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JP4292192B2 - Friction stir welding tool - Google Patents
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Description

本発明は、上下一対の回転体の間に攪拌軸があって、被接合部材同士を突き合わせた接合部をショルダ面によって挟み込み、回転する攪拌軸によって接合部を摩擦攪拌接合させる摩擦攪拌接合用工具に関し、特に回転軸の振れを効果的に防止する摩擦攪拌接合用工具に関する。   The present invention is a friction stir welding tool having a stirring shaft between a pair of upper and lower rotating bodies, sandwiching a joint portion where the members to be joined are butted together by a shoulder surface, and friction stir welding the joint portion by a rotating stirring shaft In particular, the present invention relates to a friction stir welding tool that effectively prevents runout of a rotating shaft.

アルミニウム材を摩擦攪拌接合する場合、回転する攪拌ピンを挿入するとともに回転体を被接合部材に押付けて、攪拌ピンによって摩擦熱を発生させる。その際、接合ルールの反力に対処するため、被接合部材が裏当金で支えられるようにして行われる。この裏当金は被接合物の面板の裏面に密着させて設置するものであって高い剛性を必要とする。摩擦攪拌接合では、従来から、こうした工具に変えてボビンツールと呼ばれる回転工具を用いた摩擦攪拌接合方法が提案されている。   When friction stir welding is performed on an aluminum material, a rotating stirring pin is inserted and a rotating body is pressed against a member to be joined, and friction heat is generated by the stirring pin. At that time, in order to cope with the reaction force of the joining rule, the joined member is supported by the backing metal. This backing metal is installed in close contact with the back surface of the face plate of the object to be joined, and requires high rigidity. In the friction stir welding, a friction stir welding method using a rotating tool called a bobbin tool instead of such a tool has been proposed.

図15は、下記特許文献1に記載する摩擦攪拌接合方法を示した図である。この摩擦攪拌接合方法では、被接合部材であるアルミニウム合金のプレート151,152が端面同士突き合わされ、そうした接合部153に沿って摩擦攪拌接合用工具100が移動する。その摩擦攪拌接合用工具100は、プレート151,152の上下を挟み込む上部回転体101と下部回転体102、そしてその間の攪拌軸103を備えて構成されている。摩擦攪拌接合用工具100は、モータ104の駆動によって上部回転体101、下部回転体102及び攪拌軸103に回転が与えられ、攪拌軸103が結合部153に沿って矢印Sで示す方向に移動する。   FIG. 15 is a diagram showing a friction stir welding method described in Patent Document 1 below. In this friction stir welding method, aluminum alloy plates 151 and 152 as members to be joined are butted against each other, and the friction stir welding tool 100 moves along such a joint 153. The friction stir welding tool 100 includes an upper rotary body 101 and a lower rotary body 102 that sandwich the upper and lower sides of the plates 151 and 152, and a stirring shaft 103 therebetween. In the friction stir welding tool 100, the upper rotating body 101, the lower rotating body 102, and the stirring shaft 103 are rotated by the drive of the motor 104, and the stirring shaft 103 moves along the coupling portion 153 in the direction indicated by the arrow S. .

攪拌軸103は、機械的攪拌によって周囲のアルミニウム合金(材料)を塑性流動化させ、上部回転体101と下部回転体102は、上下方向からプレート151,152を押さえ込んで可塑性ゾーンから材料が失われるのを防いでいる。従って、この状態で摩擦攪拌接合用工具100が接合部153に沿って移動すると、プレート151,152の軟化した材料は、塑性流動化して攪拌混練されつつ、移動する攪拌軸103の後方に流れる。そして、攪拌軸103の後方で互いに混じり合った可塑性材は摩擦熱を失って急速に冷却固化し、プレート151,152の接合が完結する。
特表平7−505090号公報 特開2002−96183号公報 特開2005−7466号公報
The stirring shaft 103 plastically fluidizes the surrounding aluminum alloy (material) by mechanical stirring, and the upper rotating body 101 and the lower rotating body 102 press the plates 151 and 152 from above and below to lose the material from the plastic zone. Is prevented. Therefore, when the friction stir welding tool 100 moves along the joint 153 in this state, the softened material of the plates 151 and 152 flows behind the moving stirring shaft 103 while being plastically fluidized and stirred and kneaded. Then, the plastic materials mixed with each other behind the stirring shaft 103 lose frictional heat and rapidly cool and solidify, and the joining of the plates 151 and 152 is completed.
JP 7-505090 Gazette JP 2002-96183 A JP 2005-7466 A

しかし、摩擦攪拌接合用工具100のようなボビンツール型の工具は、上部回転体101と下部回転体102のショルダ面が材料を挟み込んで接合を行うため、材料の上下面の摩擦係数の違いや突合せ面の段差等によって回転中に攪拌軸が偏心し、摩擦攪拌接合用工具100に振動を発生させてしまうことがある。この場合、摩擦攪拌接合用工具100によって安定した接合を行うことが出来なくなり、振れが大きくなると攪拌軸103を破損させてしまうといった問題も生じる。   However, a bobbin tool type tool such as the friction stir welding tool 100 performs joining with the shoulder surfaces of the upper rotating body 101 and the lower rotating body 102 sandwiching the material. The stirrer shaft may be decentered during the rotation due to the level difference of the butting surfaces, and vibration may be generated in the friction stir welding tool 100. In this case, stable welding cannot be performed by the friction stir welding tool 100, and there arises a problem that the stirrer shaft 103 is damaged when the runout increases.

この点、前記特許文献3では、例えば図16に示すように、上部回転体101と下部回転体102のショルダ面108に回転方向に沿って軸中心に向かう螺旋溝110が形成されている。これによれば、前述したような摩擦攪拌接合が行われる場合、被接合部材の肉厚中心側に向かう塑性流動が生じ、材料が攪拌軸103の中心側に集積して収縮力が生じる。そして、このときの収縮力が攪拌軸103の振れを抑えるように作用する。しかし、攪拌軸103の振れ防止することを目的とした場合、このような螺旋溝110ではその効果が十分なものではなかった。   In this regard, in Patent Document 3, for example, as shown in FIG. 16, a spiral groove 110 is formed on the shoulder surface 108 of the upper rotating body 101 and the lower rotating body 102 toward the axial center along the rotation direction. According to this, when the friction stir welding as described above is performed, a plastic flow toward the thickness center side of the members to be joined occurs, and the material accumulates on the center side of the stirring shaft 103 to generate a contraction force. The contraction force at this time acts so as to suppress the shake of the stirring shaft 103. However, when the purpose is to prevent the shake of the stirring shaft 103, the effect of the spiral groove 110 is not sufficient.

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、回転軸の振れを効果的に防止する摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌接合用工具を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a friction stir welding tool that performs friction stir welding that effectively prevents the rotation of the rotating shaft, in order to solve such problems.

本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、被接合部材同士を突き合わせた接合部を上部回転体と下部回転体とで挟み込み、その上部回転体と下部回転体との間で一体になって回転する攪拌軸を接合部に沿って移動させることにより、摩擦熱で被接合部材同士を接合するものであって、前記上部回転体及び下部回転体のショルダ面には、半径方向と円周方向に形成された凹溝が複数設けられ、その凹溝によって区切られた各ブロックは、その表面が回転方向及び/又は中心方向に傾斜して形成されたものであることを特徴とする。   The friction stir welding tool according to the present invention sandwiches a joined portion where the members to be joined are abutted with each other between an upper rotating body and a lower rotating body, and rotates integrally between the upper rotating body and the lower rotating body. By moving the agitation shaft along the joint, the members to be joined are joined by frictional heat, and formed on the shoulder surfaces of the upper rotating body and the lower rotating body in the radial direction and the circumferential direction. A plurality of concave grooves are provided, and each block partitioned by the concave grooves is characterized in that the surface thereof is formed to be inclined in the rotational direction and / or the central direction.

また、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、前記ショルダ面の凹溝が、同心円状に形成された複数の環状凹溝と、放射状に形成された複数の直線凹溝であることが好ましい。
また、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、前記ショルダ面の凹溝が、同心円状に形成された複数の環状凹溝と、その環状凹溝によって区切られた領域ごとに角度を付けて半径方向に並べた傾斜凹溝であることが好ましい。
また、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、前記ショルダ面の凹溝が、螺旋状に形成された複数の螺旋凹溝と、同心円状に形成された複数の環状凹溝であることが好ましい。
また、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、半径方向に形成された前記凹溝が、外周側が内周側よりも回転方向に対して先行するように傾斜したものであることが好ましい。
In the friction stir welding tool according to the present invention, the groove on the shoulder surface is preferably a plurality of annular grooves formed concentrically and a plurality of linear grooves formed radially.
In the friction stir welding tool according to the present invention, the groove on the shoulder surface has a plurality of annular grooves formed concentrically, and an angle is provided for each region divided by the annular grooves. It is preferable that they are inclined concave grooves arranged in the direction.
Further, in the friction stir welding tool according to the present invention, the groove on the shoulder surface is preferably a plurality of spiral grooves formed in a spiral shape and a plurality of annular grooves formed concentrically. .
In the friction stir welding tool according to the present invention, it is preferable that the concave groove formed in the radial direction is inclined such that the outer peripheral side precedes the rotational direction rather than the inner peripheral side.

また本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、被接合部材同士を突き合わせた接合部を上部回転体と下部回転体とで挟み込み、その上部回転体と下部回転体との間で一体になって回転する攪拌軸を接合部に沿って移動させることにより、摩擦熱で被接合部材同士を接合するものであって、前記上部回転体及び下部回転体のショルダ面には、半径方向と円周方向に形成された凹溝が複数設けられ、その凹溝によって区切られた各ブロックは、半径方向に複数の段差面が形成され、各段差面が回転方向及び/又は中心方向に傾斜したものであることを特徴とする。 Further, the friction stir welding tool according to the present invention sandwiches a joined portion where the members to be joined are abutted between the upper rotating body and the lower rotating body, and rotates integrally between the upper rotating body and the lower rotating body. The members to be joined are joined by frictional heat by moving the stirring shaft along the joint, and the shoulder surfaces of the upper rotating body and the lower rotating body are arranged in a radial direction and a circumferential direction. A plurality of formed grooves are provided, and each block divided by the grooves has a plurality of step surfaces in the radial direction, and each step surface is inclined in the rotational direction and / or the central direction. It is characterized by.

