摩擦搅拌接合用工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的一种实施方式涉及一种摩擦搅拌接合用工具，尤其涉及一种具备工具部和在前端固定工具部的柄部的摩擦搅拌接合用工具。
【背景技术】
[0002]近年来，利用摩擦搅拌效果进行接合以及补修的技术迅速发展。报告有通过摩擦搅拌接合(Frict1n Stir Welding)成功实现以往的焊接无法实现的高碳钢彼此之间的接合、Fe/Al不同材料的接合、焊接时需要高真空的Ti或其合金等的接合的案例。由于摩擦搅拌接合在开发当初是以Al作为被结合材料(对象)的技术，因此工具可以使用工具钢等比较容易入手的材料。因此，工具中存在的问题主要集中于对影响塑性流动或搅拌效率等的联轴器带来影响的探针或肩部的形状。
[0003]另一方面，近年来，在摩擦搅拌接合中发展迅速的技术为，对熔点比Al高约1000°的钢铁材料或Ti基合金或Ni合金进行接合或补修的技术。对这些材料进行接合或补修时，需要高温下强度和耐磨性优异的工具。目前，研发有将cBN(立方氮化硼)或Si3N4(氮化硅)烧结而成的陶瓷系工具或者Ni基合金、Co基合金、Mo基合金、W基合金、Ir基合金等金属系工具等高温下具有较高性能的工具，使得对上述高熔点金属的接合逐渐变得可能。
[0004]这种基于Ir基合金等的工具通常价格昂贵，因此采用下述方法:将参与接合或补修的一部分作为工具，而用价格低廉的材料制作用于保持工具的保持器，并将其组合。例如，在专利文献I中公开有一种摩擦搅拌接合用工具，其在能够自如装卸于柄部的工具的后部侧形成有作为卡止部的切口。在由工具钢或模具钢制成的柄部设置有供设置有卡止部的工具的后部侧插入的收容部。将工具的后部侧插入柄部的收容部内，并使从柄部的侧面拧入的螺钉按压插入于收容部内的工具的卡止部，从而将工具固定于柄部。
[0005]以往技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2005-199281号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的技术问题
[0009]然而，对熔点较高的金属进行接合时，热量不仅传递到工具还传递到保持工具的保持器，会受到更高的扭曲应力。这些会成为使工具和保持器之间产生热胶着或咬入的原因，有时会导致工具的拆卸变得困难。并且，在采用热压配合等方法组装工具和保持器的情况下，通过加热，有时其嵌合会松动，无法将来自固定于动力源的保持器的旋转力充分地传递给工具。并且，有时还会出现工具容易从保持器脱落的问题。
[0010]在本技术领域中，期待有一种能够通过柄部可靠地固定工具部且能够从柄部容易卸下工具部的摩擦搅拌接合用工具。
[0011 ]解决技术问题的技术手段
[0012]本发明的一种实施方式为摩擦搅拌接合用工具，其具备:工具部，一边旋转一边与被加工物抵接;柄部，在前端固定工具部，并且与工具部一同旋转;罩部，覆盖工具部以及柄部，其中，在工具部以及柄部中的工具部和柄部彼此接触的部位，分别具有凸状部以及凹状部的至少任意一个，所述凸状部以及凹状部通过彼此嵌合能够抑制工具部相对于柄部绕柄部的旋转轴移动，并且能够使工具部相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动，在使工具部以及柄部的凸状部和凹状部彼此嵌合之后，用罩部覆盖工具部以及柄部，由此将工具部固定于柄部的前端。
