摩擦搅拌接合方法技术

本发明专利技术提供一种对接厚度尺寸不同的部件，并在摩擦搅拌接合时通过两个工序形成良好的接合部的方法。其为将具有厚度尺寸Ｔ↓［１］的第一部件（１０）与厚度尺寸Ｔ↓［２］较小的第二部件（２０）载置于工作台（４０）上，形成带有台阶的对接部（３０）。在第一工序中，通过一边使圆柱状的工具（１００）旋转，一边使其沿对接部（３０）前进，而使金属从第一部件（１０）向第二部件（２０）移动，从而在台阶部上形成凸部替代部（１５０）。在第二工序中，通过摩擦搅拌接合用工具（２００）在凸部替代部（１５０）上实施摩擦搅拌接合，由此获得良好的接合部（２５０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于使厚度尺寸不同的部件在对接的位置的接合的。
技术介绍
图14、图15是表示对接厚度尺寸不同的部件10、20并进行摩擦搅拌接合的状态的以往的说明图。各图的(a)是摩擦搅拌接合部的立体图。图14(b)是(a)的F-F剖面图。图15(b)是(a)的G-G剖面图。图14(a)是将摩擦搅拌接合工具50插入到第一部件10、第二部件20中时的图。例如，第一部件10是具有厚度尺寸T1的板材，第二部件20是具有厚度尺寸T2的部件。厚度尺寸T1大于T2。因此，将两部件载置于工作台等平坦的基座40上时，在两部件10、20的对接部30的上表面产生尺寸G1的台阶。将摩擦搅拌接合工具50插入到对接部30中，使其沿箭头R1(右旋转)方向旋转，且沿箭头S1方向进给。摩擦搅拌接合工具50的大径部52的前端具有小径部54，且两者通过轴肩部56连接。摩擦搅拌接合工具50，如图14(b)所示，在小径部54插入部件10、20的内部，且轴肩部56和大径部52插入厚度尺寸较大一方即第一部件10的上表面的状态下，一边旋转一边沿接合线移动，从而一面进行摩擦搅拌一面进行接合。如图14(b)所示，在轴肩部56与部件20的上表面之间产生间隙G2。这是由于，相对于第一部件10中高度为T1，在第二部件中高度为T2，较低的缘故。因此，如图15(b)所示，在摩擦搅拌接合部70上容易出现缺陷部72。这些情况(除去具体的缺陷)示于专利文献1的图11、专利文献2中。专利文献1日本特许3070735号公报(USP06050474)专利文献2日本特开2000-167677号公报(USP06315187)专利文献3日本特开2000-233286号公报专利文献4日本特许03575749号公报(USP06622904)专利文献5日本特开2003-039181号公报(USP06783055)如上所述，存在摩擦搅拌接合部70上出现沿摩擦搅拌接合方向的缺陷部72的情况。作为该缺陷出现的原因，认为是，由于具有尺寸G1的台阶，因此导入对接部30的材料的容量不足，并出现缺陷部72。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种消除上述的不良现象的。上述目的通过以下方法实现，其是对接高度较高的第一部件与高度较低的第二部件，并对对接部具有台阶的对接部进行摩擦搅拌接合的方法，其特征在于，使用具有端面实际上平坦的前端部的圆棒形的凸部形成用工具，一边使凸部形成用旋转工具旋转，一边使其相对于所述第一部件及所述第二部件进行相对移动，使所述第一部件侧的金属向所述第二部件侧的上表面移动，从而在所述第二部件的上表面形成凸部，然后，从所述第二部件的所述凸部、及所述第一部件的上方插入摩擦搅拌接合用旋转工具，在使该旋转工具的大径部与其前端的小径部的边界位于所述凸部的高度的范围内的状态下，使其相对于所述第一部件及所述第二部件进行相对移动，从而进行摩擦搅拌接合。根据该，由于使用凸部形成用工具，使第一部件的金属靠近第二部件侧，之后进行摩擦搅拌接合，因此实际上间隙G1消失，从而可进行良好的摩擦搅拌接合。由于使第一部件的金属靠近于第二部件，因此在第二部件上将具有凸部，若将使摩擦搅拌接合工具从上方插入到第一部件及凸部中的插入高度作为其大径部与小径部之间的边界位于该凸部内的高度而进行摩擦搅拌接合，则可进行良好的摩擦搅拌接合。为使第一部件的金属靠近第二部件，从凸部形成用旋转工具移动的方向观察时，高度较低的第二部件处于右手侧，且使凸部形成用旋转工具右旋转即可获得良好的金属移动。将第二部件配置于左手侧时，应使凸部形成用工具左旋转。然后，将该移动的金属作为凸部进行摩擦搅拌接合。因此，可获得良好的摩擦搅拌接合。另外，作为对这样具有台阶的结构良好地进行摩擦搅拌接合的方法，已知有上述专利文献3、专利文献4、专利文献5。