また、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、前記ショルダ面の凹溝が、螺旋状に形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、前記上部回転体と下部回転体のショルダ面は環形状をしており、半径方向に形成された前記凹溝は、ショルダ面の内周縁及び外周縁にまで達し、傾斜した前記ブロックの表面によって、ショルダ面の内周縁及び外周縁の高さが変化するようにしたものであることが好ましい。
In the friction stir welding tool according to the present invention, it is preferable that the groove on the shoulder surface is formed in a spiral shape.
In the friction stir welding tool according to the present invention, the shoulder surfaces of the upper rotating body and the lower rotating body have an annular shape, and the concave grooves formed in the radial direction are formed on the inner peripheral edge and the outer periphery of the shoulder surface. It is preferable that the height of the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the shoulder surface is changed by the surface of the inclined block reaching the peripheral edge.

また、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、被接合部材同士を突き合わせた接合部を上部回転体と下部回転体とで挟み込み、その上部回転体と下部回転体との間で一体になって回転する攪拌軸を接合部に沿って移動させることにより、摩擦熱で被接合部材同士を接合するものであって、前記上部回転体及び下部回転体のショルダ面には、外周側が回転方向に対して先行するように傾いた短尺な誘導凹部が半径方向に複数並べられたものであることを特徴とする。   Further, the friction stir welding tool according to the present invention sandwiches a joined portion where the members to be joined are abutted between the upper rotating body and the lower rotating body, and is integrated between the upper rotating body and the lower rotating body. The members to be joined are joined by frictional heat by moving the rotating stirring shaft along the joint, and the outer peripheral side of the shoulder surface of the upper rotating body and the lower rotating body is in the rotational direction. A plurality of short guide recesses inclined so as to precede are arranged in the radial direction.

また、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、前記上部回転体と下部回転体のショルダ面は環形状をしており、半径方向に並べられた前記誘導凹部のうち両端に位置するものが、ショルダ面の内周縁又は外周縁に重なって形成されたものであることが好ましい。
また、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、前記誘導凹部が、楕円形状または雨滴形状で形成されたものであることが好ましい。
Further, in the friction stir welding tool according to the present invention, the shoulder surfaces of the upper rotating body and the lower rotating body have an annular shape, and those located at both ends of the guide recesses arranged in the radial direction, Preferably, the shoulder surface is formed so as to overlap with the inner peripheral edge or the outer peripheral edge.
In the friction stir welding tool according to the present invention, the guide recess is preferably formed in an elliptical shape or a raindrop shape.

よって、本発明の摩擦攪拌接合用工具によれば、被接合部材を挟み込む上部回転体及び下部回転体のショルダ面に、半径方向と円周方向に形成された凹溝が複数設けられ、その凹溝によって区切られた各ブロックの表面が回転方向及び/又は中心方向に傾斜して形成されているため、攪拌部分の材料を攪拌軸のある中心に向けて強力に誘導することになり、攪拌軸の周りの材料密度を高くして回転を安定させ、回転軸の振れを効果的に防止することができる。
また、本発明の摩擦攪拌接合用工具によれば、被接合部材を挟み込む上部回転体及び下部回転体のショルダ面に、外周側が回転方向に対して先行するように傾いた短尺な誘導凹部を半径方向に複数並べるようにしたため、攪拌された接合部の材料が中心方向に誘導されて攪拌軸周りの材料密度が高くなり、攪拌軸を保持する力が高まって回転を安定させ、回転軸の振れを効果的に防止することができる。
Therefore, according to the friction stir welding tool of the present invention, a plurality of concave grooves formed in the radial direction and the circumferential direction are provided on the shoulder surfaces of the upper rotating body and the lower rotating body that sandwich the member to be bonded. Since the surface of each block delimited by the groove is formed to be inclined in the rotation direction and / or the center direction, the material of the stirring portion is strongly guided toward the center of the stirring shaft, and the stirring shaft It is possible to stabilize the rotation by increasing the material density around and to effectively prevent the rotation shaft from shaking.
Further, according to the friction stir welding tool of the present invention, the short induction concave portion inclined so that the outer peripheral side precedes the rotation direction is formed on the shoulder surfaces of the upper rotating body and the lower rotating body that sandwich the member to be bonded. Since the agitated joint material is guided in the center direction, the material density around the agitation shaft is increased, the force to hold the agitation shaft is increased, the rotation is stabilized, and the rotation shaft is swung. Can be effectively prevented.

次に、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、本実施形態の摩擦攪拌接合用工具の形状を簡略化して示した一部断面図である。本実施形態の摩擦攪拌接合用工具1は、上部回転体3と下部回転体4とが同軸に配置され、その軸心部を通して攪拌軸5が設けられている。攪拌軸5は、上部回転体3の中心孔を通して下方に突き出され、先端が下部回転体4に連結されている。従って、攪拌軸5は、上部回転体3と一体になって回転するが、軸方向には移動可能に構成されている。   Next, an embodiment of a friction stir welding tool according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a simplified shape of the friction stir welding tool of the present embodiment. In the friction stir welding tool 1 of the present embodiment, an upper rotating body 3 and a lower rotating body 4 are arranged coaxially, and a stirring shaft 5 is provided through an axial center portion thereof. The stirring shaft 5 protrudes downward through the central hole of the upper rotating body 3, and the tip is connected to the lower rotating body 4. Accordingly, the stirring shaft 5 rotates integrally with the upper rotating body 3, but is configured to be movable in the axial direction.

また、摩擦攪拌接合用工具1は、上部回転体3と下部回転体4との離間距離が調整可能であり、その間に挟み込まれる被接合部材(プレート151,152)の厚さに対応でき、挟み込み荷重を制御することが可能になっている。そのため、下部回転体4は攪拌軸5の延長上に設けられた油圧シリンダなどのアクチュエータが連結され、コントローラによってストロークや荷重調整が行われるようになっている。そして、摩擦攪拌接合用工具1全体は、不図示の油圧モータやサーボモータなどの回転手段が設けられ、やはりコントローラによって回転制御が行われるようになっている。   Further, the friction stir welding tool 1 can adjust the separation distance between the upper rotating body 3 and the lower rotating body 4 and can correspond to the thickness of the members to be joined (plates 151 and 152) sandwiched between them. The load can be controlled. Therefore, the lower rotating body 4 is connected to an actuator such as a hydraulic cylinder provided on the extension of the stirring shaft 5, and the stroke and load adjustment are performed by the controller. The entire friction stir welding tool 1 is provided with a rotating means such as a hydraulic motor (not shown) or a servo motor, and the rotation is also controlled by the controller.

こうした摩擦攪拌接合用工具1の上部回転体3及び下部回転体4には、回転軸の振れを効果的に防止するため、被接合部材を直接挟み込むショルダ面3a,4aに加工が施されている。ショルダ面3a,4aの加工は、攪拌により塑性流れを起こす接合部の材料を、攪拌軸5が回転する中心部へと誘導するようにしたものである。本実施形態の摩擦攪拌接合用工具1は、こうした材料誘導を行う上部回転体3及び下部回転体4のショルダ面3a,4aに特徴を有する。そこで、各種実施形態のショルダ面について、図面を示しながら以下に説明する。   In the upper rotating body 3 and the lower rotating body 4 of the friction stir welding tool 1, the shoulder surfaces 3a and 4a that directly sandwich the member to be bonded are processed in order to effectively prevent the rotating shaft from swinging. . In the processing of the shoulder surfaces 3a and 4a, the material of the joint portion that causes plastic flow by stirring is guided to the central portion where the stirring shaft 5 rotates. The friction stir welding tool 1 of this embodiment is characterized by shoulder surfaces 3a and 4a of the upper rotating body 3 and the lower rotating body 4 that perform such material guidance. Therefore, a shoulder surface according to various embodiments will be described below with reference to the drawings.

ここで図2は、第1実施形態について、摩擦攪拌接合用工具のショルダ面を示した図であり、図(a)は側面図を示し、図(b)は斜視図を示し、そして図(c)は加工面を正面から示している。また、図3は、本実施形態の摩擦攪拌接合用工具を示した図2(c)のA−A断面図である。
図2は、図1の摩擦攪拌接合用工具1を構成する上部回転体3側のショルダ面を示している。下部回転体4のショルダ面は、上部回転体3側のショルダ面と上下対称に形成されているため、ここでは上部回転体3側のショルダ面のみを示している。そこで、他の実施形態を含む以下の説明では、上部回転体3及び下部回転体4をまとめて回転体とする。
Here, FIG. 2 is a view showing a shoulder surface of the friction stir welding tool, FIG. 2 (a) shows a side view, FIG. 2 (b) shows a perspective view, and FIG. c) shows the processed surface from the front. Moreover, FIG. 3 is AA sectional drawing of FIG.2 (c) which showed the tool for friction stir welding of this embodiment.
FIG. 2 shows a shoulder surface on the upper rotating body 3 side that constitutes the friction stir welding tool 1 of FIG. Since the shoulder surface of the lower rotator 4 is formed vertically symmetrical with the shoulder surface on the upper rotator 3 side, only the shoulder surface on the upper rotator 3 side is shown here. Therefore, in the following description including other embodiments, the upper rotating body 3 and the lower rotating body 4 are collectively referred to as a rotating body.

