(57)【要約】【課題】接合部材の接合部位を加熱するための構成として磁場変化による誘導電流を利用することによって、より効率的な溶接技術を提供する。【解決手段】本発明に係る溶接工具は、回転軸２１０と、接合する部材のうちの一つ以上の部材と接触して摩擦を起こすための突起２０５とを有する本体３００と、本体３００に装着され、本体３００の外側で磁場を形成する磁場形成ユニット３９０と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
接合する部材のうちの一つ以上の部材と接触して摩擦を起こすための突起が形成された本体と、
前記本体に装着され、前記本体の外側で磁場を形成する磁場形成ユニットと、
を含む溶接工具。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接工具において、
前記磁場形成ユニットが、永久磁石または電磁石から形成された単位磁石を複数含むことを特徴とする溶接工具。
【請求項３】
請求項２に記載の溶接工具において、
前記複数の単位磁石が前記回転軸の周囲に配置されることを特徴とする溶接工具。
【請求項４】
請求項２に記載の溶接工具において、
前記複数の単位磁石が、隣接した単位磁石のＮ極及びＳ極が交互に配置されることを特徴とする溶接工具。
【請求項５】
請求項３に記載の溶接工具において、
前記複数の単位磁石が、隣接した単位磁石のＮ極及びＳ極が交互に配置されることを特徴とする溶接工具。
【請求項６】
請求項２に記載の溶接工具において、
前記各単位磁石が、そのＮ極及びＳ極が前記回転軸と平行に配置されることを特徴とする溶接工具。
【請求項７】
請求項２に記載の溶接工具において、
前記本体が、前記複数の単位磁石の間を磁気的に遮断する隔壁を含むことを特徴とする溶接工具。
【請求項８】
請求項２に記載の溶接工具において、
前記単位磁石の周囲には空気流路が形成されることを特徴とする溶接工具。
【請求項９】
請求項７に記載の溶接工具において、
前記単位磁石の周囲には空気流路が形成されることを特徴とする溶接工具。
【請求項１０】
請求項１に記載の溶接工具において、
前記突起または本体が、高マンガン鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼を含む素材から形成されることを特徴とする溶接工具。
【請求項１１】
請求項１０に記載の溶接工具において、
前記高マンガン鋼が、約１５％のマンガン含有率を有することを特徴とする溶接工具。
【請求項１２】
請求項２に記載の溶接工具において、
前記永久磁石が、ＡＬＮＩＣＯ磁石（Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系）、Ｎｄ磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）、またはサマリウム磁石（Ｓｍ−Ｃｏ系）であることを特徴とする溶接工具。
【請求項１３】
請求項２に記載の溶接工具において、
前記突起の側面が、平面的に形成されることを特徴とする溶接工具。
【請求項１４】
溶接工具及び前記溶接工具を回転させるためのモーターを含む溶接装置であって、
前記溶接工具が、
回転軸と、
接合する部材のうちの一つ以上の部材と接触して摩擦を起こすための突起が形成された本体と、
前記本体に装着され、前記本体の外側で磁場を形成する磁場形成ユニットと、
を含む溶接装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の溶接装置において、
前記磁場形成ユニットが、永久磁石または電磁石から形成された単位磁石を複数含み、
前記各単位磁石が、そのＮ極及びＳ極が前記回転軸と平行に配置されることを特徴とする溶接装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の溶接装置において、
前記磁場形成ユニットが、永久磁石または電磁石から形成された単位磁石を複数含み、
前記本体が、前記複数の単位磁石の間を磁気的に遮断する隔壁を含むことを特徴とする溶接装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の溶接装置において、
前記磁場形成ユニットが、永久磁石または電磁石から形成された単位磁石を複数含み、
前記単位磁石の周囲には空気流路が形成されることを特徴とする溶接装置。
【請求項１８】
