材料的接合方法技术

本发明专利技术提供了一种材料的接合方法，其使得不必担心成为设计限制的突出物的突出，以及松动和脱落等，可实现从薄板到厚板的大范围的接合，而且可避免开裂和变形等质量缺陷的发生，可在维持良好的操作性和操作环境的同时，进行再循环性良好的接合。以接合孔彼此对齐的方式将材料１，２重合，对装于该接合孔内的接合辅助材料３旋转并挤压接合工具８，通过其所产生的摩擦热使接合辅助材料３保持固态地软化，使接合工具８进入该接合辅助材料，由此使接合辅助材料３紧密地嵌入接合孔，且使该接合辅助材料３形成与各材料１，２啮合的机械啮合部（山形部５′和凸缘部６′，６″），从而借助于接合辅助材料３将各材料１，２接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
近年来，在汽车行业，从实现应对耗油量上升等的车辆的轻量化 的观点出发，积极釆用铝材等轻质原料，于是，涉及铝材和钢材等难 以焊接的异种材料接合技术的重要性日益提高，而以前对于这种难以 焊接的异种材料的接合，采用螺栓联接、机械铆钉接合、通过粘结剂 粘结等手段。此外，采用通过粘结剂粘结时，除了存在纟喿作性和^乘作环境差的 问题，还存在因再循环时难以将粘结剂从材料分离而导致再循环性差的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述实际情况构思而成，其目的在于提供一种材料的 接合方法，所述，使得没有成为设计上的限制的突出 物的突出，以及松动和脱落等的担心，可实现从薄板到厚板的大范围 的接合，而且可避免开裂和变形等质量缺陷的发生，可在维持良好的 操作性和操作环境的同时，进行再循环性良好的接合。本专利技术涉及一种，所述，其特征在于，将具有接合孔的多个材料以接合孔彼此对齐的方式重合，将接合辅助材料装入对齐的接合孔中，沿各材料的重叠方向，从一侧旋转接合工具并将其压在该接合辅助材料上，通过所产生的摩擦热使接合辅助材料保持固态地软化，从而使接合工具进入该接合辅助材料，由此将接合辅助材料紧密地嵌入接合孔内，且使该接合辅助材料形成与各材料之间的机械啮合部，拔出上述接合工具，使上述啮合部硬化，从而通过接合辅助材料将各材料接合。 这样，通过紧密装入接合孔的接合辅助材料在各材料之间形 成的机械啮合部，可取得防止+>脱和防止旋转的效果，从而借助 于接合辅助材料牢固地接合各材料。此外，本专利技术中，各材料中的至少一种可为接合辅助材料的同种 材料，可通过接合工具的旋转，搅拌设为该同种材料的材料和接合辅 助材料的边界部分而将其摩擦搅拌接合部。采用本专利技术的上述，可取得以下等的种种良好效 果由于没有螺栓连接时如螺栓和螺母大小的突出物的突出，故可大 幅放宽设计上的限制，同时可解除像螺栓连接时的松动和脱落等的担 心，而且能够实现从薄板到厚板的大范围内的接合，以及可避免发生 开裂和变形等质量缺陷，此外还可在维持操作性和操作环境良好的同 时，进行再循环性良好的接合。附图说明是表示本专利技术一实施例的剖面图； 图2是表示图1的接合工具边旋转边下降的状态的剖面图； 图3是表示图2的接合工具进一步下降的状态的剖面图； 图4是表示从图3的状态拔出接合工具的状态的剖面图； 图5是表示采用在上端部设有凸缘部的接合辅助材料的示例的剖 面图。附图标记1材料la接合孔2材料2a接合孔3接合辅助材料槽部5,山形部(啮合部)6,凸缘部(啮合部)611凸缘部(啮合部)8接合工具10摩擦搅拌接合部具体实施例方式以下参照附图说明本专利技术的实施例。这里，在上层材料1的接合孔la内周面，通过螺紋加工形成有 螺旋状槽部5,此外，在上述衬垫构件4的上表面，形成有正对上述 材料l， 2的接合孔la, 2a的、具有比该接合孔la, 2a大的截面的凹 部6。此外，在上述各材料l， 2的上侧，下端具有可插入接合孔la， 2a内的销部7的圆柱形接合工具8，与上述接合孔la, 2a同心地配置， 由未图示的接合装置可旋转且可升降地支承。然后，如图2所示，通过接合工具8接合这样重叠的材料1, 2 时，4妄合工具8边旋转边下降，并向接合孔la， 2a内的接合辅助材料 3挤压该接合工具8，通过该接合辅助材料3和接合工具8之间产生 的摩擦热，使上述接合辅助材料3保持固态地软化，使接合工具8的 销部7进入接合辅助材料3。