JP4291104B2 - Friction stir welding joint structure - Google Patents
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Description
本発明は、摩擦攪拌接合に係り、特に鉄道車両の構体に適した摩擦攪拌接合用継手構造に関する。 The present invention relates to friction stir welding, and more particularly to a joint structure for friction stir welding suitable for a railway vehicle structure.
摩擦攪拌接合を利用して、鉄道車両用の構体を製造する技術は、例えば、下記の特許文献1に記載されている。
図4は、従来の摩擦攪拌接合用継手構造を示す説明図である。
摩擦攪拌接合される2つの部材10,20は、その端面が突合わされて、継手部の接合面30を形成する。
A technique for manufacturing a structure for a railway vehicle using friction stir welding is described in Patent Document 1 below, for example.
FIG. 4 is an explanatory view showing a conventional joint structure for friction stir welding.
The two
第1の部材10は、摩擦攪拌接合用の工具50が挿入される側に部材10の上面から突出する突部12を有する。
突部12の上面14は平坦面に形成され、突部12の側面13は、部材10の上面11に対して小さな円弧R1で結ばれている。
The
The
同様に、第2の部材20も、上面21から突出する突部22を有する。突部22の上面24は平坦面に形成され、突部22の側面23は、部材20の上面21に対して小さな円弧R1を有する連結部で結ばれている。
Similarly, the
摩擦攪拌接合用工具50は、先端に小径部52を有し、小径部52の中心を接合面30に合わせて摩擦攪拌接合する(b)。
接合された部材10,20の継手部は、上面が平坦面40を形成し、その両端部にバリB1が残される。このバリB1を切削して除去し、継手部が完成する(c)。
The friction
Joint of the joined
この継手部の上面42は、接合された2つの部材10,20の上面11,21よりも突出し、段付部を形成する。
この段付部は、ノッチ41を形成する。
This stepped portion forms a
この継手部に残存する突起のノッチ41は、部材10,20に曲げ応力等が加えられたときに、応力集中が発生する。この応力集中を避けるためには、継手部の上面42を部材10,20の上面11,21と一体の平面を形成する必要がある。
この加工には、工数を要する等の問題がある。
本発明の目的は、上述した問題を解決する摩擦攪拌接合用継手構造を提供するものである。
In the
This processing has problems such as requiring man-hours.
An object of the present invention is to provide a joint structure for friction stir welding that solves the above-described problems.
上記目的を達成するために、本発明の摩擦攪拌接合用継手構造は、基本的な手段として、突き合わせ面となる端面と、部材の上面から摩擦攪拌接合用工具が挿入される側に突出する端面とは反対側の側面に形成される連結部を有する突部を備え、該連結部は半径の中心位置が部材の外側にあって、部材の上面に接続される大きな半径寸法を有する第1の円弧と、第1の円弧と突部の側面に接続される小さな半径寸法を有する第2の円弧で形成されるものである。 To achieve the above object, a friction stir welding joint structure of the present invention, an end face which protrudes as a basic unit, and an end face of the abutting surface, the side where the friction stir welding tool is inserted from the upper surface of the member And a first projection having a large radial dimension connected to the upper surface of the member. It is formed by an arc and a second arc having a small radial dimension connected to the first arc and the side surface of the protrusion .
本発明の摩擦攪拌接合用継手構造は、以上の構成を備えるので、摩擦攪拌接合時に発生するバリを切削した接合面と部材の上面との間の段差が大きな曲率をもつ円弧で結ばれる。したがって、段差に対する応力の集中は回避できる。 Since the joint structure for friction stir welding according to the present invention has the above-described configuration, the step between the joint surface obtained by cutting burrs generated during friction stir welding and the upper surface of the member is connected by an arc having a large curvature. Therefore, concentration of stress on the step can be avoided.
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
図1は、本発明の実施例1を示す説明図である。
摩擦攪拌接合される2つの部材100,120は、その端面が突合わされて継手部の接合面140を形成する。
FIG. 1 is an explanatory view showing Embodiment 1 of the present invention.
