(57)【要約】【課題】寸法合わせが済んだ最終段階において欠陥を見出した場合であっても、アルミニウム鋳物に生じている欠陥を補修することができるようにしたい。【解決手段】回転ツール１０を用いた摩擦攪拌によりアルミニウムまたはその合金の鋳物１の表面に生じる欠陥２を補修する鋳物欠陥の補修方法であり、欠陥部に穴あけ加工を施してできた穴３に穴３より大きい体積で鋳物と同系の金属材よりなる充填材４をその頭部が穴より突出した形で挿入し、回転ツール１０を充填材４の頭部に押し付けて回転させ、充填材４の頭部および周囲の鋳物を摩擦攪拌して充填材４の頭部と周囲の鋳物１を接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ツールを用いた摩擦攪拌によりアルミニウムまたはその合金の鋳物の表面に生じる欠陥を補修する鋳物欠陥の補修方法において、
欠陥部に穴あけ加工を施してできた穴に該穴より大きい体積で該鋳物と同系の金属材よりなる充填材をその頭部が該穴より突出した形で挿入し、回転ツールによって該充填材を押し付けて回転させ、該充填材の頭部および周囲の鋳物を摩擦攪拌して充填材と周囲の鋳物を接合することを特徴とする鋳物欠陥の補修方法。
【請求項２】
上記請求項１の鋳物欠陥の補修方法において、該充填材はネジ状のものを用いることを特徴とする鋳物欠陥の補修方法。
【請求項３】
上記請求項１の鋳物欠陥の補修方法において、摩擦攪拌により充填材の頭部と周囲の鋳物を接合した接合部表面に対し、該鋳物と同じ表面位置とする表面研削を施すことを特徴とする鋳物欠陥の補修方法。
【請求項４】
回転ツールを用いた摩擦攪拌によりアルミニウムまたはその合金の鋳物の表面に生じる欠陥を補修する鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造であって、
欠陥部に穴あけ加工を施してできた穴に該穴より大きい体積で該鋳物と同系の金属材よりなる充填材がその頭部が該穴より突出した形で挿入され、回転ツールで該充填材を押し付けて回転されることによって、該充填材の頭部および周囲の鋳物が摩擦攪拌して充填材と周囲の鋳物を接合する接合部が形成されていることを特徴とする鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造。
【請求項５】
上記請求項４の鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造において、前記接合部は、前記充填材の頭部もしくは周辺部に形成されることを特徴とする鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造。
【請求項６】
上記請求項４の鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造において、摩擦攪拌により充填材の頭部と周囲の鋳物を接合した前記接合部の接合部表面に対し、該鋳物と同じ表面位置とする表面研削が施された構造を有することを特徴とする鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転ツールを用いた摩擦攪拌によりアルミニウムまたはその合金の鋳物の表面に生じる欠陥を補修する鋳物欠陥の補修方法および補修方法によって補修された部位の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムまたはその合金の鋳物あるいはダイカスト品（以下、アルミニウム鋳物と略記する）は、アルミニウムの固液間の熱膨張率に大きな差があるために、凝固時にひけが大きくなり、引け巣となって鋳造欠陥を生ずる。
【０００３】
従来これらの欠陥補修として、下記特許文献１に示されるように、アルミニウム鋳物より実質的に固い材質からなるツールを回転させながらアルミニウム鋳物の表面部に挿入し、ツールが回転することにより発生する摩擦熱で軟化（塑性流動）させる摩擦攪拌によりアルミニウム鋳物の表面部の欠陥を除去する補修方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−９６１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術においては、表面の欠陥をアルミニウム鋳物自体が軟化することで埋めて行くものであるため、回転ツールにより摩擦攪拌処理を施した箇所は凹んでしまう。従って、加工の最終段階で欠陥を除去する補修をすることができない。即ち、摩擦攪拌処理により表面が凹むことを想定し、前もって大きめのアルミニウム鋳物を用意し、摩擦攪拌処理で欠陥の補修をしてから、所要寸法とするために全表面に研削加工を施す必要があった。
【０００６】
そのため、上記従来技術では大きめのアルミニウム鋳物の全表面に摩擦攪拌処理を施すようにしており、加工の手間が掛かるとしても全表面が密になっていればよいとして、最終段階において寸法合わせをするものである。
【０００７】
しかしながら、寸法合わせが済んだ最終段階において欠陥を見出した場合、上記従来技術では欠陥の補修をすることができない。
