JPH10296462A - 摩擦撹拌接合法 - Google Patents
摩擦撹拌接合法Info
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- JPH10296462A JPH10296462A JP10417697A JP10417697A JPH10296462A JP H10296462 A JPH10296462 A JP H10296462A JP 10417697 A JP10417697 A JP 10417697A JP 10417697 A JP10417697 A JP 10417697A JP H10296462 A JPH10296462 A JP H10296462A
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- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- 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
- B23K20/1245—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 characterised by the apparatus
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 目違いの発生を防止すると共に継手効率を向
上させ、更に接合による変形を小さくすることのできる
摩擦撹拌接合を提供すること。 【解決手段】 ２枚の板状の接合部材１、２の突合せ部
３に回転するプローブ12を挿入し、プローブとの接触部
を摩擦熱にて軟化させ撹拌しながら、プローブ12を挿入
状態で突合せ部３に沿って相対的に移動させることによ
り、接合部材１２同士を突合せ接合する。このとき、両
接合部材１、２上において、プローブ12の進行方向の前
後に、プローブが移動する方向に突合せ部３を転動しな
がら移動する接合部材押えローラ20、21を配置し、これ
ら前後の押えローラ20、21により、両接合部材１、２の
プローブ12前後両側を押える。
上させ、更に接合による変形を小さくすることのできる
摩擦撹拌接合を提供すること。 【解決手段】 ２枚の板状の接合部材１、２の突合せ部
３に回転するプローブ12を挿入し、プローブとの接触部
を摩擦熱にて軟化させ撹拌しながら、プローブ12を挿入
状態で突合せ部３に沿って相対的に移動させることによ
り、接合部材１２同士を突合せ接合する。このとき、両
接合部材１、２上において、プローブ12の進行方向の前
後に、プローブが移動する方向に突合せ部３を転動しな
がら移動する接合部材押えローラ20、21を配置し、これ
ら前後の押えローラ20、21により、両接合部材１、２の
プローブ12前後両側を押える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばアルミニ
ウム材等の金属材からなる板状の接合部材の接合に用い
られる摩擦撹拌接合法に関する。
ウム材等の金属材からなる板状の接合部材の接合に用い
られる摩擦撹拌接合法に関する。
【０００２】なお、この明細書において、「アルミニウ
ム」の語はその合金を含む意味において用いる。
ム」の語はその合金を含む意味において用いる。
【０００３】
【従来の技術】固相接合法の一つである摩擦撹拌接合法
として、次のような方法が提案されている。即ち、図３
に示すように、径大の円柱状回転子（１１１）の端部軸
線上に、接合部材（１０１）（１０２）よりも硬質の径
小のピン状プローブ（１１２）が突出して一体に設けら
れた接合装置（１１０）を用い、前記回転子（１１１）
を高速で回転させつつ、突き合わせた２枚の板状の接合
部材（１０１）（１０２）の突合せ部（１０３）又はそ
の近傍に前記プローブ（１１２）を挿入する。挿入は、
一般には、回転子（１１１）のプローブ側平坦面からな
る肩部（１１１ａ）が接合部材（１０１）（１０２）に
当接するまで行う。そして、プローブ挿入状態のまま突
合せ部（１０３）に沿ってプローブ（１１２）を接合部
材（１０１）（１０２）に対し相対的に移動させる。プ
ローブ（１１２）の回転により発生する摩擦熱、あるい
はさらに回転子（１１１）の肩部（１１１ａ）と接合部
材との摺動に伴い発生する摩擦熱により、プローブ（１
１２）との接触部分近傍において接合部材（１０１）
（１０２）は軟化しかつプローブにより撹拌されるとと
もに、プローブ（１１２）の移動に伴って、軟化撹拌部
分がプローブ（１１２）の進行圧力を受けてプローブの
通過溝を埋めるようにプローブ（１１２）の進行方向後
方へと回り込む態様で塑性流動したのち摩擦熱を急速に
失って冷却固化される。この現象がプローブ（１１２）
の移動に伴って順次繰り返されていき、最終的に接合部
材（１０１）（１０２）が突合せ部（１０３）において
接合されるものである。また、このような摩擦撹拌接合
法は、同図に示すような突合せ接合の他、重ね接合にも
用いられている。
として、次のような方法が提案されている。即ち、図３
に示すように、径大の円柱状回転子（１１１）の端部軸
