(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材(1)(1)同士の接合線に沿って回転子(2)のプローブ(3)を埋入状態で回転しつつ進行させて両金属材(1)(1)同士を接合一体化する摩擦攪拌接合に際し、接合終端部において前記プローブ(3)の引抜きによって生じる終端穴(10)に、ネジ加工を施してネジ穴(11)を形成することを特徴とする摩擦攪拌接合における終端部処理方法。
【請求項２】
金属材(1)(1)同士の接合線に沿って回転子(2)のプローブ(3)を埋入状態で回転しつつ進行させる摩擦攪拌接合によって両金属材(1)(1)同士が接合一体化された接合体において、接合終端部にネジ穴(11)が形成されていることを特徴とする終端部処理された摩擦攪拌接合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、摩擦攪拌接合において接合終端部に生じる終端穴の処理方法、おおび終端部処理された摩擦攪拌接合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
摩擦攪拌接合は、接合部の素材金属を攪拌熱で塑性流動させて冷却固化により接合する固相接合の一種であり、溶融溶接やろう付よりも入熱量が小さく熱歪みによる変形や割れを生じにくく、合金の場合でも組成変化を生じないという利点がある。
【０００３】
例えば、図１（Ａ）（Ｂ）に示す金属板(1)(1)の重ね継ぎ手の製作では、回転子(2)の軸心に突設されたプローブ(3)を回転させながら、接合線の始端部に埋入させ、接合線に沿って移動させる。これにより、進行するプローブ(3)の前方側では摩擦熱と圧力によって金属板(1)(1)の素材が塑性流動し、攪拌混練されながらプローブ(3)の後方側へ漸次移行するが、後方側では摩擦熱を失って急速に冷却固化するから、両金属板(1)(1)は素材金属が攪拌混練されて完全に一体化した状態で接合される。そして、前記プローブ(3)の引抜きによって接合作業が完了する。
【０００４】
また、上述の摩擦攪拌接合においては、図１（Ｂ）に示すように、接合の終端部に前記プローブ(3)の引抜きによってプローブ径相当の穴(10)が生じる。接合体にこのような終端穴(10)があると用途面で支障を来したり外観品質が低下するため、終端穴(10)に対して、溶融金属または樹脂を流し込んで埋めるか、予めタブ板を設けて終端穴を有効部外に逃がすことによって穴処理がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、穴埋め法では、接合後の穴埋め工程が必要になり、また埋められた部分の金属組織や材質が母材部と異質なものとなる。また、終端穴を有効部外に逃がす方法では、タブ板が新たに必要となり接合長も長くなる。いずれの方法も工程数と材料が増えて接合体の製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述の技術背景に鑑み、摩擦攪拌接合体の製造工程を簡略化し、かつ余分な材料を使用しない摩擦攪拌接合における終端部処理方法、および終端部処理された摩擦攪拌接合体の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の摩擦攪拌接合における終端部処理方法は、前記目的を達成するために、金属材(1)(1)同士の接合線に沿って回転子(2)のプローブ(3)を埋入状態で回転しつつ進行させて両金属材(1)(1)同士を接合一体化する摩擦攪拌接合に際し、接合終端部において前記プローブ(3)の引抜きによって生じる終端穴(10)に、ネジ加工を施してネジ穴(11)を形成することを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の終端部処理された摩擦攪拌接合体は、金属材(1)(1)同士の接合線に沿って回転子(2)のプローブ(3)を埋入状態で回転しつつ進行させる摩擦攪拌接合によって両金属材(1)(1)同士が接合一体化された接合体において、接合終端部にネジ穴(11)が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明の摩擦攪拌接合における終端部処理方法では、摩擦攪拌接合において不可避的に発生する終端穴(10)をネジ穴(11)に加工して積極的に利用することによって、従来行っていた終端穴の穴埋めや終端穴を有効部外へ逃がすためのタブ板が不要となる。形成したネジ穴(11)は接合体の取付け用として使用でき、新たにネジ加工を施すよりも簡単な作業でネジ穴を形成することができる。
【００１０】
また、この方法で終端部処理されたこの発明の摩擦攪拌接合体には、終端穴(10)が存在せず、別材料による穴埋め跡も存在しない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、図１（Ａ）（Ｂ）に示した上述の重ね継ぎ手を例に挙げて、この発明の摩擦攪拌接合における終端部処理方法および終端部処理された摩擦攪拌接合体について具体的に詳述する。
