專利名稱:接合方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種利用摩擦攪拌的金屬構(gòu)件的接合方法。
背景技術(shù):
接合金屬構(gòu)件彼此的方法已知的有摩擦攪拌接合(FSW = FrictionStirWelding)。摩擦攪拌接合使旋轉(zhuǎn)工具旋轉(zhuǎn)并沿著金屬構(gòu)件彼此的對(duì)接部移動(dòng),通過旋轉(zhuǎn)工具與金屬構(gòu)件的摩擦熱使對(duì)接部的金屬塑性化流動(dòng),藉此,使金屬構(gòu)件彼此做固相接合。而且,一般而言,旋轉(zhuǎn)工具在呈圓柱狀的肩部的下端面突設(shè)有攪拌銷(探針)。
在此,圖42 (a)及圖42 (b)是對(duì)一對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行摩擦攪拌接合的現(xiàn)有的接合方法的剖視圖?,F(xiàn)有的接合方法中,首先如圖42(a)及圖42(b)所示,在第一金屬構(gòu)件100的端部切開的凹槽100a與在第二金屬構(gòu)件101的端部切開的凹槽lOla相對(duì),連接構(gòu)件103嵌合于由凹槽100a、101a所形成的中空部,從而形成被接合金屬構(gòu)件104。然后,從第一金屬構(gòu)件100與第二金屬構(gòu)件101的對(duì)接部110的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌接合。此種現(xiàn)有的接合方法記載于文獻(xiàn)l。 此外,圖43是表示將連接構(gòu)件設(shè)置于具有不同厚度的臺(tái)階部的一對(duì)金屬構(gòu)件之間并進(jìn)行階段性摩擦攪拌的現(xiàn)有的接合方法,圖43a表示接合前,圖43b表示接合后。
如圖43 (a)及圖43 (b)所示,包括使在本體部201的邊緣部具有比本體部201還薄的臺(tái)階部202的第一金屬構(gòu)件210a及第二金屬構(gòu)件210b在臺(tái)階部202彼此對(duì)接的對(duì)接工序;對(duì)臺(tái)階部彼此的對(duì)接部Jd進(jìn)行摩擦攪拌的臺(tái)階部摩擦攪拌工序;將連接構(gòu)件U配置于在對(duì)接工序中所形成的凹部203的連接構(gòu)件配置工序;以及對(duì)第一金屬構(gòu)件210a與連接構(gòu)件U的對(duì)接部Ja及第二金屬構(gòu)件210b與連接構(gòu)件U的對(duì)接部Jb進(jìn)行摩擦攪拌的摩擦攪拌工序。根據(jù)上述接合方法,即使是金屬構(gòu)件的厚度大的構(gòu)件,通過進(jìn)行階段性摩擦攪拌也可以適當(dāng)?shù)亟雍辖饘贅?gòu)件彼此。此種現(xiàn)有的接合方法記載于文獻(xiàn)2。
此外,如圖43b所示,在提高金屬構(gòu)件的氣密性及水密性的情況下,最好對(duì)連接構(gòu)件U的下表面與凹部203的底面的對(duì)接部Jc進(jìn)行摩擦攪拌。即,設(shè)定上述摩擦攪拌工序中所形成的塑性化區(qū)域W的深度Wa比連接構(gòu)件U的厚度Ua還大,并使旋轉(zhuǎn)工具G多次往復(fù)對(duì)對(duì)接部Jc進(jìn)行全面摩擦攪拌。藉此,可提高金屬構(gòu)件的水密性及氣密性。
文獻(xiàn)1 :日本專利特開2004-167498號(hào)公報(bào)
文獻(xiàn)2 :日本專利特開2004-358535號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題 然而,如圖42所示的現(xiàn)有的接合方法中,在設(shè)置連接構(gòu)件103來接合第一金屬構(gòu)件100及第二金屬構(gòu)件101的端部彼此的情況下,由于第一金屬構(gòu)件100與連接構(gòu)件103的對(duì)接部100b及第二金屬構(gòu)件101與連接構(gòu)件103的對(duì)接部101b露出于被接合金屬構(gòu)件104的兩側(cè)面間,因此存在被接合金屬構(gòu)件104的水密性及氣密性降低的問題。
另一方面,在如圖B(b)所示的現(xiàn)有的接合方法中,由于連接構(gòu)件U的底面積越大,旋轉(zhuǎn)工具G的移動(dòng)距離就越大,因此存在作業(yè)繁雜的問題。此外,在連接構(gòu)件U的厚度Ua比在上述摩擦攪拌工序中所形成的塑性化區(qū)域W的深度Wa還大的情況下,由于在對(duì)接部Ja、Jb、 Jc產(chǎn)生未塑性化區(qū)域,因此金屬構(gòu)件的水密性及氣密性難以提高。 從這種觀點(diǎn)出發(fā),本發(fā)明的課題在于提供一種設(shè)置連接構(gòu)件并摩擦攪拌金屬構(gòu)件彼此,可提高金屬構(gòu)件的氣密性及水密性的接合方法。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案 解決這種問題的本發(fā)明的接合方法中,對(duì)于將連接構(gòu)件插入由端部具有凹槽的第
一金屬構(gòu)件及第二金屬構(gòu)件在上述端部彼此對(duì)接而形成的中空部中所形成的被接合金屬
構(gòu)件,使旋轉(zhuǎn)工具在該被接合金屬構(gòu)件上移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,其特征是,包括對(duì)上
述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部,從上述被接合金屬構(gòu)件的表面進(jìn)行摩擦攪
拌的表面?zhèn)冉雍瞎ば?;?duì)上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部,從上述被接合
金屬構(gòu)件的背面進(jìn)行摩擦攪拌的背面?zhèn)冉雍瞎ば?;以及?duì)上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金
屬構(gòu)件的對(duì)接部、上述連接構(gòu)件與上述第一金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及上述連接構(gòu)件與上述第
二金屬構(gòu)件的對(duì)接部,從上述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば颉?根據(jù)上述接合方法,通過對(duì)被接合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌,并對(duì)露
出被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部、上述連接構(gòu)
件與上述第一金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及上述連接構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部進(jìn)行摩
擦攪拌而封閉未塑性化區(qū)域。藉此,可提高被接合金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。 此外,通過將連接構(gòu)件插入第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部,并對(duì)連接構(gòu)
件與第一金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及連接構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌,可提高
接合部的強(qiáng)度。 此外,最好使在上述表面?zhèn)冉雍瞎ば蚣氨趁鎮(zhèn)冉雍瞎ば蛑兴纬傻乃苄曰瘏^(qū)域與上述連接構(gòu)件接觸。根據(jù)上述接合方法,由于遍及被接合金屬構(gòu)件的第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部的全長(zhǎng)而封閉,因此可進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 此外,在上述側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑?,最好使在上述表面?zhèn)冉雍瞎ば蚣氨趁鎮(zhèn)冉雍瞎ば蛑兴纬傻乃苄曰瘏^(qū)域通過上述旋轉(zhuǎn)工具進(jìn)行摩擦攪拌。根據(jù)上述接合方法,由于在側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑兴纬傻乃苄曰瘏^(qū)域與在上述表面?zhèn)冉雍瞎ば蚣氨趁鎮(zhèn)冉雍瞎ば蛑兴纬傻乃苄曰瘏^(qū)域重疊,因此可更進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 此外,本發(fā)明中,對(duì)于被接合金屬構(gòu)件,其包括在端面具有凹槽的第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件;以及插入上述第一金屬構(gòu)件的端面與上述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面對(duì)接而形成中空部中的連接構(gòu)件,使旋轉(zhuǎn)工具在該被接合金屬構(gòu)件上移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,其特征是,包括將上述連接構(gòu)件插入上述第一金屬構(gòu)件的上述凹槽的第一插入工序;對(duì)上述第一金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從上述第一金屬構(gòu)件的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的第一正式接合工序;為使上述第一金屬構(gòu)件的端面對(duì)接于上述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面,將上述連接構(gòu)件插入上述第二金屬構(gòu)件的上述凹槽的第二插入工序;對(duì)上述第一金屬構(gòu)件的端面與上述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部,從被接合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌的第二正式接合工序;對(duì)上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及上述第二金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從上述第二金屬構(gòu)件的端面進(jìn)行摩擦攪拌的第三正式接合工序;以及對(duì)上述第二金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從上述第二金屬構(gòu)件的另一側(cè)的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的第四正式接合工序。 根據(jù)上述接合方法,通過對(duì)被接合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌,并對(duì)露
出被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部、上述連接構(gòu)
件與上述第一金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及上述連接構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部進(jìn)行摩
擦攪拌而封閉未塑性化區(qū)域。藉此,可提高被接合金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。 此外,通過將連接構(gòu)件插入第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部,并對(duì)連接構(gòu)
件與第一金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及連接構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌,從而可
提高接合部的強(qiáng)度。 此外,本發(fā)明中,對(duì)于被接合金屬構(gòu)件,其包括在端面具有凹槽的第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件;以及插入上述第一金屬構(gòu)件的端面與上述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面對(duì)接而形成的中空部中的連接構(gòu)件,使旋轉(zhuǎn)工具在該被接合金屬構(gòu)件上移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,其特征是,包括將上述連接構(gòu)件插入上述第二金屬構(gòu)件的上述凹槽的第三插入工序;對(duì)上述第二金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從上述第二金屬構(gòu)件的另一側(cè)的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的第四正式接合工序;對(duì)上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及上述第二金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從上述第二金屬構(gòu)件的端面進(jìn)行摩擦攪拌的第三正式接合工序;為使上述第一金屬構(gòu)件的端面對(duì)接于上述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面,將上述連接構(gòu)件插入上述第一金屬構(gòu)件的上述凹槽的第四插入工序;對(duì)上述第一金屬構(gòu)件的端面與上述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部,從上述被接合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌的第二正式接合工序;以及對(duì)上述第一金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從上述第一金屬構(gòu)件的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的第一正式接合工序。 根據(jù)上述接合方法,通過對(duì)被接合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌,并對(duì)露
出被接合金屬構(gòu)件側(cè)面的上述第一金屬構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部、上述連接構(gòu)件
與上述第一金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及上述連接構(gòu)件與上述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部進(jìn)行摩擦
攪拌而封閉未塑性化區(qū)域。藉此,可提高被接合金屬構(gòu)件的兩側(cè)面間的氣密性及水密性。 此外,通過將連接構(gòu)件插入第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部,并對(duì)連接構(gòu)
件與第一金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及連接構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌,從而可
提高接合部的強(qiáng)度。 此外,在本發(fā)明中,最好使在上述第一正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域與在上述第二正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,使在上述第二正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域與在上述第三正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,并使在上述第三正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域與在上述第四正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重 根據(jù)上述接合方法,由于使通過各接合工序所形成的塑性化區(qū)域重疊而封閉對(duì)接部,因此可進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 此外,本發(fā)明中,對(duì)于被接合金屬構(gòu)件,其包括在端面具有凹槽的第一金屬構(gòu)件、第二金屬構(gòu)件和第三金屬構(gòu)件;以及插入上述凹槽的連接構(gòu)件,將上述第一金屬構(gòu)件及上述第三金屬構(gòu)件插入上述連接構(gòu)件的兩側(cè),并將上述第二金屬構(gòu)件插入上述第一金屬構(gòu)件與上述第三金屬構(gòu)件之間而形成俯視方向呈T字狀的被接合金屬構(gòu)件,使旋轉(zhuǎn)工具在該被
7接合金屬構(gòu)件上移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,其特征是,包括將上述第一金屬構(gòu)件與上述第三金屬構(gòu)件插入上述連接構(gòu)件的兩側(cè)的第五插入工序;對(duì)上述第一金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部以及上述第三金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從上述連接構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的第五正式接合工序;將上述第二金屬構(gòu)件插入上述連接構(gòu)件的第六插入工序;對(duì)上述第一金屬構(gòu)件的端面與上述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部、上述第二金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部、上述第三金屬構(gòu)件的端面與上述第二金屬構(gòu)件的另一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部,從上述第二金屬構(gòu)件的端面進(jìn)行摩擦攪拌的第六正式接合工序;以及對(duì)上述第一金屬構(gòu)件的端面與上述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部,從上述被接合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌,并對(duì)上述第三金屬構(gòu)件的端面與上述第二金屬構(gòu)件的另一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部,從上述被接合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌的第七正式接合工序。 根據(jù)上述接合方法,即使是插入第一金屬構(gòu)件、第二金屬構(gòu)件、第三金屬構(gòu)件及連
接構(gòu)件而形成俯視方向呈T字狀的被接合金屬構(gòu)件,通過對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面的
對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌,可提高被接合金屬構(gòu)件的水密性及氣密性。此外,設(shè)置連接構(gòu)件,通
過對(duì)連接構(gòu)件與各金屬構(gòu)件的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌,可提高接合部的強(qiáng)度。 此外,在本發(fā)明中,最好使在上述第五正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域與在
上述第六正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,并使在上述第六正式接合工序中所形
成的塑性化區(qū)域與在上述第七正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊。 根據(jù)上述接合方法,由于使通過各接合工序所形成的塑性化區(qū)域重疊而封閉對(duì)接
部,因此可進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 此外,本發(fā)明中,對(duì)二個(gè)金屬構(gòu)件彼此的對(duì)接部以及設(shè)于上述金屬構(gòu)件彼此之間的連接構(gòu)件與上述各金屬構(gòu)件的對(duì)接部,使旋轉(zhuǎn)工具移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,其特征是,包括使在本體部的端部具有比上述本體部還薄的臺(tái)階部的二個(gè)上述金屬構(gòu)件的上述臺(tái)階部彼此對(duì)接而在上述本體部間形成凹部的對(duì)接工序;對(duì)上述臺(tái)階部彼此的對(duì)接部,從表面及背面中任意一側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌的第一臺(tái)階部正式接合工序;將上述連接構(gòu)件插入上述凹部,將上述連接構(gòu)件對(duì)接于上述兩本體部的連接構(gòu)件配置工序;對(duì)一個(gè)上述金屬構(gòu)件的上述本體部與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從表面進(jìn)行摩擦攪拌的第一表面正式接合工序;對(duì)另
一個(gè)上述金屬構(gòu)件的上述本體部與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從表面進(jìn)行摩擦攪拌的第二表
面正式接合工序;以及對(duì)一個(gè)上述金屬構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部以及另一個(gè)上述金屬
構(gòu)件與上述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的側(cè)面正式接合工序,使在上述第一
臺(tái)階部正式接合工序及上述側(cè)面正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,使在上述第一
表面正式接合工序及上述側(cè)面正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,并使在上述第二
表面正式接合工序及上述側(cè)面正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊。 根據(jù)上述接合方法,對(duì)露出金屬構(gòu)件的側(cè)面的對(duì)接部,從側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌,通過
使在各正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,可封閉對(duì)接部。藉此,可提高被接合金屬
構(gòu)件的氣密性及水密性。 此外,在本發(fā)明中,最好還包括對(duì)上述臺(tái)階部彼此的對(duì)接部,從表面及背面中任意另一側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌的第二臺(tái)階部正式接合工序,使在上述第一臺(tái)階部正式接合工序和上述第二臺(tái)階部正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊。
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根據(jù)上述接合方法,由于遍及臺(tái)階部彼此對(duì)接部的深度方向的全長(zhǎng)而進(jìn)行摩擦攪拌,因此能可靠地封閉對(duì)接部。 此外,在本發(fā)明中,最好在上述側(cè)面正式接合工序中遍及上述臺(tái)階部彼此的對(duì)接部的全長(zhǎng)而進(jìn)行摩擦攪拌。 根據(jù)上述接合方法,在側(cè)面正式接合工序中,通過對(duì)臺(tái)階部彼此的對(duì)接部的未塑性化區(qū)域進(jìn)行摩擦攪拌,可更可靠地封閉。 此外,在本發(fā)明中,在上述第一表面正式接合工序及上述第二表面正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域中,在從一側(cè)的側(cè)面連通于另一側(cè)的側(cè)面的隧道狀空洞缺陷形成于一側(cè)上述金屬構(gòu)件以及另一側(cè)上述金屬構(gòu)件的情況下,最好在上述側(cè)面正式接合工序中,設(shè)定上述側(cè)面正式接合工序的開始位置,使得在上述旋轉(zhuǎn)工具作右旋轉(zhuǎn)的情況下,上述連接構(gòu)件位于其行進(jìn)方向的左側(cè),設(shè)定上述側(cè)面正式接合工序的開始位置,使得在上述旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)的情況下,上述連接構(gòu)件位于其行進(jìn)方向的右側(cè)。 在此,在第一表面正式接合工序及第二表面正式接合工序中,當(dāng)使旋轉(zhuǎn)工具作右旋轉(zhuǎn)時(shí),可能在行進(jìn)方向左側(cè)形成連通兩側(cè)面間的隧道狀的空洞缺陷,當(dāng)使旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)時(shí),可能在行進(jìn)方向右側(cè)形成連通兩側(cè)面間的隧道狀的空洞缺陷。上述的空洞缺陷是金屬構(gòu)件的氣密性及水密性降低的主要原因。 但是,根據(jù)本發(fā)明的接合方法,通過對(duì)應(yīng)于形成隧道狀的空洞缺陷的位置設(shè)定側(cè)
面正式接合工序中的旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)方向及開始位置,可適當(dāng)?shù)胤忾]隧道狀的空洞缺陷。 此外,在本發(fā)明中,在上述第一表面正式接合工序及上述第二表面正式接合工序
中所形成的塑性化區(qū)域中,在從一側(cè)的側(cè)面連通于另一側(cè)的側(cè)面的隧道狀空洞缺陷僅形成
于上述連接構(gòu)件的情況下,最好設(shè)定上述側(cè)面正式接合工序的開始位置,使得在上述旋轉(zhuǎn)
工具作右旋轉(zhuǎn)的情況下,上述連接構(gòu)件位于其行進(jìn)方向的右側(cè),設(shè)定上述側(cè)面正式接合工
序的開始位置,使得在上述旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)的情況下,上述連接構(gòu)件位于其行進(jìn)方向的 根據(jù)上述接合方法,通過對(duì)應(yīng)于形成隧道狀空洞缺陷的位置設(shè)定側(cè)面正式接合工
序中的旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)方向及開始位置,可適當(dāng)?shù)胤忾]隧道狀空洞缺陷。 發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明的接合方法,在設(shè)置連接構(gòu)件并摩擦攪拌金屬構(gòu)件彼此的情況下,可提高金屬構(gòu)件的氣密性及水密性。
圖i是實(shí)施方式一的接合方法的整體立體圖。 圖2是表示實(shí)施方式一的對(duì)接工序的圖,圖2a是立體圖,圖2b是側(cè)視圖。 圖3是表示實(shí)施方式一的突出材配置工序的圖,圖3a是立體圖,圖3b是圖3a的
俯視圖。 圖4a是圖3b的1_1線剖視圖,圖4b是圖3b的II-II線剖視圖。 圖5是表示實(shí)施方式一的旋轉(zhuǎn)工具的圖,圖5a是小型旋轉(zhuǎn)工具的側(cè)視圖,圖5b是