【０００８】
それゆえ本発明の目的は、寸法合わせが済んだ最終段階において欠陥を見出した場合であってもアルミニウム鋳物に生じている欠陥を補修することができる鋳物欠陥の補修方法および補修方法によって補修された部位の構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の特徴とするところは、回転ツールを用いた摩擦攪拌によりアルミニウムまたはその合金の鋳物の表面に生じる欠陥を補修する鋳物欠陥の補修方法において、欠陥部に穴あけ加工を施してできた穴に該穴より大きい体積で該鋳物と同系の金属材よりなる充填材をその頭部が該穴より突出した形で挿入し、回転ツールで該充填材を押し付けて回転させ、該充填材および周囲の鋳物を摩擦攪拌して充填材と周囲の鋳物を接合することにある。この場合、撹拌による接合部は充填材の頭部あるいは周辺部に形成された構造となる。
【００１０】
さらに、上記目的を達成する本発明の他の特徴とするところは、該充填材はネジ状のものを用いることにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、欠陥を生じた箇所にのみ穴あけ加工をして、充填材で穴の空間を埋めてしまうので、回転ツールで摩擦攪拌を施した箇所に凹み（凹部）を生じず、寸法合わせが済んだ最終段階でも欠陥の補修をすることができ、また補修構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を図に示した実施形態に従って説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、アルミニウム合金鋳物に生じた欠陥（巣）を摩擦攪拌により補修する第一の実施形態の補修工程を示す図である。
【００１４】
図１（ａ）において、１はアルミニウム合金鋳物１の欠陥（巣）２が存在している部分を示している。
図１（ｂ）に示すように、ドリルなどによる穴あけ加工により欠陥２を除去し、円筒状のキリ穴３を形成する。
【００１５】
次に図１（ｃ）に示すように，キリ穴（穴）３に、アルミニウム合金鋳物１と合金成分が同一もしくは類似で、塑性流動性がよく、かつキリ穴３と同型で僅かに径が小さい中実円柱形状の充填材４を挿入する。充填材４の長さはキリ穴３の深さより少し長いもので、従って、キリ穴３の空間体積より大きい体積であるものとする。更に、充填材４の径よりやや大きくかつアルミニウム合金鋳物１や充填材４より硬質な回転ツール１０を充填材４に対し各々の軸が同心となるように上部に配置する。回転装置は適宜選択、使用するものとする。
【００１６】
その後、回転ツール１０を回転させつつ充填材４の頭部に押付力を付与し、回転ツール１０の下端部が充填材４の頭部上面およびアルミニウム合金鋳物１におけるキリ穴３の周囲部に接触する位置まで下降させる。
【００１７】
すると、回転ツール１０と充填材４との間に接触により摩擦熱が発生し、充填材４の上面およびアルミニウム合金鋳物１におけるキリ穴３の周囲部は軟化し、さらに回転ツール１０からの回転力を受けることにより、図１（ｃ）に示すように充填材４の頭部に該充填部４とアルミニウム合金鋳物１とが塑性流動状態となる攪拌接合部４ａを生ずる。
【００１８】
次に攪拌接合部４ａを生じたことを確認した後、回転ツール１０を引き上げると、アルミニウム合金鋳物１と充填材４は、キリ穴３の開口部において攪拌接合部４ａが凝固した接合層（接合部）４ｂにより一体化し、補修が完了する。
【００１９】
接合層４ｂの表面がアルミニウム合金鋳物１の表面よりも盛り上がった箇所４ｃを生じた場合には、接合層４ｂに対しアルミニウム合金鋳物１と同じ表面位置とする表面研削などの仕上げ加工を実施し、表面を平滑にする。
【００２０】
充填材４の長さがキリ穴３の深さと同等か少し短い場合には、充填材４はキリ穴３の空間体積より小さい体積となり、接合層４ｂはアルミニウム合金鋳物１の表面より凹む恐れが出てくる。従って充填材４はキリ穴３の空間体積より大きい体積のものを用いることにより、接合層４ｂの表面がアルミニウム合金鋳物１と同じ表面位置となるか盛り上がった箇所４ｃができるようにしておけば、接合層４ｂだけをアルミニウム合金鋳物１と同じ表面位置とする仕上げ加工を実施し、アルミニウム合金鋳物１の全表面を切削する必要はなく、最終段階で鋳物欠陥の補修を施すことができる。
【００２１】
接合層４ｂの形成が不十分と考えられる場合でも、アルミニウム合金鋳物１の外形寸法に変化はないので、図１（ａ）からの処理を再度行なうことができる。
【００２２】
鋳物欠陥部に対する部分補修で済み、アルミニウム合金鋳物１に対する加熱を最小限に抑えることができるので、熱処理によって生じる固さ，強度などの特性劣化を最小限にすることができる。
【００２３】
キリ穴３の内部において腐食が進まないように、以上説明した工程を不活性雰囲気や減圧下で実行してもよい。
【００２４】
以上の構成によれば、回転ツール１０を用いた摩擦攪拌によりアルミニウムまたはその合金の鋳物の表面に生じる欠陥２を補修する鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造であって、
