(57)【要約】【課題】亀裂が発生し難く、交換することが容易な摩擦撹拌用支持治具を提供する。【解決手段】摩擦撹拌接合用装置の架台２２の上端面に設置された支持治具２０は、基台３４と、該基台３４の長尺溝４８に挿入された支持部材３６とを有する。このうち、支持部材３６は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗを合金元素として含有する高速度工具鋼（Ｆｅ基合金）で構成されている。基台３４と支持部材３６とは、ピン７２を介して基台３４に回動自在に設置されたクランプ部材３８が支持部材３６の側面に設けられた円弧状凹部７０に挿入されることによって互いに連結される。なお、基台３４の内部には第１水路４４が形成され、一方、支持部材３６の内部には、第１水路４４に連通する第２水路４６が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークにおける当接した端面同士の一端面側から摩擦撹拌接合用工具を埋没させて前記端面同士を摩擦撹拌接合する際、該端面同士を他端面側から支持する摩擦撹拌接合用支持治具であって、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗの群から選択された２種以上を合金元素として含有するＦｅ基合金からなることを特徴とする摩擦撹拌接合用支持治具。
【請求項２】
請求項１記載の支持治具において、前記Ｆｅ基合金は、高速度工具鋼であることを特徴とする摩擦撹拌接合用支持治具。
【請求項３】
請求項１又は２記載の支持治具において、上端面が湾曲していることを特徴とする摩擦撹拌接合用支持治具。
【請求項４】
ワークにおける当接した端面同士の一端面側から摩擦撹拌接合用工具を埋没させて前記端面同士を摩擦撹拌接合する際、該端面同士を他端面側から支持する摩擦撹拌接合用支持治具であって、
基台と、
前記基台上に載置され、且つ前記端面同士が載置される支持部材と、
前記基台上に回動自在に取り付けられたクランプ部材と、
を有し、
前記支持部材の側面に設けられた凹部に前記クランプ部材が挿入されることによって前記支持部材が前記基台に連結されることを特徴とする摩擦撹拌接合用支持治具。
【請求項５】
請求項４記載の支持治具において、前記基台及び前記支持部材に冷却媒体を流通させるための冷却媒体用通路が設けられていることを特徴とする摩擦撹拌接合用支持治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークにおける当接した端面同士を摩擦撹拌接合する際に該端面同士を支持するための摩擦撹拌接合用支持治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１ワークと第２ワークの端面同士を当接させ、その当接した端面同士を接合する方法として、近年、摩擦撹拌接合が着目されるに至っている。摩擦撹拌接合においては、先ず、当接箇所が摩擦撹拌接合用支持治具（以下、単に支持治具ともいう）上に載置され、次に、回転動作する摩擦撹拌接合用工具のプローブが当接箇所の一端部に埋没される。この際、支持治具が当接箇所を堅牢に支持することにより、比較的小さな押圧力であってもプローブを容易に当接箇所に埋没させることができる。
【０００３】
次に、当接箇所に沿って該当接箇所の他端部までプローブが走査される。この走査に伴って発生する摩擦熱で軟化した当接箇所の肉が撹拌され、その後、冷却固化することによって、当接箇所が固相接合される。
【０００４】
ところで、上記から諒解されるように、摩擦撹拌接合時には、当接箇所とプローブとが摩擦を起こすことに伴って摩擦熱が発生する。この摩擦熱は、支持治具まで伝達し、これにより該支持治具の温度が上昇して、該支持治具が熱膨張を起こす。このため、該支持治具の高さが上昇するので、該支持治具に載置された当接箇所の高さも上昇する。
【０００５】
一方、摩擦撹拌接合用工具も摩擦熱によって同様に熱膨張を起こし、これによりプローブの体積が大きくなる。このことと、前記したように支持治具に載置された当接箇所の高さが上昇したこととが相俟って、当接箇所へのプローブの埋没量が大きくなる。
【０００６】
このような状態で摩擦撹拌接合を続行すると、プローブの埋没量が大きくなったことに起因して、該プローブの外周方向に流動する肉の量が多くなる。このため、バリの発生量が多くなり、バリを除去する後工程を実施しなければならなくなるため、作業効率が低下するという不具合を招く。
