(57)【要約】【課題】  接合品質と、曲げ力に対する接合部の破断耐力を向上させる。【解決手段】  接合対象４，５間の接合線６を、接合対象の長手方向に対して直行する方向から一定角度傾斜させる。また、接合開始点Ａと終了点Ｂを接合線６の延長線上の各々の接合対象４，５上に位置させる。これにより、接合線６の両端の接合品質を向上させ、かつ、曲げ力に対する破断耐力を向上させる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合対象間の接合面を長手方向に対して直行する方向から一定角度傾斜させるとともに、接合開始点及び終了点を前記接合部の接合線の延長線上の各々の接合対象上に位置させることを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合強度の低下リスクを低減できる摩擦攪拌接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からアルミニウムやアルミニウム合金、或いは、銅及び銅合金等の金属材を接合する方法として摩擦攪拌接合が知られている。摩擦攪拌接合方法とは、下端に攪拌ピンを備えた回転体を金属材同士の接合部に挿入して接合部の接合線に沿って移動させることにより、接合部を発熱により軟化させ、塑性流動により固相接合するものである。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、銅または銅合金の板材あるいはコイルを摩擦攪拌接合する技術が開示されている。
【０００４】
ところで、上記摩擦攪拌接合においては、特許文献１に記載されるように、接合する部材（銅コイル等）の端面（接合面）同士の両側にダミープレートが配置される。これは、摩擦攪拌接合が接合する部材の接合部の塑性流動により固相接合する方法であるが故に、接合面の両端においても塑性流動を良好に継続するためである。
【０００５】
換言すれば、仮に接合面の両端にダミープレートが存在しない場合、接合部材の端面同士の両端位置は、回転体による摩擦攪拌接合の開始位置及び終了位置となる関係上、当該回転体が摩擦攪拌接合の開始位置或いは終了位置で回転したとしても接合部の塑性流動が良好に行われない結果、欠陥が発生しやすくなる。
【０００６】
つまり、摩擦攪拌接合においてはダミープレートの活用が好適ということになるが、当然、接合部材とは別にダミープレートを用意する必要があり、作業準備が煩雑となる。一方、この問題を解消可能な方法として、下記特許文献２に記載の技術が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８４２６９３号
【特許文献２】特許第３５２３９８３号
【０００８】
特許文献２の図３には、接合部の開始点および停止点にエンドタブの延長部を、接合プレートと一体に作ったものが開示されている。これによれば、一対の延長部間にある接合部を摩擦攪拌接合することにより、接合部の開始点および停止点においても良好な塑性流動を実現でき、開始点および停止点における欠陥の発生を防止できる。なお、延長部は、接合終了後、取り除くことはダミープレートを配置する場合と同様である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、接合する部材が特許文献１で示す銅コイル等である場合、銅コイルの使用において曲げ力が加わる状況が想定されるため、摩擦攪拌接合による接合部には、この曲げ力に対する十分な強度が要求される。
【００１０】
然るに、特許文献２記載の上記方法を銅コイル等の接合に採用した場合、この曲げ力に対する接合部の強度が十分でないと推測される。
【００１１】
そこで、本発明は、銅コイル等、使用状況において曲げ力が加わる可能性の高い接合対象同士の摩擦攪拌接合において、曲げ力に対する十分な強度を得ることのできる接合方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、接合対象間の長手方向と直行する方向に対して一定角度傾斜させた接合部の接合線に沿って摩擦攪拌接合するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、接合対象間の接合部に加わる曲げ力が、接合対象の長さ方向に均一に分散されるので、摩擦攪拌接合による接合部の強度低下リスクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の摩擦攪拌接合方法で接合する以前の接合対象を示す斜視図である。
【図２】本発明の摩擦攪拌接合方法で接合した後の接合対象を示す斜視図である。
【図３】本発明の摩擦攪拌接合方法で接合した接合対象からクランク状部を切除した状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の摩擦攪拌接合方法で接合した接合対象に曲げ力が加わった状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図４により説明する。図１において、１は摩擦攪拌接合用の工具（以下、接合用ツールという）を示している。接合用ツール１は、径大の円柱状回転子２と、該回転子２の端部回転軸上に突出して設けた径小の攪拌ピン３を有し、図示しない駆動装置によって回転子２を高速で回転させることによって、攪拌ピン３を高速回転可能に構成している。
【００１６】
