(57)【要約】  金属基材の表面上に金属材料の押出ビードを接合する固相方法が提供される。この方法は、基材の表面を変形させ、押出材料を押し出して押出物を形成し、基材の表面上に押出物を堆積させて、基材上に基材に接合された材料のビードを形成することを含む。2つの金属部品を接合する固相方法もまた提供される。この方法は、押出材料を押し出して押出物を形成することと、押出物が構成要素の各々に接触するように2つの構成要素の間に押出物を堆積させて構成要素の間に初期接合部を形成することと、初期接合部の表面を変形させること、2つの構成要素の間の初期接合部上にさらなる押出物を堆積させることとを含む。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し出された金属材料のビードを金属基材の表面上に接合する固相方法であって、
前記基材の前記表面の第1の領域を変形させるステップと、
押出材料を押し出して押出物を形成するステップと、
前記基材の前記表面上に前記押出物を堆積させて、前記基材に金属的に接合された前記基材上に第1の材料のビードを形成するステップと、
前記基材の前記表面の第2の領域を変形させるステップと、
前記基材の前記表面の前記第2の領域上に押出物を堆積させて、前記基材上に前記基材に接合された第2の材料のビードを形成するステップであって、前記第2の領域は前記基材の前記表面の前記第1の領域から離間して配置され、それによって前記第2の材料のビードは前記第1の材料のビードから離間して配置されてそれらの間に溝を形成するステップと、
前記溝の前記表面を変形させるステップと、
前記溝内に押出物を堆積させて、前記基材上に前記基材ならびに前記第1および第2の材料のビードに接合された第3の材料のビードを形成するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記押出物が堆積して前記第1の材料のビードを形成するとき、前記押出物は押し出された先の前記基材にのみ接合する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記基材がプレートであり、前記押出ビードが前記プレートの平面に接合される、請求項1または2に記載の方法。
【請求項４】
前記基材の前記表面を変形させる前記ステップは、前記押出物が前記基材の変形された表面上に堆積するように、前記押出物が前記基材の前記表面上に堆積する前に行われる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第1、第2、および第3のビードが、前記基材の前記表面上に押し出されたプレートを形成する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
間隔をおいて前記基材上に材料の層を堆積させる前記ステップが、一連の溝を形成するように3回以上繰り返され、前記一連の溝がそれぞれ変形されて前記溝内に押し出された押出物を有し、前記基材上に表面プレートを形成する、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
押し出された金属材料のビードを金属基材の表面上に接合する固相押出接合の積層造型法であって、
前記基材の表面を変形させるステップと、
押出材料を押し出して押出物を形成するステップと、
前記基材の前記表面上に前記押出物を堆積させて、前記基材上に前記基材に機械的に接合された第1の材料のビードを形成するステップと、
前記基材の前記表面上の前記第1のビードの材料の表面を変形させるステップと、
押出物を前記基材上の前記第1の材料のビードの表面上に堆積させて、前記基材上の前記第1の材料のビード上に第2の材料のビードを形成するステップと、
を含む、方法。
【請求項８】
前記第1の材料のビードに接合された前記第2の材料のビードの表面を変形させるステップと、
前記第2の材料のビードの表面上に押出物を堆積させて、前記第2の材料のビード上に第3の材料のビードを形成するステップと、
を含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の方法を実施するための押出接合工具を使用する方法。
【請求項１０】
前記工具の押出ヘッドを交換するステップを含む、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
2つの金属構成要素を接合する固相方法であって、
押出材料を押し出して押出物を形成するステップと、
押出物が前記構成要素の各々に接触するように前記2つの構成要素の間に押出物を堆積させて、前記構成要素の間に初期接合部を形成するステップと、
前記初期接合部の表面を変形させるステップと、
前記2つの構成要素の間の前記初期接合部上にさらなる押出物を堆積させるステップと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記さらなる押出物は、前記初期接合部上に第1のビードを形成する、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記第1のビードは、前記2つの構成要素の一方との間に第1の溝を形成し、前記2つの構成要素の他方との間に第2の溝を形成する、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記第1の溝の前記表面を変形させるステップと、
前記第1の溝に押出物を堆積させて、前記初期接合部、前記構成要素の一方および前記第1の押出物のビードに接合された第2のビードを形成するステップと、
前記第2の溝の前記表面を変形させるステップと、
押出物を前記第2の溝内に堆積させて、前記初期接合部、前記2つの構成要素の他方および前記第1の押出物のビードに接合された第3のビードを形成するステップと、
を含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記初期接合部、ならびに前記第1、第2および第3のビードは、一緒に前記2つの構成要素の間にマルチパス接合部を形成する、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記第1、第2および第3のビードは一緒に、第1の層を形成する前記初期接合部上に第2の層を形成する、請求項14または15に記載の方法。
【請求項１７】
前記2つの構成要素は、それらの間にV字形の隙間を有するように配置される、請求項1乃至16のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記初期接合部は、前記V字形隙間の最も狭い部分に形成される、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
請求項1乃至18のいずれか一項に記載の方法を実施するための押出接合工具を使用する方法。
【請求項２０】
前記工具の押出ヘッドを交換するステップを含む、請求項19に記載の方法。
【請求項２１】