【０００７】
そこで、特許文献１では、摩擦撹拌接合用工具に連結されたスピンドルや、支持治具を冷却することが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２０５４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記したように摩擦撹拌接合を行う場合、支持治具は、通常、当接箇所を全体にわたって支持する。換言すれば、支持治具は、当接箇所の一端部から他端部に沿って延在する。この場合、支持治具の温度は、回転動作する摩擦撹拌接合用工具のプローブが当接箇所を介して直上に到達した部位でのみ急激に上昇し、プローブが通過した後は急激に下降する。その温度差は、特許文献１に記載されているように支持治具を冷却した場合であっても、約２００℃になると予測されている。このように、支持治具には、激しい温度勾配が生じる。
【００１０】
従って、例えば、車両用ホイールリムを連続生産する場合等、生産ラインにおいて摩擦撹拌接合を繰り返し実施する場合、支持治具には、著しく大きな温度勾配が繰り返し生じるとともに、熱衝撃が加わる。このため、該支持治具には、最終的に、熱疲労による亀裂が発生する。一般的な炭素鋼から支持治具を構成した場合、生産数によっては、１週間弱で亀裂が発生する。
【００１１】
このような事態が生じると、亀裂が発生した箇所では、当接箇所に対する支持力が十分でなくなり、摩擦撹拌接合を行っても未接合箇所が残留することもあるので、支持治具として使用することができない。すなわち、炭素鋼からなる支持治具では、生産数によっては寿命が１週間弱程度しかないために交換用の支持治具を多数準備する必要があり、このために摩擦撹拌接合の材料コストが高騰してしまう。
【００１２】
また、特許文献１のように支持治具を冷却する場合、亀裂から冷却媒体が漏洩してしまうという不具合がある。
【００１３】
さらに、特許文献１のように、基台の凹部に支持治具を挿入する場合、該支持治具に亀裂が生じた際には凹部から取り出し難く、このために交換することが容易ではないことが懸念される。
【００１４】
しかも、特許文献１に記載された支持治具は、板材同士を接合する場合には有効であるものの、ホイールリム等のように、湾曲面を有する円筒体を製作する場合には採用することができない。
【００１５】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、亀裂が発生し難く、交換することが容易であり、しかも、湾曲面を有するワークに対して摩擦撹拌接合を行うことも容易な摩擦撹拌接合用支持治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の目的を達成するために、本発明は、ワークにおける当接した端面同士の一端面側から摩擦撹拌接合用工具を埋没させて前記端面同士を摩擦撹拌接合する際、該端面同士を他端面側から支持する摩擦撹拌接合用支持治具であって、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗの群から選択された２種以上を合金元素として含有するＦｅ基合金からなることを特徴とする。
【００１７】
このような合金元素を含有するＦｅ基合金からなる治具は、極めて優れた耐熱性を示す。従って、炭素鋼からなる治具に比して割れ等が生じ難く、このために長寿命となる。
【００１８】
なお、Ｆｅ基合金の好適な例としては、高速度工具鋼を挙げることができる。
【００１９】
ここで、摩擦撹拌接合用支持治具は、上端面が湾曲していることが好ましい。この場合、円筒体等の湾曲面を有するワークを該支持治具に載置して摩擦撹拌接合を行うことができる。
【００２０】
また、本発明は、ワークにおける当接した端面同士の一端面側から摩擦撹拌接合用工具を埋没させて前記端面同士を摩擦撹拌接合する際、該端面同士を他端面側から支持する摩擦撹拌接合用支持治具であって、
基台と、
前記基台上に載置され、且つ前記端面同士が載置される支持部材と、
前記基台上に回動自在に取り付けられたクランプ部材と、
を有し、
前記支持部材の側面に設けられた凹部に前記クランプ部材が挿入されることによって前記支持部材が前記基台に連結されることを特徴とする。
【００２１】
