JPH11226759A - アルミニウム部材の接合方法 - Google Patents
アルミニウム部材の接合方法Info
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- JPH11226759A JPH11226759A JP10050129A JP5012998A JPH11226759A JP H11226759 A JPH11226759 A JP H11226759A JP 10050129 A JP10050129 A JP 10050129A JP 5012998 A JP5012998 A JP 5012998A JP H11226759 A JPH11226759 A JP H11226759A
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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
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- B23K20/122—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 using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合部の強度低下が小さく、余盛がなく歪み
の少ない接合部が得られ、自動車用スペースフレームや
車両構体の接合に有効に適用されるアルミニウム部材の
接合方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム部材を突合わせ接合する方
法において、突合わせ部に該アルミニウム部材と同じ材
質の裏当てを配設し、突合わせ部を裏当てとともに摩擦
撹拌接合する。
の少ない接合部が得られ、自動車用スペースフレームや
車両構体の接合に有効に適用されるアルミニウム部材の
接合方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム部材を突合わせ接合する方
法において、突合わせ部に該アルミニウム部材と同じ材
質の裏当てを配設し、突合わせ部を裏当てとともに摩擦
撹拌接合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム部材
の接合方法、詳しくは摩擦撹拌接合法によるアルミニウ
ム部材の接合方法に関する。
の接合方法、詳しくは摩擦撹拌接合法によるアルミニウ
ム部材の接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、輸送機器については環境保護の観
点から軽量化が強く要請されており、そのためアルミニ
ウムが多く使用されるようになっている。例えば、自動
車の軽量化の施策の一つとして、アルミニウム合金形材
を成形して組み立てボディセパネルを張るスペースフレ
ーム構造が提案されている。
点から軽量化が強く要請されており、そのためアルミニ
ウムが多く使用されるようになっている。例えば、自動
車の軽量化の施策の一つとして、アルミニウム合金形材
を成形して組み立てボディセパネルを張るスペースフレ
ーム構造が提案されている。
【０００３】この方法においては、形材を曲げ加工など
で成形し接合するが、接合には通常ＭＩＧまたはＴＩＧ
によるアーク溶接が適用されている。しかしながら、輸
送機器用として多用されている６０００系アルミニウム
合金をアーク溶接した場合、溶接時の入熱によって溶接
熱影響部が軟化し、形材の強度低下が大きくなるという
難点がある。
で成形し接合するが、接合には通常ＭＩＧまたはＴＩＧ
によるアーク溶接が適用されている。しかしながら、輸
送機器用として多用されている６０００系アルミニウム
合金をアーク溶接した場合、溶接時の入熱によって溶接
熱影響部が軟化し、形材の強度低下が大きくなるという
難点がある。
【０００４】自動車以外の車両においても６０００系ア
ルミニウム合金が多く使用されているため、同様の問題
が生じている。また、アーク溶接においては入熱による
歪が大きくなり易く、後工程として歪矯正が必要となる
場合が多く、改善が望まれている。
ルミニウム合金が多く使用されているため、同様の問題
が生じている。また、アーク溶接においては入熱による
歪が大きくなり易く、後工程として歪矯正が必要となる
場合が多く、改善が望まれている。
【０００５】とくに、アルミニウムハニカムコアの両面
にアルミニウムの面板をろう付け接合したアルミニウム
ハニカムパネルは、高速車両構体の構成部材として注目
されているが、アルミニウムハニカムパネルの端縁部に
配設したアルミニウム形材同士をアーク溶接して、ハニ
カムパネルを連結する場合、熱歪や余盛削除により溶接
部が変形して車両の外観を損ねるという問題があり、ま
た、アーク溶接に特有のブローホールや凝固割れなどの
欠陥の発生も少なくなく、その手直しのため多大の工数
を要するとともに、さらに外観を損ねる。形材として６
０００系合金が用いられる場合には、前記のように溶接
時の入熱によって溶接熱影響部が軟化し、形材の強度低
下が大きくなるという難点もある。
にアルミニウムの面板をろう付け接合したアルミニウム
ハニカムパネルは、高速車両構体の構成部材として注目
されているが、アルミニウムハニカムパネルの端縁部に
配設したアルミニウム形材同士をアーク溶接して、ハニ
カムパネルを連結する場合、熱歪や余盛削除により溶接
部が変形して車両の外観を損ねるという問題があり、ま
た、アーク溶接に特有のブローホールや凝固割れなどの
欠陥の発生も少なくなく、その手直しのため多大の工数
