搅拌摩擦点焊用旋转工具及使用该旋转工具的搅拌摩擦点焊方法_2

文档序号:8398922阅读:来源:国知局
而且,将该中间探 针的顶端面作为第二台肩面,该第二台肩面形成为朝向径向内侧去逐渐凹陷、且在比该中 间探针的顶端外周缘进入到该中间探针内的位置处与上述中心探针的基部连结的形状,并 使该旋转工具的上述中心探针的顶端插入到该中心探针的插入方向前方侧的铝材内,从而 进行上述搅拌摩擦点焊。
[0023] 另外,根据该遵照本发明而得到的搅拌摩擦点焊方法的一个优选的方式,上述两 个铝材中的至少一者为含有3质量%以上的Mg的铝合金材质,另外,上述叠合的两个铝材 之中、靠上述旋转工具的各探针的插入侧的铝材为含有3质量%以上Mg的铝合金材质。
[0024] 另外,根据该遵照本发明而得到的搅拌摩擦点焊方法的另一优选的方式,使上述 旋转工具的中间探针的顶端插入到上述中心探针的插入方向前方侧的铝材内来进行上述 搅拌摩擦点焊。
[0025] 另外,根据该遵照本发明而得到的搅拌摩擦点焊方法的另一优选的方式,仅使上 述旋转工具的中心探针位于该中心探针的插入方向前方侧的铝材内从而进行上述搅拌摩 擦点焊。
[0026] 发明的效果
[0027] 这样,在遵照本发明而得到的搅拌摩擦点焊用旋转工具中,将在绕轴心旋转的工 具主体的顶端中心部同轴设置的探针以由大径的中间探针和小径的中心探针构成的两级 的阶梯构造构成,并且,由在该工具主体的顶端面形成的第一台肩面、和在中间探针的顶端 面形成的第二台肩面形成为分别朝向工具主体侧凹陷的、两级伞状,由此,在使这样的两级 构造的探针插入且进行高速旋转时,在这样的探针的周围形成的搅拌摩擦区域因阶梯构造 的探针的存在,特别是具有伞状的第二台肩面的中间探针的存在而受到特别的搅拌作用, 因而能够实现具备更有效的焊接特性的搅拌摩擦焊接部,另外,在这样的有效的搅拌力的 作用下,还能够有利地破坏在将高Mg含量铝合金材质焊接时所形成的坚固的氧化膜,由 此,在将这样的高Mg含量铝合金材质设为两者中至少一者的铝材的、两个铝材的叠合物的 搅拌摩擦点焊的过程中,能够抑制甚至阻止在搅拌摩擦部位产生未焊接部,而能够有利地 提供一种具有较高的焊接强度的焊接物。
【附图说明】
[0028] 图1是表示遵照本发明而得到的搅拌摩擦点焊用旋转工具的一例子的半剖视主 要部位说明图。
[0029] 图2是表示使用图1所示的旋转工具进行搅拌摩擦点焊的形态的剖视说明图。
[0030] 图3是表示遵照本发明而得到的搅拌摩擦点焊用旋转工具的另一例子的半剖视 主要部位说明图。
[0031] 图4是表示在后述的实验例中所使用的旋转工具的各部位的尺寸的剖视说明图, 图4的(a)以两级伞状的旋转工具为对象,图4的(b)以单级伞状的旋转工具为对象。
【具体实施方式】
[0032] 以下,为了更具体地明确本发明,参照附图详细地说明本发明的实施方式。
[0033] 首先,在图1中,以半剖视图的方式示出了遵照本发明而得到的搅拌摩擦点焊用 旋转工具的一例子的主要部位。在此,旋转工具I 0 -体地包括:工具主体12,其呈圆柱状; 中间探针14,其在工具主体12的顶端中心部以同轴突出的方式设置;以及中心探针16,其 以进一步在该中间探针14的顶端中心部同轴突出的方式设置。
[0034] 具体而言,该旋转工具10的工具主体12能够绕其轴心高速旋转,在其顶端(附图 中的下端)的中心部以同轴突出预定长度的方式设有圆柱状的中间探针14,该中间探针14 的外径小于工具主体12的外径,而且,在该中间探针14的顶端部以同轴突出预定长度的方 式设有圆柱状的中心探针16,该中心探针16的外径小于那样的中间探针14的外径。即,这 些中间探针14和中心探针16-体地设于工具主体12的顶端中心部,而成为呈两级的阶梯 构造的外观的形态。另外,在此,在中心探针16的外周面形成有与以往相同形态的螺纹部 18,从而能够提尚揽样效果。
