JP4088682B2

JP4088682B2 - Method for making rivet holes or bolt holes

Info

Publication number: JP4088682B2
Application number: JP2002318835A
Authority: JP
Inventors: 湧宰權; 一典重松; 尚文斎藤
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP2004149893A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リベット穴又はボルト穴の作製方法に関するものであり、更に詳しくは、摩擦撹拌用工具による摩擦撹拌現象を利用して、被加工材の所定の箇所並びにその周囲を組織制御して強度を高めた後、該被加工材にリベット穴又はボルト穴を作製する方法に関するものである。本発明は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はマグネシウム合金の被加工材の新しいリベット穴又はボルト穴作製方法を提供するものとして有用である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車、航空機及び船舶等の移動車両の構造体には、溶接のみならず、リベットやボルトによる組み付けが広く行われている。通常、上記構造体のリベットやボルトを用いる箇所には、リベットやボルトを止めるために、貫通穴又は非貫通穴が形成されている。これらの穴部周辺には、それを構成要素としている構造体に荷重が加えられたときに応力集中が生じる。従って、穴部の周辺は、他の場所よりも大きな応力がかかることになり、しばしば破壊の起点になることがある。
【０００３】
従来、これを防ぐために、応力集中が生じる穴部周辺の板厚を厚くすることが行われているが、むやみに板厚を厚くすることは、移動車両等の軽量化を図る観点からも望ましいことではない。また、構造体全体を応力集中に耐えうる高強度材で作製したり、構造体に特別な強化部材を追加して使用することは、製造コストの上昇や構造体全体の重量増に繋がり、現実的ではない。
【０００４】
先行技術として、例えば、構造体全体を応力集中に耐えうる高強度材で作製したり、特別な強化部材を追加したりすることなく、リベット穴又はボルト穴を局所的に強化する方法が提案されており、それらの方法として、（１）応力集中部位を有する部材の疲労強度強化方法（特許文献１参照）、（２）鋼板材のボルト又はリベット穴部強化方法（特許文献２参照）、及び、（３）アルミニウム製品におけるボルト座の強化処理法（特許文献３参照）、等が挙げられる。
【０００５】
上記（１）の方法は、車両のシャシフレーム等の構造体に降伏応力を超えない弾性変形の範囲内で予負荷を加え、予負荷を除去した後、応力集中部に残る圧縮残留応力により疲労強度を向上させるものである。しかし、この種の方法では、構造体が大きくなると、加える荷重を非常に大きくする必要があり、設備にかかる費用も大きなものになる。また、圧縮残留応力による強化だけでは、疲労強度の向上は認められても、大きな荷重による即時破壊に対する抵抗性を向上させるには不十分である。
【０００６】
また、上記（２）の方法は、レーザビームの照射により、リベット穴又はボルト穴の周辺に焼入れし、硬さの上昇を得ることで穴部を強化する方法である。この種の方法は、焼入れによる相変態が強度及び硬さの上昇に繋がる焼入れ性の良い鉄系材料に対しては有効であるものの、高価なレーザ加工機が必要であり、焼入れ性現象の見られないアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はマグネシウム合金に対しては適用することができない、等の問題がある。
【０００７】
更に、上記（３）の方法は、レーザビームの照射によりアルミニウム製品のボルト穴周辺を溶融させると同時に、他元素を添加して、高強度、高硬度の合金を生じせしめ、穴周辺を強化するものである。この種の方法は、一般に知られているレーザアロイング法と同様、改質部に空孔（ポロシティ）や偏析などの欠陥が入りやすいことが問題として挙げられる。また、レーザ加工機自体が高価なことと、添加元素として銅、鉄、ニッケル、クロム等を用いることによる材料コストの上昇と構造体の重量増が問題点として挙げられる。更に、一般に、レーザビームの照射により合金化した部分の表面の寸法精度、表面粗さは非常に悪く、リベットやボルト穴として用いる前には切削等の機械加工を導入する必要があり、工程が複雑になるという問題もある。
【０００８】
一方、摩擦撹拌現象を利用して、アルミニウム又はアルミニウム合金の組織制御を行い、強度、硬さを高めようとする方法が、提案されている（特許文献４及び非特許文献１〜４参照）。これらは、いずれも摩擦撹拌現象を利用することで、アルミニウム又はアルミニウム合金の動的な組織変化を起こし、強度、硬さの向上を図ることに留まるものであり、それらが、リベット穴又はボルト穴を製作する方法に適用しうるか否かについては何も検討されていない。
【０００９】
他方、類似の摩擦撹拌接合におけるピン穴の処理については、摩擦撹拌接合における終端部処理方法及び終端部処理された摩擦撹拌接合体、が提案されている（特許文献５参照）。この方法は、終端部のピン穴をねじ穴として利用し、主に外観品質を向上させる方法である。しかし、この文献では、本発明の特徴である、摩擦撹拌現象を利用して穴部周辺を強化しうるか否かについては何も述べられていない。すなわち、材料の強化に必要な条件の最適化が考慮されていないため、この種の方法により作製したねじ穴部周辺の強度、硬さは改善されておらず、応力集中の際には、穴部が破壊の起点になりうるものである。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２９６７８２号公報
【特許文献２】
特開平１０−２５１７４３号公報
【特許文献３】
特開平０６−１２２９５０号公報
【特許文献４】
特願２００２−２３７７７７号公報
【特許文献５】
特開２００２−２１９５８３号公報
【非特許文献１】
重松一典、齋藤尚文、中村守、玉木崇晴、駒谷武史、山内五郎、「摩擦撹拌を利用した工業用純アルミニウムの組織微細化」、軽金属学会第９９回秋期大会講演概要、（２０００）、Ｐ１６１
【非特許文献２】
駒谷武史、齋藤尚文、重松一典、玉木崇晴、山内五郎、中村守、「摩擦撹拌を利用した工業用純アルミニウムの組織制御」、軽金属学会第１００回春期大会講演概要、（２０００）、Ｐ１４１
【非特許文献３】