を要するとともに、さらに外観を損ねる。形材として６
０００系合金が用いられる場合には、前記のように溶接
時の入熱によって溶接熱影響部が軟化し、形材の強度低
下が大きくなるという難点もある。
【０００６】ＴＩＧ、ＭＩＧなどのイナートガス溶接に
代わるアルミニウムの接合方法として、摩擦圧接、レー
ザー接合、機械的接合、接着なども知られているが、施
工性、信頼性あるいはコストなどの点で適用が制限され
る。このうち、摩擦圧接は、接合すべき材料を相対的に
高速回転させて擦り合わせ、摩擦熱で接合部が高温にな
った時点で材料を押し付けて回転を止め、材料を接合す
るものであるが、最近、摩擦圧接を突合わせ部の接合に
応用した技術が開発されている。
代わるアルミニウムの接合方法として、摩擦圧接、レー
ザー接合、機械的接合、接着なども知られているが、施
工性、信頼性あるいはコストなどの点で適用が制限され
る。このうち、摩擦圧接は、接合すべき材料を相対的に
高速回転させて擦り合わせ、摩擦熱で接合部が高温にな
った時点で材料を押し付けて回転を止め、材料を接合す
るものであるが、最近、摩擦圧接を突合わせ部の接合に
応用した技術が開発されている。
【０００７】この方法は、硬質の裏当ての上に接合すべ
き材料を突き合わせて拘束し、硬質の非消耗のピン型プ
ローブを高速回転させながら突合わせ部に押し付け、突
合わせ部を摩擦熱により塑性可能として、ピン型プロー
ブを突合わせ部に差し込み、高速回転させながら突合わ
せ部に沿って移動させるというもので、摩擦撹拌接合と
もいわれている。（アメリカ特許第5,460,317 号明細
書、特表平7-505090号公報、特表平7-508073号公報な
ど）
き材料を突き合わせて拘束し、硬質の非消耗のピン型プ
ローブを高速回転させながら突合わせ部に押し付け、突
合わせ部を摩擦熱により塑性可能として、ピン型プロー
ブを突合わせ部に差し込み、高速回転させながら突合わ
せ部に沿って移動させるというもので、摩擦撹拌接合と
もいわれている。（アメリカ特許第5,460,317 号明細
書、特表平7-505090号公報、特表平7-508073号公報な
ど）
【０００８】摩擦撹拌接合によれば、接合部が溶融しな
いから接合部の強度低下が小さく、酸化皮膜などの表面
状態の問題も回避でき、フラットな接合面が得られ、接
合部の深さの制御が可能であるなどの優れた利点があ
る。一方、接合作業においては硬質の裏当てが必要なた
め、接合後に裏当てが除去できないような中空材などを
接合する場合には問題がある。
いから接合部の強度低下が小さく、酸化皮膜などの表面
状態の問題も回避でき、フラットな接合面が得られ、接
合部の深さの制御が可能であるなどの優れた利点があ
る。一方、接合作業においては硬質の裏当てが必要なた
め、接合後に裏当てが除去できないような中空材などを
接合する場合には問題がある。
【０００９】例えば、図１１に示すように、アルミニウ
ムハニカムコアＨＣの両面にアルミニウムの面板Ｐを、
ろう付けなどの手段で接合してなるアルミニウムハニカ
ムパネルＨＰを、ハニカムパネルＨＰの端部に配設した
アルミニウムの押出形材からなる枠材Ｆを介して接合し
ようとする場合、枠材Ｆをロ字状になるように突合わ
せ、突合わせ部のロ字状の開口部に、図１２に示すよう
な、一対のくさび型の鋼製治具Ｓ1 、Ｓ2 を挿入し、こ
れを裏当てとして、回転円筒体３の先端にピン５を設け
たプローブ３を用いて摩擦撹拌接合を行い、接合部Ｗを
形成した後、くさび型鋼製治具Ｓ1 、Ｓ2 を引き抜くこ
とも提案されている。
ムハニカムコアＨＣの両面にアルミニウムの面板Ｐを、
ろう付けなどの手段で接合してなるアルミニウムハニカ
ムパネルＨＰを、ハニカムパネルＨＰの端部に配設した
アルミニウムの押出形材からなる枠材Ｆを介して接合し
ようとする場合、枠材Ｆをロ字状になるように突合わ
せ、突合わせ部のロ字状の開口部に、図１２に示すよう
な、一対のくさび型の鋼製治具Ｓ1 、Ｓ2 を挿入し、こ
れを裏当てとして、回転円筒体３の先端にピン５を設け
たプローブ３を用いて摩擦撹拌接合を行い、接合部Ｗを
形成した後、くさび型鋼製治具Ｓ1 、Ｓ2 を引き抜くこ
とも提案されている。
【００１０】しかしながら、この方法においては、くさ
び型鋼製治具を挿入して枠材に押し当てるための調整が
必ずしも容易ではなく、健全な接合部が得られない場合
も少なくない。くさび型鋼製治具は重く取扱いが容易で
はない。治具の挿入、除去作業を伴うため接合作業工程
が煩わしい。ロ字状の開口部が小さいと治具の挿入が困
難となるなど、多くの問題点がある。
び型鋼製治具を挿入して枠材に押し当てるための調整が
必ずしも容易ではなく、健全な接合部が得られない場合
も少なくない。くさび型鋼製治具は重く取扱いが容易で
はない。治具の挿入、除去作業を伴うため接合作業工程
が煩わしい。ロ字状の開口部が小さいと治具の挿入が困
難となるなど、多くの問題点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）部材を突合わ
せて摩擦接合する方法において、とくに中空材など、接
合後に裏当てが除去できないアルミニウム部材を摩擦撹
拌接合する場合における従来の問題点を解消するために
なされたものであり、その目的は、アルミニウム部材の
内部に接合部とともに摩擦撹拌接合された裏当てを残す
ことにより、中空材などの接合を可能とし、強度低下が
小さく熱歪や余盛により接合部が変形することのない接
合部を形成することができるアルミニウム部材の接合方
法を提供することにある。
ム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）部材を突合わ
せて摩擦接合する方法において、とくに中空材など、接