線上に、接合部材（１０１）（１０２）よりも硬質の径
小のピン状プローブ（１１２）が突出して一体に設けら
れた接合装置（１１０）を用い、前記回転子（１１１）
を高速で回転させつつ、突き合わせた２枚の板状の接合
部材（１０１）（１０２）の突合せ部（１０３）又はそ
の近傍に前記プローブ（１１２）を挿入する。挿入は、
一般には、回転子（１１１）のプローブ側平坦面からな
る肩部（１１１ａ）が接合部材（１０１）（１０２）に
当接するまで行う。そして、プローブ挿入状態のまま突
合せ部（１０３）に沿ってプローブ（１１２）を接合部
材（１０１）（１０２）に対し相対的に移動させる。プ
ローブ（１１２）の回転により発生する摩擦熱、あるい
はさらに回転子（１１１）の肩部（１１１ａ）と接合部
材との摺動に伴い発生する摩擦熱により、プローブ（１
１２）との接触部分近傍において接合部材（１０１）
（１０２）は軟化しかつプローブにより撹拌されるとと
もに、プローブ（１１２）の移動に伴って、軟化撹拌部
分がプローブ（１１２）の進行圧力を受けてプローブの
通過溝を埋めるようにプローブ（１１２）の進行方向後
方へと回り込む態様で塑性流動したのち摩擦熱を急速に
失って冷却固化される。この現象がプローブ（１１２）
の移動に伴って順次繰り返されていき、最終的に接合部
材（１０１）（１０２）が突合せ部（１０３）において
接合されるものである。また、このような摩擦撹拌接合
法は、同図に示すような突合せ接合の他、重ね接合にも
用いられている。
【０００４】このような摩擦撹拌接合によれば、固相接
合であるため、接合部材（１０１）（１０２）である金
属材の種類に制限を受けないとか、ＭＩＧやＴＩＧ等に
よる溶接と比較して接合時の熱歪みによる変形が少な
い、等の利点がある。
合であるため、接合部材（１０１）（１０２）である金
属材の種類に制限を受けないとか、ＭＩＧやＴＩＧ等に
よる溶接と比較して接合時の熱歪みによる変形が少な
い、等の利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】而して、接合部材（１
０１）（１０２）とくに薄肉長尺な接合部材は、厚さ方
向に反っていたり捩じれていたりして平坦でない場合が
ある。このような接合部材（１０１）（１０２）を用い
てこれらを突き合わせると、突合せ部（１０３）に、反
りによる段差や捩れによる隙間が発生し、この状態のま
ま摩擦撹拌接合を行うと、目違いを生じたり継手効率が
低下したりするという問題が生じる。とくに摩擦撹拌接
合は、固相接合であるので、突合せ部（１０３）に生じ
た隙間が僅かであっても継手効率が著しく低下してしま
う。また、摩擦撹拌接合といえども薄肉長尺な接合部材
を接合する場合には、変形を生じ易く、高品位の接合品
を得ることが難しかった。
０１）（１０２）とくに薄肉長尺な接合部材は、厚さ方
向に反っていたり捩じれていたりして平坦でない場合が
ある。このような接合部材（１０１）（１０２）を用い
てこれらを突き合わせると、突合せ部（１０３）に、反
りによる段差や捩れによる隙間が発生し、この状態のま
ま摩擦撹拌接合を行うと、目違いを生じたり継手効率が
低下したりするという問題が生じる。とくに摩擦撹拌接
合は、固相接合であるので、突合せ部（１０３）に生じ
た隙間が僅かであっても継手効率が著しく低下してしま
う。また、摩擦撹拌接合といえども薄肉長尺な接合部材
を接合する場合には、変形を生じ易く、高品位の接合品
を得ることが難しかった。
【０００６】この発明は、このような難点を解消するた
めになされたものであって、目違いの発生を防止すると
共に継手効率を向上させることができ、更に薄肉長尺な
接合部材を接合する場合であっても変形を小さくするこ
とのできる摩擦撹拌接合法の提供を目的とする。
めになされたものであって、目違いの発生を防止すると
共に継手効率を向上させることができ、更に薄肉長尺な
接合部材を接合する場合であっても変形を小さくするこ
とのできる摩擦撹拌接合法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の請求項１は、２枚の板状接合部材同士の
突合せ部若しくは重合せ部又はその近傍に回転するプロ
ーブを挿入し、プローブとの接触部を摩擦熱にて軟化さ
せ撹拌しながら、プローブを挿入状態で突合せ部又は重
合せ部に沿って相対的に移動させることにより、接合部
材同士を突合せ接合又は重ね接合する摩擦撹拌接合法に
おいて、前記両接合部材上において、前記プローブの移
動方向の前後に、プローブが移動する方向に突合せ部又
は重合せ部を転動しながら移動する接合部材押えローラ
を配置し、これら前後の押えローラにより、両接合部材
のプローブ前後両側を押えながら、摩擦撹拌接合を行う
ことを特徴とするものである。
め、この発明の請求項１は、２枚の板状接合部材同士の
突合せ部若しくは重合せ部又はその近傍に回転するプロ
ーブを挿入し、プローブとの接触部を摩擦熱にて軟化さ
せ撹拌しながら、プローブを挿入状態で突合せ部又は重
合せ部に沿って相対的に移動させることにより、接合部
材同士を突合せ接合又は重ね接合する摩擦撹拌接合法に
おいて、前記両接合部材上において、前記プローブの移
動方向の前後に、プローブが移動する方向に突合せ部又
