專利名稱：焊接異種金屬材料的方法以及異種金屬材料的焊接體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過攪拌摩擦焊接方法焊接異種金屬材料的方法和通過該焊接方法獲得的異種金屬材料的焊接體。
背景技術(shù)：
通常通過熔焊方法或諸如利用鉚釘之類的機(jī)械接合方法焊接特別是諸如鋼材和鋁材之類的異種金屬材料。然而，在熔焊方法中，因?yàn)闊彷斎肓看?，所以引起在鋼材和鋁材之間的邊界中形成 諸如脆性金屬間化合物(Fe2Al5、FeAl3等)之類的問題，導(dǎo)致焊接強(qiáng)度降低。另外，在利用鉚釘、螺栓等的機(jī)械焊接方法中，為了焊接需要諸如鉚釘之類的附加構(gòu)件或材料，這導(dǎo)致成本增加。為此，近年來，已經(jīng)開展了通過攪拌摩擦焊接方法(FSW :攪拌摩擦焊接)將鋼材和鋁材焊接于彼此的研究，在該方法中，將被焊接的材料軟化而無需熔焊材料以由此使軟化的材料流動(dòng)并使材料在固體狀態(tài)下焊接于彼此。該攪拌摩擦焊接方法使用由普通工具鋼制成的FSW工具，并且使FSW工具僅與鋁材接觸以執(zhí)行鋼材和鋁材之間的攪拌摩擦焊接(見例如專利文獻(xiàn)I :日本特開2005-34879號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 :日本特開2006-239720號(hào)公報(bào))。例如，在專利文獻(xiàn)I中描述的攪拌摩擦焊接方法中，將被焊接的表面覆蓋有抗氧化膜(鍍鋅膜)的鋼材和鋁材相互重疊，F(xiàn)SW工具在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)壓鋁材并且插入到鋁材中，接著，通過施加摩擦熱而使鋁材和鍍鋅膜軟化，以使軟化的材料塑性地流動(dòng)，鋅膜被移除以使鋼材的表面上的新形成表面暴露，并且塑性地流動(dòng)的鋁材和鋼材的新形成表面最后焊接于彼此以實(shí)現(xiàn)固態(tài)焊接。然而，在使FSW工具不接觸鋼材而僅接觸鋁材的情況下執(zhí)行的攪拌摩擦焊接方法中，鋼材和鋁材未被充分地?cái)嚢?，因此，不能獲得高的焊接強(qiáng)度。換言之，在FSW工具與鋁材接觸并且插入到鋁材中的情況下，當(dāng)鋁材的溫度上升到僅低于鋁材的熔點(diǎn)的溫度時(shí),鋁材軟化并且塑性地流動(dòng)而使相對(duì)于FSW工具的摩擦強(qiáng)度降低。因此，不再產(chǎn)生熱(摩擦熱)，并且溫度不能上升到鋼材可以塑性地流動(dòng)的溫度，因此，僅鋁材被攪拌，不能充分地?cái)嚢桎摬暮弯X材，并且難以獲得高的接合強(qiáng)度。此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在由普通工具鋼制成的FSW工具在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)與鋼材接觸的情況下，F(xiàn)Sff工具可能會(huì)由于鋼材的至FSW工具的粘附而磨損或損壞。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上面提到的情況，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)思出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供如下的焊接異種金屬材料的方法并且還提供由以上提到的焊接方法形成的異種金屬材料的焊接體，該焊接異種金屬材料的方法能夠使異種金屬材料以高的焊接強(qiáng)度焊接于彼此并且避免用于攪拌摩擦焊接的可轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))工具的損壞。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過提供焊接異種金屬材料的方法實(shí)現(xiàn)該目的和其它目的，在該方法中，使作為具有彼此不同的熔點(diǎn)的異種金屬材料的高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料位于計(jì)劃焊接位置，并且使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具壓高熔點(diǎn)材料，而使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具插入到高熔點(diǎn)材料中，以由此執(zhí)行高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料之間的攪拌摩擦焊接，而使它們焊接于彼此。在以上方法中，通過將由與高熔點(diǎn)材料相同的材料制成的介入片布置在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具和高熔點(diǎn)材料之間，來執(zhí)行高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料之間的攪拌摩擦焊接。另外，根據(jù)本發(fā)明的異種金屬材料的焊接體是由以上描述的焊接異種金屬材料的方法焊接于彼此的高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料形成的焊接體。