The end faces of the two
第1の部材100は、摩擦攪拌接合用の工具50が挿入される側に部材100の上面から突出する突部110を有する。
突部110の上面114は平坦面に形成され、突部110の側面112は、部材100の上面102に対して、第1の円弧R2と第2の円弧R3を有する連結部で結ばれている。第1の円弧R2は小さな曲率を有し、第2の円弧R3は大きな曲率を有する。
The
The
同様に、第2の部材120は、摩擦攪拌接合用の工具50が挿入される側に部材120の上面から突出する突部130を有する。
突部130の上面134は平坦面に形成され、突部130の側面132は、部材120の上面122に対して、第1の円弧R2と第2の円弧R3を有する連結部で結ばれている。第1の円弧R2は小さな曲率を有し、第2の円弧R3は大きな曲率を有する。
Similarly, the
The
摩擦攪拌用工具50は、先端部に小径部52を有し、小径部52の中心を接合面140に合わせて摩擦攪拌接合する(b)。
接合された部材100,120の継手部は、上面が平坦面150を形成し、その両端部にバリB1が残される。このバリB1を切削して除去し、継手部が完成する(c)。
The
Joint of the joined
この継手部の上面152は、接合された2つの部材100,120の上面102,122よりも突出するが、その連結部は大きな曲率をもつ円弧R3で結ばれ、応力集中は発生しない。
図2は、本発明の実施例2を示す説明図である。
摩擦攪拌接合される2つの部材200,220は、その端面が突合わされて継手部の接合面240を形成する。
FIG. 2 is an explanatory view showing Embodiment 2 of the present invention.
The end faces of the two
第1の部材200は、摩擦攪拌接合用の工具50が挿入される側に部材200の上面から突出する突部210を有する。
突部210の上面214は平坦面に形成され、突部210の側面212は、部材200の上面202に対して、楕円の一部D1を有する連結部で結ばれている。
The
同様に、第2の部材220は、摩擦攪拌接合用の工具50が挿入される側に部材220の上面から突出する突部230を有する。
突部230の上面234は平坦面に形成され、突部230の側面232は、部材220の上面222に対して、楕円の一部D1を有する連結部で結ばれている。
Similarly, the
摩擦攪拌用工具50は、先端部に小径部52を有し、小径部52の中心を接合面140に合わせて摩擦攪拌接合する(b)。
接合された部材200,220の継手部は、上面が平坦面250を形成し、その両端部にバリB1が残される。このバリB1を切削して除去し、継手部が完成する(c)。
The
Joint of the joined
この継手部の上面152は、接合された2つの部材200,220の上面202,222よりも突出するが、その連結部は大きな曲率をもつ楕円D1を有する連結部で結ばれ、応力集中は発生しない。
図3−1,3−2は、本発明の実施例3を示す。
本実施例は、車両の側構体をアルミ合金の中空押出形材で製作する例を示す。
継手部を構成する第1の部材400は中空形材であって、平行する2枚の平板410,420がトラス460で連結された構造を有する。
3A and 3B show the third embodiment of the present invention.
The present embodiment shows an example in which a side structure of a vehicle is manufactured with a hollow extruded shape of an aluminum alloy.
