摩擦搅拌点接合方法以及接合装置制造方法及图纸

通过ＦＳＷ点接合时的技术问题是，由于金属结合的区域被限制在接合工具的销部的附近，所以接合强度容易变低。为了解决该技术问题，在将接合工具（１）塞入被接合物（４）后，使接合工具（１）的旋转轴以规定的１点（１３）为支点倾斜，使接合工具（１）的前端部分摆动，伴随着工具的旋转，使所产生的塑性流动区域扩大。据此，可以提高接合强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一面使呈轴对称形状的接合工具旋转，一面将其按压到被接合物，利用在接合工具和被接合物之间产生的摩擦热和塑性流动进行接合的接合方法和接合装置。本专利技术适合点接合重合的多个金属部件。
技术介绍
将材质比被接合物的材质硬的金属棒(下称接合工具)插入被接合物的想要接合的部分，通过使接合工具一面旋转一面移动，利用在接合工具和被接合物之间产生的摩擦热进行接合，这样的摩擦搅拌接合方法(下称FSW)已被公知，例如记载在专利文献1中。FSW是通过接合工具与被接合物的摩擦热而使被接合物软化，利用与接合工具的旋转相伴的塑性流动现象进行接合的方法，依据的是与溶化被接合物进行焊接的方法例如电弧焊接方法等是不同的原理。应用FSW的原理的点接合方法也被公知，例如记载在专利文献2以及3中。专利文献1专利第2712838号公报(WO93/10935)专利文献2专利第3400409号公报专利文献3专利第3429475号公报在将接合工具的销部插入被接合物的状态下，使其沿被接合物的接合线移动，连续地进行接合的通常的FSW施工方法难以被应用到形状复杂的接合物上。其原因在于，在被接合物具有曲面形状的情况下，遍及被接合物的接合线的整个区域，使垫板部件密封并不容易。在将插入被接合物中的销的深度保持为一定的状态下，使接合工具移动也很困难。虽然也考虑了使用小的垫板部件，对应接合工具的移动，使垫板部件逐渐移动的方法，但是因为必需使向被接合物按压垫板部件的器具也一起移动，所以能够应用的范围受到限制。通过FSW点接合的方法，存在下述课题，即，金属结合的区域仅仅是在接合工具的销部的附近，金属结合的区域小，接合强度低。本专利技术的目的是提供一种即使针对复杂形状的被接合物，也能容易应用，与以往的FSW点接合方法相比能够扩大金属结合区域，可以提高接合强度的摩擦搅拌点接合方法以及接合装置。
技术实现思路
本专利技术的摩擦搅拌点接合方法是在将接合工具按压到被接合物的状态下，使接合工具的旋转轴倾斜，使向被接合物按压接合工具的按压部移动。另外，本专利技术的接合装置具有呈轴对称形状的接合工具；使上述接合工具围绕轴旋转的接合工具旋转装置；使上述接合工具在旋转轴方向移动的接合工具驱动装置；以上述接合工具的旋转轴方向的一点为支点，使上述接合工具的旋转轴倾斜的接合工具旋转轴变换装置。专利技术效果本专利技术的接合方法因为没有使接合工具沿接合线连续地移动，所以与使接合工具连续地移动的通常的FSW施工方法相比，对垫板部件的按压容易，适合呈曲面形状的被接合物的接合。另外，与以往的点接合相比，能够扩大金属结合的区域，可以提高接合强度。附图说明图1是表示基于本专利技术的一个实施例的接合装置的构造的示意图。图2是表示与接合头的下降相伴的接合头的动作的标准图。图3是表示具有销部的类型的接合工具的外观的示意图。图4是表示不具有销部的类型的接合工具的外观的示意图。图5是表示使用具有销部的接合工具，通过以往的方法点接合的被接合物的接合部和金属结合区域的剖视标准图。图6是本专利技术的比较例，表示使用不具有销部的接合工具点接合的被接合物的接合部和金属结合区域的剖视标准图。图7是表示使用具有销部的接合工具，通过本专利技术的方法点接合的被接合物的接合部和金属结合区域的剖视标准图。图8是表示使用不具有销部的接合工具，通过本专利技术的方法点接合的被接合物的接合部和金属结合区域的剖视标准图。图9是表示以类型A的值为基准，利用指数，将金属结合的区域的面积进行整理的结果的图。图10是表示基于本专利技术的其他实施例的接合装置的构造的示意图。