前記初期接合部は、隅肉接合押出ヘッドを使用して形成される、請求項11乃至20のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第1のビードが、ビードオンプレート押出ヘッドを使用して形成される、請求項12に従属する場合の請求項11乃至21のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記第2および第3のビードが突合せ接合押出ヘッドを使用して形成される、請求項14に従属する場合の請求項11乃至22のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
2つの構成要素を接合する方法であって、
請求項11乃至23のいずれか一項に記載の方法を第1の方向から実施して、前記構成要素間に第1の接合部を形成するステップと、
請求項11乃至23のいずれか一項に記載の方法を第2の方向から繰り返して、前記構成要素間に第2の接合部を形成するステップと、
を含む、方法。
【請求項２５】
前記第1の接合部および第2の接合部は一緒に両面接合部を形成する、請求項24に記載の方法。
【請求項２６】
請求項1乃至25のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成された押出接合工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固相押出接合方法に関する。特に、本発明は、金属を押し出して金属基材に接合することを含む固相金属加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
2つの構成要素を一緒に接合するために使用されるいくつかの技術が知られている。これらの技術は、レーザ溶接、電子ビーム溶接、金属不活性ガス（MIG）溶接、またはタングステン不活性ガス（TIG）溶接、摩擦溶接、または摩擦攪拌溶接（FSW）として知られる変形などの融接、ろう付け、リベット締結、接着接合を含む。しかし、これらの接合方法には、接合部の品質を低下させ、接合工程を困難にするなど、様々な問題がある。
【０００３】
構造用途のためにアルミニウム（または他の軽金属）構成要素を接合するのに適した、例えば特許文献１に記載されているような、構成要素を接合するための代替の固相方法が知られている。この方法は、充填材を接合する表面の間の隙間に押し出して2つの表面を互いに接合する直前に、接合する表面から酸化物を除去することを含む。この方法は、ハイブリッド金属押出接合（HYB）プロセスと称してもよい。この方法は、充填材/接合材の押出の原理に基づいており、その目的は、FSW方法に関連する過度の加熱、および/または、溶融接合に通常必要とされるシールドガスを使用するために生じる接合部の他の気孔率などの従来技術の方法の欠点を低減または排除することである。
【０００４】
HYBプロセスの背後にある基本的な考え方は、従来の溶接およびFSWにおいて見られるような弱い/柔らかい溶接ゾーン（熱影響ゾーン（HAZ）として知られていることがある）を生じることなく、アルミニウムプレートなどのプレートの固相接合および充填材添加を使用したプロファイルを可能にすることである。
【０００５】
この固相ハイブリッド金属押出接合プロセスには他の用途があることが認識されている。
【０００６】
方法は、この方法を実施するように構成された押出接合工具によって実施されてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００３／０４３７７５号
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、金属基材の表面上に金属材料の押出ビード/層を接合させる固相方法を提供することができ、方法は、基材の表面を変形させることと、押出材料を押し出して押出物を形成することと、基材の表面上に押出物を堆積させて、基材上に基材に接合された材料のビード/層を形成することとを含む。
【０００９】
ハイブリッド金属押出接合プロセスは、押出物を使用して2つの構成要素を一緒に接合するためだけに使用されるのではなく、押し出された材料のビード（すなわち層/ストリップ）を基材の表面上に堆積させて接合するのに使用できることが認識されている。
【００１０】
したがって、方法は、基材の表面上に追加層を形成する方法であってもよい。
【００１１】
押し出された材料のビード/層は、押し出された先の基材にのみ接合されてもよい、すなわち、押出物は、2つの構成要素間の接合部において充填材として使用されず、その代わりに追加層であり、押し出されて構成要素の表面に接合される。押し出されたビードは、後に他の押出材料に接合されてもよい。このように、押出物が堆積すると、押出物は押し出された先の基材にのみ接合し得る。
【００１２】
したがって、押出物の押出接合は、基材を第2の基材に接合するためのものではなく、ただその追加の材料が基材上に堆積するだけである。
【００１３】
例えば、基材がプレートである場合、方法は、押し出された押出材料をプレートの上部平面上に堆積させて接合することを含むことができる。
【００１４】
方法は、ビードオンプレート堆積と称してもよい。
【００１５】
基材はプレートであってもよく、押し出されたビードは上部平面（すなわち、押出材料の堆積中に押出工具に面するプレートの表面）に接合されてもよい。言い換えれば、押し出されたビードは、2つの構成要素の間の隙間または裂け目に堆積しない。
【００１６】
押し出された材料のビードは、基材の表面上の押し出された材料の線（例えば、ストリンガビード）であってもよい。
【００１７】
変形される基材の表面は、基材のある領域であってもよい（すなわち、基材表面全体ではない）。変形される基材の表面の面積は、基材と接触する押し出されたビードの面積と同じであってもよく、またはそれよりも大きくてもよい。
【００１８】
基材の表面を変形させるステップは、押出物が基材の表面上に堆積する前に行われてもよい。押出物は、基材の変形した表面上に堆積させることができる。基材の表面は、押出材料を押し出すのと同じ工具によって変形されてもよい。
【００１９】
押出材料は、基材に堆積する前、または基材と接触する前に、工具内で押し出されてもよい。基材は、押出物が基材に堆積する前、または押出物が基材と接触する前に、工具によって塑性変形されている可能性がある。
【００２０】
押出材料は、押し出されるとき固体状態であり得る。押出材料は、押出チャンバ内で塑性変形（すなわち可塑化）されてもよく、および/または押出チャンバからダイを通って押し出されるときに塑性変形されてもよい。したがって、方法は、押出材料が押し出されるときに塑性変形させることを含んでもよい。これは、押出材料の表面（例えば、表面酸化物）の変形をもたらし得る。これは、したがって、押出物の表面層の除去/分散/変形をもたらし得る。これは、押出物と変形された基材との間の金属接合を促進するのに役立ち得る。
【００２１】
基材の表面は、押出物の堆積によって変形されてもよい。言い換えれば、基材の変形および押出物の表面への堆積は同時に起こり得る。例えば、押出物は、基材の表面が変形されるように基材の表面上に押し付けられてもよい。しかし、押出材料は基材に押し付けられる前に塑性変形した可能性がある。
【００２２】
