(57)【要約】【課題】  本発明は２箇所以上の摩擦攪拌接合をする方法に関する。本発明の目的は、摩擦接合部の面板の厚さが他方の摩擦攪拌接合部の面板の厚さとは異なっていても容易に摩擦攪拌接合ができる方法を提供することにある。【解決手段】  ３枚の形材１０、１１、１２が治具１５に載せられており、２つの突き合せ部ある。形材１０の面板１４の板厚は厚く、形材１２の面板１４の板厚は薄い。凸部１８の突出厚さは、厚い面板を接合する個所Ａが、薄い面板１４を接合する個所Ｂの凸部の突出厚さよりも厚い。摩擦攪拌接合時、回転工具を形材１０、１１、１２に挿入する大きさは同一である。回転工具の大きさは全て同一にでき、また回転工具の挿入量も同一にでき、容易に摩擦攪拌接合ができる。【選択図】        図１
2005081350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板の端部に板厚方向に突出する凸部を有する複数の部材を有し、
前記板の端部と隣接する前記板の端部とを突き合せており、前記部材の板の厚さは他の前記部材の板の厚さと異なっており、前記板の厚さが厚い個所の前記突き合せ部の前記板からの前記凸部の突出代は、板厚が薄い箇所の前記板からの前記凸部の前記突出代よりも小さく、前記板厚が薄い個所の前記板からの前記凸部の前記突出代は前記板厚が厚い箇所の突出代よりよりも大きく設けてあり、
同一の大きさの回転工具を同一の挿入量で前記凸部側から挿入し、摩擦攪拌接合すること、
を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項２】
請求項１の摩擦攪拌接合方法において、
前記部材は中空形材であり、
該中空形材は、実質的に平行な２枚の面板と、両者を接続する接続板と、該中空形材の幅方向の端部に設けた凸部とからなること、
を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項３】
端部に凸部を有する複数の形材からなり、
複数の前記形材を突き合せて複数の突き合せ部を摩擦攪拌接合するための形材群において、
板厚が厚い個所の前記突き合せ部の前記凸部の板からの前記凸部の突出代は、板厚が薄い箇所の前記凸部の前記突出代よりも小さく、板厚が薄い個所の前記凸部の前記突出代は前記板厚が厚い箇所の突出代よりよりも大きいこと、
を特徴とする摩擦攪拌接合用形材群。
【請求項４】
請求項３の摩擦攪拌接合用形材群において、
前記凸部および前記板を含む前記形材は全ての形材群において同一厚さであること、
を特徴とする摩擦攪拌接合用形材群。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は摩擦攪拌接合方法および摩擦攪拌接合用形材群に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌接合方法は、下記特許文献１のように、アルミニウムの形材の突き合せ部に回転工具を挿入して攪拌し、形材を軟化させ、固層接合する方法である。
この場合、部材の端部に、部材の板の厚さ方向に突出する凸部を設け、凸部側から回転工具を挿入して、突き合せ部に隙間がある場合に、隙間を該凸部の金属で埋めるようにしている。凸部は接合部に若干残るので、残った凸部を摩擦攪拌接合の終了後、グラインダーで切削して除いている。
形材の幅寸法は約３０ｃｍから４０ｃｍであるので、これより広い部材を得る場合には複数個の形材を接合している。凸部の高さは各部同一である。
【特許文献１】特許第３０１４６５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、鉄道車両構体への実際の施行を考えると、鉄道車両の構体では、場所により、板厚が異なるので、回転工具の小径部の長さは板厚とほぼ同一にしなければならない。そうすると、接合個所毎に回転工具の大きさが異なり、回転工具の取り扱い、管理が必要になり、面倒である。
【０００４】
具体的に図７から図９で説明する。これは鉄道車両の側構体であり、ここでは３つの形材（中空形材）１０，１１，１２を突き合せ、治具１５上に載っている。車両構体の形材はもっと多いが、ここでは３枚とする。２つの接合部Ａ，Ｂがある。形材１０，１１，１２は面板１４の上面に強度用のリブ１７があるが、形材１１のみに示し、他の形材１０、１２は省略している。リブには補強部材（図示せず）を溶接する。形材１０，１１，１２の幅方向の端部の突き合せ部には凸部１８が面板１４の板厚の外方（図７の上方）に突出してある。
【０００５】
形材１０の面板１４の厚さが他の形材１１，１２の面板１４の板厚よりも厚い。これは，形材１０には窓（図示せず）があり、他の形材１１，１２には窓がないためである。このため、中央部の形材１１の面板１４は形材１０側が形材１０の面板１４の厚さと同一であり、形材１２との接合部側の板厚は形材１２の面板１４の厚さと同一である。
【０００６】