は重合せ部を転動しながら移動する接合部材押えローラ
を配置し、これら前後の押えローラにより、両接合部材
のプローブ前後両側を押えながら、摩擦撹拌接合を行う
ことを特徴とするものである。
【０００８】これによれば、両接合部材は前後の押えロ
ーラによりプローブ前後両側が押えら、反りや捩れが矯
正されて前後両押えローラ間において平坦状になり、両
接合部材の接触面積が増加して継手効率が向上する。ま
た、両接合部材は前後押えローラ間において平坦状にな
った状態で接合されるので、目違いの発生を防止し得
る。加えて、前後の押えローラによって両接合部材のプ
ローブ前後両側が押え付けられた拘束状態のもとで接合
されるので、接合による歪みの発生が抑えられ、接合部
材の変形が小さくなる。
ーラによりプローブ前後両側が押えら、反りや捩れが矯
正されて前後両押えローラ間において平坦状になり、両
接合部材の接触面積が増加して継手効率が向上する。ま
た、両接合部材は前後押えローラ間において平坦状にな
った状態で接合されるので、目違いの発生を防止し得
る。加えて、前後の押えローラによって両接合部材のプ
ローブ前後両側が押え付けられた拘束状態のもとで接合
されるので、接合による歪みの発生が抑えられ、接合部
材の変形が小さくなる。
【０００９】また、請求項２では、上記請求項１記載の
摩擦撹拌接合法において、前記前後の押えローラの移動
速度を、後側の押えローラよりも前側の押えローラの方
が相対的に高速になるように制御することにより、前後
の押えローラ間における突合せ部又は重合せ部に引張り
方向のテンションを加えながら、摩擦撹拌接合を行うこ
ととした。
摩擦撹拌接合法において、前記前後の押えローラの移動
速度を、後側の押えローラよりも前側の押えローラの方
が相対的に高速になるように制御することにより、前後
の押えローラ間における突合せ部又は重合せ部に引張り
方向のテンションを加えながら、摩擦撹拌接合を行うこ
ととした。
【００１０】これによれば、両接合部材は引張り方向の
テンションによって更に平坦化され、両接合部材の接触
面積が増えて継手効率が一段と向上する。また、接合に
より生じる歪みが、この引張り方向のテンションによっ
て吸収され、接合部材の変形が格段に小さくなる。而し
て、接合歪みを吸収するに際し、両接合部材の両端部か
ら引張り方向のテンションを加える構成を採用しても、
接合歪みを吸収することができる。しかしながら、この
場合にあっては、両接合部材が長尺なものであるときに
は、引張りテンションを発生させるのに大型の装置が必
要となってしまい、実施上難点がある。一方、この請求
項２では、このようなテンションを発生させる前後の押
えローラは、両接合部材上を移動するものであることか
ら、接合部材の長さに制限を受けず、長尺な接合部材で
あっても簡単に接合歪みを吸収し得るものとなる。
テンションによって更に平坦化され、両接合部材の接触
面積が増えて継手効率が一段と向上する。また、接合に
より生じる歪みが、この引張り方向のテンションによっ
て吸収され、接合部材の変形が格段に小さくなる。而し
て、接合歪みを吸収するに際し、両接合部材の両端部か
ら引張り方向のテンションを加える構成を採用しても、
接合歪みを吸収することができる。しかしながら、この
場合にあっては、両接合部材が長尺なものであるときに
は、引張りテンションを発生させるのに大型の装置が必
要となってしまい、実施上難点がある。一方、この請求
項２では、このようなテンションを発生させる前後の押
えローラは、両接合部材上を移動するものであることか
ら、接合部材の長さに制限を受けず、長尺な接合部材で
あっても簡単に接合歪みを吸収し得るものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１及び図２はこの発明の一実施
形態に係るものである。これらの図において、（１）
（２）は同一平面内において幅方向の一端面を突き合わ
せ状態に配置された厚さの等しい２枚の薄肉長尺のアル
ミニウム板状接合部材である。これら接合部材（１）
（２）は、接合部材載置台（図示せず）上に載置されて
いる。そして、図２に示すように厚さ方向にうねり状の
反り及び小さな捩れを生じているため、突合せ部（３）
に、反りによる段差（４）及び捩れによる小さな隙間
（図示せず）が発生した状態になっている。
形態に係るものである。これらの図において、（１）
（２）は同一平面内において幅方向の一端面を突き合わ
せ状態に配置された厚さの等しい２枚の薄肉長尺のアル
ミニウム板状接合部材である。これら接合部材（１）
（２）は、接合部材載置台（図示せず）上に載置されて
いる。そして、図２に示すように厚さ方向にうねり状の
反り及び小さな捩れを生じているため、突合せ部（３）
に、反りによる段差（４）及び捩れによる小さな隙間
（図示せず）が発生した状態になっている。
【００１２】（１０）は接合装置であり、径大の円柱状
回転子（１１）の端部軸線上に径小のピン状プローブ
（１２）が突出して一体に設けられたものであり、回転
子（１１）を回転させることによりプローブ（１２）も
回転させうるものとなされている。なお、プローブ（１
２）及び回転子（１１）は、接合部材（１）（２）より
