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公開番号2025094795
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2023210552
出願日2023-12-13
発明の名称接合方法及び接合装置
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人iX
主分類B23K 20/12 20060101AFI20250618BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】材料の融点が異なる部材同士をより確実に接合することが可能な接合方法及び接合装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る接合方法は、第1金属元素を主成分とする板状の第1の部材と、第1金属元素の融点よりも高い融点を有し第1金属元素との共晶点を有する第2金属元素を主成分とする板状の第2の部材と、を接合する接合方法である。接合方法は、第1の部材の第1端部の上に、第2の部材の第2端部を重ねる工程を含む。接合方法は、回転したツールの円錐台状あるいは円錐形状の先端部によって第2端部を第1の部材に向けて加圧し、回転したツールの先端部を、第1端部の前記第2の部材側の端面に沿って走行させる接合工程を含む。接合工程において、ツールが走行する前方側におけるツールの回転方向は、第2の部材から第1の部材へ向かう方向である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第１金属元素を主成分とする板状の第１の部材と、前記第１金属元素の融点よりも高い融点を有し前記第１金属元素との共晶点を有する第２金属元素を主成分とする板状の第２の部材と、を接合する接合方法であって、
前記第１の部材の第１端部の上に、前記第２の部材の第２端部を重ねる工程と、
回転したツールの円錐台状あるいは円錐形状の先端部によって前記第２端部を前記第１の部材に向けて加圧し、回転した前記ツールの前記先端部を、前記第１端部の前記第２の部材側の端面に沿って走行させる接合工程と、
を備え、
前記接合工程において、前記ツールが走行する前方側における前記ツールの回転方向は、前記第２の部材から前記第１の部材へ向かう方向である、接合方法。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
第１金属元素を主成分とする板状の第１の部材と、前記第１金属元素の融点よりも高い融点を有し前記第１金属元素との共晶点を有する第２金属元素を主成分とする板状の第２の部材と、を接合する接合方法であって、
前記第１の部材の第１端部の上に、前記第２の部材の第２端部を重ねる工程と、
回転したツールの先端部によって前記第２端部を前記第１の部材に向けて加圧し、回転した前記ツールの前記先端部を前記第２の部材の一端に向けて走行させる第１工程と、
回転した前記ツールの前記先端部によって前記第２端部を前記第１の部材に向けて加圧し、回転した前記ツールの前記先端部を前記第２の部材の前記一端とは反対側の他端に向けて走行させる第２工程と、
を備えた接合方法。
【請求項３】
前記第１工程において、前記ツールが走行する前方側における前記ツールの回転方向は、前記第２の部材から前記第１の部材へ向かう方向であり、
前記第２工程において、前記ツールが走行する前方側における前記ツールの回転方向は、前記第２の部材から前記第１の部材へ向かう方向である、請求項２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記第１工程において、回転した前記ツールは、第１開始点から前記一端に向けた走行を開始し、
前記第２工程において、回転した前記ツールは、第２開始点から前記他端に向けた走行を開始し、
前記他端から前記一端へ向かう第１方向における前記第２開始点の位置は、前記第１方向における前記第１開始点の位置と、前記第１方向における前記一端の位置と、の間である、請求項２または３に記載の接合方法。
【請求項５】
前記第２の部材の、第１の部材との接合に関係する端部以外の部分の上面は、前記接合工程の前において第１高さに位置し、
前記接合工程において、前記ツールの先端の厚さ方向の位置は、前記第１高さに対して、前記第２の部材の厚さの２０％以内の範囲にある、請求項１～３のいずれか１つに記載の接合方法。
【請求項６】
前記第１の部材の前記第２の部材側の端は、前記接合工程の前において、前記第１の部材の上面に沿った平面内における第１位置に位置し、
前記接合工程において、前記ツールの中心軸の位置は、前記第１位置か、あるいは、前記第１位置よりも前記第２の部材側に移動した位置であり、前記ツールの前記中心軸の下方は前記第１の部材の端であるか、あるいは前記第１の部材がない、請求項１～３のいずれか１つに記載の接合方法。
【請求項７】
前記第１の部材の上面は、第１延在方向に延在し、
前記第１の部材は、前記第１延在方向において前記第２の部材とは反対側に位置する第３端部を有し、
前記接合工程における前記ツールの中心軸は、前記ツールの後端側から前記ツールの先端側に向かうにつれて前記第１延在方向において前記第３端部へ近づくように、前記上面に垂直な方向に対して傾斜する、請求項１～３のいずれか１つに記載の接合方法。
