金属薄板的接合方法及金属薄板的接合结构技术

将第二金属薄板(2)的一端在载置于垫板(6)上的第一金属薄板(1)的一端上，以在侧视时两端之间的距离为给定长度的方式进行重叠配置，并从重叠后的第二金属薄板(2)的上方压贴旋转的旋转工具(4)，利用在旋转的工具与被接合材料之间产生的摩擦热量及按压，来接合第二金属薄板(2)的一端和第一金属薄板(1)的一端。

Joint Method of Metal Sheet and Joint Structure of Metal Sheet

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属薄板的接合方法及金属薄板的接合结构
本专利技术涉及将板厚为2.0mm以下的金属薄板与板厚为2.0mm以下的金属薄板的至少一部分相互重叠，并对该重叠部进行加热及加压，由此形成如对接接头那样的接头的金属薄板的接合方法及金属薄板的接合结构。
技术介绍
近年来，板厚为2.0mm以下的金属薄板被应用于各种领域。在这样的金属薄板彼此的接合中，如果进行利用现有的熔融接合法的金属薄板的对接，则存在熔穿或形变的产生、接合前的尺寸精度的制约多等许多问题。为了解决这些问题，金属薄板的简便的对接接合技术是不可或缺的。另一方面，摩擦搅拌接合(Frictionstirwelding：FSW)作为代表性的固相接合而已知。FSW使用旋转工具，该旋转工具通常为圆柱形，并且在前端具有被称为针(pin)或探针(probe)的突起。被接合材料在使待接合的面彼此紧贴的状态下被固定，并在背面侧放置垫板。在接合中，首先使旋转工具以给定的转速旋转，并且将旋转工具压贴在接合线上的材料表面。由此，在旋转工具与被接合材料之间产生摩擦热量，被接合材料由于该热量而软化。旋转工具以给定的加压力压贴于材料，因此压入到软化后的被接合材料中，最终成为针完全埋没在材料中的状态。此时，针周边的材料以被接合工具的旋转拖拽的形式产生塑性流动。其后，在维持旋转工具的旋转和加压并且沿着接合线使旋转工具移动时，在旋转工具的后方，由于塑性流动而出现一体化的FSW。摩擦搅拌接合由于在合金的固相线温度以下进行接合，因此作为具有能够一举解决由氧化皮膜的卷入或焊接变形等引起的现有熔融接合法的问题点的可能性的接合方法而受到关注。作为摩擦搅拌接合的特征，可举出：与现有的电弧焊相比，接合变形极小，因此能够期待产品品质的提高，还能够削减接合后的变形修正作业的成本；不需要填充材料(填料)且省电，所以节省成本且节省能源；以及不需要熟练，容易实现自动化、机器人化等。另外，由于不产生电弧、烟尘及粉尘，因此在作业环境方面也优异。目前，是应用于铁道车辆、船舶、飞机等，并且正在研究扩大应用于汽车、半导体设备等的接合法。但是，现有的利用摩擦搅拌接合的金属薄板的对接接合尚存在有如下问题：接合前的尺寸精度的制约多，因工具的压入导致接合部厚度减少；以及接合面的高精度的位置对齐困难等问题。例如，如专利文献1那样，已知一种提供将待对接的2张薄板被接合材料进行接合的接合部的板厚不会减少，从而接头强度提升的接合体的方法。在该方法中，将旋转的圆柱状的旋转工具压贴于厚度为0.1mm～0.6mm的被加工材料的表面，其中，被加工材料的幅宽与圆柱状的旋转工具的直径相同。然后，通过将被加工材料在从被加工材料的厚度-0.1mm以上到被加工材料的厚度的范围内，压入到对接配置在平面上的厚度为1.0mm以下和厚度为0.4mm以上的2张薄板被接合材料中，由此，通过在被加工材料及2张薄板被接合材料产生的摩擦热量，使得被加工材料与被接合材料的接合面及被接合材料与被接合材料的接触面相接合。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2011-240398号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，在上述专利文献1中，仍然不能充分解决接合前的板厚的尺寸精度的制约多以及接合面的高精度的位置对齐困难等问题。本专利技术是鉴于这一点而完成的，其目的在于，即使是板厚薄的金属薄板之间，也能够容易且质量良好地进行接合。用于解决问题的手段为了达成上述目的，在本专利技术中，通过在将第二金属薄板的一端以给定长度重叠在第一金属薄板的一端上的状态下，将旋转的工具压贴于重叠部，从而进行接合。具体而言，在第一专利技术中，以将厚度为2.0mm以下的第一金属薄板与厚度为2.0mm以下的第二金属薄板进行接合的金属薄板的接合方法为前提，上述金属薄板的接合方法构成为包括：重叠工序，将上述第二金属薄板的一端在载置于垫板上的上述第一金属薄板的一端上，以在侧视时两端之间的距离为给定长度的方式进行重叠配置；以及接合工序，从重叠后的上述第二金属薄板的上方压贴旋转的工具，并利用在旋转的工具与被接合材料之间产生的摩擦热量及按压，来接合该第二金属薄板的一端和上述第一金属薄板的一端。