斎藤尚文、重松一典、駒谷武史、玉木崇晴、山内五郎、中村守、「ＧｒａｉｎＲｅｆｉｎｅｍｅｎｔｏｆ１０５０ＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙｂｙＦｒｉｃｔｉｏｎＳｔｉｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＬｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．２０、（２００１）ｐ１９１３
【非特許文献４】
権湧宰、斎藤尚文、重松一典、中村守、駒谷武史、小野宗憲、「摩擦撹拌プロセスによる１０５０アルミニウム合金の結晶粒微細化」、日本金属学会第129 回秋期大会講演概要、（２００１）ｐ．４９９
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はマグネシウム合金の被加工材のリベット穴又はボルト穴の新しい作製方法を開発することを目標として鋭意研究を重ねた結果、摩擦撹拌現象を利用した組織制御法による材料の強化及びリベット穴又はボルト穴の作製に必要な条件の最適化を図ることで所期の目的を達成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はマグネシウム合金の被加工材に適用可能で、他元素を添加する必要もなく、大きな設備を必要とせず、少ない工程で、大きな応力集中に耐えうるリベット穴又はボルト穴を上記被加工材に効率よく作製する方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、（１）摩擦撹拌用工具による摩擦撹拌現象を利用して、被加工材にリベット穴又はボルト穴を作製する方法であって、（ａ）上記摩擦撹拌現象を利用して、被加工材の所定の箇所並びにその周囲を組織制御して強度を高め、被加工材の表面、内部及び裏面においてリベット穴又はボルト穴用強化部を形成する、（ｂ）しかるのち、ドリル、エンドミル、パンチ等の穿孔手段により所定の場所にリベット穴又はボルト穴を製作する、（ｃ）リベット穴又はボルト穴の中心線と、摩擦撹拌現象により強化された部所の中心線との距離ａが、ａ＜（１．２ｄｐ−ｄｒ）／２（ただし、ここで、ｄｐは摩擦撹拌用工具のピンの直径、ｄｒはリベット穴又はボルト穴の直径を示す。）を満たす、（ｄ）被加工材が、アルミニウム、アルミニウム合金、純マグネシウム、又はマグネシウム合金である、ことを特徴とする、リベット穴又はボルト穴の作製方法、である。
また、本発明は、（２）リベット穴又はボルト穴を作製する箇所並びにその周辺部を、被加工材又は工具の水平移動により、所定の範囲に渡って強化しておき、その後、後工程において、上記穿孔手段により強化部に１個以上のリベット穴を製作することを特徴とする上記方法、を好ましい実施の態様とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明の方法は、摩擦撹拌用工具による摩擦撹拌現象を利用して、被加工材にリベット穴又はボルト穴を作製する方法であって、上記摩擦撹拌現象を利用して、被加工材の所定の箇所並びにその周囲を組織制御して強度を高め、しかるのち、ドリル、エンドミル、パンチ等の穿孔手段により所定の場所にリベット穴又はボルト穴を製作することを特徴とするものであり、この場合、リベット穴又はボルト穴の中心線と、摩擦撹拌現象により強化された部所の中心線との距離ａが、ａ＜（１．２ｄｐ−ｄｒ）／２（ただし、ここで、ｄｐは摩擦撹拌用工具のピンの直径、ｄｒはリベット穴又はボルト穴の直径を示す。）の条件を満たすようにすること、また、摩擦撹拌用工具のピンを、被加工材の裏面まで貫通させることなく処理を終了し、表面に残った非貫通のピン穴を、後工程において、上記穿孔手段によりリベット穴又はボルト穴を製作する際の下穴として用い、更に、０．８ｄｒ＜＝ｄｐ（ただし、ここで、ｄｐは摩擦撹拌用工具のピンの直径、ｄｒはリベット穴又はボルト穴の直径を示す。）とすること、が好適である。一般に、摩擦撹拌用工具による摩擦撹拌現象を利用して被加工材に強化部を形成した場合、強化部は、被加工材の表面、内部及び裏面において均一ではなく、強化部の幅は、表面から裏面に向かって狭くなる傾向があり、しかも、それらは、被加工材の材質及び上記強化部の作製条件に依存する。
【００１４】
このように、被加工材における上記強化部は、例えば、被加工材の表面を裏面では同一ではなく、摩擦撹拌用工具により強化部を形成した被加工材にリベット穴又はボルト穴を作製する場合、被加工材における強化部の組織構造を個別的に調べてからでないと、上記被加工材の表面から穿孔することができない、という不都合を生ずる。本発明は、このような問題に鑑みて、被加工材における強化部の組織構造、摩擦撹拌用工具の種類、及びリベット穴又はボルト穴の種類に基づいて、リベット穴又はボルト穴の形成位置を定量的に規定することを可能とし、それにより、上記被加工材にその表面から、上記問題を生じることなく、リベット穴又はボルト穴を作製することを可能としたものである。本発明の方法は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はマグネシウム合金の被加工材、例えば、工業用純アルミニウム、ＪＩＳＡ５０８３に代表される非熱処理型アルミニウム合金、純マグネシウム、又はＪＩＳＡＺ９１に代表されるマグネシウム合金、あるいはこれらと同等の材料の被加工材に適用される。本発明において、摩擦撹拌用工具による摩擦撹拌現象を利用した強化加工方法及び手段、及びリベット穴又はボルト穴を製作する方法及び手段については、特に制限されるものではなく、上記被加工材の種類、その使用目的等に応じて、適宜の方法及び手段を使用することができる。
【００１５】
以下、本発明の特徴を明らかにするために、図面を参照しつつ、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
図１に、本発明の特徴であるところの、摩擦撹拌用工具による摩擦撹拌現象を利用して、被加工材にリベット穴又はボルト穴を作製する所定の箇所並びにその周囲を組織制御して強度を高め、しかるのち、ドリル、エンドミル、パンチ等の穿孔手段により所定の場所にリベット穴又はボルト穴を製作する工程を概念的に示す。図１において、回転工具１は、工具底面１ａでアルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はマグネシウム合金のいずれかの部材２の表面を摩擦し、摩擦熱を発生させる。これと同時に、先端のピン１ｂを部材内部に挿入し、機械的撹拌を加えることで部材に動的な組織変化を起こし、強化部３を作製する。回転工具１を部材表面に沿って水平に移動させることで、広範囲に渉って処理を行うことができる。しかるのち、ドリル等の穴開け工具４を用いて、強化部３の所定の位置にリベット穴又はボルト穴５を作製する。
【００１６】