接合部材の接触面の接合部位に摩擦熱を加えると同時に、磁場変化による誘導電流を発生させることによって前記接合部位を加熱する接合部位加熱段階と、
前記接合部位を前記接触面に沿って移動させる移動接合段階と、
を含む溶接方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の溶接方法において、
前記接合部位加熱段階では、溶接工具を前記接合部位に接触させた状態で回転させることによって前記接合部位を加熱し、
前記溶接工具が、
回転軸と、
接合する部材のうちの一つ以上の部材と接触して摩擦を起こすための突起が形成された本体と、
前記本体に装着され、前記本体の外側で磁場を形成する磁場形成ユニットと、
を含むことを特徴とする溶接方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の溶接方法において、
前記突起が、前記接合部位の接触面に挿入されて回転することを特徴とする溶接方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の溶接方法において、
前記磁場形成ユニットが、永久磁石または電磁石から形成された単位磁石を複数含み、
前記各単位磁石が、そのＮ極及びＳ極が前記回転軸と平行に配置されることを特徴とする溶接方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の溶接方法において、
前記磁場形成ユニットが、永久磁石または電磁石から形成された単位磁石を複数含み、
前記本体が、前記複数の単位磁石の間を磁気的に遮断する隔壁を含むことを特徴とする溶接方法。
【請求項２３】
請求項２０に記載の溶接方法において、
前記磁場形成ユニットが、永久磁石または電磁石から形成された単位磁石を複数含み、
前記単位磁石の周囲には空気流路が形成されることを特徴とする溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接に係り、より詳しくは、摩擦力及び電磁気力を利用して溶接するための溶接工具、溶接装置及び溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や航空機などのような運送装置、建築／土木などの様々な産業分野で、アルミニウムやマグネシウムなどの軽量素材を活用した軽量合金が広く使用されている。このような軽量合金を利用して各種機器、構造物などを生産／製作する際、これら軽量合金を溶接によって接合する場合が頻繁に発生し、これら軽量合金を溶接する技術が広く研究されている。
【０００３】
最近では、摩擦攪拌溶接（Friction Stir Welding; FSW）という技術が紹介されており、これについては特許文献１を参照することができる。
【０００４】
前記摩擦攪拌溶接技術が紹介される前は、摩擦溶接（friction welding）技術が数十年間にわたって使用されてきた。この摩擦溶接は、互いに接合しようとする接合部材に充分な摩擦熱を発生させて当該接合部材の接触面に塑性領域（plasticized zone）を形成した後、外力を加えて当該接合部材を接合するものである。ところが、このような摩擦溶接は、接合される部材を回転させることによって接合部材の接触面を加熱するため、接合される部材のうちの一つ以上が軸対称でなければならないという制約があった。例えば、板材の横面を合わせて溶接する場合には適用することができない。したがって、摩擦溶接技術は適用される範囲の制約が多い。
【０００５】
これに比べて、摩擦攪拌溶接技術は、接合される部材間ではなく、溶接工具（tool）と接合部材との間に摩擦を起こしてこれにより発生する摩擦熱を利用する。
【０００６】
図１は、摩擦攪拌溶接技術を説明するための図である。
図１に示されているように、接合しようとする接合部材１３０を堅固に互いに固定した後、接触面（つまり、溶接線）１４０において二つの接合部材１３０の間に回転工具１００の一部分（「ピン」という）１２０が挿入される。そして、ピン１２０が接合部材１３０間に挿入されたまま回転工具１００を回転させると、回転工具１００と接合部材１３０との間に摩擦熱が発生してその摩擦熱により接合部材１３０の接合部位が加熱され、結果的に接合部材１３０に塑性領域が形成される。このとき、機械力を加えて回転工具１００を溶接線１４０に沿って移動させると、加熱された接合部位が回転工具１００の前側から後側に圧出され、摩擦熱と機械的加工との組み合わせによって固形状接合部が形成されるようになる。このような過程で接合部材１３０が互いに溶接されるのである。