このような構成の支持治具においては、摩擦撹拌接合される端面同士に支持部材のみが当接する。従って、割れ等は支持部材にのみ生じ、この際には支持部材のみを新しいものに交換すればよい。すなわち、本発明によれば、割れ等が生じた部材のみを交換すればよく、支持治具全体を交換する必要はない。このため、設備投資が低廉化するので、摩擦撹拌接合に要するコストを低下させることができる。
【００２２】
この場合、基台及び支持部材に冷却媒体を流通させるための冷却媒体用通路を設けることが好ましい。これにより、摩擦撹拌接合時に生じて支持部材に伝達された摩擦熱が冷却水によって速やかに除去される。すなわち、支持治具の温度が上昇することを抑制することができるので、支持部材、ひいては支持治具の寿命を確実に長期化させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、摩擦撹拌接合が営まれる際にワークに当接する部材がＣｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗの群から選択された２種以上を合金元素として含有するＦｅ基合金から構成されているので、温度勾配が著しく大きくなり、熱衝撃が繰り返し加わるような条件下であっても、支持治具の寿命を長期にわたって確保することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、基台と支持部材とで支持治具を構成する場合、これら基台と支持部材を回動するクランプ部材でのみ連結するようにしたので、支持部材に亀裂が生じた際に該支持部材を容易且つ簡便に交換することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る摩擦撹拌接合用支持治具につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、車両のホイールリムを製作する場合を例として説明する。
【００２６】
図１に示すように、ホイールリムを製作するためのワークＷ１は、略長方形状の板材であり、アルミニウムからなる。該ワークＷ１の四方の隅角部には、図１における矢印Ａ方向に指向して突出した第１凸部１０ａ〜第４凸部１０ｄが設けられている。後述するように、この矢印Ａに沿う方向は接合方向である。換言すれば、第１凸部１０ａ〜第４凸部１０ｄは、接合方向に沿って突出形成されている。
【００２７】
このワークＷ１を図１の矢印Ｂ方向に沿って湾曲させ、最終的に、図２に示すように、該ワークＷ１の端面同士を当接させることによって、矢印Ａ方向に延在する第１突出部１２、第２突出部１４を有する円筒体Ｗ２を形成する。なお、第１突出部１２は、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの端面同士が互いに当接することによって形成され、一方、第２突出部１４は、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄの端面同士が互いに当接することによって形成される。
【００２８】
次に、その平面図が図３に示される本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用支持治具（以下、支持治具ともいう）２０の構成につき説明する。この支持治具２０は、図示しない摩擦撹拌接合用装置に組み込まれて使用される。すなわち、支持治具２０の側面図（図３におけるＩＶ−ＩＶ線矢視平面図）である図４に示すように、支持治具２０は、摩擦撹拌接合用装置を構成する架台２２の上端面に連結されている。なお、摩擦撹拌接合用装置は、図５に示すように、前記円筒体Ｗ２の第１突出部１２、第２突出部１４の形状に対応する形状の凹部２４、２６がそれぞれ設けられた第１把持部材２８、第２把持部材３０を有する。また、図５において、参照符号３２は、第１突出部１２を把持する第１把持部材２８を変位させる第１変位機構を示す。
【００２９】
図３、図４及び図３のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である図６に示すように、支持治具２０は、基台３４と、該基台３４上に載置された支持部材３６と、基台３４と支持部材３６とを互いに連結するクランプ部材３８とを有する。ここで、図４における参照符号４０、４２は、それぞれ、第１水路４４、第２水路４６（図６参照）の長手方向開口部を閉塞するためのボルトを示す。
【００３０】
