摩擦搅拌接合装置及方法制造方法及图纸

在摩擦搅拌接合装置（1）中，接合工具（4）旋转的同时移动而按压被接合物（2）的被接合部（3）进行接合时，接触被接合部（3）的相对接合工具（4）的相反侧以支持被接合物（2）的衬垫构件（21）上设置有温度测量点（T）。此外，在摩擦搅拌接合装置（1）上具备：检测该温度测量点（T）的温度的热电偶（34）及温度测定器（35）；根据预先设定的接合工具（4）的温度和衬垫构件（21）的温度的相关关系，计算由检测到的温度测量点（T）的温度推定的接合工具（4）的温度的温度监控单元（53）；和根据接合工具（4）的温度实施不使接合工具（4）过热的规定的措施的控制单元（51）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于接合多个钢制构件的。
技术介绍
以往，作为接合多个钢制构件的方法，已知的有摩擦搅拌接合(FSW ；FrictionStir Welding)。该摩擦搅拌接合是将设置在接合工具前端的突起部旋转的同时向接合的构件的被接合部按压，以此用摩擦热软化被接合部周围，并搅拌被接合部周围的软化的部分使其塑性流动，并将被接合部从接合工具中分离使其冷却，从而接合多个钢制构件的方法。 在专利文献I及专利文献2中，公开有利用上述摩擦搅拌接合进行点接合的装置或方法。在专利文献I中公开有在使接合工具没入被接合部之前用激光软化被接合部，从而降低接合工具的突起部的磨耗的摩擦搅拌装置。并且，专利文献2中公开有根据接合中的被接合部的温度控制接合工具的动作，从而抑制多个钢制构件的被接合部冷却时变成马氏体组织的摩擦搅拌接合方法。在该接合方法中，夹着被接合部在与接合工具相反侧上配置的受到来自接合工具的压カ的受压构件上、具备测定被接合部的温度的温度传感器。用该温度传感器检测到的被接合部的温度处于A3相变点以上时，调节接合工具的转速及压力等加工条件。A3相变点是金属组织转变成奥氏体的温度。而且，调节加工条件后，被接合部的温度处于Al相变点以下时，从被接合部中拔出接合工具。Al相变点是共析温度。现有技术文献 专利文献I :日本特开2006-21217号公报； 专利文献2 :日本特开2008-73694号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题在摩擦搅拌接合中，因在接合加工中接合工具(尤其是突起部)磨耗导致接合工具向被接合部的没入被提前，接合工具的温度有可能过度上升。当接合工具的温度过度上升时，接合工具自身的寿命降低，接合工具的更换频率变高，并不是经济的。并且，使用过于磨耗的接合工具进行接合加工时，有可能发生接合不良。为了解决这样的不理想的状态，较佳地是管理接合加工中的接合工具的温度状况。然而，在现有的摩擦搅拌接合装置中，为了直接检测出接合工具的温度，并由于接合工具在旋转，因此需要在配备于接合工具上的温度检测単元和測量装置本体之间构建高价的遥测系统。此外，摩擦搅拌接合装置的接合工具需要定期地更换，而在这样每次检修时不得不对配备在接合工具上的温度检测单元进行安装或拆卸作业。此外，如专利文献2所记载，形成为在受到来自接合工具的压カ的受压构件上设置測量被接合部的温度的温度传感器，以此检测被接合部的温度的结构吋，不会发生如上所述的在接合工具上设置温度检测单元时发生的问题。但是，一般在接合时被接合部的温度低于接合工具的温度，该被接合部的温度达到A3相变点(约900°C)时，接合工具的实际的温度可能超过1200°C，专利文献2中记载的摩擦接合方法有可能引起接合工具的寿命的下降。本专利技术是为解决上述问题而提出的，其目的是提供具备接合工具进行被接合物的摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合装置及摩擦搅拌接合方法，在接合时监控接合工具的温度并不会无益地降低接合工具的寿命。