摩擦搅拌连接方法和车体的制作方法技术

本发明专利技术提供一种即使两个构件的对接部的间隙大也可以良好的连接的方法。用切削工具（６０）沿两个构件（１０、２０）的对接部切削。把填补料（３０）插入通过切削产生的间隙（４０），靠滚轮（７０）推压凸部（１２、２２），使凸部（１２、２２）敛缝而固定填补料（３０）。接着靠旋转工具（８０）摩擦搅拌连接凸部（１２、２２）、填补料（３０）。也可以不进行切削而进行焊接使填补料填埋间隙。此外，也可以进行切削，使两个构件接近，进行摩擦搅拌连接。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及摩擦搅拌连接方法。特别是涉及适合于制作在轨道上行驶的车辆，例如铁道车辆的车体的制作的连接方法。
技术介绍
摩擦搅拌连接方法是使插入连接部的圆棒(称为旋转工具)一边旋转一边沿连接线移动，使连接部发热、软化，使之塑性流动，固相连接的方法。旋转工具由大直径部和小直径部来组成。把小直径部插入待连接构件，使大直径部的端面接触于前述构件。在小直径部上设有螺旋部。在待连接的两个构件的对接部设置凸部，从此一凸部侧插入旋转工具，制成靠凸部的金属填埋两个构件之间的间隙。使旋转工具的大直径部进入凸部内。中空型材的摩擦搅拌连接以连接两个面板的连接板为支撑板把中空型材彼此摩擦搅拌连接。这些示于专利第3070735号公报(USP6050474)，特开2000-334581号公报(EP1055478A1)中。此外，在特开2000-233285号公报的图14中，把填补料配置在两个构件之间的间隙中进行摩擦搅拌连接。此外，在特开2000-167677号公报(EP0992314A2)中，在摩擦搅拌连接有凸部的第1构件和没有凸部的第2构件时，在第2构件侧间断地进行堆焊，然后进行摩擦搅拌连接。如果在待连接的两个构件之间有间隙，则无法摩擦搅拌连接。因此，在旋转工具插入侧设置凸部，靠凸部的金属填埋间隙。但是，现实地说如果间隙例如超过1mm则良好的连接是困难的。如果间隙加大虽然可以考虑加大旋转工具的直径，但是容易发生问题。铁道车辆等轨道车辆的车体由构成车内侧面的侧构架，屋顶构架，构成地面的底架等来组成。车体的制作步骤首先连接多个按压型材，分别制作侧构架、屋顶构架、底架。接着把它们连接成车体。由于侧构架、屋顶构架、底架长度约20m，宽度约3m，所以其制作误差很大。因此，连接部的间隙很容易就超过1mm。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种即使间隙大也能良好地连接的连接方法。本专利技术的第2目的在于提供一种容易地进行车体的底架与侧构架的摩擦搅拌连接，或者侧构架与屋顶构架的摩擦搅拌连接的连接方法。上述目的可以通过在两个构件的对接部的间隙中配置填埋间隙构件，然后进行摩擦搅拌连接来实现。此外，填埋间隙构件也可以切削两个构件的对接部而设置间隙，把填埋间隙构件配置在此一间隙中。此外，也可以通过切削两个构件的对接部，使两者接近之后进行摩擦搅拌连接来实现。上述第2目的的底架与侧构架的摩擦搅拌连接，由于在成为支撑底架面板的机构的两个侧构架之间配置支撑装置而进行，所以容易进行。侧构架与屋顶构架的摩擦搅拌连接，由于在两个侧构架之间配置支撑装置而进行，所以容易进行。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的连接过程图。图2是图1的II-II剖视图。图3是图1的III-III剖视图。图4是图1的IV-IV剖视图。图5是本专利技术的另一个实施例的连接装置的构成图。图6是本专利技术的另一个实施例的连接装置的主视图。图7是图6的VII-VII剖视图。图8是图7的VIII-VIII剖视图。图9是图6的底架与侧构架的连接部的纵剖视图。图10是本专利技术的另一个实施例的与图9相当的图。图11是本专利技术的另一个实施例的与图9相当的图。图12是本专利技术的另一个实施例的连接装置的主视图。图13是图12的侧构架与屋顶构架的连接部的纵剖视图。图14是本专利技术的另一个实施例的连接装置的主视图。图15是本专利技术的另一个实施例的连接过程图。具体实施例方式首先用图1至图4来说明本专利技术的基本实施例。在图1中，连接作业按从(A)到(D)的顺序来进行。