大型旋轉(zhuǎn)工具的側(cè)視圖。 圖6是表示實(shí)施方式一的小型旋轉(zhuǎn)工具的使用狀態(tài)的圖,圖6a是小型旋轉(zhuǎn)工具抵接于第一突出材的圖,圖6b是小型旋轉(zhuǎn)工具壓入第一突出材的圖。 圖7是表示實(shí)施方式一的第一預(yù)備工序的第一突出材接合工序、臨時(shí)接合工序及第二突出材接合工序的俯視圖。 圖8是實(shí)施方式一的表面?zhèn)冉雍瞎ば虻膱D7的III-III箭頭方向的剖視圖,圖8a是表示開始位置部分的摩擦攪拌接合的圖,圖8b是表示中間部分的摩擦攪拌接合的圖,圖8c是表示結(jié)束位置部分的摩擦攪拌接合的圖。 圖9a是在實(shí)施方式一的第二準(zhǔn)備工序的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序后,從表面?zhèn)?br>
對(duì)接部Jl朝向第一金屬構(gòu)件la側(cè)的剖視圖,圖9b是表示實(shí)施方式一的第二預(yù)備工序的第
二突出材接合工序、臨時(shí)接合工序以及第一突出材接合工序的俯視圖。 圖10是表示實(shí)施方式一的背面?zhèn)冉雍瞎ば虻膱D9b的IV-IV線剖視圖,圖10a是
表示開始位置部分的摩擦攪拌接合的圖,圖10b是中間部分的摩擦攪拌接合的圖。 圖11是實(shí)施方式一中,在背面?zhèn)冉雍瞎ば蚝笄谐怀霾牡臓顟B(tài)的立體圖。 圖12是表示實(shí)施方式一的第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば虻膱D,圖12a是前半部分的俯視
圖,圖12b是后半部分的俯視圖。 圖13是實(shí)施方式三的接合方法的整體立體圖。
圖14是實(shí)施方式三的被接合金屬構(gòu)件的分解立體圖。 圖15a至圖15c是從三個(gè)方向表示實(shí)施方式三的被接合金屬構(gòu)件的立體圖。
圖16是表示實(shí)施方式三的圖,圖16a是第一插入工序的立體圖,圖16b是第一正式接合工序的俯視圖。 圖17是實(shí)施方式三的第二插入工序的立體圖。 圖18是表示實(shí)施方式三的第二正式接合工序的圖,其中,圖18a是俯視圖,圖18b是圖18a的V-V線剖視圖。 圖19是實(shí)施方式三的第三正式接合工序的俯視圖。
圖20是實(shí)施方式三的第四正式接合工序的俯視圖。
圖21是實(shí)施方式三的內(nèi)側(cè)角部的摩擦攪拌例的立體圖。 圖22是表示實(shí)施方式四的圖,圖22a是第三插入工序的立體圖,圖22b是第四正式接合工序的俯視圖。 圖23是表示實(shí)施方式四的圖,圖23a是第四插入工序的側(cè)視圖,圖23b是第三正式接合工序的俯視圖。 圖24是表示實(shí)施方式四的圖,圖24a是第二正式接合工序的俯視圖,圖24b是圖24a的VI-VI線剖視圖。 圖25是表示實(shí)施方式四的第一正式接合工序的圖,圖25a表示第一連接對(duì)接部接合工序,圖25b表示內(nèi)側(cè)角部接合工序,圖25c表示第二連接對(duì)接部接合工序。
圖26是表示實(shí)施方式五的接合方法的圖,圖26a是整體立體圖,圖26b是圖26a的VII-VII線剖視圖。 圖27是實(shí)施方式五的被接合金屬構(gòu)件的分解立體圖。
圖28是實(shí)施方式五的第五正式接合工序的俯視圖。
圖29是實(shí)施方式五的第六正式接合工序的俯視圖。
圖30是實(shí)施方式五的第七正式接合工序的俯視圖。
10
圖31是實(shí)施方式六的接合方法的整體立體圖。 圖32是表示實(shí)施方式六的對(duì)接工序的圖,圖32a是立體圖,圖32b是俯視圖,圖
32c是圖32b的I-I線剖視圖,圖32d是圖32b的II-II線剖視圖。 圖33是實(shí)施方式六的第一臺(tái)階部臨時(shí)接合工序的俯視圖。 圖34a、圖34b是實(shí)施方式六的第一臺(tái)階部正式接合工序的剖視圖。 圖35a及圖35b是實(shí)施方式六的連接構(gòu)件配置工序的立體圖。 圖36a是圖35b的俯視圖,圖36b是圖36a的IV-IV線剖視圖。 圖37是實(shí)施方式六的表面臨時(shí)接合工序的俯視圖。 圖38是實(shí)施方式六的表面正式接合工序的俯視圖。 圖39是實(shí)施方式六的第二臺(tái)階部正式接合工序的俯視圖。 圖40a是實(shí)施方式六的側(cè)面正式接合工序的俯視圖,圖40b是實(shí)施方式七的側(cè)面正式接合工序的俯視圖。 圖41是側(cè)面正式接合工序的接合方法的立體示意圖,圖41a表示第一方式,圖41b表示第二方式。 圖42a及圖42b是對(duì)一對(duì)金屬構(gòu)件進(jìn)行摩擦攪拌接合的現(xiàn)有的接合方法的剖視圖。 圖43是在具有厚度不同的臺(tái)階部的一對(duì)金屬構(gòu)件之間設(shè)置連接構(gòu)件,并階段性地進(jìn)行摩擦攪拌的現(xiàn)有的接合方法的圖,圖43a表示接合前,圖43b表示接合后。(符號(hào)說明)1 被接合金屬構(gòu)件;la '第一金屬構(gòu)件;lb 第二金屬構(gòu)件;2 '第一突出材;3 第二突出材;70 ' 被接合金屬構(gòu)件700 凹部;710a 第一金屬構(gòu)件
710b 第二金屬構(gòu)件;720 連接構(gòu)件;A 表面;B '背面;C 第一側(cè)面;D '第二側(cè)面;F 小型旋轉(zhuǎn)工具;G '大型旋轉(zhuǎn)工具;J 對(duì)接部;K '凹槽;P 下孔;U '連接構(gòu)件;W、w 塑性化區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示,實(shí)施方式一的接合方法的特征是,將連接構(gòu)件U1插入由第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb對(duì)接而形成的中空部,并通過對(duì)第一金屬構(gòu)件la與連接構(gòu)件Ul以及第二金屬構(gòu)件lb與連接構(gòu)件U1的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌而接合。 首先,詳細(xì)說明本實(shí)施方式的接合方法的被接合金屬構(gòu)件l,并詳細(xì)說明在接合該被接合金屬構(gòu)件1時(shí)所使用的第一突出材2與第二突出材3。 如圖2a及圖2b所示,在本實(shí)施方式中,被接合金屬構(gòu)件1包括在端部形成有凹槽ka、kb的一對(duì)第一金屬構(gòu)件la和第二金屬構(gòu)件lb ;以及插入由第一金屬構(gòu)件la與第二金屬構(gòu)件lb對(duì)接所形成的中空部中的連接構(gòu)件U(U1)。 第一金屬構(gòu)件la的截面呈矩形,在端面Tl上形成有從第一側(cè)面14a朝第二側(cè)面15b連續(xù)的截面呈矩形的凹槽ka。第二金屬構(gòu)件lb是與第一金屬構(gòu)件la大致相同形狀的金屬構(gòu)件。形成于第二金屬構(gòu)件lb的凹槽kb與第一金屬構(gòu)件la的凹槽ka相對(duì)配置,通過使第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb對(duì)接而形成中空部。 在本實(shí)施方式中,第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb是相同組成的金屬材料,由例如鋁、鋁合金、銅、銅合金、鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等可摩擦攪拌的金屬材料所構(gòu)成。
而且,如圖1所示,被接合金屬構(gòu)件1的表面為表面A、背面為背面B、一側(cè)的側(cè)面為第一側(cè)面C、另一側(cè)的側(cè)面為第二側(cè)面D。此外,本實(shí)施方式的上下左右前后根據(jù)圖1的箭頭確定。 連接構(gòu)件U1是截面呈矩形的長(zhǎng)方體,連接構(gòu)件U1的長(zhǎng)度方向的兩端面與第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb的兩側(cè)面齊平。連接構(gòu)件U1的高度^與第一金屬構(gòu)件la的凹槽ka的高度、及第二金屬構(gòu)件lb的凹槽kb的高度k3大致相等。此外,連接構(gòu)件Ul的寬度u2與凹槽ka的寬度k2和凹槽kb的寬度k4的和大致相等。即,如圖2b所示,連接構(gòu)件U1大致無間隙地插入被接合金屬構(gòu)件1的中空部。在本實(shí)施方式中,連接構(gòu)件U1由與第一金屬構(gòu)件la相同的材料構(gòu)成。 如圖1及圖2b所示,在被接合金屬構(gòu)件1的表面A偵U,第一金屬構(gòu)件la與第二金屬構(gòu)件lb對(duì)接的部分為表面?zhèn)葘?duì)接部Jl。此外,在被接合金屬構(gòu)件1的背面B側(cè),第一金屬構(gòu)件la與第二金屬構(gòu)件lb對(duì)接的部分為背面?zhèn)葘?duì)接部J2。此外,在第一側(cè)面C及第二側(cè)面D側(cè),連接構(gòu)件U1與第二金屬構(gòu)件lb對(duì)接的部分為第二金屬側(cè)連接對(duì)接部J3。此外,連接構(gòu)件Ul與第一金屬構(gòu)件la對(duì)接的部分為第一金屬側(cè)連接對(duì)接部J4。
如圖2、圖3a及圖3b所示,第一突出材2及第二突出材3是為夾持被接合金屬構(gòu)件1的表面?zhèn)葘?duì)接部Jl以及背面?zhèn)葘?duì)接部J2而配置的構(gòu)件,分別添設(shè)于被接合金屬構(gòu)件l,覆蓋隱藏出現(xiàn)于第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的第一金屬構(gòu)件la與第二金屬構(gòu)件lb的接縫(邊界線)。雖然第一突出材2及第二突出材3的材質(zhì)并無特別限制,但在本實(shí)施方式中,由與被接合金屬構(gòu)件1相同組成的金屬材料所構(gòu)成。此外,雖然第一突出材2及第二突出材3的形狀、尺寸并無特別限制,但在本實(shí)施方式中,其厚度尺寸與表面?zhèn)葘?duì)接部Jl處的被接合金屬構(gòu)件1的厚度尺寸相同。 接著,參照?qǐng)D5詳細(xì)說明用于摩擦攪拌的小型的旋轉(zhuǎn)工具F(以下,稱為"小型旋轉(zhuǎn)工具F")及大型的旋轉(zhuǎn)工具G (以下稱"大型旋轉(zhuǎn)工具G")。 圖5a所示的小型旋轉(zhuǎn)工具F由工具鋼等比被接合金屬構(gòu)件1還硬的金屬材料所構(gòu)成,具有呈圓柱狀的肩部F1、突設(shè)于該肩部F1的下端面Fll的攪拌銷(探針)F2。雖然小型旋轉(zhuǎn)工具F的尺寸、形狀對(duì)應(yīng)于被接合金屬構(gòu)件1的材質(zhì)及厚度等而設(shè)定,但至少比后述表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑兴褂玫拇笮托D(zhuǎn)工具G(參照?qǐng)D5b)小。這樣,由于可用小負(fù)載進(jìn)行接合,因此可降低接合時(shí)施加于摩擦攪拌裝置的負(fù)載,即使是比較復(fù)雜的路徑也可以順利地進(jìn)行摩擦攪拌。此外,由于小型旋轉(zhuǎn)工具F的移動(dòng)速度(輸送速度)可比大型旋轉(zhuǎn)工具G的移動(dòng)速度高,因此可降低接合所需要的作業(yè)時(shí)間及成本。 肩部F1的下端面F11是起到推壓塑性化流動(dòng)金屬而防止飛散至周圍作用的部位。在本實(shí)施方式中形成凹面狀。雖然肩部F1的外徑^的尺寸并無特別限制,但在本實(shí)施方
12式中比大型旋轉(zhuǎn)工具G的肩部G1的外徑^小。 攪拌銷F2從肩部F1的下端面Fll的中央垂下,在本實(shí)施方式中,形成前端細(xì)的圓錐臺(tái)狀。此外,在攪拌銷F2的周面形成有刻設(shè)成螺旋狀的攪拌翼。雖然攪拌銷F2的外徑的大小并無特別限制,但在本實(shí)施方式中,最大外徑X2比大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的最大外徑(上端徑)Y"j、,且最小外徑(下端徑)Xs比攪拌銷G2的最小外徑(下端徑)Y"J、。攪拌銷F2的長(zhǎng)度L2最好比大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷的長(zhǎng)度(參照?qǐng)D5b)小。
圖5b所示的大型旋轉(zhuǎn)工具G由工具鋼等比被接合金屬構(gòu)件1還硬的金屬材料所構(gòu)成,具有呈圓柱狀的肩部G1以及突設(shè)于該肩部G1的下端面Gll的攪拌銷(探針)G2。
肩部G1的下端面Gll與小型旋轉(zhuǎn)工具F相同,形成凹面狀。攪拌銷G2從肩部G1的下端面Gll的中央垂下,在本實(shí)施方式中,形成前端細(xì)的圓錐臺(tái)狀。此外,在攪拌銷G2的周面形成有刻設(shè)成螺旋狀的攪拌翼。 以下,詳細(xì)說明本實(shí)施方式的接合方法。本實(shí)施方式的接合方法包括(1)第一準(zhǔn)備工序、(2)第一預(yù)備工序、(3)表面?zhèn)冉雍瞎ば颉?4)第二準(zhǔn)備工序、(5)第二預(yù)備工序、(6)背面?zhèn)冉雍瞎ば颉?7)突出材切除工序、(8)第三準(zhǔn)備工序、(9)第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば颉?10)第四準(zhǔn)備工序、(11)第二側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば颉?12)突出材切除工序。
(l)第一準(zhǔn)備工序 參照?qǐng)D2至圖4說明第一準(zhǔn)備工序。第一準(zhǔn)備工序是準(zhǔn)備設(shè)于被接合金屬構(gòu)件1的摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置的抵接構(gòu)件(第一突出材2及第二突出材3)的工序。在本實(shí)施方式中,第一準(zhǔn)備工序包括使第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu)件lb對(duì)接,并將連接構(gòu)件Ul插入中空部的對(duì)接工序;將第一突出材2與第二突出材3配置于被接合金屬構(gòu)件1的表面?zhèn)葘?duì)接部J1的兩側(cè)的突出材配置工序;通過焊接第一突出材2與第二突出材3而臨時(shí)接合被接合金屬構(gòu)件1的臨時(shí)接合工序;以及將被接合金屬構(gòu)件1設(shè)置于摩擦攪拌裝置的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。
(1-1)對(duì)接工序 如圖2及圖3所示,在對(duì)接工序中,使第二金屬構(gòu)件lb的端面T2緊貼于第一金屬
構(gòu)件la的端面,并將連接構(gòu)件Ul插入由凹槽ka、 kb所形成的中空部。 此外,如圖4等所示,第一金屬構(gòu)件la的表面12a與第二金屬構(gòu)件lb的表面12b
齊平,且第一金屬構(gòu)件la的背面13a與第二金屬構(gòu)件lb的背面13b齊平。此外,同樣地,
第一金屬構(gòu)件la的第一側(cè)面14a與第二金屬構(gòu)件lb的第一側(cè)面14b齊平,第一金屬構(gòu)件
la的第二側(cè)面15a與第二金屬構(gòu)件lb的第二側(cè)面15b齊平。 (1-2)突出材配置工序 如圖2a及圖2b所示,在突出材配置工序中,沿著表面?zhèn)葘?duì)接部Jl將第一突出材2配置于第二側(cè)面D側(cè),并使其抵接面抵接于第二側(cè)面D。而且,沿著表面?zhèn)葘?duì)接部Jl將第二突出材3配置于第一側(cè)面C,使其抵接面抵接于第一側(cè)面C。此時(shí),如圖4b所示,第一突出材2的表面22和第二突出材3的表面32與被接合金屬構(gòu)件1的表面A齊平,且第一突出材2的背面23和第二突出材3的背面33與被接合金屬構(gòu)件1的背面B齊平。
(1-3)臨時(shí)焊接工序 如圖3a及圖3b所示,在臨時(shí)焊接工序中,焊接由被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2所形成的內(nèi)側(cè)角部2a、2b,從而臨時(shí)接合被接合金屬構(gòu)件l與第一突出材2。而且,通過焊接由被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3所形成的內(nèi)側(cè)角部3a、3b來臨時(shí)接合被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3。 而且,可遍及內(nèi)側(cè)角部2a、2b及3a、3b的全長(zhǎng)而連續(xù)地進(jìn)行焊接,也可斷續(xù)地進(jìn)行焊接。此外,在第一準(zhǔn)備工序中,當(dāng)省略臨時(shí)焊接工序時(shí),在未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上,可進(jìn)行對(duì)接工序及突出材配置工序。
(1-4)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序 在被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序中,被接合金屬構(gòu)件1的表面A朝向上方,將被接合金屬構(gòu)件l固定于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上。而且,在本實(shí)施方式中,從臺(tái)架上方進(jìn)行摩擦攪拌。
(2)第一預(yù)備工序 第一預(yù)備工序是在表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑斑M(jìn)行的工序,在本實(shí)施方式中,包括在表面A側(cè)接合被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2的對(duì)接部j2的第一突出材接合工序;臨時(shí)接合被接合金屬構(gòu)件1的表面?zhèn)葘?duì)接部Jl的臨時(shí)接合工序;接合被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3的對(duì)接部j3的第二突出材接合工序;以及在表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑械哪Σ翑嚢璧拈_始位置形成下孔的下孔形成工序。 如圖7所示,在第一預(yù)備工序中,使一小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)而形成連續(xù)的移動(dòng)軌跡(bead),對(duì)對(duì)接部J2、jl、j3進(jìn)行連續(xù)的摩擦攪拌。即,插入摩擦攪拌的開始位置SP1的小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2(參照?qǐng)D5a)在中途不脫離地移動(dòng)至結(jié)束位置E『而且,在本實(shí)施方式中,雖然將摩擦攪拌的開始位置SP1設(shè)于第一突出材2,將摩擦攪拌的結(jié)束位置EM設(shè)于第二突出材3,但并非限定開始位置SM與結(jié)束位置^的位置。此外,在本實(shí)施方式中,小型旋轉(zhuǎn)工具F及大型旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向都是右旋轉(zhuǎn)。這樣,通過使小型旋轉(zhuǎn)工具F及大型旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)方向一致,可節(jié)省作業(yè)手續(xù)。 參照?qǐng)D6及圖7詳細(xì)說明本實(shí)施方式的第一預(yù)備工序中摩擦攪拌的順序。
首先,如圖6a所示,使小型旋轉(zhuǎn)工具F位于設(shè)在第一突出材2的適當(dāng)位置的開始位置SP1的正上方,接著,使小型旋轉(zhuǎn)工具F邊作右旋轉(zhuǎn)邊下降,從而將攪拌銷F2推壓至開始位置SP1。雖然小型旋轉(zhuǎn)工具F的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)于被摩擦攪拌的被接合金屬構(gòu)件1等的材質(zhì)及厚度而設(shè)定,但大多情況下設(shè)定于500 2000(rpm)范圍內(nèi)。 當(dāng)攪拌銷F2接觸于第一突出材2的表面22時(shí),由于摩擦熱使攪拌銷F2周圍的金屬塑性化流動(dòng),如圖6b所示,攪拌銷F2插入第一突出材2。 在攪拌銷F2整體進(jìn)入第一突出材2,且肩部F1的下端面Fll的整個(gè)表面接觸于第一突出材2的表面22后,如圖7所示,使小型旋轉(zhuǎn)工具F邊旋轉(zhuǎn)邊朝第一突出材接合工序的起點(diǎn)s2做相對(duì)移動(dòng)。 雖然小型旋轉(zhuǎn)工具F的移動(dòng)速度(輸送速度)對(duì)應(yīng)于攪拌銷F2的尺寸 形狀、被摩擦攪拌的被接合金屬構(gòu)件1等的材質(zhì)及厚度等而設(shè)定,但大多情況下,設(shè)定于100 1000(mm/分)范圍內(nèi)。小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度與插入時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度相同或更低。而且,在小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)時(shí),雖然肩部F1的軸線可相對(duì)于鉛垂線稍微向行進(jìn)方向的后側(cè)傾斜,但若不傾斜而呈鉛垂,則小型旋轉(zhuǎn)工具F的方向轉(zhuǎn)換變得容易,可做復(fù)雜的動(dòng)作。當(dāng)小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)時(shí),其攪拌銷F2周圍的金屬依次塑性化流動(dòng),并在離開攪拌銷F2的位置上使塑性化流動(dòng)的金屬再次硬化。
在使小型旋轉(zhuǎn)工具F做相對(duì)移動(dòng),并連續(xù)摩擦攪拌至第一突出材接合工序的起點(diǎn) s2之后,在起點(diǎn)s2使小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而依此狀態(tài)移至第一突出材接合工序。
(2-1)第一突出材接合工序 在第一突出材接合工序中,對(duì)第一突出材2與被接合金屬構(gòu)件1的對(duì)接部j2進(jìn)行 摩擦攪拌。具體而言,在被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2的接縫(邊界線)上設(shè)定摩擦 攪拌的路徑,沿該路徑使小型旋轉(zhuǎn)工具F做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部j2進(jìn)行摩擦攪拌。而 且,在本實(shí)施方式中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離地從第一突出材接合工序的起點(diǎn)s2 連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至終點(diǎn)e2。 而且,在使小型旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)的情況下,由于可能在小型旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn) 方向的左側(cè)產(chǎn)生微小的空洞缺陷,因此,最好設(shè)定第一突出材接合工序的起點(diǎn)s2和終點(diǎn)e2 的位置,以使被接合金屬構(gòu)件1位于小型旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的右側(cè)。這樣,由于難以在 被接合金屬構(gòu)件1側(cè)產(chǎn)生空洞缺陷,因此可得到高質(zhì)量的接合體。 同樣地,在使小型旋轉(zhuǎn)工具F作左旋轉(zhuǎn)的情況下,由于可能在小型旋轉(zhuǎn)工具F的行 進(jìn)方向的右側(cè)產(chǎn)生微小的空洞缺陷,因此,最好設(shè)定第一突出材接合工序的起點(diǎn)和終點(diǎn)的 位置,以使被接合金屬構(gòu)件1位于小型旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的左側(cè)。具體而言,雖然省略 了圖示,但可在小型旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)的情況下的終點(diǎn)e2的位置上設(shè)置起點(diǎn),在小型旋 轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)的情況下的起點(diǎn)s2的位置上設(shè)置終點(diǎn)。 而且,當(dāng)小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2進(jìn)入對(duì)接部j2時(shí),雖然將被接合金屬構(gòu)件1
與第一突出材2拉離的力作用,但由于通過焊接由被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2所形
成的內(nèi)側(cè)角部2a、2b(參照?qǐng)D3)而進(jìn)行臨時(shí)接合,因此被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2
之間不會(huì)產(chǎn)生開縫。 (2-2)臨時(shí)接合工序 在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)第一突出材接合工序的終點(diǎn)e2之后,在終點(diǎn)e2使摩擦攪 拌不結(jié)束而連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl,并依此狀態(tài)移至臨時(shí)接合工序。 即,使小型旋轉(zhuǎn)工具F從第一突出材接合工序的終點(diǎn)e2至臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl不脫離 地繼續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌,而且,在起點(diǎn)sl使小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而移至臨時(shí)接合工序。這 樣,在第一突出材接合工序的終點(diǎn)e2的小型旋轉(zhuǎn)工具F的脫離作業(yè)是不需要的,此外,由于 不需要在臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl的小型旋轉(zhuǎn)工具F的插入作業(yè),因此,可有效、迅速地進(jìn)行 預(yù)備性的接合作業(yè)。 在本實(shí)施方式中,將從第一突出材接合工序的終點(diǎn)e2至臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl 的摩擦攪拌路徑設(shè)定于第一突出材2上,使小型旋轉(zhuǎn)工具F從第一突出材接合工序的終點(diǎn) e2移動(dòng)至臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl時(shí)的移動(dòng)軌跡形成于第一突出材2。這樣,從第一突出材 接合工序的終點(diǎn)e2至臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl的工序中,由于空洞缺陷難以產(chǎn)生于被接合 金屬構(gòu)件1,因此可得到高質(zhì)量的接合體。 在臨時(shí)接合工序中,對(duì)被接合金屬構(gòu)件l的表面?zhèn)葘?duì)接部J1(參照?qǐng)D7)進(jìn)行摩擦 攪拌。具體而言,將摩擦攪拌的路徑設(shè)定于被接合金屬構(gòu)件l的接縫(邊界線)上,使小型 旋轉(zhuǎn)工具F沿著該路徑做相對(duì)移動(dòng),遍及表面?zhèn)葘?duì)接部Jl的全長(zhǎng)而連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。而 且,在本實(shí)施方式中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F在圖中不脫離地從臨時(shí)接合工序的起點(diǎn)sl至終點(diǎn) el連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。