根据上述结构，由于通过在旋转的工具与被接合材料之间产生的摩擦热量及工具的旋转，仅产生塑性流动而不发生熔融，因此抑制了熔穿或形变的产生，从而即使是薄的金属材料之间也能够进行接合。另外，由于在预先使两张金属薄板的一端重叠的基础上利用旋转工具进行接合，所以能够使接合部的厚度比两张金属薄板各自的厚度更厚。因此，与母材相比时，可抑制拉伸强度的降低。就第二专利技术而言，在第一专利技术中，上述旋转工具的抵接面的直径大于将上述第二金属薄板的一端重叠在上述第一金属薄板的一端上的上述给定长度，上述旋转工具的下降距离比上述第二金属薄板的厚度小。根据上述结构，通过不使旋转工具过度下降地在包括重叠部分在内的宽范围内进行接合，从而能够尽可能防止金属薄板的形变，并且保持接合强度。另外，抑制了第一金属薄板的背面侧的外观的劣化。另外，“下降距离”是指旋转工具的抵接面从与第二金属薄板抵接的位置进一步压入的距离。就第三专利技术而言，在第二专利技术中，上述第二金属薄板的厚度比上述第一金属薄板的厚度厚。根据上述结构，通过在将较薄的金属薄板置于下方的状态下进行接合，从而防止两金属薄板的底面的成品的劣化，并且尽可能地提高旋转工具的下降距离，从而有效地进行接合。就第四专利技术而言，在第一专利技术至第三专利技术中的任一个专利技术中，采用上述旋转工具的抵接面不具有针而为大致平坦的结构。根据上述结构，避免了针被垫板排斥而不能顺利地接合的状况。在第五专利技术中，以厚度为2.0mm以下的第一金属薄板与厚度为2.0mm以下的第二金属薄板接合所得的金属薄板的接合结构为前提。并且，上述金属薄板的接合结构中，上述第二金属薄板的一端以塑性流动的状态重叠在上述第一金属薄板的一端上。根据上述结构，由于通过在旋转的工具与被接合材料之间产生的摩擦热量及工具的旋转，仅产生塑性流动而不发生熔融，因此抑制了熔穿或形变的产生。另外，由于在预先使两张金属薄板的一端重叠的基础上利用旋转工具进行接合，所以能够使接合部的厚度比两张金属薄板各自的厚度更厚。因此，与母材相比时，可抑制拉伸强度的降低。就第六专利技术而言，在第五专利技术中，采用上述第二金属薄板比上述第一金属薄板厚的结构。根据上述结构，利用在将较薄的金属薄板置于下方的状态下在旋转的工具与被接合材料之间产生的摩擦热量及按压进行接合，从而防止两金属薄板的底面的成品的劣化，并且尽可能地提高旋转工具的下降距离，从而有效地进行接合。就第七专利技术而言，在第五专利技术或第六专利技术中，采用上述第二金属薄板的拉伸强度为上述第一金属薄板的拉伸强度以下的结构。根据上述结构，将拉伸强度高的第一金属薄板配置在与旋转工具相反的一侧，在拉伸强度低的第二金属薄板侧首先压贴旋转的工具，再将两者接合，由此能够不使底面侧的外观劣化地进行接合。另外，即使是由异种材料构成的金属薄板，也能够外观良好地进行接合。专利技术效果如以上所说明的那样，根据本专利技术，将第二金属薄板的一端在载置于垫板上的第一金属薄板的一端上，以在侧视时两端之间的距离为给定长度的方式进行重叠配置，并从重叠后的第二金属薄板的上方压贴旋转的工具，利用在旋转的工具与被接合材料之间产生的摩擦热量及按压，来接合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属薄板的接合方法，将厚度为2.0mm以下的第一金属薄板与厚度为2.0mm以下的第二金属薄板进行接合，其特征在于，包括：重叠工序，将上述第二金属薄板的一端在载置于垫板上的上述第一金属薄板的一端上，以在侧视时两端之间的距离为给定长度的方式进行重叠配置；以及接合工序，从重叠后的上述第二金属薄板的上方压贴旋转的旋转工具，并利用在旋转的工具与被接合材料之间产生的摩擦热量及按压，来接合上述第二金属薄板的一端和上述第一金属薄板的一端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.28 JP 2017-0621081.一种金属薄板的接合方法，将厚度为2.0mm以下的第一金属薄板与厚度为2.0mm以下的第二金属薄板进行接合，其特征在于，包括：重叠工序，将上述第二金属薄板的一端在载置于垫板上的上述第一金属薄板的一端上，以在侧视时两端之间的距离为给定长度的方式进行重叠配置；以及接合工序，从重叠后的上述第二金属薄板的上方压贴旋转的旋转工具，并利用在旋转的工具与被接合材料之间产生的摩擦热量及按压，来接合上述第二金属薄板的一端和上述第一金属薄板的一端。2.根据权利要求1所述的金属薄板的接合方法，其特征在于，上述旋转工具的抵接面的直径大于将上述第二金属薄板的一端重叠在上述第一金属薄板的一端上的上述给定长度，上述旋转工具的插入深度比上述第二金属薄板的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高业飞，閤师昭彦，廖金孙，
申请(专利权)人：株式会社栗本铁工所，
类型：发明
国别省市：日本,JP