基台３４は、長尺平板体であり、その中央部には、長手方向に沿って長尺溝４８が設けられている（図４及び図６参照）。また、図６に示すように、該基台３４の内部には第１水路４４が設けられている。
【００３１】
ここで、架台２２の図３における右端部近傍各側面には、該図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である図７に示すように、管継手を介して冷却水チューブ（ともに図示せず）が接続される第１接続部５０又は第２接続部５２が設けられており、冷却水は、第１接続部５０から供給されるとともに、第２接続部５２から排出される。
【００３２】
第１水路４４は、基台３４の下端面において第１連通路５４を介して第１接続部５０と連通し、図３における右方から左方にわたって、基台３４の長手方向に沿って延在する。そして、第１水路４４は、図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である図８に示すように、長尺溝４８に延在して支持部材３６に設けられた第２水路４６に冷却水を供給する第２連通路５６と、長尺溝４８から延在して前記第２水路４６から冷却水を排出する第３連通路５８（図７参照）とを有する。このうち、第３連通路５８は、前記第２接続部５２に連通している。
【００３３】
以上の構成の第１水路４４において、基台３４の各側面に指向して延在する通路の開口端部にはねじ部が設けられており、該ねじ部に螺合される図示しないねじによって開口端部が閉塞される。
【００３４】
基台３４の長手方向における略中腹部の側面には、図３及び該図３のＩＸ−ＩＸ線矢視断面図である図９に示すように、ワーク端部支持盤６２を嵌合するための嵌合凹部６４が設けられている。後述するように、ワーク端部支持盤６２は、平坦な第１ワークＷ３及び第２ワークＷ４の端面同士を摩擦撹拌接合する際に使用される。
【００３５】
円筒体Ｗ２に接触しない基台３４の材質は、例えば、ＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格による名称、以下同じ）等の一般的なステンレス鋼であってもよいが、特にこれに限定されるものではない。
【００３６】
支持部材３６は、図４及び図６〜図９から諒解されるように、下端部近傍が前記長尺溝４８に挿入されることによって基台３４上に載置されており、高さ方向の大部分は長尺溝４８から突出している。
【００３７】
この支持部材３６は、図１０及び図１１に示すように、長尺板材であり、上端面には、その両端部が切り欠かれることによって、第１突出部１２、第２突出部１４の形状に対応する形状の凸部６６、６８がそれぞれ形成されている。また、支持部材３６の上端面は、円筒体Ｗ２の内周面に当接するように湾曲形成されている（図４及び図６〜図９参照）。
【００３８】
支持部材３６の内部には、第２水路４６が設けられている。この第２水路４６は、図３、図１０及び図１１における左端部近傍において第１水路４４の第２連通路５６（図８参照）と連通し、図１０及び図１１に示すように、左方から右方にわたって支持部材３６の長手方向に沿って延在するとともに、右端部近傍において第１水路４４の第３連通路５８（図７参照）と連通する。なお、上記したように、第２水路４６の長手方向における各端部は、ボルト４２によって閉塞されている。
【００３９】
支持部材３６の両側面には、複数個の円弧状凹部７０が設けられている（図３、図１０及び図１１参照）。各円弧状凹部７０には、図３に示すように、回動されたクランプ部材３８の一端部が挿入される。
【００４０】
本実施の形態において、このように構成された支持部材３６は、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗの群から選択された２種以上を合金元素として含有するＦｅ基合金からなる。具体的には、支持部材３６は、高速度工具鋼であるＳＫＨ５１で構成されている。
【００４１】
両端部が湾曲した長尺な各クランプ部材３８は、それぞれ、ピン７２を介して基台３４に回動自在に連結されている。その長手方向が支持部材３６の長手方向に沿って延在する各クランプ部材３８が回動されると、該クランプ部材３８の一端部が支持部材３６の側面に設けられた円弧状凹部７０に挿入される。これにより、基台３４と支持部材３６とが互いに連結されるに至る。
【００４２】
このように構成された支持治具２０は、基台３４がボルト７４（図３参照）を介して前記架台２２の上端面に連結されることにより、該架台２２に連結支持されている。