このとき、図２に示すように、摩擦撹拌用工具による摩擦撹拌現象により強化された強化部の中心線とドリル、エンドミル、パンチ等の穿孔手段により製作されたリベット穴又はボルト穴の中心線との距離ａは、リベット穴又はボルト穴の直径をｄｒ、摩擦撹拌用工具のピンの直径をｄｐとすると、ａ＜（１．２ｄｐ−ｄｒ）／２を満たすことが望ましい。これは、強化部が最も狭い、被加工材裏面においては、幅がピンの直径の約１．２倍になるという新規知見から導出されるものである。この場合、ａ＞（１．２ｄｐ−ｄｒ）／となる条件では、リベット穴又はボルト穴が強化部の内側に収まりきらず、強化されていない部分にまで達する危険があり、その場合には、本発明の作用効果が充分に発揮されない恐れが有り、望ましくない。
【００１７】
次に、参考例として、図３に、別の実施形態を示す。更に、図４に、その詳しい工程を概念的に示す。被加工材２のリベット穴又はボルト穴を作製する箇所に、回転工具１を移動させ、その後、回転工具１又は被加工材２の上下移動により両者を接触させ、回転工具１及び被加工材２を水平方向に移動させることなく、摩擦撹拌により被加工材２の該当箇所を強化し、強化部３を得る。このとき、材料中に挿入したピン部１ｂの先端は、裏面まで貫通しないで、裏面から５０〜１００μｍの位置が望ましい。これは、裏面からの距離が１００μｍ以上であると充分に材料を撹拌できず、強化部の幅が小さくなる傾向があり、逆に、距離が５０μｍ以下であると裏面に大きな力がかかり、欠陥の発生原因になるためである。
【００１８】
その後、リベット穴等の貫通穴が必要な場合には、回転工具１を下降及び／又は被加工材２を上昇させて、工具のピン部の先端を被加工材の裏面にまで貫通させる。このとき、回転工具１の下降量及び／又は被加工材２の上昇量は、ピン部が貫通する必要最小限にすることが望ましい。これは、必要以上に工具を被加工材に押しつけると、工具のショルダー部により被加工材に無用な変形を加える恐れがあるためである。更に、無用な変形をさけるためには、ショルダー部を上下させず、ピン部の高さのみを高くして貫通穴を形成することが望ましい。そのための機構としては、ショルダー部とピン部を一体成型せず、これらを別体としておき、それぞれ独立して上下する機構とすることが例示される。
【００１９】
上記の方法により、ピン部が被加工材を貫通した後、回転工具１を上昇及び／又は被加工材２を下降させて、両者を分離し、被加工材２の表面に残ったピン穴５をリベット穴又はボルト穴として利用するか、乃至はリベット穴又はボルト穴の下穴として利用する。被加工材の表面には工具を押しつけた際のくぼみが生じるが、その深さは１００μｍ程度であり、かつ、リベットの座面に用いられるために、強度劣化に直接結びつくことはない。
【００２０】
本実施形態において、ピン穴をそのままリベット穴又はボルト穴として用いる場合には、回転工具１の先端のピン部１ｂの直径を、所望するリベット穴又はボルト穴の直径と一致させる必要がある。一方、ピン穴をリベット穴又はボルト穴の下穴として用いる場合には、所望するリベット穴又はボルト穴の直径とピン部の直径が一致している必要はないが、ピン部の直径が所望するリベット穴又はボルト穴の直径より２０％以上小さいと、周囲を充分に撹拌処理できなくなるために、強化部の範囲が狭くなる。このために、後工程でリベット穴又はボルト穴を作製したときに、穴周辺に充分な強化部が残らず、期待する効果が得られなくなる可能性がある。従って、ピン穴をリベット穴又はボルト穴の下穴として用いる場合には、０．８ｄｒ＜＝ｄｐ（ここで、ｄｒはリベット穴又はボルト穴、ｄｐはピンの直径）とすることが望ましい。
【００２１】
本発明の方法では、ピンの直径は１ｍｍから６ｍｍ程度が望ましく、これは、ピンの直径が１ｍｍより小さい場合には、強化部を作製する工程でピンが折れる等のトラブルが発生しやすくなるためであり、一方、ピンの直径が６ｍｍ以上になると、強化部を作製するために工具を駆動する装置の出力が、非常に大きなものになるためである。従って、例えば、直径１０ｍｍといった、比較的大きなリベット穴又はボルト穴を作製する場合には、後記する実施例で述べるように、リベット穴又はボルト穴の周辺を、ＮＣ（数値制御）装置等を活用して回転工具を移動させ、比較的広い範囲に強化部を作製した後、後工程でリベット穴又はボルト穴を作製することが望ましい。
【００２２】
また、回転工具１における被加工材を摩擦する底面部１ａの直径は、ピン部１ｂの直径の２倍から４倍が望ましい。これは、底面部１ａの直径が２倍より小さいと、発生する摩擦熱が少ないために充分な温度上昇が起きなくなり、その結果、被加工材２の変形抵抗が下がらず、充分に機械的撹拌できなくなり、その結果、処理部にクラック等の欠陥が入りやすくなるためである。一方、直径が４倍以上になると、逆に温度が上がりすぎるために、結晶粒径の粗大化が起き、充分な強度を有する強化部を得難くなる。
【００２３】
一般に、摩擦撹拌用工具による摩擦撹拌現象を利用して、単に、被加工材に組織制御による強化部分を形成したとしても、該被加工材にリベット穴又はボルト穴を作製する部位は、被加工材の一部の領域であり、上記強化部分の全てが有効に使われることにはならない。そこで、上記被加工材のリベット穴又はボルト穴形成位置並びにその周囲に局所的、かつ特異的に上記組織制御による強化部分を作製できれば、上記強化加工及び穿孔加工の作業効率の向上及び加工コストの低減等の面で当技術分野における技術革新をもたらすことが期待される。
本発明は、上記摩擦撹拌現象により形成される強化部の組織構造、摩擦撹拌工具の種類、及びリベット穴又はボルト穴の種類に基づいて、被加工材のリベット穴又はボルト穴の形成位置、あるいは摩擦撹拌用工具による強化部の形成位置を規定することで、被加工材に対する強化及び穿孔加工の作業効率を顕著に向上させると共に、局所的に強化部を形成した被加工材の所定の位置にリベット穴又はボルト穴を作製した被加工材を提供することを可能とするものである。
【００２４】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例１
以下に、実施例として、工業用純アルミニウム圧延材、ＪＩＳＡ５０８３圧延材、ＡＺ９１マグネシウム合金を対象とした、本発明によるリベット穴又はボルト穴の作製の例を示し、本発明の効果について明らかにする。
図５に、厚さ５ｍｍの工業用純アルミニウム圧延材、Ａ５０８３圧延材、乃至ＡＺ９１マグネシウム合金の被加工材３２に、回転工具３１による摩擦撹拌により強化部３３を作製する工程を模式的に示す。回転工具３１としては、ＳＫＤ６１製で、先端のピン部３１ｂの直径は２．７ｍｍ、ピンの高さは３．０ｍｍの摩擦撹拌用工具を用いた。被加工材の表面を摩擦する回転工具底面３１ａの直径は７ｍｍであり、回転数は５６０ｒｐｍ、工具の移動速度は１５５ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００２５】