回転体10は、攪拌軸5(図1参照、以下同じ)が通る円形の中心孔12が形成され、ショルダ面11には、その中心孔12と同心円状であって径の異なる複数の環状凹溝13が形成されている。本実施形態では3重に環状凹溝13が形成されている。また、環状凹溝13と交差するように複数の直線凹溝14が放射状に形成されている。よって、ショルダ面11は、こうした環状凹溝13や直線凹溝14によって複数のブロック15に区切られている。そして、このブロック15の表面15aは、平面であるが同じ高さで形成されているわけではない。   The rotating body 10 is formed with a circular center hole 12 through which the stirring shaft 5 (see FIG. 1; the same applies hereinafter) passes, and the shoulder surface 11 is concentric with the center hole 12 and has a plurality of annular recesses having different diameters. A groove 13 is formed. In this embodiment, the annular groove 13 is formed in a triple manner. A plurality of linear grooves 14 are formed radially so as to intersect the annular grooves 13. Therefore, the shoulder surface 11 is divided into a plurality of blocks 15 by the annular grooves 13 and the linear grooves 14. The surface 15a of the block 15 is a plane but is not formed at the same height.

ブロック15の表面15aは、環状凹溝13や直線凹溝14の底部(図面上方)を下にしてみると、その一つずつが、半径方向には外周側から中心孔12側に向けて低くなるように傾斜し、円周方向には回転方向Xの前方が低くなるように傾斜して形成されている。よって、被接合部材に直接押し当てられるブロック15の表面15aは、その全てが同じように回転方向X及び中心方向に傾斜して形成されている。なお、各ブロック15の表面15aの最も高い位置は全て同じ高さであって、加工前の回転体10の端面高さである。   When the surface 15a of the block 15 is viewed from the bottom of the annular groove 13 or the straight groove 14 (upward in the drawing), each of the surfaces 15a is lowered in the radial direction from the outer peripheral side toward the center hole 12 side. It is inclined so that the front of the rotation direction X becomes lower in the circumferential direction. Therefore, the surface 15a of the block 15 that is directly pressed against the member to be joined is formed so as to be inclined in the rotational direction X and the central direction in the same manner. In addition, the highest position of the surface 15a of each block 15 is the same height, and is the end face height of the rotating body 10 before processing.

そこで、こうしたショルダ面11を有する上部及び下部の回転体10によって被接合部材の接合部を挟み込み、その接合部を攪拌軸5を回転させながら接合線に沿って移動して摩擦攪拌接合が行われる。すなわち、回転する攪拌軸5がプレート151,152の接合部に沿って進入すると、摩擦熱によって接合部の材料が発熱して軟化し、その部分の材料が回転によって攪拌され、塑性流動してできた可塑性材によって固相接合される。その際、前方の軟化攪拌部分は、攪拌軸5によって押しのけられ、左右から後方に回り込むようにして周りを流動する。   Therefore, the joint portion of the member to be joined is sandwiched between the upper and lower rotating bodies 10 having the shoulder surface 11, and the joint portion is moved along the joining line while rotating the stirring shaft 5, whereby the friction stir welding is performed. . That is, when the rotating stirring shaft 5 enters along the joint portion of the plates 151 and 152, the material of the joint portion is heated and softened by frictional heat, and the material of the portion is stirred by the rotation and plastically flows. Solid phase bonding with a plastic material. At that time, the front softening stirring portion is pushed away by the stirring shaft 5 and flows around from the left and right to the rear.

こうして流れる接合部の材料に対し、本実施形態の摩擦攪拌接合用工具では、ショルダ面11に形成された放射状の直線凹溝14が回転方向Xに見かけ上の摩擦係数を高めることになる。従って、上部回転体と下部回転体との挟み込み圧力(押圧荷重)を抑えつつも、材料を攪拌させるための攪拌力(トルク)を維持することができる。
また、ショルダ面11は、接合部の材料と直接接するブロック15の表面15aが傾斜しているため、この面に衝突する材料には回転方向Xの流れとともに中心方向への流れが発生し、攪拌部分の材料が攪拌軸5へ向けて誘導される。
In the friction stir welding tool according to the present embodiment, the radial linear grooves 14 formed on the shoulder surface 11 increase the apparent friction coefficient in the rotation direction X with respect to the material of the joining portion flowing in this way. Therefore, it is possible to maintain the stirring force (torque) for stirring the material while suppressing the sandwiching pressure (pressing load) between the upper rotating body and the lower rotating body.
Further, since the shoulder surface 11 is inclined at the surface 15a of the block 15 that is in direct contact with the material of the joint portion, the material colliding with this surface generates a flow in the central direction along with the flow in the rotational direction X, and the stirring surface 11 is stirred. Part of the material is guided towards the stirring shaft 5.

特に本実施形態では、ショルダ面11の全体にブロック15があって、それら全ての表面15aが傾斜しているため、攪拌部分の材料を攪拌軸5のある中心に向けて強力に誘導することになる。そのため、攪拌軸5の周りの材料密度が高くなり、攪拌軸5を保持する力が高まって回転を安定させ、攪拌軸5の振動を抑えることができる。また、このとき、攪拌軸5に接する材料との接線応力が大きくなって材料に伝えられるトルクが大きくなるため、攪拌軸5の径を大きくしたり、回転数を上げたりすることなく仕事率を上げることができる。従って、接合部に過剰に熱を発生させることはなく、接合強度の低下を抑えることができる。   In particular, in the present embodiment, there are blocks 15 on the entire shoulder surface 11, and all of the surfaces 15a are inclined, so that the material of the stirring portion is strongly guided toward the center where the stirring shaft 5 is located. Become. Therefore, the material density around the stirring shaft 5 is increased, the force for holding the stirring shaft 5 is increased, the rotation is stabilized, and the vibration of the stirring shaft 5 can be suppressed. At this time, since the tangential stress with the material in contact with the stirring shaft 5 is increased and the torque transmitted to the material is increased, the work rate can be increased without increasing the diameter of the stirring shaft 5 or increasing the rotational speed. Can be raised. Therefore, excessive heat is not generated at the joint, and a decrease in joint strength can be suppressed.

ところで、ショルダ面11の外周縁の高さが一定であると、上下のショルダ面11で挟み込む圧力によって材料が外側へと押し出される。そして、ショルダ面11の外周縁より材料が盛り上がってできたバリは仕上げの際に排除されるため、結果として接合部の材料が失われることになる。しかし、本実施形態ではブロック15の表面15aが傾斜しているため、図2(a)に示すようにショルダ面11の外周縁は、押し当てられた被接合部材との間に隙間ができる。従って、摩擦攪拌接合用工具の前方で盛り上がった材料は、隙間からショルダ面11下に誘導され、またショルダ面11の回転中心に向かう傾斜の作用によって内側に誘導されるので、バリが生じにくくなる。そして、バリが発生したならばその分だけ接合部の材料が失われて空洞が生じやすくなるが、バリの発生を抑えることで空洞の発生も防止することができる。   By the way, when the height of the outer peripheral edge of the shoulder surface 11 is constant, the material is pushed out by the pressure sandwiched between the upper and lower shoulder surfaces 11. And since the burr | flash which the material raised from the outer periphery of the shoulder surface 11 is excluded in the case of finishing, the material of a junction part is lost as a result. However, in this embodiment, since the surface 15a of the block 15 is inclined, a gap is formed between the outer peripheral edge of the shoulder surface 11 and the pressed member to be joined as shown in FIG. Accordingly, the material raised in front of the friction stir welding tool is guided below the shoulder surface 11 from the gap, and is guided inward by the action of the inclination toward the rotation center of the shoulder surface 11, so that burrs are hardly generated. . Then, if burrs are generated, the material of the joint portion is lost correspondingly and cavities are easily formed. However, the generation of cavities can also be prevented by suppressing the generation of burrs.

次に図4は、第2実施形態について、摩擦攪拌接合用工具のショルダ面を示した図であり、図(a)は側面図を示し、図(b)は斜視図を示し、そして図(c)は加工面を正面から示している。また、図5は、本実施形態の摩擦攪拌接合用工具を示した図4(c)のB−B断面図である。
回転体20は、攪拌軸5が通る円形の中心孔22が形成され、ショルダ面21には、その中心孔22と同心円状であって径の異なる複数の環状凹溝23が形成されている。本実施形態では3重に環状凹溝23が形成されている。また、半径方向には、ショルダ面21の内周縁から外周縁にかけて、環状凹溝23によって区切られた領域ごとに、角度を付けた複数の傾斜凹溝24が半径方向に並べて形成されている。半径方向に並んだ傾斜凹溝24の列は、ショルダ面21全体で見た場合には放射状に形成されている。そして、特にその傾斜凹溝24は、外周側が回転方向Xに対して先行するように傾斜している。
Next, FIG. 4 is a view showing a shoulder surface of the friction stir welding tool according to the second embodiment, wherein FIG. 4 (a) shows a side view, FIG. 4 (b) shows a perspective view, and FIG. c) shows the processed surface from the front. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 4C showing the friction stir welding tool of the present embodiment.
The rotating body 20 is formed with a circular center hole 22 through which the stirring shaft 5 passes, and a plurality of annular concave grooves 23 that are concentric with the center hole 22 and have different diameters are formed on the shoulder surface 21. In this embodiment, the annular concave groove 23 is formed in a triple manner. Further, in the radial direction, a plurality of inclined concave grooves 24 having an angle are formed in the radial direction from the inner peripheral edge to the outer peripheral edge of the shoulder surface 21 for each region partitioned by the annular concave grooves 23. The rows of the inclined grooves 24 arranged in the radial direction are formed radially when viewed from the entire shoulder surface 21. In particular, the inclined groove 24 is inclined so that the outer peripheral side precedes the rotational direction X.