【００４３】
摩擦撹拌接合用装置の架台２２の上端面には、以上の支持治具２０の他、図５に示すように、整列用押圧部材８０と、円筒体Ｗ２を挟んで該整列用押圧部材８０に対向する位置に配設された把持シリンダ８２、第１整列盤８４、第２整列盤８６とが設けられている。
【００４４】
平面略コの字状の整列用押圧部材８０は、第１把持部材２８を囲繞するように設けられており、これら第１把持部材２８及び整列用押圧部材８０は、前記第１変位機構３２の作用下に変位する。
【００４５】
把持シリンダ８２は、ピストンロッド８８と、２本のガイド部材９０ａ、９０ｂとを有し（図５参照）、このうちのピストンロッド８８には、押圧盤９２が橋架されている。前記第２把持部材３０は、この押圧盤９２に連結されている。なお、第２把持部材３０の先端部には、ピン９４に対応する位置に湾曲凹部９６が形成されている。
【００４６】
第１整列盤８４と第２整列盤８６は、第２把持部材３０を間に挟んで対向する位置に位置決め固定されている。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る支持治具２０の作用効果につき説明する。
【００４８】
摩擦撹拌接合作業に先立ち、冷却水チューブを介して架台２２の第１接続部５０（図７参照）から冷却水が供給される。供給された冷却水は、第１水路４４の第１連通路５４を経由して、図３における基台３４の左端部近傍から右端部近傍にわたりその長手方向に沿って流通する。冷却水は、その後、支持部材３６の第２連通路５６に導入され、図３、図１０及び図１１の左方から右方にわたり該支持部材３６の長手方向に沿って流通する。
【００４９】
支持部材３６の図３、図１０及び図１１における右方に到達した冷却水は、第１水路４４の第２連通路５６（図８参照）を介して基台３４に戻り、さらに、第３連通路５８及び架台２２の第２接続部５２を経由し、該第２接続部５２に接続された冷却水チューブを介して架台２２の外部へ排出される。
【００５０】
上記のようにして冷却水を支持部材３６の内部に流通させた後、第１突出部１２及び第２突出部１４が形成された円筒体Ｗ２（図２参照）の内部に支持治具２０を通す。そして、該円筒体Ｗ２の内周壁を支持部材３６の湾曲上面に当接させる。
【００５１】
次に、円筒体Ｗ２を支持部材３６の湾曲上面に沿って変位させ、該円筒体Ｗ２の一端面の上方を第１整列盤８４及び第２整列盤８６に当接させる。
【００５２】
次に、摩擦撹拌接合用装置を構成する図示しない押止手段によって、比較的小さな押止力で円筒体Ｗ２の外周壁面を押圧し、これにより円筒体Ｗ２が開くことを阻止する。
【００５３】
次に、図示しない第２変位機構の作用下に、整列用押圧部材８０を図５における右方に変位させる。この場合、先ず、整列用押圧部材８０の先端部が円筒体Ｗ２の端面に当接し、これに伴って円筒体Ｗ２の一端面が整列用押圧部材８０に押圧されることにより、円筒体Ｗ２が第１整列盤８４、第２整列盤８６に指向して変位する。
【００５４】
そして、例えば、第２凸部１０ｂが第４凸部１０ｄに先行して変位する場合、第２凸部１０ｂが設けられている側の端面が第１整列盤８４に当接することによって変位が停止する。この状態で、整列用押圧部材８０の変位がさらに続行されると、最終的に、第４凸部１０ｄが設けられている側の端面が第２整列盤８６に当接する。これにより第４凸部１０ｄが設けられている側の端面の変位が停止して、円筒体Ｗ２の両端面が整列する。換言すれば、円筒体Ｗ２の両端面が面一となる。勿論、この整列に伴って整列用押圧部材８０の変位も停止する。
【００５５】
次に、第１変位機構３２の作用下に第１把持部材２８を図５の右方に変位させる。その結果、第１把持部材２８の凹部２４に第１突出部１２が嵌合する。上記したような端面位置合わせ作業が施されているので、凹部２４に嵌合した第１突出部１２において、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの先端部同士が位置ずれしていることはない。
【００５６】
次に、把持シリンダ８２を付勢して、ピストンロッド８８を介して押圧盤９２及び第２把持部材３０を図５における左方に変位させる。最終的に、第２把持部材３０の湾曲凹部９６にピン９４が進入するとともに、凹部２６に第２突出部１４が嵌合する。勿論、第２突出部１４においても、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄ同士の先端部同士が位置ずれしていることはない。