The
第2の部材500も中空形材であって、平行する2枚の平板510,520がトラス560で連結された構造を有する。
The
第1の部材400の第1の平板410は、車両の車内側S1に配設され、突部430を有する。この突部430と第1の平板410の連結部は、実施例1で説明した小さな曲率を有する円弧R2と、大きな曲率を有する円弧R3で結ばれる。
The first
同様に第2の部材500の第1の平板510は、車両の車内側S1に配設され、突部530を有する。この突部530と第1の平板510の連結部は、実施例1で説明した小さな曲率を有する円弧R2と大きな曲率を有する円弧R3で結ばれる。
First
第1の中空部材400の第2の平板420は、車両の車外側S2に配設され、突部440を有する。突部440と平板420は、コーナー部C1で結ばれる。
The second
第2の中空部材500の第2の平板520も、車両の車外側S2に配設され、突部540を有する。突部540と平板520は、コーナー部C2で結ばれる。
The second
第1の中空部材400と第2の中空部材500の端部は、テーパー面T1,T2で嵌合される。
そこで、第1の中空部材400と第2の中空部材500の突合わせ部には、間隙G1,G2が形成される。
End portions of the first
Therefore, gaps G 1 and G 2 are formed at the abutting portion between the first
摩擦攪拌接合は、摩擦攪拌接合用工具50の小径部52の中心を、大略この間隙G1,G2の中央に合わせて行われる。
この際に、摩擦攪拌接合用工具が発生する押圧力は、主として、第2の中空形材の剛性の高いトラス560で受けられる。
Friction stir welding is performed with the center of the
At this time, the pressing force generated by the friction stir welding tool is mainly received by the
図の(b)は、室内側S1の継手面600と室外側S2の継手面650が摩擦攪拌接合された状態を示す。
両継手面600,650の両側部には、バリB1が残される。
(B) in the figure shows a state where the
On both sides of both
図の(c)は、室内側S1の継手面600に加工を施してバリを除去し、継手面610を完成した状態を示す。
この継手面610は、第1の中空形材の平板410と第2の中空形材の平板510から突出した面を形成するが、この連結部は大きな曲率を有する円弧R3で結ばれ、応力集中は発生しない。車内側S1の側構体には、内装が施されるので、継手面610を突出された状態でも不都合はない。
(C) in FIG removes burrs giving the process the
The
図の(d)は、車外側S2の継手面660を加工して、第1の中空形材の平板420と第2の中空形材の平板520と同一面を形成する継手面670を完成した状態を示す。
車外側S2は、同一平面を形成するので、応力集中は発生せず、また、美観の高い側構体を得ることができる。
なお、車内側S1の継手面の突部に実施例2で説明した楕円形状を適用することも当然に可能である。
(D) in the figure, by processing the
Exterior side S 2, so to form the same plane, stress concentration does not occur, also, it is possible to obtain a highly aesthetic side structure.
Incidentally, it is of course possible to apply the elliptical described protrusion of the joint surface of the interior side S 1 in Example 2.
50 摩擦攪拌接合用工具
52 摩擦攪拌接合用工具の小径部
100 第1の部材
102 第1の部材の上面
110 第1の部材の突部
120 第2の部材
122 第2の部材の上面
130 第2の部材の突部
140 接合面
150 接合された平坦面
152 バリを切削した平坦面
DESCRIPTION OF
Claims (5)
突き合わせ面となる端面と、部材の上面から摩擦攪拌接合用工具が挿入される側に突出する端面とは反対側の側面に形成される連結部を有する突部を備え、
該連結部は半径の中心位置が部材の外側にあって、部材の上面に接続される大きな半径寸法を有する第1の円弧と、第1の円弧と突部の側面に接続される小さな半径寸法を有する第2の円弧で形成される摩擦攪拌接合用継手構造。 A friction stir welding joint structure provided at an end of a member for friction stir welding of the member,
An end surface serving as a butting surface, and a protrusion having a connecting portion formed on the side surface opposite to the end surface protruding from the upper surface of the member to the side where the friction stir welding tool is inserted,
The connecting portion has a first circular arc having a large radial dimension that is connected to the upper surface of the member, and a small radial dimension that is connected to the first circular arc and the side surface of the protrusion. A joint structure for friction stir welding formed by a second arc having:
突き合わせ面となる端面と、部材の上面から摩擦攪拌接合用工具が挿入される側に突出する端面とは反対側の側面に形成される連結部を有する突部を備え、
該連結部は中心が部材の外側にあって、長軸を前記部材の上面にほぼ平行に配置された楕円で形成され、前記部材側が凹となる前記楕円の長軸と短軸で区切られる略4分の1の楕円弧で構成される摩擦攪拌接合用継手構造。 A friction stir welding joint structure provided at an end of a member for friction stir welding of the member,
An end surface serving as a butting surface, and a protrusion having a connecting portion formed on the side surface opposite to the end surface protruding from the upper surface of the member to the side where the friction stir welding tool is inserted,
The connecting portion is formed by an ellipse whose center is outside the member and whose major axis is arranged substantially parallel to the upper surface of the member, and is delimited by the major axis and the minor axis of the ellipse where the member side is concave. friction stir welding joint structure substantially Ru consists of 1 elliptical arc quarters.
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