根據(jù)本發(fā)明的焊接異種金屬材料的方法和異種金屬材料的焊接體，高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料通過將由與高熔點(diǎn)材料相同的材料制成的介入片配置在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具和高熔點(diǎn)材料之間而攪拌摩擦焊接于彼此，在焊接方法中，使得能轉(zhuǎn)動(dòng)工具不與高熔點(diǎn)材料直接接觸。因此，可以防止高熔點(diǎn)材料粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具，并且可以避免用于攪拌摩擦焊接的能轉(zhuǎn)動(dòng)工具的損壞。 另外，在焊接異種金屬材料的方法中，從高熔點(diǎn)材料側(cè)插入能轉(zhuǎn)動(dòng)工具，使得高熔點(diǎn)材料產(chǎn)生高達(dá)使高熔點(diǎn)材料軟化和塑性地流動(dòng)的溫度的熱，并且產(chǎn)生的熱傳遞至低熔點(diǎn)材料以使低熔點(diǎn)材料也軟化和塑性地流動(dòng)。因此，高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料可以被能轉(zhuǎn)動(dòng)工具部分且充分地?cái)嚢瑁虼?，高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料以高的焊接強(qiáng)度焊接于彼此。本發(fā)明的本質(zhì)和進(jìn)一步的特性特征從參照附圖進(jìn)行的下列描述將變得更清楚。


在附圖中圖I是示出攪拌摩擦焊接方法的實(shí)施情況的視圖，根據(jù)本發(fā)明的焊接異種金屬材料的方法的一個(gè)實(shí)施方式應(yīng)用于該實(shí)施情況，其中，圖I的(A)是該實(shí)施情況的示意性側(cè)視圖，并且圖I的(B)是該實(shí)施情況的示意性平面圖；圖2是示出通過圖I中的攪拌摩擦焊接方法獲得的攪拌摩擦焊接體的焊接部的外觀的照片；圖3是示出焊接部的外周的圖2的照片的截面圖；圖4是示意性地示出圖3的照片的截面圖；圖5包括示出攪拌摩擦焊接之后的能轉(zhuǎn)動(dòng)工具的外觀的照片，其中，圖5的(A)是示出已經(jīng)進(jìn)行圖I中描繪的攪拌摩擦焊接方法之后的外觀的照片，并且圖5的(B)是示出已經(jīng)在不使用介入片的情況下進(jìn)行摩擦焊接方法之后的外觀的照片；以及圖6包括表不介入片和粘附防止效果之間的關(guān)系的表,其中，表I表不介入片的尺寸變化和粘附防止效果的存在與否之間的關(guān)系，表2表示介入片的板厚度的變化和粘附防止效果的存在與否之間的關(guān)系，并且表3表示介入片的形狀的變化和粘附防止效果的存在與否之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式下面，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限制于所描述的實(shí)施方式。
圖I表示用于實(shí)施(執(zhí)行)攪拌摩擦焊接方法的配置的狀態(tài)，本發(fā)明的焊接異種金屬材料的方法的一個(gè)實(shí)施方式能夠應(yīng)用于該配置的狀態(tài)。本實(shí)施方式的攪拌摩擦焊接方法是通過使用攪拌摩擦焊接用的可轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))工具13而使具有彼此不同的熔點(diǎn)的異種金屬材料(高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料)相互重疊并相互點(diǎn)焊而進(jìn)行的方法。鐵材料，特別是具有大約1500°C的熔點(diǎn)的鋼材11，用作高熔點(diǎn)材料，并且具有大約580°C到650°C的熔點(diǎn)的鋁材(包括鋁合金)12用作低熔點(diǎn)材料。在此處，鋁材12不限于諸如A6061之類的鍛造(擴(kuò)展)材料，而是還可以是諸如AC4CH之類的鑄造材料和諸如ADC12之類的壓鑄材料。在本實(shí)施方式的攪拌摩擦焊接方法中，首先，鋼材11和鋁材12相互重疊并且位于預(yù)定計(jì)劃焊接位置處。此時(shí)，如圖I所示，鋼材11位于上側(cè)，并且鋁材12位于下側(cè)，使得鋁材12安裝在焊接墊板夾具10上。 此外，介入(可以根據(jù)場合要求用“被介入”替換)片18安裝在鋼材11的上表面上。因此，介入片18在后處理中配置在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和鋼材11之間。另外，介入片18由具有與鋼材11的材料組分相同的材料組分的鐵制成，但是最優(yōu)選的是由具有與鋼材11的材料組分相同的材料組分的鋼制成。如圖I的(B)所示，在從正面觀察時(shí)，介入片18可以具有諸如正方形形狀、矩形形狀、三角形形狀或圓形形狀之類的任何形狀，但是，介入片18的最長部分的長度L設(shè)定為大 于或等于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的頭部處的圓形接觸表面13A的直徑D的25%，并且優(yōu)選地設(shè)定在25%到300%的范圍。例如，在介入片18具有正方形形狀或矩形形狀時(shí)，介入片18的最長部分的長度L是對(duì)角線的長度，并且在介入片18具有圓形形狀時(shí)，長度L是直徑。此外，介入片18的板厚度T設(shè)定為大于或等于0. 2mm,并且優(yōu)選地設(shè)定在0. 2mm到3. Omm的范圍。