【０００７】
最近は、このような摩擦攪拌溶接技術を活用／改善して一層発展させようという努力がされている。そのような一例が、例えば、特許文献２又は特許文献３に記載されている。
【０００８】
特許文献２では、工具を溶接線に対して傾けたり、工具の底面形状を改善したり、ピンの形状を改善することにより、摩擦攪拌溶接の適用範囲及び特性を改善しようとしている。
【０００９】
また、特許文献３では、摩擦熱に加えて、別途の電源装置による電気通電によって接合部材に電気発熱を起こし、接合部位をより効率的に加熱することにより、摩擦攪拌溶接の生産性及び品質を向上させようとしている。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９３／１０９３５号パンフレット
【特許文献２】国際公開第ＷＯ９５／２６２５４号パンフレット
【特許文献３】米国特許第５，８２９，６６４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、現在までの摩擦攪拌溶接技術では、接合部材の接合部位の加熱がまだまだ効率的ではなく改善の余地がある。
【００１１】
例えば、外部からの電気通電によって接合部位を追加発熱しようとした前記特許文献３によると、接合部材を充分に加熱するためには、外部から供給される電流が非常に大きくなければならず、このために大きな容量の電源装置が必要となるという短所がある。また、電源装置から供給される電流が接合部材を通電するようにするためには、別途の装置（前記特許文献３では導体テーブルを使用している）が必要である。それだけでなく、外部から供給された電流が接合部材の接合部位に局部的に流れずに、接地されたものと共に捨てられるなど、技術的効果がそれほど大きくないばかりか、不利益も相当に伴う。
【００１２】
本発明の目的は、接合部材の接合部位を加熱するための構成として磁場変化による誘導電流を利用することによって、より効率的な溶接技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明に係る溶接工具は、回転軸と、接合する部材のうちの一つ以上の部材と接触して摩擦を起こすための突起が形成された本体と、前記本体に装着され、前記本体の外側で磁場を形成する磁場形成ユニットと、を含む。
【００１４】
前記磁場形成ユニットは、永久磁石または電磁石から形成された単位磁石を複数含むのが好ましい。前記永久磁石は、ＡＬＮＩＣＯ磁石（Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系）、Ｎｄ磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）、またはサマリウム磁石（Ｓｍ−Ｃｏ系）などが好ましい。
【００１５】
前記複数の単位磁石は、前記回転軸の周囲に配置されるのが好ましい。
【００１６】
また、前記複数の単位磁石は、隣接した単位磁石のＮ極及びＳ極が交互に配置されるのが好ましい。
【００１７】
また、各単位磁石は、そのＮ極及びＳ極が前記回転軸と平行に配置されるのが好ましい。
【００１８】
前記本体は、前記複数の単位磁石の間を磁気的に遮断する隔壁を含むのが好ましい。
【００１９】
前記単位磁石の周囲には空気流路が形成されるのが好ましい。
【００２０】
前記突起または本体は、高マンガン鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼を含む素材から形成されるのが好ましく、特に、前記高マンガン鋼は、約１５％のマンガン含有率を有するのが好ましい。
【００２１】
前記溶接工具の前記突起の側面は、平面的に形成されるのが好ましい。
【００２２】
本発明に係る溶接装置は、前記本発明による溶接工具及び前記溶接工具を回転させるためのモーターを含む。
【００２３】
本発明に係る溶接方法は、接合部材の接触面の接合部位に摩擦熱を加えると同時に、磁場変化による誘導電流を発生させることによって前記接合部位を加熱し、前記接合部位を前記接触面に沿って移動させることを特徴とする。
【００２４】
前記接合部位を加熱することにおいては、前記本発明の溶接工具を前記接合部位に接触させた状態で回転させることによって加熱するのが好ましい。
【００２５】