こうしてショルダ面21は環状凹溝23や傾斜凹溝24によって複数のブロック25に区切られた形状になっている。そして、ブロック25の表面25aは、平面であるが同じ高さで形成されているわけではない。ブロック25の表面25aは、環状凹溝23や傾斜凹溝24の底部(図面上方)を下にしてみると、その一つずつが、半径方向には外周側から中心孔22側に向けて低くなるように傾斜し、円周方向には回転方向Xの前方が低くなるように傾斜して形成されている。よって、被接合部材に直接押し当てられるブロック25の表面25aは、その全てが同じように回転方向X及び中心方向に傾斜して形成されている。なお、各ブロック25の表面25aの最も高い位置は全て同じ高さであって、加工前の回転体20の端面高さである。   Thus, the shoulder surface 21 has a shape divided into a plurality of blocks 25 by the annular groove 23 and the inclined groove 24. And although the surface 25a of the block 25 is a plane, it is not necessarily formed at the same height. When the surface 25a of the block 25 is viewed from the bottom of the annular groove 23 or the inclined groove 24 (upward in the drawing), each one is lower in the radial direction from the outer peripheral side toward the center hole 22 side. It is inclined so that the front of the rotation direction X becomes lower in the circumferential direction. Therefore, the surface 25a of the block 25 directly pressed against the member to be joined is formed so as to be inclined in the rotational direction X and the central direction in the same manner. In addition, the highest position of the surface 25a of each block 25 is the same height, and is the end face height of the rotating body 20 before processing.

そこで、こうしたショルダ面21を有する上部及び下部の回転体20によって被接合部材の接合部を挟み込み、攪拌軸5を回転させながら接合線に沿って移動して摩擦攪拌接合が行われる。すなわち、回転する攪拌軸5がプレート151,152の接合部に沿って進入し、材料が発熱軟化して攪拌され、塑性流動してできた可塑性材によって固相接合される。その際、本実施形態では、接合部の材料に対してショルダ面21に形成された傾斜凹溝24が、回転方向Xに見かけ上の摩擦係数を高め、上部回転体と下部回転体との挟み込み圧力(押圧荷重)を抑えつつも、材料を攪拌させるための攪拌力(トルク)を維持することができる。   Accordingly, the upper and lower rotating bodies 20 having the shoulder surface 21 sandwich the joining portion of the member to be joined, and move along the joining line while rotating the stirring shaft 5 to perform friction stir welding. That is, the rotating stirring shaft 5 enters along the joining portion of the plates 151 and 152, and the material is heated and softened and stirred and solid-phase joined by a plastic material formed by plastic flow. At this time, in this embodiment, the inclined concave groove 24 formed on the shoulder surface 21 with respect to the material of the joint portion increases the apparent coefficient of friction in the rotation direction X, and sandwiches the upper rotating body and the lower rotating body. The stirring force (torque) for stirring the material can be maintained while suppressing the pressure (pressing load).

また、ショルダ面21は、ブロック25の表面25aが傾斜しているので、この面に衝突する接合部の材料が回転方向の流れとともに、外側から中心方向への流れを発生させる。そのため、ショルダ面21によって挟まれた攪拌部分の材料は、回転に伴って攪拌軸5のある中心に向けて誘導する流れが生じる。そして、ショルダ面21の全体にブロック25があるため、材料を攪拌軸5のある中心に向けて強力に誘導することになる。従って、攪拌軸5の周りの材料密度が高くなり、攪拌軸5を保持する力が高まって回転を安定させ、攪拌軸5の振動を抑えることができる。   Moreover, since the surface 25a of the block 25 inclines in the shoulder surface 21, the material of the junction part which collides with this surface generate | occur | produces the flow from the outer side to a center direction with the flow of a rotation direction. Therefore, the material of the stirring portion sandwiched between the shoulder surfaces 21 generates a flow that is guided toward the center of the stirring shaft 5 with rotation. Since the shoulder 25 has the block 25 as a whole, the material is strongly guided toward the center of the stirring shaft 5. Therefore, the material density around the stirring shaft 5 is increased, the force for holding the stirring shaft 5 is increased, the rotation is stabilized, and the vibration of the stirring shaft 5 can be suppressed.

また、このとき攪拌軸5に接する材料との接線応力が大きくなって材料に伝えられるトルクが大きくなるため、攪拌軸5の径を大きくしたり、回転数を上げたりすることなく仕事率を上げることができる。従って、接合部に過剰に熱を発生させることはなく、接合強度の低下を抑えることができる。
更に、ショルダ面21の外周縁は、傾斜した表面25aによって押し当てられた被接合部材との間に隙間ができる。そのため、摩擦攪拌接合用工具の前方で盛り上がった材料は、隙間からショルダ面21下に誘導され、またショルダ面21の回転中心に向かう傾斜の作用によって内側に誘導されるので、バリが生じにくくなる。そして、バリが発生したならばその分だけ接合部の材料が失われて空洞が生じやすくなるが、バリの発生を抑えることで、空洞の発生も防止することができる。
At this time, since the tangential stress with the material in contact with the stirring shaft 5 is increased and the torque transmitted to the material is increased, the work rate is increased without increasing the diameter of the stirring shaft 5 or increasing the rotational speed. be able to. Therefore, excessive heat is not generated at the joint, and a decrease in joint strength can be suppressed.
Further, a gap is formed between the outer peripheral edge of the shoulder surface 21 and the member to be joined pressed by the inclined surface 25a. Therefore, the material raised in front of the friction stir welding tool is guided below the shoulder surface 21 from the gap, and is guided inward by the action of the inclination toward the rotation center of the shoulder surface 21, so that burrs are hardly generated. . Then, if burrs are generated, the material of the joint portion is lost correspondingly and cavities are easily generated. However, by suppressing the generation of burrs, the generation of cavities can also be prevented.

次に図6は、第3実施形態について、摩擦攪拌接合用工具のショルダ面を示した図であり、図(a)は側面図を示し、図(b)は斜視図を示し、そして図(c)は加工面を正面から示している。また、図7は、本実施形態の摩擦攪拌接合用工具を示した図6(c)のC−C断面図である。
回転体30は、攪拌軸5が通る円形の中心孔32が形成され、ショルダ面31には、半径方向に、ショルダ面31の内周縁から外周縁にかけて複数の螺旋凹溝33が形成されている。また、中心孔32に対して同心円状に、螺旋凹溝33によって区切られた不連続な環状凹溝34が形成されている。螺旋凹溝33は、外周側が回転方向Xに対して先行する曲線になっている。そして、不連続の環状凹溝34は、回転方向Xに対して先行する側が外周側に位置している。
Next, FIG. 6 is a view showing a shoulder surface of the friction stir welding tool according to the third embodiment, wherein FIG. 6 (a) shows a side view, FIG. 6 (b) shows a perspective view, and FIG. c) shows the processed surface from the front. Moreover, FIG. 7 is CC sectional drawing of FIG.6 (c) which showed the tool for friction stir welding of this embodiment.
The rotating body 30 has a circular center hole 32 through which the stirring shaft 5 passes. A plurality of spiral grooves 33 are formed in the shoulder surface 31 in the radial direction from the inner periphery to the outer periphery of the shoulder surface 31. . Further, a discontinuous annular groove 34 is formed concentrically with the center hole 32 and is partitioned by the spiral groove 33. The spiral concave groove 33 has a curved line on the outer peripheral side with respect to the rotation direction X. The discontinuous annular groove 34 is positioned on the outer peripheral side with respect to the rotational direction X.

ショルダ面31は、こうした螺旋凹溝33や環状凹溝34によって複数のブロック35に区切られた形状になっている。そして、このブロック35の表面35aは平面であるが、同じ高さで形成されているわけではない。ブロック35の表面35aは、螺旋凹溝33や環状凹溝34の底部(図面上方)を下にしてみると、その一つずつが、半径方向には外周側から中心孔32側に向けて低くなるように傾斜し、円周方向には回転方向Xの前方が低くなるように傾斜して形成されている。よって、被接合部材に直接押し当てられるブロック35の表面35aは、その全てが同じように回転方向X及び中心方向に傾斜して形成されている。なお、各ブロック35の表面35aの最も高い位置は全て同じ高さであって、加工前の回転体30の端面高さである。   The shoulder surface 31 has a shape divided into a plurality of blocks 35 by the spiral grooves 33 and the annular grooves 34. And although the surface 35a of this block 35 is a plane, it is not necessarily formed in the same height. When the surface 35a of the block 35 is viewed from the bottom of the spiral groove 33 or the annular groove 34 (upward in the drawing), each one is lower in the radial direction from the outer peripheral side toward the center hole 32 side. It is inclined so that the front of the rotation direction X becomes lower in the circumferential direction. Accordingly, the surface 35a of the block 35 that is directly pressed against the member to be joined is formed so as to be inclined in the rotational direction X and the central direction in the same manner. The highest position of the surface 35a of each block 35 is the same height, and is the end face height of the rotating body 30 before processing.

そこで、こうしたショルダ面31を有する上部及び下部の回転体30によって被接合部材の接合部を挟み込み、攪拌軸5を回転させながら接合線に沿って移動して摩擦攪拌接合が行われる。すなわち、回転する攪拌軸5がプレート151,152の接合部に沿って進入し、材料が発熱軟化して攪拌され、塑性流動してできた可塑性材によって固相接合される。その際、本実施形態では、接合部の材料に対してショルダ面31に形成された螺旋凹溝33だけでなく、環状凹溝34によっても回転方向Xに見かけ上の摩擦係数が高められる。従って、上部回転体と下部回転体との挟み込み圧力(押圧荷重)を抑えつつも、材料を攪拌させるための攪拌力(トルク)を維持することができる。   Therefore, the upper and lower rotating bodies 30 having the shoulder surface 31 sandwich the joined portion of the member to be joined, and move along the joining line while rotating the stirring shaft 5 to perform friction stir welding. That is, the rotating stirring shaft 5 enters along the joining portion of the plates 151 and 152, and the material is heated and softened and stirred and solid-phase joined by a plastic material formed by plastic flow. At this time, in this embodiment, the apparent friction coefficient in the rotation direction X is increased not only by the spiral groove 33 formed on the shoulder surface 31 but also by the annular groove 34 with respect to the material of the joint portion. Therefore, it is possible to maintain the stirring force (torque) for stirring the material while suppressing the sandwiching pressure (pressing load) between the upper rotating body and the lower rotating body.