４，５は接合対象であり、本実施例では、例えば、変圧器用の巻線等に使用される平角銅線を示している。また、本実施例に係る平角銅線４，５は、その先端側がクランク状に曲折していることを特徴とする。
【００１７】
詳細には、平角銅線４，５の大部分を占める主体部４ａ，５ａと、主体部４ａ，５ａから連続して、主体部４ａ，５ａの長手方向から一定の角度で曲折した曲折部４ｂ，５ｂと、曲折部４ｂ，５ｂから連続して、曲折部４ｂ，５ｂの長手方向から再度、曲折して、主体部４ａ，５ａの長手方向と同一方向へ伸びる先端部４ｃ，５ｃによって構成されている。
【００１８】
そして、両平角銅体４，５の曲折部４ｂ，５ｂの相対向する面を当接させることによって、一対の平角銅体４，５を突合せた状態で、前述の接合用ツール１を用いて両導体４，５を接合するものである。
【００１９】
次に、図１に示す平角銅体４，５を摩擦攪拌接合する場合について説明する。まず、接合対象である平角導体４，５を図１に示すように突き合せて配置する。この状態で、接合用ツール１を図２に示す接合開始点Ａの上方まで移動させた後、高速回転させる。
【００２０】
そして、接合用ツール１を接合開始点Ａまで下降させて、先端に設けた攪拌ピン３を平角銅体５に強い力で押圧する。この結果、攪拌ピン３の回転による摩擦によって平角銅体５が加熱され、接合開始点Ａが軟化し攪拌ピン３が接合開始点Ａ内に貫入する。
【００２１】
軟化した平角銅体５の接合開始点Ａは、攪拌ピン３の回転力によって開始点Ａ周辺を塑性流動させる。この状態で、接合用ツール１を平角銅体４と平角銅体５の接合部の接合線６に沿って移動させることにより、平角銅体４，５はその接合線６の周辺が塑性流動により練り混ぜられる。
【００２２】
その後、接合用ツール１を接合線６の延長線上にある接合終了点Ｂまで移動させることにより、接合開始点Ａと接合終了点Ｂ間を結ぶ直線周辺を塑性流動により練り混ぜる。接合用ツール１が接合終了点Ｂに到達したら、接合用ツール１を接合終了点Ｂの上方まで移動させ（平角銅体４内から引き抜き）、両部材４，５の接合を完了する（図２参照）。
【００２３】
最後に接合した平角銅体４，５から、各々の先端部４ｃ，５ｃを図３に示すように機械的に除去することによって、直線状の平角銅体７を形成する。このように、本発明の摩擦攪拌接合方法は、平角銅体４，５の長手方向に直行する面から一定角度傾斜させた接合部の接合線６において接合対象を接合するものである。
【００２４】
図４は、接合して形成した平角銅体７の平面方向に曲げ力が加わった状態を示す斜視図である。平角銅体のような部材は、平面方向に曲げ力が加わる状況で使用されることが多い。したがって、摩擦攪拌接合により接合して形成した平角銅体７は、このような曲げ力に十分耐えうる接合強度が必要とされる。
【００２５】
ここで、本発明においては、平角銅体７の接合線６は、長手方向に直行する面（以下、仮想面という）８から一定角度傾斜しているので、接合線６は長手方向に、図４に示す距離Ｈを確保できる。
【００２６】
この結果、平角銅体７の平面方向に図４に示すような曲げ力が加わった状況においても、曲げ力が長手方向の距離Ｈに均等に分散されて、接合線６の破断リスクを軽減することができる。
【００２７】
このことは、仮に仮想面８で接合した場合に、仮想面８で破断するのと同一の曲げ力が加わった場合においても、接合線６で接合していれば、接合線６における破断を確実に防止できることを意味し、接合品質の向上に貢献できる技術の提供を可能とする。
【００２８】
なお、上記実施例では、接合対象として平角銅体を例示して説明したが、本発明はこれに限定することなく、例えば、アルミニウムや、マグネシウム、或いは、チタンや銅、又は、これら各々の合金、その他、軟鋼、亜鉛、鉛、プラスチック等、摩擦攪拌接合が可能な接合対象であれば適用可能であることは勿論である。
【００２９】
また、曲折部４ｂ，５ｂは、図１に示すように、平角導体４，５の主体部４ａ，５ａから鈍角方向に曲折した場合について説明したが、主体部４ａ，５ａから鋭角方向に曲折して曲折部４ｂ，５ｂを形成し、また、曲折部４ｂ，５ｂから更に鋭角方向に曲折して先端部４ｃ，５ｃを形成しても良い。
【００３０】
以上説明したように、本発明の摩擦攪拌接合方法は、接合対象間の接合線の延長線上にクランク状に曲折した接合対象を位置するように突き合わせることにより、接合対象とは別にダミープレートを用意することなく、接合部の端部に欠陥を生じることなく接合の品質を向上させることができる。
【００３１】
また、接合対象に曲げ力が加わった場合、曲げ力が接合対象の長手方向に均一に分散されることにより、接合部の破断耐力を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
主として、曲げ力が加わる用途で使用される接合対象間の摩擦攪拌接合に利用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  接合用ツール
２  回転体
３  攪拌ピン
４，５  平角銅体
４ａ，５ａ  主体部
４ｂ，５ｂ  曲折部
４ｃ，５ｃ  先端部
６  接合線
７  接合後の平角銅体
８  仮想面
Ａ  接合開始点
Ｂ  接合終了点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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