このとき、溶接工具の突起は、前記接合部位の接触面に挿入されて回転するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、突起（つまり、ピン）によって摩擦熱を発生させると同時に磁場変化による誘導電流を発生させることにより、接合部位を容易に加熱することができる。磁場の形成するために単位磁石を複数使用することにより、より強い誘導電流を形成することができる。
【００２７】
そして、隣接した単位磁石の極性が交互に配置されることによって、磁場の局部化が向上し、回転時に接合部材での誘導電流が強化される。また、単位磁石が工具の回転軸の周囲に平行に配置されることにより、強い磁場を接合部材に印加することができる。
【００２８】
単位磁石の間を隔壁で遮断することによって、接合部材に印加される磁場を強化することができる。前記単位磁石の周囲に空気流路を形成することによって、冷却効果も向上させることができる。
【００２９】
高マンガン鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼を含む素材で突起を形成することにより、比較的強度の低いアルミニウム、マグネシウム、銅などの非鉄合金の接合も有利になる。前記高マンガン鋼は、約１５％のマンガン含有率を有することによって最適化される。
【００３０】
本発明による誘導電流による発熱効果は、溶接工具と接合部材との間の摩擦熱に加えて、接合部材の接合部位の塑性化を促進する。したがって、接合の生産性が向上するようになる。それだけでなく、接合部位の塑性化に関与する摩擦力の大きさを小さくすることができるので、接合部の非対称性及び組織不均一化を解消し、接合部位の組織均一化を促進することによって、接合品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付した図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図２は本発明に係る溶接装置及びこれによって接合される部材を示した図である。図２では、容易に理解できるように、本発明に係る溶接装置を平面的に、接合しようとする接合部材２５１、２５２を立体的に示した。
【００３２】
図２に示されているように、本発明に係る溶接装置は、溶接工具２００と、溶接工具２００を回転させるためのモーター２９０とを、含む。
【００３３】
モーター２９０の回転軸２９２には溶接工具２００を固定するための固定器具２９４が備えられている。溶接工具２００は、回転軸２１０を有し、その回転軸２１０が固定器具２９４によってモーター２９０に固定されており、モーター２９０の回転によって回転するようになっている。
【００３４】
図３は、本発明に係る溶接工具２００の構成図である。
図３に示されているように、溶接工具２００は、非磁性本体３００と、本体３００に装着され、本体３００の外側で磁場を形成する磁場形成ユニット３９０とを、含む。本体３００は回転軸２１０を装備可能な形状に設計されており、当該本体３００には、接合部材２５１、２５２のうちの一つ以上の部材に接触して摩擦をおこすための突起２０５（図２参照）（「ピン」ともいう）が形成されている。
【００３５】
図３に示されているように、磁場形成ユニット３９０は、複数の単位磁石３８０（つまり、３８１乃至３８８）を含むが、これら単位磁石３８０は永久磁石または電磁石でも差し支えない。単位磁石３８０として永久磁石を使用するか電磁石を使用するかによる長所及び短所は当業者に自明であるので、いずれを使用する場合も、本発明の保護範囲に含まれると解釈されるべきである。
【００３６】
以下の説明では、単位磁石３８０として永久磁石を使用する場合を説明するが、永久磁石の代わりに電磁石を使用する場合の実施の変更は当業者にとって自明である。
【００３７】
前記永久磁石としては、ＡＬＮＩＣＯ磁石（Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏ系）、Ｎｄ磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）、またはサマリウム磁石（Ｓｍ−Ｃｏ系）などが好ましい。
【００３８】
本発明の技術的思想は、単位磁石３８０の個数によって制限されるわけではない。ただし、以下の説明及び添付した図面では、説明の便宜のために、８個の単位磁石を使用する場合を一例として説明及び図示する。
【００３９】
図３に示されているように、複数の単位磁石３８０は、溶接工具２００の回転軸２１０の周囲に配置される。各単位磁石３８０は、そのＮ極及びＳ極が回転軸２１０と平行に配置される。隣接した単位磁石３８０は、Ｎ極及びＳ極が交互に配置される。
