。そして、側面本接合工程で凹部補修部材U1、第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3と被接合金属部材1との突合部を摩擦攪拌するため、被接合金属部材1の気密性及び水密性を高めることができる。また、凹部K1は、表面側塑性化領域W1及び裏面側塑性化領域W2と重複しているため、第一第一側面側塑性化領域W3と表面側塑性化領域W1及び裏面側塑性化領域W2と重複させることができる。これにより、未塑性化領域j(図8参照)が全て密閉されるため、気密性及び水密性をより高めることができる。
また、第一側面本接合工程及び第二側面本接合工程においては、一旦挿入した小型回転ツールFを途中で離脱させることなく、一筆書きの要領で摩擦攪拌を行うため、作業性を高めることができる。
According to the joining method described above, since the recessed portion repairing member U1 is inserted into the recessed portion K1 formed on the side surface of the
Further, in the first side main joining step and the second side main joining step, workability is improved because friction stir is performed in the manner of one stroke writing without removing the small rotary tool F once inserted. it can.
ここで、トンネル状空洞欠陥R1,R2を摩擦攪拌する際に、仮に各補修部材を用いないと、トンネル状空洞欠陥R1,R2に充填するためのメタルが不足するため、第一側面側塑性化領域W3の表面に不可避的に形成される溝が大きくなる慮りがあった。しかし、本実施形態のように第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3を挿入することで、メタル不足を補うことができる。 Here, when friction-stirring the tunnel-like cavity defects R 1 and R 2 , if each repair member is not used, the metal for filling the tunnel-like cavity defects R 1 and R 2 is insufficient. There was a consideration that a groove inevitably formed on the surface of the side-side plasticized region W3 becomes large. However, the metal shortage can be compensated by inserting the first cavity repair member U2 and the second cavity repair member U3 as in the present embodiment.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲に置いて、適宜変更が可能である。なお、以下の説明においては、第一実施形態と同一の説明は省略する。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. In the following description, the same description as in the first embodiment is omitted.
[第二実施形態]
第一実施形態においては、凹部K1、溝穴K2及び溝穴K3に凹部補修部材U1、第一空洞部補修部材U2及び第二空洞部補修部材U3を挿入したが、これに限定されず、凹部K1、溝穴K2,K3に例えば溶接を行う溶接金属充填工程を行ってもよい。
溶接金属充填工程は、具体的な図示はしないが、第二実施形態においては、トンネル状空洞欠陥に対して溝穴を形成する溝穴形成工程と、未塑性化領域に対して凹部を形成する凹部形成工程と、溝穴及び凹部に溶接金属を充填する溶接金属充填工程と、を含む。溝穴形成工程及び凹部形成工程は、第一実施形態と略同等であるため、説明を省略する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the recess repair member U1, the first cavity repair member U2, and the second cavity repair member U3 are inserted into the recess K1, the slot K2, and the slot K3. For example, a weld metal filling step of performing welding on K1 and slots K2 and K3 may be performed.
Although the welding metal filling process is not specifically illustrated, in the second embodiment, a groove forming process for forming a hole for a tunnel-like cavity defect and a recess for an unplasticized region are formed. A recess forming step and a weld metal filling step of filling the groove and the recess with the weld metal. Since the slot forming step and the recess forming step are substantially the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
溶接は、例えばTIG溶接又はMIG溶接などの肉盛溶接を行って、凹部K1、溝穴K2,K3(図9参照)に溶接金属を充填すればよい。また、側面本接合工程で、凹部K1、溝穴K2,K3と前記溶接金属との界面を全て摩擦攪拌することにより、被接合金属部材1の気密性及び水密性を高めることができる。また、溶接金属を押し込みながら摩擦攪拌するため、より気密性及び水密性を高めることができる。
なお、第二実施形態の場合、肉盛溶接を行って、第一側面C(第二側面D)よりも突出した溶接金属を切削して第一側面C(第二側面D)を平滑に形成するのが好ましい。また、第一実施形態に係る補修部材挿入工程と第二実施形態に係る溶接金属充填工程とを組み合わせて接合を行ってもよい。
For welding, for example, overlay welding such as TIG welding or MIG welding is performed, and the weld metal may be filled in the recesses K1 and the slots K2 and K3 (see FIG. 9). Moreover, the airtightness and watertightness of the to-
In the case of the second embodiment, overlay welding is performed to cut the weld metal protruding from the first side surface C (second side surface D) to form the first side surface C (second side surface D) smoothly. It is preferable to do this. Moreover, you may join by combining the repair member insertion process which concerns on 1st embodiment, and the weld metal filling process which concerns on 2nd embodiment.