接下來，固定夾具19通過將材料夾在焊接墊板夾具10和固定夾具19之間而使鋼材11和鋁材12保持在固定狀態(tài)。此時(shí)，介入片18保持在非固定狀態(tài)。在該狀態(tài)下，利用能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13攪拌摩擦點(diǎn)焊鋼材11和鋁材12。該攪拌摩擦點(diǎn)焊方法包括如下步驟在使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13沿著軸線0方向(軸向0)從鋼材11側(cè)移動(dòng)；使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A壓介入片18 ;擠壓(squash)介入片18,同時(shí)使介入片18與能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13 —起轉(zhuǎn)動(dòng)；接著,在使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和介入片18轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和介入片18緊壓鋼材11并且使能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和介入片18插入到鋼材11中。在以上提到的處理中，鋼材11和鋁材12以介入片18插入在鋼材11和能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13之間以防止鋼材11和能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13直接相互接觸的方式攪拌摩擦點(diǎn)焊于彼此，因此，防止鋼材11在焊接處理之后粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13。另外，在以上描述的攪拌摩擦點(diǎn)焊中，介入片18設(shè)定在非固定狀態(tài)，因此，介入片18與能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，由此防止能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和介入片18之間的摩擦熱的產(chǎn)生，因此，防止介入片18焊接(包括粘附、沉積等)于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13。這里，能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13由諸如SKD61之類的工具鋼和模具鋼制成，并且形成為具有3mm到IOmm的直徑的圓桿。另外，能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為75rpm到750rpm。此外，將插入到鋼材11中的能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的位置調(diào)節(jié)至鋼材11不能被工具13穿透的位置。具體地，能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的該插入位置調(diào)節(jié)至能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的頂端的接觸表面13A朝向鋼材11與鋼材11和鋁材12之間的重疊表面14隔開預(yù)定距離(例如，0. 05mm至0. 6mm)的位置。如上所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊方法可以通過由與能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13 —起轉(zhuǎn)動(dòng)的介入片18和鋼材11之間的摩擦產(chǎn)生的熱使鋼材11的在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13附近的部分處的溫度部分地升高，并且使鋼材11以及介入片18軟化和塑性地流動(dòng)。另外，攪拌摩擦焊接方法還可以通過由以上描述的摩擦產(chǎn)生的熱使鋁材12的在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13附近的部分處的溫度部分地升高，并且使鋁材12軟化和塑性地流動(dòng)。接著，通過能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的與介入片18 —起的轉(zhuǎn)動(dòng)在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13附近的部分處攪拌已經(jīng)塑性地流動(dòng)的鋼材11和鋁材12，并且鋼材11和鋁材12經(jīng)受攪拌摩擦點(diǎn)焊而被焊接于彼此。圖2和圖3中示出的攪拌摩擦焊接體15是通過以上提到的攪拌摩擦點(diǎn)焊方法獲得的異種金屬材料的焊接體，該攪拌摩擦點(diǎn)焊方法包括如下步驟使鋼材11和鋁材12重疊，鋼材11是具有Imm的板厚度的裸軟鋼板(JSC270CC J. I. S)，鋁材12是具有Imm的板 厚度的A6061鋁鍛造板；將由裸軟鋼板(JSC270CC)制成并且具有6mm的對(duì)角線的長度L和