また、ショルダ面31は、ブロック35の表面35aが傾斜しているので、この面に衝突する接合部の材料が回転方向の流れとともに、外側から中心方向への流れを発生させる。そのため、ショルダ面31によって挟まれた攪拌部分の材料は、回転に伴って攪拌軸5のある中心に向けて誘導する流れが生じる。そして、ショルダ面31の全体にブロック35があるため、材料を攪拌軸5のある中心に向けて強力に誘導することになる。従って、攪拌軸5の周りの材料密度が高くなり、攪拌軸5を保持する力が高まって回転を安定させ、攪拌軸5の振動を抑えることができる。   Moreover, since the surface 35a of the block 35 inclines in the shoulder surface 31, the material of the junction part which collides with this surface generate | occur | produces the flow from the outer side to a center direction with the flow of a rotation direction. Therefore, the material of the stirring portion sandwiched between the shoulder surfaces 31 generates a flow that is guided toward the center of the stirring shaft 5 as it rotates. And since the block 35 exists in the whole shoulder surface 31, a material will be guide | induced strongly toward the center with the stirring axis | shaft 5. FIG. Therefore, the material density around the stirring shaft 5 is increased, the force for holding the stirring shaft 5 is increased, the rotation is stabilized, and the vibration of the stirring shaft 5 can be suppressed.

また、このとき攪拌軸5に接する材料との接線応力が大きくなって材料に伝えられるトルクが大きくなるため、攪拌軸5の径を大きくしたり、回転数を上げたりすることなく仕事率を上げることができる。従って、接合部に過剰に熱を発生させることはなく、接合強度の低下を抑えることができる。
更に、ショルダ面31の外周縁は、傾斜した表面35aによって押し当てられた被接合部材との間に隙間ができる。そのため、摩擦攪拌接合用工具の前方で盛り上がった材料は、隙間からショルダ面31下に誘導され、またショルダ面31の回転中心に向かう傾斜の作用によって内側に誘導されるので、バリが生じにくくなる。そして、バリの発生を抑えることで、空洞の発生も防止することができる。
At this time, since the tangential stress with the material in contact with the stirring shaft 5 is increased and the torque transmitted to the material is increased, the work rate is increased without increasing the diameter of the stirring shaft 5 or increasing the rotational speed. be able to. Therefore, excessive heat is not generated at the joint, and a decrease in joint strength can be suppressed.
Further, a gap is formed between the outer peripheral edge of the shoulder surface 31 and the member to be joined pressed by the inclined surface 35a. Therefore, the material raised in front of the friction stir welding tool is guided under the shoulder surface 31 from the gap, and is guided inward by the action of the inclination toward the rotation center of the shoulder surface 31, so that burrs are hardly generated. . By suppressing the generation of burrs, the generation of cavities can also be prevented.

次に図8は、第4実施形態について、摩擦攪拌接合用工具のショルダ面を示した図であり、図(a)は側面図を示し、図(b)は斜視図を示し、そして図(c)は加工面を正面から示している。また、図9は、本実施形態の摩擦攪拌接合用工具を示した図8(c)のD−D断面図である。
回転体40は、攪拌軸5が通る円形の中心孔42が形成され、ショルダ面41には、ショルダ面41の内周縁から外周縁にかけて半径方向に螺旋凹溝43が形成されている。螺旋凹溝43は、回転方向Xに対して膨らむ方向に湾曲して形成されている。そして、本実施形態では、隣り合う螺旋凹溝43によって挟まれ、ショルダ面41の内周縁から外周縁まで連続する螺旋形状の螺旋ブロック45が形成されている。
Next, FIG. 8 is a view showing a shoulder surface of the friction stir welding tool according to the fourth embodiment, wherein FIG. 8 (a) shows a side view, FIG. 8 (b) shows a perspective view, and FIG. c) shows the processed surface from the front. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 8C showing the friction stir welding tool of the present embodiment.
The rotating body 40 has a circular center hole 42 through which the stirring shaft 5 passes. A spiral groove 43 is formed in the shoulder surface 41 in the radial direction from the inner periphery to the outer periphery of the shoulder surface 41. The spiral groove 43 is formed to be curved in a direction that swells with respect to the rotation direction X. And in this embodiment, the helical block 45 of the helical shape which is pinched | interposed by the adjacent spiral groove 43 and continues from the inner periphery of the shoulder surface 41 to an outer periphery is formed.

螺旋ブロック45は、本実施形態では、半径方向に4つの段差面45aが形成され、ショルダ面41全体が複数の段差面45aで構成されている。段差面45aは、螺旋凹溝43の底部(図面上方)を下にしてみると、その一つずつが、半径方向には外周側から中心孔42側に向けて低くなるように傾斜し、円周方向には回転方向Xの前方が低くなるように傾斜して形成されている。よって、被接合部材に直接押し当てられる段差面45aは、その全てが同じように回転方向X及び中心方向に傾斜して形成されている。また、段差部分45bは、回転によって材料を中心方向に誘導するため、回転方向Xに対して後方が前方よりも中心側に近くなるように傾けられている。なお、各螺旋ブロック45において各段差面45aの最も高い位置は全て同じ高さであって、加工前の回転体40の端面高さである。   In the present embodiment, the spiral block 45 is formed with four step surfaces 45a in the radial direction, and the entire shoulder surface 41 is composed of a plurality of step surfaces 45a. When the stepped surface 45a is viewed with the bottom (upper side of the drawing) of the spiral groove 43 downward, each of the stepped surfaces 45a is inclined so as to become lower in the radial direction from the outer peripheral side toward the center hole 42 side. In the circumferential direction, it is formed so as to be inclined so that the front of the rotational direction X is lowered. Therefore, all of the step surfaces 45a directly pressed against the members to be joined are formed so as to be inclined in the rotational direction X and the central direction. Further, the step portion 45b is inclined so that the rear side is closer to the center side than the front side with respect to the rotation direction X in order to guide the material in the central direction by rotation. In each spiral block 45, the highest positions of the step surfaces 45a are all the same height and the end surface height of the rotating body 40 before processing.

そこで、こうしたショルダ面41を有する上部及び下部の回転体40によって被接合部材の接合部を挟み込み、攪拌軸5を回転させながら接合線に沿って移動して摩擦攪拌接合が行われる。すなわち、回転する攪拌軸5がプレート151,152の接合部に沿って進入し、材料が発熱軟化して攪拌され、塑性流動してできた可塑性材によって固相接合される。本実施形態では、螺旋凹溝43が回転方向Xに対して膨らむ方向に湾曲しているため、接合部の材料は中から外へ送る方向に作用するが、材料と接触する段差面45aが中心方向に傾いているので、攪拌部分の材料には回転に伴って攪拌軸5のある中心に向けて誘導する流れが生じる。   Therefore, the upper and lower rotating bodies 40 having the shoulder surface 41 sandwich the joined portion of the member to be joined, and move along the joining line while rotating the stirring shaft 5 to perform friction stir welding. That is, the rotating stirring shaft 5 enters along the joining portion of the plates 151 and 152, and the material is heated and softened and stirred and solid-phase joined by a plastic material formed by plastic flow. In the present embodiment, since the spiral groove 43 is curved in a direction in which it swells with respect to the rotation direction X, the material of the joint acts in the direction of sending from the inside to the outside, but the step surface 45a in contact with the material is the center. Since it is inclined in the direction, a flow that is guided toward the center of the stirring shaft 5 is generated in the material of the stirring portion as it rotates.

本実施形態のショルダ面41は、その外周部分が攪拌力(トルク)の発生よりも材料を中心方向へ誘導を優先する。一方、内周部分では、攪拌力(トルク)の発生と材料の中心方向への誘導とを同程度に行なう。ショルダ面41は、径の大きい外周側の周速が大きいので外周部分では仕事率が大きいため、外周での摩擦係数を大きくせずに内周部分での摩擦係数を高めるようにしている。この場合も材料が攪拌軸5のある中心に向けて誘導され、攪拌軸5の周りの材料密度が高くなり、攪拌軸5を保持する力が高まって回転を安定させ、攪拌軸5の振動を抑えることができる。   The shoulder surface 41 of the present embodiment gives priority to guiding the material toward the center rather than the generation of the stirring force (torque) at the outer peripheral portion thereof. On the other hand, in the inner peripheral portion, the generation of the stirring force (torque) and the induction in the center direction of the material are performed to the same extent. Since the shoulder surface 41 has a high peripheral speed on the outer peripheral side having a large diameter and has a high work factor in the outer peripheral part, the friction coefficient in the inner peripheral part is increased without increasing the friction coefficient in the outer peripheral part. Also in this case, the material is guided toward the center of the stirring shaft 5, the material density around the stirring shaft 5 is increased, the force holding the stirring shaft 5 is increased, the rotation is stabilized, and the vibration of the stirring shaft 5 is reduced. Can be suppressed.