在图1(A)中，把板状的两个构件10、20放在架座50上使之对接。两个构件10、20对接成间隙尽可能小。在构件10上沿着与构件20的对接部有突出片15，构件20放在其上。构件10、20在对接部的上表面侧设有凸部12、22。在此一状态下用夹具(未画出)把构件10、20固定于架座50上。构件10、20为铝合金制的。把对接部称为连接线。上述这样约束后，用切削工具60从上方切削两个构件10、20的对接面。借此在对接面产生一定宽度的间隙(沟槽)40。切削的宽度(间隙，沟槽)40大于使构件10、20对接之际产生的间隙。间隙40的下面(切削的下面)直到突出片15的上表面。(图1(A))用检测器检测两个凸部12、22的宽度，使切削工具60的中心位于其中心，进行切削。检测凸部12、22的上表面的位置而把切削工具60的插入深度保持恒定。切削进行干切削。用压缩空气吹散切屑，用吸尘器吸引。作为切削工具60虽然在图1中示出端面铣刀，但是也可以是圆锯。接着把填补料30配置在通过切屑产生的间隙40中。填补料30的高度尺寸为填补料30的上表面位于凸部12、22的上表面下方的大小。填补料30的上表面位于去掉凸部12、22的构件10、20的板11、21的上表面延长线的上方。填补料30的宽度尽可能接近间隙40的宽度，最好是容易插入的大小。间隙40的宽度与填补料30的宽度之差小于1mm。(图1(B)，图2)接着从上方按压间隙40附近的凸部12、22的上表面，使凸部12、22的角部向间隙40侧弯曲。借此向下方推压填补料30，固定于构件10、20。此一固定是为了在用旋转工具80进行摩擦搅拌连接之际，填补料30不移动。此一敛缝作业通过使滚轮70沿着间隙40行走来进行。滚轮70的前端为梯形。滚轮70的宽度中心位于两个构件10、20的中心(间隙40的中心)。靠滚轮70梯形的斜面来按压凸部12、22的角部。借此凸部12、22的角部被敛缝。用检测器检测两个凸部12、22的宽度，使滚轮70的中心位于其中心，进行按压。用检测器检测两个凸部12、22的宽度，使滚轮70的中心位于其中心。(图1(B)，图3)滚轮70借助于气缸装置75以规定的力把凸部12、22向沟槽40按压。气缸装置75伸缩自如以便允许凸部12、22的高度位置的变化。如果有下文述及的定位焊缝，则滚轮70越过它们。接着，把旋转工具80从上方插入对接部，把构件10、20和填补料30三者摩擦搅拌连接。旋转工具80沿着连接线移动。旋转工具80的小直径部82的前端达到突出片15。小直径部82的直径大于间隙40的宽度。由检测器来检测两个凸部12、22的宽度，使旋转工具80的中心位于其中心，进行摩擦搅拌连接。旋转工具80的插入深度，检测凸部12、22的上表面的位置而保持恒定。(图1(C)、(D)，图4)摩擦搅拌连接之后，根据需要切削掉板11、21的上表面以上的凸部12、22和连接部，使之平滑。说明各部的大小之一例。间隙40的宽度3mm，间隙40的深度6mm，板11、21的厚度4mm，凸部12、22的高度(除板11、21部分之外)2mm，凸部12、22的宽度8mm，填补料30的宽度2.5mm，填补料30的高度5.5mm，旋转工具80的大直径部81的直径15mm，小直径部82的直径6mm，旋转工具80的倾斜角4°。在摩擦搅拌连接时大直径部81与小直径部82的边界(准确地说是大直径部81的最下端)位于板11、21的上表面与填补料30的上表面之间。这样一来，在使两个构件对接之际即使沿着连接线有1mm以上的间隙，也由于通过切削来扩大成规定的间隙，接着配置填补料30使间隙不足1mm，接着进行摩擦搅拌连接，所以也能够是良好的连接。与板11、21的厚度相当的部分的间隙40和填补料30的间隙，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦搅拌连接方法，其特征在于， 使两个构件对接， 沿连接线切削对接面， 把填补料插入由前述切削产生的间隙， 沿前述连接线进行摩擦搅拌连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：江角昌邦，福寄一成，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]