在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el之后,在終點(diǎn)el摩擦攪拌不結(jié)束 而連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3,并依此狀態(tài)移至第二突出材接合工 序。即,使小型旋轉(zhuǎn)工具F從臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el至第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3不 脫離地繼續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌,而且,在起點(diǎn)s3使小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而移至第二突出材接 合工序。 在本實(shí)施方式中,將從臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el至第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3 的摩擦攪拌的路徑設(shè)定于第二突出材3上,使小型旋轉(zhuǎn)工具F從臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el移 動(dòng)至第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3時(shí)的移動(dòng)軌跡形成于第二突出材3上。這樣,由于在從 臨時(shí)接合工序的終點(diǎn)el至第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3的工序中,在被接合金屬構(gòu)件1 難以產(chǎn)生空洞缺陷,因此可得到高質(zhì)量的接合體。
(2-3)第二突出材接合工序 在第二突出材接合工序中,對(duì)被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3的對(duì)接部j3進(jìn)行 摩擦攪拌。具體而言,將摩擦攪拌的路徑設(shè)定于被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3的接縫 (邊界線)上,使小型旋轉(zhuǎn)工具F沿該路徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部j3進(jìn)行摩擦攪拌。而 且,在本實(shí)施方式中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離地從第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3 連續(xù)摩擦攪拌至終點(diǎn)e3。 而且,由于使小型旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn),因此,設(shè)定第二突出材接合工序的起點(diǎn)s3
與終點(diǎn)e3的位置,以使被接合金屬構(gòu)件1位于小型旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的右側(cè)。 此外,當(dāng)小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2進(jìn)入對(duì)接部j3時(shí),將被接合金屬構(gòu)件1與第
二突出材3拉離力作用,但由于通過焊接被接合金屬構(gòu)件l與第二突出材3的內(nèi)側(cè)角部3a、
3b(參照?qǐng)D3)而臨時(shí)接合,因此,被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3之間不會(huì)產(chǎn)生開縫。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)第二突出材接合工序的終點(diǎn)e3之后,在終點(diǎn)e3不結(jié)束摩
擦攪拌而連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至設(shè)于第二突出材3的結(jié)束位置E『而且,在本實(shí)施方式中,
將結(jié)束位置EM設(shè)定于出現(xiàn)于被接合金屬構(gòu)件1的表面A側(cè)的接縫(邊界線)的延長(zhǎng)線上。
即,結(jié)束位置EP1也是后述表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑械哪Σ翑嚢璧拈_始位置SM1。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)結(jié)束位置EP1之后,使小型旋轉(zhuǎn)工具F邊旋轉(zhuǎn)邊上升,從而
使攪拌銷F2從結(jié)束位置EP1脫離。 以上,對(duì)第一突出材接合工序、臨時(shí)接合工序以及第二突出材接合工序做了說明, 但在各接合工序中的軌跡僅是例示,其它形態(tài)亦可。此外,也可省略第一突出材接合工序及 第二突出材接合工序而僅進(jìn)行臨時(shí)接合工序。
(2-4)下孔形成工序 接著,進(jìn)行下孔形成工序。如圖5b所示,下孔形成工序是在表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑械?摩擦攪拌的開始位置形成下孔P1的工序。在第一預(yù)備工序中的下孔形成工序中,在設(shè)定于 第二突出材3的表面32的開始位置SM1形成下孔Pl。 設(shè)置下孔P1的目的在于降低大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的插入阻力(壓入阻 力),在本實(shí)施方式中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2 (參照?qǐng)D5a)脫離時(shí)所形成的沖孔Hl 以未圖示的鉆具等擴(kuò)孔而形成。若利用沖孔H1,則由于可簡(jiǎn)化下孔P1的形成工序,可縮短 作業(yè)時(shí)間。雖然下孔P1的形態(tài)并無特別限制,但在本實(shí)施方式中為圓筒狀。而且,雖然在 本實(shí)施方式中,在第二突出材3形成下孔P1 ,但下孔Pl的位置并無特別限制,可形成于第一
16突出材2,也可形成于對(duì)接部j2、 j3,但最好如本實(shí)施方式所述,形成于出現(xiàn)于被接合金屬 構(gòu)件1的表面A側(cè)的被接合金屬構(gòu)件1的接縫(邊界線)的延長(zhǎng)線上。
而且,雖然在本實(shí)施方式中,以將小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2 (參照?qǐng)D5a)的沖孔 Hl做擴(kuò)孔而形成下孔P1的情況為例做了說明,但在攪拌銷F2的最大外徑^比大型旋轉(zhuǎn)工 具G的攪拌銷G2的最小外徑Y(jié)3大,且攪拌銷F2的最大外徑X2比攪拌銷G2的最大外徑Y(jié)2 還小(Y3 < X2 < Y2)的情況下,也可將攪拌銷F2的沖孔HI依此狀態(tài)作為下孔Pl。
(3)表面?zhèn)冉雍瞎ば?表面?zhèn)冉雍瞎ば蚴钦嬲亟雍媳唤雍辖饘贅?gòu)件1的表面A側(cè)的表面?zhèn)葘?duì)接部Jl 的工序。在本實(shí)施方式的表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑?,使用圖5b所示的大型旋轉(zhuǎn)工具G對(duì)臨時(shí)接合 狀態(tài)的表面?zhèn)葘?duì)接部Jl從被接合金屬構(gòu)件1的表面A側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌。
如圖8a 圖8c所示,在表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑?,將大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2插入 (壓入)形成于幵始位置Sm的下孔P1,使已插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié)束 位置E『S卩,在表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑?,從下孔P1開始進(jìn)行摩擦攪拌,并連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌直 到結(jié)束位置Em為止。 在此,由于在上述第一預(yù)備工序結(jié)束的時(shí)間點(diǎn),具有小型旋轉(zhuǎn)工具F的摩擦攪拌 裝置位于第二突出材3的結(jié)束位置EP1的正上方(參照?qǐng)D7),當(dāng)SM1為表面?zhèn)冉雍瞎ば虻拈_ 始位置時(shí),能使具有大型旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置不移動(dòng)而進(jìn)行表面?zhèn)冉雍瞎ば?,可?jiǎn) 化作業(yè)。 而且,在本實(shí)施方式中,雖然在第二突出材3上設(shè)置摩擦攪拌的開始位置S^在第 一突出材2上設(shè)置結(jié)束位置E^但開始位置SM1和結(jié)束位置EM1的位置并無限定。
參照?qǐng)D8a 圖8c更詳細(xì)地說明表面?zhèn)冉雍瞎ば颉?首先,如圖8a所示,使大型旋轉(zhuǎn)工具G位于下孔Pl(開始位置SM》的正上方,接著, 使大型旋轉(zhuǎn)工具G邊作右旋轉(zhuǎn)邊下降,從而將攪拌銷G2的前端插入下孔Pl。當(dāng)攪拌銷G2 進(jìn)入下孔P1時(shí),攪拌銷G2的周面(側(cè)面)抵接于下孔P1的孔壁,金屬?gòu)目妆陂_始塑性化 流動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)此狀態(tài)時(shí),塑性化流動(dòng)的金屬在攪拌銷G2的周面被壓退,攪拌銷G2被壓入, 從而可降低壓入初期階段的壓入阻力。此外,由于在大型旋轉(zhuǎn)工具G的肩部G1抵接于第二 突出材3的表面32之前,攪拌銷G2抵接于下孔Pl的孔壁而產(chǎn)生摩擦熱,因此可縮短到達(dá) 塑性化流動(dòng)的時(shí)間。即,可降低摩擦攪拌裝置的負(fù)載,此外,還可縮短正式接合所需要的作 業(yè)時(shí)間。 在攪拌銷G2的整體進(jìn)入第二突出材3,且肩部G1的下端面G11的整個(gè)表面接觸于 第二突出材3的表面32之后,如圖8b所示,邊進(jìn)行摩擦攪拌邊使大型旋轉(zhuǎn)工具G朝被接合 金屬構(gòu)件l的表面?zhèn)葘?duì)接部J1的一端進(jìn)行相對(duì)移動(dòng),而且,橫越過對(duì)接部j3而突入表面?zhèn)?對(duì)接部Jl。當(dāng)使大型旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí),其攪拌銷G2的周圍的金屬依次塑性化流動(dòng),并在 離開攪拌銷G2的位置上,塑性化流動(dòng)的金屬再次硬化而形成塑性化區(qū)域(以下稱"表面?zhèn)?塑性化區(qū)域Wl")。而且,塑性化區(qū)域包括由旋轉(zhuǎn)工具的摩擦熱加熱而呈現(xiàn)塑性化的狀態(tài)以 及旋轉(zhuǎn)工具通過后回復(fù)至常溫的狀態(tài)。 在本實(shí)施方式中,表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1的深度Wa最好比從被接合金屬構(gòu)件1的 表面A至連接構(gòu)件U1的上表面的距離Ua還大。即,通過使表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1接觸于連 接構(gòu)件Ul,并遍及表面?zhèn)葘?duì)接部Jl的深度方向的全長(zhǎng)而進(jìn)行摩擦攪拌,因此可進(jìn)一步提高
17產(chǎn)品的質(zhì)量。 雖然大型旋轉(zhuǎn)工具G的移動(dòng)速度(輸送速度)對(duì)應(yīng)于攪拌銷G2的尺寸 形狀、 被摩擦攪拌的被接合金屬構(gòu)件1等的材質(zhì)和厚度等而設(shè)定,但在大多情況下,設(shè)定于30 300(咖/分)范圍內(nèi)。 在進(jìn)入被接合金屬構(gòu)件1的熱量有可能過大的情況下,最好將水從表面A側(cè)供給 至大型旋轉(zhuǎn)工具G的周圍而進(jìn)行冷卻。而且,當(dāng)冷卻水進(jìn)入第一金屬構(gòu)件la及第二金屬構(gòu) 件lb之間時(shí),在接合面(端面Tl、T2,參照?qǐng)D3b)可能會(huì)產(chǎn)生氧化膜,但由于在本實(shí)施方式 中進(jìn)行臨時(shí)接合工序而封閉開縫,冷卻水難以進(jìn)入被接合金屬構(gòu)件1之間,因此不會(huì)使接 合部的質(zhì)量變差。 在被接合金屬構(gòu)件1的表面?zhèn)葘?duì)接部Jl,將摩擦攪拌的路徑設(shè)定于被接合金屬構(gòu) 件1的接縫上(臨時(shí)接合工序中的移動(dòng)軌跡上),使大型旋轉(zhuǎn)工具G沿該路徑做相對(duì)移動(dòng), 從而從表面?zhèn)葘?duì)接部Jl的一端至另一端連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。在使大型旋轉(zhuǎn)工具G相對(duì)移 動(dòng)至表面?zhèn)葘?duì)接部J1的另一端之后,邊進(jìn)行摩擦攪拌邊橫越過對(duì)接部j2,并依此狀態(tài)朝結(jié) 束位置Em做相對(duì)移動(dòng)。 而且,由于在本實(shí)施方式中,在出現(xiàn)于被接合金屬構(gòu)件1的表面A側(cè)的被接合金屬 構(gòu)件l的接縫(邊界線)的延長(zhǎng)線上設(shè)定摩擦攪拌的開始位置S^因此,可使表面?zhèn)冉雍瞎?序中的摩擦攪拌的路徑成一直線。當(dāng)摩擦攪拌的路徑成一直線時(shí),由于可將大型旋轉(zhuǎn)工具 G的移動(dòng)距離抑制至最小限度,因此,可有效地進(jìn)行表面?zhèn)冉雍瞎ば颍?,可降低大型旋轉(zhuǎn) 工具G的磨損量。 在大型旋轉(zhuǎn)工具G到達(dá)結(jié)束位置EM1之后,如圖8c所示,使大型旋轉(zhuǎn)工具G邊旋轉(zhuǎn) 邊上升,從而使攪拌銷G2從結(jié)束位置EM1 (參照?qǐng)D8b)脫離。而且,當(dāng)在結(jié)束位置EM1攪拌銷 G2脫離至上方時(shí),不可避免地形成與攪拌銷G2大致相同形狀的沖孔Ql,在本實(shí)施方式中依 此狀態(tài)而保留。 大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2從結(jié)束位置EM1脫離時(shí)的大型旋轉(zhuǎn)工具G的旋轉(zhuǎn)速度 (脫離時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度)最好比移動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度還高。這樣,與脫離時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度和移動(dòng)時(shí) 的旋轉(zhuǎn)速度相同的情況相比,由于攪拌銷G2的脫離阻力變小,在結(jié)束位置EM可迅速地進(jìn)行 攪拌銷G2的脫離作業(yè)。 而且,雖然在本實(shí)施方式中,在表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑斑M(jìn)行第一預(yù)備工序,但也可省
略第一預(yù)備工序,在第一準(zhǔn)備工序之后即進(jìn)行表面?zhèn)冉雍瞎ば颉?(4)第二準(zhǔn)備工序 第二準(zhǔn)備工序是在第二預(yù)備工序之前進(jìn)行的準(zhǔn)備工序。在本實(shí)施方式中,包括使 被接合金屬構(gòu)件1的背面B側(cè)朝向上方而再次設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置的被接合金屬 構(gòu)件設(shè)置工序。
(4-1)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序 在被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序中,在解除完成表面?zhèn)冉雍瞎ば虻谋唤雍辖饘贅?gòu)件1 的約束后,將被接合金屬構(gòu)件1的表面背面反轉(zhuǎn),使背面B側(cè)朝向上方而再次設(shè)置于摩擦攪 拌裝置的臺(tái)架上,在本實(shí)施方式中,如圖1所示,使被接合金屬構(gòu)件1繞前后軸做半周旋轉(zhuǎn), 從而使被接合金屬構(gòu)件1的表面背面反轉(zhuǎn)。 在此,圖9a是在實(shí)施方式一的第二準(zhǔn)備工序的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序后,從表
18面?zhèn)葘?duì)接部Jl朝向第一金屬構(gòu)件la側(cè)的剖視圖。如圖9a所示,在被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工 序中,被接合金屬構(gòu)件1的上表面為背面B,且在從表面?zhèn)葘?duì)接部Jl側(cè)朝向第一金屬構(gòu)件 la時(shí),第二突出材3位于被接合金屬構(gòu)件1的左側(cè),第一突出材2位于被接合金屬構(gòu)件1的 而且,也可不通過摩擦攪拌裝置解除被接合金屬構(gòu)件1的約束而使表面背面旋 轉(zhuǎn)。
(5)第二預(yù)備工序 第二預(yù)備工序是在背面?zhèn)冉雍瞎ば蛑八M(jìn)行的工序,包括在背面B側(cè),將被接 合金屬構(gòu)件1與第二突出材3的對(duì)接部j3接合的第二突出材接合工序;對(duì)被接合金屬構(gòu) 件1的背面?zhèn)葘?duì)接部J2進(jìn)行臨時(shí)接合的臨時(shí)接合工序;將被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材 2的對(duì)接部j2接合的第一突出材接合工序;以及在背面?zhèn)冉雍瞎ば蛑械哪Σ翑嚢璧拈_始位 置形成下孔的下孔形成工序。 (5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時(shí)接合工序以及(5-3)第一突出材接合工序
(5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時(shí)接合工序以及(5-3)第一突出材接合工序 是與上述第一預(yù)備工序的(2-3)第二突出材接合工序、(2-2)臨時(shí)接合工序以及(2-1)第 一突出材接合工序大致相同的工序。如圖9b所示,使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)而形成連續(xù)的移 動(dòng)軌跡(bead),依照對(duì)接部J3、J2、J2的順序連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。即,使已插入摩擦攪拌的 開始位置SP2的小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2(參照?qǐng)D5a)在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié)束位置 E^從而連續(xù)進(jìn)行(5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時(shí)接合工序以及(5-3)第一突出材 接合工序。而且,結(jié)束位置EP2是之后進(jìn)行的背面?zhèn)冉雍瞎ば虻拈_始位置S。
在此,在第一預(yù)備工序中,如圖7所示,從第一突出材2側(cè)依次進(jìn)行(2-1)第一突 出材接合工序、(2-2)臨時(shí)接合工序以及(2-3)第二突出材接合工序。另一方面,在第二預(yù) 備工序中,在從背面?zhèn)葘?duì)接部J2朝向第一金屬構(gòu)件la側(cè)時(shí),第二突出材3位于被接合金屬 構(gòu)件1的左側(cè),且由于在表面?zhèn)冉雍瞎ば蛲瓿傻臅r(shí)間點(diǎn),具有大型旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝 置位于第二突出材3的上方,因此,從第二突出材3側(cè)依次進(jìn)行(5-1)第二突出材接合工 序、(5-2)臨時(shí)接合工序以及(5-3)第一突出材接合工序。這樣,由于具有小型旋轉(zhuǎn)工具F 的摩擦攪拌裝置的移動(dòng)距離變小,可使作業(yè)變得省力。 而且,由于(5-1)第二突出材接合工序、(5-2)臨時(shí)接合工序以及(5-3)第一突出
材接合工序的詳細(xì)說明與第一預(yù)備工序大致相同而省略。
(5-4)下孔形成工序 如圖10a所示,下孔形成工序是在背面?zhèn)冉雍瞎ば虻哪Σ翑嚢璧拈_始位置S形成
下孔P2的工序。S卩,下孔形成工序是在大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的插入預(yù)定位置形成
下孔P2的工序。藉此,可降低大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的插入阻力(壓入阻力)。 而且,由于(5-4)下孔形成工序與第一預(yù)備工序的(2-4)下孔形成工序大致相同,
因此省略詳細(xì)說明。 (6)背面?zhèn)冉雍瞎ば?背面?zhèn)冉雍瞎ば蚴钦嬲亟雍媳唤雍辖饘贅?gòu)件1的背面B側(cè)的背面?zhèn)葘?duì)接部J2 的工序。在本實(shí)施方式的背面?zhèn)冉雍瞎ば蛑校褂么笮托D(zhuǎn)工具G對(duì)臨時(shí)接合狀態(tài)的背面 側(cè)對(duì)接部J2從被接合金屬構(gòu)件1的背面B側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌。
19
如圖10a、圖10b所示,在背面?zhèn)冉雍瞎ば蛑?,將大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2插入 (壓入)設(shè)于第一突出材2的背面23的SM2,已插入的攪拌銷G2在中途不脫離而移動(dòng)至結(jié) 束位置E。在背面?zhèn)冉雍瞎ば蛑校瑥南驴譖2開始摩擦攪拌,并連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至結(jié)束位 置E。當(dāng)使大型旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí),其攪拌銷G2周圍的金屬依次塑性化流動(dòng),并在離開攪 拌銷G2的位置上,塑性化流動(dòng)的金屬再次硬化而形成塑性化區(qū)域(以下稱為"背面?zhèn)人苄?化區(qū)域W2")。 在本實(shí)施方式中,背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的深度Wa最好比從被接合金屬構(gòu)件1的 背面B至連接構(gòu)件U1的上表面的距離i^還大。即,通過使背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2接觸于連接 構(gòu)件Ul ,遍及背面?zhèn)葘?duì)接部J2的深度方向的全長(zhǎng)進(jìn)行摩擦攪拌,因此可提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
在此,由于在第二預(yù)備工序結(jié)束的時(shí)間點(diǎn),具有小型旋轉(zhuǎn)工具F的摩擦攪拌裝置 位于第一突出材2的結(jié)束位置EP2的正上方(參照?qǐng)D9b),當(dāng)背面?zhèn)冉雍瞎ば虻拈_始位置SM2 設(shè)定于第一突出材2的上方時(shí),能使具有大型旋轉(zhuǎn)工具G的摩擦攪拌裝置不移動(dòng)而進(jìn)行表 面?zhèn)冉雍瞎ば?,從而可省略作業(yè)。 而且,由于背面?zhèn)冉雍瞎ば蚺c表面?zhèn)冉雍瞎ば虼笾孪嗟?,因此省略詳?xì)說明。而 且,在本實(shí)施方式中,進(jìn)行了第二預(yù)備工序,但也可省略第二預(yù)備工序而在表面?zhèn)冉雍瞎ば?之后直接進(jìn)行背面?zhèn)冉雍瞎ば颉?
(7)突出材切除工序 在突出材切除工序中,從被接合金屬構(gòu)件1將第一突出材2及第二突出材3切除。 在本實(shí)施方式中,將完成背面?zhèn)冉雍瞎ば虻谋唤雍辖饘贅?gòu)件1從摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上暫 時(shí)取下,使用未圖示的切銷工具沿著對(duì)接部j2、 j3將第一突出材2及第二突出材3切除。
圖11是在實(shí)施方式一中將背面?zhèn)冉雍瞎ば蚝蟮耐怀霾那谐蟮臓顟B(tài)的立體圖。 如圖11所示,表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2從第一側(cè)面C側(cè)橫越至第二側(cè) 面D側(cè)而連續(xù)地形成。 在此,在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2中,在大型旋轉(zhuǎn)工具G的行 進(jìn)方向(參照箭頭VpV》左側(cè),S卩,可能在第二金屬lb上,從第一側(cè)面C側(cè)橫越至第二側(cè)面 D側(cè)產(chǎn)生未圖示的連續(xù)的隧道狀空洞缺陷。 此外,在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的兩端可能將未圖示的氧 化膜巻入。氧化膜是由于形成于第一側(cè)面C及第二突出材3、第二側(cè)面D及第一突出材2的 氧化膜巻入被接合金屬構(gòu)件1的內(nèi)部而形成的。 因此,在形成隧道狀的空洞缺陷及氧化膜的情況下,也可進(jìn)行通過焊接而利用焊 接金屬掩埋該缺陷(空隙)的修補(bǔ)工序。
(8)第三準(zhǔn)備工序 第三準(zhǔn)備工序是在第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑斑M(jìn)行的工序,是準(zhǔn)備設(shè)置有被接合金
屬構(gòu)件1的摩擦攪拌的開始位置及結(jié)束位置的第一突出材2及第二突出材3的工序。在本
實(shí)施方式中,第三準(zhǔn)備工序包括將第一突出材2及第二突出材3配置于被接合金屬構(gòu)件1
的表面A及背面B的突出材配置工序;通過焊接第一突出材2與第二突出材3而臨時(shí)接合
于被接合金屬構(gòu)件1的臨時(shí)焊接工序;以及將被接合金屬構(gòu)件1設(shè)置于摩擦攪拌裝置的被
接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。 (8-1)突出材配置工序
如圖12a所示,突出材配置工序是沿著被接合金屬構(gòu)件1的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1 的長(zhǎng)度方向配置第一突出材2,并沿著背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2的長(zhǎng)度方向配置第二突出材3 的工序。第一突出材2與第二突出材3的表面及背面與第一側(cè)面C及第二側(cè)面D齊平。
由于(8-1)突出材配置工序與(1-2)突出材配置工序大致相同,因此省略其詳細(xì) 說明。 (8-2)臨時(shí)焊接工序 如圖12a所示,在臨時(shí)焊接工序中,焊接由被接合金屬構(gòu)件l與第一突出材2所形 成的內(nèi)側(cè)角部而臨時(shí)接合被接合金屬構(gòu)件1與第一突出材2。此外,焊接由被接合金屬構(gòu)件 1與第二突出材3所形成的內(nèi)側(cè)角部而臨時(shí)接合被接合金屬構(gòu)件1與第二突出材3。
(8-3)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序 如圖12a所示,在被接合金屬工序中,使被接合金屬構(gòu)件1的第一側(cè)面C朝向上 方,并將被接合金屬構(gòu)件1固定于未圖示的摩擦攪拌裝置的臺(tái)架上。 而且,也可在摩擦攪拌裝置上配置第一突出材2及第二突出材3,在進(jìn)行被接合金 屬構(gòu)件設(shè)置工序之后進(jìn)行臨時(shí)焊接接合。