図６に、被加工材にリベット穴又はボルト穴を作製する工程を模式的に示す。前工程で得られた強化部３３に、鋼製のドリル４４を用い、本発明の方法で規定される所定の位置に、直径３ｍｍのリベット穴又はボルト穴を、１０ｍｍ間隔で９個作製した。更に、回転工具３１を取り外した後に、被加工材の表面に残った深さ３ｍｍのピン穴４１にＭ３ねじのタップを立ててボルト穴とした。図７に、完成品を模式的に示す。図８に、マイクロビッカース硬さ試験機により、被加工材の表面の硬さ分布を測定した一例を示す。強化していない母材に比べて、強化部３３の硬さは上昇しており、リベット穴又はボルト穴の周辺が強化されていることが分かる。更に、引張試験による破壊検査の結果、強化していない材料にリベット穴又はボルト穴を作製した場合に比べて、本発明の方法により作製したリベット穴又はボルト穴を有する部材では、最大１．５倍の荷重まで破壊せず、本発明の効果が顕著であることが実証された。また、本発明の方法により、上記被加工材の強化部に対するリベット穴又はボルト穴の形成位置を定量的に設定することができた。
【００２６】
参考例
図９に、更に別の実施形態を示す。摩擦撹拌処理の開始位置６１から図中矢印に沿って螺旋状に回転工具を動かし、最終位置６３に達したとき、工具を被加工材から分離することで、螺旋状の強化部を作製した。このとき、回転工具の底面部の直径は１０ｍｍ、ピンの直径は３ｍｍ、ピンの高さは３ｍｍとした。最終位置６３、すなわち螺旋の中心において回転工具を分離したとき、被加工材の表面にはピン穴６４が残っていた。次に、図１０に示されるように、前工程で最終位置６３に残っていたピン穴６４を下穴として、ドリルを用いて、本発明の方法により規定される所定の大きさ（直径１０ｍｍ）のリベット穴又はボルト穴を作製した。引張試験による破壊検査の結果、この参考例においても、工業用純アルミニウム、Ａ５０８３、ＡＺ９１マグネシウム合金のいずれにも、本方法を用いない場合に比べて、最大約１．５倍の破壊強度の上昇が得られた。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、摩擦撹拌用工具による摩擦撹拌現象を利用して、被加工材にリベット穴又はボルト穴を作製する方法に係り、本発明により、１）アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はマグネシウム合金の被加工材のリベット穴又はボルト穴の新しい作製方法を提供できる、２）大きな応力集中に耐えうるリベット穴又はボルト穴を効率よく作製できる、３）大きな設備を必要とせず、少ない工程で、しかも、他元素を添加することなく、上記アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はマグネシウム合金の被加工材にリベット穴又はボルト穴を作製することができる、４）被加工材の強化部位とリベット穴又はボルト穴の形成位置を簡便に設定できる、５）それにより、被加工材に所定の強化部及びリベット穴又はボルト穴を効率良く作製できる、という格別の効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態である、摩擦撹拌により作製した強化部にドリル等によりリベット穴又はボルト穴を作製する工程の模式図を示す。
【図２】リベット穴又はボルト穴の作製位置を示す模式図を示す。
【図３】回転工具又は／及び被加工材の上下動のみで強化部とリベット穴又はボルト穴、乃至リベット穴又はボルト穴の下穴を作製する工程を示す模式図を示す。
【図４】強化部及び貫通孔の形成の工程を示す模式図を示す。
【図５】摩擦撹拌による強化部作製工程を示す模式図を示す。
【図６】リベット穴又はボルト穴を加工する工程を示す模式図を示す。
【図７】実施例１で作製した、リベット穴とボルト穴を有する板材を示す。
【図８】実施例１で作製した部材表面の硬さ分布の測定例を示す。
【図９】参考例の、摩擦撹拌により螺旋状の強化部を作製する工程を示す模式図を示す。
【図１０】参考例の、ドリル等によりリベット穴又はボルト穴を作製する工程を示す模式図を示す。
【符号の説明】
（図１の符号）
１回転工具
１ａ回転工具の底面
１ｂピン部
２被加工材
３強化部
４穴開け工具
５リベット穴又はボルト穴
（図２の符号）
３強化部
４穴開け工具
５リベット穴又はボルト穴
（図３の符号）
１回転工具
１ａ回転工具の底面
１ｂピン部
２被加工材
３強化部
５リベット穴又はボルト穴、乃至リベット穴又はボルト穴の下穴
（図４の符号）
１回転工具
１ｂピン部
３強化部
５リベット穴又はボルト穴、乃至リベット穴又はボルト穴の下穴
６くぼみ
（図５の符号）
３１回転工具
３１ａ回転工具の底面
３１ｂピン部
３２被加工材
３３強化部
（図６の符号）
３２被加工材
３３強化部
４１リベット穴又はボルト穴、乃至リベット穴又はボルト穴の下穴
４４穴開け工具
４５リベット穴又はボルト穴
（図７の符号）
５１リベット穴又はボルト穴
５２下穴にＭ３のねじを立てたボルト穴
（図８の符号）
３３強化部
５１リベット穴又はボルト穴
（図９の符号）
６１摩擦撹拌工具の移動を開始した位置
６２強化部
６３摩擦撹拌工具の移動が終了した位置
６４リベット穴又はボルト穴の下穴
（図１０の符号）
６２強化部
７１リベット穴又はボルト穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a rivet hole or a bolt hole, and more particularly, using a friction stir phenomenon by a tool for friction stir to control the structure of a predetermined portion of the workpiece and its surroundings to improve the strength. The method relates to a method for producing a rivet hole or a bolt hole in the workpiece after increasing the height. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for providing a new method for producing rivet holes or bolt holes for aluminum, aluminum alloy, magnesium, or a magnesium alloy workpiece.
