摩擦搅拌点接合方法及摩擦搅拌点接合装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术的一形态的摩擦搅拌点接合方法包括使旋转工具旋转并将肩部（28）从第一被接合物（101）侧向第二被接合物（102）压入的压入工序、以及将在压入工序中流入肩部的内部的搅拌材料向外部推出，将搅拌材料填回至因将肩部压入而产生的压入孔中的填回工序，为了在填回工序结束时使保护层（104）的成分呈向搅拌部（105）的中央部分集中的状态，在压入工序中将肩部从第一被接合物与第二被接合物的边界向第二被接合物侧压入1mm以上。

Friction stir point joining method and friction stir point joint device

The friction stirring point joining method according to the first configuration of the present invention includes a pressing process in which the rotating tool rotates and the shoulder (28) is pressed laterally from the first conjugate (101) to the second conjugate (102), and a stirring material flowing into the interior of the shoulder in the pressing process is pushed outward to fill the stirring material back to the cause. In order to concentrate the composition of protective layer (104) into the central part of stirring part (105) at the end of the filling process, the shoulder is pressed from the boundary between the first and second conjugates to the side of the second conjugates for more than 1 mm during the filling process.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摩擦搅拌点接合方法及摩擦搅拌点接合装置
本专利技术涉及摩擦搅拌点接合方法及摩擦搅拌点接合装置。
技术介绍
摩擦搅拌点接合（FSJ；FrictionSpotJoining）作为点焊接合、铆接合的替代品而受到期待。在摩擦搅拌点接合中，通过将旋转工具压入重叠的被接合物、使两被接合物因摩擦热部分软化并搅拌来进行接合。摩擦搅拌点接合中存在使用肩部和销固定的旋转工具的单动式的摩擦搅拌点接合、和使用肩部和销相对移动的旋转工具的复动式的摩擦搅拌点接合。其中，复动式的摩擦搅拌点接合中，在压入工序后进行填回工序，搅拌材料填回至因将旋转工具压入而产生的孔（压入孔）中，由此能使接合带来的痕迹不明显（参照专利文献1）。现有技术文献：专利文献：专利文献1：日本特开2012-196682号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：然而，存在如下情况：在被接合物的表面通过阳极化（anodize）处理等表面处理、底漆涂覆而形成由不同于母材的材料构成的保护层。明确了以复动式的摩擦搅拌点接合对具有该保护层的被接合物进行接合的情况相比于同样以复动式的摩擦搅拌点接合对不具有保护层的被接合物进行接合的情况，接合部的强度降低。此外，专利技术人发现，该接合部的强度降低起因于复动式的摩擦搅拌点接合中的保护层成分的分布。本专利技术鉴于如上情况而成，目的在于提供一种能抑制通过复动式的摩擦搅拌点接合而对具有保护层的被接合物进行接合时的接合部的强度降低的摩擦搅拌点接合方法。