【００５７】
以上のように第１突出部１２及び第２突出部１４が第２把持部材３０及び第１把持部材２８の各凹部２４、２６にそれぞれ嵌合することに伴って、円筒体Ｗ２が第１把持部材２８及び第２把持部材３０に把持される。
【００５８】
次に、前記押止手段の押圧力を大きくし、円筒体Ｗ２を、押止手段にて外周壁面側から押圧するとともに、支持部材３６にて内周壁面側から押圧する。すなわち、円筒体Ｗ２を支持部材３６及び押止手段で挟持し、該円筒体Ｗ２が開いて板材形状に戻ることを確実に阻止する。
【００５９】
この状態で、図示しない摩擦撹拌接合用工具にて、円筒体Ｗ２における直線状の当接端面を摩擦撹拌接合する。
【００６０】
具体的には、摩擦撹拌接合用工具を回転付勢した後、該摩擦撹拌接合用工具の先端部に設けられたプローブを第１突出部１２の任意の位置に摺接させる。この摺接に伴って摩擦熱が発生し、第１突出部１２におけるプローブの当接箇所が軟化することにより該プローブの先端部が第１突出部１２に埋没する。
【００６１】
次に、回転体２５２の回転付勢を続行した状態で、摩擦撹拌接合用工具を第２突出部１４に指向して移動させる。この際、軟化した円筒体Ｗ２における当接箇所の肉は、プローブにて撹拌されることに伴って塑性流動し、該プローブが移動した後に冷却固化することに伴って固相接合する。この現象が逐次的に繰り返されることにより、円筒体Ｗ２の当接箇所が一体的に固相接合されるに至る。
【００６２】
以上のようにして摩擦撹拌接合作業が遂行される間、円筒体Ｗ２にプローブが摺接することに伴って、該円筒体Ｗ２に摩擦熱及び加工熱が発生する。これらの熱は、支持部材３６に伝達される。このため、支持部材３６は、プローブが通過する箇所のみ温度が上昇する。
【００６３】
しかしながら、本実施の形態においては、基台３４及び支持部材３６に冷却水を流通させるようにしている。このため、支持治具２０に伝達された熱は、冷却水によって速やかに除去される。これにより、支持部材３６が所定の温度、例えば、５０℃を上回ることのないように制御され、その結果、円筒体Ｗ２の温度が上昇することも抑制されるので、摩擦撹拌接合の最中に該円筒体Ｗ２にバリが発生することを回避することもできる。
【００６４】
しかも、この場合、支持部材３６が耐熱性に著しく優れるＳＫＨ５１からなるので、該支持部材３６の温度勾配が著しく大きくなった場合においても亀裂が生じ難い。
【００６５】
円筒体Ｗ２の摩擦撹拌接合が終了した後、押止手段を円筒体Ｗ２から離間させる。さらに、把持シリンダ８２及び前記第２変位機構の作用下に、第１把持部材２８及び第２把持部材３０を第１突出部１２、第２突出部１４からそれぞれ離間させて、円筒体Ｗ２を摩擦撹拌接合用装置から解放する。
【００６６】
円筒体Ｗ２を支持治具２０から離脱させた後、最後に、第１突出部１２及び第２突出部１４を切断除去すれば、寸法精度が極めて良好なホイールリムが得られるに至る。
【００６７】
この切断除去作業を遂行する一方で、次なる円筒体Ｗ２が摩擦撹拌接合用装置にセットされる。この円筒体Ｗ２においても、内周壁面が支持部材３６の湾曲上面に当接した状態で摩擦撹拌接合が実施される。その結果、支持部材３６に熱衝撃が再び加わる。
【００６８】
しかしながら、上記したように、本実施の形態においては、支持部材３６がＳＫＨ５１で構成されている。このため、該支持部材３６に熱衝撃が繰り返し加わった場合においても亀裂が生じ難い。具体的には、支持部材３６の寿命がおよそ２ヶ月程度となる。すなわち、本実施の形態によれば、炭素鋼を使用した場合に比して著しく長期化することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態においては、支持部材３６をＳＫＨ５１で構成することにより、長期間にわたって寿命が確保された支持部材３６を得ることができる。従って、摩擦撹拌接合の材料コストを低廉化することができる。
【００７０】
支持部材３６に亀裂が生じた場合、クランプ部材３８（図３参照）を回動させて、円弧状凹部７０からクランプ部材３８を離脱させればよい。これにより支持部材３６を基台３４から容易に離脱させることができる。そして、新しい支持部材３６を長尺溝４８に挿入し、クランプ部材３８を再度回動させてその一端部をクランプ部材３８の円弧状凹部７０に挿入させればよい。