も硬質でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱材
料によって形成されている。
回転子（１１）の端部軸線上に径小のピン状プローブ
（１２）が突出して一体に設けられたものであり、回転
子（１１）を回転させることによりプローブ（１２）も
回転させうるものとなされている。なお、プローブ（１
２）及び回転子（１１）は、接合部材（１）（２）より
も硬質でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱材
料によって形成されている。
【００１３】（２０）（２１）は、図示しない移動機構
及び加圧機構を備えた、互いに同径の回転自在の接合部
材押えローラであって、両接合部材（１）（２）上にお
いてプローブ（１２）の移動方向の前側及び後側の近傍
位置に突合せ部（３）と直交する態様に配置されてい
る。これら前後の押えローラ（２０）（２１）は、移動
機構及び加圧機構によって、その周面を両接合部材
（１）（２）の表面に押圧した状態のもとで、プローブ
（１２）が移動する方向に突合せ部（３）を転動しなが
ら移動するものとなされている。
及び加圧機構を備えた、互いに同径の回転自在の接合部
材押えローラであって、両接合部材（１）（２）上にお
いてプローブ（１２）の移動方向の前側及び後側の近傍
位置に突合せ部（３）と直交する態様に配置されてい
る。これら前後の押えローラ（２０）（２１）は、移動
機構及び加圧機構によって、その周面を両接合部材
（１）（２）の表面に押圧した状態のもとで、プローブ
（１２）が移動する方向に突合せ部（３）を転動しなが
ら移動するものとなされている。
【００１４】このような前後の押えローラ（２０）（２
１）を用いることにより、接合の際に、両接合部材
（１）（２）のプローブ（１２）前後両側が押圧され、
これによって両接合部材（１）（２）の反りや捩れが矯
正されて両接合部材（１）（２）を前後両押えローラ
（２０）（２１）間において平坦状にすることができ、
両接合部材（１）（２）の接触面積を増加させることが
できる。更に、これら前後の押えローラ（２０）（２
１）は、両接合部材（１）（２）のプローブ（１２）前
後両側を押圧することから、両接合部材（１）（２）を
局部的に拘束する作用も有している。
１）を用いることにより、接合の際に、両接合部材
（１）（２）のプローブ（１２）前後両側が押圧され、
これによって両接合部材（１）（２）の反りや捩れが矯
正されて両接合部材（１）（２）を前後両押えローラ
（２０）（２１）間において平坦状にすることができ、
両接合部材（１）（２）の接触面積を増加させることが
できる。更に、これら前後の押えローラ（２０）（２
１）は、両接合部材（１）（２）のプローブ（１２）前
後両側を押圧することから、両接合部材（１）（２）を
局部的に拘束する作用も有している。
【００１５】また、これら前後の押えローラ（２０）
（２１）は、後側の押えローラ（２１）の移動速度はプ
ローブ（１２）の移動速度と等しく、前側の押えローラ
（２０）の移動速度は後側の押えローラ（２１）の移動
速度よりも若干高速になるように、その移動速度を制御
しうるものとなされている。このように前後の押えロー
ラ（２０）（２１）の移動速度を異ならせるように制御
することによって、前後両押えローラ（２０）（２１）
間の突合せ部（３）に引張り方向のテンションを加える
ことができる。
（２１）は、後側の押えローラ（２１）の移動速度はプ
ローブ（１２）の移動速度と等しく、前側の押えローラ
（２０）の移動速度は後側の押えローラ（２１）の移動
速度よりも若干高速になるように、その移動速度を制御
しうるものとなされている。このように前後の押えロー
ラ（２０）（２１）の移動速度を異ならせるように制御
することによって、前後両押えローラ（２０）（２１）
間の突合せ部（３）に引張り方向のテンションを加える
ことができる。
【００１６】すなわち、プローブ（１２）が移動する方
向に転動しながら移動する前後両押えローラ（２０）
（２１）は、その周面を両接合部材（１）（２）の表面
に押圧した状態になっているところ、前側の押えローラ
（２０）は、後側の押えローラ（２１）よりも移動速度
が高速になるように制御されることにより、両接合部材
（１）（２）を前側の押えローラ（２０）の接触部から
前方側へ引っ張るものとなる結果、両接合部材（１）
（２）の前後両押えローラ（２０）（２１）間に引張り
方向のテンションが発生するからである。
向に転動しながら移動する前後両押えローラ（２０）
（２１）は、その周面を両接合部材（１）（２）の表面
に押圧した状態になっているところ、前側の押えローラ
（２０）は、後側の押えローラ（２１）よりも移動速度
が高速になるように制御されることにより、両接合部材
（１）（２）を前側の押えローラ（２０）の接触部から
前方側へ引っ張るものとなる結果、両接合部材（１）
（２）の前後両押えローラ（２０）（２１）間に引張り
方向のテンションが発生するからである。
【００１７】次に、前記接合装置（１０）及び前記前後
両押えローラ（２０）（２１）を用いて摩擦撹拌接合を
行う場合について説明する。
両押えローラ（２０）（２１）を用いて摩擦撹拌接合を
行う場合について説明する。