形材１０と形材１１との突き合せ部Ａの凸部１８，１８の突出代は同一である。凸部１８，１８の幅も同一である。凸部１８の突出代は、回転工具３０の大径部３１と小径部３２との境３３が凸部１８の内部に位置するようにして、摩擦攪拌接合するのを考慮している。小径部３２と凸部１８の重なり代が零（面板１４の外面の延長線上に境３３が位置する）であれば、面板１４の外面がへこむため、これを除くために境３３を凸部１８内に位置させている。小径部３２の長さは小径部３２の先端が面板１４の裏面（治具１５）近傍に位置する長さである。
【０００７】
形材１１と１２との突き合せ部Ｂの凸部１８、１８の高さ、幅は同一であり、形材１０、１１の凸部の大きさと同一である。回転工具３０の大径部３１と小径部３２との境３３が凸部１８の内部に位置するようにして、摩擦攪拌接合する。小径部３２の長さは小径部３２の先端が面板１４の裏面（治具１５）近傍に位置する長さである。
【０００８】
面板１４の板厚について一例を説明すると、形材１０の面板１４の板厚：４ｍｍ、形材１２の面板１３の板厚：３ｍｍ，形材１１の面板１４の板厚：形材１０側が４ｍｍ，形材１２側が３ｍｍである。接合部Ａの凸部１８の突出代：２ｍｍ、接合部Ｂの凸部１８の突出代２ｍｍである。凸部１８の幅：６．５ｍｍである。
【０００９】
このため、回転工具３０は接合部Ａの回転工具３０の小径部３２の長さ：５ｍｍ、接合部Ｂの回転工具３０の小径部３２の長さ：３ｍｍとなり、接合部Ａ，Ｂに対応して小径部３２の長さが異なる回転工具３０が必要になる。
【００１０】
このため、複数の摩擦接合個所がある場合、摩擦攪拌接合個所毎に回転工具を準備しなければならない。
本発明の目的は、回転工具３０の大きさを同一にできるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、板の端部に板厚方向に突出する凸部を有する複数の部材を有し、前記板の端部と隣接する前記板の端部とを突き合せており、前記部材の板の厚さは他の前記部材の板の厚さと異なっており、前記板の厚さが厚い個所の前記突き合せ部の前記板からの前記凸部の突出代は、板厚が薄い箇所の前記板からの前記凸部の前記突出代よりも小さく、前記板厚が薄い個所の前記板からの前記凸部の前記突出代は前記板厚が厚い箇所の突出代よりよりも大きく設けてあり、同一の大きさの回転工具を同一の挿入量で前記凸部側から挿入し、摩擦攪拌接合すること、によって達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
以下本発明の一実施例を図１から図３により説明する。図１において、形材１０、１１、１２の面板１４の厚さは図７と同一である。形材１０の面板１４の板厚は４ｍｍ、形材１２の面板１４の板厚は３ｍｍ、形材１１の面板１４の板厚は、形材１０側が４ｍｍ、形材１２側が３ｍｍである。
【００１４】
形材１０と形材１１との接合部Ａの凸部１８、１８の突出代は、２ｍｍ、形材１２と形材１１との接合部Ｂの凸部１８、１８の突出代は、３ｍｍであり、接合部Ｂの凸部の突出代が接合部Ａの凸部１８の突出代よりも大きい。このため、複数の形材１０，１１，１２における、凸部１８，面板１４を含む形材１０，１１，１２の厚さは全て同一である。
【００１５】
回転工具３０の小径部３２の長さは、全ての接合部Ａ，Ｂの回転工具とも同一である。すなわち，接合部Ｂの回転工具３０の小径部３２の長さは、接合部Ａの回転工具と同一である。小径部３２の長さは、面板１４の板厚が厚い個所の板厚よりも長い。具体的には、板厚１４が厚い個所Ａの板厚が４ｍｍであれば、回転工具の小径部３２の長さは５ｍｍであり、凸部１８と小径部３２との重なり代は１ｍｍである。板圧が薄い個所Ｂの板厚が３ｍｍであれば、凸部１８と小径部３２との重なり代は１ｍｍである。各接合部Ａ，Ｂの回転工具３０の大径部３１の外形は同一である。小径部３２の外形も同一である。
【００１６】
かかる構成において、各接合部Ａ，Ｂに前記大きさの回転工具３０を配置し、摩擦攪拌接合を行う。板厚が厚い個所の接合部Ａでは回転工具の小径部３２の挿入代が従来と同様のため、従来と同様に摩擦攪拌接合が行われる。
【００１７】
板厚が薄い個所の接合部Ｂでは、小径部３２と大径部３１との境を面板１４の上面から１ｍｍ上方に位置させ、摩擦攪拌接合を行う。回転工具３０の小径部３２の挿入代は全て同一にする管理を行う。この上方１ｍｍは接合部Ａ，Ｂで同一である。
【００１８】
このため、接合部Ａ、Ｂ毎に、回転工具３０の大きさを変える必要がなく、また、回転工具３０の挿入代も同一でよい。
したがって、作業を容易に行えるものである。
【００１９】
凸部１８側が構体の外面側であれば、摩擦攪拌接合後、凸部１８を切削して除き、板１３の外面と同一面にする。
【００２０】
上記実施例では接合部毎に回転工具を配置し、同時に摩擦攪拌作業を行っているが、一方の接合部Ａを摩擦攪拌接合し、次に他方の接合部Ｂを接合部Ａに使用した回転工具３０を用いて摩擦攪拌作業を行ってもよい。
【００２１】
また、アルミ押し出し形材ではなく、他の部材へにも適用できる。
【実施例２】
【００２２】