また、例えば、凹部形成工程の前に、第一側面C及び第二側面Dにおいて、小型回転ツールFを用いて突合部J1やタブ材と被接合金属部材1との突合部に対して仮接合を行ってもよい。また、被接合金属部材1の厚みが薄く、表面側塑性化領域W1と裏面側塑性化領域W2とが重複する場合は、凹部K1及び凹部補修部材U1は用いなくてもよい。
また、表面側塑性化領域W1と裏面側塑性化領域W2に酸化皮膜が形成されている場合は、溶接によって当該酸化皮膜を密閉するなどして被接合金属部材1の水密性及び気密性を高めることが好ましい。
また、本実施形態においては、回転ツールを右回転させた場合を例にして説明したが、回転ツールを左回転させた場合には、回転ツールの進行方向右側にトンネル状空洞欠陥が形成される可能性がある。つまり、回転ツールの回転方向及び進行方向によって摩擦攪拌を行う領域を適宜設定すればよい。また、本実施形態においては、トンネル状空洞欠陥の周辺を切削して溝穴を形成したが、これに限定されるものではなく、トンネル状空洞欠陥にそのまま空洞部補修部材を挿入してもよい。
Further, for example, before the recess forming step, the first side C and the second side D are temporarily joined to the abutting portion between the abutting portion J1 and the tab material and the joined
Moreover, when the oxide film is formed in the surface side plasticization area | region W1 and the back surface plasticization area | region W2, the said oxide film is sealed by welding etc., and the water-tightness and airtightness of the to-
Further, in the present embodiment, the case where the rotating tool is rotated to the right has been described as an example. However, when the rotating tool is rotated to the left, a tunnel-like cavity defect is formed on the right side in the traveling direction of the rotating tool. there is a possibility. That is, a region where friction stirring is performed may be appropriately set depending on the rotation direction and the traveling direction of the rotary tool. Further, in this embodiment, the periphery of the tunnel-like cavity defect is cut to form the slot, but the present invention is not limited to this, and the cavity repair member may be inserted into the tunnel-like cavity defect as it is. .
1 被接合金属部材
1a 第一金属部材
1b 第二金属部材
2 第一タブ材
3 第二タブ材
A 表面
B 裏面
C 第一側面
D 第二側面
F 小型回転ツール
G 大型回転ツール
j 未塑性化領域
K1 凹部
K2 溝穴
K3 溝穴
U1 凹部補修部材
U2 第一空洞部補修部材
U3 第二空洞部補修部材
P1 下穴
R1,R2 トンネル状空洞欠陥
W1 表面側塑性化領域
W2 裏面側塑性化領域
DESCRIPTION OF
Claims (12)
一対の前記金属部材の突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行なう第一本接合工程と、
前記突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、
前記被接合金属部材の側面において、前記第一本接合工程で形成された表面側塑性化領域及び前記第二本接合工程で形成された裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥に空洞部補修部材を挿入する空洞部補修部材挿入工程と、
前記突合部に対して前記被接合金属部材の側面から摩擦攪拌を行なう側面本接合工程と、を含み、
前記側面本接合工程は、
前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の間の未塑性化領域を摩擦攪拌するとともに、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方と、前記空洞部補修部材との突合部を摩擦攪拌することを特徴とする接合方法。 A joining method in which friction stir is performed on a metal member to be joined formed by abutting a pair of metal members,
A first main joining step in which friction agitation is performed from the surface of the metal member to be joined to the abutting portion of the pair of metal members;
A second main joining step in which friction agitation is performed from the back surface of the metal member to be joined to the abutting portion;
A cavity formed in at least one of the front side plasticization region formed in the first main joining step and the back side plasticization region formed in the second main joining step on the side surface of the metal member to be joined A cavity repair member insertion step of inserting the cavity repair member into the defect;
A side main joining step in which friction agitation is performed from the side surface of the metal member to be joined to the abutting portion, and
The side surface main joining step includes
Friction stirring the unplasticized region between the front surface side plasticized region and the back surface side plasticized region, and at least one of the front surface side plasticized region and the back surface side plasticized region, and the cavity repair A joining method characterized by friction-stirring an abutting portion with a member.
前記被接合金属部材の側面において、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥の周囲を切削して溝穴を形成する溝穴形成工程を含み、前記溝穴に前記空洞部補修部材を挿入することを特徴とする請求項1に記載の接合方法。 The cavity repair member insertion step includes
Including a slot forming step of forming a slot by cutting around a cavity defect formed in at least one of the front surface side plasticized region and the back side plasticized region on the side surface of the metal member to be bonded; The joining method according to claim 1, wherein the cavity repair member is inserted into the slot.