【００１８】前後両押えローラ（２０）（２１）を両接
合部材（１）（２）上に載置して両接合部材（１）
（２）を押圧すると共に、接合装置の回転子（１１）を
回転させてこれと一体回転するプローブ（１２）を突合
せ部（３）又はその近傍に接触させる。両接合部材
（１）（２）は、前後の押えローラ（２０）（２１）に
よって反り及び捩れが矯正されて、前後両押えローラ
（２０）（２１）間において平坦状になり、突合せ部
（３）に隙間の存在しない密着状態になる。
合部材（１）（２）上に載置して両接合部材（１）
（２）を押圧すると共に、接合装置の回転子（１１）を
回転させてこれと一体回転するプローブ（１２）を突合
せ部（３）又はその近傍に接触させる。両接合部材
（１）（２）は、前後の押えローラ（２０）（２１）に
よって反り及び捩れが矯正されて、前後両押えローラ
（２０）（２１）間において平坦状になり、突合せ部
（３）に隙間の存在しない密着状態になる。
【００１９】そして、回転するプローブ（１２）との接
触により生じる摩擦熱により両接合部材（１）（２）の
接触部分を軟化可塑化させ、更にプローブ（１２）を押
し付けて該プローブ（１２）を接合部材（１）（２）の
厚さ方向内部に挿入していく。プローブ（１２）の挿入
状態で、回転子（１１）の肩部（１１ａ）を接合部材
（１）（２）の表面に当接させる。肩部（１１ａ）の当
接により、接合開始時あるいは接合途中の軟化部分の素
材の飛散を防止し得て均一な接合状態を実現し得ると共
に、接合部材（１）（２）と肩部（１１ａ）との摺動に
よる摩擦熱を生ぜじめて、プローブ（１２）との接触部
あるいはその近傍の軟化を促進し、さらに接合部材
（１）（２）表面の凹凸形成を防止する。
触により生じる摩擦熱により両接合部材（１）（２）の
接触部分を軟化可塑化させ、更にプローブ（１２）を押
し付けて該プローブ（１２）を接合部材（１）（２）の
厚さ方向内部に挿入していく。プローブ（１２）の挿入
状態で、回転子（１１）の肩部（１１ａ）を接合部材
（１）（２）の表面に当接させる。肩部（１１ａ）の当
接により、接合開始時あるいは接合途中の軟化部分の素
材の飛散を防止し得て均一な接合状態を実現し得ると共
に、接合部材（１）（２）と肩部（１１ａ）との摺動に
よる摩擦熱を生ぜじめて、プローブ（１２）との接触部
あるいはその近傍の軟化を促進し、さらに接合部材
（１）（２）表面の凹凸形成を防止する。
【００２０】プローブ（１２）の挿入後、突合せ部
（３）に沿ってプローブ（１２）及び前後の押えローラ
（２０）（２１）を移動させる。
（３）に沿ってプローブ（１２）及び前後の押えローラ
（２０）（２１）を移動させる。
【００２１】すると、プローブ（１２）及び回転子（１
１）の回転により、プローブ（１２）との接触部分周辺
において、接合部材（１）（２）が摩擦熱によって軟化
し且つ撹拌される。そして、プローブ（１２）の移動に
よって、軟化撹拌部分がプローブ（１２）の進行圧力を
受けてプローブ（１２）の通過溝を埋めるようにプロー
ブ（１２）の進行方向後方へと回り込む態様で塑性流動
したのち、摩擦熱を急速に失って急冷固化される。この
とき、接合部材（１）（２）には、摩擦熱によって接合
歪みが生じるが、前後の押えローラ（２０）（２１）間
の突合せ部（３）に加えられた引張り方向のテンション
によりその歪みが吸収されて、平坦状のまま接合され
る。また、両接合部材（１）（２）は、前後の押えロー
ラ（２０）（２１）によって平坦状になっているので、
突合せ部（３）に隙間が存在しない状態のもとで接合さ
れる。
１）の回転により、プローブ（１２）との接触部分周辺
において、接合部材（１）（２）が摩擦熱によって軟化
し且つ撹拌される。そして、プローブ（１２）の移動に
よって、軟化撹拌部分がプローブ（１２）の進行圧力を
受けてプローブ（１２）の通過溝を埋めるようにプロー
ブ（１２）の進行方向後方へと回り込む態様で塑性流動
したのち、摩擦熱を急速に失って急冷固化される。この
とき、接合部材（１）（２）には、摩擦熱によって接合
歪みが生じるが、前後の押えローラ（２０）（２１）間
の突合せ部（３）に加えられた引張り方向のテンション
によりその歪みが吸収されて、平坦状のまま接合され
る。また、両接合部材（１）（２）は、前後の押えロー
ラ（２０）（２１）によって平坦状になっているので、
突合せ部（３）に隙間が存在しない状態のもとで接合さ
れる。
【００２２】こうして、平坦状のまま突合せ部（３）に
隙間が存在しない状態のもとで、突合せ部（３）の迅速
軟化、撹拌、冷却固化がプローブ（１２）の移動に伴っ
て順次繰り返されていき、突合せ部（３）において接合
部材（１）（２）は相互に一体化され順次接合され、良
好な接合状態の接合品が得られる。
隙間が存在しない状態のもとで、突合せ部（３）の迅速
軟化、撹拌、冷却固化がプローブ（１２）の移動に伴っ
て順次繰り返されていき、突合せ部（３）において接合
部材（１）（２）は相互に一体化され順次接合され、良
好な接合状態の接合品が得られる。
【００２３】なお、上記実施形態では、接合部材（１）
（２）は突合せ接合によって一体化しているが、この発
明では、この他、重ね接合によって一体化しても良い。
（２）は突合せ接合によって一体化しているが、この発