合後に裏当てが除去できないアルミニウム部材を摩擦撹
拌接合する場合における従来の問題点を解消するために
なされたものであり、その目的は、アルミニウム部材の
内部に接合部とともに摩擦撹拌接合された裏当てを残す
ことにより、中空材などの接合を可能とし、強度低下が
小さく熱歪や余盛により接合部が変形することのない接
合部を形成することができるアルミニウム部材の接合方
法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるアルミニウム部材の接合方法は、アル
ミニウム部材を突合わせ接合する方法であって、突合わ
せ部に該アルミニウム部材と同じ材質の裏当てを配設
し、突合わせ部を裏当てとともに摩擦撹拌接合すること
を第１の特徴とする。
めの本発明によるアルミニウム部材の接合方法は、アル
ミニウム部材を突合わせ接合する方法であって、突合わ
せ部に該アルミニウム部材と同じ材質の裏当てを配設
し、突合わせ部を裏当てとともに摩擦撹拌接合すること
を第１の特徴とする。
【００１３】第２の特徴は、アルミニウム部材が中空部
材であり、該中空部材を長手方向に突合わせ接合する方
法であって、中空部材の突合わせ部の内部に突合わせ部
の内周面に沿って中空部材と同じ材質の裏当てを配設
し、好ましくは突合わせ部と裏当てとの間隙を１ｍｍ以
下として、突合わせ部を裏当てとともに摩擦撹拌接合す
ることにある。
材であり、該中空部材を長手方向に突合わせ接合する方
法であって、中空部材の突合わせ部の内部に突合わせ部
の内周面に沿って中空部材と同じ材質の裏当てを配設
し、好ましくは突合わせ部と裏当てとの間隙を１ｍｍ以
下として、突合わせ部を裏当てとともに摩擦撹拌接合す
ることにある。
【００１４】また、アルミニウム部材が長手方向に連続
する開口部をそなえた形材であり、該形材の開口部同士
を互いに突合わせ接合する方法であって、形材の開口部
を互いに突合わせることにより形成された中空部材の内
部に形材と同じ材質の裏当てを突合わせ部に沿って配設
し、好ましくは突合わせ部と裏当てとの間隙を１ｍｍ以
下として、突合わせ部を裏当てとともに摩擦撹拌接合す
ることを本発明の第３の特徴とする。
する開口部をそなえた形材であり、該形材の開口部同士
を互いに突合わせ接合する方法であって、形材の開口部
を互いに突合わせることにより形成された中空部材の内
部に形材と同じ材質の裏当てを突合わせ部に沿って配設
し、好ましくは突合わせ部と裏当てとの間隙を１ｍｍ以
下として、突合わせ部を裏当てとともに摩擦撹拌接合す
ることを本発明の第３の特徴とする。
【００１５】さらに、アルミニウム部材が角管状部材で
あり、交差型継ぎ手を形成するために該角管状部材を突
合わせ接合する方法において、第１の角管状部材の側面
に第２の角管状部材を当接し、当接部における第２の角
管状部材の内部に角管状部材と同じ材質の裏当てを配設
し、当接部を裏当てとともに摩擦撹拌接合することを本
発明の第４の特徴とし、第１の角管状部材の側面に第２
の角管状部材を当接し、第１の角管状部材の側面と第２
の角管状部材により形成される隅角部に三角柱状部材を
嵌着し、該三角柱状部材とともに隅角部を摩擦撹拌接合
することを第５の特徴とする。
あり、交差型継ぎ手を形成するために該角管状部材を突
合わせ接合する方法において、第１の角管状部材の側面
に第２の角管状部材を当接し、当接部における第２の角
管状部材の内部に角管状部材と同じ材質の裏当てを配設
し、当接部を裏当てとともに摩擦撹拌接合することを本
発明の第４の特徴とし、第１の角管状部材の側面に第２
の角管状部材を当接し、第１の角管状部材の側面と第２
の角管状部材により形成される隅角部に三角柱状部材を
嵌着し、該三角柱状部材とともに隅角部を摩擦撹拌接合
することを第５の特徴とする。
【００１６】本発明の第６の特徴は、アルミニウム部材
が、アルミニウムハニカムコアの両面にアルミニウム面
板を接合してなるアルミニウムハニカムパネルの端部に
配設されたアルミニウム形材であり、アルミニウムハニ
カムパネルを連結するために該アルミニウム形材同士を
互いに突合わせ接合する方法であって、アルミニウム形
材を突合わせることにより形成された中空部材の内部に
アルミニウム形材と同じ材質の裏当てを突合わせ部に沿
って配設し、突合わせ部を裏当てとともに摩擦撹拌接合
することにある。
が、アルミニウムハニカムコアの両面にアルミニウム面
板を接合してなるアルミニウムハニカムパネルの端部に
配設されたアルミニウム形材であり、アルミニウムハニ
カムパネルを連結するために該アルミニウム形材同士を
互いに突合わせ接合する方法であって、アルミニウム形
材を突合わせることにより形成された中空部材の内部に
アルミニウム形材と同じ材質の裏当てを突合わせ部に沿
って配設し、突合わせ部を裏当てとともに摩擦撹拌接合
することにある。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、アルミニウム部材が中
空管、中空形材のような中空部材を長手方向に接合する
場合、長手方向に連続する開口部をそなえた形材、例え
ばコ字状形材を長手方向に突合わせ接合する場合に好適
に使用される。中空部材を長手方向に突合わせ接合する
方法においては、中空部材の突合わせ部の内部に突合わ
せ部の内周面に沿って中空部材と同じ材質の裏当てを配
設する。
空管、中空形材のような中空部材を長手方向に接合する
場合、長手方向に連続する開口部をそなえた形材、例え
ばコ字状形材を長手方向に突合わせ接合する場合に好適
に使用される。中空部材を長手方向に突合わせ接合する
方法においては、中空部材の突合わせ部の内部に突合わ
せ部の内周面に沿って中空部材と同じ材質の裏当てを配
設する。