欠陥部に穴あけ加工を施してできた穴に該穴より大きい体積で該鋳物と同系の金属材よりなる充填材４がその頭部が該穴より突出した形で挿入され、回転ツール１０を該充填材４の頭部に押し付けて回転されることによって、該充填材４の頭部および周囲の鋳物が摩擦攪拌して充填材４の頭部と周囲の鋳物を接合する接合部４ｂが形成されている構造、特に充填材４の頭部に形成される構造を有することを特徴とする鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造が形成される。
【実施例２】
【００２５】
図２は、アルミニウム合金鋳物に生じた欠陥（巣）を摩擦攪拌により補修する第二の実施形態における補修工程を示す図である。
【００２６】
図２（ａ）は、アルミニウム合金鋳物１１に存在していた欠陥（巣）２の箇所に対し図１（ｂ）に示すようにドリルなどによる穴あけ加工により欠陥を除去し、キリ穴１３を形成し、更に、ネジ形状である充填材１４を図２（ｂ）に示した工作機械の工具チャック２０に取り付け、このキリ穴１３の開口部に充填材１４の先端を臨ませた状態を示している。
【００２７】
充填材１４の材質は、アルミニウム合金鋳物１１と合金成分が類似し、塑性流動性が良好で、アルミニウム合金鋳物１１よりやや硬質である。充填材１４の形状は、ネジ谷径とキリ穴３の径が同等であり、その長さは工作機械が工具チャックする部分の長さとキリ穴３の深さの和よりわずかに長いものとする。充填材１４は、キリ穴１３対し各々の軸が同心となるように配置される。
【００２８】
次に図２（ｂ）に示すように、充填材１４をネジの向きとは逆方向（右ネジならば左回転）となるように回転ツールの代わりである工作機械の工具チャック２０で回転させつつ押付力を付与しながら充填材１４の先端面がキリ穴１３の底部に接触する位置まで下降させる。このとき充填材１４とキリ穴１との接触により摩擦熱が発生し、摩擦熱によって軟質側となるキリ穴１３の周辺部が始めに摩擦熱により軟化し、充填材１４の周辺部に該充填材１４とアルミニウム合金鋳物１１とが塑性流動状態となる攪拌接合部（塑性流動金属）１１ａを生ずる。
【００２９】
塑性流動金属１１ａは、充填材１４のネジの向きにより、回転方向のみならず垂直方向、即ち、キリ穴１３を上下する流れを生じる。
【００３０】
次に、図２（ｃ）に示すように、やや遅れて硬質側の充填材１４のネジ部が軟化し、かつ垂直方向に発生した塑性流動金属１１ａの流れを受けて一緒に攪拌されることにより充填材１４のネジ部と塑性流動金属１１ａの混合層１５が生じる。
【００３１】
キリ穴１３は塑性流動金属１１ａと混合層１５で満たされ、回転を止めると摩擦熱が発生しなくなるため、混合部１５が凝固し、その結果アルミニウム合金鋳物１１と充填材１４は混合部１５が凝固した接合層１５ａと塑性流動金属１１ａが凝固した接合層（接合部）１１ｂで全体が一体化する。
【００３２】
次に図２（ｄ）に示すように、チャックから充填材１４を取り外し、充填材１４のチャック部に対し除去加工を実施し充填材１４の上面およびその周囲部を平滑とし、補修が完了する。
【００３３】
この実施形態において、充填材１４に設けたチャック部を省き、チャックで充填材１４をキリ穴１３に押し込んでから、工具をチャックから回転ツールに変えて、さらに回転ツールにより充填材１４を回転させつつ押し込むようにしても、同様な接合層１１ｂや接合層１５ａを形成させることができる。この場合、充填材１４に設けたチャック部だけ小さなものでよく、接合後の表面仕上げ加工は簡単になる。
【００３４】
以上の構成によれば、回転ツール１０を用いた摩擦攪拌によりアルミニウムまたはその合金の鋳物の表面に生じる欠陥２を補修する鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造であって、
欠陥部に穴あけ加工を施してできた穴（キリ穴１３）に該穴より大きい体積で該鋳物と同系の金属材よりなる充填材１４がその頭部が該穴より突出した形で挿入され、回転ツール（工具チャック２０）で該充填材１４に押し付けて回転されることによって、該充填材１４の頭部および周囲の鋳物が摩擦攪拌して充填材１４の周辺部と周囲の鋳物を接合する接合部１１ｂが形成されていることを特徴とする鋳物欠陥の補修方法によって補修された部位の構造が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明鋳物欠陥の補修方法になる第一の実施形態の工程を示した図である。
【図２】本発明鋳物欠陥の補修方法になる第二の実施形態の工程を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…アルミニウム合金鋳物、２…欠陥（巣）、３…キリ穴（穴）、４，１４…充填材、４ａ…攪拌接合部、４ｂ，１１ｂ…接合層（接合部）、１０…回転ツール、２０…工具チャック。
【図１】
2007229791.tif 000003
【図２】
2007229791.tif 000004