明では、この他、重ね接合によって一体化しても良い。
【００２４】
【実施例】Ａ６Ｎ０１−Ｔ５アルミニウム押出材からな
る幅２００ｍｍ×長さ１０００ｍｍ×厚さ３ｍｍの２枚
の薄肉長尺の接合部材（１）（２）を用い、各接合部材
（１）（２）の幅方向の端面を突き合わせた。
る幅２００ｍｍ×長さ１０００ｍｍ×厚さ３ｍｍの２枚
の薄肉長尺の接合部材（１）（２）を用い、各接合部材
（１）（２）の幅方向の端面を突き合わせた。
【００２５】そして、図１に示した接合装置（１０）と
押えローラ（２０）（２１）を用い、接合装置（１０）
の回転子（１１）及びプローブ（１２）を回転させて、
回転子肩部（１１ａ）が接合部材（１）（２）の表面に
当接するまでプローブ（１２）を突合せ部（３）に挿入
し、次のようにして摩擦撹拌接合を行った。
押えローラ（２０）（２１）を用い、接合装置（１０）
の回転子（１１）及びプローブ（１２）を回転させて、
回転子肩部（１１ａ）が接合部材（１）（２）の表面に
当接するまでプローブ（１２）を突合せ部（３）に挿入
し、次のようにして摩擦撹拌接合を行った。
【００２６】ここに、回転子（１１）の外径は３ｍｍ、
プローブ（１２）の外径は９ｍｍ、プローブ（１２）の
挿入深さは３ｍｍ、プローブ（１２）の移動速度は６０
０ｍｍ／ｍｉｎである。また、前後の押えローラ（２
０）（２１）の外径はともに６０ｍｍであって、プロー
ブ（１２）と前側の押えローラ（２０）との距離を９０
ｍｍ、プローブ（１２）と後側の押えローラ（２１）と
の距離を１００ｍｍにして配置した。
プローブ（１２）の外径は９ｍｍ、プローブ（１２）の
挿入深さは３ｍｍ、プローブ（１２）の移動速度は６０
０ｍｍ／ｍｉｎである。また、前後の押えローラ（２
０）（２１）の外径はともに６０ｍｍであって、プロー
ブ（１２）と前側の押えローラ（２０）との距離を９０
ｍｍ、プローブ（１２）と後側の押えローラ（２１）と
の距離を１００ｍｍにして配置した。
【００２７】実施例１ 後側の押えローラ（２１）の移動速度をプローブ（１
２）の移動速度と同じになるように制御すると共に、前
側の押えローラ（２０）の移動速度もプローブ（１２）
の移動速度と同じになるように制御して、摩擦撹拌接合
を行った。
２）の移動速度と同じになるように制御すると共に、前
側の押えローラ（２０）の移動速度もプローブ（１２）
の移動速度と同じになるように制御して、摩擦撹拌接合
を行った。
【００２８】実施例２ 後側の押えローラ（２１）の移動速度をプローブ（１
２）の移動速度と同じになるように制御すると共に、前
側の押えローラ（２０）の移動速度を後側の押えローラ
（２１）よりも１０％だけ高速になるように制御して、
摩擦撹拌接合を行った。
２）の移動速度と同じになるように制御すると共に、前
側の押えローラ（２０）の移動速度を後側の押えローラ
（２１）よりも１０％だけ高速になるように制御して、
摩擦撹拌接合を行った。
【００２９】比較例１ 前後両押えローラ（２０）（２１）を用いないで、摩擦
撹拌接合を行った。
撹拌接合を行った。
【００３０】以上の実施例１、実施例２及び比較例１に
て接合した接合品について、目違い、継手効率及び最大
たわみ量を検査・測定したところ、表１に示す結果が得
られた。
て接合した接合品について、目違い、継手効率及び最大
たわみ量を検査・測定したところ、表１に示す結果が得
られた。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１に示すように、実施例１及び２では、
目違いが発生せず、且つ継手効率も比較例に比して向上
し、更に最大たわみ量も小さくなっており、高品位の接
合品を得ることができることが分かる。また、これら二
つの実施例のうち、前後の押えローラ（２０）（２１）
の移動速度を異ならせて突合せ部（３）に引張り方向の
テンションを加えた実施例２は、実施例１よりも継手効
率が向上しており、更に最大たわみ量も一段と小さくな
っていることが分かる。
目違いが発生せず、且つ継手効率も比較例に比して向上
し、更に最大たわみ量も小さくなっており、高品位の接
合品を得ることができることが分かる。また、これら二
つの実施例のうち、前後の押えローラ（２０）（２１）
の移動速度を異ならせて突合せ部（３）に引張り方向の
テンションを加えた実施例２は、実施例１よりも継手効
率が向上しており、更に最大たわみ量も一段と小さくな
っていることが分かる。
【００３３】
【発明の効果】上述の次第で、請求項１の発明は、両接
合部材上において、前記両接合部材上において、前記プ
ローブの移動方向の前後に、プローブが移動する方向に
突合せ部又は重合せ部を転動しながら移動する接合部材
押えローラを配置し、これら前後の押えローラにより、
両接合部材のプローブ前後両側を押えながら、摩擦撹拌
接合を行うものであるので、両接合部材が前後両押えロ
ーラ間において平坦状になり、両接合部材の接触面積が
増加して継手効率を向上させることができる。また、両
接合部材が前後両押えローラ間において平坦状になった
状態で接合されるので、目違いの発生を防止することが
できる。加えて、前後の押えローラによって両接合部材
のプローブ前後両側が押え付けられた拘束状態のもとで