解决问题的手段：根据本专利技术的一形态的摩擦搅拌点接合方法，是使用具有圆筒状的肩部和能在该肩部的内部进行移动的圆柱状的销的旋转工具从而通过摩擦搅拌点接合使第一被接合物与第二被接合物接合的复动式的摩擦搅拌点接合方法，在所述第一被接合物及所述第二被接合物中的至少一方的接合面上形成保护层；该摩擦搅拌点接合方法包括：压入工序，所述压入工序使所述旋转工具旋转并将所述肩部从所述第一被接合物侧向所述第二被接合物压入，以此部分搅拌所述第一被接合物及所述第二被接合物的材料并形成搅拌部，彼时使保护层的成分与其他搅拌材料一并流入所述肩部的内部；以及填回工序，所述填回工序使所述旋转工具旋转并借由所述销将在所述压入工序中流入所述肩部的内部的搅拌材料向所述肩部的外部推出，同时使所述肩部后退，以此将搅拌材料填回至因将所述肩部压入而产生的压入孔中；为了在所述填回工序结束时使所述保护层的成分呈向所述搅拌部的中央部分集中的状态，在所述压入工序中将所述肩部从所述第一被接合物与所述第二被接合物的边界向所述第二被接合物侧压入1mm以上。在此，在压入工序中形成搅拌部，但保护层的成分并非向搅拌部整体扩展，而是在搅拌部的内部形成保护层的成分的密度较高的层，即以保护层的成分为主成分的层（残存层）。而且，在以往的摩擦搅拌点接合方法中，通过进行填回工序，残存层移动至存在保护层的位置附近。根据专利技术人的实验得以明确，在这种情况下，若向接合部施力，则会从残存层产生龟裂，而这是招致接合部的强度降低的原因。对此，根据上述的方法，由于能在填回工序中使残存层向搅拌部的中心部集中，所以不会从残存部产生龟裂，能抑制接合部的强度降低。又，在上述的摩擦搅拌点接合方法中，也可以是，使所述填回工序中所述肩部相对于所述搅拌部的面压小于所述压入工序中所述肩部相对于所述搅拌部的面压。如前所述在压入工序中将肩部压入至一定以上的压入深度时，不仅是搅拌部，其周边部分的材料也易于流动。因此能产生由于肩部在填回工序中按压搅拌部，所以搅拌部的周边部分隆起这样的现象。对此，能通过如上所述减小填回工序中肩部相对于搅拌部的面压来防止这样的现象。又，也可以是，在上述摩擦搅拌点接合方法的所述填回工序中，以90～175MPa的面压将所述肩部向所述搅拌部按压。如此，若使填回工序中肩部相对于搅拌部的面压为90～175MPa这样相对较小的值，则能抑制因搅拌部按压于肩部而产生的搅拌部周边部分的隆起。又，根据本专利技术的一形态的摩擦搅拌点接合装置，是通过摩擦搅拌点接合而使在至少一方的接合面上形成保护层的第一被接合物和第二被接合物接合的摩擦搅拌点接合装置；具备：具有圆筒状的肩部和能在该肩部的内部进行移动的圆柱状的销的旋转工具、以及控制所述旋转工具的控制部；所述控制部使所述旋转工具旋转并将所述肩部从所述第一被接合物侧向所述第二被接合物压入，以此部分搅拌所述第一被接合物及所述第二被接合物的材料并形成搅拌部，彼时使保护层的成分与其他搅拌材料一并流入所述肩部的内部，之后，使所述旋转工具旋转，并借由所述销将在所述压入工序中流入所述肩部的内部的搅拌材料向所述肩部的外部推出，同时使所述肩部后退，以此将搅拌材料填回至因将所述肩部压入而产生的压入孔中，形成所述搅拌部时将所述肩部从所述第一被接合物与所述第二被接合物的边界向所述第二被接合物侧压入1mm以上。专利技术效果：根据上述摩擦搅拌点接合方法，能抑制接合具有保护层的被接合物时的接合部的强度降低。附图说明图1是摩擦搅拌点接合装置的整体图；图2是摩擦搅拌点接合装置的控制系统的框图；图3是示出以往的摩擦搅拌点接合方法的压入工序的概念图；图4是示出以往的摩擦搅拌点接合方法的填回工序的概念图；图5是示出根据实施形态的摩擦搅拌点接合方法的压入工序的概念图；图6是示出根据实施形态的摩擦搅拌点接合方法的填回工序的概念图。具体实施方式＜接合装置＞首先，说明在根据本实施形态的摩擦焊接点接合方法（以下也简称为“接合方法”）中使用的摩擦搅拌点接合装置（以下也简称为“接合装置”）100。图1是接合装置100的概略图。又，图2是接合装置100的控制系统的框图。接合装置100是通过摩擦搅拌点接合而使第一被接合物101与第二被接合物102（以下将它们合称为“被接合物103”）接合的装置，具备主体10、工具单元20、控制部40。