【００１８】アルミニウムの中空管を長手方向に接合す
る場合は、図１に示すように、中空管Ｔ1 およびＴ2 の
突合わせ部１の中空管の内部に、中空管Ｔ1 、Ｔ2 と同
じ材質の裏当て２を配設する。例えば、裏当て２は押出
材、抽伸材または圧延材から環状に成形される。突合わ
せ部１の中空管Ｔ1 、Ｔ2 の内面と裏当てとの間隙ｃは
０．５ｍｍ以下とするのが好ましく、間隙ｃが１ｍｍを
越えると接合部にトンネル状の穴が形成されるなど欠陥
が生じ易い。また、裏当て２には図１に示すように若干
のテーパーＴを設けるのが好ましい。
る場合は、図１に示すように、中空管Ｔ1 およびＴ2 の
突合わせ部１の中空管の内部に、中空管Ｔ1 、Ｔ2 と同
じ材質の裏当て２を配設する。例えば、裏当て２は押出
材、抽伸材または圧延材から環状に成形される。突合わ
せ部１の中空管Ｔ1 、Ｔ2 の内面と裏当てとの間隙ｃは
０．５ｍｍ以下とするのが好ましく、間隙ｃが１ｍｍを
越えると接合部にトンネル状の穴が形成されるなど欠陥
が生じ易い。また、裏当て２には図１に示すように若干
のテーパーＴを設けるのが好ましい。
【００１９】突合わせ部１の摩擦撹拌接合は、回転円筒
体４と回転円筒体４の先端に設けられたピン５からなる
鋼製非消耗プローブ３を高速回転させ、突合わせ部１お
よび裏当て２にピン５を挿入し、高速回転させた状態で
突合わせ部１に沿って水平に移動ささせることにより行
い、突合わせ部１を裏当て２とともに接合ごう。ピン５
の長さは、中空管の肉厚ｔに対して１ｔ〜２ｔとするの
が好ましく、裏当て２の幅は、１ｔ〜５ｔとするのが好
ましい。
体４と回転円筒体４の先端に設けられたピン５からなる
鋼製非消耗プローブ３を高速回転させ、突合わせ部１お
よび裏当て２にピン５を挿入し、高速回転させた状態で
突合わせ部１に沿って水平に移動ささせることにより行
い、突合わせ部１を裏当て２とともに接合ごう。ピン５
の長さは、中空管の肉厚ｔに対して１ｔ〜２ｔとするの
が好ましく、裏当て２の幅は、１ｔ〜５ｔとするのが好
ましい。
【００２０】アルミニウムの中空角形形材を長手方向に
接合する場合は、中空管の接合の場合と同様、図２に示
すように、接合すべき中空形材Ｅ1 、Ｅ2 の突合わせ部
１の内部に、中空形材Ｅ1 、Ｅ2 と同じ材質からなる裏
当て２を配設する。突合わせ部１の中空形材Ｅ1 、Ｅ2
の内面と裏当て２との間隙（図２には図示せず）は、中
空管の接合の場合と同様、１ｍｍ以下とするのが好まし
い。また、裏当て２には図２に示すように若干のテーパ
ーＴを設けるのが好ましい。
接合する場合は、中空管の接合の場合と同様、図２に示
すように、接合すべき中空形材Ｅ1 、Ｅ2 の突合わせ部
１の内部に、中空形材Ｅ1 、Ｅ2 と同じ材質からなる裏
当て２を配設する。突合わせ部１の中空形材Ｅ1 、Ｅ2
の内面と裏当て２との間隙（図２には図示せず）は、中
空管の接合の場合と同様、１ｍｍ以下とするのが好まし
い。また、裏当て２には図２に示すように若干のテーパ
ーＴを設けるのが好ましい。
【００２１】突合わせ部１の摩擦撹拌接合は、図１と同
一の態様で行い、接合部Ｗを形成する。接合部Ｗに接合
開始端、終了端が残らないように、接合前に突合わせ部
の中空形材の側面にタブ材６、６を配置し、摩擦撹拌接
合の開始端および終了端がタブ材６、６上に来るように
する。
一の態様で行い、接合部Ｗを形成する。接合部Ｗに接合
開始端、終了端が残らないように、接合前に突合わせ部
の中空形材の側面にタブ材６、６を配置し、摩擦撹拌接
合の開始端および終了端がタブ材６、６上に来るように
する。
【００２２】アルミニウム部材が長手方向に連続する開
口部をそなえた形材であり、この形材の開口部同士を互
いに突合わせ接合する場合は、図３に示すように、コ字
状の形材Ｅ3 、Ｅ4 の開口部を互いに突合わせることに
より形成された中空部材の内部に形材Ｅ3 、Ｅ4 と同じ
材質の裏当て２を突合わせ部に沿って配設し、好ましく
は突合わせ部１の形材Ｅ3 、Ｅ4 の内面と裏当て２との
間隙ｃを１ｍｍ以下として、突合わせ部を裏当てととも
に摩擦撹拌接合する。
口部をそなえた形材であり、この形材の開口部同士を互
いに突合わせ接合する場合は、図３に示すように、コ字
状の形材Ｅ3 、Ｅ4 の開口部を互いに突合わせることに
より形成された中空部材の内部に形材Ｅ3 、Ｅ4 と同じ
材質の裏当て２を突合わせ部に沿って配設し、好ましく
は突合わせ部１の形材Ｅ3 、Ｅ4 の内面と裏当て２との
間隙ｃを１ｍｍ以下として、突合わせ部を裏当てととも
に摩擦撹拌接合する。
【００２３】アルミニウム部材が角管状部材であり、交
差型継ぎ手を形成するために、この角管状部材を突合わ
せ接合する実施態様について説明すると、図４に示すよ
うに、第１の角管状部材Ｅ5 の側面に第２の角管状部材
Ｅ6 、Ｅ7 を当接し、当接部７、７における第２の角管
状部材Ｅ6 、Ｅ7 の内部に角管状部材と同じ材質の裏当
て２、２を配設し、当接部７を裏当て２とともに摩擦撹
拌接合して接合部Ｗを形成する。
差型継ぎ手を形成するために、この角管状部材を突合わ
せ接合する実施態様について説明すると、図４に示すよ
うに、第１の角管状部材Ｅ5 の側面に第２の角管状部材
Ｅ6 、Ｅ7 を当接し、当接部７、７における第２の角管
状部材Ｅ6 、Ｅ7 の内部に角管状部材と同じ材質の裏当
て２、２を配設し、当接部７を裏当て２とともに摩擦撹
拌接合して接合部Ｗを形成する。
【００２４】図５に示すように、第１の角管状部材Ｅ5
の側面に第２の角管状部材Ｅ6 、Ｅ7 を当接し、第１の
角管状部材Ｅ5 の側面と第２の角管状部材Ｅ6 、Ｅ7 に
より形成される隅角部に三角柱状部材８を嵌着し、図６
に示すように、この三角柱状部材８とともに隅角部を摩