押出材料および基材は、それぞれ金属製であってもよい。押出材料および基材は、加工されるとき固体状態であり得る。押出材料および基材は、押出接合プロセス中に溶融されないことがある。例えば、押出材料は固体状態で押し出されてもよく、押出材料は押出チャンバ内で変形および/または可塑化されてもよい。
【００２３】
押出材料および/または基材は、塑性変形可能でありおよび/または固体状態で加工可能な金属製であってもよい。押出材料および/または基材は、アルミニウム製であってもよい。
【００２４】
基材および押出材の材料は、異なる材料であってもよい。このため、方法は、異なる材料で基材を被覆/コーティング/めっきすることを含んでもよい。例えば、基材は鋼であってもよく、押出材料はアルミニウムであってもよく、その結果、方法は、鋼上にアルミニウムを堆積させることであり得る。
【００２５】
方法はまた、基材の表面上の材料のビードの表面（第1の押出物のビードと称してもよい）を変形させることと、基材上の材料のビードの表面（第1の押出物のビード）に押出物を堆積させて、基材上の材料のビードに接合された材料のビード（第2の押出物のビード）を形成することとを含むことができる。
【００２６】
この場合、押し出されたビードは、基材の表面に既に接合されている押出ビード上に押し出されて接合される、すなわち第２の押出物のビードが、第１の押出物のビード上に押し出されて接合される。これは、固相押出接合の積層造形法（または積層造形法、付加製造または3D印刷）と称してもよい。
【００２７】
したがって、別の態様では、本発明は、固相押出接合の積層造型法を提供することができ、方法は、第1の金属材料のビードの表面を変形させることと、金属押出物を第1の材料のビードの表面上に堆積させて、第1の金属材料のビード上にこれに接合された第2の金属材料のビードを形成することとを含む。
【００２８】
第1のビードは、押し出されて基材に接合されたビードであってもよい。これは、同じ操作の一部として、および/または同じ工具によって押し出され、接合されていてもよい。
【００２９】
方法はまた、第1のビードを押し出して基材上に接合することを含んでもよい。第1のビードは、第2のビードが第1のビードに接合される前に、押し出されて基材に接合されてもよい。
【００３０】
したがって、別の態様では、本発明は、押出接合の積層造型法を提供することができ、方法は、基材の表面を変形させることと、押出材料を押し出して押出物を形成すること、基材の表面上に押出物を堆積させて、基材上に基材に接合された第1の材料のビード/層を形成することと、基材の表面上の第1の材料のビード/層の表面を変形させることと、押出物を基材上の第1の材料のビード/層の表面上に堆積させて、基材上の第1の材料のビード/層上に第2の材料のビード/層を形成することとを含む。
【００３１】
したがって、本発明は、一連の押出ビードを互いに積み重ねて接合することを含んでもよい。
【００３２】
方法は、第１の材料のビードに接合された第２の材料のビードの表面を変形させることと、第２の材料のビードの表面上に押出物を堆積させて、第２の材料のビード上に第３の材料のビードを形成することとを含む。
【００３３】
これを繰り返して、第4、第5、第6などのビードを、以前に押し出され接合されたビード上に押し出して接合させることができる。
【００３４】
したがって、方法は、材料の最上部のビードの表面を変形させることと、基材上の材料の以前の最上部のビードの表面上に押出物を堆積させて、基材上の材料の以前の最上部のビード上に別の（新しい最上部の）材料のビードを形成することとを含む。
【００３５】
以前の最上部のビードに接合された新しい押出ビードは、以前の最上部のビードと同じ幅であってもよく、またはそれより小さくてもよい。例えば、第2の押出ビードは、基材上に接合された第1の押出ビードと同じ幅であってもよく、またはそれより狭くてもよい。
【００３６】
これは、新しいビードがその上に堆積しようとしている以前のビードが、その上に新しい押出ビードが接合してもよい適切な支持および接合表面を提供するからである。
【００３７】
押し出された材料は、（堆積の前にまたは堆積のために）変形された基材の領域上に堆積してもよい。
【００３８】
基材の表面を変形させることは、基材の表面の第1の領域を変形させることを含んでもよい。基材上の材料のビードは、基材の表面の第1の領域上に堆積する基材上の第１の材料のビードと称してもよい。この場合、方法は、基材の表面の第2の領域を変形させることと、基材の表面の第2の領域上に押出物を堆積させて、基材上に基材に接合された第２の材料のビードを形成することとを含む。
【００３９】
ここでも、基材の変形は、押出材料の堆積前に行われてもよく、または押出材料の堆積の結果、すなわち堆積と同時に行われる前であってもよい。しかしながら、固体押出金属の変形は、それが基材に接触する前に工具内で生じてもよい。
【００４０】
したがって、別の態様では、本発明は、金属基材の表面上に金属材料の押出ビードを接合する固相方法を提供することができ、方法は、基材の表面の第1の領域を変形させることと、押出材料を押し出して押出物を形成することと、基材の表面上に押出物を堆積させて、基材の表面の第1の領域上に基材に接合された第1の金属材料のビードを形成することと、基材の表面の第2の領域を変形させることと、基材の表面の第2の領域上に押出物を堆積させて、基材上に基材に接合された第2の金属材料のビードを形成することとを含む。
【００４１】
第2の領域は、第2の材料のビードが第1の材料のビードから離間するように、基材の表面の第1の領域から離間していてもよい。
【００４２】
あるいは、第1および第2の領域は、互いに離間していなくてもよい。この場合、堆積したビードは互いに接触していてもよい。
【００４３】
第1および第2の材料のビードは、それらの間に溝を形成するように互いに離間していてもよい。この場合、方法は、溝の表面を変形させること、溝内に押出物を堆積させて、基材ならびに第1および第2の材料のビードに接合された第3の材料のビードを基材に形成することを含む。
【００４４】
溝の表面を変形させることと、基材ならびに第1および第2の材料のビードに接合された第3の材料のビードを基材に形成することは、押出接合技術を使用して、第1および第2の押出材料のビードの間に突合せ接合部を形成することと同等であり得る。
【００４５】
このように、方法は、基材の表面上に押し出されたプレートを形成するための表面堆積と突合せ接合の組み合わせと見なすことができる。
【００４６】
第1、第2および第3のビードは、一緒に基材上にプレートを形成することができる。したがって、方法は、プレート表面処理技術と称してもよい。
【００４７】
離間した基材上に材料の層を堆積させるプロセスは、一連の溝を形成するために3回以上繰り返されてもよい。一連の溝は、それぞれが変形されてもよく、その中に押出物を押し出して、基材上に表面プレートを形成することができる。表面プレートは、基材の全面または実質的に全面を覆ってもよい。
【００４８】
基材および押出材料の材料は、異なる材料、すなわち異なる金属であってもよい。このため、方法は、異なる材料で基材を被覆/コーティング/めっきすることを含んでもよい。例えば、基材は鋼であってもよく、押出材料はアルミニウムであってもよく、その結果、方法は、鋼上にアルミニウムをめっきすることであり得る。