接合されるので、接合による歪みの発生が抑えられ、接
合部材の変形を小さくすることができる。したがって、
目違いの発生を防止でき、しかも継手効率が高く且つ変
形量の少ないといった高品位の接合品を得ることのでき
る接合方法が提供される。
合部材上において、前記両接合部材上において、前記プ
ローブの移動方向の前後に、プローブが移動する方向に
突合せ部又は重合せ部を転動しながら移動する接合部材
押えローラを配置し、これら前後の押えローラにより、
両接合部材のプローブ前後両側を押えながら、摩擦撹拌
接合を行うものであるので、両接合部材が前後両押えロ
ーラ間において平坦状になり、両接合部材の接触面積が
増加して継手効率を向上させることができる。また、両
接合部材が前後両押えローラ間において平坦状になった
状態で接合されるので、目違いの発生を防止することが
できる。加えて、前後の押えローラによって両接合部材
のプローブ前後両側が押え付けられた拘束状態のもとで
接合されるので、接合による歪みの発生が抑えられ、接
合部材の変形を小さくすることができる。したがって、
目違いの発生を防止でき、しかも継手効率が高く且つ変
形量の少ないといった高品位の接合品を得ることのでき
る接合方法が提供される。
【００３４】また、請求項２の発明は、前後の押えロー
ラの移動速度を、後側の押えローラよりも前側の押えロ
ーラの方が相対的に高速になるように制御することによ
り、前後の押えローラ間における突合せ部又は重合せ部
に引張り方向のテンションを加えながら、摩擦撹拌接合
を行うものであるので、引張り方向のテンションによっ
て両接合部材が更に平坦化され、両接合部材の接触面積
が増加して、継手効率をより一層向上させることができ
る。また、接合により生じる歪みを引張り方向のテンシ
ョンによって吸収しうるものとなり、接合部材の変形を
格段に小さくすることができる。しかも、このようなテ
ンションを発生させる前後の押えローラは、両接合部材
上を移動するものであることから、接合部材の長さに制
限を受けず、長尺な接合部材であっても簡単に接合歪み
を吸収することができる。
ラの移動速度を、後側の押えローラよりも前側の押えロ
ーラの方が相対的に高速になるように制御することによ
り、前後の押えローラ間における突合せ部又は重合せ部
に引張り方向のテンションを加えながら、摩擦撹拌接合
を行うものであるので、引張り方向のテンションによっ
て両接合部材が更に平坦化され、両接合部材の接触面積
が増加して、継手効率をより一層向上させることができ
る。また、接合により生じる歪みを引張り方向のテンシ
ョンによって吸収しうるものとなり、接合部材の変形を
格段に小さくすることができる。しかも、このようなテ
ンションを発生させる前後の押えローラは、両接合部材
上を移動するものであることから、接合部材の長さに制
限を受けず、長尺な接合部材であっても簡単に接合歪み
を吸収することができる。
【図１】この発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の摩擦撹拌接合に用いる接合部材を突き合
わせた状態の斜視図である。
わせた状態の斜視図である。
【図３】摩擦撹拌接合方法を説明するための斜視図であ
る。
る。
１、２…接合部材 ３…突合せ部 ４…段差 １０…接合装置 １１…回転子 １２…プローブ ２０、２１…接合部材押えローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 一郎 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内 (72)発明者 橋本 武典 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 ２枚の板状接合部材（１）（２）同士の
突合せ部（３）若しくは重合せ部又はその近傍に回転す
るプローブ（12）を挿入し、プローブとの接触部を摩擦
熱にて軟化させ撹拌しながら、プローブ（12）を挿入状
態で突合せ部（３）又は重合せ部に沿って相対的に移動
させることにより、接合部材（１）（２）同士を突合せ
接合又は重ね接合する摩擦撹拌接合法において、 前記両接合部材（１）（２）上において、前記プローブ
（12）の移動方向の前後に、プローブが移動する方向に
突合せ部（３）又は重合せ部を転動しながら移動する接
合部材押えローラ（20）（21）を配置し、これら前後の
押えローラ（20）（21）により、両接合部材（１）
（２）のプローブ（12）前後両側を押えながら、摩擦撹
拌接合を行うことを特徴とする摩擦撹拌接合法。 - 【請求項２】 前記前後の押えローラ（20）（21）の移
動速度を、後側の押えローラ（21）よりも前側の押えロ
ーラ（20）の方が相対的に高速になるように制御するこ
とにより、前後の押えローラ（20）（21）間における突
合せ部（３）又は重合せ部に引張り方向のテンションを
加えながら、摩擦撹拌接合を行う請求項１記載の摩擦撹