擦撹拌接合する工程を併用することもできる。三角柱状
部材８は、摩擦撹拌接合の開始端および終了端を位置さ
せるタブ材としての役割を果たすこともできる。図７に
示すように、三角柱状部材７の上端部をタブ材として用
い、接合後に上端部を切除することもできる。
の側面に第２の角管状部材Ｅ6 、Ｅ7 を当接し、第１の
角管状部材Ｅ5 の側面と第２の角管状部材Ｅ6 、Ｅ7 に
より形成される隅角部に三角柱状部材８を嵌着し、図６
に示すように、この三角柱状部材８とともに隅角部を摩
擦撹拌接合する工程を併用することもできる。三角柱状
部材８は、摩擦撹拌接合の開始端および終了端を位置さ
せるタブ材としての役割を果たすこともできる。図７に
示すように、三角柱状部材７の上端部をタブ材として用
い、接合後に上端部を切除することもできる。
【００２５】図８に示すように、アルミニウム部材が、
アルミニウムハニカムコア１１の両面にアルミニウム面
板１３、１４を、ろう付けなどの手段で接合してなるア
ルミニウムハニカムパネルＨ1 、およびアルミニウムハ
ニカムコア１２の両面にアルミニウム面板１５、１６を
接合してなるアルミニウムハニカムパネルＨ2 の端部に
配設されたアルミニウム形材９、１０であり、アルミニ
ウムハニカムパネルＨ1 、Ｈ2 を連結するためにアルミ
ニウム形材９、１０同士を互いに突合わせ接合する場合
は、アルミニウム形材を突合わせることにより形成され
た中空部材の内部に形材と同じ材質の裏当て２を突合わ
せ部１に沿って配設し、突合わせ部１のアルミニウム形
材９、１０を裏当てとともに摩擦撹拌接合する。
アルミニウムハニカムコア１１の両面にアルミニウム面
板１３、１４を、ろう付けなどの手段で接合してなるア
ルミニウムハニカムパネルＨ1 、およびアルミニウムハ
ニカムコア１２の両面にアルミニウム面板１５、１６を
接合してなるアルミニウムハニカムパネルＨ2 の端部に
配設されたアルミニウム形材９、１０であり、アルミニ
ウムハニカムパネルＨ1 、Ｈ2 を連結するためにアルミ
ニウム形材９、１０同士を互いに突合わせ接合する場合
は、アルミニウム形材を突合わせることにより形成され
た中空部材の内部に形材と同じ材質の裏当て２を突合わ
せ部１に沿って配設し、突合わせ部１のアルミニウム形
材９、１０を裏当てとともに摩擦撹拌接合する。
【００２６】図９に示すように、裏当て２を突合わせ端
から突出させ、突出部に（形材の厚さ）＋（面板の厚
さ）の厚みをそなえたタブ材１７、１８を配設して摩擦
撹拌接合することにより、接合開始端および終了端がタ
ブ材上に来るようにし、タブ材を含む突出部を接合後に
切除することもできる。
から突出させ、突出部に（形材の厚さ）＋（面板の厚
さ）の厚みをそなえたタブ材１７、１８を配設して摩擦
撹拌接合することにより、接合開始端および終了端がタ
ブ材上に来るようにし、タブ材を含む突出部を接合後に
切除することもできる。
【００２７】この場合、プローブ３のピン５の長さは、
ハニカムパネルの｛（面板の厚さ）＋（形材の厚さ）｝
×１〜２とするのが好ましく、裏当て２は、必ずしもソ
リッド材である必要はなく、接合に影響しない範囲で軽
量化のために、孔を穿設したものでもよい。
ハニカムパネルの｛（面板の厚さ）＋（形材の厚さ）｝
×１〜２とするのが好ましく、裏当て２は、必ずしもソ
リッド材である必要はなく、接合に影響しない範囲で軽
量化のために、孔を穿設したものでもよい。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例１ 外径４００ｍｍ、肉厚５ｍｍの２０２４合金管（Ｔ６
材）の突合わせ部に、図１に示すように、１／５０のテ
ーパーを設けた同材質の幅２０ｍｍの裏当て２を、突合
わせ部１の両側の管材に１０ｍｍづつ掛かり、間隙ｃが
０．１ｍｍ以下となるように挿入し、固定した。
明する。 実施例１ 外径４００ｍｍ、肉厚５ｍｍの２０２４合金管（Ｔ６
材）の突合わせ部に、図１に示すように、１／５０のテ
ーパーを設けた同材質の幅２０ｍｍの裏当て２を、突合
わせ部１の両側の管材に１０ｍｍづつ掛かり、間隙ｃが
０．１ｍｍ以下となるように挿入し、固定した。
【００２９】ピン長さ６．５ｍｍ、ピン径６ｍｍ、回転
円筒体径１６ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら突合わせ部に挿入し、３００ｍｍ／分の速
さで管を回転させピンを引き抜いたところ、余盛のない
平滑な接合部が形成された。接合部の硬さは、最も軟化
の大きい部分で母材の７５％であった。
円筒体径１６ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら突合わせ部に挿入し、３００ｍｍ／分の速
さで管を回転させピンを引き抜いたところ、余盛のない
平滑な接合部が形成された。接合部の硬さは、最も軟化
の大きい部分で母材の７５％であった。
【００３０】実施例２ 縦２０ｍｍ、横３０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの６Ｎ０１角
型中空形材（Ｔ５材）の突合わせ部に、図２に示すよう
に、１／５０のテーパーを設けた同材質の幅１０ｍｍの
裏当て２を、突合わせ部１の両側の形材に５ｍｍづつ掛
かり、間隙ｃが０．１ｍｍ以下となるように挿入し、突
合わせ部１の両側に形材と同材質の１５ｍｍ×１５ｍｍ
×２０ｍｍのタブ材を配設し、これらを鋼製台上に固定
した。
型中空形材（Ｔ５材）の突合わせ部に、図２に示すよう
に、１／５０のテーパーを設けた同材質の幅１０ｍｍの
裏当て２を、突合わせ部１の両側の形材に５ｍｍづつ掛
かり、間隙ｃが０．１ｍｍ以下となるように挿入し、突
合わせ部１の両側に形材と同材質の１５ｍｍ×１５ｍｍ
