摩擦攪拌接合方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于提供一種即便在對(duì)施加了鍍敷或涂裝的被接合件進(jìn)行接合的情況下，也可得到堅(jiān)實(shí)的接合、尤其是在接合起點(diǎn)處得到堅(jiān)實(shí)的接合的接合方法。圖6(b)所示的供試件(B)通過(guò)使接合工具(24)從接合起點(diǎn)(22)插入(插入工序)，后退至折返點(diǎn)(19)(后退工序)，在折返點(diǎn)(19)處轉(zhuǎn)換為前進(jìn)(折返工序)，接著前進(jìn)至接合終點(diǎn)(21)(前進(jìn)工序)，并在接合終點(diǎn)(21)處上升(拔出工序)而得到。使接合工具在接合起點(diǎn)和折返點(diǎn)之間往返，該折返點(diǎn)與該接合起點(diǎn)相比而設(shè)定在接合終點(diǎn)的相反側(cè)。通過(guò)使以高速旋轉(zhuǎn)的銷部往返，由此在往路中積留于界面的鍍敷層等在返路中被卷起而向熔融金屬內(nèi)分散化，其結(jié)果是，消除了在界面處的斷裂。
【專利說(shuō)明】摩擦攪拌接合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種摩擦攪拌接合技術(shù)的改良。
【背景技術(shù)】
[0002]摩擦攪拌接合法為使高速旋轉(zhuǎn)的接合工具與被接合件接觸，通過(guò)所產(chǎn)生的摩擦熱來(lái)將被接合件彼此接合的接合法。
[0003]但是存在如下顧慮:在將接合工具向被接合件插入的接合起點(diǎn)、或?qū)⒔雍瞎ぞ邚谋唤雍霞纬龅慕雍辖K點(diǎn)處殘留有痕跡，由此產(chǎn)生疲勞龜裂。作為對(duì)策，提出有在從接合中心線偏離的位置處設(shè)置接合起點(diǎn)或者接合終點(diǎn)的方案(例如，參照專利文獻(xiàn)1(圖4)。)。
[0004]如專利文獻(xiàn)I的圖4所示，在從接合中心線X上的接合起點(diǎn)(17)(帶有括號(hào)的數(shù)字表示專利文獻(xiàn)I記載的符號(hào)。以下相同)相對(duì)于接合中心線X而在橫向上離開(kāi)了規(guī)定距離的位置處確定FSW開(kāi)始部(30e)。從FSW開(kāi)始部(30e)開(kāi)始接合，并經(jīng)由接合起點(diǎn)(17)而實(shí)施接合至接合終點(diǎn)(18)。
[0005]由于接合起點(diǎn)(17)從FSW開(kāi)始部(30e)離開(kāi)，因此沒(méi)有成為疲勞龜裂的開(kāi)起點(diǎn)的顧慮。
[0006]但是，近些年，使用在被接合件上施加鍍敷或涂裝的結(jié)構(gòu)。于是，鍍敷物或涂料對(duì)接合界面產(chǎn)生不良影響。即便 通過(guò)專利文獻(xiàn)I的技術(shù)進(jìn)行接合，也可確認(rèn)到接合起點(diǎn)(17)處的接合界面中的接合不良。
[0007]因此，要求有一種即便在對(duì)施加了鍍敷或涂裝的被接合件進(jìn)行接合的情況下，也能夠得到堅(jiān)實(shí)的接合、尤其是在接合起點(diǎn)處得到堅(jiān)實(shí)的接合的接合方法。
[0008]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0009]【專利文獻(xiàn)】
[0010]【專利文獻(xiàn)I】:日本專利第4436099號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]【發(fā)明概要】
[0012]【發(fā)明要解決的課題】
[0013]本發(fā)明的課題在于，提供一種即便在對(duì)施加了鍍敷或涂裝的被接合件進(jìn)行接合的情況下，也可得到堅(jiān)實(shí)的接合、尤其是在接合起點(diǎn)處得到堅(jiān)實(shí)的接合的接合方法。
[0014]【用于解決課題的方案】
[0015]本發(fā)明的第一方面提供一種摩擦攪拌接合方法，向在母材上覆蓋與該母材不同的物質(zhì)而成的第一構(gòu)件重疊第二構(gòu)件，并通過(guò)從該第二構(gòu)件側(cè)插入的接合工具將所述第二構(gòu)件與所述第一構(gòu)件接合，所述摩擦攪拌接合方法的特征在于，包括:
