接合方法技术

本发明专利技术涉及一种接合方法，把被接合部件进行摩擦搅拌接合而形成接合部后，对于该接合部进行熔化焊接或电阻焊接，一边使惰性保护气体流动一边对所述被接合部件进行摩擦搅拌接合，或者对于所述接合部一边施加超声波一边进行熔化焊接或电阻焊接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用摩擦搅拌接合的，详细地说，涉及对由铝等 构成的被接合部件进行摩擦搅拌接合而形成接合部，在把其他被接合部件 向该接合部进行熔化焊接时、或是把该接合部的焊接缺陷进行熔化焊接修 补时，减少气孔的产生。本申请根据2006年3月9日向日本国申请的日本特愿2006-064151号而主张优先权，其内容被在此引用。
技术介绍
例如在日本特开2000-301363号公报所记载的那样，摩擦搅拌接合 (Friction Stir Welding )是这样的接合技术 一边4吏在前端具有突起(探 头)的圓筒状旋转子(工具)旋转， 一边以强力向母材之间的接合面按压， 利用由此而产生的摩擦热使母材软化，同时把探头贯入，通过探头的旋转 力使接合部周围塑性流动，并由搅拌混合而把母材形成为一体。能够通过摩擦搅拌接合而进行接合的母材一般是软化温度比较低的轻 金属，铝合金中，不仅是非热处理型铝合金的1000系列、5000系列(以上 是JIS规格)能够由此进行接合，而且作为难接合材料的热处理型铝合金的 2000系列、6000系列、7000系列(以上是JIS规格)、铸造材料的ADC12 (JIS规格)也能够接合。由于铝的线膨胀系数大，所以由于焊接产生应变而变形变大，但摩擦搅拌接合时没有过度的发热，所以有应变小的优点。除了铝以外，镁合金的AZ31、 AZ61 (以上是JIS规才各)、钛及其合金、 铜及其合金、镍及其合金、软钢、铅、钢铁材料、塑料也能够进行接合。 这样，对于摩擦搅拌接合，能够适当地对所适用的母材范围、探头形状、 探头材质等方面进行改良。摩擦搅拌接合中，由于能够抑制应变的产生而进行接合，所以被适用 于以轻量化为目的的机车车辆、客机的机体上。但这种接合中，由于需要沿母材之间的接合面"l安压工具，所以是适用于直线的接合部、而不适合于复杂形状的。并且，由于在接合部 的开始端和终止端残留有由工具的探头形状而造成的凹部，所以需要^巴开 始端和终止端设置在制品之外，对于细小的接合不适合。由于把工具以载重200kg到5000kg左右向母材按压，所以还需要把母材牢固固定。因此， 能够在接合工序的初期，例如把板材在长度方向上接合时等有效利用摩擦搅拌接合。在制造车辆的主体等时，在摩擦搅拌接合以后的工序中，需要对由摩 擦搅拌接合形成的接合部安装托架、手柄等各种其他部件。由于该安装不 能使用摩擦搅拌接合，所以要进行TIG (Tungsten Inert Gas:鴒极惰性 气体保护焊)焊接等焊接接合。并且在进行过摩擦搅拌接合的部位发生不良现象的情况下，要进行TIG焊接等修补。但在向摩擦搅拌接合的接合部适当安装其他部件时、或把摩擦搅拌接 合的部位进行修补时，要对摩擦搅拌接合所形成的接合部进行TIG焊接等 熔化焊接，有产生气孔(blowhole)而该部分的强度变弱的问题。通过本专利技术者等研究而发现由于在进行摩擦搅拌接合时探头等搅拌 部把水分等大气所包含的成分巻入到熔化金属中，且搅拌部把焊缝根部面、 肩部接触面形成的氧化膜巻入，产生水合物和氧化物，出现强度变弱的问题。专利文献1:日本特开2000-301363号公报
技术实现思路