(9)第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば?在第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑校诘谝粋?cè)面C上,對(duì)第一金屬構(gòu)件la與第二金屬構(gòu)件 lb的表面?zhèn)葘?duì)接部Jl、背面?zhèn)葘?duì)接部J2以及第一金屬構(gòu)件la與連接構(gòu)件Ul的第二金屬 側(cè)連接對(duì)接部J3、第二金屬構(gòu)件lb與連接構(gòu)件U1的第一金屬側(cè)連接對(duì)接部J4以連續(xù)的軌 跡進(jìn)行摩擦攪拌接合。 在本實(shí)施方式中,第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば虬Σ翑嚢璞砻鍭側(cè)的表面?zhèn)葘?duì)接部 Jl的表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序;摩擦攪拌第二金屬構(gòu)件lb與連接構(gòu)件U1的第二金屬側(cè)連接 對(duì)接部J3的第二金屬側(cè)對(duì)接部接合工序;摩擦攪拌背面B側(cè)的背面?zhèn)葘?duì)接部J2的背面?zhèn)?對(duì)接部接合工序;再次摩擦攪拌背面?zhèn)葘?duì)接部J2的背面?zhèn)葘?duì)接部再接合工序;摩擦攪拌第 一金屬構(gòu)件la與連接構(gòu)件Ul的第一金屬側(cè)連接對(duì)接部J4的第一金屬側(cè)連接對(duì)接部接合 工序;以及再次摩擦攪拌表面A側(cè)的表面?zhèn)葘?duì)接部Jl的表面?zhèn)葘?duì)接部再接合工序。
而且,在第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑校褂眯』剞D(zhuǎn)比較有效的小型旋轉(zhuǎn)工具F作右旋 轉(zhuǎn)。
(9-1)表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序 如圖12a所示,表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序是對(duì)露出第一側(cè)面C的表面?zhèn)葘?duì)接部Jl進(jìn) 行摩擦攪拌的工序。在本實(shí)施方式中,由于已在上述表面?zhèn)冉雍瞎ば蛑?,遍及露出第一?cè)面 C的表面?zhèn)葘?duì)接部Jl的全長(zhǎng)進(jìn)行摩擦攪拌,因此,將再次摩擦攪拌表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl。
S卩,在本實(shí)施方式的表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序中,從設(shè)定于第一突出材2的開始位 置SM3起至表面?zhèn)葘?duì)接部Jl與連接構(gòu)件Ul抵接的抵接點(diǎn)f2為止連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。在將 小型旋轉(zhuǎn)工具F推壓于設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM3之后,使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至 表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序的起點(diǎn)fl。然后,使小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離地移動(dòng)至抵接點(diǎn)f2。
根據(jù)表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序,通過再次摩擦攪拌表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1,即使在表 面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W1產(chǎn)生氧化膜的巻入和空洞缺陷的情況下,也可以通過表面?zhèn)葘?duì)接部接 合工序而適當(dāng)?shù)匦扪a(bǔ)該缺陷。
(9-2)第二金屬側(cè)連接對(duì)接部接合工序
第二金屬側(cè)連接對(duì)接部接合工序是對(duì)第二金屬構(gòu)件lb與連接構(gòu)件Ul的第二金屬 側(cè)連接對(duì)接部J3進(jìn)行摩擦攪拌的工序。使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至抵接點(diǎn)f2之后,使其不 脫離而依此狀態(tài)移至第二金屬側(cè)連接對(duì)接部接合工序。然后,沿著第二金屬側(cè)連接對(duì)接部 J3進(jìn)行摩擦攪拌,使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至背面?zhèn)葘?duì)接部J2與連接構(gòu)件Ul的抵接點(diǎn)f3為 止。
(9-3)背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序 背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序是對(duì)露出第一側(cè)面C的背面?zhèn)葘?duì)接部J2進(jìn)行摩擦攪拌的 工序。在本實(shí)施方式中,由于已在上述背面?zhèn)冉雍瞎ば蛑斜榧奥冻龅谝粋?cè)面C的背面?zhèn)葘?duì) 接部J2的全長(zhǎng)而進(jìn)行摩擦攪拌,因此將再次摩擦攪拌背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2。
S卩,本實(shí)施方式的背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序是從抵接點(diǎn)f3至設(shè)置于第二突出材3的 折返點(diǎn)RM3連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌的工序。即,在使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至抵接點(diǎn)f3之后,使其 不脫離而依此狀態(tài)移至背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序。然后,使小型移動(dòng)工具F通過設(shè)定于第二 突出材3與被接合金屬構(gòu)件1的背面B的對(duì)接部j3的背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序的終點(diǎn)f4,并 移動(dòng)至折返點(diǎn)RM3。 藉此,可對(duì)背面?zhèn)葘?duì)接部J2更可靠地進(jìn)行摩擦攪拌。此外,即使在背面?zhèn)人苄曰?br>
區(qū)域W2產(chǎn)生氧化膜的巻入和空洞缺陷時(shí),也可以適當(dāng)?shù)匦扪a(bǔ)該缺陷。 (9-4)背面?zhèn)葘?duì)接部再接合工序 背面?zhèn)葘?duì)接部再接合工序是從折返點(diǎn)RM3連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合至抵接點(diǎn)f 3的工 序。使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至折返點(diǎn)RM3之后,使其不脫離而依此狀態(tài)移至背面?zhèn)葘?duì)接部再 接合工序。即,(9-4)背面?zhèn)葘?duì)接部再接合工序是與(9-3)背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序的行進(jìn) 方向相反的工序。 (9-5)第一金屬側(cè)連接對(duì)接部接合工序 如圖12b所示,第一金屬側(cè)連接對(duì)接部接合工序是對(duì)第一金屬構(gòu)件la與連接構(gòu)件 Ul的第一金屬側(cè)連接對(duì)接部J4進(jìn)行摩擦攪拌的工序。使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至抵接點(diǎn)f3 之后,使其不脫離而依此狀態(tài)移至第一金屬側(cè)連接對(duì)接部接合工序。然后,沿著第一金屬側(cè) 連接對(duì)接部J4進(jìn)行摩擦攪拌,并使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至抵接點(diǎn)f2。
(9-6)表面?zhèn)葘?duì)接部再接合工序 表面?zhèn)葘?duì)接部再接合工序是從抵接點(diǎn)f 2連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合至開始位置SM3的 工序。使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至抵接點(diǎn)f2之后,使其不脫離而依此狀態(tài)移至表面?zhèn)葘?duì)接部 再接合工序。即,(9-6)表面?zhèn)葘?duì)接部再接合工序是與(9-1)表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序的行 進(jìn)方向相反的工序。在小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至結(jié)束位置EM3之后,使小型旋轉(zhuǎn)工具F從第一 突出材2脫離。而且,在以上說明的第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑兴纬傻乃苄曰瘏^(qū)域?yàn)榈谝粋?cè) 面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域w3。 這樣,通過進(jìn)行第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば?,?duì)表面?zhèn)葘?duì)接部Jl(表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域 Wl)、背面?zhèn)葘?duì)接部J2 (背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2)、第二金屬側(cè)連接對(duì)接部J3及第一金屬側(cè)連 接對(duì)接部J4進(jìn)行摩擦攪拌接合,從而可封閉露出第一側(cè)面C的對(duì)接部。即,通過使第一側(cè) 面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域w3、表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl以及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2重疊,能可靠地封閉對(duì) 接部。此外,通過以連續(xù)的軌跡進(jìn)行摩擦攪拌,可更有效地進(jìn)行接合作業(yè)。
(10)第四準(zhǔn)備工序
22
在第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蚪Y(jié)束之后,暫時(shí)解除被接合金屬構(gòu)件1的約束,使第二側(cè) 面D側(cè)朝向上方,并再次將被接合金屬構(gòu)件1固定于摩擦攪拌裝置上。
(11)第二側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば?在第二側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑?,在第二?cè)面D上對(duì)表面?zhèn)葘?duì)接部J1、背面?zhèn)葘?duì)接部J2、 第二金屬側(cè)連接對(duì)接部J3以及第一金屬側(cè)連接對(duì)接部J4進(jìn)行摩擦攪拌,藉此來封閉露出 第二側(cè)面D的對(duì)接部。由于第二側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蚺c第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば虼笾孪嗤?,因此?略其詳細(xì)說明。 根據(jù)第二側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば颍ㄟ^使在第二側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑兴纬傻乃苄曰瘏^(qū)域 與表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W2重疊,可更可靠地封閉對(duì)接部。此外,通過 以連續(xù)的軌跡進(jìn)行摩擦攪拌,可更有效地進(jìn)行接合作業(yè)。 第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蚣暗诙?cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛟诒緦?shí)施方式中如前所述進(jìn)行,但并 不限定于該工序。小型旋轉(zhuǎn)工具F的軌跡可以是其它的軌跡,也可以不以連續(xù)軌跡進(jìn)行。此 外,在第一側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蚣暗诙?cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑兴纬傻乃苄曰瘏^(qū)域中產(chǎn)生隧道狀缺 陷及氧化膜巻入的情況下,最好通過焊接等填充該缺陷。 根據(jù)以上說明的第一實(shí)施方式,在摩擦攪拌被接合金屬構(gòu)件1的表面A及背面B 之后,通過對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件1的第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的第二金屬側(cè)連接對(duì)接部 J3及第一金屬側(cè)連接對(duì)接部J4進(jìn)行摩擦攪拌,從而能可靠地封閉未塑性化區(qū)域。藉此,可 提高被接合金屬構(gòu)件1的氣密性及水密性。 此外,通過將連接構(gòu)件U插入由第一金屬構(gòu)件la與第二金屬構(gòu)件lb對(duì)接而形成 的中空部,并對(duì)連接構(gòu)件U與被接合金屬構(gòu)件1進(jìn)行摩擦攪拌接合,從而可提高接合部的強(qiáng) 度。此外,通過以連續(xù)軌跡進(jìn)行第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的摩擦攪拌,可提高生產(chǎn)效率。
而且,最好在各工序中進(jìn)行摩擦攪拌之后,將各工序中產(chǎn)生的毛邊除去而得到平 滑的表面。藉此,在各突出材配置工序中,可使突出材緊貼于被接合金屬構(gòu)件1。
實(shí)施方式二 實(shí)施方式二是將實(shí)施方式一的工序順序做以改變的接合方法。
在實(shí)施方式二的接合方法中,可在進(jìn)行上述的(8)第三準(zhǔn)備工序、(9)第一側(cè)面?zhèn)?接合工序、(10)第四準(zhǔn)備工序以及(11)第二側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑笤龠M(jìn)行(3)表面?zhèn)冉雍?工序、(6)背面?zhèn)冉雍瞎ば颉?即,可在首先對(duì)第一側(cè)面C及第二側(cè)面D進(jìn)行摩擦攪拌接合之后,對(duì)表面A側(cè)及背 面B側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌。這樣,即便在工序交換之前從側(cè)面?zhèn)冗M(jìn)行摩擦攪拌接合,也能得到與 實(shí)施方式一大致相同的效果。
實(shí)施方式三 如圖13所示,在實(shí)施方式三中,使第一金屬構(gòu)件20a的端面與第二金屬構(gòu)件20b 的側(cè)面對(duì)接而形成被接合金屬構(gòu)件20,并對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件20的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪 拌。在這點(diǎn)上與實(shí)施方式一不同。即,如圖14所示,在第一金屬構(gòu)件20a與第二金屬構(gòu)件 20b的端部分別切開凹槽kc、 kd,將連接構(gòu)件U2插入由第一金屬構(gòu)件20a與第二金屬構(gòu)件 20b對(duì)接而形成的中空部。然后,對(duì)第一金屬構(gòu)件20a與第二金屬構(gòu)件20b的對(duì)接部、第一 金屬構(gòu)件20a與連接構(gòu)件U2的對(duì)接部、第二金屬構(gòu)件20b與連接構(gòu)件U2的對(duì)接部、第二金 屬構(gòu)件20b與連接構(gòu)件U2的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌。
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首先,對(duì)實(shí)施方式三的被接合金屬構(gòu)件20進(jìn)行說明。 如圖13及圖14所示,被接合金屬構(gòu)件20由第一金屬構(gòu)件20a、第二金屬構(gòu)件20b 以及連接構(gòu)件U2構(gòu)成,第一金屬構(gòu)件20a與第二金屬構(gòu)件20b從俯視方向看大致呈直角。
第一金屬構(gòu)件20a是截面呈矩形的金屬構(gòu)件,在端面Tl從第一側(cè)面Sl橫越第二 側(cè)面S2形成連續(xù)的凹槽kc。凹槽kc的截面呈矩形,高度為p^寬度為p^長(zhǎng)度為p3。
第二金屬構(gòu)件20b是截面呈矩形的金屬構(gòu)件,在端面T2從第三側(cè)面S3橫越第四 側(cè)面S4形成連續(xù)的凹槽kd。凹槽kd的截面呈矩形,高度為A、寬度為化、長(zhǎng)度為q3。
連接構(gòu)件U2是呈長(zhǎng)方體的金屬構(gòu)件,并插入由第一金屬構(gòu)件20a的凹槽kc與第 二金屬構(gòu)件20b的凹槽kd所形成的中空部。連接構(gòu)件U2的高度為巧、寬度為iv長(zhǎng)度為 r3。 在本實(shí)施方式中,第一金屬構(gòu)件20a、第二金屬構(gòu)件20b以及連接構(gòu)件U2由鋁合金 構(gòu)成。第一金屬構(gòu)件20a、第二金屬構(gòu)件20b以及連接構(gòu)件U2最好由例如鋁、鋁合金、銅、銅 合金、鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等可摩擦攪拌的金屬材料構(gòu)成。 第一金屬構(gòu)件20a的凹槽kc的高度p"第二金屬構(gòu)件20b的凹槽kd的高度Ql以 及連接構(gòu)件U2的高度巧大致相等。此外,凹槽kc的長(zhǎng)度P3、凹槽kd的長(zhǎng)度q3以及連接構(gòu) 件U2的長(zhǎng)度1~3大致相等。此外,連接構(gòu)件U2的寬度^與凹槽kc的寬度^和凹槽kd的 寬度q2之和大致相等。 g卩,如圖14及圖15a至圖15c所示,將連接構(gòu)件U2無間隙地插入通過第一金屬構(gòu) 件20a的端面Tl與第二金屬構(gòu)件20b的第四側(cè)面S4對(duì)接而由凹槽kc與凹槽kd所形成的 中空部,并使連接構(gòu)件U2的側(cè)面S5與第一金屬構(gòu)件20a的第一側(cè)面Sl齊平,連接構(gòu)件U2 的側(cè)面S6與第二金屬構(gòu)件20b的第三側(cè)面S3齊平。 在此,對(duì)被接合金屬構(gòu)件20的對(duì)接部進(jìn)行說明。圖15a至圖15c是從3個(gè)方向看 被接合金屬構(gòu)件20的立體圖。 如圖15a所示,第一金屬構(gòu)件20a的端面Tl (參照?qǐng)D14)與第二金屬構(gòu)件20b的 第四側(cè)面S4對(duì)接而形成的表面?zhèn)葘?duì)接部J10露出于被接合金屬構(gòu)件20的表面A。此外,第 一金屬構(gòu)件20a的端面Tl與第二金屬構(gòu)件20b的第四側(cè)面S4對(duì)接而形成的背面?zhèn)葘?duì)接部 Jll露出于被接合金屬構(gòu)件20的背面B。 此外,如圖15a所示,第一金屬構(gòu)件20a與連接構(gòu)件U2對(duì)接而形成的大致呈-字 狀的第一連接對(duì)接部J20露出于第一金屬構(gòu)件20a的第一側(cè)面Sl。此外,如圖15c所示,第 一金屬構(gòu)件20a與連接構(gòu)件U2對(duì)接而形成的大致呈-字狀的第二連接對(duì)接部J21露出于 第一金屬構(gòu)件20a的第二側(cè)面S2。 此外,如圖15a及圖15c所示,表面?zhèn)葘?duì)接部J10及背面?zhèn)葘?duì)接部Jl 1分別露出于 第一側(cè)面S1及第二側(cè)面S2。 此外,如圖15b所示,第二金屬構(gòu)件20b與連接構(gòu)件U2的上表面及下表面對(duì)接而 形成的第三連接對(duì)接部J22露出于第二金屬構(gòu)件20b的端面T2。第二金屬構(gòu)件20b與連接 構(gòu)件U2對(duì)接而形成的大致呈-字狀的第四連接對(duì)接部J23露出于第二金屬構(gòu)件20b的第 三側(cè)面S3。 接著,對(duì)實(shí)施方式三的具體的接合方法進(jìn)行說明。 實(shí)施方式三的接合方法包括(1)第一準(zhǔn)備工序、(2)第一正式接合工序、(3)突出材切除工序、(4)第二準(zhǔn)備工序、(5)第二正式接合工序、(6)突出材切除工序、(7)第三準(zhǔn) 備工序、(8)第三正式接合工序、(9)突出材切除工序、(10)第四準(zhǔn)備工序、(11)第四正式 接合工序以及(12)突出材切除工序。 實(shí)施方式三的接合方法是在各工序中進(jìn)行突出材的配置與切除,并對(duì)被接合金屬 構(gòu)件的各對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌接合的方法。突出材在各工序中分別使用新的突出材。
(1)第一準(zhǔn)備工序 第一準(zhǔn)備工序是在第一正式接合工序之前所進(jìn)行的工序,包括將連接構(gòu)件U2插 入第一金屬構(gòu)件20a的(1-1)第一插入工序;將突出材配置于在第一插入工序中所形成的 中間構(gòu)件的(1-2)突出材配置工序;焊接中間構(gòu)件與突出材的(1-3)臨時(shí)焊接工序;以及 將中間構(gòu)件設(shè)置于摩擦攪拌裝置的(1-4)中間構(gòu)件設(shè)置工序。
(1-1)第一插入工序 如圖16a所示,第一插入工序是將連接構(gòu)件U2的一端側(cè)插入第一金屬構(gòu)件20a的 凹槽kc的工序。由第一插入工序所形成的構(gòu)件以下作為中間構(gòu)件21。
(1-2)突出材配置工序 如圖16b所示,突出材配置工序是在中間構(gòu)件21的內(nèi)側(cè)角部配置一對(duì)第一突出材
2、第二突出材3的工序。第一突出材2及第二突出材3上表面及下表面與中間構(gòu)件21的
上表面及下表面齊平。 (1-3)臨時(shí)焊接工序 臨時(shí)焊接工序是對(duì)第一突出材2與中間構(gòu)件21的內(nèi)側(cè)角部2a、2b、第二突出材3 與中間構(gòu)件21的內(nèi)側(cè)角部3a、3b進(jìn)行焊接的工序。藉此,在后述正式接合工序中,可防止 在摩擦攪拌突出材與中間構(gòu)件21的對(duì)接部時(shí)的開縫。
(1-4)中間構(gòu)件設(shè)置工序 中間構(gòu)件設(shè)置工序是將中間構(gòu)件21固定于未圖示的摩擦攪拌裝置的工序。在實(shí)
施方式三中,如圖16b所示,以中間構(gòu)件21的第一側(cè)面Sl側(cè)為上表面,將中間構(gòu)件21固定
于摩擦攪拌裝置。 (2)第一正式接合工序 第一正式接合工序是對(duì)第一金屬構(gòu)件20a與連接構(gòu)件U2的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌 的工序。第一正式接合工序包括從中間構(gòu)件21的第一側(cè)面Sl進(jìn)行摩擦攪拌接合的第一 連接對(duì)接部接合工序;將中間構(gòu)件21再次設(shè)置于摩擦攪拌裝置的中間構(gòu)件再設(shè)置工序;以 及從中間構(gòu)件21的第二側(cè)面S2進(jìn)行摩擦攪拌的第二連接對(duì)接部接合工序。在第一正式接 合工序中,使用小回轉(zhuǎn)比較有效的小型旋轉(zhuǎn)工具F。
(2-1)第一連接對(duì)接部接合工序 如圖16b所示,第一連接對(duì)接部接合工序是沿著第一連接對(duì)接部J20進(jìn)行摩擦攪 拌的工序。在實(shí)施方式三中,從設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM1至設(shè)定于第二突出材3 的結(jié)束位置EM1以連續(xù)的軌跡進(jìn)行摩擦攪拌。將小型旋轉(zhuǎn)工具F推壓于第一突出材2的開 始位置SM1之后,使其朝第一連接對(duì)接部J20的起點(diǎn)hi移動(dòng)。然后,沿著第一連接對(duì)接部 J20進(jìn)行摩擦攪拌。在小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至終點(diǎn)h2之后,使其不脫離而依此狀態(tài)移動(dòng)至 設(shè)定于第二突出材3的結(jié)束位置E『藉此,第一連接塑性化區(qū)域w20形成于第一連接對(duì)接 部肌
(2-2)中間構(gòu)件再設(shè)置工序 在第一連接對(duì)接部接合工序結(jié)束之后,暫時(shí)解除中間構(gòu)件21的約束,使表面背面 反轉(zhuǎn)之后,將中間構(gòu)件21再次設(shè)置于摩擦攪拌裝置上。
(2-3)第二連接對(duì)接部接合工序 雖然并未具體圖示,第二連接對(duì)接部接合工序是對(duì)露出第一金屬構(gòu)件20a的第二 側(cè)面S2側(cè)的第二連接對(duì)接部J21 (參照?qǐng)D15c)進(jìn)行摩擦攪拌的工序。由于第二連接對(duì)接 部接合工序與第一連接對(duì)接部接合工序大致相同,因此省略其詳細(xì)說明。藉此,在第二連接 對(duì)接部J21上形成第二連接塑性化區(qū)域w21 (參照?qǐng)D17及圖21)。 而且,在實(shí)施方式三中,摩擦攪拌的開始位置SM1設(shè)定于第一突出材2上,但并不限 定于此,也可設(shè)于第二突出材3上。此外,由于摩擦攪拌裝置不同,也可省略中間構(gòu)件再設(shè) 置工序。 (3)突出材切除工序 突出材切除工序是從完成第一正式接合工序的中間構(gòu)件21上切除第一突出材2
及第二突出材3的工序。
(4)第二準(zhǔn)備工序 第二準(zhǔn)備工序是在第二正式接合工序之前進(jìn)行的工序,如圖17所示,其包括將 中間構(gòu)件21插入第二金屬構(gòu)件20b而形成被接合金屬構(gòu)件的第二插入工序;將突出材配置 于被接合金屬構(gòu)件20的突出材配置工序;焊接被接合金屬構(gòu)件20與突出材的臨時(shí)焊接工 序;以及將被接合金屬構(gòu)件20設(shè)置于摩擦攪拌裝置上的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。
(4-1)第二插入工序 如圖17所示,第二插入工序是將中間構(gòu)件21插入第二金屬構(gòu)件20b的工序。艮卩, 使第二金屬構(gòu)件20b的凹槽kd與中間構(gòu)件21的連接構(gòu)件U2的相關(guān)部分嵌合,并使第一金 屬構(gòu)件20a的端面Tl與第二金屬構(gòu)件20b的第四側(cè)面S4對(duì)接而形成被接合金屬構(gòu)件20。
(4-2)突出材配置工序 如圖15及圖18a所示,突出材配置工序是在被接合金屬構(gòu)件20的兩側(cè)面配置相
對(duì)的一對(duì)第一突出材2及第二突出材3的工序。第一突出材2設(shè)置成在第一金屬構(gòu)件20a
的第一側(cè)面Sl側(cè)覆蓋表面?zhèn)葘?duì)接部J10以及背面?zhèn)葘?duì)接部Jll。此外,第二突出材3配置
成在由第一金屬構(gòu)件20a與第二金屬構(gòu)件20b所形成的內(nèi)側(cè)角部覆蓋表面?zhèn)葘?duì)接部J10以
及背面?zhèn)葘?duì)接部Jll。 (4-3)臨時(shí)焊接工序 臨時(shí)焊接工序是對(duì)第一突出材2與被接合金屬構(gòu)件20以及第二突出材3與被接 合金屬構(gòu)件20進(jìn)行焊接的工序。藉此,可防止在后述正式接合工序中對(duì)突出材與被接合金 屬構(gòu)件20的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌時(shí)的開縫。