[0016]在通過(guò)接合起點(diǎn)和接合終點(diǎn)的接合線上使所述接合工具面向所述接合起點(diǎn)，并將該接合工具向所述第二構(gòu)件插入的插入工序；
[0017]使所述接合工具沿著所述接合線向與所述接合起點(diǎn)相反側(cè)移動(dòng)規(guī)定距離的后退工序；
[0018]在從所述接合起點(diǎn)離開(kāi)了規(guī)定距離的折返點(diǎn)處進(jìn)行折返的折返工序；
[0019]接著該折返工序，使所述接合工具沿著所述接合線而前進(jìn)至所述接合終點(diǎn)的前進(jìn)工序；以及
[0020]在所述接合終點(diǎn)處將所述接合工具從所述第二構(gòu)件拔出的拔出工序。
[0021]在本發(fā)明的第二方面中，其特征在于，第一構(gòu)件為鍍敷鋼板，母材為鋼板，與母材不同的物質(zhì)為鍍敷層。
[0022]在本發(fā)明的第三方面中，其特征在于，規(guī)定距離為接合工具的銷部的外徑的0.75倍~1.5倍。 [0023]發(fā)明效果
[0024]在本發(fā)明的第一方面中，使接合工具在接合起點(diǎn)與折返點(diǎn)之間往返，該折返點(diǎn)與該接合起點(diǎn)相比而設(shè)定在接合終點(diǎn)的相反側(cè)。通過(guò)使以高速旋轉(zhuǎn)的銷部往返，由此在往路中積留于界面的鍍敷層等在返路中被卷起而向熔融金屬內(nèi)分散化，其結(jié)果是，消除了在界面處的斷裂。
[0025]因而，根據(jù)本發(fā)明，提供一種即便在對(duì)施加了鍍敷或涂裝的被接合件進(jìn)行接合的情況下，也可得到堅(jiān)實(shí)的接合、尤其是在接合起點(diǎn)處得到堅(jiān)實(shí)的接合的接合方法。
[0026]在本發(fā)明的第二方面中，第一構(gòu)件為鍍敷鋼板，母材為鋼板，與母材不同的物質(zhì)為鍍敷層。鍍敷層堅(jiān)硬，在通常的摩擦攪拌接合中，接合起點(diǎn)附近處的分散化困難。在這一點(diǎn)上，本發(fā)明由于使接合工具往返，由此能夠使剝離了的鍍敷層向熔融金屬分散。
[0027]在本發(fā)明的第三方面中，規(guī)定距離為接合工具的銷部的外徑的0.75倍~1.5倍。規(guī)定距離以銷部的外徑的1.0倍左右為基礎(chǔ)。若小于0.75倍，則距離不足而出現(xiàn)攪拌不充分的區(qū)域。另外，由于將折返部切除，因此當(dāng)超過(guò)1.5倍時(shí)，成品率降低。當(dāng)考慮成品率時(shí)，希望止于1.5倍。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是通過(guò)本發(fā)明方法制造的摩擦攪拌接合構(gòu)件的剖視圖。
[0029]圖2是圖1的2部放大部。
[0030]圖3是摩擦攪拌接合構(gòu)件的俯視圖。
[0031]圖4是對(duì)本發(fā)明所涉及的插入工序~后退工序進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0032]圖5是本發(fā)明所涉及的折返工序~拔出工序進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0033]圖6是供試件A、B的剖視圖。
[0034]圖7是表示供試件A、B的抗拉強(qiáng)度的曲線圖。
[0035]符號(hào)說(shuō)明:
[0036]10…摩擦攪拌接合構(gòu)件，11…第一構(gòu)件(鍍敷鋼板)，12…第二構(gòu)件(鋁合金板)，13...焊道，15…母材(鋼板)，16…被覆(鍍敷層)，17…被覆(陽(yáng)離子電沉積層)，18…接合線，19...折返點(diǎn)，21...接合終點(diǎn)，22…接合起點(diǎn)，24…接合工具，26…銷部，L...規(guī)定距離。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下，基于附圖，對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。[0038]【實(shí)施例】
[0039]如圖1所示，通過(guò)摩擦攪拌接合方法制造的摩擦攪拌接合構(gòu)件10包括:第一構(gòu)件
11;第二構(gòu)件12 ;將該第二構(gòu)件12與第一構(gòu)件11接合的焊道13。
[0040]第一構(gòu)件11例如為合金化熱浸鍍鋼板(以下，記作鍍敷鋼板。)。以下，將第一構(gòu)件11解讀為鍍敷鋼板11。
[0041]第二構(gòu)件12例如為鋁合金板。鋁合金板例如為厚度3.0mn^^ADC3-T5MW。將第二構(gòu)件12解讀為鋁合金板12。
[0042]如圖2所示,鍍敷鋼板11例如為270MPa級(jí)鋅鋼板,其包括:作為母材的鋼板15 ；覆蓋在該鋼板15上的作為被覆的通過(guò)合金熱浸鍍法得到的鍍敷層16 ;覆蓋在該鍍敷層16上的作為被覆的陽(yáng)離子電沉積層17。例如，鍍敷鋼板11的厚度為2.0_。鍍敷層16的厚度為5~6μπι，陽(yáng)離子電沉積層17的厚度為2(^111(上限值)。
[0043]如圖3所示，焊道13沿著接合線18延伸，而該接合線18在折返點(diǎn)19與接合終點(diǎn)21之間連續(xù)地形成。接合起點(diǎn)22位于從折返點(diǎn)19向接合起點(diǎn)22離開(kāi)了規(guī)定距離L的接合線18的中途。
[0044]接著，敘述以上所述的摩擦攪拌接合構(gòu)件10的制造方法。
[0045]如圖4(a)所示，在鍍敷鋼板11上載置鋁合金板12，并使接合工具24面向該鋁合金板12的接合起點(diǎn)22的 上方。
[0046]接合工具24具備肩部25和銷部26。銷部26的外徑為7.2mm,長(zhǎng)度為3.1mm。
[0047]如圖4(b)所示，高速旋轉(zhuǎn)的接合工具24的銷部26將鋁合金板12貫通而前端到達(dá)界面(插入工序)。
[0048]如作為圖4(b)的主要部分放大圖的圖4(c)所示，使接合工具24向圖左移動(dòng)距離L。該距離L適合為與銷部26的外徑7.2大致相同的8mm。
[0049]即，使接合工具24從接合起點(diǎn)22后退至折返點(diǎn)19 (后退工序)。
[0050]如圖5(a)所示，當(dāng)接合工具24到達(dá)折返點(diǎn)19時(shí),在從接合起點(diǎn)22至折返點(diǎn)19的期間，在高速旋轉(zhuǎn)的銷部26的作用下，將鍍敷層16及陽(yáng)離子電沉積層17削除。
[0051]在銷橫向移動(dòng)時(shí)的銷部26的行進(jìn)方向前端部對(duì)鍍敷層及陽(yáng)離子電沉積層進(jìn)行撥開(kāi)時(shí)，能夠有效地削除鍍敷層及陽(yáng)離子電沉積層。當(dāng)考慮到這一點(diǎn)時(shí)，可推測(cè)出接合起點(diǎn)22附近在插入工序中僅被銷從上方插入，銷部26的行進(jìn)方向前端部不能通過(guò)橫向移動(dòng)而進(jìn)行撥開(kāi)，從而削除后的鍍敷層16和陽(yáng)離子電沉積層17較多地積留在界面(鍍敷鋼板11與鋁合金板12之間)。
[0052]使接合工具24在折返點(diǎn)16處從后退向前進(jìn)切換(折返工序)。
[0053]如圖5(b)所示，使接合工具24前進(jìn)(前進(jìn)工序)。在該前進(jìn)工序中，首先，接合工具24從折返點(diǎn)19前進(jìn)至接合起點(diǎn)22。在接合起點(diǎn)22附近，積留在界面附近的削除后的鍍敷層16和陽(yáng)離子電沉積層17被銷部26重新攪拌。通過(guò)該攪拌，界面附近的鍍敷層16和陽(yáng)離子電沉積層17被攪拌而分散在熔融金屬內(nèi)。
[0054]需要說(shuō)明的是，接合工具24不在接合起點(diǎn)22處停止，而是連續(xù)性地前進(jìn)。
[0055]在接合終點(diǎn)21處使接合工具24上升(拔出工序)。于是，如圖5(c)所示，得到了由鍍敷鋼板11、鋁合金板12及焊道13構(gòu)成的摩擦攪拌接合構(gòu)件10。
[0056]為了弄清本發(fā)明的后退工序、折返工序及前進(jìn)工序的初始工序的效果，進(jìn)行以下所述的實(shí)驗(yàn)。
[0057](實(shí)驗(yàn)例)
[0058]以下，敘述本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)例。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明并不局限于實(shí)驗(yàn)例。