无论哪个均是使厚度较厚的部件的金属向高度较低的部件的表面移动，从而进行摩擦搅拌接合。并使移动作业与摩擦搅拌接合同时进行。对于为何可移动金属及旋转工具的旋转方向未有记载。附图说明图1是表示本专利技术的的立体图。图2是图1的A-A剖面图。图3是图1的B-B剖面图。图4是图1的C-C剖面图。图5是图1的D-D剖面图。图6是表示本专利技术的的说明图。图7是表示本专利技术的的说明图。图8是图7的俯视图。图9是图8(图7)的E-E剖面图。图10是凸部形成用工具的说明图。图11是凸部形成用工具的说明图。图12是凸部形成用工具的说明图。图13是凸部形成用工具的说明图。图14是现有技术的说明图。图15是现有技术的说明图。图中，10-第一部件；20-第二部件；30-对接部；40-工作台；100-凸部形成用工具；101-前端部；102-上端部；110-平坦面；111-后端部分；112-前端部分；113-凹状面；150-凸部替代部；200-摩擦搅拌接合用工具；250-摩擦搅拌接合部。具体实施例方式结合图1～图6对本专利技术的的一实施例进行说明。第一部件10与第二部件20的接合条件，与通过图14、图15说明的情况相同。即，是对对接部30进行摩擦搅拌接合的方法，其中，对接部30将具有厚度尺寸T1的第一部件10与具有小于厚度尺寸T1的厚度尺寸T2的第二部件20进行对接。第一部件及第二部件为铝合金。厚度较小的第二部件20，在图1～图4中，处于第一部件的右手侧。本专利技术的包括两个工序。在第一工序中，在对接部30的摩擦搅拌接合之前，通过凸部形成用工具100，在对接部30的第二部件20的上表面形成凸部替代部150。凸部替代部150是从第一部件10上移动金属而形成的。图2表示凸部形成用工具100的形状。凸部形成用工具100是圆柱形状(圆棒形)，前端部101的端面形成为平坦面110，且不具备如摩擦搅拌接合工具那样的小径部。平坦面110与圆棒的轴心垂直。凸部形成用工具100是与摩擦搅拌接合用工具相同的非消耗合金。凸部形成用工具100，定位于其前端部101的平坦面110低于厚度尺寸较大的第一部件10的上表面10a且高于第二部件20的上表面20a的位置。使凸部形成用工具100沿箭头R2(右旋转)方向旋转，且沿箭头S1方向前进。通过该旋转，第一部件10的上部的材料被软化并且沿图2的箭头H1方向挤压。如图6所示，凸部形成用工具100倾斜为，上端部102侧相对于移动方向偏后大约3°。因此，可使第一部件10的金属从第一部件10移动到第二部件20侧。即，由于工具100右旋转，因此，在移动到右手侧的第二部件的上方的第一部件10的金属，由于下方没有用于支撑的部件，从而直接落下载于第二部件20上。然后，该移动的金属粘合于第二部件20上。进而，该移动的金属通过工具向S1方向的移动，由工具100的前端部101的前进方向后侧的后端部分111按压。考虑使凸部形成用工具100沿箭头R2方向的反方向旋转(左旋转)并移动的情况，但由于第二部件20处于右手侧，而右手侧又没有向左移动的原料。在凸部形成用工具100的前进方向后侧，存在由于工具的左旋转而第一部件10向第二部件20移动的情况，但其量较少，因此在第二部件20上形成的凸部较少。但是，这是使用前端部101具有平坦面110的凸部形成用工具100的情况。还有，考虑将第二部件20置于第一部件10的左手侧(第一部件10处于第二部件20的右手侧。)，而使凸部形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦搅拌接合方法，其是对接高度较高的第一部件与高度较低的第二部件，并对对接部具有台阶的对接部进行摩擦搅拌接合的方法，其特征在于，使用具有端面实际上平坦的前端部的圆棒形的凸部形成用工具，一边使凸部形成用旋转工具旋转，一边使其相对于 所述第一部件及所述第二部件进行相对移动，使所述第一部件侧的金属向所述第二部件侧的上表面移动，从而在所述第二部件的上表面形成凸部，然后，从所述第二部件的所述凸部及所述第一部件的上方插入摩擦搅拌接合用旋转工具，在使该旋转工具的大径部与其 前端的小径部的边界位于所述凸部的高度的范围内的状态下，使其相对于所述第一部件及所述第二部件进行相对移动，从而进行摩擦搅拌接合。

【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，
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]