I.Omm的板厚度T的四邊形介入片18載置在為鋼材11的裸軟鋼板的上表面上；以及在下列焊接條件下使鋼材11 (裸軟鋼板)和鋁材12 (鋁鍛造板)攪拌摩擦點(diǎn)焊于彼此。焊接條件如下。準(zhǔn)備圓桿形可轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng))工具13，并且能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13由SKD61制成并且具有6mm的直徑。能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的轉(zhuǎn)數(shù)是500rpm。能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的插入速度是20mm/min,并且能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13插入到鋼材11中至能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的頂端的接觸表面13A朝向鋼材11側(cè)與鋼材11和鋁材12的配合表面14隔開0. 5mm的位置。已經(jīng)完成能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的插入的時(shí)刻和拉出能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的時(shí)刻之間的保持時(shí)間是I秒。在該攪拌摩擦焊接體15中，如圖4所示，焊接部17由已經(jīng)通過能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13焊接的鋼材11 (裸軟鋼板)側(cè)的攪拌部16A和鋁材12 (鋁鑄造板)側(cè)的攪拌部16B形成。圖5的(A)是已經(jīng)完成以上提到的攪拌摩擦點(diǎn)焊之后的能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的外周的外觀的照片，并且圖5的(B)是在與以上描述的攪拌摩擦點(diǎn)焊的焊接條件相同的焊接條件下、在不插入介入片18的狀態(tài)下、攪拌摩擦點(diǎn)焊鋼材11 (裸軟鋼板；板厚度Imm)和鋁材12 (鋁鑄造板；板厚度Imm)之后的能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的外周的外觀的照片。參照?qǐng)D5的(B)，鋼材11的一部分作為粘附物質(zhì)21粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的外周，然而，如圖5的(A)所示，在已經(jīng)在插入介入片18的狀態(tài)下完成攪拌摩擦點(diǎn)焊的能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13中觀察不到粘附物質(zhì)21。在圖I中示出的攪拌摩擦點(diǎn)焊方法中，介入片18的尺寸(換言之，最長部分的長度L)設(shè)定為大于或等于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的直徑D的25%，并且優(yōu)選地設(shè)定在25%到300%的范圍。這是因?yàn)椋ㄟ^將能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和鋼材11之間的直接接觸面積控制成不大，而由此防止鋼材11在焊接過程中粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13。例如，通過使具有Imm的板厚度的裸軟鋼板的鋼材11和具有Imm的板厚度的A6061鋁鑄造板的鋁材12重疊和通過改變具有I. Omm的板厚度T的正方形介入片18的尺寸(最長部分的長度L)，在以上描述的焊接條件下進(jìn)行攪拌摩擦點(diǎn)焊測試。此時(shí)，觀察是否存在粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的外周的粘附物質(zhì)21。在圖6的表I中示出結(jié)果。如圖6的表I所示，在使用對(duì)角線(介入片18的最長部分)的長度L為I. Omm(換言之，為能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的直徑D的大約17% )的介入片18時(shí)，在已經(jīng)完成焊接之后在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13上觀察到鋼材11的粘附。這是因?yàn)?，鋼?1和能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的直接接觸面積隨著介入片18的變小而變大。另一方面,在使用對(duì)角線(介入片18的最長部分)的長度L大于或等于I. 5mm(換言之，大于或等于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的直徑D的25% )的介入片18的情況下，在已經(jīng)完成焊接之后在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13上觀察不到鋼材11的粘附，。此外，介入片18的板厚度T在圖I中示出的 攪拌摩擦點(diǎn)焊方法中設(shè)定為大于或等于0. 2mm并且優(yōu)選地設(shè)定在0. 