【請求項８】
第１金属元素を主成分とする板状の第１の部材と、前記第１金属元素の融点よりも高い融点を有し前記第１金属元素との共晶点を有する第２金属元素を主成分とする板状の第２の部材と、を接合する接合方法であって、
前記第１の部材の第１端部の上に、前記第２の部材の第２端部を重ねる工程と、
回転したツールの円錐形状の先端部によって前記第２端部を前記第１の部材に向けて加圧する接合工程と、
を備え、
前記第１の部材の上面は、第１延在方向に延在し、
前記第１の部材は、前記第１延在方向において前記第２の部材とは反対側に位置する第３端部を有し、
前記接合工程における前記ツールの中心軸は、前記ツールの後端側から前記ツールの先端側に向かうにつれて前記第１延在方向において前記第３端部に近づくように、前記上面に垂直な方向に対して傾斜する、接合方法。
【請求項９】
前記接合工程において、回転した前記ツールの前記先端部を前記第１端部の前記第２の部材側の端面に沿って走行させる、請求項８に記載の接合方法。
【請求項１０】
前記接合工程において、前記ツールが走行する前方側における前記ツールの回転方向は、前記第２の部材から前記第１の部材へ向かう方向である、請求項９に記載の接合方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、接合方法及び接合装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
相対的に融点が低い材料を含む板状の部材の端部と、相対的に融点が高い材料を含む板状の部材の端部と、を重ね合わせて接合し、突合せ継手を得る技術が提案されている。重ね合わされた端部が、回転させた工具で加圧され、摩擦熱を用いることにより、端部同士が接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０８９４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、材料の融点が異なる部材同士をより確実に接合することが可能な接合方法及び接合装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る接合方法は、第１金属元素を主成分とする板状の第１の部材と、前記第１金属元素の融点よりも高い融点を有し前記第１金属元素との共晶点を有する第２金属元素を主成分とする板状の第２の部材と、を接合する接合方法である。前記接合方法は、前記第１の部材の第１端部の上に、前記第２の部材の第２端部を重ねる工程を含む。前記接合方法は、回転したツールの円錐台状あるいは円錐形状の先端部によって前記第２端部を前記第１の部材に向けて加圧し、回転した前記ツールの前記先端部を、前記第１端部の前記第２の部材側の端面に沿って走行させる接合工程を含む。前記接合工程において、前記ツールが走行する前方側における前記ツールの回転方向は、前記第２の部材から前記第１の部材へ向かう方向である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る接合方法を例示する模式的断面図である。
図２は、実施形態に係る接合方法を例示する模式的斜視図である。
図３は、実施形態に係る接合方法を例示する模式的平面図である。
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施形態に係る接合方法により形成された接合体を例示する顕微鏡写真である。
図５（ａ）～図５（ｃ）は、接合工程における圧力分布を例示する模式図である。
図６（ａ）～図６（ｄ）は、実施形態に係る接合方法を例示する模式的平面図である。
図７は、参考例に係る接合方法を例示する模式的平面図である。
図８（ａ）～図８（ｅ）は、実施形態に係る接合方法により形成された接合体を例示する写真である。
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、実施形態に係る接合方法を例示する模式的断面図である。
図１０は、実施形態に係る接合方法を例示する模式的平面図である。
図１１は、実施形態に係る接合装置を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施形態に係る接合方法を例示する模式的断面図である。
図２は、実施形態に係る接合方法を例示する模式的斜視図である。
図３は、実施形態に係る接合方法を例示する模式的平面図である。
図３は、図２の状態を上方から見た様子に対応する。
【０００９】
まず、図１（ａ）に示すように、裏当て２００の上に、第１の部材１０１と第２の部材１０２を載置する。この際、第１の部材１０１の端部（第１端部１１）の上に、第２の部材１０２の端部（第２端部１２）を重ねる。
【００１０】
第１の部材１０１と第２の部材１０２は、例えば、厚みの薄い平板状の板材とすることができる。第１の部材１０１の厚みと、第２の部材１０２の厚みには特に限定はない。例えば、これらの厚みは、２ｍｍ以下とすることができる。また、第２の部材１０２の厚みは、第１の部材１０１の厚みと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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