【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结构用钢的摩擦搅拌接合方法和装置
本专利技术涉及摩擦搅拌接合方法和实现上述摩擦搅拌接合方法的装置,该摩擦搅拌接合方法是将旋转工具(以下,有时也简称为“工具”)插入到被加工材料的未接合部使其一边旋转一边移动,利用基于与该旋转工具的摩擦热的被加工材料的软化以及因旋转工具搅拌其软化部而产生的塑性流动,不添加填充材料就能进行接合的方法。
技术介绍
作为摩擦焊接法,专利文献1中公开了通过旋转一对金属材料(被加工材料)中的双方或一方,一边使金属材料产生摩擦热而软化,一边搅拌其软化的部位而引起塑性流动,从而接合金属材料的技术。然而,由于该技术使作为接合对象的金属材料旋转,因此对接合的金属材料的形状、尺寸有限制。另一方面,专利文献2中提出了将由实质上比被加工材料硬的材质构成的工具插入到被加工材料的未接合部,使该工具一边旋转一边移动,利用工具与被加工材料之间产生的热和塑性流动,从而将被加工材料在长边方向连续地接合的方法。专利文献1所记载的摩擦焊接法是使被加工材料彼此旋转,利用被加工材料彼此间的摩擦热进行焊接的方法。另一方面,专利文献2所公开的摩擦搅拌接合法可以在固定被加工材料的状态下,通过使工具一边旋转一边移动而进行接合。因此,具有对在焊接方向实质上无限长的被加工材料也能够在其长边方向连续地固相接合的优点。此外,由于是利用基于旋转工具与被加工材料的摩擦热的金属的塑性流动的固相接合,因此能够在不熔融未接合部的状态下进行接合。而且,由于基于加热机构的加热温度低,因此接合后的变形少,此外,由于未接合部没有熔融,所以接合部的缺陷少,除此以外,还有无需填充材料等很多优点。应予说明,本 ...
【技术保护点】
1.一种结构用钢的摩擦搅拌接合方法,使旋转工具一边在钢板间的未接合部旋转一边在接合方向移动,利用所述旋转工具与所述钢板的摩擦热使所述钢板软化的同时将其软化的部位用所述旋转工具搅拌,从而产生塑性流动而将钢板彼此接合,所述旋转工具含有肩部和配置于所述肩部且与所述肩部共有旋转轴的销部,并且,至少所述肩部和所述销部由比作为被加工材料的钢板硬的材质构成,其中,在所述钢板的一面侧和另一面侧对置地分别配置所述旋转工具,利用把持装置把持所述钢板的同时使对置的旋转工具的各自的肩部按压在钢板的一面侧和另一面侧,将对置的旋转工具的各自的销部从一面侧和另一面侧插入到钢板的未接合部,使旋转工具一边旋转一边在接合方向移动,并且,利用设置在向接合方向移动的所述旋转工具的一面侧的前方的加热机构加热所述钢板,将通过加热而该钢板的表面的温度TS成为TS≥0.8×TA1的区域作为加热区域时,将钢板的表面的加热区域与旋转工具的最小距离设为旋转工具的肩部的直径以下,并且,将钢板的表面的加热区域的面积设为旋转工具的销部的最大直径部的面积以下,其中,温度TS和TA1的单位为℃,TA1示于下述的式(1),TA1=723-10.7[% ...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 JP 2016-0732331.一种结构用钢的摩擦搅拌接合方法,使旋转工具一边在钢板间的未接合部旋转一边在接合方向移动,利用所述旋转工具与所述钢板的摩擦热使所述钢板软化的同时将其软化的部位用所述旋转工具搅拌,从而产生塑性流动而将钢板彼此接合,所述旋转工具含有肩部和配置于所述肩部且与所述肩部共有旋转轴的销部,并且,至少所述肩部和所述销部由比作为被加工材料的钢板硬的材质构成,其中,在所述钢板的一面侧和另一面侧对置地分别配置所述旋转工具,利用把持装置把持所述钢板的同时使对置的旋转工具的各自的肩部按压在钢板的一面侧和另一面侧,将对置的旋转工具的各自的销部从一面侧和另一面侧插入到钢板的未接合部,使旋转工具一边旋转一边在接合方向移动,并且,利用设置在向接合方向移动的所述旋转工具的一面侧的前方的加热机构加热所述钢板,将通过加热而该钢板的表面的温度TS成为TS≥0.8×TA1的区域作为加热区域时,将钢板的表面的加热区域与旋转工具的最小距离设为旋转工具的肩部的直径以下,并且,将钢板的表面的加热区域的面积设为旋转工具的销部的最大直径部的面积以下,其中,温度TS和TA1的单位为℃,TA1示于下述的式(1),TA1=723-10.7[%Mn]-16.9[%Ni]+29.1[%Si]+16.9[%Cr]+290[%As]+6.38[%W]…(1),其中,[%M]为作为被加工材料的钢板中的M元素的以质量%计的含量,不含的情况下为0。2.根据权利要求1所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,对置的两个旋转工具的销长相同。3.根据权利要求1所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,在对置的两个旋转工具的销长中,一面侧的旋转工具的销长比另一面侧的旋转工具的销长短。4.根据权利要求1~3中任一项所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,将对置的两个旋转工具的轴芯向各自的销相对于所述旋转工具的行进方向先行的方向倾斜,使所述旋转工具一边旋转一边向接合方向移动而进行摩擦搅拌接合。5.根据权利要求1~4中任一项所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,在一面侧和另一面侧,将旋转工具的旋转方向设为相反方向。6.根据权利要求1~5中任一项所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,关于所述加热区域的厚度方向的区域,将温度TD满足TD≥0.8×TA1的区域的从所述钢板的表面起的深度作为加热区域的深度D时,该加热区域的深度D为所述钢板的厚度t的100%,其中,温度TD和TA1的单位为℃,TA1示于下述的式(1),TA1=723-10.7[%Mn]-16.9[%Ni]+29.1[%Si]+16.9[%Cr]+290[%As]+6.38[%W]…(1),其中,[%M]为作为被加工材料的钢板中的M元素的以质量%计的含量,不含的情况下为0。7.根据权利要求1~6中任一项所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,所述加热机构为激光加热装置。8.根据权利要求1~7中任一项所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,在向接合方向移动的所述旋转工具的后方设置后方加热机构,利用所述后方加热机构加热所述钢板的接合部。9.根据权利要求8所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,在所述旋转工具的后方且所述后方加热机构的后方设置冷却机构,利用所述冷却机构冷却所述钢板的接合部。10.根据权利要求1~7中任一项所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,在向接合方向移动的所述旋转工具的后方设置冷却机构,利用所述冷却机构冷却所述钢板的接合部。11.根据权利要求9或10所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,在向接合方向移动的所述旋转工具的后方且所述冷却机构的后方设置后方再加热机构,利用所述后方再加热机构再加热所述钢板的接合部。12.根据权利要求1~11中任一项所述的结构用钢的摩擦搅拌接合方法,其中,所述旋转工具的表面是利用与钢板的动摩擦系数大...
【专利技术属性】
技术研发人员:松下宗生,池田伦正,谷口公一,
申请(专利权)人:杰富意钢铁株式会社,
类型:发明
国别省市:日本,JP
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