解决问题的手段 根据本专利技术的摩擦搅拌接合装置具备在前端具有与被接合物的被接合部接触的突起部的接合工具；使所述接合工具绕轴旋转的旋转驱动单元；使所述接合工具沿轴线方向移动的移动单元；所述接合工具旋转的同时移动而按压所述被接合物的被接合部进行接合时，接触所述被接合部的与所述接合工具的相反侧以支持所述被接合物的衬垫构件；根据预先设定的加工条件控制所述旋转驱动单元及所述移动単元的动作的控制单元；检测设置于所述衬垫构件的温度測量点的温度的温度检测单元；和取得所述温度測量点的温度，并根据预先设定的所述接合工具的温度和所述衬垫构件的温度的相关关系，计算从所述温度測量点的温度推定的接合工具的温度的温度监控单元。相应地，根据本专利技术的摩擦搅拌接合方法是将利用衬垫构件支持的被接合物的被接合部用绕轴旋转的接合工具按压，用以此产生的摩擦热软化所述被接合部，使所述接合工具的至少一部分没入至该软化的部分以搅拌，以此以固相状态摩擦接合所述被接合部的摩擦搅拌接合方法，并包含检测设置于所述衬垫构件上的温度測量点的温度的步骤；和根据预先设定的所述接合工具的温度和所述衬垫构件的温度的相关关系，计算由检测到的所述温度測量点的温度推定的接合工具的温度的步骤。根据如上所述，得到接合工具接合时的通过配置于衬垫构件上的温度检测单元检测的温度推定的接合工具的温度并记录，并将它时序排列分析，以此可以监控接合工具的温度状況。通过监控接合工具的温度，知道接合工具的过热，从而可以采取防止的措施。此夕卜，接合时的接合工具的温度的记录能用于被接合物的各接合点的质量保证。而且，间接地检测接合工具的温度的温度检测单元并不设置在旋转的接合工具上而是设置在衬垫构件上，因此装置上的温度检测单元的配线简单，装置不会变得复杂或巨大化。此外，较佳地是在所述摩擦搅拌接合装置中，所述控制単元在所述接合工具的温度达到预先设定的上限温度时，強制地終止接合加工。同样，较佳地是在所述摩擦搅拌接合方法中，还包含比较所述接合工具的温度和预先设定的上限温度的步骤，和所述接合工具的温度达到所述上限温度时强制地終止接合加工的步骤。根据如上所述，当推定的接合工具的温度达到上限温度时强制地終止接合加工。因此，能够预先防止接合工具的过热，因此可以使接合工具的寿命不缩短地使用。并且，由于接合工具的过热是由于接合工具的磨耗而引起的，因此可以防止因利用磨耗的接合工具进行接合加工而发生的接合不良。或者是，较佳地是在所述摩擦搅拌接合装置中，所述控制単元在所述接合工具的温度达到预先设定的上限温度时，使接合加工时间、所述接合工具的转速、及所述接合工具对所述被接合部的压カ中的任意一个或多个的组合发生变化，以使所述接合工具的温度达到所述上限温度以下。同样，较佳地是在所述摩擦搅拌接合方法中，还包含比较所述接合工具的温度和预先设定的上限温度的步骤；和所述接合工具的温度达到所述上限温度吋，、改变接合加工时间、所述接合工具的转速、及所述接合工具对所述被接合部的压カ中的任意一个或多个的组合，以使所述接合工具的温度达到所述上限温度以下的步骤。根据如上所述，由于接合加工的加工条件调节为使接合工具的温度不超过上限温度，因此预先防止接合工具的过热，可以使接合工具的寿命不缩短地使用。并且，较佳地是在所述摩擦搅 拌接合装置中，所述温度监控单元测定从接合加工开始起至所述接合工具的温度达到峰值为止的峰值温度到达时间，所述控制単元在所述峰值温度到达时间超出预先设定的正常值的范围时强制終止接合加工。同样，较佳地是在所述摩擦搅拌接合方法中，还包含测定从接合加工开始起至所述接合工具的温度达到峰值为止的峰值温度到达时间的步骤；和在所述峰值温度到达时间超出预先设定的正常值的范围时强制終止接合加工的步骤。在上述中，峰值温度到达时间超出正常值的范围时(尤其是短时)认为因接合工具的磨耗提早没入。此时强制終止接合加工。因此，可以预先防止接合工具的过热，同时可以防止因利用磨耗的接合工具进行接合加工而发生的接合不良。并且，较佳地是在所述摩擦搅拌接合装置中，所述温度測量点配置在所述接合エ具的旋转轴的延长线上。此外，较佳地是在所述摩擦搅拌接合装置中，所述温度測量点T位于所述衬垫构件的内部与接触所述衬垫构件的所述被接合物的面隔着O. 3mm以上O. 5mm以下的位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大桥良司，藤本光生，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：