接着，使接合工具8下降到图3所示的状态，因摩擦热而软化的 接合辅助材料3，由于塑性流动紧密地嵌入接合孔la, 2a，形成与上 述槽部5嵌合的螺旋状(螺紋上的山形)的山形部5'，同时通过与村 垫构件4的凹部6嵌合，在接合辅助材料3的下端部形成截面比接合 孔la, 2a大的凸缘部6',此外，通过向接合工具8的销部7底端侧周 围的肩部9和材料1上表面之间的间隙突出，接合辅助材料3的上端 部形成截面比接合孔la，2a大的凸缘部6"，这些山形部5'和凸缘部6'、 6"成为与各材料1， 2啮合的机械啮合部。而且，尤其在本实施例中，由于下层材料2为接合辅助材料3的同种材料，所以可在接合工具8的销部7边旋转边进入接合辅助材料 3时，通过接合工具8的旋转，搅拌设为该同种材料的材料2和接合 辅助材料3的分界部分，从而形成摩擦搅拌接合部10。 然后，如图4所示,向上拔出接合工具8，分别使山形部5'及凸缘 部6'， 6"和摩擦搅拌接合部10硬化，通过接合辅助材料3在各材料1, 2侧之间形成的山形部5'及凸缘部6', 6",可取得防止松脱和防止旋 转的效果，各材料l， 2借助于接合辅助材料3牢固地接合，另外， 通过材料2和接合辅助材料3之间形成的摩擦搅拌接合部10，可实现 更牢固地4妻合。此外，本专利技术还具有如下效果，铁制材料1和铝制接合辅助材料 3之间，因摩擦热保持固态地软化的接合辅助材料3贴紧材料1，在 熔点以下的温度条件下加压，由此在其接合面之间产生原子的扩散， 故铁制材料1和铝制接合辅助材料3间扩散接合。事实上，在专利技术人所实施的拉伸剪切强度的验证实验中，将由 SS400铁材制成的厚5mm的材料1置于上层，将由6000系列的铝材 制成的厚7mm的材料2置于下层，接合辅助材料3选为材料2的同 种材料6000系列铝材，在此情况下，确认得到了 8.75KN的良好拉伸剪切强度。 另外，本实施例中，在各材料l， 2牢固地接合时，由于没有像 螺栓连接时那样的螺栓和螺母大小的突出物的突出，所以没有确保这种突出物占有空间的设计上的限制，而且，由于接合辅助材料3紧密 地嵌入接合孔la, 2a内，所以没有像采用螺栓连接时那样的松动和脱 落等的担心。 另外，这里图示的例子中，各材料1， 2的上下表面上的各凸缘部6', 6"稍微突出，当形成各凸缘部6'， 6"时，可在材料l的上表面 侧和材料2的下表面侧，通过沉孔加工，加工出和接合孔la, 2a连接 且具有比该接合孔la, 2a的截面大的凹部，凸缘部6', 6"嵌合形成于 这些上下通过沉孔加工出的凹部，这样，材料1， 2最终的上下表面 为平面。 此外，本实施例中，由于借助于嵌入各材料l, 2的接合孔la，2a的接合辅助材料3将各材料l， 2接合，故能够以从薄板到厚板的大范围接合各材料l, 2，而且，通过接合工具8对接合辅助材料3施加摩擦热使之软化，接合时不会产生过大压力，因此可避免开裂和变形等质量缺陷于未然。 另外，由于没有像粘结剂那样的々某介物，借助于啮合部使各材料 1, 2机械接合，故不会导致像采用粘结剂时那样的操作性和操作环境 变差，而且可实现再循环时分离操作容易、再循环性良好的接合。因而，按照上述实施例，由于没有螺栓连接时像螺栓和螺母大小 的突出物的突出，可大幅放宽设计上的限制，且解除像螺栓连接时对 松动和脱落等的担心，而且可从薄板到厚板的大范围地进行接合，可 避免开裂和变形等质量缺陷的发生，另外，还可在维持良好的操作性 和操作环境同时，进行再循环性良好的接合。另外，以上说明的实施例中，举例说明了在接合孔la的内周面 螺紋加工螺旋状槽部5的情况，4旦该槽部5不必受限于螺旋状地形成， 例如，也可以是环状槽部5和花键状(spline )槽部5的组合(还可为 螺旋状槽部5和花键状槽部5的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种材料的接合方法，包括：将具有接合孔的多个材料以接合孔彼此对齐的方式重合，将接合辅助材料装入对齐的接合孔中，沿各材料的重叠方向，从一侧旋转接合工具并将其压在该接合辅助材料上，通过所产生的摩擦热使接合辅助材料保持固态地软化，从而使接合工具进入该接合辅助材料，由此将接合辅助材料紧密地嵌入接合孔内，且使该接合辅助材料形成与各材料之间的机械啮合部，拔出所述接合工具，使所述啮合部硬化，从而通过接合辅助材料将各材料接合。

【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：福田浩史，
申请(专利权)人：日野自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]