(4-4)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序 被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序是將被接合金屬構(gòu)件20固定于未圖示的摩擦攪拌裝置
的工序。如圖18a所示,在實(shí)施方式三中,將被接合金屬構(gòu)件20的表面A側(cè)朝向上方而固
定于摩擦攪拌裝置。 (5)第二正式接合工序 第二正式接合工序是從被接合金屬構(gòu)件20的表面A側(cè)及背面B側(cè)沿著表面?zhèn)葘?duì)接部J10及背面?zhèn)葘?duì)接部Jll進(jìn)行摩擦攪拌接合的工序。第二正式接合工序包括對(duì)表面?zhèn)葘?duì)接部J10進(jìn)行摩擦攪拌的表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序;使被接合金屬構(gòu)件20反轉(zhuǎn)并再次設(shè)置的被接合金屬構(gòu)件再設(shè)置工序;以及對(duì)背面?zhèn)葘?duì)接部Jll進(jìn)行摩擦攪拌的背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序。而且,在第二正式接合工序中使用大型旋轉(zhuǎn)工具G。
(5-1)表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序 如圖18a所示,表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序是對(duì)表面?zhèn)葘?duì)接部J10進(jìn)行摩擦攪拌的工序。在實(shí)施方式三中,表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序從設(shè)定于第一突出材2的開始位置S至設(shè)定于第二突出材3的結(jié)束位置EM2連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。即,在將大型旋轉(zhuǎn)工具G推壓至開始位置SM2之后,使大型旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)至表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序的起點(diǎn)h3,并使其不脫離而通過終點(diǎn)h4,在到達(dá)結(jié)束位置EM2之后,將大型旋轉(zhuǎn)工具G拉至上方。藉此,在表面?zhèn)葘?duì)接部J10形成表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W10。
(5-2)被接合金屬構(gòu)件再設(shè)置工序 在表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序結(jié)束之后,暫時(shí)解除被接合金屬構(gòu)件20的約束,使其表面背面反轉(zhuǎn)之后,將被接合金屬構(gòu)件20再次設(shè)置于摩擦攪拌裝置上。[OSOO] (5-3)背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序 雖然未具體圖示,背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序是對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件20的背面的背面?zhèn)葘?duì)接部Jll進(jìn)行摩擦攪拌的工序。由于背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序與表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序大致相同,因此省略其詳細(xì)說明。藉此,在背面?zhèn)葘?duì)接部Jll形成背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wll(參照?qǐng)D18b)。 而且,也可在進(jìn)行表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序及背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序之前,預(yù)先在第一突出材2及第二突出材3上設(shè)置下孔。[O303] (6)突出材切除工序 突出材切除工序是從已完成第二正式接合工序的被接合金屬構(gòu)件20上切除第一突出材2及第二突出材3的工序。 而且,圖18b是圖18a的V-V線剖視圖。如圖18b所示,表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W10的深度Wa最好比從被接合金屬構(gòu)件20的表面A至連接構(gòu)件U2的距離 還大。這樣,通過表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域WIO接觸于連接構(gòu)件U2,可遍及表面?zhèn)葘?duì)接部J10的深度方向的全長(zhǎng)可靠地進(jìn)行摩擦攪拌。此外,通過使第一連接塑性化區(qū)域w20與表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W10以及第一連接塑性化區(qū)域w20與背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wll重疊,從而能可靠地封閉表面?zhèn)葘?duì)接部J10、背面?zhèn)葘?duì)接部Jll以及第一連接對(duì)接部J20。此外,第二側(cè)面S2側(cè)也相同,通過使各塑性化區(qū)域重疊,從而可靠地封閉表面?zhèn)葘?duì)接部J10、背面?zhèn)葘?duì)接部Jll以及第二連接對(duì)接部J21。 (7)第三準(zhǔn)備工序 第三準(zhǔn)備工序是在第三正式接合工序之前進(jìn)行的工序,包括沿著被接合金屬構(gòu)件20的表面A及背面B以及第二金屬構(gòu)件20b的第三側(cè)面S3配置突出材的突出材配置工序;焊接被接合金屬構(gòu)件20與各突出材的臨時(shí)焊接工序;以及將被接合金屬構(gòu)件20設(shè)置于摩擦攪拌裝置的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。[OSOS] (7-1)突出材配置工序 如圖19所示,在突出材配置工序中,將第一突出材2在被接合金屬構(gòu)件20的背面
27B沿著背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wll配置。將第二突出材3沿著第二金屬構(gòu)件20b的第三側(cè)面S3配置。此外,將第三突出材4在被接合金屬構(gòu)件20的表面A沿著表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W10配置。 (7-2)臨時(shí)焊接工序 臨時(shí)焊接工序是分別焊接第一突出材2與被接合金屬構(gòu)件20、第二突出材3與被接合金屬構(gòu)件20以及第三突出材4與被接合金屬構(gòu)件20的工序。藉此,可防止在后述正式接合工序中對(duì)突出材與被接合金屬構(gòu)件20的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌時(shí)產(chǎn)生開縫。
(7-3)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序 被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序是將被接合金屬構(gòu)件20固定于未圖示的摩擦攪拌裝置的工序。如圖19所示,在實(shí)施方式三中,使第二金屬構(gòu)件20b的端面T2朝向上方而固定于摩擦攪拌裝置。 (8)第三正式接合工序 第三正式接合工序是從第二金屬構(gòu)件20b的端面T2側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌的工序。第三正式接合工序包括對(duì)形成于端面T2的背面?zhèn)葘?duì)接部Jll進(jìn)行摩擦攪拌的背面?zhèn)葘?duì)接工序;對(duì)連接構(gòu)件U2與第二金屬構(gòu)件20b的第三連接對(duì)接部J22進(jìn)行摩擦攪拌的第三連接對(duì)接部接合工序;以及對(duì)形成于端面T2的表面?zhèn)葘?duì)接部J10進(jìn)行摩擦攪拌的表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序。即,從設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM3經(jīng)由第二突出材3至設(shè)定于第三突出材4的結(jié)束位置EM3以連續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌。在第三正式接合工序中使用小型旋轉(zhuǎn)工具F。
(8-1)背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序 背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序是對(duì)露出第一側(cè)面Sl的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌的工序。由于在本實(shí)施方式中,已在(5)第二正式接合工序中對(duì)露出第一側(cè)面Sl的背面?zhèn)葘?duì)接部Jll進(jìn)行全部摩擦攪拌,因此,將再次摩擦攪拌背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wl 1 。 g卩,如圖19所示,從設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM3連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至連接構(gòu)件U2與背面?zhèn)葘?duì)接部Jll抵接的抵接點(diǎn)h5為止。
(8-2)第三連接對(duì)接部接合工序 第三對(duì)接部接合工序是從抵接點(diǎn)h5連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至連接構(gòu)件U2與表面?zhèn)葘?duì)接部J10的抵接點(diǎn)h8的工序。S卩,在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)抵接點(diǎn)h5之后,使其不脫離而沿著第三連接對(duì)接部J22a進(jìn)行摩擦攪拌,并移動(dòng)至設(shè)定于第二突出材3的變化點(diǎn)h6。然后,在第二突出材3上,使其移動(dòng)至連接構(gòu)件U2的上表面與第二金屬構(gòu)件20b的對(duì)接面的延長(zhǎng)線上的點(diǎn)(變化點(diǎn)h7)為止。然后,使小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而沿著第三連接對(duì)接部J22b進(jìn)行摩擦攪拌至抵接點(diǎn)h8為止。
(8-3)表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序 表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序是對(duì)露出第一側(cè)面Sl的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌的工序。由于在本實(shí)施方式中,已在(5)第二正式接合工序中對(duì)露出第一側(cè)面Sl的表面?zhèn)葘?duì)接部J10進(jìn)行全部摩擦攪拌,因此,將再次摩擦攪拌表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域WIO。即,從抵接點(diǎn)h8連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至設(shè)定于第三突出材4的結(jié)束位置EM3為止。
(9)突出材切除工序 突出材切除工序是從完成第三正式接合工序后的被接合金屬構(gòu)件20上將第一突出材2、第二突出材3以及第三突出材4切除的工序。
這樣,通過進(jìn)行第三正式接合工序,在端面T2形成第三連接塑性化區(qū)域w22。由于
第三連接塑性化區(qū)域w22與表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域WIO及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wll重疊,因此能
更可靠地封閉露出于側(cè)面?zhèn)鹊膶?duì)接部。此外,在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W10及背面?zhèn)人苄詨膮^(qū)
域Wll產(chǎn)生連續(xù)的隧道狀空洞缺陷以及氧化膜被巻入等情況下,能通過第三正式接合工序
掩埋空隙而修補(bǔ)。 (10)第四準(zhǔn)備工序 如圖20所示,第四準(zhǔn)備工序是在第四正式接合工序之前所進(jìn)行的工序,其包括
在第二金屬構(gòu)件20b的端面T2配置突出材的突出材配置工序;焊接第二金屬構(gòu)件20b與突
出材的臨時(shí)焊接工序;以及將被接合金屬構(gòu)件20設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置的被接合
金屬構(gòu)件設(shè)置工序。
(10-1)突出材配置工序 突出材配置工序是將第一突出材2沿著第二金屬構(gòu)件20b的端面T2配置的工序。
(10-2)臨時(shí)焊接工序 臨時(shí)焊接工序是對(duì)第一突出材2與第二金屬構(gòu)件20b的內(nèi)側(cè)角部2a、2b進(jìn)行臨時(shí)焊接的工序。藉此,可防止在后述正式接合工序中對(duì)第一突出材2與第二金屬構(gòu)件20b的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌時(shí)的開縫。
(10-3)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序 被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序是將被接合金屬構(gòu)件20固定于未圖示的摩擦攪拌裝置的工序。如圖20所示,在實(shí)施方式三中,使第二金屬構(gòu)件20b的第三側(cè)面S3朝向上方而固
定于摩擦攪拌裝置。
(11)第四正式接合工序 第四正式接合工序是從第二金屬構(gòu)件20b的第三側(cè)面S3側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌接合的工序。第四正式接合工序包括對(duì)連接構(gòu)件U2與第二金屬構(gòu)件20b的第四連接對(duì)接部J23進(jìn)行摩擦攪拌的第四連接對(duì)接部接合工序。
(11-1)第四連接對(duì)接部接合工序 如圖20所示,第四連接對(duì)接部接合工序是從第四連接對(duì)接部接合工序的起點(diǎn)h9連續(xù)摩擦攪拌至終點(diǎn)h10的工序。S卩,在本實(shí)施方式中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F從設(shè)置于第一突出材2的幵始位置Sm4以連續(xù)軌跡移動(dòng),并沿著第四連接對(duì)接部J23進(jìn)行摩擦攪拌。然后,連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至設(shè)定于第四連接對(duì)接部J23的延長(zhǎng)線上的結(jié)束位置EM4。
(12)突出材切除工序 突出材切除工序是從已完成第四正式接合工序的第二金屬構(gòu)件20b上切除第一突出材2的工序。 這樣,如圖20所示,通過第四正式接合工序,遍及第四連接對(duì)接部J23的全長(zhǎng)進(jìn)行摩擦攪拌,從而形成第四連接塑性化區(qū)域w23。因此,如圖13所示,由于能使第四連接塑性化區(qū)域w23與在第三正式接合工序中所形成的第三連接塑性化區(qū)域w22重疊,因此可更可靠地封閉對(duì)接部。 根據(jù)以上說明的實(shí)施方式三,即使在第一金屬構(gòu)件20a與第二金屬構(gòu)件20b對(duì)接而大致呈直角的情況下,也能對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件20的側(cè)面及端面的對(duì)接部進(jìn)行高效且可靠的摩擦攪拌,從而能進(jìn)一步提高產(chǎn)品的質(zhì)量。此外,通過使在各接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,能進(jìn)一步可靠地封閉對(duì)接部。 而且,圖21是從第二側(cè)面S2側(cè)看被接合金屬構(gòu)件20的立體圖。在實(shí)施方式三中,對(duì)由第一金屬構(gòu)件20a及第二金屬構(gòu)件20b所形成的內(nèi)側(cè)角部Rl不進(jìn)行摩擦攪拌。因此,可在內(nèi)側(cè)角部R1進(jìn)行焊接。 例如,即使在表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W10及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wll產(chǎn)生空洞缺陷及氧化膜巻入等情況下,也可通過進(jìn)行TIG焊接及MIG焊接等突起焊接,用焊接金屬封閉該缺陷。 在此,在實(shí)施方式三中,最好在進(jìn)行第一至第四正式接合工序后,除去在該工序中產(chǎn)生的毛邊而使表面平滑。藉此,在各突出材配置工序中,使突出材與被接合金屬構(gòu)件20緊貼。 此外,雖然在本實(shí)施方式中以上述順序進(jìn)行摩擦攪拌,但并不限于此。例如,也可
在第一正式接合工序之后進(jìn)行第三正式接合工序或第四正式接合工序。 實(shí)施方式四 實(shí)施方式四是將實(shí)施方式三的工序順序做以改變的接合方法。S卩,以實(shí)施方式三中的第四正式接合工序、第三正式接合工序、第二正式接合工序、第一正式接合工序的順序進(jìn)行接合。 具體而言,實(shí)施方式四的接合方法包括(1)第四準(zhǔn)備工序、(2)第四正式接合工序、(3)突出材切除工序、(4)第三準(zhǔn)備工序、(5)第三正式接合工序、(6)突出材切除工序、(7)第二準(zhǔn)備工序、(8)第二正式接合工序、(9)突出材切除工序、(10)第一準(zhǔn)備工序、(11)第一正式接合工序、(12)突出材切除工序。 而且,在實(shí)施方式四的接合方法中使用與實(shí)施方式三的被接合金屬構(gòu)件20相同
的金屬構(gòu)件。此外,對(duì)于與其它實(shí)施方式大致相同的工序,簡(jiǎn)化其說明。
(1)第四準(zhǔn)備工序 第四準(zhǔn)備工序包括將連接構(gòu)件U2插入第二金屬構(gòu)件20b的第三插入工序;將突出材配置于在第三插入工序中所形成的中間構(gòu)件的突出材配置工序;焊接中間構(gòu)件與突出材的臨時(shí)焊接工序;以及將中間構(gòu)件設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置的中間構(gòu)件設(shè)置工序。
(1-1)第三插入工序 如圖22a及圖22b所示,第三插入工序是將連接構(gòu)件U2插入第二金屬構(gòu)件20b的凹槽kd而形成中間構(gòu)件24的工序。將連接構(gòu)件U2插入第二金屬構(gòu)件20b的凹槽kd,使連接構(gòu)件U2的側(cè)面S5與第二金屬構(gòu)件20b的端面T2齊平。此外,使連接構(gòu)件U2的側(cè)面S6與第二金屬構(gòu)件20b的第三側(cè)面S3齊平。 (1-2)突出材配置工序、(1-3)臨時(shí)焊接工序、(1-4)中間構(gòu)件設(shè)置工序 由于突出材配置工序、臨時(shí)焊接工序及中間構(gòu)件設(shè)置工序與實(shí)施方式三的第四準(zhǔn)
備工序大致相同,因此省略其說明。 (2)第四正式接合工序 如圖22b所示,第四正式接合工序是從中間構(gòu)件24的第三側(cè)面S3側(cè)對(duì)第四連接對(duì)接部J23進(jìn)行摩擦攪拌的工序。由于該工序與實(shí)施方式三的第四正式接合工序大致相同,因此省略其說明。通過該摩擦攪拌,在第二金屬構(gòu)件20b的第三側(cè)面S3形成第四連接塑性化區(qū)域w23。在第四正式接合工序之后,將突出材切除。[O358] (4)第三準(zhǔn)備工序 如圖23a及圖23b所示,第三準(zhǔn)備工序包括將中間構(gòu)件24的連接構(gòu)件U2插入第 一金屬構(gòu)件20a的凹槽kc中而形成被接合金屬構(gòu)件20的第四插入工序;將突出材配置于 被接合金屬構(gòu)件20的突出材配置工序;焊接被接合金屬構(gòu)件20與突出材的臨時(shí)焊接工序; 以及將被接合金屬構(gòu)件20設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置上的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。
(4-1)第四插入工序 第四插入工序是將中間構(gòu)件24的連接構(gòu)件U2插入第一金屬構(gòu)件20a的工序。艮卩, 將連接構(gòu)件U2插入第一金屬構(gòu)件20a的凹槽kc,并使第一金屬構(gòu)件20a的端面Tl與第二 金屬構(gòu)件20b的第四側(cè)面S4對(duì)接。 (4-2)突出材配置工序、(4-3)臨時(shí)焊接工序、(4-4)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序
由于突出材配置工序、臨時(shí)焊接工序及被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序與實(shí)施方式三的 第三準(zhǔn)備工序大致相同,因此省略其說明。
(5)第三正式接合工序 如圖23b所示,在第三正式接合工序中,從設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM3經(jīng) 由第二突出材3至設(shè)定于第三突出材4的結(jié)束位置EM3以連續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌。通過該 摩擦攪拌,在端面T2形成第三連接塑性化區(qū)域w22。由于第三連接塑性化區(qū)域w22與第四 連接塑性化區(qū)域w23重疊,因此,能可靠地封閉露出于被接合金屬構(gòu)件20的側(cè)面的對(duì)接部。
而且,由于該工序與實(shí)施方式三的第三正式接合工序大致相同,因此省略其詳細(xì) 說明。此外,在第三正式接合工序結(jié)束之后,切除突出材。
(7)第二準(zhǔn)備工序 第二準(zhǔn)備工序是在第二正式接合工序之前進(jìn)行的工序,其包括將突出材配置于 被接合金屬構(gòu)件20的突出材配置工序;焊接被接合金屬構(gòu)件20與突出材的臨時(shí)焊接工序; 將被接合金屬構(gòu)件20設(shè)置于摩擦攪拌裝置的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。
由于第二準(zhǔn)備工序與實(shí)施方式三的第二準(zhǔn)備工序大致相同,因此省略其說明。
(8)第二正式接合工序 如圖24a及圖24b所示,第二正式接合工序是從被接合金屬構(gòu)件20的表面A側(cè)及 背面B側(cè)沿著表面?zhèn)葘?duì)接部J10及背面?zhèn)葘?duì)接部Jll進(jìn)行摩擦攪拌接合的工序。第二正式 接合工序包括對(duì)表面?zhèn)葘?duì)接部J10進(jìn)行摩擦攪拌的表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序;使被接合金 屬構(gòu)件20反轉(zhuǎn)并再次設(shè)置的被接合金屬構(gòu)件再設(shè)置工序;以及對(duì)背面?zhèn)葘?duì)接部Jll進(jìn)行摩 擦攪拌的背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序。在第二正式接合工序中使用大型旋轉(zhuǎn)工具G。
在(8-1)表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序、(8-2)被接合金屬構(gòu)件再設(shè)置工序以及(8-3)背 面?zhèn)葘?duì)接部接合工中,由于與實(shí)施方式三的第二正式接合工序大致相同,因此省略其說明。 圖24b是圖24a的VI-VI線剖視圖。如圖24b所示,由于通過第二正式接合工序能使在第 三正式接合工序中所形成的第三連接塑性化區(qū)域w22與表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W10及背面?zhèn)人?性化區(qū)域Wll重疊,因此能可靠地封閉露出被接合金屬構(gòu)件20的側(cè)面的對(duì)接部。此外,由 于表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W10及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W11與連接構(gòu)件U2接觸,因此能更可靠地封 閉表面?zhèn)葘?duì)接部JlO及背面?zhèn)葘?duì)接部Jll。而且,在第二正式接合工序之后,將突出材切除。
(10)第一準(zhǔn)備工序 第一準(zhǔn)備工序是在第一正式接合工序之前進(jìn)行的工序,包括將突出材配置于被接合金屬構(gòu)件20的突出材配置工序;焊接被接合金屬構(gòu)件20與突出材的臨時(shí)焊接工序; 以及將被接合金屬構(gòu)件20設(shè)置于摩擦攪拌裝置的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。由于第一準(zhǔn) 備工序的各工序與上述實(shí)施方式三的第一準(zhǔn)備工序大致相同,因此省略其說明。
(11)第一正式接合工序 如圖25所示,第一正式接合工序是對(duì)第一金屬構(gòu)件20a與連接構(gòu)件U2的對(duì)接部 進(jìn)行摩擦攪拌接合的工序。第一正式接合工序包括從第一金屬構(gòu)件20a的第一側(cè)面SI側(cè) 進(jìn)行摩擦攪拌接合的第一連接對(duì)接部接合工序;將被接合金屬構(gòu)件20再設(shè)置于摩擦攪拌 裝置的被接合金屬構(gòu)件再設(shè)置工序;以及從第一金屬構(gòu)件20a的第二側(cè)面S2進(jìn)行摩擦攪拌 接合的第二連接對(duì)接部接合工序。在第一正式接合工序中,使用小回轉(zhuǎn)比較有效的小型旋 轉(zhuǎn)工具F。
(11-1)第一連接對(duì)接部接合工序 如圖25a所示,第一連接對(duì)接部接合工序是從設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM1
至結(jié)束位置E^沿著第一連接對(duì)接部J20以連續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌的工序。對(duì)第一連接對(duì)
接部J20進(jìn)行摩擦攪拌能使在第一正式接合工序中所形成的第一連接塑性化區(qū)域w20與表
面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域WIO以及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wll重疊,因此可更可靠地封閉表面?zhèn)葘?duì)接部
J10以及背面?zhèn)葘?duì)接部Jll。 (11-2)被接合金屬構(gòu)件再設(shè)置工序 在第一連接對(duì)接部接合工序結(jié)束之后,使被接合金屬構(gòu)件20的表面背面反轉(zhuǎn),從
而再次設(shè)置于摩擦攪拌裝置上。
