金属板的双面摩擦搅拌接合方法以及双面摩擦搅拌接合装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供金属板的双面摩擦搅拌接合方法以及双面摩擦搅拌接合装置，能够在进行双面摩擦搅拌接合时，获得足够的塑性流动以便在金属板的厚度方向上均匀地实现接合状态，能够抑制接合时的缺陷产生并且实现接合速度的高速度化，能够确保足够的强度的同时提高接合施工性。本发明专利技术将相互对置的一对的旋转工具分别配置于两张金属板的接合部亦即对接部或者重叠部的表面侧与背面侧，在对接部或者重叠部中使一对的旋转工具旋转并且沿接合方向移动，借助旋转工具与金属板的摩擦热使金属板软化，并且利用旋转工具来搅拌该软化了的部位由此产生塑性流动而使金属板彼此接合。

Double side friction stir joining method of metal plate and double side friction stir joining device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属板的双面摩擦搅拌接合方法以及双面摩擦搅拌接合装置
本专利技术涉及将金属板彼此接合的双面摩擦搅拌接合方法以及用于进行该双面摩擦搅拌接合的双面摩擦搅拌接合装置。在摩擦搅拌接合方法中，使相互对置的一对的旋转工具配置为分别对置于作为金属板的接合部的对接部或者重叠部的表面侧与背面侧，在对接部或者重叠部中使一对的旋转工具旋转并且沿接合方向移动，借助旋转工具与金属板的摩擦热使金属板软化并且利用旋转工具来搅拌该软化的部位。由此，在接合部产生塑性流动而使金属板彼此接合。另外，本专利技术解决的问题为，在将该摩擦搅拌接合方法应用于金属板的接合的情况下或者在将摩擦搅拌接合装置使用于金属板的接合的情况下，因沿接合部处的金属板的厚度方向产生的温度以及塑性流动的差异而引起的接合部内的局部塑性流动不良。由此，有利地消除了接合缺陷，得到足够的强度(接头强度)，并且实现了接合施工性的提高，特别是实现了接合速度的提高。另外以下将处于仅使金属板(例如钢板等)对接(或者重叠)而未进行接合的状态的对接部分(或者重叠部分)称为“未接合部”，另一方面，将借助塑性流动被接合而一体化的部分称为“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双面摩擦搅拌接合方法，将相互对置的一对的旋转工具分别配置于两张金属板的接合部亦即对接部的表面侧与背面侧，在所述对接部中使所述一对的旋转工具一边旋转一边沿接合方向移动，借助所述旋转工具与所述金属板的摩擦热使所述金属板软化，并且利用所述旋转工具来搅拌该软化了的部位由此产生塑性流动而使所述金属板彼此接合，所述双面摩擦搅拌接合方法的特征在于，/n作为所述一对的旋转工具，使用如下这样的部件：具备肩部、以及被配置于该肩部且与所述肩部共有旋转轴的销部，并且至少所述肩部与所述销部由比所述金属板更硬的材质形成，/n利用把持装置来固定所述金属板，并且使所述一对的旋转工具分别按压于所述金属板的表面与背面，使...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170801 JP 2017-1487851.一种双面摩擦搅拌接合方法，将相互对置的一对的旋转工具分别配置于两张金属板的接合部亦即对接部的表面侧与背面侧，在所述对接部中使所述一对的旋转工具一边旋转一边沿接合方向移动，借助所述旋转工具与所述金属板的摩擦热使所述金属板软化，并且利用所述旋转工具来搅拌该软化了的部位由此产生塑性流动而使所述金属板彼此接合，所述双面摩擦搅拌接合方法的特征在于，
作为所述一对的旋转工具，使用如下这样的部件：具备肩部、以及被配置于该肩部且与所述肩部共有旋转轴的销部，并且至少所述肩部与所述销部由比所述金属板更硬的材质形成，
利用把持装置来固定所述金属板，并且使所述一对的旋转工具分别按压于所述金属板的表面与背面，使所述旋转工具一边旋转一边沿接合方向移动，
并且通过在所述一对的旋转工具的所述销部的顶端间形成间隙g(mm)由此产生所述肩部的间隙G(mm)，该间隙G(mm)相对于所述金属板的厚度t(mm)满足：
0.5×t≤G≤t，
进一步使所述一对的旋转工具沿相互相反方向旋转，来进行所述摩擦搅拌接合。