拌接合法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10417697A JP3971482B2 (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 摩擦撹拌接合法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10417697A JP3971482B2 (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 摩擦撹拌接合法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10296462A true JPH10296462A (ja) | 1998-11-10 |
| JPH10296462A5 JPH10296462A5 (ja) | 2005-03-17 |
| JP3971482B2 JP3971482B2 (ja) | 2007-09-05 |
Family
ID=14373717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10417697A Expired - Fee Related JP3971482B2 (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 摩擦撹拌接合法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3971482B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6352193B1 (en) | 2000-08-01 | 2002-03-05 | General Electric Company | Apparatus for joining electrically conductive materials |
| JP2002205177A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-23 | Showa Denko Kk | 摩擦撹拌接合法 |
| JP2008290092A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Nippon Light Metal Co Ltd | 接合方法 |
| JP2010075938A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Nippon Light Metal Co Ltd | 伝熱板の製造方法 |
| FR2976834A1 (fr) * | 2011-06-21 | 2012-12-28 | Eurocopter France | Procede de soudage par friction, et dispositif de soudure |
| CN106166642A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-11-30 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种长焊缝焊接用移动送进工装 |
-
1997
- 1997-04-22 JP JP10417697A patent/JP3971482B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6352193B1 (en) | 2000-08-01 | 2002-03-05 | General Electric Company | Apparatus for joining electrically conductive materials |
| JP2002205177A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-23 | Showa Denko Kk | 摩擦撹拌接合法 |
| JP2008290092A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Nippon Light Metal Co Ltd | 接合方法 |
| JP2010075938A (ja) * | 2008-09-24 | 2010-04-08 | Nippon Light Metal Co Ltd | 伝熱板の製造方法 |
| FR2976834A1 (fr) * | 2011-06-21 | 2012-12-28 | Eurocopter France | Procede de soudage par friction, et dispositif de soudure |
| CN106166642A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-11-30 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种长焊缝焊接用移动送进工装 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3971482B2 (ja) | 2007-09-05 |
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