[發(fā)明專利]用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010156050.0
• 申請(qǐng)日: 2010-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN102049610A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 加藤慶訓(xùn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱重工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王冉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置，更具體地說，涉及搭接接合兩個(gè)金屬制成的待接合構(gòu)件時(shí)使用的摩擦攪拌焊接裝置。

背景技術(shù)

過去，提出了各種用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置，作為搭接并接合兩個(gè)待接合構(gòu)件的裝置(例如，參照專利文件1和專利文件2)。

圖8示出了一種用于搭接接頭的傳統(tǒng)摩擦攪拌焊接裝置的示例。如圖8所示，用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置21接合一對(duì)搭接起來的待焊接構(gòu)件22、23。該裝置21包括具有肩部25的轉(zhuǎn)子24；和設(shè)置成從肩部25伸出的柱狀探頭26。探頭26形成得直徑小于轉(zhuǎn)子24直徑，并且與轉(zhuǎn)子24中軸線C同心設(shè)置。

當(dāng)一對(duì)構(gòu)件22、23搭接結(jié)合時(shí)，在圍繞轉(zhuǎn)子24中軸線C沿著箭頭R方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子24的同時(shí)，用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置21壓靠搭接構(gòu)件22、23中待焊接的上構(gòu)件22的表面，并沿著預(yù)定接合線(未示出)移動(dòng)。這樣，待接合構(gòu)件22、23在包圍探頭的區(qū)域內(nèi)軟化，并且軟化的構(gòu)件22、23被攪拌且塑性流動(dòng)。結(jié)果是沿著預(yù)定接合線形成接頭27。

圖9是利用用于搭接接頭的傳統(tǒng)摩擦攪拌焊接裝置形成的接頭的顯微照片。如圖9(b)至9(d)所示，在用于搭接接頭的傳統(tǒng)摩擦攪拌焊接裝置21中，問題是難于讓軟化的待接合構(gòu)件22、23在包圍探頭26的區(qū)域內(nèi)上下流動(dòng)，因此在包圍探頭26末梢26a的區(qū)域內(nèi)容易形成空隙缺陷。

進(jìn)而，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了解決空隙缺陷問題，提出一種用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置。

圖10示出了用于搭接接頭的傳統(tǒng)摩擦攪拌焊接裝置的另一個(gè)示例。在圖10所示用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置31中，螺旋凹槽37形成在探頭36周邊表面上，從探頭36末梢36a延伸到轉(zhuǎn)子34的肩部35。

在如圖10所示的這種用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置中，軟化的待接合構(gòu)件22、23因存在螺旋凹槽37而在包圍探頭36的區(qū)域內(nèi)上下流動(dòng)，從而能防止在包圍探頭36末梢36a的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)空隙缺陷。

專利文件1：日本專利申請(qǐng)公開文件：2002-35962

專利文件2：日本專利申請(qǐng)公開文件：2002-35964

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題

但是，在上述構(gòu)造中，待接合構(gòu)件32、33在待接合構(gòu)件32、33之間的邊界面38附近區(qū)域內(nèi)上下流動(dòng)增大，所以軟化的待接合構(gòu)件流動(dòng)，從而在向下流動(dòng)時(shí)向上卷曲起來，如圖10所示。因此，如圖11所示，氧化膜在待接合構(gòu)件32、33之間的邊界面38處以向上卷曲的狀態(tài)保留下來。

氧化膜是粘結(jié)力較弱的部位，如果氧化膜以向上卷曲的狀態(tài)保留下來，如圖12所示，則上構(gòu)件32的實(shí)際板厚t1將小于其原始板厚t0，由此導(dǎo)致待接合構(gòu)件32、33的接頭強(qiáng)度降低。例如，在如圖12所示的情況下，平行于各構(gòu)件32、33之間的邊界面38的相反的力(沿著拉伸剪切方向)作用時(shí)，會(huì)存在傾向于在殘留氧化膜39上出現(xiàn)裂紋的問題。

本發(fā)明考慮到上述情形并且設(shè)定的目標(biāo)是提供一種用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置，該裝置通過抑制氧化膜向上卷曲，可以防止一對(duì)待接合構(gòu)件之間的接頭強(qiáng)度降低。

解決該問題的手段

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出一種用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置，該裝置設(shè)置有具有肩部的轉(zhuǎn)子和探頭，所述探頭設(shè)置成從轉(zhuǎn)子的肩部伸出并且與轉(zhuǎn)子中軸線同心設(shè)置，螺旋凹槽形成在探頭周邊表面上，從探頭末梢向所述肩部延伸，凹槽深度形成為從探頭末梢向所述肩部逐漸減小。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)探頭插入一對(duì)待接合搭接構(gòu)件時(shí)，螺旋凹槽從探頭末梢延伸到超過該對(duì)待接合構(gòu)件的搭接平面的位置。

根據(jù)本發(fā)明，通道形(channel-shaped)的凹槽設(shè)置在探頭周邊表面上，沿著探頭中軸線方向從探頭末梢延伸。

而且，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)所述探頭插入一對(duì)待接合的搭接構(gòu)件時(shí)，通道形的凹槽從探頭末梢延伸到超過該對(duì)待接合構(gòu)件的搭接平面的位置。

本發(fā)明的有益效果

由于本發(fā)明是一種用于搭接接頭的摩擦攪拌焊接裝置，該裝置設(shè)置有具有肩部的轉(zhuǎn)子和探頭，所述探頭設(shè)置成從轉(zhuǎn)子的肩部伸出并且與轉(zhuǎn)子中軸線同心設(shè)置，螺旋凹槽形成在探頭周邊表面上，從探頭末梢向所述肩部延伸，凹槽深度形成為從探頭末梢向所述肩部逐漸減小，所以因螺旋凹槽而發(fā)生的待接合構(gòu)件上下流動(dòng)向著所述肩部逐漸減小。因此，由于在待接合構(gòu)件之間的邊界面附近區(qū)域內(nèi)接頭上下流動(dòng)較之圖10所示設(shè)置有螺旋凹槽的現(xiàn)有技術(shù)較小，所以可以防止氧化膜以向上卷曲的狀態(tài)保留在待接合構(gòu)件之間的邊界面處。因此，所述一對(duì)待接合構(gòu)件的接頭強(qiáng)度不會(huì)降低。