(11-3)第二連接對(duì)接部接合工序 如圖25b及圖25c所示,第二連接對(duì)接部接合工序是對(duì)第一金屬構(gòu)件20a及第二 金屬構(gòu)件20b的內(nèi)側(cè)角部R2進(jìn)行焊接,并對(duì)第一金屬構(gòu)件20a與連接構(gòu)件U2的第二連接 對(duì)接部J21進(jìn)行摩擦攪拌的工序。 S卩,對(duì)內(nèi)側(cè)角部R2的表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域WIO以及背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域Wll進(jìn)行例如 TIG焊接或MIG焊接等焊接。藉此,能以焊接金屬封閉露出表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W10及背面?zhèn)?塑性化區(qū)域Wll的空洞缺陷及氧化膜巻入等缺陷。而且,根據(jù)需要適當(dāng)?shù)貙?duì)內(nèi)側(cè)角部進(jìn)行 焊接。 如圖25c所示,在第二連接對(duì)接部J21上,從設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM1 沿著第二連接對(duì)接部J21至結(jié)束位置EM以連續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌。而且,最好使在第二連 接對(duì)接部接合工序中所形成的第二連接塑性化區(qū)域w21與形成于內(nèi)側(cè)角部R2的焊接金屬 重疊。藉此,能可靠地封閉被接合金屬構(gòu)件20的內(nèi)側(cè)角部R2及第二連接對(duì)接部J21。
如以上所述,在實(shí)施方式四中,依照第四、第三、第二及第一正式接合工序的順序 進(jìn)行摩擦攪拌也可得到與上述實(shí)施方式三相同的效果。 而且,雖然在實(shí)施方式四中以上述的順序進(jìn)行摩擦攪拌接合,但并不限定于此。例
如,也可在第三插入工序之后,依序進(jìn)行第三正式接合工序、第四正式接合工序。 實(shí)施方式五 實(shí)施方式五的接合方法是將第一金屬構(gòu)件20a、第二金屬構(gòu)件20b、與第一金屬構(gòu) 件20a大致相同形狀的第三金屬構(gòu)件20c以及連接構(gòu)件U3接合成俯視方向呈T字狀的方 法。
32
g卩,如圖27所示,實(shí)施方式五的被接合金屬構(gòu)件30使用比實(shí)施方式四中所使用的 連接構(gòu)件U2的寬度還大的連接構(gòu)件U3。被接合金屬構(gòu)件30是將第一金屬構(gòu)件20a及第三 金屬構(gòu)件20c插入連接構(gòu)件U3的兩端,并將第二金屬構(gòu)件20b插入第一金屬構(gòu)件20a與第 三金屬構(gòu)件20c之間而形成的。 實(shí)施方式五包括(1)第一準(zhǔn)備工序、(2)第五正式接合工序、(3)突出材切除工序、 (4)第二準(zhǔn)備工序、(5)第六正式接合工序、(6)突出材切除工序、(7)第三準(zhǔn)備工序以及(8) 第七正式接合工序。 此外,簡(jiǎn)化與其它實(shí)施方式大致相同的工序的說明。
(1)第一準(zhǔn)備工序 第一準(zhǔn)備工序是在第五正式接合工序之前進(jìn)行的工序,其包括插入各構(gòu)件而形 成中間構(gòu)件的第五插入工序;將突出材配置于中間構(gòu)件的突出材配置工序;焊接中間構(gòu)件 與突出材的臨時(shí)焊接工序;將中間構(gòu)件設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置上的中間構(gòu)件設(shè)置工 序。
(1-1)第五插入工序 如圖28所示,第五插入工序是嵌合第一金屬構(gòu)件20a、第三金屬構(gòu)件20c及連接 構(gòu)件U3而形成中間構(gòu)件34的工序。中間構(gòu)件34是將第一金屬構(gòu)件20a及第三金屬構(gòu)件 20c插入連接構(gòu)件U3的兩端,并使第一金屬構(gòu)件20a的第一側(cè)面Sl、第三金屬構(gòu)件20c的 第五側(cè)面S7以及連接構(gòu)件U2的側(cè)面S5齊平而形成的。
(1-2)突出材配置工序 如圖28所示,在突出材配置工序中,將一對(duì)第一突出材2及第二突出材3配置于 第一金屬構(gòu)件20a與連接構(gòu)件U2的內(nèi)側(cè)角部,并將一對(duì)第三突出材4及第四突出材5配置 于第三金屬構(gòu)件20c與連接構(gòu)件U3的內(nèi)側(cè)角部。
(1-3)臨時(shí)焊接工序、(1-4)中間構(gòu)件設(shè)置工序 臨時(shí)焊接工序是焊接中間構(gòu)件34與第一突出材2至第四突出材5的工序。然后, 將接合第一突出材2至第四突出材5而形成的的中間構(gòu)件34設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝 置,并使第一金屬構(gòu)件20a的第一側(cè)面Sl朝向上方。 [(M00] (2)第五正式接合工序 第五正式接合工序包括對(duì)第一連接對(duì)接部J20進(jìn)行摩擦攪拌的第一連接對(duì)接部 接合工序;對(duì)第五連接對(duì)接部J24進(jìn)行摩擦攪拌的第五連接對(duì)接部接合工序。 [(M02] (2-1)第一連接對(duì)接部接合工序 第一連接對(duì)接部接合工序是從設(shè)定于第一突出材2與第一金屬構(gòu)件20a的內(nèi)側(cè)角 部的起點(diǎn)ml至設(shè)定于第二突出材3與第一金屬構(gòu)件20a的內(nèi)側(cè)角部的終點(diǎn)m2進(jìn)行摩擦攪
拌的工序。在本實(shí)施方式中,從設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM5沿著第一連接對(duì)接部
J20至結(jié)束位置EM5以連續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌。 [O404] (2-2)第五連接對(duì)接部接合工序 第五連接對(duì)接部接合工序是從設(shè)定于第三突出材4與第三金屬構(gòu)件20c的內(nèi)側(cè)角 部的起點(diǎn)m3至設(shè)定于第四突出材5與第三金屬構(gòu)件20c的內(nèi)側(cè)角部的終點(diǎn)m4進(jìn)行摩擦攪 拌的工序。在本實(shí)施方式中,從設(shè)定于第三突出材4的開始位置SM5沿著第五連接對(duì)接部 J24至結(jié)束位置E^以連續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌。在第五正式接合工序結(jié)束之后,將第一突出
33材2至第四突出材5從中間構(gòu)件34切除。在第五連接對(duì)接部J24形成第五連接塑性化區(qū) 域w24。
(4)第二準(zhǔn)備工序 第二準(zhǔn)備工序是在第六正式接合工序之前進(jìn)行的工序,包括插入各構(gòu)件而形成 被接合金屬構(gòu)件30的第六插入工序;將突出材配置于被接合金屬構(gòu)件30的突出材配置工 序;焊接被接合金屬構(gòu)件30與突出材的臨時(shí)焊接工序;以及將被接合金屬構(gòu)件30設(shè)置于 未圖示的摩擦攪拌裝置上的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。 [(MOS] (4-1)第六插入工序、(4-2)突出材配置工序 如圖27及圖29所示,第六插入工序是將中間構(gòu)件34插入第二金屬構(gòu)件20b而形 成被接合金屬構(gòu)件30的工序。然后,將第一突出材2至第四突出材5配置于被接合金屬構(gòu) 件30。 第一突出材2在表面A側(cè)沿著第三金屬構(gòu)件20c與第二金屬構(gòu)件20b的對(duì)接部、 即第二表面?zhèn)葘?duì)接部J42配置。第二突出材3在表面A側(cè)沿著第一金屬構(gòu)件20a與第二金 屬構(gòu)件20b的對(duì)接部、即第一表面?zhèn)葘?duì)接部J40配置。第三突出材4在背面B側(cè)沿著第二 金屬構(gòu)件20b與第三金屬構(gòu)件20c的對(duì)接部、即第二背面?zhèn)葘?duì)接部J43配置。第四突出材 5在背面B側(cè)沿著第一金屬構(gòu)件20a與第二金屬構(gòu)件20b的對(duì)接部、即第一背面?zhèn)葘?duì)接部 J41配置。 (4-3)臨時(shí)焊接工序、(4-4)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序 臨時(shí)焊接工序是將第一突出材2至第四突出材5與被接合金屬構(gòu)件30焊接的工 序。然后,將焊接有突出材的被接合金屬構(gòu)件30設(shè)置于摩擦攪拌裝置,并使第一金屬構(gòu)件 20a的第一側(cè)面Sl朝向上方。
(5)第六正式接合工序 第六正式接合工序包括摩擦攪拌被接合金屬構(gòu)件30的表面A側(cè)的對(duì)接部的表面 側(cè)接合路徑;以及摩擦攪拌背面B側(cè)的對(duì)接部的背面?zhèn)冉雍下窂健?表面?zhèn)冉雍下窂桨▽?duì)第二表面?zhèn)葘?duì)接部J42進(jìn)行摩擦攪拌的(5-1)第二表面 側(cè)對(duì)接部接合工序;對(duì)第三連接對(duì)接部J22進(jìn)行摩擦攪拌的(5-2)第三連接對(duì)接部接合工 序;以及對(duì)第一表面?zhèn)葘?duì)接部J40進(jìn)行摩擦攪拌的(5-3)第一表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序。
S卩,表面?zhèn)冉雍下窂绞堑诙砻鎮(zhèn)葘?duì)接部接合工序、第三連接對(duì)接部接合工序以 及第一表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序從起點(diǎn)m5至終點(diǎn)m6以連續(xù)的軌跡進(jìn)行摩擦攪拌的工序。在 本實(shí)施方式中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F從設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM6至設(shè)定于第二突出 材3的結(jié)束位置EM6不脫離地進(jìn)行摩擦攪拌。 另一方面,背面?zhèn)冉雍下窂桨▽?duì)第二背面?zhèn)葘?duì)接部J43進(jìn)行摩擦攪拌的(5-4) 第二背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序;對(duì)第三連接對(duì)接部J22進(jìn)行摩擦攪拌的(5-5)第三對(duì)接部接 合工序;以及對(duì)第一背面?zhèn)葘?duì)接部J41進(jìn)行摩擦攪拌的(5-6)第一背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序。
S卩,背面?zhèn)冉雍下窂绞堑诙趁鎮(zhèn)葘?duì)接部接合工序、第三連接對(duì)接部接合工序以 及第一背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序從起點(diǎn)m7至終點(diǎn)m8以連續(xù)的軌跡進(jìn)行摩擦攪拌的工序。在 本實(shí)施方式中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F從設(shè)定于第三突出材4的開始位置SM6至設(shè)定于第四突出 材5的結(jié)束位置EM6不脫離地進(jìn)行摩擦攪拌。 在第六正式接合工序結(jié)束之后,將第一突出材2至第四突出材5從被接合金屬構(gòu)件30切除。
(7)第三準(zhǔn)備工序 第三準(zhǔn)備工序是在第七正式接合工序之前進(jìn)行的工序,包括將突出材配置于被 接合金屬構(gòu)件30的突出材配置工序;焊接突出材與被接合金屬構(gòu)件30的臨時(shí)焊接工序; 以及將被接合金屬構(gòu)件30設(shè)置于未圖示的摩擦攪拌裝置的被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序。
(7-1)突出材配置工序 如圖30所示,突出材配置工序是將第一突出材2至第四突出材5配置于被接合金 屬構(gòu)件30的工序。第一突出材2在第一金屬構(gòu)件20a的第一側(cè)面Sl側(cè)沿著第一表面?zhèn)葘?duì) 接部J40配置。第二突出材3配置于第一金屬構(gòu)件20a與第二金屬構(gòu)件20b的內(nèi)側(cè)角部。 第三突出材4在第三金屬構(gòu)件20c的第五側(cè)面S7側(cè)沿著第二表面?zhèn)葘?duì)接部J42配置。第 四突出材5配置于第二金屬構(gòu)件20b與第三金屬構(gòu)件20c的內(nèi)側(cè)角部。
(7-2)臨時(shí)焊接工序、(7-3)被接合金屬構(gòu)件設(shè)置工序 臨時(shí)焊接工序是將第一突出材2至第四突出材5與被接合金屬構(gòu)件30焊接的工 序。然后,使表面A側(cè)朝向上方地將焊接有突出材的被接合金構(gòu)件30設(shè)置于摩擦攪拌裝置 上。 (8)第七正式接合工序 第七正式接合工序包括在被接合金屬構(gòu)件30的表面?zhèn)葘?duì)第一表面?zhèn)葘?duì)接部J40 進(jìn)行摩擦攪拌的第一表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序;在被接合金屬構(gòu)件30的表面?zhèn)葘?duì)第二表面 側(cè)對(duì)接部J42進(jìn)行摩擦攪拌的第二表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序;在被接合金屬構(gòu)件30的背面 側(cè)對(duì)第一背面?zhèn)葘?duì)接部J41進(jìn)行摩擦攪拌的第一背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序;以及在被接合金 屬構(gòu)件30的背面?zhèn)葘?duì)第二背面?zhèn)葘?duì)接部J43進(jìn)行摩擦攪拌的第二背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序。 在第七正式接合工序中使用大型旋轉(zhuǎn)工具G。 (8-1)第一表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序、(8-2)第二表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序
第一表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序是從設(shè)定于第一突出材2的開始位置SM7至設(shè)定于第 二突出材3的結(jié)束位置EM7沿第一表面?zhèn)葘?duì)接部J40進(jìn)行摩擦攪拌的工序。第二表面?zhèn)葘?duì) 接部接合工序是從設(shè)定于第三突出材4的開始位置SM7至設(shè)定于第四突出材5的結(jié)束位置 EM7沿第二表面?zhèn)葘?duì)接部J42進(jìn)行摩擦攪拌的工序。 此外,如圖26所示,即使在被接合金屬構(gòu)件30的背面B側(cè),也與第一表面?zhèn)葘?duì)接 部接合工序、第二表面?zhèn)葘?duì)接部接合工序大致相同,進(jìn)行第一背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序、第二 背面?zhèn)葘?duì)接部接合工序。 圖26b是圖26a的VII-VII線剖視圖。如圖26b所示,可對(duì)被接合金屬構(gòu)件30的內(nèi) 側(cè)角部R3、R4進(jìn)行焊接。例如,通過對(duì)內(nèi)側(cè)角部R3、R4進(jìn)行MIG焊接或TIG焊接等焊接,即 使在第一表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W40、第二表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W42、第一背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W41 以及第二背面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W43產(chǎn)生氧化膜巻入以及空洞缺陷的情形下,也能以焊接金屬 封閉這些缺陷。 根據(jù)以上說明的實(shí)施方式五,即使在使第一金屬構(gòu)件20a、第二金屬構(gòu)件20b、第 三金屬構(gòu)件20c及連接構(gòu)件U3嵌合成俯視方向呈T字狀的情況下,也與實(shí)施方式一的接合 方法相同,對(duì)露出于表面A及背面B側(cè)的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌,并可高效地摩擦攪拌露出于 被接合金屬構(gòu)件30的側(cè)面的對(duì)接部。此外,如圖26a所示,通過使在各工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,可更可靠地封閉對(duì)接部。即,例如通過使第一表面?zhèn)人苄曰瘏^(qū)域W40、第三連 接塑性化區(qū)域w22以及第一連接塑性化區(qū)域w20重疊,可更可靠地封閉對(duì)接部。
實(shí)施方式六 接著,說明本發(fā)明的實(shí)施方式六。 圖31是實(shí)施方式六的接合方法的整體立體圖。如圖31所示,實(shí)施方式六的接合 方法是分別對(duì)露出于被接合金屬構(gòu)件70的表面A、背面B、第一側(cè)面C及第二側(cè)面D的對(duì)接 部進(jìn)行摩擦攪拌接合的方法,其中,被接合金屬構(gòu)件70包括第一金屬構(gòu)件710a、第二金屬 構(gòu)件710b以及設(shè)于第一金屬構(gòu)件710a與第二金屬構(gòu)件710b之間的連接構(gòu)件720。以下對(duì) 各工序進(jìn)行詳細(xì)說明。 本實(shí)施方式的接合方法包括(1)對(duì)接工序、(2)第一臺(tái)階部臨時(shí)接合工序、(3)第 一臺(tái)階部正式接合工序、(4)連接構(gòu)件配置工序、(5)表面臨時(shí)接合工序、(6)表面正式接合 工序、(7)第二臺(tái)階部正式接合工序、(8)側(cè)面正式接合工序。 首先,如圖32所示,對(duì)二個(gè)金屬構(gòu)件(第一金屬構(gòu)件710a及第二金屬構(gòu)件710b)、 設(shè)于第一金屬構(gòu)件710a與第二金屬構(gòu)件710b之間的連接構(gòu)件720進(jìn)行說明。
第一金屬構(gòu)件710a、第二金屬構(gòu)件710b及連接構(gòu)件720由鋁、鋁合金、銅、銅合金、 鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等可摩擦攪拌的金屬材料構(gòu)成。第一金屬構(gòu)件710a、第二金屬構(gòu)件 710b及連接構(gòu)件720在本實(shí)施方式中由相同組成的金屬材料構(gòu)成。 第一金屬構(gòu)件710a及第二金屬材料710b是大致相同形狀的構(gòu)件,其包括作為 厚度部分的本體部Q ;以及形成于本體部Q的端部的厚度小的臺(tái)階部R。在以下的說明中, 本體部Q的側(cè)面711、714中,從臺(tái)階部R的表面716豎立的側(cè)面711稱為"豎立側(cè)面711", 另一側(cè)面714則稱為"露出側(cè)面714"。此外,臺(tái)階部R的側(cè)面715、718(參照?qǐng)D32d)中,對(duì) 接于其它臺(tái)階部R的側(cè)面715稱為"對(duì)接側(cè)面715",另一側(cè)面718則稱為"露出側(cè)面718"。 在本實(shí)施方式中,本體部Q的豎立側(cè)面711從臺(tái)階部R的表面716垂直豎立(參照?qǐng)D32c), 而且與臺(tái)階部R的對(duì)接側(cè)面715平行(參照?qǐng)D32b)。 臺(tái)階部R是比本體部Q的厚度還小的部位,是對(duì)本體部Q的表面712做平面切削或 切除而形成的。如圖32c所示,臺(tái)階部R的表面716位于比本體部Q的表面712還低一段 的位置上,但臺(tái)階部R的背面717與本體部Q的背面713齊平。此外,臺(tái)階部R的對(duì)接側(cè)面 715相對(duì)于臺(tái)階部R的表面716垂直。臺(tái)階部R的深度尺寸(從本體部Q的豎立側(cè)面711 至臺(tái)階部R的對(duì)接側(cè)面715的距離)比后述的大型旋轉(zhuǎn)工具G(參照?qǐng)D5b)的肩部G1的半 徑(=Y乂2)還大。雖然臺(tái)階部R的厚度tB的大小并無特別限制,但在本實(shí)施方式中設(shè)定 為本體部Q的厚度、的2/3。 此外,第一金屬構(gòu)件710a及第二金屬構(gòu)件710b也簡(jiǎn)稱為金屬構(gòu)件710。
(1)對(duì)接工序 如圖32所示,對(duì)接工序是使第一金屬構(gòu)件710a及第二金屬構(gòu)件710b的臺(tái)階部 R、R彼此對(duì)接,并在本體部Q、Q之間形成凹部700的工序。在對(duì)接工序中,使第二金屬構(gòu)件 710b的臺(tái)階部R的對(duì)接側(cè)面715緊貼于第一金屬構(gòu)件710a的臺(tái)階部R的對(duì)接側(cè)面715,并 使第一金屬構(gòu)件710a的臺(tái)階部R的表面(上表面)716與第二金屬構(gòu)件710b的臺(tái)階部R的 表面(上表面)716齊平,而且,使第一金屬構(gòu)件710a的臺(tái)階部R的背面717與第二金屬構(gòu) 件710b的臺(tái)階部R的背面717齊平。通過使第一金屬構(gòu)件710a及第二金屬構(gòu)件710b的臺(tái)階部R彼此對(duì)接形成對(duì)接部J720。 而且,當(dāng)臺(tái)階部R、R彼此對(duì)接時(shí),一側(cè)的本體部Q的豎立側(cè)面711與另一側(cè)的本體 部Q的豎立側(cè)面711隔有比后述大型旋轉(zhuǎn)工具G(參照?qǐng)D5b)的肩部Gl的外徑l還大的 間隔相對(duì)。 (2)第一臺(tái)階部臨時(shí)接合工序 如圖33所示,在第一臺(tái)階部臨時(shí)接合工序中,從表面?zhèn)葘?duì)臺(tái)階部R與一側(cè)的突出 材730的對(duì)接部J710、臺(tái)階部R、R彼此的對(duì)接部J720以及臺(tái)階部R與另一側(cè)的突出材740 的對(duì)接部J730進(jìn)行臨時(shí)接合。 如圖32a及圖32b所示,突出材730、740配置成夾持對(duì)接部J720,并分別具有覆蓋 隱藏各臺(tái)階部R、 R的露出側(cè)面718、718的尺寸、形狀。本實(shí)施方式的突出材730、740不僅 對(duì)接于臺(tái)階部R、 R的露出側(cè)面718、718,還對(duì)接于本體部Q、 Q的露出側(cè)面714、714。突出 材730、740分別具有與臺(tái)階部R的厚度尺寸相同的厚度尺寸(參照?qǐng)D32d),且配置成與臺(tái) 階部R的表面716及背面717齊平,在上述狀態(tài)下通過焊接接合于本體部Q、 Q的露出側(cè)面 714、714。雖然突出材730、740的材質(zhì)并無特別限制,但在本實(shí)施方式中由與金屬構(gòu)件710 相同組成的金屬材料形成。 在此,在本實(shí)施方式中所使用的大型旋轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2的長(zhǎng)度(參照?qǐng)D5) 希望設(shè)定成臺(tái)階部R的厚度tB(參照?qǐng)D2c)的1/2以上3/4以下,最好能滿足1. 01《2L/ tB《1. 10的關(guān)系。 如圖33所示,在第一臺(tái)階部臨時(shí)接合工序中,使一小型旋轉(zhuǎn)工具F以連續(xù)軌跡 (bead)移動(dòng),對(duì)對(duì)接部J710、J720、J730從表面716側(cè)連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。S卩,已插入摩擦 攪拌的開始位置SP的小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2(參照?qǐng)D5a)在中途不脫離地移動(dòng)至結(jié) 束位置EP。 而且,雖然第一臺(tái)階部臨時(shí)接合工序在實(shí)施方式一中形成如圖33所示的軌跡,但
并不限定于此,其它的軌跡亦可。 (3)第一臺(tái)階部正式接合工序 在第一臺(tái)階部正式接合工序中,使用大型旋轉(zhuǎn)工具G對(duì)臨時(shí)接合狀態(tài)的對(duì)接部 J720從臺(tái)階部R的表面716側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌。具體而言,如圖34a及圖34b所示,將大型旋 轉(zhuǎn)工具G的攪拌銷G2插入(壓入)開始位置SM1,并使已插入的攪拌銷G2在中途不脫離地 移動(dòng)至結(jié)束位置EM。 當(dāng)大型旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí),其攪拌銷G2的周圍的金屬依次塑性化流動(dòng),并在離開 攪拌銷G2的位置上,塑性化流動(dòng)的金屬再次硬化形成第一臺(tái)階部塑性化區(qū)域W71。在欲對(duì) 可能包含于該第一臺(tái)階部塑性化區(qū)域W71的接合缺陷進(jìn)行修補(bǔ)的情況下,可根據(jù)需要對(duì)第 一臺(tái)階部塑性化區(qū)域W71進(jìn)行摩擦攪拌。 在上述第一臺(tái)階部臨時(shí)接合工序及第一臺(tái)階部正式接合工序結(jié)束之后,除去攪拌 摩擦?xí)r所產(chǎn)生的毛邊,并對(duì)臺(tái)階部R的表面716 (凹部700的底面)進(jìn)行平面切削,使其變 得平滑。而且,在本實(shí)施方式中,雖然從臺(tái)階部R的表面716側(cè)進(jìn)行第一臺(tái)階部臨時(shí)接合工 序以及第一臺(tái)階部正式接合工序,但從臺(tái)階部R的背面717側(cè)進(jìn)行亦可。
(4)連接構(gòu)件配置工序 如圖35a及圖35b所示,在連接構(gòu)件 置工序中,將連接構(gòu)件720插入凹部700,使連接構(gòu)件720對(duì)接于兩本體部Q、 Q,并配置一對(duì)突出材71 、72來夾持連接構(gòu)件720,使各突 出材71、72對(duì)接于連接構(gòu)件720。 而且,在以下的說明中,連接構(gòu)件720的側(cè)面721、722中,與凹部700的側(cè)面(即, 本體部Q的豎立側(cè)面711)相對(duì)的側(cè)面721稱為"對(duì)接側(cè)面721",另一側(cè)的側(cè)面722則稱為 "露出側(cè)面722"。此外,在區(qū)別突出材71、72的情況下,將突出材71稱為"第一突出材71", 將突出材72稱為"第二突出材72"。 連接構(gòu)件720載置于凹部700的底面(S卩,臺(tái)階部R的表面716)。本實(shí)施方式的 連接構(gòu)件720由實(shí)質(zhì)上與凹部700具有相同平面形狀(在本實(shí)施方式中為長(zhǎng)方形)的板狀 構(gòu)件構(gòu)成,當(dāng)插入凹部700時(shí),對(duì)接側(cè)面721抵接于本體部Q的豎立側(cè)面711 (參照?qǐng)D36a 及圖36b),且露出側(cè)面722與本體部Q的露出側(cè)面714及臺(tái)階部R的露出側(cè)面718 (參照?qǐng)D 32a)齊平。雖然連接構(gòu)件720的厚度大小并無特別限制,但在本實(shí)施方式中設(shè)定成與凹部 700的深度相同,當(dāng)連接構(gòu)件720插入凹部700時(shí),連接構(gòu)件720的表面(上表面)723與本 體部Q的表面(上表面)712齊平(參照?qǐng)D36b)。此外,雖然連接構(gòu)件720的材質(zhì)并無特別 限制,但在本實(shí)施方式中由與金屬構(gòu)件710相同組成的金屬材料形成。
突出材71、72分別具有覆蓋隱藏出現(xiàn)于連接構(gòu)件720的露出側(cè)面722側(cè)的本體部 Q、 Q與連接構(gòu)件720的接縫(邊界線)的尺寸、形狀。本實(shí)施方式的突出材71 、72不僅對(duì) 接于連接構(gòu)件720的露出側(cè)面722,還對(duì)接于本體部Q、Q的露出側(cè)面714、714。
此外,如圖35b所示,突出材71、72分別被設(shè)置成與本體部Q的表面712及連接 構(gòu)件720的表面723齊平。而且,在本實(shí)施方式中,第一突出材71載置于接合臺(tái)階部R、 R 時(shí)所使用的突出材730的表面(上表面),并通過焊接接合于本體部Q、 Q的露出側(cè)面714、 714。同樣地,第二突出材72載置于接合臺(tái)階部R、R時(shí)所使用的突出材740的表面(上表 面),并通過焊接接合于本體部Q、 Q的露出側(cè)面714、714。 而且,將連接構(gòu)件720配置于第一金屬構(gòu)件710a及第二金屬構(gòu)件710b上所形成 的構(gòu)件以下稱為被接合金屬構(gòu)件70。此外,如圖31所示,被接合金屬構(gòu)件70的表面為表面 A、背面為背面B、一側(cè)的側(cè)面為第一側(cè)面C、另一側(cè)的側(cè)面為第二側(cè)面D。