本专利技术的课题在于，对于由摩擦搅拌接合而形成的接合部，在随后进 行熔化焊接或电阻焊接时，抑制在该接合部产生气孔。为了解决该课题，本专利技术提供一种， 一边使惰性保护气体流 动一边把被接合部件进行摩擦搅拌接合而形成接合部，之后，对该接合部 进行熔化焊接。本专利技术提供一种，对被接合部件进行摩擦搅拌接合而形成接 合部，之后，对于该接合部一边施加超声波一边进4于熔化焊接。本专利技术提供一种， 一边使惰性保护气体流动一边对被接合部 件进行摩擦搅拌接合而形成接合部，之后，对该接合部一边施加超声波一4边进行熔化焊接。本专利技术中超声波的频率优选设定为1 30kHz。 本专利技术中优选把其他被接合部件向所述接合部进行熔化焊接。 本专利技术中被接合部件优选铝、铝合金、镁或镁合金、镍、镍合金、 钛、钛合金、铜、铜合金、铅或钢铁材料。本专利技术中，通过在摩擦搅拌接合时使用惰性气体而把接合部屏蔽，使 水分等大气所包含的成分不会巻入到熔化金属中。并且熔化金属不被氧化， 所以同样地没有氧化膜进入到熔化金属中。因此，造成气孔的原因不会出 现，即使其后进行TIG焊接等熔化焊接或电阻焊接，也能够变成气孔少的 接合部，能够抑制接合部强度的降低。在TIG焊接等熔化焊接时通过施加超声波，利用超声波振动而从熔化 初期开始就强制产生空穴现象，能够把气体从熔化部进行脱气。由此，能 够把由于通常熔化焊接的溶解度差引起的、在即将凝固前而产生的气孔产 生原因预先去除。能够最终减轻残存的气孔，能够变成气孔少的接合部， 得到接合部本来的强度。附图说明图1是表示本专利技术使用的摩擦搅拌接合装置一例的简略结构图2是表示本专利技术其他被接合部件接合形式例的简略立体图3是表示本专利技术使用的超声波TIG焊接装置例的简略结构图4是表示本专利技术的由施加超声波而除去气孔机理的说明图5是表示实验1结果的接合部的剖面照片；图6是表示实验2结果的接合部的剖面照片；图7是表示实验3结果的接合部的剖面照片；图8是表示实验4结果的接合部的剖面照片；图9是表示实验5结果的接合部的剖面照片；图10是表示超声波频率与气孔产生个数和气孔的气孔径关系的图。符号说明1旋转子 2探头 3罩 4保护气体管 A、 B被接合部件 C才妄合部 D其他4皮4妻合部件具体实施方式 (实施例1 )图1表示本专利技术的摩擦搅拌接合所使用的装置的一例。该例的装置大体包括被称为工具的圆柱状旋转子1、在该旋转子1 的底面中心部突出设置的小直径圆柱状的探头2、覆盖所迷旋转子1下部的 罩3、向该罩3内的空间供给保护气体的保护气体管4。在旋转子1的上部设置未图示的加压旋转驱动部，把旋转子1整体向 下方按压的同时使旋转子1旋转。图中的符号A和B表示板状的被接合部件，这些被接合部件A、 B以 其端面贴紧的状态被固定，贴紧的端面之间就成为接合部位。所述探头2通过旋转、加压而利用摩擦来搅拌接合部位的接合面，把 被接合部件A、 B进行接合。这时，设置有探头2的旋转子1的台阶部(肩 部)与接合部位的搅拌部接触。在使用该装置把被接合部件A、 B接合而形成接合部C时，使探头2 位于上述接合部位上，在该状态下一边对旋转子1加压旋转一边把探头2 向上述接合部位压入。同时从保护气体管4把惰性保护气体向罩3内的空 间供给而使该空间成为惰性气体环境。使旋转子1 一边自转一边沿上述接 合部位逐渐移动。这样，就形成被接合部件A、 B接合而成的接合部C。被接合部件A、 B使用上述非热处理型铝合金的1000系列、5000系列、 作为难接合材料的热处理型铝合金的2000系列、6000系列、7000系列、 铸造材料的ADC12、镁合金的AZ31、 AZ61、钛及其合金、铜及其合金、 镍及其合金、钢铁材料、铅等。作为被接合部件A、 B,除了同种类材料之 间以外，不同种类材料之间也能够适用。旋转子1的转速是200 3000rpm、载重是500~5000kg左右。保护气体 使用氙、氦等惰性气体或把这些惰性气体与氮、干燥空气等混合的混合气 体，其供给量没有特别限定，但旋转子1下部附近的空间实质上要成为惰 性气体环境，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接合方法，一边使惰性保护气体流动、一边对被接合部件进行摩擦搅拌接合而形成接合部，之后，对该接合部进行熔化焊接或电阻焊接。

【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：佐藤丰幸，落合利充，藤井英俊，石川武，
申请(专利权)人：国立大学法人大阪大学，东急车辆制造株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]