JPH1052770A - 摩擦スター溶接方法および工具 - Google Patents

摩擦スター溶接方法および工具

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JPH1052770A
JPH1052770A JP9134954A JP13495497A JPH1052770A JP H1052770 A JPH1052770 A JP H1052770A JP 9134954 A JP9134954 A JP 9134954A JP 13495497 A JP13495497 A JP 13495497A JP H1052770 A JPH1052770 A JP H1052770A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 押出不可アルミニウム合金等の溶接が難しい
材料において、かなり速い溶接速度で表面粗さがかなり
低減された溶接部を製造する摩擦スター溶接方法および
装置を提供する。 【解決手段】 該方法は溶接プロセスの間スター溶接工
具を冷却して、工具の回転ピン（４０）およびショルダ
（３８）に軟化した材料が付着する傾向を低減するステ
ップを含む。該装置は内部空間または外部ジャケットを
有する工具を含み、冷却剤をポンプで流して溶接作業の
間熱を取除きかつ工具を冷却することができる。他の実
施例では、該装置は溶接工具の末端の外部表面に冷却剤
を噴霧することによって、溶接の間工具および周りのワ
ークピース（２０）から熱を取除くための装置を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、摩擦スター溶接（friction s
tir welding ）方法および装置に関連する。より詳細に
は、本発明により、摩擦スター溶接プロセスにおいて生
じる余分な熱が除去されて、より滑らかな溶接面ができ
る。
【０００２】
【発明の背景】摩擦スター溶接（ＦＳＷ）は、比較的新
しい溶接方法で、金属やプラスチック等の材料からなる
部材と他の材料からなる部材とを、摩擦熱を与えて軟化
させかつ混ざり合わせて一体に接続された状態にする接
合方法である。ＦＳＷ装置および方法の詳細について
は、特許公開第ＷＯ９３／１０９３５号、ＷＯ９５／２
６２５４号および米国特許第５，４６０，３１７号に記
載されており、ここにこれら文献の全文を引用により援
用する。ＦＳＷを行なうための有用な装置の１つを図１
の（Ａ）および（Ｂ）に示す。プレート１０Ａ′および
１０Ｂ′として示す２つの部分を、溶接する端縁同士が
バッキングプレート１２′上に直接接触する状態に保持
されるように整列させる。ＦＳＷ工具Ｗ′は、その末端
にショルダ１４′を有し、非溶溶接ピン１６′はこのシ
ョルダの中央から下向きに延びている。回転工具Ｗ′が
プレート１０Ｂ′および１０Ａ′間の界面に接触する
と、回転ピン１６′は図示のとおり両方のプレートの材
料と接触する状態される。材料中をピンが回転しかつ材
料の上表面がショルダによって擦られることにより溶接
工具とプレートの界面両方に多量の摩擦熱が生じる。こ
の熱によって回転ピンおよびショルダ周辺のプレートの
材料が軟化して、材料の混合が生じ、硬化した際に溶接
部が形成される。工具をプレート１０Ａ′と１０Ｂ′と
の界面に沿って長手方向に移動させることによって、プ
レート間の界面全長に沿った細長い溶接部が形成され
る。溶接工具のショルダ１４′は、プレートから出る軟
化した材料が上方向に逃げないようにし、かつこの材料
を溶接接合部内へ押入れる。溶接が完了すると、溶接工
具は引っ込められる。
【０００３】先行技術の摩擦スター溶接方法では、押出
不可のアルミニウム合金を除くある種の材料についてし
か滑らかな溶接部を製造できず、その最大スピンドル速
度は、材料が溶接工具のショルダとピンとに付着するた
め極めて制限される。アルミニウム合金７０７５、２０
１４、２０９０および２０２４等の合金については、ス