【００４９】
別の態様では、本発明は、2つの構成要素を接合する方法であって、方法は、押出材料を押し出して押出物を形成することと、押出物が構成要素の各々に接触するように2つの構成要素の間に押出物を堆積させて、構成要素の間に初期接合部を形成することと、初期接合部の表面を変形させることと、2つの構成要素の間の初期接合部上にさらなる押出物を堆積させることとを含む。
【００５０】
したがって、本方法は、2つの構成要素の間に第1の材料のビードを堆積させて初期接合部を形成することを含んでもよい。第1のビードと第2のビードとが互いに金属的に接合できるように、堆積した第１の材料のビード（すなわち第1の接合部）を塑性変形させ、変形した初期接合部の頂部に第2のビードを堆積させる。これは、2つの構成要素間にマルチパス接合部を形成するために使用できる。
【００５１】
この方法は、接合する構成要素の少なくとも一方またはそれぞれの表面を変形させることを含んでもよい。
【００５２】
第1のビードは、第1および/または第2の構成要素に接合してもよい。
【００５３】
さらなる押出物は、初期接合部上に第1のビードを形成してもよい。第1のビードは、構成要素の一方との間に第1の溝を形成し、および/または構成要素の他方との間に第2の溝を形成してもよい。方法は、第1の溝の表面を変形させることと、溝内に押出物を堆積させて、初期接合部、構成要素の一方および第1の押出物のビードに接合された第2のビードを形成することとを含む。
【００５４】
第2の溝が形成される場合、方法は、第2の溝の表面を変形させることと、溝内に押出物を堆積させて、初期接合部、構成要素の他方および第1の押出物のビードに接合された第3のビードを形成することとを含む。
【００５５】
初期接合部と、第1、第2、および（存在する場合）第3のビードとは一緒に、2つの構成要素の間に接合部を形成してもよい。
【００５６】
第1、第2、および（存在する場合）第3のビードは一緒に、初期接合部（第1の層と称してもよい）上に第2の層を形成してもよい。
【００５７】
このような接合部は、マルチパス接合部と称してもよい。
【００５８】
このようなマルチパス接合部は、単一パスで効果的に接合することができない厚い構成要素を接合するのに有用であってもよい。
【００５９】
初期接合部は、2つの構成要素間の突合せ接合部または隅肉接合部である（幾何学的形状によって異なる）。
【００６０】
第1のビードは、初期接合部上に形成された追加層であってもよい。
【００６１】
第2および/または第3のビードは、第1のビードと構成要素の一方との間の効果的な突合せ接合部であってもよい。
【００６２】
したがって、マルチパス接合方法は、隅肉および/または突合せ接合部および追加層を含むと考えられてもよい。
【００６３】
構成要素は、基材と称してもよい。構成要素/基材は、プレートであってもよい。
【００６４】
マルチパス接合は、3つ以上の層を含むことができ、例えば、さらなる押出物（すなわち、第4のビード）を第1、第2および/または第3のビードに押し出して接合することができる。
【００６５】
このさらなる押出物は、さらなるビード（例えば、表面上への堆積および/または突合せおよび/または隅肉接合により形成されたビードであってもよい）によって、構成要素の接合面に接合されて、接合部の第2の層上に第3の層を形成してもよい。
【００６６】
2つの構成要素は、接合する各構成要素の表面の間に隙間を形成するように互いに対して配置されてもよい。
【００６７】
したがって、方法は、接合する基材の面が互いに向き合い、それらの間に隙間を形成するように間隔を空けて配置されるように、2つの基材（例えば、プレートなどの構成要素）を配置することを含んでもよい。
【００６８】
接合する各構成要素の表面は、互いに対して傾斜していてもよい。したがって、隙間は、接合部に向かって変化する幅を有してもよい。例えば、隙間は、（初期接合部が形成される）接合部の底部で最小であり、（複数のパスが2つの構成要素間に層を形成するのに使用されてもよい）隙間の最上面で最大であってもよい。例えば、隙間は（断面で）V字形であってもよい。初期接合部は、V字形隙間の頂部/最も狭い部分に形成されてもよい。
【００６９】
別の態様では、本発明は、2つの金属構成要素を接合する固相方法を提供することができ、方法は、金属押出材料を押し出して押出物を形成することと、構成要素間に第1の接合部を形成するために2つの構成要素の間に第1の方向から押出物を堆積させることと、構成要素間に第2の接合部を形成するために2つの構成要素の間に第2の方向からさらなる押出物を堆積させることとを含む。
【００７０】
これは、両面接合部と称してもよい。
【００７１】
2つの構成要素は、押出物が各構成要素の表面に接合されるという事実によって接合されてもよい。
【００７２】
第1の方向は、第2の方向と反対、または実質的に反対であってもよい。
【００７３】
方法は、第1の接合部を形成し、次に第2の接合部を形成すること、すなわち、接合部を順次形成することを含んでもよい。
【００７４】
同じ工具を使用して各接合部を形成することができる。例えば、工具は第1の接合部を形成し、次に第2の接合部を形成するために使用されてもよい。
【００７５】
方向は、2つの構成要素に相対的でもよい。押出接合を行う工具を移動させて、押出物が堆積されたプレートに対する方向を変えることができる。あるいは、押出接合を行う工具は静止していてもよく、2つの構成要素に対して押出物が堆積する方向が変わるように、2つの構成要素が移動（例えば反転）されてもよい。
【００７６】
この方法は、接合する各構成要素の表面（の少なくとも一部）を変形させることを含んでもよい。これは、各方向から行うことができる。
【００７７】
変形が第2の方向から行われるとき（すなわち、第1の接合部が形成された後に）、方法は、接合する1つ以上の構成要素に加えて、初期接合部の下側部分を変形させることを含んでもよい。
【００７８】
第1の接合部は、2つの構成要素の第1の表面から押出物を堆積させることによって形成されてもよく、および/または第2の接合部は、2つの構成要素の第2の表面から押出物を堆積させることによって形成されてもよい。
【００７９】
第1の接合部および第2の接合部は、構成要素の対向する表面の間（例えば、中央）の位置で交わっってもよい。したがって、第1の接合部および第2の接合部は、一緒に両面接合部を形成してもよい。
【００８０】
2つの構成要素は、接合する各構成要素の表面の間に隙間を形成するように互いに対して配置されてもよい。
【００８１】
接合する各構成要素の表面は、互いに平行または実質的に平行であってもよい。
【００８２】
接合する各構成要素の表面は、互いに対して傾斜していてもよい。したがって、隙間は、接合部に向かって変化する幅を有してもよい。例えば、隙間は、（初期接合部が形成されている）接合部の中心で最小であるか、中心に向かって小さくなってもよく、隙間の最上面で最大であってもよい。例えば、隙間（断面）は2つのV字形であってもよく、Vの頂部/最も狭い部分は、2つのプレート間の隙間の中心で、またはその方向に向かって出会う。第1の接合部は、V字形のうちの一方の頂部/最も狭い部分に形成されてもよい。第2の接合部は、V字形の他方の頂点/最も狭い部分に形成されてもよい。