[0002]
[Prior art]
In general, not only welding but also assembly with rivets and bolts is widely performed on structures of mobile vehicles such as automobiles, aircraft, and ships. Usually, a through-hole or a non-through-hole is formed at a location where the rivet or bolt of the structure is used to stop the rivet or bolt. Stress concentration occurs around these hole portions when a load is applied to a structure including the hole. Therefore, the periphery of the hole is more stressed than other places, and often becomes a starting point of fracture.
[0003]
Conventionally, in order to prevent this, the thickness around the hole where stress concentration occurs has been increased, but it is desirable to increase the thickness unnecessarily from the viewpoint of reducing the weight of mobile vehicles and the like. Not that. In addition, making the entire structure with a high-strength material that can withstand stress concentration, or adding a special reinforcing member to the structure leads to an increase in manufacturing costs and an increase in the weight of the entire structure. Not right.
[0004]
As a prior art, for example, a method of locally strengthening a rivet hole or a bolt hole without manufacturing a high-strength material that can withstand stress concentration or adding a special reinforcing member has been proposed. These methods include (1) a method for strengthening fatigue strength of a member having a stress concentration site (see Patent Document 1), (2) a method for strengthening a bolt or a rivet hole in a steel sheet (see Patent Document 2), and (3) Reinforcement method of bolt seat in aluminum product (see Patent Document 3), etc.
[0005]
In the method (1), a preload is applied to a structure such as a chassis frame of a vehicle within a range of elastic deformation not exceeding the yield stress, and after removing the preload, fatigue is caused by the compressive residual stress remaining in the stress concentration portion. Strength is improved. However, in this type of method, when the structure is large, it is necessary to greatly increase the load to be applied, and the cost for the equipment becomes large. Moreover, even if the fatigue strength is improved only by strengthening by compressive residual stress, it is not sufficient for improving the resistance to immediate fracture due to a large load.
[0006]
The method (2) is a method of strengthening the hole by quenching around the rivet hole or the bolt hole by laser beam irradiation to obtain an increase in hardness. This type of method is effective for ferrous materials with good hardenability in which the phase transformation due to quenching leads to an increase in strength and hardness, but requires an expensive laser processing machine, and the hardenability phenomenon is observed. There is a problem that it cannot be applied to aluminum, aluminum alloy, magnesium, or magnesium alloy that cannot be used.
[0007]
Furthermore, in the method (3), the periphery of the bolt hole of the aluminum product is melted by laser beam irradiation, and at the same time, other elements are added to form a high-strength, high-hardness alloy, and the hole periphery is strengthened. Is. This type of method has a problem in that defects such as vacancies (porosity) and segregation are likely to enter the modified portion, as in a generally known laser alloying method. In addition, the laser processing machine itself is expensive, and the increase in material cost and the weight of the structure due to the use of copper, iron, nickel, chromium, or the like as an additive element are problems. Furthermore, in general, the dimensional accuracy and surface roughness of the alloyed part by laser beam irradiation are very poor, and it is necessary to introduce machining such as cutting before using it as a rivet or bolt hole. There is also the problem of complexity.
[0008]
On the other hand, a method has been proposed in which the structure of aluminum or an aluminum alloy is controlled using the friction stirring phenomenon to increase strength and hardness (see Patent Document 4 and Non-Patent Documents 1 to 4). These all use the friction stir phenomenon to cause a dynamic structural change of aluminum or aluminum alloy, and to improve strength and hardness. These are rivet holes or bolt holes. There is no investigation as to whether it can be applied to the method of manufacturing.
[0009]
On the other hand, for pin hole processing in similar friction stir welding, a termination processing method in friction stir welding and a friction stir bonded body subjected to termination processing have been proposed (see Patent Document 5). This method uses the pin hole at the terminal end as a screw hole, and mainly improves the appearance quality. However, this document does not describe anything about whether or not the periphery of the hole can be strengthened by utilizing the friction stir phenomenon, which is a feature of the present invention. That is, since the optimization of the conditions necessary for strengthening the material is not considered, the strength and hardness around the screw hole produced by this kind of method has not been improved. The part can be the starting point of destruction.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-296782 A [Patent Document 2]
JP-A-10-251743 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 06-122950 [Patent Document 4]
Japanese Patent Application No. 2002-237777 [Patent Document 5]
JP 2002-219583 A [Non-Patent Document 1]
Kazunori Shigematsu, Naofumi Saito, Mamoru Nakamura, Takaharu Tamaki, Takefumi Komatani, Goro Yamauchi, “Structural Refinement of Pure Aluminum for Industrial Use Using Friction Stirring”, Abstracts of the 99th Autumn Meeting of the Japan Institute of Light Metals, (2000), P161
[Non-Patent Document 2]
Takefumi Komatani, Naofumi Saito, Kazunori Shigematsu, Takaharu Tamaki, Goro Yamauchi, Mamoru Nakamura, “Structural Control of Industrial Pure Aluminum Using Friction Stirring”, Abstracts of the 100th Spring Meeting of the Japan Institute of Light Metals, (2000), P141
[Non-Patent Document 3]
Naofumi Saito, Kazunori Shigematsu, Takefumi Komatani, Takaharu Tamaki, Goro Yamauchi, Mamoru Nakamura, “Grain Refinement of 1050 Aluminum Friction Stir Processing”, Journalof Materials ScienceL, ScienceV. 20, no. 20, (2001) p1913
[Non-Patent Document 4]
Gonju, Naofumi Saito, Kazunori Shigematsu, Mamoru Nakamura, Takefumi Komatani, Munenori Ono, "Refinement of 1050 Aluminum Alloy Grain by Friction Stir Process", Outline of the 129th Autumn Meeting of the Japan Institute of Metals, (2001) p . 499
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present inventors have developed a new method for producing a rivet hole or a bolt hole in a workpiece made of aluminum, aluminum alloy, magnesium, or magnesium alloy in view of the above-described prior art. As a result of earnest research as a goal, the intended purpose can be achieved by strengthening the material by the structure control method using friction stir phenomenon and optimizing the conditions necessary for the production of rivet holes or bolt holes As a result, the present invention has been completed.