ピンドル速度が増大し応じて溶接部に与えられる熱が増
大すると、溶接部の上表面の表面テクスチャが劣化して
より粗くなる。スピンドル速度が増大し、熱も高温にな
ると、アルミニウム材料が溶接工具のショルダに付着し
て堆積し、溶接面の側から材料を取去ってしまう。溶接
部が長い場合には、このような状態は過度な堆積を生じ
させ、連続して溶接を行なうことが不可能となる。過度
に加熱された溶接工具が溶接面の中央から表面の材料を
部分的に取去って、溶接部の上表面を「魚の鱗」のよう
な様相にするが、この状態は溶接部の長手方向に沿って
漸次悪化する。ある種の用途にはこのような粗い溶接面
は不向きで、滑らかな表面にするためにさらに切削加工
を行なう必要が生じる。表面のざらつきは疲労き裂の開
始点となることが多いので、一般に望ましくないが、溶
接された部分が、付与された負荷を循環させる条件等
の、疲労を生じ得る条件下で使用される場合には特に望
ましくない。大抵の用途について、後で切削加工を行な
う必要のない、均一で滑らかな表面テクスチャを有する
溶接部を生成するＦＳＷ方法が求められている。
【０００４】
【発明の要約】本発明は、押出不可アルミニウム合金等
の溶接しにくい材料からなり、かつ従来技術の摩擦スタ
ー溶接装備を用いて行なうこれまでのものより滑らかな
表面を有する摩擦スター溶接部を生成するための方法お
よび装置を提供する。
【０００５】本発明により、溶接速度が増大するにつれ
て溶接面のざらつきが増大することが原因の、押出不可
材料に対する溶接速度の限界は、摩擦スター溶接プロセ
スの間に、工具と溶接を行なっているワークピースとの
間の接触面に生じる過度の熱によるものであることがわ
かっている。材料を軟化させて溶接部を形成するために
ある程度の熱は必要であるが、過剰な熱が生じると軟化
した材料が摩擦スター溶接工具の回転ピンとショルダに
付着する。これらの付着力に抗し工具を回転および横方
向に移動させると凸凹の溶接表面ができる。したがっ
て、本発明は溶接プロセスの間同時に溶接工具を冷却し
て過剰な熱を取除くステップを含む。この方法によっ
て、溶接速度は、好ましくは少なくとも約２０％、より
好ましくは少なくとも約１００％とかなり増大する一
方、溶接面は許容可能な平坦さを維持する。さらに、本
発明は、冷却剤により冷却される摩擦スター溶接のため
の装置を提供する。
【０００６】一実施例において、この冷却剤を工具の本
体中で循環させて余剰の熱を取除く。この実施例では、
本発明の摩擦スター溶接工具はその末端に、部材同士を
スター溶接するための、回転自在で、通常非溶のピンと
ショルダとを備える工具本体を有する。工具本体は溶接
工具のピンおよび好ましくはショルダと熱を伝えあう内
部空間を有する。この内部空間に冷却剤を流して、ショ
ルダおよびピンから伝わる熱を含む余剰の熱を工具から
取去る。
【０００７】他の実施例では、工具本体の末端部を取囲
むジャケットによって摩擦スター溶接工具から熱を取除
く。このジャケットは冷却剤の供給源と流体連通状態に
ある入口および加熱された冷却剤を排出するための出口
とを有する。こうして、工具を使用する際に、冷却剤が
ジャケットを通って流れ工具から熱を取去るので、余剰
な熱が回転自在ピンおよびショルダから除去される。
【０００８】他の実施例では、冷却剤（冷たい空気や水
等の液体冷却剤）を溶接工程の間工具と周りの溶接され
ている表面に噴霧することによって熱を取除く。好まし
くは、冷却される工具の部分に熱の除去を容易にするた
めのフィンを設ける。
【０００９】本発明によれば、押出不可アルミニウム合
金の摩擦スター溶接部も商業的に使用可能な速度で製造
されかつ商業的に利用可能な表面粗さが低減されたテク
スチャを有する。
【００１０】本発明の上に述べた局面および発明に付随
する多々の利点については添付の図面を参照し以下の詳
細な説明を読むことによってよりよく理解されるであろ
う。
【００１１】
【好ましい実施例の詳細な説明】本発明に従い、摩擦ス
