摩擦接合方法与摩擦接合体技术

在板材（１、２）的对向面侧形成接合面（１Ａ、２Ａ）和坡口面（１Ｂ、２Ｂ）。在使两者的接合面（１Ａ、２Ａ）相互对接的状态下，将板材（１、２）相互固定起来，使其不动。而后，在该状态将堆焊材料（４）推压到坡口部（３）并高速转动，在两者的接触摩擦面侧产生高温摩擦热。另外，在该状态一边使堆焊材料（４）转动、一边沿板材（１、２）的接合面（１Ａ、２Ａ）移动堆焊材料（４）。由此而塑性流动化的堆焊材料（４）的下端侧、其一部分残留附着于板材（１、２）的坡口部（３）表面侧。由此，在坡口部（３）的表面侧可加大接合部（５）的堆焊，并可提高板材（１、２）间的接合强度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将比如平板材料等的两个构件由摩擦热接合起来的、摩擦接合方法与摩擦接合体。但是，在这样的利用金属熔化、再凝固的接合方法中，为将金属构件加热到熔化温度需要投入大量的能量，也不免使设备大型化。另外，在加热、熔化金属构件阶段，构件的一部分要蒸发向周围飞散，在这样蒸发金属的影响下，作业环境恶化，对人体造成不良影响。另一方面，作为不使前述的金属构件熔化、利用摩擦热将两个构件(板材)接合起来的摩擦接合方法，在英专利第572789号说明书中所记述的内容已为公知。这里，参照附图说明图16～图18来说明该英专利说明书中所记述的现有技术的摩擦接合方法。图中，101、102是成为接合对象的构件的板材，这些板材101、102，比如由钢板等金属板形成的板厚为T的平板状，在其对向端侧，设有扩开成大致V字形的坡口部103。在这种情况下，坡口部103，由将板材101、102的对向端侧以一定的角度斜着切断形成的倾斜面101A、102A所形成。从而，倾斜面101A、102A的前端，形成了相互成线接触的锐角状的边缘端101B、102B。而后，板材101、102在使边缘端101B、102B线接触相互对接状态，由后述的堆焊材料104摩擦接合。104是用于在板材101、102间进行摩擦接合的堆焊材料，该堆焊材料104由圆柱状金属棒等形成，其下端侧端面向着板状101、102间的坡口部103内按图16中箭头A的方向加压。而后，堆焊材料104，在其下端侧端面推压于板材101、102的倾斜面101A、102A的状态下，由按图16中箭头B的方向高速转动，在其和板材101、102间产生摩擦热。由此，堆焊材料104下端侧，因摩擦热而塑性流动化，这时，在板材101、102的倾斜面101A、102A侧、和堆焊材料104接触摩擦部分也塑性流动化。而后。在该状态使堆焊材料104按图16中箭头c方向移动。其结果，塑性流动化的堆焊材料104的下端侧，其一部分残留附着于板材101、102的坡口部103(倾斜面101A、102A)的表面侧。在坡口部103的表面侧所产生的塑性流动化部分与附着于其上面的堆焊材料104的一部分，随着作为加热源的堆焊材料104的远离，形成图17所示的堆焊状接合部105并固化，由该接合部105使得板材101、102间被一体结合起来。但是，在上述现有技术中，如图16所示，由于坡口部103的深度等于板材101、102的板厚T，倾斜面101A、102A的前端部成锐角状的边缘端101B、102B，因此，往往产生如下问题。即，将堆焊材料104推压于板材101、102的倾斜面101A、102A高速转动时，由两者的摩擦热产生的塑性流动化部分，在板材101、102的边缘端101B、102B侧往往被推出到板材101、102的背面侧。因此，在现有技术中，有着对坡口部103的表面侧难以堆焊出大的接合部105，其接合强度容易降低的问题。特别是，成锐角状的板材101、102的边缘端101B、102B侧，由于相互仅是线接触，前述摩擦热滞留于边缘端101B、102B，该边缘端101B、102B近旁往往要过度塑性流动化(软化)。因此，过度软化的边缘端101B、102B侧，由于堆焊材料104来的推压力(图16中箭头A方向)，而向板材101、102的背面侧溢出变形，恐怕要像图18所示那样，接合部105的形状恶化。另外，如图18所示，问题是接合部105发生异常变形时，板材101、102间将产生畸变等，不仅两者的接合强度降低，而且板材101、102间残留倾斜、降低商品价值，制品的成品率也会降低。为解决上述课题，本专利技术的摩擦接合方法，其特征在于，该方法由固定工序、摩擦生热工序与接合工序构成；其中固定工序是将具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件、在使前述接合面相互对接的状态下固定起来；摩擦生热工序是在使前述两构件固定起来的状态下将消耗性堆焊材料的端部推压到前述坡口部的倾斜面上相对移动，从而产生摩擦热；接合工序是将因前述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部，并沿前述接合面移动堆焊材料，由此，使前述两个构件相互接合起来。