[0013]根据该结构的摩擦搅拌接合用工具，在利用罩部将工具部固定于柄部的情况下，通过彼此嵌合的凸状部和凹状部抑制工具部相对于柄部绕柄部的旋转轴移动，并且通过罩部抑制工具部相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动，因此，能够可靠地防止柄部旋转时工具部相对于柄部沿围绕柄部的旋转轴的方向错开导致工具部和柄部之间的固定被松动或工具部从柄部脱落。
[0014]另一方面，若卸下罩部，则即使凸状部和凹状部处于彼此嵌合的状态，工具部也能够相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动，因此能够容易从柄部卸下工具部。
[0015]并且，本发明的另一实施方式为摩擦搅拌接合用工具，其具备:工具部，一边旋转一边与被加工物抵接;柄部，在前端固定工具部，并且与工具部一同旋转;螺钉，在该螺钉的外周面具有用于将工具部固定于柄部的前端的螺纹槽，其中，在工具部以及柄部中的工具部和柄部彼此接触的部位，分别具有凸状部以及凹状部的至少任意一个，所述凸状部以及凹状部通过彼此嵌合能够抑制工具部相对于柄部绕柄部的旋转轴移动，并且能够使工具部相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动，在柄部具有柄部孔部，该柄部孔部能够使螺钉通过柄部的内部而到达固定于柄部的前端的工具部，工具部具有工具部螺纹孔部，在所述工具部螺纹孔部的内周面具有与通过柄部孔部的螺钉外周面的螺纹槽彼此啮合的螺纹槽，在使工具部以及柄部的凸状部和凹状部彼此嵌合之后，使通过柄部孔部的螺钉外周面的螺纹槽与工具部螺纹孔部内周面的螺纹槽啮合，从而将工具部固定于柄部的前端。
[0016]根据该结构的摩擦搅拌接合用工具，在使工具部以及柄部的凸状部和凹状部彼此嵌合之后使通过柄部孔部的螺钉拧入工具部螺纹孔中，此时通过彼此嵌合的凸状部和凹状部抑制工具部相对于柄部绕柄部的旋转轴移动，因此螺钉外周面的螺纹槽与工具部螺纹孔部内周面的螺纹槽彼此啮合，使得工具部拉向柄部并固定于柄部。
[0017]通过彼此嵌合的凸状部和凹状部抑制工具部相对于柄部绕柄部的旋转轴移动，并且通过螺钉抑制工具部相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动，因此，能够可靠地防止柄部旋转时工具部相对于柄部沿围绕柄部的旋转轴的方向错开导致工具部和柄部之间的固定被松动或工具部从柄部脱落。
[0018]另一方面，由于彼此嵌合的凸状部和凹状部抑制工具部相对于柄部绕柄部的旋转轴移动，并且能够使工具部相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动，因此，通过在抑制螺钉沿与柄部的旋转轴平行的方向移动的状态下向使螺钉从工具部螺纹孔部脱落的方向旋转螺钉，螺钉外周面的螺纹槽与工具部螺纹孔部内周面的螺纹槽彼此啮合，致使工具部受到从柄部脱落的方向的力量而从柄部脱落。由此，能够容易从柄部卸下工具部。
[0019]此时，在柄部孔部的内周面具有内径比工具部孔部的内径大的螺纹槽，该螺纹槽中能够拧入在外周面具有与柄部孔部内周面的螺纹槽彼此啮合的螺纹槽的工具部拆卸用螺钉。
[0020]根据该结构，通过在柄部孔部设置内径比工具部螺纹孔部的内径大的螺纹槽，并将具有与该螺纹槽啮合的外径的工具部拆卸用螺钉拧入其中，从而推出工具部。由此，能够容易从柄部卸下工具部。
[0021]并且，螺钉外周面的螺纹槽以及工具部螺纹孔部内周面的螺纹槽形成为，向与柄部的旋转方向相同的方向旋转螺钉时螺钉朝向工具部螺纹孔部的里侧移动。
[0022]根据该结构，在柄部进行旋转时，产生使螺钉朝向工具部螺纹孔部的里侧移动的方向的力量，因此，能够更有效地防止螺钉松动导致工具部和柄部之间的固定被松动或工具部从柄部脱落。