ター溶接工具（ＦＳＷ）から余剰の熱を除去して、工具
と、押出不可なアルミニウム合金等の軟化した、溶接が
難しい材料との間の付着の度合を低減して、より速い速
度でより平坦な表面の溶接部を生成する。このように表
面が滑らかな溶接部は目で見た美しさのみならず疲労き
裂および腐食の開始という危険を低減する上でも多くの
潜在的な利点を有する。さらに、このような溶接部を生
成することによって溶接部をさらに費用をかけて切削加
工して表面を滑らかにする必要がなくなるかまたは低減
される。本発明では、また、ＦＳＷ工具の回転速度がよ
り速くなることによって溶接速度も増大する。
【００１２】本発明の方法に従い、摩擦スター溶接部が
形成されている間摩擦スター溶接工具から余剰の熱が取
除かれる。こうして、熱の除去は溶接動作と同時に行な
われる。本発明の方法および装置は摩擦スター溶接の対
象となる全種の材料に適用可能だが、本発明は、たとえ
ば２０２４、７０７５、２０１４および２０９０合金等
の押出不可なアルミニウム合金等、摩擦スター溶接が難
しい材料に適用した場合に特に有用性がある。先行技術
では、これらの合金は、ワークピース全体にわたって延
在しかつ後で切削加工を行なう必要なく商業的に許容可
能な表面の滑らかさを有する溶接部を生成するために、
押出可能なアルミニウム合金に比べてかなり遅い速度で
溶接される。したがって、たとえば合金６０６１等の、
４分の１インチ厚の押出可能なアルミニウム合金は、滑
らかな溶接面を生成するためには摩擦スター溶接工具の
回転速度が１６００ｒｐｍで、１分あたり１５インチの
速度で溶接を行なうのに対し、押出不可合金の場合に
は、工具の回転速度はより遅くかつ溶接の速度もより遅
くする必要がある。典型的には、先行技術では、合金２
０２４等の８分の１インチ厚の押出不可合金の場合約５
００ｒｐｍの工具回転速度で、１分あたり３．５インチ
の溶接速度で溶接する。この条件で、後で切削加工しな
くても許容可能な滑らかな表面を有するワークピース全
体にわたる溶接部が生成される。本発明によれば、２０
２４合金の同じ８分の１インチ厚のワークピースは、ワ
ークピース全体にわたって延在しかつ商業的に許容可能
な滑らかな表面を有する溶接部を生成するために、工具
回転速度は少なくとも約８００ｒｐｍでかつ溶接速度は
約８インチ／分で溶接できる。同様に、７０７５アルミ
ニウム合金（押出不可合金）の８分の１インチ厚のワー
クピースは、工具回転速度１１００ｒｐｍかつ溶接速度
１３インチ／分で溶接して許容可能な滑らかな表面を有
しかつ後で切削加工する必要がないワークピース全体に
わたる溶接部を製造することができる。本発明の工具お
よび方法を使用しない先行技術においては、同じ７０７
５合金のワークピースは６００ｒｐｍの工具回転速度で
溶接されかつ７インチ／分の速度でしか溶接部を生成し
なかったであろうと考えられる。
【００１３】上記より、本発明が摩擦スター溶接工具の
回転速度をかなり増大させかつこれに伴い分あたりイン
チ単位での溶接速度を劇的に増大させる。好ましくは、
本発明は後の切削加工工程を伴わずに、好ましくは少な
くとも約２０％、最も好ましくは少なくとも約１００％
溶接速度を増大させることが可能である。ただし、切削
加工は特定の用途によって任意に行なってもよい。
【００１４】本発明は余剰の熱を取除くためのさまざま
な装置を提供しかつこれら装置の好ましい実施例につい
て説明をわかりやすくするため添付の図面に示す。明ら
かに、余剰の熱を取除いて、より速い速度でより滑らか
な溶接面を生成するという同じ機能を達成する他の装置
も本発明の範囲に包含される。
【００１５】図２は、本発明に従う装置の好ましい実施
例の模式側面図であり、図において、工具を回転させる
ようにドライブモータに動作接続する、近端３４とショ
ルダ３８とを備える末端３６とを有する実質的に円筒状
の溶接工具本体３０と、ショルダの中心を通って軸方向
に下向きに延びる実質的に円筒状のピン４０とが示され
る。図示のとおり、ピン４０は先端４２と、螺旋状に溝
を掘られた外側表面とを有する。ショルダ３８は通常そ
の円周部から中央のピン４０に向かう方向に約１０°の
角度でわずかに先狭になっている。
【００１６】本発明に従い、ノズル５０は溶接工具本体
３０の付近に延在し、特にワークピース２０がバッキン
グプレート２４上で溶接されているときは末端３６の付
近に延在する。回転円筒状ピンはその末端に先端４２を
有し、先端４２はバッキングプレート２４との隙間が最
小限になる深さまでワークピース２０を通ってはり出
す。こうして、ピンはワークピース２０の実質的に全厚
さにわたって延在して、ワークピース全体を通して連続
した溶接部２６を生成する。ノズルは、ノズルに圧力下
に供給される液体または空気等の冷却剤の供給源と流体
連通状態にあって、冷却剤が霧になってノズルから出て
工具の末端３６および周囲のワークピース２０に直接あ
たるようになっている。こうして、冷却剤は溶接の際、
ワークピース２０の上にあるショルダ３８の露出した部
分、ワークピース２０自体および形成されている溶接部
２６のそれぞれから出る余剰の熱を取除く。熱は回転ピ
ン４０およびショルダ３８からその周囲、すなわちワー
クピース２０と溶接部２６とへ伝導して伝わり、そこか
ら冷却剤が熱を取去る。結果として回転ショルダ３８お
よびワークピースの表面の温度は冷却剤を供給しない場
合に比べてかなり低くなる。上に説明したとおり、余剰
の熱を取去ることによってこのように表面の温度が下が
るとより速い溶接速度でより滑らかな溶接面を生成する
ことができる。冷却剤の量は溶接作業の妨げになるほど
熱を取去らないように制御する必要がある。通常約０．
０１ｇｐｍの冷却剤速度が適切であり、この速度は特定
の応用について容易に最適化することができる。
【００１７】図３は、本発明に従う、内部が冷却される
ＦＳＷ工具の模式断面図である。図示のとおり、実質的
に円筒状の工具本体６０は工具を回転させるためのモー
タを結合するための近端６２と、ねじ切られた末端６４
とを有する。円形のショルダベース６５と内部にねじ切
られたカラー６７とを備えるキャップ型のショルダ６６
は、ＦＳＷ工具の末端６４にねじではめられて工具本体
６０のベース６３とショルダのベース６５との間に内部
の円筒状の空間７４を作り出す。好ましくは外部に螺旋
状に溝をつけられたピンがショルダのベースの中心から
下向きに延びる。この工具は、冷却剤の供給源と流体連
通状態にある内部空間、好ましくは蛇状のまたは曲がり
くねった内部空間と、加熱された冷却剤を受けるための
シンクとを含む。図示した実施例では、この内部空間は
鉛直方向に間隔をあけた、水平方向のボアから構成され
る。したがって、実質的に水平な流入ボア７０は円筒状
の工具本体６０の末端６４の略中心まで到達する。中央
の鉛直方向のボア７２は水平ボア７０の最末端から下向
きに延び工具本体６０の末端６４のベース６３から出
て、空間７４と流体連通状態になる。中央ボア７２と同
心の円環状空間７６は中央ボア７２を囲み、工具本体６
０のベース６３から流入ボア７０の下まで延びる。中央
ボア７２は工具本体６０の極末端６３で内部空間７４を
介して円環状空間と流体連通する。排出ボア７８は円環
状空間７６の上端部から延びる。流入ボア７０に入る流
体の冷却剤は中央ボア７２を内部円筒状空間７４、円環
状空間７６へ流れ込みかつ流出ボア７８から流出する。
【００１８】冷却剤を方向づけるため、工具本体６０と
同心でかつ間隔をあけた円筒状冷却剤カラー８０が流入
および流出ボア７０および７８を囲む。カラー８０は流
入ボア７０上に上Ｏリングシール８２で工具の本体６０
に対し封止されかつ流出ボア７８下の下部Ｏリングシー
ル８４で工具に対し封止される。さらに、カラー８０は
流入および流出ボア７０および７８の間にある第３のＯ
リング８６により工具本体６０に対し封止される。カラ
ー８０はこのようにして流入ボア７０と流体連通状態に
ある別個の流入コンパートメント９０と、流出ボア７８
と流体連通状態にある流出コンパートメント９６とを形
成する。冷却剤流入ホース９２がカラーの流入コンパー
トメント９０に結合され、かつ冷却剤流出ホース９８が
カラー８０の流出コンパートメント９６に結合される。
工具の過度の冷却を防いで溶接プロセスに支障がでない
ようにするために冷却剤の流れを制御することは重要で
ある。分あたり約０．１ガロンの冷却剤速度が適当であ
る。
【００１９】外部の冷却ジャケットを用いる代替実施例
を図４に模式的に示す。この実施例では、円筒状溶接工
具本体１００は回転工具を回転させるための手段に結合
するようになっている近端１０２と、ショルダ１０８に
より囲まれる中央の下向きに延びるピン１０６を備える
末端１０４とを有する。工具本体１００の実質的に円筒
状の末端１０４は熱を消散させるよう設計された外部構
造物、この例の場合には一連の円周方向に延びるフィン
１２０を備える。この構造物は末端の表面積を増大させ
ることによって、より多量の熱の除去を可能にし冷却の
効果を増大させる。実質的に円筒状のジャケット１１０
が工具１００のフィンをつけられた末端部１０４を囲ん
で、上Ｏリング１１２と下Ｏリング１１４とによって工
具本体１００に対し封止される。こうして、ジャケット
１１０はフィン１２０を間隔をあけて取囲み、ジャケッ
トの流入ポート１１６と流出ポート１１８と流体連通状
態にある円環状領域１２２を作り出す。使用において、
流体の冷却剤が流入ポート１１６から入って円環状の空
間内およびフィン１２０の周りに流れ込み、流出ポート
１１８から流出して、工具１１０の表面から熱を取除
く。入ってくる冷却剤の温度を制御することによって制
御可能なこうした過剰な熱の除去方法では、アルミニウ
ム２０２４または７０７５等の高い強度のアルミニウム
合金を溶接する場合でさえ、実質的に均一に平滑な溶接
部を製造することができる。上に述べたとおり、約０．
１ｇｐｍの冷却剤速度が通常適当であるが、任意の特定
の用途については実験により、容易に最適化することが
できる。
【００２０】図５に模式的に示すさらに他の実施例で
は、溶接工具は冷却剤に冷たい空気を使って冷却する。
この場合、上と同様、溶接工具１００はその末端１０４
上に一連の円周方向に延びる冷却用フィン１２０を備え
る。ただし、周りを取囲むジャケット１１０の代わり
に、少なくとも１つのノズル１２５を、冷たい空気また
は他の冷たい気体を溶接工具のフィン１２０に連続的に
吹付けるように配向して冷却を行なう。上記と同様に、
このようにして過剰な熱を取去ることによって溶接工具
の温度が下がり、より速い速度で均一な滑らかな上表面
を有する溶接部が製造される。
【００２１】本発明によれば、先行技術の摩擦スター溶
接方法および工具で実現されるものよりかなり平滑な溶
接部が製造される。図６の（Ａ）からわかるとおり、ス
ター溶接されたアルミニウム合金２０２４を倍率８倍の
光学顕微鏡写真で見ると、先行技術で製造された溶接部
は粗く、その上表面に裂け目が開いている。溶接部は６
４０ｒｐｍのＦＳＷ工具回転速度および分あたり６．３
インチの溶接速度で製造された。図６の（Ｂ）の、本発
明のよる溶接部は同じ材料を同じ倍率で撮影した光学顕
微鏡写真では均一で平滑な表面を有し、表面の裂け目も
ない。この溶接部はＦＳＷ工具回転速度６４０ｒｐｍお
よび溶接速度分あたり６．３インチで製造された。図６
の（Ｂ）に示す溶接表面は工具ショルダと、溶接方向と
反対の側の溶接表面との間の接合部に空気／水を霧状態
で付与した。粗さがこのように低減されることで疲労き
裂の開始および表面の腐食の可能性が低減されるので、
溶接された部材の寿命が延びる（かつ安全性が持続す
る）ことが期待される。また、長い溶接部もショルダに
材料が蓄積することなく溶接できることが期待される。
【００２２】本発明のいくつかの実施例についてのみ詳
細に説明したが、当業者においては、本発明の新規な技
術の教示および利点から実質的に逸脱することなく該実
施例において多くの修正が可能である点が容易に理解さ
れるであろう。したがって、そのような修正はすべて前