[0059]〇供試件:
[0060]作為供試件，準(zhǔn)備了圖6 (a)、(b)所示的兩種。
[0061]圖6(a)所示的供試件A為比較例，通過(guò)使接合工具24從接合起點(diǎn)22插入(插入工序)，前進(jìn)至接合終點(diǎn)21 (前進(jìn)工序)，并在接合終點(diǎn)21處上升(拔出工序)而得到。
[0062]圖6 (b)所示的供試件B為實(shí)施例,通過(guò)使接合工具24從接合起點(diǎn)22插入(插入工序)，后退至折返點(diǎn)19 (后退工序)，在折返點(diǎn)19處轉(zhuǎn)換為前進(jìn)(折返工序)，接著前進(jìn)至接合終點(diǎn)21 (前進(jìn)工序)，并在接合終點(diǎn)21處上升(拔出工序)而得到。
[0063]供試件A、B均在相同條件(接合工具的旋轉(zhuǎn)速度:每分鐘1000轉(zhuǎn)，移動(dòng)速度:每分鐘500mm)下實(shí)施了摩擦攪拌接合。
[0064]〇從供試件A的試驗(yàn)片制作:
[0065]通過(guò)將供試件A的焊接線的端部中的接近起點(diǎn)的端部以25mm的寬度進(jìn)行切斷而得到試驗(yàn)片。在相同條件下實(shí)施8次摩擦攪拌接合，制作出8個(gè)供試件A的試驗(yàn)片。
[0066]〇從供試件B的試驗(yàn)片制作:
[0067]通過(guò)將供試件B的焊接線的端部中的接近起點(diǎn)的端部以25_的寬度進(jìn)行切斷而得到試驗(yàn)片。在相同條件下實(shí)施8次摩擦攪拌接合，制作出8個(gè)供試件B的試驗(yàn)片。
[0068]〇基于從供試件A、 B得到的試驗(yàn)片進(jìn)行的拉伸試驗(yàn):
[0069]將得到的試驗(yàn)片(T.P)掛設(shè)在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，來(lái)測(cè)定抗拉強(qiáng)度。其中，測(cè)定值并不是Pa(帕斯卡)，而是由W=每25mm的N(牛頓)來(lái)表示。
[0070]在表1中表示測(cè)定結(jié)果。
[0071]【表1】
【權(quán)利要求】
1.一種摩擦攪拌接合方法，向在母材上覆蓋與該母材不同的物質(zhì)而成的第一構(gòu)件重疊第二構(gòu)件，并通過(guò)從該第二構(gòu)件側(cè)插入的接合工具將所述第二構(gòu)件與所述第一構(gòu)件接合，所述摩擦攪拌接合方法的特征在于，包括: 在通過(guò)接合起點(diǎn)和接合終點(diǎn)的接合線上使所述接合工具面向所述接合起點(diǎn)，并將該接合工具向所述第二構(gòu)件插入的插入工序； 使所述接合工具沿著所述接合線向與所述接合起點(diǎn)相反側(cè)移動(dòng)規(guī)定距離的后退工序; 在從所述接合起點(diǎn)離開(kāi)了規(guī)定距離的折返點(diǎn)處進(jìn)行折返的折返工序； 接著該折返工序，使所述接合工具沿著所述接合線而前進(jìn)至所述接合終點(diǎn)的前進(jìn)工序；以及 在所述接合終點(diǎn)處將所述接合工具從所述第二構(gòu)件拔出的拔出工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于， 所述第一構(gòu)件為鍍敷鋼板，所述母材為鋼板，與所述母材不同的物質(zhì)為鍍敷層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于， 所述規(guī)定距離為所述接合工具的銷部的外徑的0.75倍?1.5倍。
【文檔編號(hào)】B23K20/12GK103658969SQ201310424559
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】佐山滿, 蔦佳佑, 小林努, 大浜彰介, 宮原哲也, 小森勝己, 關(guān)根和弘, 長(zhǎng)田直樹(shù) 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社, 株式會(huì)社F.泰克