In other words, the present invention can be applied to aluminum, aluminum alloy, magnesium, or magnesium alloy workpieces, does not require the addition of other elements, does not require large equipment, and can withstand large stress concentration in a small number of processes. It is an object of the present invention to provide a method for efficiently producing a rivet hole or bolt hole that can be formed on the workpiece.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above-mentioned problems is (1) a method for producing a rivet hole or a bolt hole in a workpiece using a friction stir phenomenon by a tool for friction stir, and (a) the friction stir Utilizing the phenomenon, the strength of the workpiece is controlled by controlling the structure of the predetermined portion of the workpiece and its surroundings, and the rivet hole or bolt hole reinforcing portion is formed on the surface, inside and back of the workpiece, (b) After accordingly, drill, end mill, manufactured rivet holes or bolt holes in place by perforation means of the punch or the like, (c) and the center line of the rivet holes or bolt holes, the duty post reinforced by the friction stir phenomenon The distance a from the center line is a <(1.2 dp−dr) / 2 (where dp is the diameter of the pin of the friction stir tool and dr is the diameter of the rivet hole or bolt hole). satisfied, the (d) workpiece Aluminum, aluminum alloys, pure magnesium or a magnesium alloy, and wherein the method for manufacturing a rivet holes or bolt holes are.
In addition, the present invention ( 2 ) strengthens the rivet hole or the bolt hole and its peripheral part over a predetermined range by horizontally moving the workpiece or the tool, The above-mentioned method, wherein one or more rivet holes are formed in the reinforced portion by the punching means, is a preferred embodiment.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail.
The method of the present invention is a method for producing a rivet hole or a bolt hole in a workpiece using a friction stir phenomenon by a tool for friction stir, and using the friction stir phenomenon described above, In this case, rivet holes or bolt holes are manufactured at predetermined locations by drilling means such as drills, end mills, punches, etc. The distance a between the center line of the rivet hole or bolt hole and the center line of the portion strengthened by the friction stir phenomenon is a <(1.2 dp-dr) / 2 (where dp is the friction stir The diameter of the tool pin, dr indicates the diameter of the rivet hole or bolt hole), and the friction stir tool pin is not penetrated to the back surface of the workpiece. Exit the table The non-penetrating pin hole remaining in the hole is used as a pilot hole when a rivet hole or a bolt hole is manufactured by the drilling means in the subsequent process, and 0.8 dr <= dp (where dp is a friction) The diameter of the pin of the stirring tool, dr is the diameter of the rivet hole or bolt hole. In general, when a reinforced portion is formed on a workpiece by using a friction stir phenomenon by a friction stir tool, the reinforced portion is not uniform on the surface, inside and back of the workpiece, and the width of the reinforced portion is the surface. Tends to become narrower from the back to the back, and they depend on the material of the workpiece and the production conditions of the reinforced part.
[0014]
Thus, for example, the reinforcing portion in the workpiece is not the same on the back surface of the workpiece, but a rivet hole or a bolt hole is formed in the workpiece in which the reinforcing portion is formed by a friction stir tool. Unless the structure of the strengthened portion of the work piece is individually examined, there is a disadvantage that it is impossible to drill from the surface of the work piece. In view of such problems, the present invention determines the formation position of a rivet hole or bolt hole based on the structure of the strengthened portion of the workpiece, the type of friction stir tool, and the type of rivet hole or bolt hole. It is possible to define quantitatively, and thereby, it is possible to produce a rivet hole or a bolt hole from the surface of the workpiece without causing the above problem. The method of the present invention is represented by aluminum, an aluminum alloy, magnesium, or a workpiece made of magnesium alloy, for example, industrial pure aluminum, non-heat-treatable aluminum alloy represented by JIS A5083, pure magnesium, or JIS AZ91. It is applied to workpieces made of magnesium alloys or similar materials. In the present invention, the method and means for strengthening using the friction stir phenomenon by the tool for friction stir, and the method and means for manufacturing rivet holes or bolt holes are not particularly limited, and the kind of the workpiece Depending on the purpose of use, appropriate methods and means can be used.
[0015]
Hereinafter, in order to clarify the features of the present invention, a specific configuration of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the characteristics of the present invention, utilizing the friction stir phenomenon with the tool for friction stir, and the strength of the predetermined portion where the rivet hole or bolt hole is made in the work piece and its surroundings by controlling the structure. After that, a process of manufacturing a rivet hole or a bolt hole at a predetermined place by a drilling means such as a drill, an end mill, or a punch is conceptually shown. In FIG. 1, the rotary tool 1 rubs the surface of a member 2 made of aluminum, aluminum alloy, magnesium, or magnesium alloy at the tool bottom surface 1a to generate frictional heat. At the same time, the pin 1b at the tip is inserted into the member, and mechanical agitation is applied to the member to cause a dynamic tissue change, thereby producing the strengthened portion 3. By moving the rotary tool 1 horizontally along the surface of the member, processing can be performed over a wide range. Thereafter, a rivet hole or bolt hole 5 is formed at a predetermined position of the reinforcing portion 3 by using a drilling tool 4 such as a drill.
[0016]
At this time, as shown in FIG. 2, the center line of the reinforced portion reinforced by the friction stir phenomenon by the friction stir tool and the center line of the rivet hole or bolt hole manufactured by the drilling means such as a drill, end mill, punch, etc. It is desirable that the distance a satisfies a <(1.2 dp−dr) / 2 where dr is the diameter of the rivet hole or bolt hole and dp is the diameter of the pin of the friction stir tool. This is derived from the new finding that the width of the reinforced portion on the back surface of the workpiece, which is the narrowest, is about 1.2 times the pin diameter. In this case, under the condition of a> (1.2 dp−dr) /, there is a risk that the rivet hole or the bolt hole does not fit inside the reinforced portion and reaches a non-reinforced portion. The operational effects of the invention may not be fully exhibited, which is undesirable.