2mm到3. Omm的范圍的原因在于在焊接過程中在不會(huì)由能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的轉(zhuǎn)動(dòng)而使介入片18破裂的情況下，防止能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和鋼材11之間的直接接觸，由此防止鋼材11粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13。例如，在實(shí)驗(yàn)中，通過使具有Imm的板厚度的為裸軟鋼板的鋼材11和具有Imm的板厚度的為A6061鋁鑄造(擴(kuò)展)板的鋁材12相互重疊和改變具有6mm的對(duì)角線的長度L的正方形介入片18的板厚度T，在以上描述的焊接條件下進(jìn)行攪拌摩擦點(diǎn)焊測試。此時(shí)，觀察粘附物質(zhì)是否粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的外周。在圖6的表2中示出結(jié)果。如圖6的表2所示，在使用具有小于或等于0. Imm的板厚度T的介入片18時(shí)，在已經(jīng)完成焊接之后在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13上觀察到鋼材11的粘附。這是因?yàn)?，隨著介入片18的板厚度變薄，介入片18在焊接過程中破裂，并且能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和鋼材11直接相互接觸。另一方面，在使用具有大于或等于0. 2mm的板厚度T的介入片18的情況下，在已經(jīng)完成焊接之后在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13上觀察不到鋼材11的粘附。此外，按照?qǐng)DI中示出的攪拌摩擦點(diǎn)焊方法，通過使具有Imm的板厚度的為裸軟鋼板的鋼材11和具有Imm的板厚度的為A6061鋁鑄造板的鋁材12重疊和使用分別具有正方形形狀、圓形形狀或(等邊)三角形形狀的介入片18，在以上描述的焊接條件下進(jìn)行攪拌摩擦點(diǎn)焊測試。此時(shí)，觀察粘附物質(zhì)是否粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的外周。在圖6的表3中示出結(jié)果。如圖6的表3所示，盡管介入片18具有任意形狀，但是在已經(jīng)完成焊接之后在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的外周中觀察不到鋼材11的粘附。所使用的介入片18中的每一個(gè)的最長部分的長度L (就正方形形狀而言，L是對(duì)角線，就圓形形狀而言，L是直徑，并且就等邊二角形形狀而目，L是一條邊)均為6mm,并且板厚度T是I. 0mm。根據(jù)以上描述的特性和特征的本實(shí)施方式，可以實(shí)現(xiàn)下列有利效果和/或功能
(I)至(5)。(I)在實(shí)施方式中，由與鋼材11相同的材料制成的介入片18(例如，鋼)配置在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和鋼材11之間，并且在鋼材11和鋁材12之間執(zhí)行攪拌摩擦點(diǎn)焊。因此，能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和鋼材11在焊接操作期間不直接相互接觸。因此，可以防止鋼材11粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13，因此，可以避免用于攪拌摩擦焊接的能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的損壞。(2)在本實(shí)施方式的方法中，通過從鋼材11側(cè)插入能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13，使得鋼材11產(chǎn)生高達(dá)使鋼材軟化和塑性地流動(dòng)的溫度的熱，通過產(chǎn)生的熱的熱傳遞使鋁材12軟化和塑性地流動(dòng)。因此，鋼材11和鋁材12可以被能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13部分且充分地?cái)嚢?，并且鋼?1和鋁材12可以以高的焊接強(qiáng)度焊接于彼此。(3)因?yàn)殇摬?1和鋁材12通過用焊接墊板夾具10和固定夾具19將材料夾在中間而配置在固定狀態(tài)，介入片18布置在非固定狀態(tài)，并且在該狀態(tài)下，執(zhí)行攪拌摩擦點(diǎn)焊而使材料焊接于彼此。因此，在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A與介入片18接觸時(shí)，介入片18與能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13 —起轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，摩擦熱不產(chǎn)生在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和介入片18之間，因此，可以防止介入片18焊接(粘附，沉積等)于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13。