【００１２】
図１（Ａ）は、重ね合わせた２枚の金属板(1)(1)に対し、回転子(2)のプローブ(3)を埋入状態で回転しつつ矢印方向に進行させて摩擦攪拌接合している状態を示している。また、図１（Ｂ）は、接合終端部において回転子(2)を引き上げてプロ−ブ(3)を引抜いた状態を示し、重ね接合した金属板(1)(1)にはプローブ(3)相当径の終端穴(10)が形成されている。
【００１３】
図２は、前記終端穴(10)に対してネジ加工を施してネジ穴(12)を形成した状態を示している。摩擦攪拌接合では、プローブ(3)の回転によってプローブ(3)の周りも攪拌されるから、プローブ(3)の通過線上だけでなくプローブ(3)の進行方向の前方側や側方も接合される。このため、前記終端穴(10)の穴径はプローブ(3)の径相当となるが、終端穴(10)の周りはプローブ(3)径よりも広い範囲で接合されている。このため、ネジ穴(11)の穴径は終端穴(10)よりも大きくすることができ、ネジ加工も支障なく行うことができる。
【００１４】
なお、図１および図２の接合例で形成されている終端穴(10)は有底の止まり穴であるが、プローブ(3)を金属材(1)(1)の厚さ方向に貫通させて接合した場合は貫通穴となる。また、終端穴(10)が止まり穴であっても、ネジ加工で貫通したネジ穴に形成することもでき、いずれの場合もこの発明の終端部処理方法および摩擦攪拌接合体の範疇に属する。
【００１５】
また、金属材の継ぎ手形状も図示例の重ね継ぎ手に限定されず、突き合わせ等あらゆる形状の継ぎ手に適用することができる。
【００１６】
このようにして摩擦攪拌接合の終端穴を利用して形成したネジ穴は、接合体を他部材にネジ留めするためのネジ穴として利用することができる。終端穴をネジ穴として使用するから、別材料による穴埋めやタブ板の必要もなく、接合予定線において所要ネジ穴位置が摩擦攪拌接合終端となるようにプローブの進行順路を設定するだけで良い。
【００１７】
例えば、図３に示す摩擦攪拌接合体(20)に製造に際し、重ね合わせた２枚の金属板(1)(1)の接合予定線Ｌ上のＡ位置に取付け用ネジ穴を形成する場合、接合開始点Ｂにプローブ(3)を差んで矢印で示す順路でプローブ(3)を進行させ、接合終点Ａでプローブ(3)を引抜く。そして、接合終点Ａに形成された終端穴(10)に対して上述したネジ加工を施し、ネジ穴(11)を形成する。なお、接合は１本の進行路で行う必要はなく、接合予定線の形状やネジ穴の必要数に応じて１本または複数の進行路で接合を行う。
【００１８】
また、ネジ加工に終端穴を利用することによって、接合作業とは別工程でネジ加工を施すよりも、下穴の加工工程を省略できる分簡単な作業でネジ穴を形成することができる。
【００１９】
従って、摩擦攪拌接合から取付け用ネジ穴形成までの工程において、材料と工程数を低減できる。また、製造された摩擦攪拌接合体には穴埋め跡もなく、外観品質が良い。
【００２０】
また、この発明の終端処理方法および摩擦攪拌接合体の好適な適用例として、２枚の金属板に冷却媒体流通路用の溝を形成して重ね合わせて接合一体化し、かつ他部材に取付けて使用されるバッキングプレートや冷却板の製造を挙示できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の摩擦攪拌接合における終端部処理方法は、金属材同士の接合線に沿って回転子のプローブを埋入状態で回転しつつ進行させて両金属材同士を接合一体化する摩擦攪拌接合に際し、接合終端部において前記プローブの引抜きによって生じる終端穴に、ネジ加工を施してネジ穴を形成するものでから、従来行っていた終端穴の穴埋めや終端穴を有効部外へ逃がすためのタブ板が不要となる。このように、不可避的に発生する終端穴を取付け用ネジ穴として積極的に利用することにより、摩擦攪拌接合から取付け用ネジ穴形成までの工程における材料と工程数を低減できる。ひいてはこの処理方法を適用して製造される摩擦攪拌接合体の製造コストを下げることができる。
【００２２】
また、この方法で終端部処理された摩擦攪拌接合体には、接合の終端穴が存在せず、別材料による穴埋め跡も存在せず、外観品質が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】摩擦攪拌接合例を示す部分断面図であり、（Ａ）はプローブの埋入状態、（Ｂ）はプローブの引抜き状態である。
【図２】この発明の摩擦攪拌接合における終端部処理方法および摩擦攪拌接合体において、終端穴に対してネジ加工を施した状態を示す断面図である。
【図３】この発明の摩擦攪拌接合における終端部処理方法および摩擦攪拌接合体において、プローブの進行路の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…金属材（金属板）
２…回転子
３…プローブ
10…終端穴
11…ネジ穴
20…摩擦攪拌接合体
【図１】
0004629241.tif 000002
【図２】
0004629241.tif 000003
【図３】
0004629241.tif 000004