一対の前記金属部材の突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行なう第一本接合工程と、
前記突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、
前記被接合金属部材の側面において、前記第一本接合工程で形成された表面側塑性化領域及び前記第二本接合工程で形成された裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥に溶接金属を充填する溶接金属充填工程と、
前記突合部に対して前記被接合金属部材の側面から摩擦攪拌を行なう側面本接合工程と、を含み、
前記側面本接合工程は、
前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の間の未塑性化領域を摩擦攪拌するとともに、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方と、前記溶接金属との界面を摩擦攪拌することを特徴とする接合方法。 A joining method in which friction stir is performed on a metal member to be joined formed by abutting a pair of metal members,
A first main joining step in which friction agitation is performed from the surface of the metal member to be joined to the abutting portion of the pair of metal members;
A second main joining step in which friction agitation is performed from the back surface of the metal member to be joined to the abutting portion;
A cavity formed in at least one of the front side plasticization region formed in the first main joining step and the back side plasticization region formed in the second main joining step on the side surface of the metal member to be joined A weld metal filling process for filling the defect with weld metal;
A side main joining step in which friction agitation is performed from the side surface of the metal member to be joined to the abutting portion, and
The side surface main joining step includes
While friction-stirring an unplasticized region between the front side plasticized region and the back side plasticized region, at least one of the front side plasticized region and the back side plasticized region, and the weld metal A joining method characterized by friction-stirring the interface.
前記被接合金属部材の側面において、前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方に形成された空洞欠陥の周囲を切削して溝穴を形成する溝穴形成工程を含み、前記溝穴に前記溶接金属を充填することを特徴とする請求項3に記載の接合方法。 The weld metal filling step includes
Including a slot forming step of forming a slot by cutting around a cavity defect formed in at least one of the front surface side plasticized region and the back side plasticized region on the side surface of the metal member to be bonded; The joining method according to claim 3, wherein the weld metal is filled in the slot.
一対の前記金属部材の突合部に対して前記被接合金属部材の表面から摩擦攪拌を行なう第一本接合工程と、
前記突合部に対して前記被接合金属部材の裏面から摩擦攪拌を行う第二本接合工程と、
前記被接合金属部材の側面において、前記第一本接合工程で形成された表面側塑性化領域と前記第二本接合工程で形成された裏面側塑性化領域の間の未塑性化領域に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部に凹部補修部材を挿入する凹部補修部材挿入工程と、
前記凹部補修部材と一方の前記金属部材との突合部及び前記凹部補修部材と他方の前記金属部材との突合部に対して摩擦攪拌を行う側面本接合工程と、を含むことを特徴とする接合方法。 A joining method in which friction stir is performed on a metal member to be joined formed by abutting a pair of metal members,
A first main joining step in which friction agitation is performed from the surface of the metal member to be joined to the abutting portion of the pair of metal members;
A second main joining step in which friction agitation is performed from the back surface of the metal member to be joined to the abutting portion;
On the side surface of the metal member to be joined, a recess is formed in the unplasticized region between the front side plasticized region formed in the first main joining step and the back side plasticized region formed in the second main joining step. A recess forming step to be formed;
A recess repair member inserting step of inserting a recess repair member into the recess;
And a side main joining step in which friction agitation is performed on the abutting portion between the recessed portion repairing member and the one metal member and the abutting portion between the recessed portion repairing member and the other metal member. Method.
前記溝穴に空洞部補修部材を挿入する空洞部補修部材挿入工程と、を含み、
前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方と、前記空洞部補修部材との突合部に対して摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項5に記載の接合方法。 A slot forming step of forming a slot by cutting around a cavity defect formed in at least one of the front surface side plasticized region and the back side plasticized region;
A cavity repair member inserting step of inserting a cavity repair member into the slot, and
The joining method according to claim 5, wherein friction agitation is performed on an abutting portion between at least one of the front surface side plasticizing region and the back surface side plasticizing region and the cavity repair member.
前記溝穴に空洞部補修部材を挿入する空洞部補修部材挿入工程と、を含み、
前記表面側塑性化領域及び前記裏面側塑性化領域の少なくともいずれか一方と、前記空洞部補修部材との突合部の全面に亘って摩擦攪拌を行うことを特徴とする請求項5に記載の接合方法。 A slot forming step of forming a slot by cutting around a cavity defect formed in at least one of the front surface side plasticized region and the back side plasticized region;
A cavity repair member inserting step of inserting a cavity repair member into the slot, and
6. The joining according to claim 5, wherein friction stir is performed over the entire abutting portion between at least one of the front surface side plasticized region and the back surface side plasticized region and the cavity repair member. Method.
前記第一本接合工程及び前記第二本接合工程で用いる回転ツールよりも小さいことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の接合方法。 The rotary tool used in the side main joining process is:
The joining method according to any one of claims 1 to 8, wherein the joining method is smaller than a rotary tool used in the first main joining step and the second main joining step.
The pilot hole is formed in advance at a planned insertion position of a rotary tool used in the first main joining step, the second main joining step, and the side main joining step. The joining method according to item.
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