【００７１】
このように、本実施の形態によれば、支持部材３６を容易且つ簡便に交換することができるという利点がある。
【００７２】
なお、上記した実施の形態においては、支持部材３６をＳＫＨ５１で構成するようにしているが、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗの群から選択された２種以上を合金元素として含有するＦｅ基合金の他の例としては、図１２に示されるＳＵＳ４０３、ＳＵＨ３、ＳＫＤ６１等が挙げられる。
【００７３】
また、この実施の形態では、円筒体であるホイールリムを設ける場合を例示して説明したが、特にこれに限定されるものではない。図９に示すように、基台３４に設けられた嵌合凹部６４にワーク端部支持盤６２の嵌合凸部１００を嵌合させ、該ワーク端部支持盤６２の段部１０２に第１ワークＷ３、第２ワークＷ４を載置するとともに、これら第１ワークＷ３、第２ワークＷ４の当接した端面同士を支持部材３６に載置すれば、板状の第１ワークＷ３、第２ワークＷ４同士を摩擦撹拌接合することもできる。なお、この場合、支持部材３６として、上端面が平坦なものを使用すればよい。この場合においても、上記のようにしてクランプ部材３８を回動させれば、容易且つ簡便に支持部材３６を交換することができる。
【００７４】
さらに、摩擦撹拌接合を行うプローブを、例えば、圧縮エアによって冷却するようにしてもよい。これにより、摩擦撹拌接合用工具の本体が特に円筒体Ｗ２の外周壁面に指向して熱膨張を起こすことを回避することができる。このため、プローブの埋没量が略一定となるので、寸法精度が良好な製品を、バリを発生させることなく連続して得ることができる。
【００７５】
さらにまた、冷却媒体は冷却水に限定されるものではなく、オイル等を使用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】各隅角部に凸部を有するホイールリム用のワークの概略全体斜視図である。
【図２】図１のワークを湾曲させるとともに凸部同士を当接させることによって形成された突出部を有する円筒体の概略全体斜視図である。
【図３】本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用支持治具の要部概略斜視図である。
【図４】前記支持治具の図３におけるＩＶ−ＩＶ線矢視平面図である。
【図５】図３の支持治具が組み込まれた摩擦撹拌接合用装置の平面図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【図８】図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢視断面図である。
【図９】図３のＩＸ−ＩＸ線矢視断面図である。
【図１０】図３に示す支持治具を構成する支持部材の平面図である。
【図１１】図３に示す支持治具を構成する支持部材の側面図である。
【図１２】支持部材を構成する材質の組成を示す図表である。
【符号の説明】
【００７７】
１０ａ〜１０ｄ…凸部              １２、１４…突出部
２０…摩擦撹拌接合用支持治具      ２４、２６…凹部
２８、３０…把持部材              ３２…変位機構
３４…基台                        ３６…支持部材
３８…クランプ部材                ４４、４６…水路
４８…長尺溝                      ５０、５２…接続部
５４、５６、５８…連通路          ６２…ワーク端部支持盤
６４…嵌合凹部                    ６６、６８…凸部
７０…円弧状凹部                  ８０…整列用押圧部材
８２…把持シリンダ                ８４、８６…整列盤
８８…ピストンロッド              ９２…押圧盤
１００…嵌合凸部                  １０２…段部
Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４…ワーク          Ｗ２…円筒体
【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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