主体10具有形成为C字状的框架11、设置于框架11的一端侧的部分（图1的纸面下方部分）并支持被接合物103的垫板12、以与垫板12相向的形式设置于框架11的另一端侧的部分（图1的纸面上方部分）的工具单元驱动部13。工具单元驱动部13使工具单元20能向朝向被接合物103的方向移动（以下称为“前进”），并能向从被接合物103远离的方向移动（以下称为“后退”）。又，工具单元驱动部13中设置有工具单元压力传感器41（参照图2）。另，本实施形态的工具单元驱动部13由齿条与齿轮（rackandpinion）机构构成，但也可以由滚珠丝杠机构、油压执行器机构等构成。工具单元20具有与主体10的工具单元驱动部13连接的工具保持部21、保持于工具保持部21的夹具（clamp）22、同样保持于工具保持部21且位于夹具22的内侧的旋转工具23。夹具22具有圆筒状的推压构件24和使推压构件24向被接合物103施力的施力部25。另，本实施形态的施力部25由弹簧圈构成，但也可以由齿条与齿轮机构、滚珠丝杠机构、油压执行器机构等构成。旋转工具23经由旋转马达26安装于工具保持部21。因此，旋转工具23相对于工具保持部21及被接合物103旋转。又，旋转工具23具有与旋转马达26连接的肩部保持部27、保持于肩部保持部27的肩部28、位于肩部28的内部的销29。肩部28位于推压构件24的内侧，具有圆筒状的形状。肩部28的中心轴与旋转工具23本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摩擦搅拌点接合方法，其特征在于，是使用具有圆筒状的肩部和能在该肩部的内部进行移动的圆柱状的销的旋转工具从而通过摩擦搅拌点接合使第一被接合物与第二被接合物接合的复动式的摩擦搅拌点接合方法，在所述第一被接合物及所述第二被接合物中的至少一方的接合面上形成保护层；该摩擦搅拌点接合方法包括：压入工序，所述压入工序使所述旋转工具旋转并将所述肩部从所述第一被接合物侧向所述第二被接合物压入，以此部分搅拌所述第一被接合物及所述第二被接合物的材料并形成搅拌部，彼时使保护层的成分与其他搅拌材料一并流入所述肩部的内部；以及填回工序，所述填回工序使所述旋转工具旋转并借由所述销将在所述压入工序中流入所述肩部的内部的搅拌材料向所述肩部的外部推出，同时使所述肩部后退，以此将搅拌材料填回至因将所述肩部压入而产生的压入孔中；为了在所述填回工序结束时使所述保护层的成分呈向所述搅拌部的中央部分集中的状态，在所述压入工序中将所述肩部从所述第一被接合物与所述第二被接合物的边界向所述第二被接合物侧压入1mm以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.17 JP 2016-0535131.一种摩擦搅拌点接合方法，其特征在于，是使用具有圆筒状的肩部和能在该肩部的内部进行移动的圆柱状的销的旋转工具从而通过摩擦搅拌点接合使第一被接合物与第二被接合物接合的复动式的摩擦搅拌点接合方法，在所述第一被接合物及所述第二被接合物中的至少一方的接合面上形成保护层；该摩擦搅拌点接合方法包括：压入工序，所述压入工序使所述旋转工具旋转并将所述肩部从所述第一被接合物侧向所述第二被接合物压入，以此部分搅拌所述第一被接合物及所述第二被接合物的材料并形成搅拌部，彼时使保护层的成分与其他搅拌材料一并流入所述肩部的内部；以及填回工序，所述填回工序使所述旋转工具旋转并借由所述销将在所述压入工序中流入所述肩部的内部的搅拌材料向所述肩部的外部推出，同时使所述肩部后退，以此将搅拌材料填回至因将所述肩部压入而产生的压入孔中；为了在所述填回工序结束时使所述保护层的成分呈向所述搅拌部的中央部分集中的状态，在所述压入工序中将所述肩部从所述第一被接合物与所述第二被接合物的边界向所述第二被接合物侧压入1mm以上。2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌点接合方法，其特征在于，使所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：春名俊祐，深田慎太郎，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP