(57)【要約】      （修正有）【課題】  複数の押し出し形材の突合せ部を摩擦攪拌接合によって接合して第１の構造体を作り、次に第２の構造体を第１の構造体に溶接する製作方法において、完成後の第１構造体の幅を全長に亘って所定のものにする。【解決手段】  第１の構造体である台枠１０は複数の押し出し形材２０を台枠１０の幅方向に並べて構成し、互いの突合せ部を摩擦攪拌接合する。その後、台枠１０の裏面にその長手方向に直角に第２の構造体である枕梁３０を配置し、台枠１０に溶接固定する。摩擦攪拌接合時、枕梁３０が固定されるべき位置及びその両近傍で回転工具の移動速度を低速にしてその部分の台枠１０の温度上昇を抑えることにより、冷却後のその部分の台枠の幅を他の部分よりも大きくしておく。これにより、枕梁３０溶接後にその部分の台枠の幅が熱収縮しても他の部分と同一の大きさに収まる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し出し形材を幅方向に沿って並べた前記押し出し形材の突合せ部を摩擦攪拌接合して第１の構造体を製作し、
この摩擦攪拌接合した第１の構造体に、前記押し出し形材の長手方向に直交方向に長い第２の構造体を溶接する構造体の製作方法において、
前記第１の構造体を製作する摩擦攪拌接合は、前記第２の構造体を溶接する部分及びその近傍部分の摩擦攪拌接合は前記押し出し形材に対する摩擦攪拌接合用工具の移動速度を他の部分における摩擦攪拌接合用工具の移動速度よりも高速で行い、
次に前記第１の構造体に第２の構造体を溶接すること、
を特徴とする構造体の製作方法。
【請求項２】
請求項１の構造体の製作方法において、
前記第１の構造体の摩擦攪拌接合を行う際に、
前記第２の構造体を溶接する部分及びその近傍部分を除く部分の摩擦攪拌接合時に、回転工具の回転数をＮ１でおこない、前記第２構造体を溶接する部分及びその近傍部分部分での摩擦攪拌接合時に、前記回転工具の回転数を前記Ｎ１よりも小さいＮ２で行うこと、
を特徴とする構造体の製作方法。
【請求項３】
請求項１の構造体の製作方法において、
前記第１の構造体は鉄道車両の台枠であり、
前記第２の構造体は枕梁であること、
を特徴とする構造体の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は台枠の製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両は下記特許文献１に示すように、台枠の上に、客室の側面を構成する側構体と、両側面の側構体の上方に接合した屋根構体と、客室の長手方向の端部を閉鎖する妻構え体とを接合している。
前記台枠は、台車に載るので、台枠の裏面に、台車と連結するための枕梁を溶接している。
枕梁は肉厚が厚く、大きな部材であり、台枠に強固に溶接されるので、台枠の幅に溶接熱によって影響を与える。
このため、台枠の幅は所定の幅よりも大きく構成しておき、枕梁の溶接熱よって所定の幅に縮小している。
【０００３】
このごろ、下記特許文献１に示すように、鉄道車両はアルミ合金の押し出し形材を接合して製作されるので、溶接に替えて、摩擦攪拌接合で、接合することが希望されるようになってきた。
台枠も摩擦攪拌接合することが考えられるが、摩擦攪拌接合は低温（例えば、一般に４００℃から５００℃）であるので、従来のように、局部的に幅を大きく接合することができない。
【特許文献１】特許０３０１４６５４号公報（ＵＳＰ０６５８１８１９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記は鉄道車両について説明したが、他の製品でも同様な課題が生じる。
本発明は摩擦攪拌接合で第１の構造体を製作する場合に、局部的に第１構造体の幅を大きくして製作し、第２の構造体を溶接することによって第１の構造体を所定の幅にすること、を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、押し出し形材を幅方向に沿って並べた前記押し出し形材の突合せ部を摩擦攪拌接合し、この摩擦攪拌接合した第１の構造体に、前記押し出し形材の長手方向に直交方向に長い第２の構造体を溶接する構造体の製作方法において、前記摩擦攪拌接合は、前記第２の構造体を溶接する部分及びその近傍部分の摩擦攪拌接合は前記押し出し形材に対する摩擦攪拌接合用工具の移動速度を他の分における摩擦攪拌接合用工具の移動速度よりも高速で行い、次に前記第１の構造体に第２の構造体を溶接すること、によって達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を図１、図２により説明する。図１、図２では、鉄道車両の台枠を第１の構造体とし、台枠に溶接される枕梁を第２の構造体としている。
【０００７】
図１、図２において、台枠１０は台枠（車体）の長手方向に沿った複数本の押し出し形材２０で構成されている。複数本の押し出し形材２０は、台枠の幅方向に沿って複数本ならべられている。
押し出し形材２０は上下２面に面板２１、２２、と両者を接合する接続板２４とからなる。
【０００８】
図３に示すように、押し出し形材２０をこのように並べた後、押し出し形材２０の一端、または長手方向の中央部から他端に向けて摩擦攪拌接合を開始する。
台枠１０の押し出し形材２０の突合せ部は摩擦攪拌接合ビードができる。一般に，摩擦攪拌接合ビードは該部の押し出し形材の面板２１、２２から突出しないが。突出することがある。突出して不都合を生じる場合には，突出しない摩擦攪拌接合方法の選択，突出部の切削によって対応する。
【０００９】
押し出し形材２０、及び突合せ部について説明する。押し出し形材２０は２枚の面板２１、２２と両者を接続する接続板２３、２４とからなる。面板２１、２２は平行である。接続板２３は２枚の面板２１、２２に対してトラス状に配置されている。接続板２４は押し出し形材２０の幅方向（押し出し形材２０の長手方向に対する直角方向）の端部の面板２１、２２を接続する部分にあり、面板２１、２２に直交している。接続板２４は突合せ部の面板２１，２１（２２，２２）を摩擦攪拌接合する際の荷重を支える板となる。接続板２４は突合せた面板２１、２１（２２、２２）の突合せ部の裏面ある。この突合せ面に回転工具の４０のピン４１が挿入される。押し出し形材２０の他方側の端部には接続板２４は無い。
【００１０】
回転工具４０は、ピンの上方に大径部４２がある。ピン４１と大径部４２との境４３が面板２１、２１（２２、２２）の一方側の面（上面、回転工具４０を挿入側の面）に接触する。
【００１１】
枕梁３０は、台枠２０の長手方向に両端近傍にある。図１において、最初は図１の右端から左端に向けて、摩擦攪拌接合を開始する。摩擦攪拌接合用回転工具４０の回転数ｒｐｍ（Ｎ１）、移動速度ｍ／分（Ｆ１）で摩擦攪拌接合を開始し、回転工具４０が枕梁（３０）の近傍に至ると、回転数Ｎ２（ただし、Ｎ２＜Ｎ１）、移動速度Ｆ２（ただし、Ｆ２＞Ｆ１）とし、摩擦攪拌接合を行う。これによって、台枠１０に対する入熱量が低下し、台枠１０の幅方向の変形が小さくなる。
枕梁３０部分（図１のＬ２の範囲を通過すると、回転工具４０の回転数をＮ１，移動速度をＦ１にする。
【００１２】
図４は、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）の接合条件と横収縮量の関係を示す説明図である。
摩擦攪拌接合による対象物の温度は種々の要件によって定まるが、その１つに回転工具の移動速度がある。移動速度が小さいほど対象物２０の摩擦攪拌が十分に行われ，対象物２０の温度は上昇する。
このため、枕梁３０部分以外の台枠２０は低速で摩擦攪拌接合が行われるので、台枠２０への入熱量が向上し、常温にまで低下すると、変形量が大きくなり、台枠２０の幅は小さくなる。一方、枕梁３０の近傍に近づくと、移動速度を大きくし、摩擦攪拌接合によるか熱量を小さくするので、台枠に１０は低温になり、温度上昇が小さく、熱収縮は小さくなる。よって、台枠に２０の枕梁３０部分の幅は非枕梁部分よりも大きくなる。
回転工具４０の回転数によっても入熱量は変化する。非枕梁部分では回転数をＮ２に低下させ、回転による入熱も低下させている。
【００１３】
次に、枕梁４０部分Ｌ１を通過すると、回転数をＮ１に、移動速度をＦ１にする。
次に、台枠１０の下面に、枕梁３０を溶接する。溶接は約１０００℃まで過熱によって溶接するので、台枠１０も高温に加熱される。高温が常音になることによって台枠１０の幅は縮小し、非枕梁の部分と同様な所定の幅になる。台枠２０と枕梁３０との溶接は隅肉溶接３５を行う。
このように本発明によれば、摩擦攪拌接合によって押し出し形材２０を接合でき、枕梁３０を接合しても所定の幅できるものである。
回転工具４０は種種のタイプがあるが、上記に用いた回転工具４０は、一方の面側から回転工具のピンを突合せ部に挿入し、ピンの体径部が突合せ部の一方の面（押し出し形材２０の一方の面）に接触している。他方の面には接触していない。
また、押し出し形材２０は８本である。
【００１４】
従来技術でも、回転工具の移動速度が対象物（台枠２０）の温度に影響をあたえることは、公知であろうが、回転移動速度を変化させて、その後の溶接熱の影響を事前に考慮しておくことは知られていない。
【００１５】
以上のように、本発明によれば、押し出し形材の突合せ部を摩擦攪拌接合して台枠を作り、次に、枕梁を溶接によって接合する場合に、前記摩擦攪拌接合は、前記枕春を溶接する近傍において前記摩擦攪拌接合の前記押し出し形材に対する移動速度を向上させて摩擦攪拌接合を行い、次に、台枠に、枕梁を溶接によって接合するので、枕梁の部分の台枠は低温で摩擦攪拌接合されるので、台枠の幅が大きくなり、次の枕梁の溶接によって幅が縮小される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】台枠の上面図。
【図２】図１のII−II断面図。
【図３】図１のIII−III断面の摩擦攪拌接合を示す説明図。
【図４】摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）の接合条件と横収縮量の関係を示す説明図。
【符号の説明】
【００１７】
１０  台枠、  ２０  押し出し形材、  ２１，２２  面板、  ２３，２４  接続板、  ３０  枕梁、  ４０  回転工具、  ４１  ピン、  ４２  大径部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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