また、このとき攪拌軸5に接する材料との接線応力が大きくなって材料に伝えられるトルクが大きくなるため、攪拌軸5の径を大きくしたり、回転数を上げたりすることなく仕事率を上げることができる。従って、接合部に過剰に熱を発生させることはなく、接合強度の低下を抑えることができる。
また、ショルダ面41の外周縁は、傾斜した段差面45aによって押し当てられた被接合部材との間に隙間ができる。そのため、摩擦攪拌接合用工具の前方で盛り上がった材料は、隙間からショルダ面41下に誘導され、またショルダ面41の回転中心に向かう傾斜の作用によって内側に誘導されるので、バリが生じにくくなる。そして、バリの発生を抑えることで、空洞の発生も防止することができる。
更に、螺旋ブロック45ごとに各段差面45aが平行に形成され、機械加工の複雑さが緩和されている。
At this time, since the tangential stress with the material in contact with the stirring shaft 5 is increased and the torque transmitted to the material is increased, the work rate is increased without increasing the diameter of the stirring shaft 5 or increasing the rotational speed. be able to. Therefore, excessive heat is not generated at the joint, and a decrease in joint strength can be suppressed.
Further, a gap is formed between the outer peripheral edge of the shoulder surface 41 and the member to be joined pressed by the inclined step surface 45a. Therefore, the material raised in front of the friction stir welding tool is guided under the shoulder surface 41 from the gap, and is guided inward by the action of the inclination toward the rotation center of the shoulder surface 41, so that burrs are hardly generated. . By suppressing the generation of burrs, the generation of cavities can also be prevented.
Furthermore, each step surface 45a is formed in parallel for each spiral block 45, thereby reducing the complexity of machining.

次に図10は、第5実施形態について、摩擦攪拌接合用工具のショルダ面を示した図であり、図(a)は側面図を示し、図(b)は斜視図を示し、そして図(c)は加工面を正面から示している。また、図11は、本実施形態の摩擦攪拌接合用工具を示した図10(c)のE−E断面図である。
回転体50は、攪拌軸5が通る円形の中心孔52が形成され、ショルダ面51には、半径方向に、ショルダ面51の内周縁から外周縁にかけて螺旋凹溝53が形成されている。螺旋凹溝53は、回転方向Xに対して反る方向に湾曲して形成されている。そして、本実施形態では、隣り合う螺旋凹溝53によって挟まれ、ショルダ面51の内周縁から外周縁まで連続する螺旋形状の螺旋ブロック55が形成されている。
Next, FIG. 10 is a view showing a shoulder surface of the friction stir welding tool according to the fifth embodiment, where FIG. 10 (a) shows a side view, FIG. 10 (b) shows a perspective view, and FIG. c) shows the processed surface from the front. Moreover, FIG. 11 is EE sectional drawing of FIG.10 (c) which showed the tool for friction stir welding of this embodiment.
The rotating body 50 has a circular center hole 52 through which the stirring shaft 5 passes. A spiral groove 53 is formed in the shoulder surface 51 in the radial direction from the inner periphery to the outer periphery of the shoulder surface 51. The spiral groove 53 is formed to bend in a direction that warps with respect to the rotation direction X. And in this embodiment, the helical block 55 of the helical shape which is pinched | interposed by the adjacent spiral groove 53 and continues from the inner periphery of the shoulder surface 51 to an outer periphery is formed.

螺旋ブロック55は、半径方向に4つの段差面55aが形成され、ショルダ面51全体が複数の段差面55aで構成されている。段差面55aは、螺旋凹溝53の底部(図面上方)を下にしてみると、その一つずつが、半径方向には外周側から中心孔52側に向けて低くなるように傾斜し、円周方向には回転方向Xの前方が低くなるように傾斜して形成されている。よって、被接合部材に直接押し当てられる段差面55aは、その全てが同じように回転方向X及び中心方向に傾斜して形成されている。また、段差部分55bは、回転によって材料を中心方向に誘導するため、回転方向Xに対して後方が前方よりも中心側に近くなるように傾けられている。なお、各螺旋ブロック55において各段差面55aの最も高い位置は全て同じ高さであって、加工前の回転体50の端面高さである。   In the spiral block 55, four step surfaces 55a are formed in the radial direction, and the entire shoulder surface 51 is composed of a plurality of step surfaces 55a. When the stepped surface 55a is viewed with the bottom of the spiral groove 53 (upward in the drawing) down, each stepped surface 55a is inclined so as to become lower in the radial direction from the outer peripheral side toward the center hole 52 side. In the circumferential direction, it is formed so as to be inclined so that the front of the rotational direction X is lowered. Therefore, all of the step surfaces 55a that are directly pressed against the members to be joined are formed so as to be inclined in the rotational direction X and the central direction. Further, the step portion 55b is tilted so that the rear side is closer to the center side than the front side with respect to the rotation direction X in order to guide the material in the central direction by rotation. In each spiral block 55, the highest positions of the step surfaces 55a are all the same height and the end surface height of the rotating body 50 before processing.

そこで、こうしたショルダ面51を有する上部及び下部の回転体50によって被接合部材の接合部を挟み込み、攪拌軸5を回転させながら接合線に沿って移動して摩擦攪拌接合が行われる。すなわち、回転する攪拌軸5がプレート151,152の接合部に沿って進入し、材料が発熱軟化して攪拌され、塑性流動してできた可塑性材によって固相接合される。その際、本実施形態では、接合部の材料に対してショルダ面51に形成された螺旋凹溝53によっても回転方向Xに見かけ上の摩擦係数を高める。従って、上部回転体と下部回転体との挟み込み圧力(押圧荷重)を抑えつつも、材料を攪拌させるための攪拌力(トルク)を維持することができる。   Accordingly, the upper and lower rotating bodies 50 having the shoulder surface 51 sandwich the joining portion of the members to be joined, and move along the joining line while rotating the stirring shaft 5 to perform friction stir welding. That is, the rotating stirring shaft 5 enters along the joining portion of the plates 151 and 152, and the material is heated and softened and stirred and solid-phase joined by a plastic material formed by plastic flow. At this time, in the present embodiment, the apparent friction coefficient in the rotation direction X is increased by the spiral groove 53 formed on the shoulder surface 51 with respect to the material of the joint portion. Therefore, it is possible to maintain the stirring force (torque) for stirring the material while suppressing the sandwiching pressure (pressing load) between the upper rotating body and the lower rotating body.

また、ショルダ面51は、段差面55aが傾斜しているので、この面に衝突する接合部の材料が回転方向の流れとともに、外側から中心方向への流れを発生させる。そのため、ショルダ面51によって挟まれた攪拌部分の材料は、回転に伴って攪拌軸5のある中心に向けて誘導する流れが生じる。そして、ショルダ面51の全体に段差面55aがあるため、材料を攪拌軸5のある中心に向けて強力に誘導することになる。従って、攪拌軸5の周りの材料密度が高くなり、攪拌軸5を保持する力が高まって回転を安定させ、攪拌軸5の振動を抑えることができる。   Further, since the shoulder surface 51 is inclined at the step surface 55a, the material of the joint that collides with this surface generates a flow from the outside toward the center along with the flow in the rotation direction. Therefore, the material of the stirring portion sandwiched between the shoulder surfaces 51 generates a flow that is guided toward the center of the stirring shaft 5 with rotation. Since the shoulder surface 51 has the step surface 55a as a whole, the material is strongly guided toward the center of the stirring shaft 5. Therefore, the material density around the stirring shaft 5 is increased, the force for holding the stirring shaft 5 is increased, the rotation is stabilized, and the vibration of the stirring shaft 5 can be suppressed.

また、このとき攪拌軸5に接する材料との接線応力が大きくなって材料に伝えられるトルクが大きくなるため、攪拌軸5の径を大きくしたり、回転数を上げたりすることなく仕事率を上げることができる。従って、接合部に過剰に熱を発生させることはなく、接合強度の低下を抑えることができる。
また、ショルダ面51の外周縁は、傾斜した段差面55aによって押し当てられた被接合部材との間に隙間ができる。そのため、摩擦攪拌接合用工具の前方で盛り上がった材料は、隙間からショルダ面51下に誘導され、またショルダ面51の回転中心に向かう傾斜の作用によって内側に誘導されるので、バリが生じにくくなる。そして、バリの発生を抑えることで、空洞の発生も防止することができる。
更に、螺旋ブロック55ごとに各段差面55aが平行に形成され、機械加工の複雑さが緩和されている。
At this time, since the tangential stress with the material in contact with the stirring shaft 5 is increased and the torque transmitted to the material is increased, the work rate is increased without increasing the diameter of the stirring shaft 5 or increasing the rotational speed. be able to. Therefore, excessive heat is not generated at the joint, and a decrease in joint strength can be suppressed.
Further, a gap is formed between the outer peripheral edge of the shoulder surface 51 and the member to be joined pressed by the inclined step surface 55a. Therefore, the material raised in front of the friction stir welding tool is guided under the shoulder surface 51 from the gap, and is guided inward by the action of the inclination toward the rotation center of the shoulder surface 51, so that burrs are less likely to occur. . By suppressing the generation of burrs, the generation of cavities can also be prevented.
Furthermore, each step surface 55a is formed in parallel for each spiral block 55, and the machining complexity is reduced.

次に図12は、第6実施形態について、摩擦攪拌接合用工具のショルダ面を示した図であり、図(a)は側面図を示し、図(b)は斜視図を示し、そして図(c)は加工面を正面から示している。また、図13は、本実施形態の摩擦攪拌接合用工具を示した図12(c)のF−F断面図である。
回転体60は、攪拌軸5が通る円形の中心孔62が形成され、ショルダ面61には、フラットな面に楕円形状の誘導凹部63が複数形成されている。複数の誘導凹部63は、本実施形態では、半径方向には4箇所に形成され、ショルダ面61全体では8方向に形成されている。誘導凹部63は、半径方向に見て傾斜しており、外周側が内周側よりも回転方向Xにおいて先行するように形成されている。そして、半径方向の4箇所に並べられた誘導凹部63のうち両端の位置にあるものは、ショルダ面61の内周縁や外周縁に一部がかかって回転体60の内側面や外側面に開放されている。
Next, FIG. 12 is a view showing a shoulder surface of the friction stir welding tool according to the sixth embodiment, where FIG. 12 (a) shows a side view, FIG. 12 (b) shows a perspective view, and FIG. c) shows the processed surface from the front. FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line FF in FIG. 12C showing the friction stir welding tool of the present embodiment.
The rotating body 60 has a circular center hole 62 through which the stirring shaft 5 passes, and the shoulder surface 61 has a plurality of elliptical guide recesses 63 formed on a flat surface. In the present embodiment, the plurality of guide recesses 63 are formed in four locations in the radial direction, and are formed in eight directions in the entire shoulder surface 61. The guide recess 63 is inclined as viewed in the radial direction, and is formed such that the outer peripheral side precedes the rotational direction X in comparison with the inner peripheral side. Of the guide recesses 63 arranged at four positions in the radial direction, those located at both ends are partially covered by the inner and outer peripheral edges of the shoulder surface 61 and opened to the inner and outer surfaces of the rotating body 60. Has been.