【００８３】
両面接合の場合、各側の接合部は、上述のようにマルチパス接合部であってもよい。マルチパス接合部は一方の側から形成され、マルチパス接合部は他方の側から形成されてもよい。
【００８４】
これは、非常に厚いプレートを接合する場合に特に有用である。
【００８５】
あるいは、各側の接合部は、単一パス接合部であってもよい。例えば、各側の接合部は、単一パス突合せ接合部であってもよい。
【００８６】
（各接合部が単一パス接合部であるかマルチパス接合部であるかにかかわらず）両面接合部は、接合部の両側で必要な（例えば滑らかな）仕上げを得るのに役立ってもよい。したがって、比較的薄い構成要素を接合する場合であっても両面接合が行われてもよい（すなわち、この技術は、必ずしも厚い構成要素を接合する場合にのみ行われるわけではない）。
【００８７】
本発明は、上述の方法のうちの1つ以上を実行するのに適した押出接合工具を提供することができる。押出接合工具は、押出材料を押し出し、押出材料を基材に接合するためのものであってもよい。工具は、押出材料を押し出し、押し出された押出材料が基材に接合するように基材上に押出材料を堆積するように構成されてもよい。言い換えれば、押出接合工具は、ハイブリッド金属押出接合（HYB）プロセスを実施するための工具であってもよい。
【００８８】
本発明は、上述の方法のうちの1つ以上を実行するための押出接合工具の使用方法を提供することができる。
【００８９】
方法が2つの構成要素を接合する方法である場合、工具は、2つの構成要素の間の隙間に沿って移動してもよく、それにより表面が変形され、次いで各表面が押し出された押出材料に接合されることによって、構成要素間に連続的な接合部が形成される。
【００９０】
各態様について、表面を変形させることは、金属基材を塑性変形させることおよび/または基材から表面酸化物などの表面層を除去することを含んでもよい。これは、酸化物分散および/またはせん断変形による、金属押出材料と基材との間の金属接合を促進し得る。
【００９１】
方法の間、例えば回転スピンドルなどの工具のどの部分も基板に完全に沈められず（すなわち、その全周に囲まれない）、むしろ、基板の表面を変形させるためにスピンドルのエッジ部分のみを使用することができる。したがって、この方法は、変形構成要素が基材内に沈められ、接合する表面付近のバルク構成要素の一部を通って移動する摩擦攪拌溶接方法ではない。代わりに、本発明は、接合を容易にするためにスピンドルの一部分のみを使用して基材の表面層を変形/除去する方法に関するものであってもよい。
【００９２】
また、摩擦攪拌溶接とは対照的に、方法が2つの構成要素を接合することを含む場合、2つの構成要素の間に隙間が存在し得る。さらに、押出材料は、充填材料を含む典型的な摩擦攪拌溶接のように、基材との接触によって可塑化されるのではなく、基材に接触する前に工具内で可塑化されてもよい。
【００９３】
回転可能なスピンドル（存在する場合）は、100〜900rpm、200〜600rpm、300〜500rpm、または約400rpmの速度で回転させることができる。正確な速度は、工具の前進速度または材料特性などのいくつかの要因に依存することがある。
【００９４】
これらの特徴の1つ以上（および任意選択的に工具および方法の他の特徴）は、本方法によって接合される材料の温度が、摩擦攪拌溶接より低い（接合品質が改善され得るような）温度に維持されてもよいことを意味してもよい。また、方法の間に工具および/または回転スピンドルによって加えられる力は、より小さくてもよい。
【００９５】
変形ステップは、押出物が基材の表面上に堆積する前に行われてもよい。押出物は、基材の変形した表面上に堆積させることができる。基材の表面は、押出材料を押し出すのと同じ工具によって変形されてもよい。例えば、工具は、材料の押出および表面の変形の両方に使用される回転スピンドルのような部品を有してもよい。したがって、スピンドルは、押出物の押出および基材の変形をもたらす二重の機能を有してもよい。これらの2つのステップは、同時に発生することがある。
【００９６】
スピンドルの回転は、基材と押出材料の両方の表面層の分散または変形をもたらす可能性がある。
【００９７】
あるいは、押出物が堆積する表面は、押出物の堆積によって変形されてもよい。言い換えれば、基材の変形および押出物の表面への堆積は同時に起こり得る。例えば、押出物は、基材の表面が変形されるように基材の表面上に押し付けられてもよい。
【００９８】
押出物は、押し出された表面に接合するように表面上に押し出されてもよい。
【００９９】
基材/構成要素は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）のような軽金属であってもよい。基材/構成要素は同じ材料であってもよい。基材/構成要素が両方ともアルミニウムである場合、それらは同一または異なるグレードのアルミニウムであり得る。
【０１００】
基材/構成要素は、鋼のような非軽金属であってもよい。
【０１０１】
方法が2つの基材を一緒に接合する方法である場合、2つの基材は同じ材料であってもよい。基材/構成要素は、互いに同一の組成を有してもよい。あるいは、2つの基材は異なる材料であってもよい。例えば、一方の基材はアルミニウムのような軽金属であってもよく、他方の基材は鋼のような非軽金属であってもよい。
【０１０２】
押出材料は、フィラーワイヤのような充填材料であってもよい。
【０１０３】
押出材料は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）であってもよい。押出材料は、基材と同じ材料であってもよい（または、2つの基材が接合される場合には、基材の少なくとも一方と同じであってもよい）。
【０１０４】
あるいは、押出材料は、基材の材料と異なっていてもよい。
【０１０５】
押出材料は、方法の間に変更してもよい。
【０１０６】
例えば、積層造形法の場合、基材に近いビードはある材料であり得るが、基材から離れたビードは異なる材料であり得る。マルチパス接合の場合、初期接合部は第1の材料で形成され、後続の層は異なる材料で形成されてもよい。
【０１０７】
2つの構成要素が一緒に接合される場合、押出材料は、2つの基材の間の隙間を満たす充填材であってもよい。押出材料は、2つの材料を一緒に接合することができる。これは、両方の基材に接合された押出材料によって達成され得る。
【０１０８】
上記の方法は、室温で行うことができる。この方法は、プロセス自体、例えば押出および/または摩擦（例えば、押出機と基材および/または押出材料との間）によって生成された熱以外の加熱手段を使用しないか、または環境に余分な熱を加えないことを含むことができる。例えば、方法の間に、押出チャンバから（押出が行われる）ダイ開口部を通って押出材料が堆積する基材/構成要素に熱が伝導されてもよい。
【０１０９】
接合の間の押出材料の過度の硬化作用を回避するために、基材に十分な熱を供給することが望ましい場合があるが、熱は、押出ヘッドの下の基材の限られた体積にのみ供給されることが望ましい。
【０１１０】
熱は、押出物を介して、および基材と接触している工具の伝導および機械的作業によって供給することができる。
【０１１１】
方法は、押出接合中に工具および/または基材を冷却することを含んでもよい。例えば、方法は、工具が使用されている間、例えば水冷による工具、基材の冷却および/または押出物の冷却を含むことができる。
【０１１２】
冷却は、水冷手段を用いて行ってもよい。冷却手段は、水以外の流体を使用してもよい。例えば、冷却手段は、CO2またはヘリウムであってもよい。
【０１１３】
冷却流体は、例えば、工具および/または押出材料に対して向けられてもよい。CO2の場合、流体は冷却手段内では液体であってもよく、冷却される部品（例えば、工具自体または接合される材料）に突き当たる直前または直後に気体に変わってもよい。
【０１１４】
方法は、上記方法の1つ以上の組み合わせであってもよい。方法は、2つの基材（例えばプレートまたは構成要素）の間に押出材料を押し出して2つの基材を互いに接合することを含んでもよく、および／または方法は、押出物を基材の表面（例えばプレートまたは構成要素の表面）に堆積させることを含んでもよい。
【０１１５】
この方法は、2つの構成要素の突合せ接合、2つの構成要素の隅肉接合（T接合、角および重ね接合を含む）、2つの構成要素のマルチパス接合、構成要素の表面へのストリンガービードの堆積、基材上への層の堆積、両面接合および/または積層造型法の1つ以上を含む。
【０１１６】
方法が複数の異なるアプリケーション/技術を含む場合、異なる工具がプロセスの異なる段階に使用されてもよい。あるいは、単一の工具が使用されてもよい。方法を実施するための単一の工具は、押出接合工具が使用される用途に応じて変更可能な交換可能な部品を含んでもよい。
【０１１７】
例えば、工具は、工具を使用することが意図されている用途に応じて交換可能な押出ヘッドを含んでもよい。したがって、複数の押出ヘッドを設けることができる。各押出ヘッドは、異なる押出接合用途向けであってもよい。
【０１１８】
各押出ヘッドは、工具が使用される用途に適した特定の幾何学的形状を有してもよい。
【０１１９】
例えば、突合せ接合用に設計された押出ヘッド、隅肉接合用に設計された押出ヘッド、ビードオンプレート堆積用に設計された押出ヘッド、および/または積層造型法用に設計された押出ヘッドをそれぞれ設けることができる。
【０１２０】
したがって、工具は、それぞれ異なる用途のために設計された複数の交換可能な押出ヘッドを備えていてもよい。異なる各用途は、押出材料を押し出すことと、それを基材に接合することとを含む。
【０１２１】
工具は、複数の異なる用途（突合せ接合、隅肉接合、マルチパス接合、両面接合、ビードオンプレート堆積、および/または積層造型法を含む）に使用することができるので、工具はこれらの異なる技術の組み合わせを必要とする用途で使用することができる。例えば、工具は、基材上に分離されたビードを堆積させ、次に隣接する堆積したビードを互いに突合せて接合することによって行われるプレート表面処理に使用されてもよい。工具は、隅肉接合、隅肉接合部へのビードの堆積、および各側面に堆積したビードを、接合する基材に接合する突合せ接合を含むマルチパス接合に使用されてもよい。
【０１２２】
方法は、接合および/または堆積技術を行う間に工具の押出ヘッドを交換することを含んでもよい。
【０１２３】
工具は、押出ヘッドまたは各押出ヘッドと係合可能な駆動機構を備えていてもよい。駆動機構および押出ヘッドは、押出接合工具を一緒に形成することができる。
【０１２４】
したがって、別の態様では、本発明は、固相ハイブリッド金属押出接合プロセスを実施するための、押出接合工具用の部品のキットを提供することができ、ここで工具は、金属押出材料を押し出し、押出材料を金属基材に接合するためのものであり、部品のキットは、駆動機構と、各々が駆動機構によって駆動され得る複数の押出ヘッドとを含み、ここで駆動機構と押出ヘッドの1つとは一緒に押出接合工具を形成する。
【０１２５】
本発明は、2つの基材を突合せ接合するように設計された押出ヘッドを提供してもよい。そのような押出ヘッドは、突合せ接合押出ヘッドと呼ばれてもよい。
【０１２６】
突合せ接合押出ヘッドは、2つの基材を接合するように設計されてもよい。2つの基材は、実質的に互いに同一平面上にある上面を有し、隙間によって互いに分離されていてもよい。基材はそれぞれ、使用中に工具の本体に面する表面である上面を有してもよい。基材は、互いに向かい合って2つの基材の間の隙間を接合する接合面を有してもよい。2つの基材のそれぞれの上面および接合面は、互いに対して45°〜90°の間など、互いに角度をなしていてもよい。接合面は、互いに平行であってもよい。
【０１２７】
本発明は、2つの基材を隅肉接合するように設計された押出ヘッドを提供してもよい。そのような押出ヘッドは、隅肉接合押出ヘッドと呼ばれてもよい。
【０１２８】
隅肉接合押出ヘッドは、互いに対してある角度で延びる2つの基材を接合するように設計されてもよい。基材はそれぞれ、使用中に工具本体に面する表面である第1の表面を有してもよい。2つの基材の第1の表面は、互いにある角度をなしていてもよい。基材は、それぞれ、他の基材の近くに/近接して配置された接合部分を有してもよい。
【０１２９】
隅肉接合押出ヘッドは、使用時に2つの基材に接触してシールする支持/シール面を含んでもよい。シール面は、接合中の基材の表面上での押出機材料のフラッシュ形成を低減してもよい。
【０１３０】
シール面は、使用時に2つの基材のうちの第1の基材に対してシールする第1のシール部分と、使用時に2つの基材の他方（すなわち第2）をシールする第2のシール部分とを含むことができる。
【０１３１】
本発明は、ビードオンプレート堆積のために設計された押出ヘッドを提供してもよい。そのような押出ヘッドは、ビードオンプレート押出ヘッドと呼ばれてもよい。
【０１３２】
ビードオンプレート押出ヘッドは、押出物のビードを基材の表面上に堆積させるように設計することができる。基材は、使用中に工具の本体に面し、押し出された押出材料が堆積する表面である堆積表面を有してもよい。
【０１３３】
本発明は、積層造型法のために設計された押出ヘッドを提供してもよい。そのような押出ヘッドは、積層造型法押出ヘッドと呼ばれてもよい。
【０１３４】
積層造型法押出ヘッドは、既に基材上に堆積したビード上に押出物のビードを堆積させるように設計されてもよい。したがって、工具が堆積させる先の基材は、工具によって既に堆積したビードであってもよい。
【０１３５】
方法は、突合せ接合押出ヘッド、隅肉接合押出ヘッド、ビードオンプレート押出ヘッドおよび/または積層造型法押出ヘッドのうちの1つ以上、例えば2つ以上を備える工具を提供することを含んでもよい。
【０１３６】
押し出された材料のビードを基材の表面上に接合する方法は、ビードオンプレート押出ヘッドを使用することを含んでもよい。ビードオンプレート押出ヘッドを使用して、基材の表面を変形させ、押出材料を押し出して押出物を形成し、基材の表面上に押出物を堆積させて、基材上に基材に接合された材料のビードを形成してもよい。
【０１３７】
押出接合の積層造型法は、ビードオンプレート押出ヘッドおよび積層造型法押出ヘッドを使用することを含んでもよい。ビードオンプレート押出ヘッドを使用して、基材上に初期ビードを形成してもよく、積層造型法押出ヘッドを使用して、初期ビードの上に1つ以上の後続ビードを互いに重ねて堆積させてもよい。例えば、ビードオンプレート押出ヘッドを使用して、基材の表面を変形させ、押出材料を押し出して押出物を形成し、基材の表面上に押出物を堆積させて、基材上に基材に接合された第1の材料のビードを形成してもよい。積層造型法押出ヘッドを使用して、基材の表面上の第1の材料のビードの表面を変形させてもよく、基材上の第1の材料のビード上に第2の材料のビードを形成するために、基材上の第1の材料のビードの表面上に押出物を堆積させてもよい。方法は、ビードオンプレート押出ヘッドを使用して初期ビードを押し出して堆積させ、工具の押出ヘッドを積層造型法押出ヘッドに交換し、次いで積層造型法押出ヘッドを使用して初期ビード上に1つ以上のビードを互いに重ねて置く。
【０１３８】
押し出された材料のビードを基材の表面上に接合する方法は、ビードオンプレート押出ヘッドを使用して複数のビードを基材上に堆積させることを含んでもよい。ビードオンプレート押出ヘッドは、使用時に基材に面する底面の凹部などの手段を有してもよく、これは、隣接する既に堆積したビードから所定の距離だけ各ビードを離間させるために使用することができる。凹部は、既に工具によって堆積しているビードまたはビードの少なくとも一部を収容するように設計されてもよい。これにより、工具が隣接するビードに突き当たることなくビードを互いに近接に堆積させることが可能になってもよい。
【０１３９】
凹部は、ビードオンプレート押出ヘッドによって堆積しているビードと同じ高さか、またはそれよりも高い高さを有してもよい。これは、さらなるビードの堆積を損なうことなく、ビードを溝内に収容できるようにするためである。押出ヘッド上の凹部の位置は、工具によって堆積した2つのビード間の最小距離を決定してもよい。
【０１４０】
例えば、ビードオンプレート押出ヘッドを使用して、基材の表面の第1の領域を変形させ、押出材料を押し出して押出物を形成し、基材の表面上に押出物を堆積させて、基材の表面の第1の領域上に基材に接合された第１の材料のビードを形成してもよい。次いで、ビードオンプレート押出ヘッドを第2の位置に移動させてもよく、第2の位置は、第1のビードを押出ヘッドハウジングの凹部に収容することによって決定してもよい。いったん移動されると、ビードオンプレート押出ヘッドを使用して、基材の表面の第2の領域を変形させ、基材の表面の第2の領域上に押出物を堆積させて、基材上に基材に接合された第２の材料のビードを形成してもよい。同一の押出ヘッドを複数回同じ方法で使用して、複数の等間隔のストリンガービードを構成要素上に堆積させてもよい。凹部は、隣接するビード間の距離を設定するために使用してもよい。
【０１４１】
構成要素の表面上に押出プレートを形成する方法は、ビードオンプレート押出ヘッドを使用して、（例えば上述のように）構成要素の表面上に一連の離間したストリンガービードを堆積させ、次に突合せ接合押出ヘッドに交換して、隣接するストリンガービード間の溝内で有効な突合せ接合を表面プレート構成要素に行うことを含んでもよい。
【０１４２】
2つの構成要素間でマルチパス接合を行うために、（接合する2つの構成要素間の隙間の幾何学的形状に応じて）突合せ接合押出ヘッドまたは隅肉接合押出ヘッドを使用して、2つの構成要素の間に、初期接合部（それぞれ突合せ接合部または隅肉接合部であってもよい）を形成してもよい。次に、工具のヘッドをビードオンプレート押出ヘッドに交換し、工具を使用して、第1のビードを初期接合部上に押し出して接合してもよい。第1のビードは、2つの構成要素のそれぞれから離間され、下にある初期接合部にのみ接合されてもよい。次いで、工具のヘッドを、（接合する第1のビードと2つの構成要素との間の隙間のそれぞれの幾何学的形状に応じて）、突合せ接合押出ヘッドまたは隅肉接合押出ヘッドに交換してもよい。次いで、工具を使用して、初期ビードの各側に突合せ接合部または隅肉接合部を形成して、初期ビードを構成要素に接合してもよい。
【０１４３】
マルチパス接合が追加層を有する場合、方法は、ビードオンプレート押出ヘッドに戻して、2つの構成要素間の隙間に1つ以上のビードを堆積させ、（幾何学的形状に応じて）突合せまたは隅肉接合ヘッドに変えて、堆積したビードを構成要素および/または相互に接合することを含んでもよい。
【０１４４】
本発明の特定の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して例としてのみ以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】ビードオンプレート堆積を示す。
【図２】ビードオンプレート堆積の別の図を示す。
【図３】ビードオンプレート堆積用の押出ヘッドを示す。
【図４】表面めっき技術を示す。
【図５】突合せ接合用の押出ヘッドを示す。
【図６】使用中の突合せ接合用の押出ヘッドを示す。
【図７】積層造型法を示す。
【図８】積層造型法の別の図を示す。
【図９】積層造型法用の押出ヘッドを示す。
【図１０】マルチパス接合の第1の段階を示す。
【図１１】マルチパス接合の第1の段階用の押出ヘッドを示す。
【図１２】マルチパス接合の第2の段階を示す。
【図１３】マルチパス接合の第2の段階の別の図を示す。
【図１４】マルチパス接合の第2の段階用の押出ヘッドを示す。
【図１５】マルチパス接合の第3の段階を示す。
【図１６】マルチパス接合の第3の段階用の押出ヘッドを示す。
【図１７】完成したマルチパス接合部を示す。
【図１８】両面マルチパス接合部を示す。
【図１９】駆動機構に接続された押出ヘッドを備えたハイブリッド押出接合工具を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１４６】
図1および図2は、材料の押出ビード4を基材6の表面上に接合する方法であるビードオンプレート堆積法を示す。この方法のための押出ヘッド8を図3に示す。この方法では、ビードオンプレート押出ヘッド8を使用して、金属基材6上に金属材料のビード4を押し出して堆積させる。方法は、基材6の表面を変形させることを含む。これは、押出ヘッド8の一部（回転スピンドル10など）を使用して、押出物が堆積する場所の前方で基材6を変形させるか、または代替的にまたはこれに加えて、堆積する押出物の力が基材6を変形させることによって達成され得る。この方法はまた、押出材料を押し出して押出物を形成し、押出物を基材6の表面上に堆積させて、基材6上に基材6に接合された材料のビード4を形成することを含む。
【０１４７】
図3は、ビードオンプレート堆積用の押出ヘッドの部分断面図を示す。押出材料は、回転スピンドル10の周りに押出チャンバ12を通って供給され、後方に面する溝14を通って（工具の移動方向と比較して）後方に押されてビード4を形成する。図1および図2に示すように複数のビード4が堆積しているとき、ビードオンプレート押出ヘッド8は、凹部16を含んでもよい。凹部16は、既に堆積した隣接するビード4を収容する大きさであり、隣接するビード4から所定の距離だけ各ビード4を離間させるために使用することができる。
【０１４８】
図4に示すように、表面めっき技術を行えるように、複数のビード4を基材6上に堆積させることが望ましい場合がある。複数のビード4が基材6上に堆積すると、突合せ接合押出ヘッド18を使用して、押出材料を変形させ、堆積ビード4間の溝に押し出し、隣接するビード間に突合せ接合部5を形成してもよい。これが各溝に対して繰り返されると、押し出されたプレートが基材6上に形成され、基材6に接合される。
【０１４９】
図5は、隣接する堆積したビード4を接合するために表面めっき技術において使用され得る突合せ接合用の押出ヘッド18を示す。突合せ接合押出ヘッド18は、スピンドル先端部21を備えた回転スピンドル20を含んでおり、このスピンドル先端部は、押出材料が溝内に押し出される前に、溝の基部および側部に接触して変形する。突合せ接合押出ヘッド18はまた、工具の前方でのフラッシュ漏れを防止するために、使用中は溝内に配置されるシール突起部22を含む。
【０１５０】
図6は、突合せ接合を行うために使用される突合せ接合押出ヘッド18の別の図を示す。
【０１５１】
図7および図8は、積層造型法を実施するために使用される積層造型法押出ヘッド24を示す。積層造型法押出ヘッド24を図9に示す。
【０１５２】
この技術では、押し出されたビード7が、既に堆積した押出ビード4上に堆積する。
【０１５３】
したがって、この方法は、（図7および図8に示す例では、図4に関連して説明した方法にしたがって堆積した表面プレートである）基材の表面を変形させ、押出材料を押し出して押出物を形成し、基材の表面に押出物を堆積させて、基材上に基材に接合された第１の材料のビード4を形成することを含む。この第1のステップは、図1および2に関連して説明したビードオンプレート堆積方法と同じであってもよい。
【０１５４】
次に、方法は、基材の表面上の第1の材料のビード4の表面を変形させ、基材上の第1の材料のビード4上に第2の材料のビード7を形成するために、基材上の第1の材料のビード4の表面上に押出物を堆積させることを含んでもよい。図7および図8に示すように、堆積ビードの表面を変形させ、ビードの表面上に押出物を堆積させるこのプロセスを繰り返して、ビード7のスタックを互いに重ね合わせてもよい。
【０１５５】
積層造型法押出ヘッド24は、押出溝28の両側に案内突起26を含んでもよい。これらの案内突起26は、堆積しているビード7が、既に堆積した材料ビード上に正確に堆積していることを保証するために使用されてもよい。
【０１５６】
図10、12、13および15は、マルチパス接合技術を示す。この技術は、単一パスが2つのプレート30、31の間に適切な接合部を形成できないときに、厚いプレート30、31を接合するために使用されてもよい。
【０１５７】
第1の段階（例えば図10に示す）として、2つのプレート30、31の間に初期接合部32が形成される。2つのプレート30、31の間の隙間のV字形の幾何学的形状を考えると、この初期継手は隅肉継手である。したがって、この初期接合部32は、隅肉接合押出ヘッド34を使用して形成される。
【０１５８】
2つの厚い構成要素30、31を接合する方法は、接合する構成要素30、31の各々の表面を変形させることを含む。これは、2つの構成要素30、31の間の隙間に受け入れられる先細の先端を有する回転スピンドル36を使用して達成することができる。次に、押出ヘッド34を使用して、押出材料を押し出して押出物を形成し、2つの構成要素の間に押出物を堆積させ、各構成要素30、31の表面に押出物を接触させて構成要素30、31の間に初期接合部32を形成する。
【０１５９】
初期接合部32が形成されると、ビード38は、2つの構成要素30、31の間の隙間内の初期接合部32上に堆積することができる。この方法は、図12および図13に示すように、初期接合部32の表面を変形させ、2つの構成要素30、31の間の初期接合部32上にさらなる押出物を堆積させてビード38を形成することを含んでもよい。ビード38は、ビードオンプレート押出ヘッド40によって押し出され、堆積してもよい。
【０１６０】
ビード38は、ビード38の両側に溝が残るように、2つの構成要素30、31の間の隙間の中心に配置することができる。
【０１６１】
ビードオンプレート押出ヘッド40は、2つの構成要素30、31の間の隙間内の初期接合部32上にビード38を堆積できるように、傾斜した側部（例えば、図11および12参照）を有するように特別に設計されてもよい。
【０１６２】
ビード38が堆積すると、突合せ接合押出ヘッド42を使用して、押出物を変形させてビード38の両側に形成された溝内に堆積させてもよい。第1の一方の溝が満たされ、次に他方の溝が満たされる。これにより、第1のビード38、初期接合部32、および構成要素（30または31）のそれぞれに接合された第2および第3のビード44で溝が満たされる。
【０１６３】
第2および第3のビード44が押し出され、溝に堆積すると、図17に示すように、完成したマルチパス接合部が形成される。
【０１６４】
厚い構成要素30a、31aを接合する場合、および/または各側の接合の表面品質を注意深く制御することが望ましい場合、両面接合部を形成してもよく、第1の接合部46は、2つの構成要素の第1の側部から形成され、第2の接合部48は、2つの構成要素の反対側の第2の側部から形成される。
【０１６５】
特に厚い構成要素30a、31aを接合する場合、各側の接合部は、図10〜図17に関連して説明した方法によって形成されるマルチパス接合部であってもよい。
【０１６６】
したがって、2つの厚い構成要素30a、31aを接合する方法は、接合する各構成要素30a、31aの表面の少なくとも一部を変形させることと、押出材料を押し出して押出物を形成することと、変形された各構成要素の表面に押出物を接触させるように2つの構成要素30a、31aの間に第1の方向から押出物を堆積させて、構成要素間に初期接合部32を形成することと、2つの構成要素間に第2の方向からさらに押出物を堆積させて、構成要素30a、31a間に追加の接合部32を形成することとを含んでもよい。押出物の堆積の方向は、押出工具および/または接合する2つの構成要素を移動させることによって変更することができる。
【０１６７】
図19は、上述の方法を実行するための工具50を示す。工具50は、駆動機構52および押出ヘッド18を含む（明瞭化のために灰色で示されている）。工具50は、突合せ接合押出ヘッド18と共に示されているが、押出ヘッドは、上述の押出ヘッド8、18、24、34、40および/または42のいずれとも交換可能である。方法は、実施中の方法のステップの間に押出ヘッドを交換することを含んでもよい。例えば、表面めっき法の場合、最初にプレート押出ヘッド8上のビードを用いて、間に溝がある複数の等間隔のビード4を堆積させ、次いで突合せ接合押出ヘッド18を用いて、ビード4に隣接する接合部を一緒に突合せて表面プレートを形成してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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