上記実施例はシングルスキン形材であったが、ダブルススキン形材（中空形材）であっても利用できる。中空形材は接合部の裏面が治具１５に接していないので、回転工具３０の接合厚さは明確に言えないが、基本的には板厚である。
【００２３】
図４において、中空形材１１０、１１０、１２０は、２枚の実質的の平行な面板１３，１４と、面板１３，１４を接続する接続板１６，１７，形材の幅方向の端部の凸部１８とからなる。形材１００，１１０，１２０の面板１３，１４の厚さは図５の面板１４の板厚と同一である。形材１００の面板１３，１４の板厚は形材１２０の面板１３，１４の板厚よりも厚い（形材１２０の形材１３，１４の板厚は薄い）。形材１１０と１２０の接合部Ｂの近傍の形材１１０の面板１３，１４の板厚は薄く、形材１００と１１０との接合部Ａの近傍の形材１１０の面板１３，１４の板厚は厚い。
【００２４】
突き合せ部の凸部１８は面板１３，１４の端部に中空形材の外面に突出してある。凸部１８の突出代は、接合部Ａについては前記と同様である。接合部Ｂの凸部１８の突出代については、接合部Ａの突出代よりも大きい。複数の接合個所Ａ，Ｂに用いる回転工具３０，３０の大きさ、および挿入代は全て同一である。具体的には、板厚１４が厚い個所の板厚が例えば４ｍｍであれば、回転工具の小径部の長さは５ｍｍであり、凸部１８と小径部３２との重なり代は約１ｍｍである。板厚が薄い個所Ｂの面板１３，１４の板厚が３ｍｍであれば、凸部１８と小径部３２との重なり代は約２ｍｍである（小径部３２の長さが５ｍｍのため）。したがって、凸部１８、面板１３，１４を含む形材１００，１１０，１２０の厚さはすべて同一である。
【００２５】
回転工具の大径部３１の外形は接合部Ａの回転工具３０と同一である。小径部３２の外形も接合部Ｂの回転工具３０と同一である。
【００２６】
突き合せ部Ａ，Ｂにおいて、一方の形材１１０，１２０は他方の形材１００，１１０の端部に入っている。接続板１６の板厚の中心の延長線上に、凸部１８，１８（面板１３，１４）の端部がある。接続板１６と凸部１８（面板１３，１４）との接合部は凹部になっている。この凹部に他方の中空形材の面板１３，１４が入っている。
【００２７】
形材１００，１１０，１２０は治具１５に載っており、摩擦攪拌接合しない側の面板１３の凸部１８の頂面が治具１５に載っている。
【００２８】
かかる構成において、各接合部に前記大きさの回転工具３０をそれぞれ配置し、摩擦攪拌接合を行う。板厚が厚い個所の接合部Ａでは回転工具の小径部３２の挿入代が従来と同様のため、従来と同様に摩擦攪拌接合が行われる。
【００２９】
板厚が薄い個所の接合部Ｂでは、小径部３２と大径部３１との境が面板の上面から２ｍｍ上方に位置させ、摩擦攪拌接合を行う。挿入した回転工具３０の挿入力は凸部１８，１８から、接続板１６、凸部１８，１８を介して治具１５に伝えられる。
【００３０】
このため、接合部Ａ、Ｂ毎に、回転工具３０の大きさを変える必要がなく、また、回転工具３０の挿入代も同一でよい。
【００３１】
面板１４側の摩擦攪拌接合が終了したら。形材１００，１１０，１２０をうら返し、面板１３側の凸部を上方に突出させ、同一の回転工具３０を用い、同一の挿入量で摩擦攪拌接合を行う。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例の摩擦攪拌接合時の側構体の縦断面図。
【図２】図１のＡ部の縦断面図。
【図３】図１のＢ部の縦断面図。
【図４】本発明の他の実施例の側構体の摩擦攪拌接合時の正面図。
【図５】図４のＡ部縦断面図。
【図６】図４のＢ部縦断面図。
【図７】従来の側構体の摩擦攪拌接合時の正面図。
【図８】図７のＡ部縦断面図。
【図９】図７のＢ部縦断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１０，１１，１２，１００，１１０，１２０：形材
１３，１４：面板
１５：治具
１８：凸部
３０：回転工具
３１：大径部
３２：小径部
Ａ、Ｂ：摩擦攪拌接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005081350.tif 000010
【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年6月18日(2004.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
板厚が薄い個所の接合部Ｂでは、小径部３２と大径部３１との境を面板１４の上面から１ｍｍ下方に位置させ、摩擦攪拌接合を行う。回転工具３０の小径部３２の挿入代は全て同一にする管理を行う。この下方１ｍｍは接合部Ａ，Ｂで同一である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
面板１４側の摩擦攪拌接合が終了したら、形材１００，１１０，１２０をうら返し、面板１３側の凸部を上方に突出させ、同一の回転工具３０を用い、同一の挿入量で摩擦攪拌接合を行う。