垂直的方向上的平面）所成的倾斜角（Θ ^、第二台肩 面22相对于与轴线垂直的方向上的平面（位于中间探针14的顶端外周缘的与轴线垂直的 方向上的平面）所成的倾斜角（θ 2)通常分别被设定在0°~30°大小的范围内。
[0040] 更具体而言，例如，在应该被焊接的两个铝材24、26各自在叠合部位处的厚度为 Imm~3mm大小的情况下，上述工具主体12的直径（(Ici)设为6mm~20mm大小，另外中间探 针14的直径（(I 1)和中心探针16的直径（d2)分别被设为4mm~IOmm大小和2mm~6mm大 小。而且，如图1所示，工具主体12的轴线方向上的、工具主体12自身的顶端与中间探针 14的顶端之间的距离（Μ、换言之中间探针14的突出长度设为1mm~2mm大小，另外，中 间探针14的顶端与中心探针16的顶端之间的距离（h 2)、换言之中心探针16的突出长度设 为Omm~2mm大小。
[0041] 另外，图3中，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以与图1 相同的形态示出，但在该例子中公开的旋转工具10'为在图1所示的旋转工具10中、中心探 针16的突出长度（h 2)为0的形态。即，在该例子中，在由中间探针14的第二台肩面22而 构成的凹陷部内突出形成有中心探针16'，而且中心探针16'的顶端面位于与中间探针14 的顶端外周缘相同的位置。在由这样的中间探针14和中心探针16'构成的探针形态中，即 使实施搅拌摩擦点焊操作，也能够有效地提高搅拌力，且即使存在坚固的氧化膜也能够被 容易地破坏，因而能够实现较高的焊接强度。
[0042] 而且，这样的遵照本发明而得到的搅拌摩擦点焊用旋转工具的优异的特征，在以 下的实验例中，也能够自使用使图4的（a)和图4的（b)所示的各部位的尺寸进行各种变 化而成的各种旋转工具、来分别实施搅拌摩擦点焊而获得的实验结果中容易地理解。
[0043] 首先，在实验时，准备将图4的（a)和图4的（b)所示的部位的尺寸如下述表1和 表2所示的、各种旋转工具A~K。
[0044] 表 1
[0045]
【主权项】
1. 一种搅拌摩擦点焊用旋转工具，该搅拌摩擦点焊用旋转工具对两个铝材的叠合部位 插入以在绕轴心旋转的圆柱状的工具主体的顶端中心部同轴突出的方式设置的探针，来对 这两个铝材的叠合物进行搅拌摩擦点焊，其特征在于， 使上述探针由包括中间探针和中心探针的阶梯构造构成，该中间探针呈圆柱状，其自 上述工具主体的顶端部同轴突出、且外径小于该工具主体的外径，该中心探针呈圆柱状，其 自该中间探针进一步同轴突出、且外径小于该中间探针的外径，并且，将该工具主体的顶端 面形成为第一台肩面，该第一台肩面呈朝向径向内侧去逐渐凹陷、且在比该工具主体的顶 端外周缘进入到该工具主体内的位置处与上述中间探针的基部连结的形状，而且，将该中 间探针的顶端面形成为第二台肩面，该第二台肩面呈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。
2. 根据权利要求1所述的搅拌摩擦点焊用旋转工具，其中， 上述第一台肩面和/或上述第二台肩面由自外周缘朝向上述工具主体或上述中间探 针的轴心以恒定角度倾斜而形成凹陷形状的倾斜面构成。
3. 根据权利要求1或2所述的搅拌摩擦点焊用旋转工具，其中， 上述中心探针的外周部由螺纹部构成。
4. 根据权利要求1~3中任一项所述的搅拌摩擦点焊用旋转工具，其中， 上述中心探针的顶端面和上述中间探针的顶端外周缘设为自上述工具主体突出相同 的突出高度。
5. 根据权利要求1~4中任一项所述的搅拌摩擦点焊用旋转工具，其中， 上述两个铝材中的至少一者为含有3质量％以上Mg的铝合金材质。
6. 根据权利要求1~5中任一项所述的搅拌摩擦点焊用旋转工具，其中， 上述中间探针的直径在上述工具主体的直径的40%~80%的范围内。
7. 根据权利要求1~6中任一项所述的搅拌摩擦点焊用旋转工具，其中， 上述中心探针的直径在上述中间探针的直径的50 %~90 %的范围内。
8. 根据权利要求1~7中任一项所述的搅拌摩擦点焊用旋转工具，其中， 上述第一台肩面的倾斜角度（9J在10°~30°的范围内。
9. 根据权利要求1~8中任一项所述的搅拌摩擦点焊用旋转工具，其中， 上述第二台肩面的倾斜角度（9 2)在10°~30°的范围内。
10. -种搅拌摩擦点焊方法，该搅拌摩擦点焊方法为：对两个铝材的叠合部位插入旋 转工具中的以在绕轴心旋转的圆柱状的工具主体的顶端中心部同轴突出的方式设置的探 针，来对这两个铝材的叠合物进行搅拌摩擦点焊，其特征在于， 作为上述旋转工具，上述探针由包括中间探针和中心探针的阶梯构造构成，该中间探 针呈圆柱状，其自上述工具主体的顶端部同轴突出、且外径小于该工具主体的外径，该中心 探针呈圆柱状，其自该中间探针进一步同轴突出、且外径小于该中间探针的外径，并且，将 该工具主体的顶端面形成为第一台肩面，该第一台肩面呈朝向径向内侧去逐渐凹陷、且在 比该工具主体的顶端外周缘进入到该工具主体内的位置处与上述中间探针的基部连结的 形状，而且，将该中间探针的顶端面形成为第二台肩面，该第二台肩面呈朝向径向内侧去逐 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。
11. 根据权利要求10所述的搅拌摩擦点焊方法，其中， 上述两个铝材中的至少一者为含有3质量％以上Mg的铝合金材质。
12. 根据权利要求10或11所述的搅拌摩擦点焊方法，其中， 上述叠合的两个铝材之中、靠上述旋转工具的探针的插入侧的铝材为含有3质量％以 上Mg的铝合金材质。
13. 根据权利要求10~12中任一项所述的搅拌摩擦点焊方法，其中， 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。
14. 根据权利要求10~12中任一项所述的搅拌摩擦点焊方法，其中， 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。
【专利摘要】在使铝材(24)、(26)的叠合部位搅拌摩擦点焊的旋转工具(10)中，以在圆柱状的工具主体(12)的顶端中心部同轴突出的方式设置的探针由包括同轴突出的中间探针(14)和中心探针(16)的阶梯构造构成，并且将工具主体(12)的顶端面构成为第一台肩面(20)，该第一台肩面(20)呈朝向径向内侧去逐渐凹陷、且与中间探针(14)的基部连结的形状，将中间探针(14)的顶端面构成为第二台肩面(22)，该第二台肩面(22)呈朝向径向内侧去逐渐凹陷、且与中心探针(16)的基部连结的形状，从而在使两个铝材叠合并进行搅拌摩擦点焊时，实现较高的焊接强度。
【IPC分类】B23K20-12
【公开号】CN104718046
【申请号】CN201380045773
【发明人】福田敏彦
【申请人】株式会社Uacj
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年9月2日
【公告号】CA2884230A1, US20150174697, WO2014038505A1