2.一种双面摩擦搅拌接合方法，将相互对置的一对的旋转工具分别配置于两张金属板的接合部亦即对接部的表面侧与背面侧，在所述对接部中使所述一对的旋转工具一边旋转一边沿接合方向移动，借助所述旋转工具与所述金属板的摩擦热使所述金属板软化，并且利用所述旋转工具来搅拌该软化了的部位由此产生塑性流动而使所述金属板彼此接合，所述双面摩擦搅拌接合方法的特征在于，
作为所述一对的旋转工具，使用如下这样的部件：具备肩部、以及被配置于该肩部且与所述肩部共有旋转轴的销部，并且至少所述肩部与所述销部由比所述金属板更硬的材质形成，
利用把持装置来固定所述金属板，并且使所述一对的旋转工具按压于所述金属板的表面与背面，使所述旋转工具一边旋转一边沿接合方向移动，
并且使所述一对的旋转工具的所述旋转轴从相对于所述金属板铅垂方向朝向相对于接合方向先行的一侧以倾斜角度α(°)倾斜，该倾斜角度α满足：
0＜α≤3，
并且通过在所述一对的旋转工具的所述销部的顶端间形成间隙g(mm)由此产生所述肩部的间隙G(mm)，该间隙G(mm)相对于所述金属板的厚度t(mm)以及所述旋转工具的所述肩部的直径D(mm)满足：
(0.5×t)-(0.2×D×sinα)≤G≤t-(0.2×D×sinα)，
进一步使所述一对的旋转工具沿相互相反方向旋转，来进行所述摩擦搅拌接合。


3.根据权利要求1或2所述的双面摩擦搅拌接合方法，其特征在于，
所述肩部的直径D(mm)相对于所述金属板的厚度t(mm)满足：
4×t≤D≤20×t。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的双面摩擦搅拌接合方法，其特征在于，
所述间隙g(mm)相对于所述金属板的厚度t(mm)以及所述旋转工具的所述肩部的直径D(mm)满足：
[0.1-0.09×exp{-0.011×(D/t)2}]×t≤g
≤[1-0.9×exp{-0.011×(D/t)2}]×t。


5.一种双面摩擦搅拌接合方法，将相互对置的一对的旋转工具分别配置于两张金属板的接合部亦即重叠部的表面侧与背面侧，在所述重叠部中使所述一对的旋转工具一边旋转一边沿接合方向移动，借助所述旋转工具与所述金属板的摩擦热使所述金属板软化，并且利用所述旋转工具来搅拌该软化了的部位由此产生塑性流动而使所述金属板彼此接合，所述双面摩擦搅拌接合方法的特征在于，
作为所述一对的旋转工具，使用如下这样的部件：具备肩部、以及被配置于该肩部且与所述肩部共有旋转轴的销部，并且至少所述肩部与所述销部由比所述金属板更硬的材质形成，
利用把持装置来固定所述金属板，并且使所述一对的旋转工具分别按压于所述金属板的表面与背面，使所述旋转工具一边旋转一边沿接合方向移动，
并且通过在所述一对的旋转工具的所述销部的顶端间形成间隙g(mm)由此产生所述肩部的间隙G(mm)，该间隙G(mm)相对于所述重叠的金属板的总厚度t(mm)满足：
0.5×t≤G≤t，
进一步使所述一对的旋转工具沿相互相反方向旋转，来进行所述摩擦搅拌接合。


6.一种双面摩擦搅拌接合方法，将相互对置的一对的旋转工具分别配置于两张金属板的接合部亦即重叠部的表面侧与背面侧，在所述重叠部中使所述一对的旋转工具一边旋转一边沿接合方向移动，借助所述旋转工具与所述金属板的摩擦热使所述金属板软化，并且利用所述旋转工具来搅拌该软化了的部位由此产生塑性流动而使所述金属板彼此接合，所述双面摩擦搅拌接合方法的特征在于，
作为所述一对的旋转工具，使用如下这样的部件：具备肩部、以及被配置于该肩部且与所述肩部共有旋转轴的销部，并且至少所述肩部与所述销部由比所述金属板更硬的材质形成，
利用把持装置来固定所述金属板，并且使所述一对的旋转工具按压于所述金属板的表面与背面，使所述旋转工具一边旋转一边沿接合方向移动，
并且使所述一对的旋转工具的所述旋转轴从相对于所述金属板铅垂方向朝向相对于接合方向先行的一侧以倾斜角度α(°)倾斜，该倾斜角度α满足：
0＜α≤3，
并且通过在所述一对的旋转工具的所述销部的顶端间形成间隙g(mm)由此产生所述肩部的间隙G(mm)，该间隙G(mm)相对于所述重叠的金属板的总厚度t(mm)以及所述旋转工具的所述肩部的直径D(mm)满足：
(0.5×t)-(0.2×D×sinα)≤G≤t-(0.2×D×sinα)，
进一步使所述一对的旋转工具沿相互相反方向旋转，来进行所述摩擦搅拌接合。


7.根据权利要求5或者6所述的双面摩擦搅拌接合方法，其特征在于，
所述肩部的直径D(mm)相对于所述重叠的金属板的总厚度t(mm)满足：
4×t≤D≤20×t。


8.根据权利要求5～7中任一项所述的双面摩擦搅拌接合方法，其特征在于，
所述间隙g(mm)相对于所述重叠的金属板的总厚度t(mm)以及所述旋转工具的所述肩部的直径D(mm)满足：
[0.1-0.09×e...

【专利技术属性】
技术研发人员：松下宗生，池田伦正，
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