掲の請求項において規定される本発明の範囲に包含され
るものとする。これらクレームにおいて、ミーンズ・プ
ラス・ファンクション表現は記載する機能を行なうもの
として本明細書中に記載の構造物を保護することを意図
しかつ構造的等価物のみならず等価な構造物をも保護す
るものとする。すなわち、釘とねじとは、釘が円筒状表
面で木製の部材同士を固定しかつねじが木製の部材を固
定する場合に螺旋状の表面を用いる点では構造的な等価
物ではないかもしれないが、木製部材同士を固定すると
いう状況においては、釘とねじとは等価な構造物という
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術の摩擦スター溶接工具を示す模式図で
ある。
【図２】冷却剤を付与するノズルを含む本発明の摩擦ス
ター溶接装置を示す図である。
【図３】本発明による、内部から冷却する溶接工具の実
施例の模式断面図である。
【図４】本発明による工具のジャケットを備える実施例
を示す図である。
【図５】本発明による工具の、空気で冷却され、フィン
を備える実施例の模式側面図である。
【図６】光学顕微鏡写真であって、（Ａ）は先行技術の
摩擦スター溶接工具を用いた溶接部の表面を示す図であ
り、かつ（Ｂ）は本発明に従い製作された溶接部の表面
を示す図である。
【符号の説明】
２０…ワークピース ２６…溶接部 ３０…工具本体 ３８…ショルダ ４０…回転ピン

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 摩擦スター溶接の方法であって、 （ａ） 回転摩擦スター溶接工具を用いて、摩擦スター
    溶接が難しい材料からなるワークピースを溶接するステ
    ップと、 （ｂ） 同時に前記摩擦スター溶接工具を用いることに
    より生じる過剰な熱を取除くことによって、溶接表面を
    切削加工せずに、より速い速度でより平滑な溶接表面を
    製造するステップとを含む、方法。
  2. 【請求項２】 前記過剰な熱を取除くステップが、前記
    工具の内部空間に冷却剤を流すことによって前記回転工
    具を冷却するステップを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記過剰な熱を取除くステップが、前記
    溶接ステップの間に前記工具に対し霧状の冷却剤を噴霧
    することによって前記工具を冷却するステップを含む、
    請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記過剰な熱を取除くステップが、前記
    工具の外側表面の周りに冷却剤を流すことによって行な
    われる、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記冷却剤が空気を含む、請求項３に記
    載の方法。
  6. 【請求項６】 前記冷却剤が水を含む、請求項３に記載
    の方法。
  7. 【請求項７】 前記回転工具を使用するステップが、前
    記過剰な熱を取除くステップを伴わずに可能な回転速度
    よりも速い速度で工具を使用して、平滑な溶接部を製造
    する、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記より平滑な溶接表面が、前記同時に
    過剰な熱を取除くステップを伴わずに溶接した場合に粗
    い表面の溶接部を生じると考えられる溶接速度で製造さ
    れる、請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記溶接速度が、過剰な熱を取除くステ
    ップを伴わずに溶接した場合よりも少なくとも約１００
    ％速い速度で実質的に同じ表面平滑さの溶接部を製造す
    る、請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記溶接速度が過剰な熱を取除くステ