そこで、こうしたショルダ面61を有する上部及び下部の回転体60によって被接合部材の接合部を挟み込み、攪拌軸5を回転させながら接合線に沿って移動して摩擦攪拌接合が行われる。すなわち、回転する攪拌軸5がプレート151,152の接合部に沿って進入し、材料が発熱軟化して攪拌され、塑性流動してできた可塑性材によって固相接合される。その際、本実施形態では、接合部の材料に対してショルダ面61に形成された誘導凹部63が、回転方向Xに見かけ上の摩擦係数を高め、上部回転体と下部回転体との挟み込み圧力(押圧荷重)を抑えつつも、材料を攪拌させるための攪拌力(トルク)を維持することができる。そして、誘導凹部63が傾きをもって攪拌された接合部の材料を中心方向に誘導する。従って、攪拌軸5の周りの材料密度が高くなり、攪拌軸5を保持する力が高まって回転を安定させ、攪拌軸5の振動を抑えることができる。   Accordingly, the upper and lower rotating bodies 60 having the shoulder surface 61 sandwich the joined portion of the member to be joined, and move along the joining line while rotating the stirring shaft 5 to perform friction stir welding. That is, the rotating stirring shaft 5 enters along the joining portion of the plates 151 and 152, and the material is heated and softened and stirred and solid-phase joined by a plastic material formed by plastic flow. At this time, in this embodiment, the guide recess 63 formed on the shoulder surface 61 with respect to the material of the joint portion increases the apparent friction coefficient in the rotation direction X, and the sandwiching pressure between the upper rotating body and the lower rotating body is increased. While suppressing (pressing load), the stirring force (torque) for stirring the material can be maintained. And the guidance recessed part 63 guides the material of the junction part stirred with inclination in the center direction. Therefore, the material density around the stirring shaft 5 is increased, the force for holding the stirring shaft 5 is increased, the rotation is stabilized, and the vibration of the stirring shaft 5 can be suppressed.

また、このとき攪拌軸5に接する材料との接線応力が大きくなって材料に伝えられるトルクが大きくなるため、攪拌軸5の径を大きくしたり、回転数を上げたりすることなく仕事率を上げることができる。従って、接合部に過剰に熱を発生させることはなく、接合強度の低下を抑えることができる。
更に、ショルダ面61の外周縁には誘導凹部63による開放部分が形成され、これが材料を押圧しているショルダ面61下に誘導するためバリが生じにくくなる。そして、バリの発生を抑えることで、空洞の発生も防止することができる。
At this time, since the tangential stress with the material in contact with the stirring shaft 5 is increased and the torque transmitted to the material is increased, the work rate is increased without increasing the diameter of the stirring shaft 5 or increasing the rotational speed. be able to. Therefore, excessive heat is not generated at the joint, and a decrease in joint strength can be suppressed.
Further, an open portion by the guide recess 63 is formed on the outer peripheral edge of the shoulder surface 61, and this guides the material under the shoulder surface 61 that presses the material, so that burrs are hardly generated. By suppressing the generation of burrs, the generation of cavities can also be prevented.

次に図14は、第7実施形態について、摩擦攪拌接合用工具のショルダ面を示した図であり、図(a)は側面図を示し、図(b)は斜視図を示し、そして図(c)は加工面を正面から示している。
回転体70は、攪拌軸5が通る円形の中心孔72が形成され、ショルダ面71には、フラットな面に雨滴形状の誘導凹部73が複数形成されている。複数の誘導凹部73は、本実施形態では、半径方向には4箇所に形成され、ショルダ面71全体には8方向に並べられている。誘導凹部73は、半径方向に見て傾斜しており、外周側が内周側よりも回転方向Xにおいて先行するように形成されている。特に、雨滴形状の誘導凹部73は、目詰まりを防ぐため、幅広で深く形成された側が回転方向Xにおいて先行するようにしている。そして、半径方向に並べられた誘導凹部73のうち両端の位置にあるものは、ショルダ面71の内周縁や外周縁に一部がかかって回転体70の内側面や外側面に開放されている。
Next, FIG. 14 is a view showing a shoulder surface of the friction stir welding tool according to the seventh embodiment, where FIG. 14 (a) shows a side view, FIG. 14 (b) shows a perspective view, and FIG. c) shows the processed surface from the front.
The rotating body 70 is formed with a circular center hole 72 through which the stirring shaft 5 passes, and the shoulder surface 71 is formed with a plurality of raindrop-shaped guide recesses 73 on a flat surface. In the present embodiment, the plurality of guide recesses 73 are formed at four locations in the radial direction, and are arranged in eight directions on the entire shoulder surface 71. The guide recess 73 is inclined when viewed in the radial direction, and is formed so that the outer peripheral side precedes the rotational direction X in comparison with the inner peripheral side. In particular, the raindrop-shaped guide recess 73 has a wide and deep side leading in the rotation direction X in order to prevent clogging. Of the guide recesses 73 arranged in the radial direction, those located at both ends are partially exposed to the inner and outer peripheral edges of the shoulder surface 71 and open to the inner and outer surfaces of the rotating body 70. .

そこで、こうしたショルダ面71を有する上部及び下部の回転体70によって被接合部材の接合部を挟み込み、攪拌軸5を回転させながら接合線に沿って移動して摩擦攪拌接合が行われる。すなわち、回転する攪拌軸5がプレート151,152の接合部に沿って進入し、材料が発熱軟化して攪拌され、塑性流動してできた可塑性材によって固相接合される。その際、本実施形態では、接合部の材料に対してショルダ面71に形成された誘導凹部73が、回転方向Xに見かけ上の摩擦係数を高め、上部回転体と下部回転体との挟み込み圧力(押圧荷重)を抑えつつも、材料を攪拌させるための攪拌力(トルク)を維持することができる。そして、誘導凹部73が傾きをもって攪拌された接合部の材料を中心方向に誘導する。従って、攪拌軸5の周りの材料密度が高くなり、攪拌軸5を保持する力が高まって回転を安定させ、攪拌軸5の振動を抑えることができる。   Therefore, the joint portion of the member to be joined is sandwiched between the upper and lower rotating bodies 70 having the shoulder surface 71, and the stirrer shaft 5 is rotated and moved along the joining line to perform friction stir welding. That is, the rotating stirring shaft 5 enters along the joining portion of the plates 151 and 152, and the material is heated and softened and stirred and solid-phase joined by a plastic material formed by plastic flow. In this case, in this embodiment, the guide recess 73 formed on the shoulder surface 71 with respect to the material of the joint portion increases the apparent friction coefficient in the rotation direction X, and the sandwiching pressure between the upper rotating body and the lower rotating body is increased. While suppressing (pressing load), the stirring force (torque) for stirring the material can be maintained. And the guidance recessed part 73 guides the material of the junction part stirred with inclination in the center direction. Therefore, the material density around the stirring shaft 5 is increased, the force for holding the stirring shaft 5 is increased, the rotation is stabilized, and the vibration of the stirring shaft 5 can be suppressed.

また、このとき攪拌軸5に接する材料との接線応力が大きくなって材料に伝えられるトルクが大きくなるため、攪拌軸5の径を大きくしたり、回転数を上げたりすることなく仕事率を上げることができる。従って、接合部に過剰に熱を発生させることはなく、接合強度の低下を抑えることができる。
更に、ショルダ面71の外周縁には誘導凹部73による開放部分が形成され、これが材料を押圧しているショルダ面71下に誘導するためバリが生じにくくなる。そして、バリの発生を抑えることで、空洞の発生も防止することができる。
At this time, since the tangential stress with the material in contact with the stirring shaft 5 is increased and the torque transmitted to the material is increased, the work rate is increased without increasing the diameter of the stirring shaft 5 or increasing the rotational speed. be able to. Therefore, excessive heat is not generated at the joint, and a decrease in joint strength can be suppressed.
Further, an open portion by the guide recess 73 is formed on the outer peripheral edge of the shoulder surface 71, and this guides the material under the shoulder surface 71 pressing the material, so that burrs are hardly generated. By suppressing the generation of burrs, the generation of cavities can also be prevented.

以上、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具について実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、図6に示すショルダ面31では、ブロック35の表面35aが回転方向X及び中心方向に傾斜して形成されているが、中心方向の流れは螺旋凹溝33によっても生じるため、回転方向Xだけ傾斜させるようにしてもよい。
As mentioned above, although embodiment was described about the tool for friction stir welding concerning this invention, this invention is not limited to this, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the shoulder surface 31 shown in FIG. 6, the surface 35 a of the block 35 is formed to be inclined in the rotational direction X and the central direction, but the flow in the central direction is also generated by the spiral groove 33. You may make it incline only.