[0017]
Next, another embodiment is shown in FIG. 3 as a reference example . Further, FIG. 4 conceptually shows the detailed process. The rotary tool 1 is moved to the location where the rivet hole or bolt hole of the workpiece 2 is to be made, and then both are brought into contact with each other by the vertical movement of the rotary tool 1 or workpiece 2 so that the rotary tool 1 and workpiece 2 are moved. Without moving in the horizontal direction, the corresponding part of the workpiece 2 is reinforced by friction stirring to obtain the reinforced portion 3. At this time, the tip of the pin portion 1b inserted into the material does not penetrate to the back surface, and a position of 50 to 100 μm from the back surface is desirable. This is because if the distance from the back surface is 100 μm or more, the material cannot be sufficiently stirred, and the width of the reinforced portion tends to be small, and conversely, if the distance is 50 μm or less, a large force is applied to the back surface, resulting in defects. This is because of the cause of occurrence.
[0018]
Thereafter, when a through hole such as a rivet hole is required, the rotary tool 1 is lowered and / or the workpiece 2 is raised, and the tip of the pin portion of the tool is penetrated to the back surface of the workpiece. At this time, it is desirable that the lowering amount of the rotary tool 1 and / or the rising amount of the workpiece 2 be the minimum necessary for the pin portion to penetrate. This is because if the tool is pressed against the workpiece more than necessary, the shoulder of the tool may cause unnecessary deformation of the workpiece. Furthermore, in order to avoid unnecessary deformation, it is desirable that the through hole is formed by raising only the height of the pin portion without raising or lowering the shoulder portion. As a mechanism for that purpose, it is exemplified that the shoulder portion and the pin portion are not integrally molded, but these are set as separate bodies, and the mechanisms move up and down independently.
[0019]
After the pin portion has penetrated the workpiece by the above method, the rotary tool 1 is raised and / or the workpiece 2 is lowered to separate them, and the pin hole 5 remaining on the surface of the workpiece 2 is left. the use as rivet holes or bolt holes or, or is used as a prepared hole of rivet holes or bolt holes. Although the surface of the workpiece has a dent when the tool is pressed, the depth is about 100 μm, and since it is used for the seating surface of the rivet, it does not directly lead to strength deterioration.
[0020]
In this embodiment, when the pin hole is used as it is as a rivet hole or a bolt hole, the diameter of the pin portion 1b at the tip of the rotary tool 1 needs to match the diameter of the desired rivet hole or bolt hole. On the other hand, when a pin hole is used as a pilot hole for a rivet hole or bolt hole, the diameter of the desired rivet hole or bolt hole does not need to match the diameter of the pin part, but the diameter of the pin part is desired. If it is smaller than the diameter of the rivet hole or bolt hole by 20% or more, the surroundings cannot be sufficiently stirred, and the range of the strengthening portion becomes narrow. For this reason, when a rivet hole or a bolt hole is produced in a subsequent process, there is a possibility that a sufficient reinforced portion does not remain around the hole and an expected effect cannot be obtained. Therefore, when a pin hole is used as a pilot hole for a rivet hole or bolt hole, it is desirable that 0.8dr <= dp (where dr is a rivet hole or bolt hole, and dp is a pin diameter).
[0021]
In the method of the present invention, the diameter of the pin is desirably about 1 mm to 6 mm. This is because if the diameter of the pin is smaller than 1 mm, troubles such as breakage of the pin in the process of manufacturing the reinforced portion are likely to occur. On the other hand, when the diameter of the pin is 6 mm or more, the output of the device for driving the tool to produce the reinforced portion becomes very large. Therefore, for example, when a relatively large rivet hole or bolt hole having a diameter of 10 mm is manufactured, an NC (numerical control) device or the like is used around the rivet hole or bolt hole as described in the embodiments described later. Then, after the rotary tool is moved and the reinforced portion is produced in a relatively wide range, it is desirable to produce a rivet hole or a bolt hole in a subsequent process.
[0022]
Further, the diameter of the bottom surface portion 1a that rubs the workpiece in the rotary tool 1 is desirably 2 to 4 times the diameter of the pin portion 1b. This is because if the diameter of the bottom surface portion 1a is smaller than twice, the frictional heat generated is small, so that a sufficient temperature rise does not occur. As a result, the deformation resistance of the workpiece 2 does not decrease, and the mechanical stirring is sufficiently performed. This is because, as a result, defects such as cracks are likely to enter the processing section. On the other hand, when the diameter is 4 times or more, the temperature is excessively increased, so that the crystal grain size becomes coarse and it is difficult to obtain a strengthened portion having sufficient strength.
[0023]
In general, using the friction stir phenomenon by the tool for friction stir, even if a strengthened part by structure control is simply formed on the work material, the part where the rivet hole or bolt hole is made on the work material This is a part of the material, and not all of the above-mentioned strengthened parts are used effectively. Therefore, if the rivet hole or bolt hole forming position of the workpiece and the surrounding portion thereof can be produced locally and specifically by the structure control, the work efficiency of the strengthening process and the drilling process can be improved and the processing cost can be reduced. It is expected to bring about technological innovation in this technical field in terms of reduction.
The present invention is based on the structure structure of the reinforced portion formed by the friction stir phenomenon, the type of friction stir tool, and the type of rivet hole or bolt hole. By stipulating the formation position of the reinforced part by the friction stir tool, the work efficiency of the reinforcement and drilling work on the work material is remarkably improved, and at the predetermined position of the work material where the reinforced part is locally formed. It is possible to provide a workpiece in which rivet holes or bolt holes are produced.
[0024]
【Example】
EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.
Example 1
In the following, examples of the production of rivet holes or bolt holes according to the present invention for industrial pure aluminum rolled material, JIS A5083 rolled material, and AZ91 magnesium alloy will be shown and the effects of the present invention will be clarified. .
FIG. 5 schematically shows a process of producing the reinforced portion 33 by friction stirring with the rotary tool 31 on the industrial pure aluminum rolled material having a thickness of 5 mm, the A5083 rolled material, or the work material 32 of AZ91 magnesium alloy. As the rotary tool 31, a friction stir tool made of SKD61, having a tip pin portion 31b having a diameter of 2.7 mm and a pin height of 3.0 mm was used. The diameter of the rotating tool bottom surface 31a that rubs the surface of the workpiece was 7 mm, the rotation speed was 560 rpm, and the moving speed of the tool was 155 mm / min.