    ップを行なわないで溶接した場合より少なくとも約２０
    ％速く実質的に同じ表面平滑さの溶接部を製造する、請
    求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 末端にピンおよびショルダを有する工
    具本体を含む摩擦スター溶接工具であって、前記ピンお
    よびショルダは回転して、ともに溶接される部材に接触
    した際摩擦熱を生じさせるようになっており、前記熱が
    前記部材間に溶接部を形成させ、前記工具が、 前記溶接工具の本体内に規定される内部空間を含み、前
    記空間は冷却剤の供給源と流体連通し、かつ前記空間の
    壁は前記工具本体の末端と熱伝導しあい、それによって
    溶接作業の間に冷却剤が前記空間を流れると前記末端が
    冷却される、工具。
  12. 【請求項１２】 前記内部空間が前記工具本体を取囲む
    カラーと流体連通し、前記カラーが流入および流出セク
    ションへ区分分けされ、前記カラーの前記流入セクショ
    ンが前記内部空間の入口および冷却剤の供給源と流体連
    通する、請求項１１に記載の工具。
  13. 【請求項１３】 スター溶接工具を備える装置であっ
    て、 （ａ） 末端にピンおよびショルダを有する工具本体を
    含む摩擦スター溶接工具を含み、前記ピンおよびショル
    ダが回転して、ともに溶接される部材に接触すると摩擦
    熱が生じ、前記熱が前記部材の間に溶接部を形成させ、
    さらに （ｂ） 冷却剤の供給源と流体連通状態にあって、前記
    工具を使用して溶接を行なう場合に、前記工具本体の前
    記末端周りに冷却剤を向けるよう整列する冷却剤分配装
    置とを含む、装置。
  14. 【請求項１４】 前記冷却剤分配装置が冷却剤の霧を出
    すことができるノズルである、請求項１３に記載の装
    置。
  15. 【請求項１５】 前記冷却剤分配装置が冷気を噴射する
    ことができるノズルである、請求項１３に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 末端にピンおよびショルダを有する工
    具本体を含む摩擦スター溶接工具であって、前記ピンお
    よびショルダは回転して溶接するワークピースに接触し
    た際摩擦熱を生じるようになっていて、前記熱が溶接部
    を形成させ、 前記装置は、 前記工具の前記末端を取囲むジャケットを含み、前記ジ
    ャケットは冷却剤の供給源および加熱された冷却剤の流
    出用出口と流体連通する入口を有することによって、溶
    接の際冷却剤が前記ジャケットを通って流れると、過剰
    な熱が前記工具本体の前記末端から取除かれる、工具。
  17. 【請求項１７】 ワークピースを摩擦スター溶接する方
    法であって、前記ワークピースを摩擦スター溶接しなが
    ら同時に工具からの過剰な熱を取除くステップを含む、
    方法。
  18. 【請求項１８】 前記溶接が、同時に冷却を行なわない
    で可能な速度より少なくとも約２０％速い速度で行なわ
    れて、実質的に同じ粗さの溶接表面が製造される、請求
    項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記ワークピースが２０１４、２０２
    ４、２０９０および７０７５合金からなるグループより
    選択された押出不可のアルミニウム合金からなる、請求
    項１７に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 同時に冷却を行なわずに可能なものよ
    り約１００％速い溶接速度で、実質的に同じ粗さの溶接
    部を製造する、請求項１７に記載の方法。
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