[發(fā)明專利]金屬材料的加工方法、通過(guò)金屬材料的加工方法加工而成的構(gòu)造物及旋轉(zhuǎn)工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980152281.X
• 申請(qǐng)日: 2009-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN102264501A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藤井英俊;宮澤智明;丸子智弘;石川武;玄地一夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)立大學(xué)法人大阪大學(xué);古屋金屬株式會(huì)社;東急車輛制造株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 李帆

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料的加工方法、通過(guò)金屬材料的加工方法加工而成的構(gòu)造物及旋轉(zhuǎn)工具，特別是涉及通過(guò)攪拌摩擦焊接對(duì)金屬材料進(jìn)行加工的加工方法、旋轉(zhuǎn)工具、及由該加工方法加工而成的構(gòu)造物。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的金屬材料的接合方法中公知的是通過(guò)攪拌摩擦焊接(FSW＝Friction?Stir?Welding)對(duì)金屬材料進(jìn)行接合的技術(shù)。在攪拌摩擦焊接中使要接合的金屬材料在接合部對(duì)置，邊使棒狀的旋轉(zhuǎn)工具旋轉(zhuǎn)邊將設(shè)置于前端的攪拌針(probe)插入接合部，沿接合部的長(zhǎng)度方向使旋轉(zhuǎn)工具邊旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)，通過(guò)摩擦熱使金屬材料產(chǎn)生塑性流動(dòng)，由此對(duì)兩種金屬材料進(jìn)行接合。例如，專利文獻(xiàn)1中公開了一種技術(shù)，該技術(shù)利用在旋轉(zhuǎn)工具的前端，在中央部具備可更換的攪拌針，在其周邊部具有凹面的旋轉(zhuǎn)工具進(jìn)行攪拌摩擦焊接。

另外，在專利文獻(xiàn)2中公開了一種攪拌摩擦焊接用工具，在使從旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的前端面延伸出來(lái)的攪拌針銷壓入被接合部件的接合部，在接合部使被接合部件攪拌摩擦焊接的攪拌摩擦焊接用工具中，用超硬合金一體形成轉(zhuǎn)子和攪拌針銷，并且在轉(zhuǎn)子的后部側(cè)切槽形成鎖緊部，另一方面，在由工具鋼或模具鋼構(gòu)成的柄部設(shè)有使設(shè)置了鎖緊部的轉(zhuǎn)子的后部側(cè)插入的收容部，使轉(zhuǎn)子的后部側(cè)插入該收容部?jī)?nèi)，并且將螺栓擰入插入到收容部?jī)?nèi)的轉(zhuǎn)子的鎖緊部，將使轉(zhuǎn)子和攪拌針銷一體形成的部分固定在柄部。該專利文獻(xiàn)2的攪拌摩擦焊接用工具可以減小超硬合金的部分，降低成本。另外，專利文獻(xiàn)2的攪拌摩擦焊接用工具在轉(zhuǎn)子或攪拌針銷磨損等情況下，可以只簡(jiǎn)單地交換轉(zhuǎn)子和攪拌針銷一體形成的部分。另外，專利文獻(xiàn)2的攪拌摩擦焊接用工具準(zhǔn)備了多個(gè)使攪拌針銷的直徑及長(zhǎng)度等變更的轉(zhuǎn)子，也可以將其適宜地變更使用。

專利文獻(xiàn)1：特表平9-508073號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：特開2005-199281號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

但是，在如上所述的技術(shù)中，嘗試通過(guò)改良旋轉(zhuǎn)工具的構(gòu)造、大小、形狀及材質(zhì)等，更好地進(jìn)行攪拌摩擦焊接。然而，理想的旋轉(zhuǎn)工具的材質(zhì)等因通過(guò)攪拌摩擦焊接而接合的金屬的組成而有很大不同。因此，僅簡(jiǎn)單地改良旋轉(zhuǎn)工具的構(gòu)造、大小、形狀及材質(zhì)等，在對(duì)各種金屬材料進(jìn)行攪拌摩擦焊接的情況下，存在難以充分地提高旋轉(zhuǎn)工具的壽命及得到更好的接合部的問(wèn)題。

本發(fā)明是鑒于這樣的實(shí)際情況而開發(fā)的，提供一種金屬材料的加工方法，其即使在對(duì)各種金屬材料進(jìn)行攪拌摩擦焊接的情況下，也可以充分提高旋轉(zhuǎn)工具的壽命，得到更好的加工部。

用于解決課題的手段

本發(fā)明是一種金屬材料的加工方法，該方法在加工部使兩種金屬材料對(duì)置，在使棒狀的旋轉(zhuǎn)工具旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，將旋轉(zhuǎn)工具的前端插入加工部，對(duì)兩種金屬材料進(jìn)行加工，其中，旋轉(zhuǎn)工具的前端具有在中央部突出的攪拌針和周邊部的肩部，攪拌針和肩部至少在與所述金屬材料接觸的表面部由不同的材質(zhì)構(gòu)成。

根據(jù)該構(gòu)成，由于旋轉(zhuǎn)工具的攪拌針和肩部在至少和金屬材料接觸的表面部由不同的材質(zhì)構(gòu)成，因此，對(duì)于各種金屬材料進(jìn)行攪拌摩擦焊接的情況下也能夠應(yīng)對(duì)的可能性提高，能夠得到提高旋轉(zhuǎn)工具的壽命及加工部的質(zhì)量的可能性增大。

另外，在本發(fā)明的金屬材料的加工方法中包括：(1)將板狀的金屬材料的端部彼此對(duì)接作為接合部，使旋轉(zhuǎn)工具在沿該接合部的長(zhǎng)度方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)移動(dòng)，對(duì)金屬材料彼此進(jìn)行接合的攪拌摩擦焊接；(2)將板狀的金屬材料的端部彼此對(duì)接作為接合部，使旋轉(zhuǎn)工具在該接合部不移動(dòng)地旋轉(zhuǎn)進(jìn)行接合的點(diǎn)攪拌摩擦焊接(點(diǎn)FSW)；(3)使金屬材料彼此在接合部重疊，在接合部插入旋轉(zhuǎn)工具，使旋轉(zhuǎn)工具在該部位不移動(dòng)地旋轉(zhuǎn)而對(duì)金屬材料彼此進(jìn)行接合的點(diǎn)攪拌摩擦焊接；(4)使金屬材料彼此在接合部重疊，在接合部插入旋轉(zhuǎn)工具，使旋轉(zhuǎn)工具沿該接合部的長(zhǎng)度方向邊旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)，對(duì)金屬材料彼此進(jìn)行接合的攪拌摩擦焊接的(1)～(4)這四種方式及它們的組合。

另外，在本發(fā)明的金屬材料的加工方法中，不僅包擴(kuò)將兩種金屬材料僅在加工部進(jìn)行接合的加工，而且還包擴(kuò)用于通過(guò)在加工部插入棒狀的旋轉(zhuǎn)工具的前端使旋轉(zhuǎn)工具旋轉(zhuǎn)，對(duì)加工部改性的加工。

該情況下，優(yōu)選攪拌針的耐磨性比肩部的耐磨性高。

根據(jù)該構(gòu)成，攪拌針的耐磨性比肩部的耐磨性高，由此，可以防止與肩部相比存在易磨損傾向的攪拌針的磨損，可以防止旋轉(zhuǎn)工具的磨損。

另外，優(yōu)選攪拌針對(duì)金屬材料的附著性比肩部對(duì)金屬材料的附著性高。