一実施形態の摩擦攪拌接合用工具を簡略化して示した一部断面図である。It is the partial sectional view which simplified and showed the tool for friction stir welding of one embodiment. 第1実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、そのショルダ面を示した側面図、斜視図および正面図である。It is the side view, perspective view, and front view which showed the shoulder surface about the tool for friction stir welding of 1st Embodiment. 第1実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、図2(c)のA−A断面を示した図である。It is the figure which showed the AA cross section of FIG.2 (c) about the tool for friction stir welding of 1st Embodiment. 第2実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、そのショルダ面を示した側面図、斜視図および正面図である。It is the side view, perspective view, and front view which showed the shoulder surface about the tool for friction stir welding of 2nd Embodiment. 第2実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、図4(c)のB−B断面を示した図である。It is the figure which showed the BB cross section of FIG.4 (c) about the tool for friction stir welding of 2nd Embodiment. 第3実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、そのショルダ面を示した側面図、斜視図および正面図である。It is the side view, perspective view, and front view which showed the shoulder surface about the tool for friction stir welding of 3rd Embodiment. 第3実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、図6(c)のC−C断面を示した図である。It is the figure which showed CC cross section of FIG.6 (c) about the friction stir welding tool of 3rd Embodiment. 第4実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、そのショルダ面を示した側面図、斜視図および正面図である。It is the side view, perspective view, and front view which showed the shoulder surface about the tool for friction stir welding of 4th Embodiment. 第4実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、図8(c)のD−D断面を示した図である。It is the figure which showed the DD cross section of FIG.8 (c) about the friction stir welding tool of 4th Embodiment. 第5実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、そのショルダ面を示した側面図、斜視図および正面図である。It is the side view, perspective view, and front view which showed the shoulder surface about the tool for friction stir welding of 5th Embodiment. 第5実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、図10(c)のE−E断面を示した図である。It is the figure which showed the EE cross section of FIG.10 (c) about the tool for friction stir welding of 5th Embodiment. 第6実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、そのショルダ面を示した側面図、斜視図および正面図である。It is the side view, perspective view, and front view which showed the shoulder surface about the tool for friction stir welding of 6th Embodiment. 第6実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、図12(c)のF−F断面を示した図である。It is the figure which showed the FF cross section of FIG.12 (c) about the friction stir welding tool of 6th Embodiment. 第7実施形態の摩擦攪拌接合用工具について、そのショルダ面を示した側面図、斜視図および正面図である。It is the side view, perspective view, and front view which showed the shoulder surface about the tool for friction stir welding of 7th Embodiment. ボビンツール型の摩擦攪拌接合用工具を用いた摩擦攪拌接合方法を示した図である。It is the figure which showed the friction stir welding method using the bobbin tool type friction stir welding tool. 上部回転体と下部回転体のショルダ面に螺旋溝を形成した従来の摩擦攪拌接合用工具を示した図である。It is the figure which showed the conventional tool for friction stir welding which formed the spiral groove in the shoulder surface of the upper rotary body and the lower rotary body.

符号の説明Explanation of symbols

1 摩擦攪拌接合用工具
3 上部回転体
4 下部回転体
5 攪拌軸
10 回転体
11 ショルダ面
12 中心孔
13 環状凹溝
14 直線凹溝
15 ブロック
15a 表面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Friction stir welding tool 3 Upper rotating body 4 Lower rotating body 5 Stirring shaft 10 Rotating body 11 Shoulder surface 12 Center hole 13 Annular groove 14 Straight groove 15 Block 15a Surface

Claims (11)

被接合部材同士を突き合わせた接合部を上部回転体と下部回転体とで挟み込み、その上部回転体と下部回転体との間で一体になって回転する攪拌軸を接合部に沿って移動させることにより、摩擦熱で被接合部材同士を接合する摩擦攪拌接合用工具において、
前記上部回転体及び下部回転体のショルダ面には、半径方向と円周方向に形成された凹溝が複数設けられ、その凹溝によって区切られた各ブロックは、その表面が回転方向及び/又は中心方向に傾斜して形成されたものであることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
The joint portion where the members to be joined are butted together is sandwiched between the upper rotating body and the lower rotating body, and the stirring shaft that rotates integrally between the upper rotating body and the lower rotating body is moved along the joining portion. In the friction stir welding tool for joining the members to be joined with frictional heat,
A plurality of concave grooves formed in the radial direction and the circumferential direction are provided on the shoulder surfaces of the upper rotary body and the lower rotary body, and the surface of each block delimited by the concave grooves has the rotational direction and / or A friction stir welding tool characterized by being formed to be inclined in the center direction.
請求項1に記載する摩擦攪拌接合用工具において、
前記ショルダ面の凹溝は、同心円状に形成された複数の環状凹溝と、放射状に形成された複数の直線凹溝であることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
In the friction stir welding tool according to claim 1,
The groove for the shoulder surface is a friction stir welding tool characterized by a plurality of annular grooves formed concentrically and a plurality of linear grooves formed radially.
請求項1に記載する摩擦攪拌接合用工具において、
前記ショルダ面の凹溝は、同心円状に形成された複数の環状凹溝と、その環状凹溝によって区切られた領域ごとに角度を付けて半径方向に並べた傾斜凹溝であることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
In the friction stir welding tool according to claim 1,
The groove on the shoulder surface is a plurality of annular grooves formed concentrically, and inclined grooves arranged at an angle for each region partitioned by the annular grooves. A friction stir welding tool.
請求項1に記載する摩擦攪拌接合用工具において、
前記ショルダ面の凹溝は、螺旋状に形成された複数の螺旋凹溝と、同心円状に形成された複数の環状凹溝であることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
In the friction stir welding tool according to claim 1,
The groove for a shoulder surface is a friction stir welding tool characterized by a plurality of spiral grooves formed in a spiral shape and a plurality of annular grooves formed concentrically.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載する摩擦攪拌接合用工具において、
半径方向に形成された前記凹溝は、外周側が内周側よりも回転方向に対して先行するように傾斜したものであることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
In the friction stir welding tool according to any one of claims 1 to 4,
The friction stir welding tool, wherein the concave groove formed in the radial direction is inclined such that the outer peripheral side precedes the rotational direction than the inner peripheral side.
被接合部材同士を突き合わせた接合部を上部回転体と下部回転体とで挟み込み、その上部回転体と下部回転体との間で一体になって回転する攪拌軸を接合部に沿って移動させることにより、摩擦熱で被接合部材同士を接合する摩擦攪拌接合用工具において、
前記上部回転体及び下部回転体のショルダ面には、半径方向と円周方向に形成された凹溝が複数設けられ、その凹溝によって区切られた各ブロックは、半径方向に複数の段差面が形成され、各段差面が回転方向及び/又は中心方向に傾斜したものであることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
The joint portion where the members to be joined are butted together is sandwiched between the upper rotating body and the lower rotating body, and the stirring shaft that rotates integrally between the upper rotating body and the lower rotating body is moved along the joining portion. In the friction stir welding tool for joining the members to be joined with frictional heat,
The shoulder surfaces of the upper rotating body and the lower rotating body are provided with a plurality of concave grooves formed in the radial direction and the circumferential direction, and each block partitioned by the concave grooves has a plurality of step surfaces in the radial direction. A tool for friction stir welding, which is formed and each step surface is inclined in the rotational direction and / or the central direction.
請求項6に記載する摩擦攪拌接合用工具において、
前記ショルダ面の凹溝は、螺旋状に形成されたものであることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
In the friction stir welding tool according to claim 6,
The tool for friction stir welding, wherein the groove on the shoulder surface is formed in a spiral shape.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載する摩擦攪拌接合用工具において、
前記上部回転体と下部回転体のショルダ面は環形状をしており、半径方向に形成された前記凹溝は、ショルダ面の内周縁及び外周縁にまで達し、傾斜した前記ブロックの表面によって、ショルダ面の内周縁及び外周縁の高さが変化するようにしたものであることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
In the friction stir welding tool according to any one of claims 1 to 7,
The shoulder surfaces of the upper rotating body and the lower rotating body have an annular shape, and the concave grooves formed in the radial direction reach the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the shoulder surface, and by the inclined surface of the block, A friction stir welding tool characterized in that the inner peripheral edge and the outer peripheral edge of the shoulder surface change in height.
被接合部材同士を突き合わせた接合部を上部回転体と下部回転体とで挟み込み、その上部回転体と下部回転体との間で一体になって回転する攪拌軸を接合部に沿って移動させることにより、摩擦熱で被接合部材同士を接合する摩擦攪拌接合用工具において、
前記上部回転体及び下部回転体のショルダ面には、外周側が回転方向に対して先行するように傾いた短尺な誘導凹部が半径方向に複数並べられたものであることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
The joint portion where the members to be joined are butted together is sandwiched between the upper rotating body and the lower rotating body, and the stirring shaft that rotates integrally between the upper rotating body and the lower rotating body is moved along the joining portion. In the friction stir welding tool for joining the members to be joined with frictional heat,
Friction stir welding characterized in that a plurality of short guide recesses inclined in such a manner that the outer peripheral side precedes the rotation direction are arranged in a radial direction on the shoulder surfaces of the upper rotary body and the lower rotary body Tools.
請求項9に記載する摩擦攪拌接合用工具において、
前記上部回転体と下部回転体のショルダ面は環形状をしており、半径方向に並べられた前記誘導凹部のうち両端に位置するものが、ショルダ面の内周縁又は外周縁に重なって形成されたものであることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
In the friction stir welding tool according to claim 9,
The shoulder surfaces of the upper rotating body and the lower rotating body have a ring shape, and the guide recesses arranged at both ends of the radially arranged guide recesses are overlapped with the inner or outer peripheral edge of the shoulder surface. A friction stir welding tool characterized by comprising
請求項9又は請求項10に記載する摩擦攪拌接合用工具において、
前記誘導凹部は、楕円形状または雨滴形状で形成されたものであることを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。
In the friction stir welding tool according to claim 9 or 10,
The tool for friction stir welding, wherein the guide recess is formed in an elliptical shape or a raindrop shape.
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