(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴部（３ａ）内に溶接材（４）を設置する工程と、摩擦棒（１０）を回転させながら穴部に圧入する工程と、を備え、
前記摩擦棒は、前記穴部の穴径よりも外径が小さい圧入部（１０ｂ）と、該圧入部の基端に同軸に設けられ穴部の穴径より外径が大きいと共に前記圧入部に向けて漸次外形が小さくなるテーパ状の段部（１０ｃ）と、からなり、
前記圧入部を前記穴部に圧入した際に穴部の圧入側開口端（３ｂ）から流出した前記溶接材を、回転させた前記段部で押し付けることを特徴とする穴部の肉盛り方法。
【請求項２】
穴部（３ａ）の穴径より外径が小さい圧入部（１０ｂ）と該圧入部の基端に同軸に設けられ穴部の穴径より外径が大きいと共に前記圧入部に向けて漸次外形が小さくなるテーパ状の段部（１０ｃ）とからなる摩擦棒（１０）と、該摩擦棒を回転させるとともに前記圧入部を穴部に圧入する駆動手段（２）と、を備え、
前記段部は、前記圧入部を前記穴部に圧入した際に穴部の圧入側開口端（３ｂ）から流出した前記溶接材を回転しながら押し付けるように設定されていることを特徴とする穴部の肉盛り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩耗やクラック修理のため等に母材の穴部に肉盛りを行う穴部の肉盛り方法および肉盛り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械部品等の穴部の摩耗やクラック修理のために、穴部の内側に肉盛りを行う場合があるが、母材がアルミ合金等においても他の金属と同様に、従来は、ＴＩＧ溶接法（タングステン電極を用いる不活性ガスアーク溶接法）等の溶融溶接により当該穴部の肉盛りを行っていた。
【０００３】
アルミ合金等の軽金属の穴部の修理の際、ＴＩＧ溶接等の溶融溶接による肉盛りを実施すると、かなりの高温になるため、熱によって部品の変形や材料の機械強度低下が発生してしまい、肉盛り不良が生じる場合があった。
この対策として、例えば、図３の（ａ）に示すように、アルミ合金で形成された母材３に空けられた比較的小さな穴部３ａの内側を肉盛りして修理する手段として、母材３の下面側において穴部３ａの開口端を閉塞するように当て板５を当てがい、穴部３ａ内に溶接材であるスリーブ４を入れた状態で、該スリーブ４の内径より外径が大きい摩擦棒１をモータ等の駆動手段２で回転させるとともに、図３に（ｂ）に示すように、穴部３ａ内に圧入させる手段が提案されている。
【０００４】
この手段によれば、高速回転する摩擦棒１とスリーブ４との間で瞬間的に大きな摩擦熱を発生させるので、塑性化されたスリーブ４は、摩擦棒１によって塑性流動し、溶接材と母材３とが混合、接合し、穴部３ａの内側が肉盛りされる。
このような穴部の肉盛り手段では、母材３の融点まで温度を上昇させず、瞬時に溶接材を塑性流動させるため、変形や強度低下が抑えられ、穴部３ａの良好な肉盛りが可能となるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の肉盛り手段では、以下のような課題が残されている。すなわち、摩擦棒１を穴部３ａに回転、圧入させる際に、図４に示すように、穴部３ａの圧入側開口端３ｂ近傍において発熱量（摩擦熱による温度）が比較的小さいため、この部分でスリーブ４外周部と母材３との間に接合不良部３ｃが発生するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、穴部の圧入側開口端近傍での接合不良を防止することができる穴部の肉盛り方法および肉盛り装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る穴部の肉盛り方法では、穴部内に溶接材を設置する工程と、摩擦棒を回転させながら穴部に圧入する工程と、を備え、前記摩擦棒は、前記穴部の穴径よりも外径が小さい圧入部と、該圧入部の基端に同軸に設けられ穴部の穴径より外径が大きい段部と、からなり、前記圧入部を前記穴部に圧入した際に穴部の圧入側開口端から流出した前記溶接材を、回転させた前記段部で押し付ける技術が採用される。
【０００８】
また、第２の発明に係る穴部の肉盛り装置では、穴部の穴径より外径が小さい圧入部と該圧入部の基端に同軸に設けられ穴部の穴径より外径が大きい段部とからなる摩擦棒と、該摩擦棒を回転させるとともに前記圧入部を穴部に圧入する駆動手段と、を備え、前記段部は、前記圧入部を前記穴部に圧入した際に穴部の圧入側開口端から流出した前記溶接材を回転しながら押し付けるように設定されている技術が採用される。
【０００９】
これらの穴部の肉盛り方法および穴部の肉盛り装置では、圧入部を穴部に圧入した際に穴部の圧入側開口端から流出した溶接材を、回転させた段部で押し付けるので、圧入側開口端近傍の発熱を増加させ、より大規模な塑性流動を生じさせることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る穴部の肉盛り方法および肉盛り装置の一実施形態を、図１を参照しながら説明する。
この図において、符号２は駆動手段、３は母材、４は溶接材、５は当て板、１０は摩擦棒である。