[0025]
FIG. 6 schematically shows a process for producing a rivet hole or a bolt hole in a workpiece. Nine rivet holes or bolt holes with a diameter of 3 mm were produced at intervals of 10 mm at a predetermined position defined by the method of the present invention using a steel drill 44 for the reinforced portion 33 obtained in the previous step. Further, after the rotary tool 31 was removed, a M3 screw tap was set up in the pin hole 41 having a depth of 3 mm remaining on the surface of the workpiece to form a bolt hole. FIG. 7 schematically shows the finished product. FIG. 8 shows an example in which the hardness distribution on the surface of the workpiece is measured by a micro Vickers hardness tester. It can be seen that the hardness of the reinforced portion 33 is higher than that of the base material that is not reinforced, and the periphery of the rivet hole or the bolt hole is reinforced. Further, as a result of the destructive inspection by the tensile test, a member having a rivet hole or a bolt hole produced by the method of the present invention has a maximum of 1.5 as compared with a case where a rivet hole or a bolt hole is produced in an unreinforced material. It was proved that the effect of the present invention was remarkable without breaking up to twice the load. Moreover, the formation position of the rivet hole or the bolt hole with respect to the reinforced part of the workpiece can be quantitatively set by the method of the present invention.
[0026]
Reference Example FIG. 9 shows still another embodiment. The rotary tool was moved spirally along the arrow in the figure from the starting position 61 of the friction stir processing, and when the final position 63 was reached, the tool was separated from the workpiece, thereby producing a spiral reinforced portion. At this time, the diameter of the bottom portion of the rotary tool was 10 mm, the diameter of the pin was 3 mm, and the height of the pin was 3 mm. When the rotary tool was separated at the final position 63, that is, at the center of the spiral, the pin hole 64 remained on the surface of the workpiece. Next, as shown in FIG. 10, a predetermined size (diameter 10 mm) defined by the method of the present invention using a drill with the pin hole 64 remaining at the final position 63 in the previous step as a pilot hole. Rivet holes or bolt holes were prepared. Results of destructive testing by tensile testing, in this reference example, commercially pure aluminum, in either A5083, AZ91 magnesium alloy, as compared with the case without the present how, up to about 1.5 times the breaking strength An increase was obtained.
[0027]
【The invention's effect】
As described above in detail, the present invention relates to a method for producing a rivet hole or a bolt hole in a workpiece by using a friction stir phenomenon by a tool for friction stir, and according to the present invention, 1) aluminum, aluminum alloy Can provide a new method for producing rivet holes or bolt holes in workpieces of magnesium, magnesium or magnesium alloy, 2) can efficiently produce rivet holes or bolt holes that can withstand large stress concentrations, and 3) requires large equipment In addition, rivet holes or bolt holes can be produced in the above-mentioned aluminum, aluminum alloy, magnesium, or magnesium alloy work piece with few steps and without adding other elements. It is possible to easily set the reinforcement site and the formation position of rivet holes or bolt holes. 5) Fine rivet holes or bolt holes can be efficiently manufactured, special effect is Kanade.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a process for producing a rivet hole or a bolt hole with a drill or the like in a reinforced part produced by friction stirring, which is an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a production position of a rivet hole or a bolt hole.
Figure 3 times a schematic diagram showing a rolling tool or / and a reinforced portion and the rivet holes or bolt holes only vertical movement of the workpiece, or the step of producing a pilot hole of rivet holes or bolt holes.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a process of forming a reinforced portion and a through hole.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a reinforced part manufacturing process by friction stirring.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a process of machining a rivet hole or a bolt hole.
7 shows a plate material having a rivet hole and a bolt hole manufactured in Example 1. FIG.
FIG. 8 shows an example of measurement of the hardness distribution on the surface of the member produced in Example 1.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a process for producing a spiral reinforced portion by friction stirring in a reference example .
FIG. 10 is a schematic diagram showing a process of producing a rivet hole or a bolt hole by a drill or the like in a reference example .
[Explanation of symbols]
(Reference in FIG. 1)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating tool 1a Bottom surface of rotating tool 1b Pin part 2 Work material 3 Strengthening part 4 Drilling tool 5 Rivet hole or bolt hole (reference numeral in FIG. 2)
3 Strengthening part 4 Drilling tool 5 Rivet hole or bolt hole (reference numeral in FIG. 3)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating tool 1a Bottom surface of rotating tool 1b Pin part 2 Work material 3 Strengthening part 5 Rivet hole or bolt hole, or rivet hole or pilot hole (reference numeral in FIG. 4)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating tool 1b Pin part 3 Reinforcement part 5 Rivet hole or bolt hole, or rivet hole or pilot hole pilot hole 6 Indentation (reference numeral in FIG. 5)
31 Rotating tool 31a Bottom surface of rotating tool 31b Pin portion 32 Work material 33 Strengthening portion (reference numeral in FIG. 6)
32 Work material 33 Strengthening part 41 Rivet hole or bolt hole or rivet hole or pilot hole pilot hole 44 Drilling tool 45 Rivet hole or bolt hole (reference numeral in FIG. 7)
51 Rivet hole or bolt hole 52 Bolt hole with M3 screw in the pilot hole (reference numeral in FIG. 8)
33 Strengthening part 51 Rivet hole or bolt hole (reference numeral in FIG. 9)
61 Position where movement of friction stir tool starts 62 Strengthening part 63 Position where movement of friction stir tool ends 64 Pilot hole for rivet hole or bolt hole (reference numeral in FIG. 10)
62 Strengthening part 71 Rivet hole or bolt hole

Claims

A method for producing a rivet hole or a bolt hole in a workpiece using a friction stir phenomenon by a friction stir tool, (1) using the friction stir phenomenon described above, Strength is controlled by controlling the structure of the surroundings, and rivet holes or bolt hole reinforcements are formed on the surface, inside and back of the workpiece. (2) After that, predetermined by drilling means such as a drill, end mill, punch, etc. the location you manufactured rivet holes or bolt holes, (3) the distance a and the center line of the rivet holes or bolt holes, with the center line of duty post reinforced by the friction stir phenomenon, a <(1.2Dp -Dr) / 2 (where dp represents the diameter of the pin of the friction stir tool and dr represents the diameter of the rivet hole or bolt hole). (4) The workpiece is aluminum or an aluminum alloy. , Pure mug Siumu or magnesium alloy, characterized in that, the method for manufacturing a rivet holes or bolt holes.

The part where the rivet hole or the bolt hole is to be manufactured and the peripheral part thereof are strengthened over a predetermined range by horizontal movement of the workpiece or the tool. The method for producing rivet holes or bolt holes according to claim 1, wherein one or more rivet holes are produced.