【００４０】
このような単位磁石３８０の配置構造を、図４に詳細に示した。つまり、一つの単位磁石（例えば、３８１）のＮ極が上方に向かうように配置されれば、これに隣接した単位磁石（３８２及び３８８）のＮ極は下方に向かうように配置される。
【００４１】
このような配置により、図４に示されているように、単位磁石３８０による磁場４１０は外部に遠く広がらずに溶接工具２００の周囲に局部的に形成されることができ、また、磁場の強さも大きくなる。つまり、隣接した単位磁石３８０の極性が交互に配置されることによって磁場の局部化が向上し、回転時に接合部材２５１、２５２での誘導電流の発生が向上する。また、単位磁石３８０が回転軸２１０周囲に平行に配置されることにより、強い磁場が接合部材２５１、２５２に印加される。
【００４２】
図４に示されたような配置構造で、単位磁石３８０が本体３００の内部に挿入されている（図３参照）。
【００４３】
本体３００、特に摩擦を起こす突起２０５は、高温で耐摩耗性を示し、耐酸化性に優れた非磁性材料から形成される。このような材料は、接合しようとする接合部材２５１、２５２の素材により多様に変化され得る。
【００４４】
例えば、比較的強度の低いアルミニウム、マグネシウム、銅などの非鉄合金の接合のためには、高マンガン鋼やオーステナイト系ステレンス鋼を材料として突起２０５を形成するのが好ましい。より具体的には、前記高マンガン鋼でマンガン含有率が１５％程度であるものを使用するのが好ましく、以下、本発明の実施形態では、このような１５％含有率の高マンガン鋼材料から形成された突起２０５を説明する。ただし、突起２０５だけでなく本体３００そのものがこのような材料から形成されても差し支えない。
【００４５】
また、突起２０５は側面が平面的に形成された先細な形状を呈している。
【００４６】
図３に示されているように、本体３００は、例えば単位磁石３８０を収納するためのケース３２０と、ケース３２０を覆うための蓋３１０とを、含む。
【００４７】
蓋３１０は、ケース３２０内に単位磁石３８０が収納された後にケース３２０に結合され、これによって、溶接工具２００全体が完成する。このとき、回転軸２１０が蓋３１０の中心を貫通するようになっている。そして、後で単位磁石３８０の交換などの整備が必要な場合に蓋３１０をケース３２０から分離することができるように、蓋３１０とケース３２０とにネジ溝３１５、３２５が形成されており、蓋３１０とケース３２０とを互いにネジ結合することができるようになっている。
【００４８】
ケース３２０の内部に収納された単位磁石３８０の間には、これら隣接した単位磁石同士の図３中横方向の磁場を遮断する隔壁３３０が設置される。このような隔壁３３０により、単位磁石（例えば、３８１）からそれに隣接した単位磁石（例えば、３８２）への図３中横方向に形成される磁場を遮断することができる。これは、結果的に、単位磁石３８０の図３中縦方向に形成される磁場の強さを大きくする。このような機能を発揮させるため、隔壁３３０は、非磁性体素材、例えばアルミニウムから形成される。
【００４９】
ケース３２０の底面部３４０は、より多くの磁場が下側（つまり、接合部材２５１、２５２側）に印加されるように開放された構成となっているのが好ましい。つまり、底面部３４０には、単位磁石３８０が下側に離脱しないように係止部３４５が形成され、底面部３４０は、係止部３４５を除く残りの部位が開放される構造となっている。
【００５０】
この場合、単位磁石３８０の下面が係止部３４５に対応するように凹凸状に形成されており、結果的に単位磁石３８０と底面部３４０とを結合した状態で本体３００を下方から見ると、本体３００の下面が平坦面となっている。
【００５１】
つまり、例えば、図３において、単位磁石３８０の下側には、係止部３４５が嵌合する溝（図示せず）が形成されており、その溝（図示せず）に係止部３４５が嵌合することによって、単位磁石３８０の下面が底面部３４０の下面と同一平面上に存するようになっている。このような構成により、接合部材２５１、２５２から発生し得る切れ端と溶接工具２００との干渉を減らすことができ、溶接効果をより確実にすることができる。
【００５２】
しかし、本発明はこのような底面構造に限定されるものと解釈されてはならない。単位磁石３８０の底面のほぼ全面を磁気透過率（magnetic permeability）に優れた素材で覆うなど、当業者が容易に設計変更することができるからである。