×２０ｍｍのタブ材を配設し、これらを鋼製台上に固定
した。
【００３１】ピン長さ４ｍｍ、ピン径４ｍｍ、回転円筒
体径１０ｍｍの鋼製プローブを３５００ｒｐｍで回転さ
せながら、タブ材に回転円筒体が当たるまでピンを挿入
し、反対側のタブ材まで５００ｍｍ／分の速さで水平に
移動させ引き抜いたところ、余盛のない平滑な接合部が
形成された。接合部の硬さは、最も軟化の大きい部分で
母材の７５％であった。タブ材は接合後折ることにより
容易に除去できた。
体径１０ｍｍの鋼製プローブを３５００ｒｐｍで回転さ
せながら、タブ材に回転円筒体が当たるまでピンを挿入
し、反対側のタブ材まで５００ｍｍ／分の速さで水平に
移動させ引き抜いたところ、余盛のない平滑な接合部が
形成された。接合部の硬さは、最も軟化の大きい部分で
母材の７５％であった。タブ材は接合後折ることにより
容易に除去できた。
【００３２】実施例３ 高さ５０ｍｍ、幅４０ｍｍ、上下肉厚３ｍｍ、側壁厚さ
２．５ｍｍの６０６１合金のコ字状形材を長手方向に突
合わせ、突合わせ部１に、図３に示すように、同材質の
Ｉ型形材からなる裏当て２を間隙ｃが１ｍｍ以下となる
ように挿入し、固定した。
２．５ｍｍの６０６１合金のコ字状形材を長手方向に突
合わせ、突合わせ部１に、図３に示すように、同材質の
Ｉ型形材からなる裏当て２を間隙ｃが１ｍｍ以下となる
ように挿入し、固定した。
【００３３】ピン長さ４ｍｍ、ピン径４ｍｍ、回転円筒
体径１２ｍｍの鋼製プローブを２０００ｒｐｍで回転さ
せながら、突合わせ部に挿入し、５００ｍｍ／分の速さ
で水平に移動させ引き抜いたところ、余盛のない平滑な
接合部が形成された。接合部の硬さは、最も軟化の大き
い部分で母材の７５％であった。
体径１２ｍｍの鋼製プローブを２０００ｒｐｍで回転さ
せながら、突合わせ部に挿入し、５００ｍｍ／分の速さ
で水平に移動させ引き抜いたところ、余盛のない平滑な
接合部が形成された。接合部の硬さは、最も軟化の大き
い部分で母材の７５％であった。
【００３４】比較例１ 実施例１において、間隙ｃを０．６ｍｍとした以外は実
施例１と同様に摩擦撹拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
施例１と同様に摩擦撹拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
【００３５】比較例２ 実施例２において、間隙ｃを０．７ｍｍとした以外は実
施例２と同様に摩擦撹拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
施例２と同様に摩擦撹拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
【００３６】比較例３ 実施例３において、間隙ｃを０．８ｍｍとした以外は実
施例２と同様に摩擦撹拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
施例２と同様に摩擦撹拌接合したところ、接合部の長手
方向に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じた。
【００３７】実施例４ 縦２５ｍｍ、横３０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの６Ｎ０１合
金（Ｔ５材）角型中空形材の側面に、図４に示すよう
に、同材質、同寸法の角型中空形材を当接させ、当接部
の中空形材の内部に、１／１００のテーパーを有する２
０ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍの裏当て２を配設し、隅角部
に６Ｎ０１合金（Ｔ５材）のタブ材６を配置して固定し
た。
金（Ｔ５材）角型中空形材の側面に、図４に示すよう
に、同材質、同寸法の角型中空形材を当接させ、当接部
の中空形材の内部に、１／１００のテーパーを有する２
０ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍの裏当て２を配設し、隅角部
に６Ｎ０１合金（Ｔ５材）のタブ材６を配置して固定し
た。
【００３８】ピン長さ３．５ｍｍ、ピン径３ｍｍ、回転
円筒体径１０ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら、タブ材に挿入し、３００ｍｍ／分の送り
速度で水平に移動させ、当接面から裏当て側に１ｍｍづ
らしたラインを対向するタブ材まで接合して引き抜いた
ところ、余盛のない平滑な接合部が形成された。接合部
の断面を観察したところ欠陥は全くみられなかった。接
合後、タブ材は簡単に除去することができた。
円筒体径１０ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら、タブ材に挿入し、３００ｍｍ／分の送り
速度で水平に移動させ、当接面から裏当て側に１ｍｍづ
らしたラインを対向するタブ材まで接合して引き抜いた
ところ、余盛のない平滑な接合部が形成された。接合部
の断面を観察したところ欠陥は全くみられなかった。接
合後、タブ材は簡単に除去することができた。
【００３９】実施例５ 縦２５ｍｍ、横３０ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの６Ｎ０１合
金（Ｔ５材）角型中空形材の側面に、図５に示すよう
に、同材質、同寸法の角型中空形材を当接させ、当接部
の中空形材の内部に、１／１００のテーパーを有する２
０ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍの裏当て２を配設し、隅角部
に６０８２合金（Ｔ１材）の三角柱状部材８を配置して
固定した。
金（Ｔ５材）角型中空形材の側面に、図５に示すよう
に、同材質、同寸法の角型中空形材を当接させ、当接部
の中空形材の内部に、１／１００のテーパーを有する２
０ｍｍ×２５ｍｍ×５ｍｍの裏当て２を配設し、隅角部
に６０８２合金（Ｔ１材）の三角柱状部材８を配置して
固定した。
【００４０】ピン長さ３．５ｍｍ、ピン径３ｍｍ、回転
円筒体径１０ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら、タブ材に挿入し、３００ｍｍ／分の送り
速度で水平に移動させ、当接面から裏当て側に１ｍｍづ
らしたラインを対向するタブ材まで接合して引き抜いた
ところ、余盛のない平滑な接合部が形成された。接合部
の断面を観察したところ欠陥は全くみられなかった。さ
らに、隅角部を三角柱状部材８の上から、ピン長さ７ｍ
ｍ、ピン幅５ｍｍ、回転円筒体径１０ｍｍの回転プロー
ブを用いて、回転数１５００ｒｐｍ、送り速度３００ｍ
ｍ／分の条件で接合したところ、健全な接合部が得られ
た。
円筒体径１０ｍｍの鋼製プローブを１５００ｒｐｍで回
転させながら、タブ材に挿入し、３００ｍｍ／分の送り
速度で水平に移動させ、当接面から裏当て側に１ｍｍづ
らしたラインを対向するタブ材まで接合して引き抜いた
ところ、余盛のない平滑な接合部が形成された。接合部
の断面を観察したところ欠陥は全くみられなかった。さ
らに、隅角部を三角柱状部材８の上から、ピン長さ７ｍ
ｍ、ピン幅５ｍｍ、回転円筒体径１０ｍｍの回転プロー
ブを用いて、回転数１５００ｒｐｍ、送り速度３００ｍ
ｍ／分の条件で接合したところ、健全な接合部が得られ
た。
【００４１】比較例４ 実施例４において、裏当てを使用せずに摩擦撹拌接合を
行ったところ、接合部が当接した中空形材にめり込み、
接合部に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じ
た。
行ったところ、接合部が当接した中空形材にめり込み、
接合部に幅０．５ｍｍ以上のトンネル状の欠陥が生じ
た。
【００４２】実施例６ 厚さ２．５ｍｍの６９５１合金の面板、厚さ０．５ｍ
ｍ、セルサイズ３０ｍｍの６９５１合金のコア、高さ９
５ｍｍ、幅４０ｍｍ、肉厚３ｍｍの６０６１合金中空形
材の枠材からなる曲面率Ｒが５０００ｍｍのろう付けハ
ニカムパネル（幅１０００ｍｍ、長さ２０００ｍｍ、高
さ１００ｍｍ）を、Ｒの付いていない端面を中空形材の
中央でトリミングし、幅方向に並設してトリミングした
中空形材同士を図８に示すように突合わせ、鋼製定盤上
に固定した。
ｍ、セルサイズ３０ｍｍの６９５１合金のコア、高さ９
５ｍｍ、幅４０ｍｍ、肉厚３ｍｍの６０６１合金中空形
材の枠材からなる曲面率Ｒが５０００ｍｍのろう付けハ
ニカムパネル（幅１０００ｍｍ、長さ２０００ｍｍ、高
さ１００ｍｍ）を、Ｒの付いていない端面を中空形材の
中央でトリミングし、幅方向に並設してトリミングした
中空形材同士を図８に示すように突合わせ、鋼製定盤上
に固定した。
【００４３】突合わせ部１の裏側に６０６１合金のＩ型
型材（幅１０ｍｍ、長さ２１００ｍｍ、高さ８９ｍｍ）
を裏当て２として配設するともに、図９に示すように、
６０６１合金からなるタブ材１７、１８を配置した。
型材（幅１０ｍｍ、長さ２１００ｍｍ、高さ８９ｍｍ）
を裏当て２として配設するともに、図９に示すように、
６０６１合金からなるタブ材１７、１８を配置した。
【００４４】ピン長さ５ｍｍ、ピン径５ｍｍ、回転円筒
体径１５ｍｍのプローブを、回転数１０００ｒｐｍで回
転しながらピンをタブ材に挿入した後、３００ｍｍ／分
の速度で水平に移動し摩擦撹拌接合を行った。その結
果、余盛のない平滑で健全な接合部が形成された。
体径１５ｍｍのプローブを、回転数１０００ｒｐｍで回
転しながらピンをタブ材に挿入した後、３００ｍｍ／分
の速度で水平に移動し摩擦撹拌接合を行った。その結
果、余盛のない平滑で健全な接合部が形成された。
【００４５】実施例７ 図１０に示すように、厚さ１ｍｍの６９５１合金の面
板、厚さ０．３ｍｍ、セルサイズ２０ｍｍの６９５１合
金のコア、高さ２８ｍｍ、幅４４ｍｍ、肉厚２．５ｍｍ
の６Ｎ０１合金のロ字状中空形材の枠材１９、２０から
なるろう付けハニカムパネル（幅１０００ｍｍ、長さ３
０００ｍｍ）Ｈ3 およびＨ4 を幅方向に並設し、枠材１
９、２０同士を突き合わせて鋼製定盤上に固定した。図
１０にみられるように、突合わせの中央部はロ字状中空
形材１９同士の突合わせになるが、突合わせの端部は、
ロ字状中空形材２０、２０の開口部２１、２１を突合わ
せる形態となる。
板、厚さ０．３ｍｍ、セルサイズ２０ｍｍの６９５１合
金のコア、高さ２８ｍｍ、幅４４ｍｍ、肉厚２．５ｍｍ
の６Ｎ０１合金のロ字状中空形材の枠材１９、２０から
なるろう付けハニカムパネル（幅１０００ｍｍ、長さ３
０００ｍｍ）Ｈ3 およびＨ4 を幅方向に並設し、枠材１
９、２０同士を突き合わせて鋼製定盤上に固定した。図
１０にみられるように、突合わせの中央部はロ字状中空
形材１９同士の突合わせになるが、突合わせの端部は、
ロ字状中空形材２０、２０の開口部２１、２１を突合わ
せる形態となる。
【００４６】突合わせの端部における突合わせ部の裏側
に１／５０のテーパーＴを有する６Ｎ０１合金の裏当て
２（幅１０ｍｍ）を、突合わされたロ字状中空型材２
０、２０に５ｍｍづつ掛かり、間隙ｃが０．１ｍｍ以下
となるように装着した。
に１／５０のテーパーＴを有する６Ｎ０１合金の裏当て
２（幅１０ｍｍ）を、突合わされたロ字状中空型材２
０、２０に５ｍｍづつ掛かり、間隙ｃが０．１ｍｍ以下
となるように装着した。
【００４７】ピン長さ３．５ｍｍ、ピン径３．５ｍｍ、
回転円筒体径１２ｍｍのプローブを、回転数１５００ｒ
ｐｍで回転しながらピンを突合わせ部に挿入し、５００
ｍｍ／分の速度で水平に移動し摩擦撹拌接合を行った。
その結果、余盛のない平滑で健全な接合部が形成され
た。
回転円筒体径１２ｍｍのプローブを、回転数１５００ｒ
ｐｍで回転しながらピンを突合わせ部に挿入し、５００
ｍｍ／分の速度で水平に移動し摩擦撹拌接合を行った。
その結果、余盛のない平滑で健全な接合部が形成され
た。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、接合部の強度低下が小
さく、余盛がなく歪みの少ない接合部が得られ、自動車
用スペースフレームや車両構体の接合に有効に適用する
ことができ、大幅な軽量化が可能となる。
さく、余盛がなく歪みの少ない接合部が得られ、自動車
用スペースフレームや車両構体の接合に有効に適用する
ことができ、大幅な軽量化が可能となる。
【図１】本発明を管材の接合に適用する場合を示す一部
斜視図である。
斜視図である。
【図２】本発明を押出中空材の接合に適用する場合を示
す一部斜視図である。
す一部斜視図である。
【図３】本発明をコ字状押出形材の長手方向の接合に適
用する場合を示す一部断面斜視図である。
用する場合を示す一部断面斜視図である。
【図４】本発明を中空形材の交差継ぎ手の製造に適用す
る場合を示す一部斜視図である。
る場合を示す一部斜視図である。
【図５】図４の他の実施例を示す一部斜視図である。
【図６】図５において隅角部に配置された三角柱状部材
の接合を示す部分断面図である。
の接合を示す部分断面図である。
【図７】図５において隅角部に配置された三角柱状部材
の接合の他の実施例を示す部分斜視図である。
の接合の他の実施例を示す部分斜視図である。
【図８】本発明をアルミニウムハニカムパネルの接合に
適用する場合を示す一部断面斜視図である。
適用する場合を示す一部断面斜視図である。
【図９】本発明をアルミニウムハニカムパネルの接合に
適用する場合の他の実施例を示す部分斜視図である。
適用する場合の他の実施例を示す部分斜視図である。
【図１０】本発明をアルミニウムハニカムパネルの接合
に適用する場合のさらに他の実施例を示す説明図であ
る。
に適用する場合のさらに他の実施例を示す説明図であ
る。
【図１１】アルミニウムハニカムパネルを摩擦撹拌接合
する場合の従来例を示す一部断面斜視図である。
する場合の従来例を示す一部断面斜視図である。
【図１２】図１１において突合わせ開口部に挿入するく
さび型鋼製治具を示す斜視図である。
さび型鋼製治具を示す斜視図である。
１ 突合わせ部 ２ 裏当て ３ プローブ ４ 回転円筒体 ５ ピン ６ タブ材 ７ 当接部 ８ 三角柱部材 ９ 枠材 10 枠材 11 ハニカムコア 12 ハニカムコア 13 面板 14 面板 15 面板 16 面板 17 タブ材 18 タブ材 19 中空型材 20 中空型材 21 開口部 Ｔ テーパー ｃ 間隙 Ｗ 接合部 HC ハニカムコア HP ハニカムパネル Ｐ 面板 Ｆ 枠材 S1 くさび型鋼製治具 S2 くさび型鋼製治具
Claims (7)
- 【請求項１】 アルミニウム部材を突合わせ接合する方
法であって、突合わせ部に該アルミニウム部材と同じ材
質の裏当てを配設し、突合わせ部を裏当てとともに摩擦
撹拌接合することを特徴とするアルミニウム部材の接合
方法。 - 【請求項２】 アルミニウム部材が中空部材であり、該
中空部材を長手方向に突合わせ接合する方法であって、
中空部材の突合わせ部の内部に突合わせ部の内周面に沿
って中空部材と同じ材質の裏当てを配設し、突合わせ部
を裏当てとともに摩擦撹拌接合することを特徴とするア
ルミニウム部材の接合方法。 - 【請求項３】 アルミニウム部材が長手方向に連続する
開口部をそなえた形材であり、該形材の開口部同士を互
いに突合わせ接合する方法であって、形材の開口部を互
いに突合わせることにより形成された中空部材の内部に
形材と同じ材質の裏当てを突合わせ部に沿って配設し、
突合わせ部を裏当てとともに摩擦撹拌接合することを特
徴とするアルミニウム部材の接合方法。 - 【請求項４】 突合わせ部と裏当てとの間隙が１ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項２または３記載のアル
ミニウム部材の接合方法。 - 【請求項５】 アルミニウム部材が角管状部材であり、
交差型継ぎ手を形成するために該角管状部材を突合わせ
接合する方法において、第１の角管状部材の側面に第２
の角管状部材を当接し、当接部における第２の角管状部
材の内部に角管状部材と同じ材質の裏当てを配設し、当
接部を裏当てとともに摩擦撹拌接合することを特徴とす
るアルミニウム部材の接合方法。 - 【請求項６】 第１の角管状部材の側面に第２の角管状
部材を当接し、第１の角管状部材の側面と第２の角管状
部材により形成される隅角部に三角柱状部材を嵌着し、
該三角柱状部材とともに隅角部を摩擦撹拌接合すること
を特徴とする請求項４記載のアルミニウム部材の接合方
法。 - 【請求項７】 アルミニウム部材が、アルミニウムハニ
カムコアの両面にアルミニウム面板を接合してなるアル
ミニウムハニカムパネルの端部に配設されたアルミニウ
ム形材であり、アルミニウムハニカムパネルを連結する
ために該アルミニウム形材同士を互いに突合わせ接合す
る方法であって、アルミニウム形材を突合わせることに
より形成された中空部材の内部にアルミニウム形材と同
じ材質の裏当てを突合わせ部に沿って配設し、突合わせ
部を裏当てとともに摩擦撹拌接合することを特徴とする
アルミニウム部材の接合方法。
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