[0035] 而且,在这样的旋转工具10中,在该工具主体12的顶端面(附图中的下表面)形 成的第一台肩面20朝向径向内侧去逐渐凹陷,从而在比工具主体12的顶端外周缘进入到 工具主体内的位置处形成与中间探针14的基部连结而成的形状,另外,与第一台肩面20相 同,在中间探针14的顶端面(附图中的下表面)形成的第二台肩面22也朝向径向内侧去 逐渐凹陷,从而在比中间探针14的顶端外周缘进入到中间探针内的位置处形成与中心探 针16的基部连结而成的形状。并且,在此,这些第一台肩面20和第二台肩面22分别由自 工具主体12的顶端外周缘或中间探针14的顶端外周缘朝向各自的轴心以恒定角度(Θ i、 θ2)倾斜延伸而形成圆锥台状的凹陷形状的倾斜面(锥面)构成,由此,在工具主体12的 顶端部位的纵剖面中,由第一台肩面20和中间探针14、及第二台肩面22和中心探针16从 而呈分别形成伞状的两级伞状。
[0036] 并且,在使用这样的结构的旋转工具10进行搅拌摩擦点焊时,将由设于该工具主 体12的顶端部的中间探针14和中心探针16构成的探针插入到叠合的两个板状的铝材24、 26的叠合部位,与以往相同,通过使其高速旋转而进行搅拌摩擦,使这两个铝材24、26的叠 合物点焊,但本发明的优点在于,这两个铝材24、26中的至少一者为高Mg含量铝合金材质。
[0037] 在此,这些铝材24、26中的至少一者所使用的高Mg含量铝合金材质为由在质量 基准下含有3%以上Mg的铝合金构成的材料,且例如能够以由JISA称呼中的、5154合金、 5056合金、5182合金、5254合金、5082合金、5083合金、5086合金、5N02合金等组成的材料 为对象。另外,与这样的高Mg含量铝合金材质组合的其他的铝材能够以公知的各种铝材为 对象,没有特殊的限定。当然,不言而喻,也能够将这些铝材24、26两者设为高Mg含量铝合 金材质,但在本发明中,优选的是将探针(14、16)的插入方向后方侧(附图中的上方侧)的 铝材24设为高Mg含量铝材。
[0038] 并且,如图2所示,通过使该旋转工具10在高速旋转的同时自两个铝材24、26的 叠合部位的上侧插入,并进行搅拌摩擦,以使其中心探针16到达下侧的铝材26内,从而在 工具主体12的顶端部、和中间探针14的周围、中心探针16的周围形成搅拌区域30,但在这 样的搅拌区域30中,由于中间探针14的存在、第二台肩面22的凹陷形状以及第一台肩面 20的凹陷形状,而能够有效地提高引起可塑化、流动的搅拌力。因而,即使由于以高Mg含量 铝合金材质作为焊接对象,而产生因在氧化膜中以较高的比例存在坚固的氧化Mg而变得 坚固的氧化膜,由于能够有利地破坏这样的氧化膜自身,而且能够明显地提高焊接界面之 间的金属的塑性流动性,由此,能够有效地抑制甚至阻止在搅拌摩擦焊接部位处产生须状 的未焊接部、钩状的未焊接部,而能够有利地谋求提高两个铝材24、26之间的焊接强度。
[0039] 另外,上述的旋转工具10中的工具主体12、中间探针14、中心探针16的尺寸、第 一台肩面20和第二台肩面22的形成形态等能够根据搅拌摩擦点焊的两个铝材24、26的叠 合部位的厚度等而适当设定,但通常优选的是,中间探针14的直径(Cl 1)为工具主体12的直 径(dQ)的40 %~80 %大小的比例,而且中心探针16的直径(d2)为中间探针14的直径(Cl1) 的50%~90%大小的比例,另外,第一台肩面20相对于与轴线垂直的方向上的平面(位于 工具主体12的顶端外周缘的与轴线
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