[發(fā)明專利]在對接部存在間隙的金屬板的雙面摩擦攪拌接合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080068383.6
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN103052463A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 加賀慎一;小野瀨滿;富永憲明;齋藤武彥;芳村泰嗣;平野聰;樸勝煥
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱日立制鐵機(jī)械株式會社
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 陳偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對在對接部存在間隙的金屬板的接合部從雙面進(jìn)行摩擦攪拌并將其接合的雙面摩擦攪拌接合方法。

背景技術(shù)

已知這樣一種摩擦攪拌接合技術(shù)：一邊使旋轉(zhuǎn)工具旋轉(zhuǎn)，一邊使設(shè)在旋轉(zhuǎn)工具的工具主體上的臺肩部的表面與接合部件的表面相接觸，利用臺肩部的表面與接合部件的表面的摩擦熱進(jìn)行摩擦攪拌，在使接合部件為熔點(diǎn)以下的固相狀態(tài)下對材料進(jìn)行攪拌并接合。該接合技術(shù)以鋁合金為主體，正在各種工業(yè)領(lǐng)域中被實(shí)際應(yīng)用。

在進(jìn)行摩擦攪拌接合的兩張金屬板的對接端面不是機(jī)械加工面，而是例如基于剪切裝置的剪切面或者擠壓成形的材料的端面的情況下，由于對接端面的平面度低，因此在兩張金屬板的對接部產(chǎn)生間隙。作為在對接部存在間隙的情況下使用一根旋轉(zhuǎn)工具的從單側(cè)進(jìn)行的摩擦攪拌接合方法，在專利文獻(xiàn)1中記載了下述方法：以旋轉(zhuǎn)工具前端部的探針反復(fù)橫截接合線的方式邊使探針或?qū)拥慕饘侔鍞[動邊進(jìn)行摩擦攪拌接合。另外，專利文獻(xiàn)2中記載了下述方法：在產(chǎn)生于對接部的間隙中填充粉末狀接合材料，從而不產(chǎn)生空隙，由此防止接合缺陷的發(fā)生。

另一方面，存在必須對板厚不同的兩張金屬板進(jìn)行接合的情況，該情況下，在兩張金屬板的對接部產(chǎn)生層差。作為當(dāng)在對接部存在層差的情況下使用一根旋轉(zhuǎn)工具并從單側(cè)進(jìn)行的摩擦攪拌接合方法，在專利文獻(xiàn)3的圖4中記載了下述方法：使旋轉(zhuǎn)工具朝厚度薄的板傾斜，沿接合線移動接合工具，進(jìn)行摩擦攪拌接合。

另外，在專利文獻(xiàn)4的圖5以及圖6中記載了下述方法：以不在插入接合工具的那一側(cè)產(chǎn)生板厚差的方式進(jìn)行固定，并進(jìn)行摩擦攪拌接合，由此制成攪拌部后，如圖8～圖10所示，翻過來對存在層差的部分進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，以對攪拌部的一部分再次進(jìn)行攪拌的方式，消除未接合部。

而且，在專利文獻(xiàn)4的圖12、圖13中記載了下述方法以及裝置：在無層差的接合面(背面)側(cè)，在接合進(jìn)行方向的先行部配置工具，另一方面，在存在層差的接合面(表面)側(cè)，在接合進(jìn)行方向的后行部配置工具，從表背面進(jìn)行摩擦攪拌接合。

另一方面，在使用一根旋轉(zhuǎn)工具的從單側(cè)進(jìn)行的摩擦攪拌接合中，在專利文獻(xiàn)5的圖3中記載了下述方式：在摩擦攪拌接合時(shí)，以旋轉(zhuǎn)工具的前端部分朝向旋轉(zhuǎn)工具相對于對接部的移動方向先行的方式，使旋轉(zhuǎn)工具的軸心傾斜。

作為使用兩根旋轉(zhuǎn)工具的雙面摩擦攪拌技術(shù)，在專利文獻(xiàn)6(日本專利第2712838號公報(bào))的圖14a中記載了下述方式：將兩根旋轉(zhuǎn)工具在金屬板的對接部的表面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)纫栽谔结樓岸碎g實(shí)際不留間隙的狀態(tài)相對置地配置，從對接部的兩側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌并將其接合。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2001-340975號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2003-126970號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利3452018號公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本專利3931118號公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本專利2792233號公報(bào)

專利文獻(xiàn)6：日本專利第2712838號公報(bào)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：《摩擦攪拌接合-FWS的全部》，社團(tuán)法人?焊接學(xué)會編，產(chǎn)報(bào)出版，p283，2006年1月20日發(fā)行

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

<第一課題>接合強(qiáng)度的降低

作為在兩張金屬板的對接部存在間隙的情況下使用一根旋轉(zhuǎn)工具的從單側(cè)進(jìn)行的摩擦攪拌接合的課題，包括因接合缺陷的產(chǎn)生而導(dǎo)致的接合強(qiáng)度的降低。關(guān)于這一點(diǎn)，在非專利文獻(xiàn)1的p283中記載了：由于若對接部的間隙超過0.5mm則接合部的拉伸強(qiáng)度急劇降低，因此需要將對接部的間隙確保為0.5mm以下。這是因?yàn)椋魧硬康拈g隙為0.5mm以上，則在接合部容易產(chǎn)生通道狀的內(nèi)部缺陷或槽狀的表面缺陷等的接合缺陷。作為容易產(chǎn)生這樣的接合缺陷的理由，認(rèn)為包括以下理由。

(1)因?qū)硬勘趁娴臏囟冉档蛯?dǎo)致的塑性流動性降低；

(2)因帶有氧化皮膜的未攪拌部與摩擦攪拌部的壓接而導(dǎo)致的接合強(qiáng)度的降低；

(3)因?qū)硬勘趁娴膲毫档投鴮?dǎo)致的空隙等的缺陷的產(chǎn)生。

對上述(1)～(3)進(jìn)行說明。