符号说明1…接合工具、2…接合工具旋转马达、3…框架、4…被接合物、5…锤、6…挡块、7…弹簧、8…引导支柱、9…接合头上下移动马达、10…被接合物压件、11…弹簧、12…皮带、13…接合头摆轴、14…接合头、15…接合头底板、16…销部、17…金属结合区域、18…空气缸、19…杆、20…臂、21…被接合物支撑件。具体实施例方式使用附图，详细叙述本专利技术的实施方式。另外，下面表示的本专利技术的接合装置可以安装在机械手上使用。实施例1图1是表示基于本专利技术的一个实施例的接合装置的构造的示意图。接合装置的尺寸为高度约为1000mm，宽度约为600mm，厚度(垂直于纸面的方向)约为300mm。符号的1是接合工具、2是接合工具旋转马达、3是框架、4是被接合物、5是锤、6是挡块、7是弹簧、8是引导支柱、9是接合头上下移动马达、10是被接合物压件、11是弹簧、12是皮带、13是接合头摆轴、14是接合头、15是接合头底板、21是被接合物支撑件。接合头14是由接合工具1、接合工具旋转马达2、被接合物压件10以及接合头底板15等构成的，可以沿引导支柱8向图示的上下方向，即，接合工具旋转轴方向移动。接合头14向接合工具旋转轴方向的移动是通过将接合头上下移动马达9的旋转力借助皮带12向未图示出的滚珠丝杠传递，随着滚珠丝杠的旋转，接合头14沿引导支柱8上下移动来进行的。即，在本实施例的接合装置中，接合工具驱动装置是由接合头上下移动马达9；将该马达的旋转力向未图示出的滚珠丝杠传递的皮带12；对随着上述滚珠丝杠的旋转而移动的接合头进行引导的引导支柱8构成的。接合头14被构成为能够以接合头摆轴13为支点，使接合工具旋转轴向图1所示的箭头22的方向倾斜。但是，弹簧7连结接合工具旋转马达2和接合头底板15，在没有外力作用的情况下，接合头14不进行旋转运动。被接合物压件10的下端与接合工具1的下端相比，位于靠近被接合物4的距离的位置。因此，被接合物压件10的下端在接合头14下降时，最先接触被接合物4。因为被接合物压件10通过弹簧11被安装在接合头底板15上，所以在被接合物压件10与被接合物接触后，即使接合头14进一步下降，被接合物压件10由于弹簧的伸缩，也保持与被接合物4弹性接触的状态。据此，被接合物压件10发挥作用，不会损伤被接合物4，以规定的力按压被接合物4。图2是标准地表示与接合头的下降相伴的接合头的动作的图。在接合工具1被塞入被接合物4，直至规定的深度时，锤5的下端与挡块6接触。若接合头14从该状态开始进一步下降，则接合头14以接合头摆轴13为支点旋转运动，接合工具的旋转轴从相对于被接合物4垂直的状态变成些许倾斜的状态。其结果为，接合工具1的前端部分从图2的右图点划线所示的状态移动到实线所示的状态。接合工具的前端部分的移动大致成为下述动作，即，被接合物压件10与被接合物4的接触、接合工具1向被接合物4中的塞入、以接合头摆轴13为支点的接合工具旋转轴的倾斜、接合工具前端部分的摆动。在本实施例中，由接合头摆轴13、锤5、挡块6构成接合工具旋转轴变换装置。象这样根据图1的构造的接合装置，仅通过接合头14的上下方向的驱动力，即可进行接合工具1向被接合物4的按压和接合工具1向水平方向的移动这两方面。另外，本专利技术的接合方法以及接合装置使用具有销部的接合工具和不具有销部的接合工具中的任意一种来实施都可以。使用图1所示的构造的接合装置进行接合实验。表1中表示实验条件。接合工具是具有销部的和不具有销部的为两种，使接合工具不在水平方向移动的情况和移动的情况为两种进行组合，进行合计四种实验。表1 表1的类型A相当于基于以往技术的接合。类型B是比较例，类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦搅拌点接合方法，其中，一面使呈轴对称形状的接合工具旋转，一面将其按压并插入被接合物的想要接合的部分，通过摩擦热，加热、软化上述接合工具的附近的被接合物，在接合部，使被接合物一体化，其特征在于，在上述接合工具插入被接合物的状态下，使上述接合工具的旋转轴倾斜，使上述接合工具的前端部分移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平野聪，青田欣也，稻垣正寿，冈本和孝，小田仓富夫，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]