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接合装置並びにそれを用いた接合方法及び接合体の製造方法 UPDATE

国内特許コード P180015103
整理番号 S2017-0074-N0
掲載日 2018年6月20日
出願番号 特願2016-210099
公開番号 特開2018-069269
出願日 平成28年10月27日(2016.10.27)
公開日 平成30年5月10日(2018.5.10)
発明者
  • 柴柳 敏哉
  • 石原 知
  • 廣瀬 周平
  • 佐藤 智
出願人
  • 国立大学法人富山大学
発明の名称 接合装置並びにそれを用いた接合方法及び接合体の製造方法 UPDATE
発明の概要 【課題】構造が簡単で摩擦熱により連続的に接合でき、且つ接合品質に優れる接合装置並びにそれを用いた接合方法及び接合体の製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】可動接合工具と、前記可動接合工具の両側にそれぞれ被接合材を保持固定するための一対の第1固定具及び第2固定具を備え、前記可動接合工具が前記両側の被接合材の間に沿って移動するための移動機構を有し、前記第1固定具及び第2固定具は、それぞれ保持固定した被接合材が前記可動接合工具に向けて加圧及び相互に押圧接触制御する加圧制御機構を有することを特徴とする。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


金属材料の接合にはアーク溶接に代表されるようにアーク放電等の熱源を利用し、接合部を溶接接合する溶接が一般的であり、樹脂材料の接合には接着剤を用いる接着の他に熱風等の熱源を利用した溶着等が一般的である。
しかし、これらは外部からの熱源を利用したものでありエネルギー消費量が大きく、またアーク溶接においては溶接棒、フラックス、シールドガス等が必要であったり、ヒューム等の環境対策も必要であった。



そこで、自己発熱を利用した摩擦圧接や摩擦撹拌接合が提案されている。
摩擦圧接は接合する部材の接合面同士を高速で擦り合せることで摩擦熱を発生させ、擦り合せの急停止とほぼ同時にアプセット圧を加えるものである。
よって、従来の摩擦圧接は被接合材間の少なくとも一方を高速で擦り合せる手段、それを急停止する手段、アプセット加圧する手段等、装置の構造が複雑で品質管理が難しかった。
また、摩擦圧接は被接合材が棒材等の回転可能な材料に適するものの板材の接合には不向きであった。
また、異なる材料からなる被接合材の接合も、材料の特性の相違により困難であった。
摩擦撹拌接合は、回転する工具の突起部を用いて被接合材の接合部を加熱し、材料内部に生ずる塑性流動により接合するものであるが、塑性流動の不均一による内部欠陥が発生しやすい課題があった。



特許文献1には、同公報図2に示すように、棒材B1、B2の断面より大きいディスクの中心部から離れた部分を、このB1、B2の間に挟み込み回転させることで摩擦熱を発生させ、その後にこのディスクを抽出し、棒材B1、B2を圧接する技術を開示する。
しかし、同公報に開示する技術は、ディスクを抽出後に棒材B1、B2を圧接する2工程からなるバッチ処理であるだけでなく、棒材の接合面全体にディスクが接触していなければならず、棒材の接合に適していても板材には不向きである。

産業上の利用分野


本発明は部材の接合装置及び接合方法並びに接合体の製造方法に関し、特に摩擦熱を利用した接合に係る。

特許請求の範囲 【請求項1】
可動接合工具と、前記可動接合工具の両側にそれぞれ被接合材を保持固定するための一対の第1固定具及び第2固定具を備え、
前記可動接合工具が前記両側の被接合材の間に沿って移動するための移動機構を有し、
前記第1固定具及び第2固定具は、それぞれ保持固定した被接合材が前記可動接合工具に向けて加圧及び相互に押圧接触制御する加圧制御機構を有することを特徴とする接合装置。

【請求項2】
前記可動接合工具は、回転体であることを特徴とする請求項1記載の接合装置。

【請求項3】
前記可動接合工具の両面の摩擦係数が相互に異なることを特徴とする請求項1又は2記載の接合装置。

【請求項4】
請求項1~3のいずれかに記載の接合装置を用いた接合方法であって、
前記加圧制御機構によりそれぞれ第1被接合材及び第2被接合材を、前記可動接合工具の両側に圧接させた状態で前記可動接合工具を前記被接合材に対して相対可動させることで、前記第1及び第2被接合材の端面を摩擦加熱しながら、又はその後に、
前記可動接合工具を前記第1及び第2被接合材の間に沿って前記移動機構にて移動させることで、前記可動接合工具が通過した部分の前記第1及び第2被接合材が接合されることを特徴とする接合方法。

【請求項5】
前記第1被接合材と第2被接合材とは異なる材質からなる材料であり、前記可動接合工具の両面の摩擦係数が相互に異なることを特徴とする請求項4記載の接合方法。

【請求項6】
請求項1~3のいずれかに記載の接合装置を用いた接合体の製造方法であって、
前記加圧制御機構によりそれぞれ第1被接合材及び第2被接合材を、前記可動接合工具の両側に圧接させた状態で前記可動接合工具を前記被接合材に対して相対可動させることで、前記第1及び第2被接合材の端面を摩擦加熱しながら、又はその後に、
前記可動接合工具を前記第1及び第2被接合材の間に沿って前記移動機構にて移動させることで、前記可動接合工具が通過した部分の前記第1及び第2被接合材が接合されることを特徴とする接合体の製造方法。

【請求項7】
前記第1被接合材と第2被接合材とは異なる材質からなる材料であり、前記可動接合工具の両面の摩擦係数が相互に異なることを特徴とする請求項6記載の接合体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016210099thum.jpg
出願権利状態 公開
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