(5)表面臨時(shí)接合工序 在表面臨時(shí)接合工序中,對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件70的表面A的對(duì)接部,從表面A 側(cè)進(jìn)行預(yù)備性的摩擦攪拌。如圖37所示,在表面臨時(shí)接合工序中,使用小型旋轉(zhuǎn)工具F對(duì) 第一突出材71與連接構(gòu)件720的對(duì)接部J71 (第四交點(diǎn)c74 第一交點(diǎn)c71)、第一金屬構(gòu) 件710a的本體部Q與連接構(gòu)件720的對(duì)接部J72 (第一交點(diǎn)c71 第二交點(diǎn)c72)、第二突 出材72與連接構(gòu)件720的對(duì)接部J73(第二交點(diǎn)c72 第三交點(diǎn)c73)以及第二金屬構(gòu)件 710b的本體部Q與連接構(gòu)件720的對(duì)接部J74 (第三交點(diǎn)c73 第四交點(diǎn)c74)進(jìn)行摩擦攪 拌。 在表面臨時(shí)接合工序中,將摩擦攪拌的開始位置Sp及結(jié)束位置Ep設(shè)于第一突出材 71上,已插入開始位置SP的小型旋轉(zhuǎn)工具F在中途不脫離地相對(duì)移動(dòng)至結(jié)束位置EP。艮卩, 在連接臨時(shí)接合工序中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F以連續(xù)軌跡(bead)移動(dòng)對(duì)對(duì)接部J71 J74連 續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。 首先,對(duì)表面臨時(shí)接合工序的摩擦攪拌的順序做更詳細(xì)的說明。 使小型旋轉(zhuǎn)工具F位于設(shè)在第一突出材71的適當(dāng)位置上的開始位置Sp的正上方,接著使小型旋轉(zhuǎn)工具F邊作右旋轉(zhuǎn)邊下降,從而將攪拌銷F2 (參照?qǐng)D5a)推壓至開始位置 SP。雖然小型旋轉(zhuǎn)工具F的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)于攪拌銷F2的尺寸 形狀、以及被摩擦攪拌的被 接合金屬構(gòu)件70的材質(zhì)及厚度等設(shè)定,但大多情況下設(shè)定于500 2000 (rpm)范圍內(nèi)。
當(dāng)攪拌銷F2接觸于第一突出材71的表面時(shí),通過摩擦熱而使攪拌銷F2的周圍的 金屬塑性化流動(dòng),攪拌銷F2插入第一突出材71。在攪拌銷F2整體進(jìn)入第一突出材71,且 肩部Fl的下端面Fll (參照?qǐng)D5a)的整個(gè)表面接觸于第一突出材71的表面之后,使小型旋 轉(zhuǎn)工具F邊作旋轉(zhuǎn)邊朝設(shè)于對(duì)接部J71的中央部(第一交點(diǎn)c71與第四交點(diǎn)c74的中間) 的臨時(shí)接合起點(diǎn)p71做相對(duì)移動(dòng)。 雖然小型旋轉(zhuǎn)工具F的移動(dòng)速度(輸送速度)對(duì)應(yīng)于攪拌銷F2的尺寸*形狀、以及 被摩擦攪拌的金屬構(gòu)件710等的材質(zhì)及厚度等設(shè)定,但大多情況下設(shè)定于100 1000 (mm/ 分)范圍內(nèi)。而且,在移動(dòng)小型旋轉(zhuǎn)工具F時(shí),雖然可使肩部F1的軸線相對(duì)于鉛垂線稍微 朝行進(jìn)方向的后方傾斜,但若不傾斜而成鉛垂,則小型旋轉(zhuǎn)工具F的方向轉(zhuǎn)換變得容易,可 做復(fù)雜的動(dòng)作。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)并連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至臨時(shí)接合起點(diǎn)p71之后,在臨 時(shí)接合起點(diǎn)p71使小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而依此狀態(tài)朝對(duì)接部J71的一端(第一交點(diǎn)c71) 做相對(duì)移動(dòng),對(duì)對(duì)接部J71的一部分做摩擦攪拌。即,在第一突出材71與連接構(gòu)件720的 接縫(邊界線)上設(shè)定摩擦攪拌的路徑,使小型旋轉(zhuǎn)工具F沿著該路徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì) 對(duì)接部J71進(jìn)行摩擦攪拌。 而且,當(dāng)小型旋轉(zhuǎn)工具F的攪拌銷F2進(jìn)入對(duì)接部J71之后,雖然拉離第一突出材 71與連接構(gòu)件720的力產(chǎn)生作用,但由于第一突出材71焊接于本體部Q,因此,第一突出材 71與金屬構(gòu)件710之間不會(huì)產(chǎn)生開縫。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)至第一交點(diǎn)c71之后,在第一交點(diǎn)c71使小型旋轉(zhuǎn)工 具F不脫離而依此狀態(tài)朝設(shè)在第一突出材71與第一金屬構(gòu)件710a的本體部Q的對(duì)接部 J75上的第一中間點(diǎn)m71做相對(duì)移動(dòng),對(duì)對(duì)接部J75進(jìn)行摩擦攪拌。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至第一中間點(diǎn)m71之后,在第一中間點(diǎn)m71使小型旋轉(zhuǎn)工 具F不脫離而依此狀態(tài)突入第一突出材71,對(duì)第一突出材71進(jìn)行摩擦攪拌,并相對(duì)移動(dòng)至 對(duì)接部J72的一端(第一交點(diǎn)c71) 。 S卩,將用于使小型旋轉(zhuǎn)工具F從第一中間點(diǎn)m71回到 第一交點(diǎn)c71的摩擦攪拌路徑設(shè)定于第一突出材71。這樣,在小型旋轉(zhuǎn)工具F從第一中間 點(diǎn)m71回到第一交點(diǎn)c71時(shí),由于接合缺陷難以產(chǎn)生于金屬構(gòu)件710和連接構(gòu)件720,因此 可得到高質(zhì)量的接合體。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F回到第一交點(diǎn)c71之后,在第一交點(diǎn)c71使小型旋轉(zhuǎn)工具F不 脫離而依此狀態(tài)突入對(duì)接部J72,對(duì)對(duì)接部J72進(jìn)行摩擦攪拌,并相對(duì)移動(dòng)至對(duì)接部J72的 另一端(第二交點(diǎn)c72)。 S卩,在小型旋轉(zhuǎn)工具F回到第一交點(diǎn)c71之后,將摩擦攪拌的路徑 設(shè)定于一側(cè)的金屬構(gòu)件710的本體部Q與連接構(gòu)件720的接縫(邊界線)上,使小型旋轉(zhuǎn) 工具F沿著該路徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部J72進(jìn)行摩擦攪拌。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)至第二交點(diǎn)c72之后,在第二交點(diǎn)c72使小型旋轉(zhuǎn)工 具F不脫離而依此狀態(tài)突入第二突出材72,對(duì)第二突出材72進(jìn)行摩擦攪拌,并相對(duì)移動(dòng)至 設(shè)在第二突出材72與第一金屬構(gòu)件710a的本體部Q的對(duì)接部J76上的第二中間點(diǎn)m72。 即,將從第二交點(diǎn)c72至第二中間點(diǎn)m72的摩擦攪拌路徑設(shè)定于第二突出材72。
39
在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)至第二中間點(diǎn)m72之后,在第二中間點(diǎn)m72使小型旋 轉(zhuǎn)工具F不脫離而依此狀態(tài)朝對(duì)接部J73的一端(第二交點(diǎn)c72)做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接 部J76進(jìn)行摩擦攪拌。即,使小型旋轉(zhuǎn)工具F沿著設(shè)在第二突出材72與本體部Q的接縫 (邊界線)上的摩擦攪拌路徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部J76也進(jìn)行摩擦攪拌。
在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)至第二交點(diǎn)c72之后,在第二交點(diǎn)c72使小型旋轉(zhuǎn)工 具F不脫離而依此狀態(tài)朝對(duì)接部J73的另一端(第三交點(diǎn)c73)做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部 J73進(jìn)行摩擦攪拌。即,在連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至第二交點(diǎn)c72之后,在第二交點(diǎn)c72不結(jié)束 摩擦攪拌,而使小型旋轉(zhuǎn)工具F沿著設(shè)在第二突出材72與本體部Q的接縫(邊界線)上的 摩擦攪拌路徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部J73進(jìn)行摩擦攪拌。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)至第三交點(diǎn)c73之后,在第三交點(diǎn)c73使小型旋轉(zhuǎn)工 具F不脫離而依此狀態(tài)朝設(shè)在第二突出材72與第二金屬構(gòu)件710b的本體部Q的對(duì)接部 J77上的第三中間點(diǎn)m73做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部J77進(jìn)行摩擦攪拌。即,在連續(xù)進(jìn)行摩 擦攪拌至對(duì)接部J73的另一端(第三交點(diǎn)c73)之后,在第三交點(diǎn)c73不結(jié)束摩擦攪拌,而 使小型旋轉(zhuǎn)工具F沿著設(shè)在第二突出材72與本體部Q的接縫(邊界線)上的摩擦攪拌路 徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部J77進(jìn)行摩擦攪拌。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)至第三中間點(diǎn)m73之后,在第三中間點(diǎn)m73使小型旋 轉(zhuǎn)工具F不脫離而依此狀態(tài)突入第二突出材72,對(duì)第二突出材72進(jìn)行摩擦攪拌,并相對(duì)移 動(dòng)至對(duì)接部J74的一端(第三交點(diǎn)c73)。 S卩,將用于使小型旋轉(zhuǎn)工具F從第三中間點(diǎn)m73 回到第三交點(diǎn)c73的摩擦攪拌路徑設(shè)定于第二突出材72上。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F回到第三交點(diǎn)c73之后,在第三交點(diǎn)c73使小型旋轉(zhuǎn)工具F不 脫離而依此狀態(tài)突入對(duì)接部J74,對(duì)對(duì)接部J74進(jìn)行摩擦攪拌,并相對(duì)移動(dòng)至對(duì)接部J74的 另一端(第四交點(diǎn)c74)。 S卩,在小型旋轉(zhuǎn)工具F回到第三交點(diǎn)c73之后,將摩擦攪拌路徑設(shè) 定在另一側(cè)金屬構(gòu)件710的本體部Q與連接構(gòu)件720的接縫(邊界線)上,使小型旋轉(zhuǎn)工 具F沿該路徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部J74進(jìn)行摩擦攪拌。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)至第四交點(diǎn)c74之后,在第四交點(diǎn)c74使小型旋轉(zhuǎn)工 具F不脫離而依此狀態(tài)突入第一突出材71,對(duì)第一突出材71進(jìn)行摩擦攪拌,并相對(duì)移動(dòng)至 設(shè)在第一突出材71與另一側(cè)金屬構(gòu)件710的本體部Q的對(duì)接部J78上的第四中間點(diǎn)m74。 即,將從第四交點(diǎn)c74至第四中間點(diǎn)m74的摩擦攪拌路徑設(shè)定于第一突出材71上。
在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)至第四中間點(diǎn)m74之后,在第四中間點(diǎn)m74使小型旋 轉(zhuǎn)工具F不脫離而依此狀態(tài)朝對(duì)接部J74的另一端(第四交點(diǎn)c74)做相對(duì)移動(dòng),對(duì)對(duì)接部 J78進(jìn)行摩擦攪拌。S卩,使小型旋轉(zhuǎn)工具F沿著設(shè)在第一突出材71與本體部Q的接縫(邊 界線)上的摩擦攪拌路徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部J78也進(jìn)行摩擦攪拌。
在小型旋轉(zhuǎn)工具F從第四中間點(diǎn)m74至第四交點(diǎn)c74做相對(duì)移動(dòng)之后,在第四交 點(diǎn)c74使小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而依此狀態(tài)朝設(shè)于對(duì)接部J71的中間的臨時(shí)接合終點(diǎn)p72 做相對(duì)移動(dòng),對(duì)對(duì)接部J71進(jìn)行摩擦攪拌。即,在連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌至對(duì)接部J71的另一端 (第四交點(diǎn)c74)之后,在第四交點(diǎn)c74不結(jié)束摩擦攪拌而使小型旋轉(zhuǎn)工具F沿著設(shè)在第二 突出材72與本體部Q的接縫(邊界線)上的摩擦攪拌路徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部J71 進(jìn)行摩擦攪拌。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F相對(duì)移動(dòng)至臨時(shí)接合終點(diǎn)p72之后,在臨時(shí)接合終點(diǎn)p72使小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而依此狀態(tài)突入第一突出材71,對(duì)第一突出材71進(jìn)行摩擦攪拌,并相 對(duì)移動(dòng)至摩擦攪拌的結(jié)束位置EP。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)結(jié)束位置EP之后,使小型旋轉(zhuǎn)工具F邊作旋轉(zhuǎn)邊上升,從 而使攪拌銷F2 (參照?qǐng)D5a)從結(jié)束位置EP脫離。 而且,在使小型旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)時(shí),由于可能在小型旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的 左側(cè)產(chǎn)生接合缺陷,因此,在沿著突出材71 、72與連接構(gòu)件720的對(duì)接部J71、 J73及突出材 71、72與本體部Q的對(duì)接部J75 J78進(jìn)行摩擦攪拌時(shí),最好設(shè)定摩擦攪拌的路徑,使突出 材71、72位于小型旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的左側(cè)。S卩,在使小型旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)時(shí),最 好從臨時(shí)接合起點(diǎn)P71至臨時(shí)接合終點(diǎn)p72設(shè)定摩擦攪拌路徑以使小型旋轉(zhuǎn)工具F沿著連 接構(gòu)件720的外緣右旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。這樣,由于難以在連接構(gòu)件720側(cè)產(chǎn)生接合缺陷,因此可 得到高質(zhì)量的接合體。 即,在小型旋轉(zhuǎn)工具F作左旋轉(zhuǎn)的情況下,由于可能在小型旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向 的右側(cè)產(chǎn)生接合缺陷,因此,在沿著突出材71 、72與連接構(gòu)件720的對(duì)接部J71、 J73及突出 材71、72與本體部Q的對(duì)接部J75 J78進(jìn)行摩擦攪拌時(shí),最好設(shè)定摩擦攪拌的路徑,以使 突出材71、72位于小型旋轉(zhuǎn)工具F的行進(jìn)方向的右側(cè)。S卩,在小型旋轉(zhuǎn)工具F作左旋轉(zhuǎn)時(shí), 最好從臨時(shí)接合起點(diǎn)P71至臨時(shí)接合終點(diǎn)p72設(shè)定摩擦攪拌路徑,以使小型旋轉(zhuǎn)工具F沿 著連接構(gòu)件720的外緣(外周)左旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。 而且,雖然在本實(shí)施方式中將表面臨時(shí)接合工序的路徑設(shè)定成如上所述,但并不 局限于該路徑。此外,沒有必要一定以連續(xù)軌跡進(jìn)行攪拌摩擦。 [O488] (6)表面正式接合工序 在表面正式接合工序中,對(duì)露出于被接合金屬構(gòu)件70的表面A的對(duì)接部從表面A 側(cè)進(jìn)行真正的摩擦攪拌。即,表面正式接合工序是使用比小型旋轉(zhuǎn)工具F還大的大型旋轉(zhuǎn) 工具G對(duì)對(duì)接部J72、 J74進(jìn)行摩擦攪拌的工序。在本實(shí)施方式中,對(duì)對(duì)接部J72進(jìn)行摩擦 攪拌為第一表面正式接合工序,對(duì)對(duì)接部J74進(jìn)行摩擦攪拌為第二表面正式接合工序。
如圖38所示,在表面正式接合工序中,將摩擦攪拌的開始位置SM2及結(jié)束位置EM2 設(shè)于第一突出材71,已插入開始位置SM2的大型旋轉(zhuǎn)工具G在中途不脫離地相對(duì)移動(dòng)至結(jié)束 位置Em"即,在表面正式接合工序中,大型旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)而形成連續(xù)的移動(dòng)軌跡(bead), 并連續(xù)進(jìn)行第一表面正式接合工序及第二表面正式接合工序。 對(duì)表面正式接合工序做更詳細(xì)的說明。在表面正式接合工序中,首先,使大型旋轉(zhuǎn)
工具G位于形成于開始位置S的未圖示的下孔的正上方,接著,使大型旋轉(zhuǎn)工具G邊作右
旋轉(zhuǎn)邊下降,從而使攪拌銷G2(參照?qǐng)D5b)的前端插入未圖示的下孔。 在攪拌銷G2整體進(jìn)入第一突出材71,且肩部Gl的下端面Gil (參照?qǐng)D5b)的整個(gè)
表面接觸于第一突出材71的表面之后,邊進(jìn)行摩擦攪拌邊使大型旋轉(zhuǎn)工具G朝對(duì)接部J72
的一端(第一交點(diǎn)c71)做相對(duì)移動(dòng),而且,突入對(duì)接部J72進(jìn)行第一表面正式接合工序。當(dāng)
使大型旋轉(zhuǎn)工具G移動(dòng)時(shí),其攪拌銷G2的周圍的金屬依此塑性化流動(dòng),且在離開攪拌銷G2
的位置上,塑性化流動(dòng)的金屬再次硬化而形成第一表面塑性化區(qū)域W72。 雖然大型旋轉(zhuǎn)工具G的移動(dòng)速度(輸送速度)對(duì)應(yīng)于攪拌銷G2的尺寸*形狀、以及
被摩擦攪拌的金屬構(gòu)件710等的材質(zhì)及厚度等而設(shè)定,但大多情況下設(shè)定于30 300 (mm/
分)范圍內(nèi)。
41
在進(jìn)入金屬構(gòu)件710及連接構(gòu)件720的熱量有可能過大的情況下,最好將水供給 至大型旋轉(zhuǎn)工具G的周圍進(jìn)行冷卻。而且,當(dāng)冷卻水進(jìn)入對(duì)接部J72等時(shí),有可能在接合面 產(chǎn)生氧化膜,但在本實(shí)施方式中,由于進(jìn)行表面臨時(shí)接合工序來封閉金屬構(gòu)件710(本體部 Q)與連接構(gòu)件720的接縫,冷卻水難以進(jìn)入對(duì)接部J72等,因此,接合部的質(zhì)量不可能變差。
在大型旋轉(zhuǎn)工具G突入對(duì)接部J72之后,將摩擦攪拌的路徑設(shè)定于本體部Q與連 接構(gòu)件720的接縫上,通過使大型旋轉(zhuǎn)工具G沿著該路徑做相對(duì)移動(dòng),從對(duì)接部J72的一端 (第一交點(diǎn)c71)至另一端(第二交點(diǎn)c72)連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌。 在大型旋轉(zhuǎn)工具G相對(duì)移動(dòng)至對(duì)接部J72的另一端(第二交點(diǎn)c72)之后,使大型 旋轉(zhuǎn)工具G不脫離而依此狀態(tài)突入第二突出材72,對(duì)第二突出材72進(jìn)行摩擦攪拌,并相對(duì) 移動(dòng)至對(duì)接部J74的一端(第三交點(diǎn)c73) 。 S卩,從第二交點(diǎn)c72至第三交點(diǎn)c73的摩擦攪 拌路徑設(shè)定于第二突出材72上。 在大型旋轉(zhuǎn)工具G相對(duì)移動(dòng)至對(duì)接部J74的一端(第三交點(diǎn)c73)之后,在第三交 點(diǎn)c73使大型旋轉(zhuǎn)工具G不脫離而依此狀態(tài)突入對(duì)接部J74,對(duì)對(duì)接部J74進(jìn)行摩擦攪拌, 并相對(duì)移動(dòng)至對(duì)接部J74的另一端(第四交點(diǎn)c74)。 S卩,使大型旋轉(zhuǎn)工具G相對(duì)移動(dòng)至對(duì) 接部J74的一端,并將摩擦攪拌的路徑設(shè)定于另一側(cè)金屬構(gòu)件710的本體部Q與連接構(gòu)件 720的接縫(邊界線)上,使大型旋轉(zhuǎn)工具G沿著該路徑做相對(duì)移動(dòng),從而對(duì)對(duì)接部J74進(jìn) 行第二表面正式接合工序。 在大型旋轉(zhuǎn)工具G相對(duì)移動(dòng)至對(duì)接部J74的另一端(第四交點(diǎn)c74)之后,使大型 旋轉(zhuǎn)工具G不脫離而依此狀態(tài)突入第一突出材71,對(duì)第一突出材71進(jìn)行摩擦攪拌,并相對(duì) 移動(dòng)至結(jié)束位置E。 而且,雖然在正式接合工序中,使大型旋轉(zhuǎn)工具G從開始位置SM2至結(jié)束位置EM2作 右旋轉(zhuǎn),以連續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌,但并不限定于此。例如,可使大型旋轉(zhuǎn)工具G作左旋轉(zhuǎn), 且不以連續(xù)軌跡,而在第一突出材71或第二突出材72中任意一側(cè)使大型旋轉(zhuǎn)工具G暫時(shí) 脫離而分別對(duì)對(duì)接部J72或J74進(jìn)行摩擦攪拌。
(7)第二臺(tái)階部正式接合工序 在第二臺(tái)階部正式接合工序中,對(duì)臺(tái)階部R、R的對(duì)接部J720從被接合金屬構(gòu)件70 的背面B側(cè)(背面717側(cè)(參照?qǐng)D36b))進(jìn)行摩擦攪拌。如圖39所示,在上述表面正式接 合工序結(jié)束之后,將被接合金屬構(gòu)件70從未圖示的摩擦攪拌裝置的約束解除,使被接合金 屬構(gòu)件70的背面B朝向上方而再次設(shè)置。 第二臺(tái)階部正式接合工序是使大型旋轉(zhuǎn)工具G從設(shè)定于第一突出材71的開始位 置S至設(shè)定于第二突出材72的結(jié)束位置EM2沿著對(duì)接部J720不脫離地進(jìn)行摩擦攪拌的工 序。通過第二臺(tái)階部正式接合工序,在被接合金屬構(gòu)件70的背面B形成第二臺(tái)階部塑性化 區(qū)域W74。如圖31所示,第二臺(tái)階部塑性化區(qū)域W74與第一臺(tái)階部塑性化區(qū)域W71重疊。 藉此,第一金屬構(gòu)件710a的臺(tái)階部R與第二金屬構(gòu)件710b的臺(tái)階部R對(duì)接的對(duì)接部J720 遍及深度方向全長(zhǎng)地被封閉。即,可提高被接合金屬構(gòu)件70的側(cè)面間的氣密性及水密性。
而且,雖然在本實(shí)施方式中,第二臺(tái)階部正式接合工序在表面正式接合之后進(jìn)行, 但并不限定于此,例如也可在第一臺(tái)階部正式接合工序之后進(jìn)行。
(8)側(cè)面正式接合工序 如圖40a所示,在側(cè)面正式接合工序中,對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件70的第一側(cè)面C及第二側(cè)面D側(cè)的對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌。即,側(cè)面正式接合工序包括對(duì)第一側(cè)面C進(jìn)行摩 擦攪拌的第一側(cè)面正式接合工序;以及對(duì)第二側(cè)面D進(jìn)行摩擦攪拌的第二側(cè)面正式接合工 序。 如圖40a所示,突出材750配置成抵接于被接合金屬構(gòu)件70的表面A,且比連接構(gòu) 件720的寬度還大。為了防止摩擦攪拌時(shí)的開縫而焊接接合被接合金屬構(gòu)件70與突出材 750的內(nèi)側(cè)角部。突出材750的表面(上表面)及背面(下表面)分別與被接合金屬構(gòu)件 70的第一側(cè)面C及第二側(cè)面D(參照?qǐng)D31)齊平。 在第一側(cè)面正式接合工序中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F從設(shè)定于突出材750的表面的開 始位置SM3沿著露出第一側(cè)面C的對(duì)接部相對(duì)移動(dòng),并進(jìn)行摩擦攪拌至結(jié)束位置EM3。在本 實(shí)施方式中,使小型旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn)進(jìn)行第一側(cè)面正式接合工序。在將小型旋轉(zhuǎn)工具 F推壓至開始位置SM3之后,使其移動(dòng)至第一側(cè)面正式接合工序的起點(diǎn)k71,然后使其不脫離 地沿著對(duì)接部J72移動(dòng)。此時(shí),由于小型旋轉(zhuǎn)工具F在第一表面塑性化區(qū)域W72上進(jìn)行摩 擦攪拌,因此能使在第一側(cè)面正式接合工序中被摩擦攪拌的側(cè)面塑性化區(qū)域W75與第一表 面塑性化區(qū)域W72重疊。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)角點(diǎn)k72之后,沿著連接構(gòu)件720的下表面與第一金屬構(gòu) 件710a的臺(tái)階部R的表面716的對(duì)接部J710及連接構(gòu)件720的下表面與第二金屬構(gòu)件 710b的臺(tái)階部R的表面716的對(duì)接部J711進(jìn)行摩擦攪拌。此時(shí),由于小型旋轉(zhuǎn)工具F在第 一臺(tái)階部塑性化區(qū)域W71上進(jìn)行摩擦攪拌,因此能使在第一側(cè)面正式接合工序中被摩擦攪 拌的側(cè)面塑性化區(qū)域W75與第一臺(tái)階部塑性化區(qū)域W71重疊。 在小型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)角點(diǎn)k73之后,沿著對(duì)接部J74進(jìn)行摩擦攪拌。然后,在小 型旋轉(zhuǎn)工具F到達(dá)終點(diǎn)k74之后,依此狀態(tài)使小型旋轉(zhuǎn)工具F移動(dòng)至結(jié)束位置EM3,并使小型 旋轉(zhuǎn)工具F從突出材750脫離。此時(shí),由于小型旋轉(zhuǎn)工具F在第二表面塑性化區(qū)域W73上 進(jìn)行摩擦攪拌,因此能使在第一側(cè)面正式接合工序中被摩擦攪拌的側(cè)面塑性化區(qū)域W75與 第二表面塑性化區(qū)域W73重疊。 而且,如圖40a所示,開始位置SM3及結(jié)束位置EM3最好設(shè)定于對(duì)接部J72或J74的 延長(zhǎng)線上。藉此,可使小型旋轉(zhuǎn)工具F以最短距離移動(dòng)。 由于在第一側(cè)面正式接合工序中能對(duì)露出第一側(cè)面C的對(duì)接部以連續(xù)軌跡進(jìn)行 摩擦攪拌,因此可高效地進(jìn)行作業(yè)。 在此,在上述表面正式接合工序中,形成于被接合金屬構(gòu)件70與第一突出材71及 第二突出材72之間的氧化膜可能被巻入被接合金屬構(gòu)件70的內(nèi)部。上述氧化膜是被接合 金屬構(gòu)件70的氣密性及水密性降低的原因之一。但是,由于通過第一側(cè)面正式接合工序, 在第一表面塑性化區(qū)域W72及第二表面塑性化區(qū)域W73封閉露出第一側(cè)面C的氧化膜,因 此能可靠地提高氣密性及水密性。 而且,如圖31所示,氧化膜有可能露出第一表面塑性化區(qū)域W72及第二表面塑性 化區(qū)域W73的表面A。在此情況下,為封閉上述氧化膜,也可通過摩擦攪拌或焊接進(jìn)行修補(bǔ)。 此外,雖然在本實(shí)施方式中,第一側(cè)面正式接合工序使用回轉(zhuǎn)半徑比較小的小型旋轉(zhuǎn)工具 F,但使用大型旋轉(zhuǎn)工具G亦可。 雖然未具體圖示,第二側(cè)面正式接合工序是對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件70的第二側(cè) 面D的對(duì)接部以連續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌的工序。由于第二側(cè)面正式接合工序與第一側(cè)面正式接合工序大致相同,因此省略其詳細(xì)說明。 根據(jù)以上說明的本實(shí)施方式的接合方法,對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件70的第一側(cè)面C 及第二側(cè)面D的對(duì)接部從第一側(cè)面C及第二側(cè)面D以連續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌,藉此能容易 地對(duì)對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌接合。 此外,如圖31所示,使第一臺(tái)階部塑性化區(qū)域W71及第二臺(tái)階部塑性化區(qū)域W74 重疊,并使第一表面塑性化區(qū)域W72與側(cè)面塑性化區(qū)域W75、第二表面塑性化區(qū)域W73與側(cè) 面塑性化區(qū)域W75重疊,從而能可靠封閉露出被接合金屬構(gòu)件70的側(cè)面的對(duì)接部。藉此, 可提高被接合金屬構(gòu)件70的兩側(cè)面間的氣密性及水密性。 在此,當(dāng)對(duì)露出被接合金屬構(gòu)件70的對(duì)接部J72、 J74進(jìn)行摩擦攪拌時(shí),有可能形 成從第一側(cè)面C連通至第二側(cè)面D的隧道狀的空洞缺陷(以下稱為隧道狀空洞缺陷)。雖 然上述隧道狀空洞缺陷是被接合金屬構(gòu)件70的氣密性及水密性降低的主要原因,但通過 本實(shí)施方式的接合工序能適當(dāng)?shù)胤忾]這些缺陷。由于旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)方向、行進(jìn)方向的不 同,隧道狀空洞缺陷所形成的位置也不同,在各工序中的旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)方向、行進(jìn)方向有 各種組合。以下詳細(xì)說明該組合。 S卩,在摩擦攪拌接合中使旋轉(zhuǎn)工具邊作右旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)時(shí),空洞缺陷可能形成于行
進(jìn)方向左側(cè)。另一方面,在使旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)的情況下,空洞缺陷可能形成于行進(jìn)方向右
側(cè)。鑒于此,為了適當(dāng)?shù)匮诼袼淼罓羁斩慈毕?,以下分成第一方式、第二方式?圖41是表示側(cè)面正式接合工序的接合方法的立體示意圖,圖41a表示第一方式,
圖41b表示第二方式。而且,在圖的說明中,從第一側(cè)面C朝未圖示的第二側(cè)面D側(cè)的方向
為行進(jìn)方向N"行進(jìn)方向K的相反方向?yàn)樾羞M(jìn)方向N2?!吹谝环绞?gt; 如圖41a所示,第一方式是形成于第一表面塑性化區(qū)域W72及第二表面塑性化區(qū) 域W73的隧道狀空洞缺陷790(790a、790b)形成于第一金屬構(gòu)件710a及第二金屬構(gòu)件710b 的形態(tài)。 g卩,在(1-1)旋轉(zhuǎn)工具被設(shè)定成在行進(jìn)方向Nl上作右旋轉(zhuǎn)、(1-2)在行進(jìn)方向N2 上作左旋轉(zhuǎn)的情況下,在第一側(cè)面C上,在第一金屬構(gòu)件710a中形成有隧道狀空洞缺陷 790a。 另一方面,在(1-3)旋轉(zhuǎn)工具被設(shè)定成在行進(jìn)方向N2上作右旋轉(zhuǎn)、(1-4)在行進(jìn)方 向K上作左旋轉(zhuǎn)的情況下,在第一側(cè)面C上,在第二金屬構(gòu)件710b中形成有隧道狀空洞缺 陷790b。因此,在表面正式接合工序中,第一方式的形態(tài)有上述四種方法。
接著,對(duì)第一方式的情況下的側(cè)面正式接合工序進(jìn)行說明。 如圖41a所示,在突出材750的一端面上,開始位置設(shè)定于作為對(duì)接部J72或?qū)?部J74的延長(zhǎng)線上的一點(diǎn)的基點(diǎn)或基點(diǎn)02中任意一側(cè)上。 當(dāng)側(cè)面正式接合工序的開始位置設(shè)定于基點(diǎn)時(shí),最好使旋轉(zhuǎn)工具作右旋轉(zhuǎn)進(jìn)行 摩擦攪拌。即,當(dāng)開始位置設(shè)定于基點(diǎn)且旋轉(zhuǎn)工具作右旋轉(zhuǎn)進(jìn)行側(cè)面正式接合工序時(shí), 由于行進(jìn)方向右側(cè)被可靠地摩擦攪拌,因此能可靠地封閉隧道狀空洞缺陷790a、790b。
另一方面,當(dāng)側(cè)面正式接合工序的開始位置設(shè)定于基點(diǎn)02時(shí),最好使旋轉(zhuǎn)工具作 左旋轉(zhuǎn)。即,當(dāng)開始位置設(shè)定于基點(diǎn)02且旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)進(jìn)行側(cè)面正式接合工序時(shí),由 于行進(jìn)方向左側(cè)被可靠地摩擦攪拌,因此能可靠地封閉隧道狀空洞缺陷790a、790b。
在如上述說明的第一方式中,為了在側(cè)面正式接合工序中適當(dāng)?shù)胤忾]隧道狀空洞 缺陷790a、790b有兩種方法。因此,在第一方式中,若考慮表面正式接合工序,則全部有8 種接合方法可適當(dāng)?shù)胤忾]隧道狀空洞缺陷90。 接著,對(duì)第二方式進(jìn)行說明。如圖41b所示,第二方式是形成于第一表面塑性化區(qū) 域W72及第二表面塑性化區(qū)域W73的隧道狀空洞缺陷790a、790b形成于連接構(gòu)件720內(nèi)部 的形態(tài)。 g卩,(2-1)在對(duì)接部J72中,旋轉(zhuǎn)工具被設(shè)定成在行進(jìn)方向K上作左旋轉(zhuǎn)的情況 下、(2-2)在對(duì)接部J72中,旋轉(zhuǎn)工具被設(shè)定成在行進(jìn)方向N2上作右旋轉(zhuǎn)的情況下,在第一 側(cè)面C上,在連接構(gòu)件720中形成有隧道狀空洞缺陷790a。 另一方面,(2-3)在對(duì)接部J74中,旋轉(zhuǎn)工具被設(shè)定成在行進(jìn)方向K上作右旋轉(zhuǎn)的 情況下、(2-4)在對(duì)接部J74中,在行進(jìn)方向N2上作左旋轉(zhuǎn)的情況下,在第一側(cè)面C上,在連 接構(gòu)件720中形成有隧道狀空洞缺陷790b。因此,在表面正式接合工序中,第二方式的形態(tài) 有上述四種方法。 接著,對(duì)第二方式情況下的側(cè)面正式接合工序進(jìn)行說明。 如圖41b所示,在突出材750的一端面上,開始位置設(shè)定于作為對(duì)接部J72或?qū)?部J74的延長(zhǎng)線上的一點(diǎn)的基點(diǎn)或基點(diǎn)02中任意一側(cè)上。 當(dāng)側(cè)面正式接合工序的開始位置設(shè)定于基點(diǎn)時(shí),最好使旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)進(jìn)行 摩擦攪拌。即,當(dāng)開始位置設(shè)定于基點(diǎn)且旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)進(jìn)行側(cè)面正式接合工序時(shí), 由于行進(jìn)方向左側(cè)被可靠地摩擦攪拌,因此能可靠地封閉隧道狀空洞缺陷790a。
另一方面,當(dāng)側(cè)面正式接合工序的開始位置設(shè)定于基點(diǎn)02時(shí),最好使旋轉(zhuǎn)工具作 右旋轉(zhuǎn)。即,當(dāng)開始位置設(shè)定于基點(diǎn)02且旋轉(zhuǎn)工具作右旋轉(zhuǎn)進(jìn)行側(cè)面正式接合工序時(shí),由 于行進(jìn)方向右側(cè)被可靠地摩擦攪拌,因此能可靠地封閉隧道狀空洞缺陷790a、790b。
在如上述說明的第二方式中,為了在側(cè)面正式接合工序中適當(dāng)?shù)胤忾]隧道狀空洞 缺陷790a、790b有兩種方法。因此,在第二方式中,若考慮表面正式接合工序全部有8種接 合方法可適當(dāng)?shù)胤忾]隧道狀空洞缺陷90。
實(shí)施方式七 圖40b是表示實(shí)施方式七的從第一側(cè)面C所看的側(cè)視圖。實(shí)施方式七的被接合金 屬構(gòu)件70就第一金屬構(gòu)件710a及第二金屬構(gòu)件710b的臺(tái)階部R的高度大這點(diǎn)而言與實(shí) 施方式六是不同的。即,在臺(tái)階部R彼此的對(duì)接部J720的高度大的情況下,很難使第一臺(tái) 階部塑性化區(qū)域W71與第二臺(tái)階部塑性化區(qū)域W74重疊。此種情況下,最好在側(cè)面正式接 合工序中摩擦攪拌對(duì)接部J720。 S卩,如圖40b所示,實(shí)施方式七的接合方法的側(cè)面正式接合工序的特征是,還包括 摩擦攪拌對(duì)接部J720的工序。 實(shí)施方式七的側(cè)面正式接合工序中,除了抵接于被接合金屬構(gòu)件70的表面A的突 出材750之外,還配置有抵接于背面B側(cè)的突出材760。突出材760的表面(上表面)及背 面(下表面)與被接合金屬構(gòu)件70的第一側(cè)面C及第二側(cè)面D齊平。
實(shí)施方式七的側(cè)面正式接合工序中,在將開始位置設(shè)定于第一突出材750的S^上 之后,使小型旋轉(zhuǎn)工具F作右旋轉(zhuǎn),并沿著對(duì)接部J72及J710移動(dòng)。然后,在小型旋轉(zhuǎn)工具 F到達(dá)第一金屬構(gòu)件710a、第二金屬構(gòu)件710b及連接構(gòu)件720的抵接點(diǎn)k75之后,沿著對(duì)
45接部J720進(jìn)行摩擦攪拌。在遍及對(duì)接部J720的全長(zhǎng)進(jìn)行摩擦攪拌之后,使小型旋轉(zhuǎn)工具 F不脫離地移動(dòng)至設(shè)定于突出材760的折返點(diǎn)k76。 然后,使小型旋轉(zhuǎn)工具F不脫離而再次突入對(duì)接部J720,并使其移動(dòng)至抵接點(diǎn) k75,接著摩擦攪拌對(duì)接部J711、對(duì)接部J74,并移動(dòng)至結(jié)束位置EM3。 根據(jù)上述本發(fā)明的實(shí)施方式二,即便在臺(tái)階部R的高度較大,第一臺(tái)階部塑性化 區(qū)域W71與第二臺(tái)階部塑性化區(qū)域W74無法重疊的情況下,通過使側(cè)面塑性化區(qū)域W75與 第一臺(tái)階部塑性化區(qū)域W71及第二臺(tái)階部塑性化區(qū)域W74重疊,可遍及對(duì)接部J720全長(zhǎng)進(jìn) 行封閉。藉此,可提高被接合金屬構(gòu)件70的側(cè)面間的水密性及氣密性。此外,由于能以連 續(xù)軌跡進(jìn)行摩擦攪拌接合,因此可高效地進(jìn)行作業(yè)。 以上雖然對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做了說明,但本發(fā)明并不局限于上述方式,在不違 反本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)可做適當(dāng)?shù)淖兏?例如,雖然在實(shí)施方式六中,側(cè)面正式接合工序在第一側(cè)面C及第二側(cè)面D這兩面 上進(jìn)行摩擦攪拌,但僅在其中 一側(cè)進(jìn)行亦可。
權(quán)利要求
一種接合方法,對(duì)于將連接構(gòu)件插入由端部具有凹槽的第一金屬構(gòu)件及第二金屬構(gòu)件在所述端部彼此對(duì)接而形成的中空部中所形成的被接合金屬構(gòu)件,使旋轉(zhuǎn)工具在該被接合金屬構(gòu)件上移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,其特征在于,包括對(duì)所述第一金屬構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部,從所述被接合金屬構(gòu)件的表面進(jìn)行摩擦攪拌的表面?zhèn)冉雍瞎ば颍粚?duì)所述第一金屬構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部,從所述被接合金屬構(gòu)件的背面進(jìn)行摩擦攪拌的背面?zhèn)冉雍瞎ば颍灰约皩?duì)所述第一金屬構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部、所述連接構(gòu)件與所述第一金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及所述連接構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部,從所述被接合金屬構(gòu)件的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば颉?br>
2. 如權(quán)利要求1所述的接合方法,其特征在于,在所述表面?zhèn)冉雍瞎ば蚣氨趁鎮(zhèn)冉雍?工序中所形成的塑性化區(qū)域與所述連接構(gòu)件接觸。
3. 如權(quán)利要求1所述的接合方法,其特征在于,在所述側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば蛑?,利用所述?轉(zhuǎn)工具對(duì)在所述表面?zhèn)冉雍瞎ば蚣氨趁鎮(zhèn)冉雍瞎ば蛑兴纬傻乃苄曰瘏^(qū)域進(jìn)行摩擦攪拌。
4. 一種接合方法,使旋轉(zhuǎn)工具在被接合金屬構(gòu)件上移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,該被接 合金屬構(gòu)件包括在端面具有凹槽的第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件、以及插入由所述第一 金屬構(gòu)件的端面與所述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面對(duì)接而形成的中空部中的連接構(gòu)件,其 特征在于,包括將所述連接構(gòu)件插入所述第一金屬構(gòu)件的所述凹槽的第一插入工序;對(duì)所述第一金屬構(gòu)件與所述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從所述第一金屬構(gòu)件的側(cè)面進(jìn)行摩擦 攪拌的第一正式接合工序;為使所述第一金屬構(gòu)件的端面對(duì)接于所述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面,將所述連接構(gòu) 件插入所述第二金屬構(gòu)件的所述凹槽的第二插入工序;對(duì)所述第一金屬構(gòu)件的端面與所述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部,從被接合金 屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌的第二正式接合工序;對(duì)所述第一金屬構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及所述第二金屬構(gòu)件與所述連 接構(gòu)件的對(duì)接部,從所述第二金屬構(gòu)件的端面進(jìn)行摩擦攪拌的第三正式接合工序;以及對(duì)所述第二金屬構(gòu)件與所述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從所述第二金屬構(gòu)件的另一側(cè)的側(cè)面 進(jìn)行摩擦攪拌的第四正式接合工序。
5. —種接合方法,使旋轉(zhuǎn)工具在被接合金屬構(gòu)件上移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,該被接 合金屬構(gòu)件包括在端面具有凹槽的第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件、以及插入由所述第一 金屬構(gòu)件的端面與所述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面對(duì)接而形成的中空部中的連接構(gòu)件,其 特征在于,包括將所述連接構(gòu)件插入所述第二金屬構(gòu)件的所述凹槽的第三插入工序;對(duì)所述第二金屬構(gòu)件與所述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從所述第二金屬構(gòu)件的另一側(cè)的側(cè)面 進(jìn)行摩擦攪拌的第四正式接合工序;對(duì)所述第一金屬構(gòu)件與所述第二金屬構(gòu)件的對(duì)接部以及所述第二金屬構(gòu)件與所述連 接構(gòu)件的對(duì)接部,從所述第二金屬構(gòu)件的端面進(jìn)行摩擦攪拌的第三正式接合工序;為使所述第一金屬構(gòu)件的端面對(duì)接于所述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面,將所述連接構(gòu)件插入所述第一金屬構(gòu)件的所述凹槽的第四插入工序;對(duì)所述第一金屬構(gòu)件的端面與所述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部,從所述被接 合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌的第二正式接合工序;以及對(duì)所述第一金屬構(gòu)件與所述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從所述第一金屬構(gòu)件的側(cè)面進(jìn)行摩擦 攪拌的第一正式接合工序。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的接合方法,其特征在于,所述第一正式接合工序中所形成的 塑性化區(qū)域與所述第二正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,所述第二正式接合工序 中所形成的塑性化區(qū)域與所述第三正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,所述第三正 式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域與所述第四正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊。
7. —種接合方法,使旋轉(zhuǎn)工具在被接合金屬構(gòu)件上移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,該被接 合金屬構(gòu)件包括在端面具有凹槽的第一金屬構(gòu)件、第二金屬構(gòu)件和第三金屬構(gòu)件、以及插 入所述凹槽的連接構(gòu)件,將所述第一金屬構(gòu)件及所述第三金屬構(gòu)件插入所述連接構(gòu)件的兩 側(cè),并將第二金屬構(gòu)件插入所述第一金屬構(gòu)件與第三金屬構(gòu)件之間而形成俯視呈T字狀的 被接合金屬構(gòu)件,其特征在于,包括將所述第一金屬構(gòu)件與所述第三金屬構(gòu)件插入所述連接構(gòu)件的兩側(cè)的第五插入工序;對(duì)所述第一金屬構(gòu)件與所述連接構(gòu)件的對(duì)接部以及所述第三金屬構(gòu)件與所述連接構(gòu) 件的對(duì)接部,從所述連接構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的第五正式接合工序; 將所述第二金屬構(gòu)件插入所述連接構(gòu)件的第六插入工序;對(duì)所述第一金屬構(gòu)件的端面與所述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部、所述第二金 屬構(gòu)件與所述連接構(gòu)件的對(duì)接部、所述第三金屬構(gòu)件的端面與所述第二金屬構(gòu)件的另一側(cè) 的側(cè)面的對(duì)接部,從所述第二金屬構(gòu)件的端面進(jìn)行摩擦攪拌的第六正式接合工序;以及對(duì)所述第一金屬構(gòu)件的端面與所述第二金屬構(gòu)件的一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部,從所述被接 合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌,并對(duì)所述第三金屬構(gòu)件的端面與所述第二金屬構(gòu) 件的另一側(cè)的側(cè)面的對(duì)接部,從所述被接合金屬構(gòu)件的表面及背面進(jìn)行摩擦攪拌的第七正 式接合工序。
8. 如權(quán)利要求7所述的接合方法,其特征在于,所述第五正式接合工序中所形成的塑 性化區(qū)域與所述第六正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊,所述第六正式接合工序中 所形成的塑性化區(qū)域與所述第七正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊。
9. 一種接合方法,對(duì)于二個(gè)金屬構(gòu)件彼此的對(duì)接部以及設(shè)于所述金屬構(gòu)件彼此之間的 連接構(gòu)件與所述各金屬構(gòu)件的對(duì)接部,使旋轉(zhuǎn)工具移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,其特征在于, 包括使二個(gè)所述金屬構(gòu)件的臺(tái)階部彼此對(duì)接,在所述本體部間形成凹部的對(duì)接工序,其中, 所述金屬構(gòu)件在本體部的端部具有比所述本體部還薄的臺(tái)階部;對(duì)所述臺(tái)階部彼此的對(duì)接部,從表面及背面中任意一側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌的第一臺(tái)階部正 式接合工序;將所述連接構(gòu)件插入所述凹部,使所述連接構(gòu)件對(duì)接于所述兩本體部的連接構(gòu)件配置 工序;對(duì)一個(gè)所述金屬構(gòu)件的所述本體部與所述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從表面進(jìn)行摩擦攪拌的第一表面正式接合工序;對(duì)另一個(gè)所述金屬構(gòu)件的所述本體部與所述連接構(gòu)件的對(duì)接部,從表面進(jìn)行摩擦攪拌 的第二表面正式接合工序;以及對(duì)一個(gè)所述金屬構(gòu)件與所述連接構(gòu)件的對(duì)接部以及另一個(gè)所述金屬構(gòu)件與所述連接 構(gòu)件的對(duì)接部從側(cè)面進(jìn)行摩擦攪拌的側(cè)面正式接合工序,使所述第一臺(tái)階部正式接合工序及所述側(cè)面正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重 疊,使所述第一表面正式接合工序及所述側(cè)面正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊, 使所述第二表面正式接合工序及所述側(cè)面正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊。
10. 如權(quán)利要求9所述的接合方法,其特征在于,還包括對(duì)所述臺(tái)階部彼此的對(duì)接部, 從表面及背面中任意另一側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌的第二臺(tái)階部正式接合工序,并使所述第一臺(tái)階 部正式接合工序和所述第二臺(tái)階部正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域重疊。
11. 如權(quán)利要求9所述的接合方法,其特征在于,在所述側(cè)面正式接合工序中,遍及所 述臺(tái)階部彼此的對(duì)接部的全長(zhǎng)而進(jìn)行摩擦攪拌。
12. 如權(quán)利要求9所述的接合方法,其特征在于,在所述第一表面正式接合工序及所述 第二表面正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域中,從一側(cè)的側(cè)面連通于另一側(cè)的側(cè)面的隧 道狀空洞缺陷形成于一個(gè)所述金屬構(gòu)件以及另一個(gè)所述金屬構(gòu)件時(shí),在所述側(cè)面正式接合 工序中,設(shè)定所述側(cè)面正式接合工序的開始位置,使得在所述旋轉(zhuǎn)工具作右旋轉(zhuǎn)的情況下, 所述連接構(gòu)件位于其行進(jìn)方向的左側(cè),設(shè)定所述側(cè)面正式接合工序的開始位置,使得在所 述旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)的情況下,所述連接構(gòu)件位于其行進(jìn)方向的右側(cè)。
13. 如權(quán)利要求9所述的接合方法,其特征在于,在所述第一表面正式接合工序及所述 第二表面正式接合工序中所形成的塑性化區(qū)域中,從一側(cè)的側(cè)面連通于另一側(cè)的側(cè)面的隧 道狀空洞缺陷僅形成于所述連接構(gòu)件時(shí),設(shè)定所述側(cè)面正式接合工序的開始位置,使得在 所述旋轉(zhuǎn)工具作右旋轉(zhuǎn)的情況下,所述連接構(gòu)件位于其行進(jìn)方向的右側(cè),設(shè)定所述側(cè)面正 式接合工序的開始位置,使得在所述旋轉(zhuǎn)工具作左旋轉(zhuǎn)的情況下,所述連接構(gòu)件位于其行 進(jìn)方向的左側(cè)。
全文摘要
一種設(shè)置連接構(gòu)件并摩擦攪拌金屬構(gòu)件彼此,可提高金屬構(gòu)件的氣密性及水密性的接合方法。對(duì)于將連接構(gòu)件(U1)插入第一金屬構(gòu)件(1a)及第二金屬構(gòu)件(1b)在端部彼此對(duì)接而形成的中空部中所形成的被接合金屬構(gòu)件(1),使旋轉(zhuǎn)工具(G)在該被接合金屬構(gòu)件(1)上移動(dòng)而進(jìn)行摩擦攪拌接合,其特征是,包括從表面(A)對(duì)表面?zhèn)葘?duì)接部(J1)進(jìn)行摩擦攪拌的表面?zhèn)冉雍瞎ば?;從背?B)對(duì)背面?zhèn)葘?duì)接部(J2)進(jìn)行摩擦攪拌的背面?zhèn)冉雍瞎ば?;以及從第一?cè)面(C)對(duì)第二金屬側(cè)連接對(duì)接部(J3)以及第一金屬側(cè)連接對(duì)接部(J4)進(jìn)行摩擦攪拌的側(cè)面?zhèn)冉雍瞎ば颉?br>
文檔編號(hào)B23K20/12GK101784362SQ20088010422
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者佐藤勇人, 堀久司, 河本知廣, 青木一男 申請(qǐng)人:日本輕金屬株式會(huì)社