【００１１】
本実施形態の肉盛り方法に用いる肉盛り装置は、図１に示すように、例えば、アルミ合金で形成された母材３（本実施形態では、厚さが均一な板状のもの）に空けられた比較的小さな穴部３ａ（例えば、ピン用の穴部）の内側を肉盛りして修理する装置であって、工具鋼で形成され回転可能なプラグである摩擦棒１０と、該摩擦棒１０を所定の回転数で回転駆動するとともに軸方向に進退させる駆動手段２と、母材３の下面側において穴部３ａの開口端を閉塞するように当てがう当て板５とを備えている。
【００１２】
前記摩擦棒１０は、穴部３ａの穴径より外径が小さい円柱状の圧入部１０ｂと、該圧入部１０ｂの基端に同軸に設けられ穴部３ａの穴径より外径が大きい段部１０ｃとから構成されている。なお、圧入部１０ｂの長さは、穴部３ａの深さとほぼ同じに設定されている。
【００１３】
この肉盛り装置を用いた穴部３ａの肉盛り方法を、以下に説明する。
まず、母材３の下面側において穴部３ａの開口端を閉塞するように当て板５を当てがう。
さらに、穴部３ａ内にその内径より僅かに小さい外径のスリーブを挿入する。
【００１４】
なお、スリーブは、溶接材４として母材３と同じ材料であるアルミ合金で形成されている。また、当て板５は、母材３と異なる材料（例えば、鉄ベースの合金）で形成されている。
また、摩擦棒１０は、圧入部１０ｂの外径がスリーブの内径より大きく設定されている。
【００１５】
次に、この状態で、摩擦棒１０を駆動手段２によって、所定の回転数で回転させるとともに、スリーブ内に圧入させる。
このとき、主に摩擦棒１の先端面１ａの外縁部がスリーブに接触して摩擦熱を発生させる。そして、スリーブおよび母材３は、この摩擦熱によってスリーブおよび母材３を形成するアルミ合金の融点より低い温度で、かつ塑性流動させるのに十分な温度まで加熱される。
【００１６】
そして、摩擦棒１が圧入されることによって、先端面１ａでスリーブの塑性化成分を流動させて溶接材４と母材３とが混合、接合し、穴部３ａの内側が肉盛りされる。さらに、圧入部１ｂがほぼ穴部３ａの底まで圧入された時点で、穴部３ａの圧入側開口端３ｂから流出した溶接材４を、段部１ｃが回転しながら母材３表面に押し付けるようになっている。なお、肉盛り後、圧入側開口端３ｂから流出した溶接材４は、機械加工によって除去される。
【００１７】
このように、本実施形態では、圧入部１０ｂを穴部３ａに圧入した際に穴部３ａの圧入側開口端３ｂから流出した溶接材４を、回転させた段部１０ｃで押し付けるので、流出した溶接材４と段部１０ｃとが接触して摩擦熱が生じ、圧入側開口端３ｂ近傍の発熱を増加させるとともに、より大規模な塑性流動を生じさせることができる。
【００１８】
次に、上記実施形態の他の例を、図２を参照して説明する。
【００１９】
上記実施形態では、摩擦棒１０の段部１０ｃが断面矩形状に形成されているが、他の例として、図２に示すように、摩擦棒２０の段部２０ｃを、先端に向けて漸次外径が小さくなるテーパ状に形成しても構わない。
この例でも、摩擦棒２０の圧入部２０ｂが穴部３ａ内に圧入された際に、穴部３ａの圧入側開口端３ｂから流出した溶接材４を、回転させたテーパ状の段部２０ｃで押し付けるので、圧入側開口端３ｂ近傍の発熱を増加させることができる。
【００２０】
本発明は、次のような実施形態をも含むものである。
上記実施形態では、母材３と同じ材料の溶接材４を用いたが、溶接材料として肉盛りに適用可能な材料であれば、他の材料で溶接材を形成しても構わない。
溶接材の形状はスリーブ状にしたが、これに限るものではなく、他の形状のものを採用しても構わない。例えば、十分な摩擦熱が得られるならば、円柱状や粒状等の溶接材を適用してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。第１の発明に係る穴部の肉盛り方法および第２の発明に係る穴部の肉盛り装置によれば、圧入部を穴部に圧入した際に穴部の圧入側開口端から流出した溶接材を、回転させた段部で押し付けるので、圧入側開口端近傍の発熱を増加させ、この部分の接合不良を減少させて良好な接合が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る穴部の肉盛り方法および肉盛り装置の一実施形態における圧入時の状態を示す要部の断面図である。
【図２】  本発明に係る穴部の肉盛り方法および肉盛り装置の一実施形態における他の例について、圧入時の状態を示す要部の断面図である。
【図３】  本発明に係る穴部の肉盛り方法および肉盛り装置の従来例における圧入前の状態を示す要部を破断した斜視図および圧入時の状態を示す要部の断面図である。
【図４】  本発明に係る穴部の肉盛り方法および肉盛り装置の従来例における肉盛り後の接合不良部を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  摩擦棒
１０ｂ  圧入部
１０ｃ  段部
２  駆動手段
３  母材
３ａ  穴部
３ｂ  圧入側開口端
４  溶接材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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