如依本专利技术的摩擦接合方法，在作为接合对象的两个构件上，在其对向面侧预先形成接合面，在使该接合面相互对接状态进行接合作业。其结果，在两个构件间，不会再形成现有技术那样的成锐角的边缘端，可抑制推压堆焊材料并相对移动时产生的摩擦热在接合面的滞留，可防止接合面侧产生过度塑性流动化(软化)。另外，由于堆焊材料摩擦接触于坡口部的倾斜面的中腹，该堆焊材料的接触面侧逐渐随着塑性流动化被推压进入坡口部的底部侧，边连续相对移动、边沿接合面移动。由此，在两个构件的倾斜面侧和堆焊材料摩擦接触部也产生塑性流动化，该塑性流动化部分和附着于其上的堆焊材料一部分，随着作为加热源的堆焊材料的远离，变成堆焊状接合部固化，由该接合部可使两个构件间结合为一体。两个构件的对接面，可以防止因塑性流动软化的材料流到构件的背面侧。而且，两个构件的对接面可确保两个构件对堆焊材料来的推压力的刚性，故可稳定接合部分的形状。另一方面，本专利技术的另一摩擦接合方法，其特征在于，它由固定工序、摩擦生热工序与接合工序构成；其中，固定工序是将具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件、在前述接合面间夹有间隙的状态下固定起来；摩擦生热工序是在固定前述两个构件的状态，将消耗性堆焊材料端部推压到前述坡口部的斜面上相对移动，由此产生摩擦热；接合工序是将因上述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部侧，并沿前述接合面移动堆焊材料，由此将前述两个构件的前述间隙填满并相互接合起来。如依本专利技术的摩擦接合方法，可在两个构件的接合面间夹有间隙的状态下将两个构件间摩擦接合起来。而且，在这种情况下，两个构件间由于也不会像现有技术中那样形成锐角状的边缘端，故可抑制推压堆焊材料并使之相对移动时的摩擦热在接合面的滞留，并可防止接合面过度塑性流动化(软化)。另外，本专利技术的摩擦接合体，其特征在于，它是如下这样构成对于具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件，在使前述接合面相互对接的状态下，使消耗性堆焊材料的端部推压到前述坡口部的倾斜面上并相对移动，由此产生摩擦热，将因所述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部，并沿着前述接合面移动堆焊材料，由此使前述两个构件相互接合起来。另一方面，本专利技术的摩擦接合体构成为，两个构件在使其接合面相互对接的状态下，由堆焊材料接合。进而，本专利技术的摩擦接合体构成为，两个构件在使其接合面间夹有间隙的状态下，由堆焊材料接合。图2是表示用于第一实施例的摩擦接合装置的整体图。图3是表示第一实施例的板材的固定工序的剖面图。图4是表示将堆焊材料推压于图3所示板材的坡口部的状态的剖面图。图5是表示第一实施例的摩擦生热工序的在与图4相同位置的剖面图。图6是表示第一实施例的接合工序的剖面图。图7是表示摩擦接合图1所示板材状态的立体图。图8是表示使坡口部的开口角过小时、比较例的剖面图。图9是表示使坡口部开口角过大时、另一比较例的剖面图。图10是表示第二实施例的板材的摩擦接合状态的剖面图。图11是表示第三实施例的板材的摩擦接合状态的剖面图。图12是表示第四实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦接合方法，其特征在于，该方法由固定工序、摩擦生热工序与接合工序构成；其中固定工序是将具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件、在使前述接合面相互对接的状态下固定起来；摩擦生热工序是在使前述两构件固定起来的状态下 将消耗性堆焊材料的端部推压到前述坡口部的倾斜面上相对移动，从而产生摩擦热；接合工序是将因前述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部，并沿前述接合面移动堆焊材料，由此，使前述两个构件相互接合起来。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：三柳直毅，高野悠敬，山本光，高谷透，平川学，篠田刚，
申请(专利权)人：日立建机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]