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WO2008090633A1 - 加熱摩擦攪拌溶接方法および装置 - Google Patents

加熱摩擦攪拌溶接方法および装置 Download PDF

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WO2008090633A1
WO2008090633A1 PCT/JP2007/051832 JP2007051832W WO2008090633A1 WO 2008090633 A1 WO2008090633 A1 WO 2008090633A1 JP 2007051832 W JP2007051832 W JP 2007051832W WO 2008090633 A1 WO2008090633 A1 WO 2008090633A1
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WO
WIPO (PCT)
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welding
friction stir
stir welding
temperature
welded
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2007/051832
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Susumu Hioki
Ri-Ichi Suzuki
Takehiko Takahashi
Naoki Yamamoto
Yuuta Kaneko
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of WO2008090633A1 publication Critical patent/WO2008090633A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/123—Controlling or monitoring the welding process
    • B23K20/1235—Controlling or monitoring the welding process with temperature control during joining

Definitions

  • Friction stir welding is a solid phase joint developed at the Welding Laboratory in the UK in 1991 [Patent Document 1].
  • the principle is that, for example, two materials (hereinafter referred to as welding members) are used as shown in Fig. 1.
  • welding members two materials
  • the screw-shaped tool into the part while rotating it at normal temperature and moving it in the welding direction
  • the welded parts of both welded members undergo plastic flow with a slight increase in temperature. This is a technology that agitates and welds the welding member.
  • Patent Document 1 Japanese patent “Patent No. 2712838 J”
  • the invention described in [00021] is a technology that attempts to achieve friction stir welding at room temperature. Knowledge regarding the plastic flow of materials, that is, materials generally tend to cause plastic flow as the temperature rises.
  • the present invention is not fully utilized.
  • the present invention actively uses the property that plastic flow easily occurs as the temperature rises. Therefore, the welding member is heated to improve the welding speed and quality. It is to try.
  • the welding member is heated so that the temperature of the welded part becomes an appropriate temperature in consideration of the temperature rise during mechanical friction stirring, and friction stir welding is performed. It is.
  • Figure 2 shows an example of the best form of the above device.
  • Figure 3 shows an example of the results of friction stir welding of an aluminum alloy using the equipment shown in [0007].
  • the vertical axis represents the welding speed and the horizontal axis represents the tool rotation speed. Shows symbols that indicate that sound welds were obtained at room temperature, 150 ° C and 300 ° C, and those where unhealthy welds were obtained. From the results of the conventional friction stir welding method at normal temperature and the results of applying the present invention, it can be seen that a heating effect of about 3.0 times is obtained when heated at 300 ° C.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】従来の摩擦攪拌溶接は,常温にて溶接部材の溶接部にネジ状のツールを回転させながら加圧して押し込み,溶接方向に移動させることにより,塑性流動を起こさせ,攪拌することにより溶接を達成しており,溶接速度･品質に限界があった.【解決手段】摩擦攪拌溶接時に,溶接部材を加熱して,塑性流動を常温時より容易に起こさせて,溶接速度や品質を向上することが出来る.