[0023]并且，凸状部为以多角锥状以及多角锥台状中的任意一种形状突出的形状，凹状部为以多角锥状以及多角锥台状中的任意一种形状凹陷的形状。
[0024]根据该结构，通过简单的形状，能够容易抑制工具部相对于柄部绕柄部的旋转轴移动，并且能够使工具部相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动。
[0025]并且，凸状部为以键的形式突出的形状，凹状部为以键槽的形式凹陷的形状。
[0026]根据该结构，通过简单的形状，能够可靠地抑制工具部相对于柄部绕柄部的旋转轴移动，并且能够使工具部相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动。
[0027]并且，凸状部为包括与柄部的旋转轴平行且与围绕旋转轴的方向垂直的面的锯齿状突出的锯齿状，凹状部为包括与柄部的旋转轴平行且与围绕旋转轴的方向垂直的面的锯齿状突出的锯齿状。
[0028]根据该结构，与围绕旋转轴的方向垂直的面彼此抵接，因此，能够可靠地抑制工具部相对于柄部沿围绕柄部的旋转轴的方向中的一个方向移动，并且能够使工具部相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动。
[0029]并且，凸状部为包括与柄部的旋转轴平行且与围绕旋转轴的方向垂直的面的锯齿状，凹状部为包括与柄部的旋转轴平行且与围绕旋转轴的方向垂直的面的锯齿状，摩擦搅拌接合用工具还具备螺母，在所述螺母的内周面具有与螺钉外周面的螺纹槽彼此啮合的螺纹槽，并且螺母具有比柄部孔部的内径大的外径，螺钉外周面的螺纹槽与螺母内周面的螺纹槽彼此啮合并且螺钉穿过螺母的内部，工具部以及柄部的凸状部以及凹状部彼此嵌合，在柄部位于工具部和螺母之间的状态下，使通过柄部孔部的螺钉的外周面的螺纹槽与工具部螺纹孔部内周面的螺纹槽彼此啮合，然后，向使螺母和工具部彼此靠近的方向旋转螺母，从而将工具部固定于柄部的前端，而且，通过向使螺母和工具部彼此远离的方向旋转螺母之后向使彼此嵌合的锯齿状的与围绕旋转轴的方向垂直的面彼此分开的方向旋转螺钉，从而从所述柄部的前端卸下所述工具部。
[0030]根据该结构，通过使螺钉穿过柄部而拧入工具部并拧紧螺母，能够可靠地将工具部固定于柄部的前端，之后，通过松开螺母并旋转螺钉，使工具部的锯齿状的斜面和柄部的锯齿状的斜面彼此滑动，工具部受到从柄部分开的方向的力量而从柄部脱落。由此，容易从柄部卸下工具部。
[0031]并且，凸状部为包括与柄部的旋转轴平行且与围绕旋转轴的方向垂直的面的锯齿状，凹状部为包括与柄部的旋转轴平行且与围绕旋转轴的方向垂直的面的锯齿状，在所述凸状部为锯齿状突出的形状且所述凹状部为锯齿状凹陷的形状时，在从工具部螺纹孔部以及柄部孔部卸下螺钉之后，将在外周面具有与工具部螺纹孔部内周面的螺纹槽彼此啮合的螺纹槽的工具部拆卸用螺钉插入柄部孔部，并使工具部拆卸用螺钉外周面的螺纹槽与工具部螺纹孔部内周面的螺纹槽彼此啮合，然后，向使彼此嵌合的锯齿状的与围绕旋转轴的方向垂直的面彼此分开的方向旋转工具部拆卸用螺钉，从而从柄部的前端卸下工具部。
[0032]根据该结构，通过将螺钉拧入柄部以及工具部，能够可靠地将工具部固定于柄部的前端。之后，从柄部卸下螺钉，使工具部拆卸用螺钉穿过柄部孔部并拧入工具部螺纹孔部，并且旋转工具部拆卸用螺钉，由此，使工具部的锯齿状的斜面和柄部的锯齿状的斜面彼此滑动，工具部受到从柄部分开的方向的力量而从柄部脱落。由此，能够容易从柄部卸下工具部。
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