[发明专利]构造体的摩擦搅拌接合方法、构造体及其挤压型材

说明书

本发明涉及中空型材构造体及其制造方法。例如，尤其涉及有关铁路车辆和建筑物等使用的铝合金制造的中空的挤压型材的构造体的制造。

摩擦搅拌接合方法是一种固相接合方法，其一边转动插入接合部的圆棒(旋转工具)，一边沿接合线移动，使接合部发热、软化，产生塑性流动。转动工具由插入接合部的小直径部与位于外部位置的大直径部构成。小直径部与大直径部同轴。小直径部与大直径部之间的边界插入接合部内一定的程度。这种方法公开在特开平9-309164号公报(EP0797043A2)中。

该文献的图9表示从一面进行中空挤压型材的两面的接合。此外，示出了防止中空型材变形的接头。

如前述特开平9-309164号公报(EP0797043A2)的图9所示，是考虑从一面进行中空型材的摩擦搅拌接合的情况。该情况中，重要的是两个中空型材31、32的上面的板33、33的间隔(即，凹部39、39的间隔)以及配置于该部分的接头60的宽度的精度。如果上面的板33、33的间隔小于接头60的宽度，则不能配置接头60。相反，如果上面的板33、33的间隔大于接头60的宽度，则摩擦搅拌接合较为困难。也就是说，重要的是板33与接头60之间的对接部的间隙要小。

但是，由于中空型材31、32和接头60的挤压加工的制造公差，因此对接部容易产生大的间隙。在铁路车辆的车体接合的场合，在并置接合多个中空型材的场合下，这种情况更加显著。

另一方面，考虑将接头60重叠接合在凹部39内。如果这样的话，则使凹部39、39的间隔(板33、33的间隔)远大于接头60，从而容易制造型材31、32。

但是，板33与凹部39的连接部会弯曲。因此，应力会集中产生于该部分，导致应力增高。而且，由于是在该弯曲部的附近进行摩擦搅拌接合，会受到该接合热的影响，导致强度降低。由这样的使强度降低的因素相叠加，而引起许用应力大幅度下降。

本发明的目的是不受中空型材的尺寸精度影响，却能从一面接合中空型材。

本发明的第二目的是能容易进行重叠接合的位置确定。

为达到上述目的，本发明用多个筋来连接两张面板之间，准备一方的面板的端部比另一方的面板的端部突出的两个中空型材，该中空型材外面的前述面板实质上分别是平坦的；从前述另一方的面板侧通过摩擦搅拌接合来相互接合前述突出的面板；接着，将与前述突出的一方的面板实质上平行的一个连接板分别重叠到前述中空型材的前述另一方的面板的端部上，在进行该重叠时，通过前述连接部件或者前述另一方的面板上设置的凸起部来确定前述连接部件相对于前述中空型材的位置；从前述中空型材的外侧对前述重叠部分进行摩擦搅拌接合。

为达到上述第二目的，本发明将第一部件的端部重叠到第二部件的端部上，在进行该重叠时，通过设置于前述第一部件或前述第二部件上的凸起部来确定前述第一部件相对于前述第二部件的位置；对前述重叠的部分进行摩擦搅拌接合。

图1是本发明一实施例的接合部的主要部分的纵剖面图；

图2是本发明一实施例的接合部的纵剖面图；

图3是本发明一实施例的一组中空型材的纵剖面图；

图4是铁路车辆的车体的斜视图；

图5是本发明的其它实施例的主要部分的纵剖面图；

图6是本发明的其它实施例的主要部分的纵剖面图；

图7是本发明的其它实施例的主要部分的纵剖面图。

通过图1～4说明本发明的一实施例。在以下的说明中，使用图1中未记载的部件的标记。在此情况下，从部件标记减去10计算出的部件标记相当于右半部分的部件标记的部件。图1是图2的主要部分的放大图，图2是图3的主要部分的放大图，图3是图4的侧构体的主要部分的纵剖面图。

车体200由构成侧面的侧构体201、构成车顶的车顶构体202、构成底板的底架203、和构成纵向端部的端构体204组成。侧构体201、车顶构体202、底架203分别由多个挤压型材接合构成。挤压型材的纵向作为车体的纵向方向。挤压型材为铝合金制造的中空型材。

下面说明构成侧构体201的中空型材10、20的构成及其接合方法。在其它场所，其它的构体也是同样的。

中空型材10、20由两张面板11、12、21、22与多个筋13、23构成，这些筋配置成构架(桁架)状。两张面板11、12(21、22)实质上平行。由筋12、23构成的构架的间距相同。构架由筋13、23、面板11、12、21、22的板厚的中心线构成。顶点位于面板11、12、21、22侧。