Description

明細書
摩擦攪拌溶接装置およぴ溶接方法
[技俯分野】
【0001】
二つ以上の部材を溶接 ·接合する技術
【背景技術】
【0002〗
摩擦撩拌溶接は 1991年に英国の溶接研究所において開発された固相接合で ある 【特許文献 1】. その原理は， 例えば図 1に示すように二つの材料 (以下 溶接部材とする）を付き合わせて， 常温にて， その部分にネジ状のツールを回 転させながら加圧して押し込み， 溶接方向に移動させることにより， 両溶接 部材の溶接部分は多少の温度上昇をともないながら塑性流動を起こさせ， 溶 接部材を攪拌して溶接する技術である .
【特許文献 1】 日本国特許 「特許番号：第 2712838号 J
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
[00021において述べた発明は常温にて摩擦攪拌溶接を達成しようとする技 術であり， 材料の塑性流動に闋する知見， すなわち， 一般に材料は温度が上 昇することにより塑性流動が起こりやすくなる事実を充分に活かされていな い. 本発明はこの温度が上昇することにより塑性流動が起こりやすくなる性 質を積極的に利用するため， 溶接部材を加熱して， 溶接速度や品質を向上し ようとするものである.
【課題を解決するための手段】
【0004】
溶接部材をヒーターなどの適当な加熱装置を用いて， 機械的な摩擦攪拌時の 温度上昇を考慮して， 溶接部分の温度が適当な温度になるように加熱して摩 擦攪拌溶接を行なうものである.
【発明の効果】
【0005】
溶接部材を加熱することにより， 溶接部分の塑性流動が起こり易くなり， 溶 接部の摩擦攪拌効果が促進されると同時に摩擦攪拌される領域が溶接方向に 前進することを容易にすることが出来る. したがって， 溶接速度とその部分 の溶接品質を向上出来る効果がある.
【発 を実施するための最良の形態】
[00061
突き合わせ溶接を行なう場合は， 二つの溶接部材を固定し， 溶接部材を下部 または上部など周辺部をヒーターなどの適当な熱源により加熱するか， レー ザ一などにより溶接部周辺部の温度を上昇させ， 溶接部林またはネジを設け た回転ツールを溶接方向に移動し， 摩擦攪拌部を溶接方向に移動させて溶接 を達成する. 【実施例 1】
【0007】
図 2は， 上記 【0006】 において最良の形態を装置化した一例である.
【実施例 2】
【0008】 ,
図 3は， 【0007】 に示した装置を用いて， アルミユウム合金を摩擦攪拌溶接 した結果の一例を示したものであり， 縦軸に溶接速度を， 横軸にツール回転 速度をとり， 試験温度が常温， 1 5 0 °Cおよび 3 0 0 °Cにおける健全な溶接 部を得られたもの， 不健全な溶接部が得られたものを記号で示したものであ る. 図に見るように従来の常温における摩擦攪拌溶接法による結果と本発明 を適用した結果では， 3 0 0 °Cの加熱した場合溶接速度において約 3 . 0倍 の効果が得られていることがわかる.
【産業上の利用可能性】
【0009】
現在多くの産業分野において利用され， 製品の製造に活用されている， 従来 の常温における摩擦攪拌溶接装置に加熱装置を付加することにより， 容易に 実施できる方法であるため， 多くの産業分野において利用される可能性は充 分ある.
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図 1】 常温に於ける摩擦攪拌溶接の原理図
【図 2】 加熱摩擦攪拌溶接装置の一例
【図 3】アルミニウム合金を常温ならびに加熱摩擦攪拌溶接した結果の一例 【符号の説明】
【0011】
1 ツール
2 溶接部材
3 モータ
4 溶接装置
5 冷却装置
6 ヒーター
7 カートリ ッジヒーター
8 温度センサ
9 断熱材 （横）
1 0 断熱材 （下）
1 1 温度調節機

Claims

請求範囲
【請求項 1】 溶接部材を加熱する装置を有し， 保温のための被覆材を設置し， 摩擦攪拌接合するためのネジを持つツールの近傍に， 加熱時の熱 が装置上部構造に伝達されないための冷却装置を持つ， 摩擦攪拌 溶接装置.
【請求項 2】 溶接部材をヒーター， レーザー照射， 赤外線照射， プラズマァー ク， 電子ビーム照射， 通電によるジュール熱の付与， その他の適 当な方法による加熱源を利用して， 溶接部が， 摩擦攪拌溶接時の 機械的な摩擦攙拌による温度上昇を考慮して， 溶接部分の温度が 適切な温度になるように加熱して行なう， 摩擦攪拌溶接方法.
PCT/JP2007/051832 2007-01-22 2007-01-22 加熱摩擦攪拌溶接方法および装置 Ceased WO2008090633A1 (ja)

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