【００５３】
なお、ケース３２０の底面は、開放構造ではない単純なプレート形状を呈してもよい。ケース３２０の底面が単純なプレート形状を呈する場合、開放構造に比べて磁気透過率は多少減少するが、接合部材２５１、２５２との摩擦特性は向上する。
【００５４】
図３では、理解を助けるためにケース３２０と底面部３４０とを分離して示したが、これらが一体に形成されることも当然可能である。
【００５５】
単位磁石３８０が永久磁石である場合には、接合部材２５１、２５２で発生する熱によって当該単位磁石３８０が加熱されて、その磁性が弱まるおそれがあるため、放熱のための対策が行われるのが好ましい。したがって、本発明の実施形態では、単位磁石３８０の周囲に空気流路３５０が形成される。
【００５６】
つまり、図３に示されているように、単位磁石３８０と回転軸２１０との間が離隔しており、蓋３１０には複数の通気孔３１８が形成されている。したがって、開放された底面部３４０から蓋３１０の通気孔３１８まで空気流路３５０が形成される。
【００５７】
なお、本発明による空気流路が本発明の実施形態について説明された流路３５０に限定されて解釈されてはならない。つまり、図３で、本体３００の外周面に多くの通気孔を形成してもよいし、隔壁３３０と単位磁石３８０との間に隙間が形成されるように隔壁３３０に凹凸を形成してもよく、本発明の実施形態についての説明から当業者が様々に設計変更して実施することが可能であるからである。
【００５８】
単位磁石３８０の周囲の通気構造をさらに良くするための本体３００の他の実施形態を図５に示した。
【００５９】
上記本体３００ではケース３２０によって内外部が遮断されたが、図５に示す本体５００では内外部が開放される。つまり、回転軸２１０の上下に上板５１０と下板５４０とが配され、上板５１０と下板５４０との間に、図４に示されたような配置構造で単位磁石３８０が配置される。
【００６０】
単位磁石３８０は、断熱耐火部材５２０によって回転軸２１０、上板５１０及び下板５４０に装着されている。断熱耐火部材５２０は、溶接工具２００の回転時に単位磁石３８０が離脱しない程度の装着力を提供しさえすれば良いので、その面積がそれほど大きくなくても差し支えなく、したがって、単位磁石３８０と本体５００との間には多くの空間、つまり大きな空気流路が形成される。上記本体３００と同様に、本体５００でも単位磁石３８０の間には非磁性の隔壁（図示せず）が備えられる。
【００６１】
このような実施形態で、溶接工具２００の下側には突起２０５が備えられると前記で説明した。この突起２０５は、所望の接合部材２５１、２５２の大きさ、材料などのような特性によって変わることができる。例えば、直径１０ｍｍ、長さ９．５ｍｍとすることができる。
【００６２】
このような実施形態による溶接工具２００を接合部材２５１、２５２に接触させて単位磁石３８０が接合部材２５１、２５２に近接した状態で、単位磁石３８０による磁場は、接合部材２５１、２５２の透過の深さ程度に接合部材２５１、２５２に浸透する。このとき、モーター２９０によって溶接工具２００を回転させれば、形成される磁場が回転して、接合部材２５１、２５２の各地点では磁場変化が発生し、結局、接合部材２５１、２５２に誘導電流が流れる。
【００６３】
本発明に係る溶接工具２００の回転によって発生する電磁場効果に関する理論的解釈結果を図６に示した。図６（Ｂ）は図６（Ａ）の主要部分の拡大図である。
【００６４】
この解釈にはOPERA 3DELECTRA VL optionソフトウェアが使用された。２個の単位磁石３８０が使用され、接合部材６１０としてアルミニウムが使用されると仮定し、接合部材６１０の厚さを１０ｍｍ、単位磁石３８０と接合部材６１０との間の間隙を１ｍｍ、溶接工具２００の回転数を４００ｒｐｍ（round per minute）に設定した。
【００６５】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、単位磁石３８０の下側に示された複数の矢印は、溶接工具２００の回転によって接合部材６１０で発生する誘導電流を示したものである。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示されているように、回転している単位磁石３８０の下側表面で誘導電流が集中的に発生する。このような誘導電流によって接合部材６１０が加熱されることは容易に理解することができる。
【００６６】