(4)該方法包括將介入片18的尺寸，換言之，介入片18的最長部分的長度L，設(shè)定為大于或等于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的接觸表面13A的直徑D的25%。由此，在攪拌摩擦點(diǎn)焊過程中，能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13和鋼材11之間的直接接觸面積可以減小。因此，可以防止鋼材11粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13。(5)因?yàn)榻槿肫?8的板厚度T設(shè)定為大于或等于0.2mm，所以甚至在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具 13在攪拌摩擦點(diǎn)焊過程中與介入片18接觸時(shí)，也可以防止介入片18由于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13的轉(zhuǎn)動(dòng)而破裂。因此，能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13不與鋼材11直接接觸，并且可以防止鋼材11粘附于能轉(zhuǎn)動(dòng)工具13。還應(yīng)當(dāng)注意，雖然已經(jīng)參照所描述的優(yōu)選實(shí)施方式在上文中描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于該實(shí)施方式，并且可以在不背離所附權(quán)利要求的范圍的情況下作出許多其它的變化和修改或替換。例如，在所描述的實(shí)施方式中，雖然鋁材用作低熔點(diǎn)材料，但是低熔點(diǎn)材料還可以是包括鎂合金的鎂材料。
權(quán)利要求
1.ー種焊接異種金屬材料的方法，其包括如下步驟 準(zhǔn)備能轉(zhuǎn)動(dòng)工具； 使作為具有彼此不同的熔點(diǎn)的異種金屬材料的高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料位于計(jì)劃焊接位置； 在使所述能轉(zhuǎn)動(dòng)工具轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，使所述能轉(zhuǎn)動(dòng)工具壓所述高熔點(diǎn)材料，而使所述能轉(zhuǎn)動(dòng)工具插入到所述高熔點(diǎn)材料中；以及 執(zhí)行所述高熔點(diǎn)材料和所述低熔點(diǎn)材料之間的攪拌摩擦焊接，而使它們相互焊接到一起， 其中，通過將由與所述高熔點(diǎn)材料相同的材料制成的介入片布置在所述能轉(zhuǎn)動(dòng)工具和所述高熔點(diǎn)材料之間，來執(zhí)行所述高熔點(diǎn)材料和所述低熔點(diǎn)材料之間的所述攪拌摩擦焊、接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接異種金屬材料的方法，其特征在于，所述高熔點(diǎn)材料和所述介入片是鐵材料，并且所述低熔點(diǎn)材料是鋁材或鎂材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接異種金屬材料的方法，其特征在于，通過將所述高熔點(diǎn)材料和所述低熔點(diǎn)材料設(shè)定在固定狀態(tài)且將所述介入片設(shè)定在非固定狀態(tài)，來執(zhí)行所述攪拌摩擦焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接異種金屬材料的方法，其特征在于，所述介入片的最長部分的長度被設(shè)定為大于或等于所述能轉(zhuǎn)動(dòng)工具的圓形接觸表面的直徑的25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的焊接異種金屬材料的方法，其特征在于，所述介入片的板厚度被設(shè)定為大于或等于O. 2mm。
6.一種異種金屬材料的焊接體,其中，高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料通過根據(jù)權(quán)利要求I至5中的任ー項(xiàng)所述的焊接異種金屬材料的方法而相互焊接到一起。
全文摘要
焊接異種金屬材料的方法以及異種金屬材料的焊接體。在焊接異種金屬材料的方法中，作為具有彼此不同的熔點(diǎn)的異種金屬材料的高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料位于計(jì)劃焊接位置，并且能轉(zhuǎn)動(dòng)工具壓高熔點(diǎn)材料，接著插入到高熔點(diǎn)材料中，以由此執(zhí)行高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料之間的攪拌摩擦焊接，而使它們焊接于彼此。在以上方法中，通過將由與高熔點(diǎn)材料相同的材料制成的介入片布置在能轉(zhuǎn)動(dòng)工具和高熔點(diǎn)材料之間，來執(zhí)行高熔點(diǎn)材料和低熔點(diǎn)材料之間的攪拌摩擦焊接。
文檔編號(hào)B23K103/20GK102728948SQ20121009812
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月5日
發(fā)明者四谷剛毅, 畑山智信 申請(qǐng)人:鈴木株式會(huì)社