図７及び図８には、接合部材２５１、２５２に相当する接合部材が各々銅及びアルミニウムである場合において、単位磁石３８０に相当する単位磁石の個数と、溶接工具２００に相当する溶接工具の回転数とを適宜変更して測定した実験結果を示した。図７及び図８において、「４ｐ」、「６ｐ」などの表示は単位磁石の個数を示したものであり、４個及び６個の単位磁石が使用された溶接工具を使用した結果を示す。銅の場合（図７参照）には単位磁石と接合部材との間の間隙を１．６ｍｍにし、アルミニウム（Ａｌ１０００）の場合（図８参照）には間隙を１．０ｍｍにして実験した。
【００６７】
図７及び図８より、溶接工具の回転数が増加するほど、溶接工具の回転時間が長くなるほど、そして使用された単位磁石の数が多いほど、発熱効果が大きいことが分かる。このような誘導電流による発熱効果は、溶接工具と接合部材との間の摩擦熱に加えて、接合部材の接合部位の塑性化を促進する。したがって、接合の生産性が向上される。それだけでなく、接合部位の塑性化に関与する摩擦力の大きさを小さくすることができるので、接合部の非対称性及び組織不均一化を解消し、接合部位の組織均一化を促進することによって、接合品質が向上する。
【００６８】
このような原理を利用した本発明に係る溶接方法では、（１）接合部材２５１、２５２が接触している接触面２６０の接合部位に摩擦熱を加えると同時に、磁場変化による誘導電流を発生させることによって前記接合部位を加熱し（接合部位加熱段階）、(２)前記接合部位を接触面２６０に沿って移動させる（移動接合部位）。
【００６９】
前記接合部位加熱段階では、本発明に係る溶接工具２００を接合部材２５１、２５２の接合部位に接触させた状態で回転させることによって加熱する。
【００７０】
このとき、本発明に係る溶接工具２００の突起２０５は、前記接合部位の接触面２６０に挿入されて回転する。
【００７１】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の実施形態より当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって容易に変更され、均等であると認められる範囲の全ての変更を含む。
【００７２】
本明細書及び添付された特許請求の範囲で使用される「含む」という用語及びその活用形態は、反対の意味に明確に記載されない限り、羅列された構成要素以外の他の構成要素を排除する意味に解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】摩擦攪拌溶接技術を説明するための図である。
【図２】本発明に係る溶接装置及びこれによって接合する部材を示した図である。
【図３】本発明に係る溶接工具の構成図である。
【図４】本発明の実施形態による単位磁石の配置構造を示した図である。
【図５】本発明の他の実施形態による溶接工具の本体の構成図である。
【図６】本発明の実施形態の溶接工具の回転によって発生する電磁場効果に対する理論的解釈結果を示した図である。
【図７】接合部材が銅である場合において、単位磁石の個数及び溶接工具の回転数を適宜変更して測定した実験結果を示した図である。
【図８】接合部材がアルミニウムである場合において、単位磁石の個数及び溶接工具の回転数を適宜変更して測定した実験結果を示した図である。
【符号の説明】
【００７４】
１００  回転工具
１２０、２０５  突起（ピン）
１３０、２５１、２５２、６１０  接合部材
１４０  溶接線
２００  溶接工具
２１０  回転軸
２６０  接触面
２９０  モーター
２９２  モーターの回転軸
２９４  固定器具
３００、５００  本体
３１０  蓋
３１５、３２５  ネジ溝
３１８  通気孔
３２０  ケース
３３０  隔壁
３４０  底面部
３４５  係止部
３５０  空気流路
３８０  単位磁石
３９０  磁場形成ユニット
４１０  磁場
５１０  上板
５２０  断熱耐火部材
５４０  下板
【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７】
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【図８】
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【図６】
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