摩擦攪拌接合方法及摩擦攪拌接合體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及摩擦攬拌接合方法W及摩擦攬拌接合體，具體地，本發(fā)明設(shè)及如下的 摩擦攬拌接合方法W及通過采用該方法形成的摩擦攬拌接合體，該摩擦攬拌接合方法包 括：使金屬構(gòu)件彼此重合；使工具壓抵一個金屬構(gòu)件，W在摩擦攬拌接合過程中使該一個 金屬構(gòu)件接合到另一個金屬構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有技術(shù)中，典型地通過采用烙融焊接、使用馴釘或其它部件的機(jī)械接合、或者 通過其它接合方法使由諸如鐵和侶等的不同金屬材料制成的金屬構(gòu)件彼此接合。在使用馴 釘或螺栓的機(jī)械接合中，需要馴釘或其它接合零件用于接合，運(yùn)不期望地導(dǎo)致成本增加、重 量增大和其它問題。有鑒于運(yùn)些情況，作為接合金屬構(gòu)件的方法，近年來已經(jīng)實(shí)行了摩擦攬 拌接合（FSW:化ictionstirWelding)。如圖12所示，摩擦攬拌接合包括：使金屬構(gòu)件101 和102彼此重合、轉(zhuǎn)動接合工具103并將接合工具103壓抵一個金屬構(gòu)件101W產(chǎn)生使該 一個金屬構(gòu)件101軟化的摩擦熱并且使接合工具103貫入該一個金屬構(gòu)件101、使由工具 103產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力攬拌該一個金屬構(gòu)件101和另一個金屬構(gòu)件102而使得金屬構(gòu)件經(jīng)歷塑 性流動。因而使該一個金屬構(gòu)件101和另一個金屬構(gòu)件102彼此接合。
[0003] 在該摩擦攬拌接合方法中，當(dāng)拔出工具103時(shí)在摩擦攬拌接合的終端部處形成了 孔（W下稱為工具孔）104(參見圖12的化）和圖13)。在形成了工具孔104的情況下，使 該一個金屬構(gòu)件101和另一個金屬構(gòu)件102之間的界面105露出。在運(yùn)種情況下，如果例 如界面105暴露于水，貝Ij會產(chǎn)生不期望的電解腐蝕（electrolyticcorrosion)。摩擦攬拌 接合的終端部指摩擦攬拌接合完成時(shí)所處的部位。也就是，在從一端向另一端進(jìn)行摩擦攬 拌接合的情況下，終端部指另一端所在的部位，而在向一端進(jìn)行摩擦攬拌接合且該接合進(jìn) 行為進(jìn)一步返回中間的部位、工具在該中間的部位處被拔出的情況下，終端部指接合完成 時(shí)所處的中間的部位。
[0004] 此外，在通過使用摩擦攬拌接合使由不同的金屬（鐵和侶）制成的構(gòu)件彼此接合 的情況下，因?yàn)樵诶尤诤附拥倪^程中引入了大量的熱而導(dǎo)致在金屬構(gòu)件之間的界面處不期 望地產(chǎn)生了脆弱的金屬間化合物（諸如化2AI5或化A13)，運(yùn)導(dǎo)致接合強(qiáng)度降低的問題。
[0005] 此外，當(dāng)進(jìn)行使得工具103的前端未貫入另一個金屬102的摩擦攬拌接合時(shí)（當(dāng) 進(jìn)行使得工具103的前端保留在一個金屬材料101中而未到達(dá)另一個金屬材料103的摩擦 攬拌接合時(shí)），界面105和工具103的前端需要彼此盡可能地接近W增大接合強(qiáng)度。在該 過程中，如果工具103的前端靠界面105太近，則工具103會在一個金屬構(gòu)件101附著于工 具103的情況下被拔出，運(yùn)導(dǎo)致工具孔103的底部破損并且該一個金屬構(gòu)件101的終端部 被工具孔104貫通到另一個金屬構(gòu)件102。如果金屬構(gòu)件101和102之間的界面105 (鐵和 侶彼此接觸的部分）隨后通過作為通孔的工具孔104而露出，則在露出的部位會發(fā)生電解 腐蝕，導(dǎo)致接合強(qiáng)度的降低。如上所述，即使在未使得工具103的前端貫入另一個金屬材料 102的情況下，在某些情況下界面105也會在摩擦攬拌接合的終端部處不期望地露出。在運(yùn) 種情況下，如果例如界面105暴露于水，則會在界面處發(fā)生電解腐蝕。此外，盡管原理上使 工具103的前端與界面105之間的距離越短接合強(qiáng)度就越大，但是與期望相惇地，接合強(qiáng)度 不期望地降低了。
[0006] 有鑒于運(yùn)些情況，已經(jīng)提出了諸如專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2說明的摩擦攬拌接合 方法等的摩擦攬拌接合方法。
[0007] 為了填充摩擦攬拌接合的終端部處的通孔，專利文獻(xiàn)1公開了 ：暫時(shí)終止接合，然 后將填充材料設(shè)置于工具孔中，接著在該工具孔處再次進(jìn)行摩擦攬拌接合來改善終端部處 的接合部的氣密性和水密性。
[0008] 專利文獻(xiàn)2公開了由不同金屬材料制成的金屬構(gòu)件之間的摩擦攬拌接合，具體地 公開了在摩擦攬拌接合的終端部處設(shè)置諸如凸部等的余量金屬部而使得即使在終端部形 成工具孔的情況下工具孔也不成為通孔，因此防止了金屬構(gòu)件之間的界面露出或受到電解 腐蝕。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2009-172650號公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2012-143812號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[001引發(fā)明要解決的問題
[0014] 然而，專利文獻(xiàn)1說明的方法具有如下問題：
[0015] 也就是，專利文獻(xiàn)1說明的方法需要在一度執(zhí)行了摩擦攬拌接合之后進(jìn)行將填充 材料設(shè)置于摩擦攬拌接合的終端部處的工具孔中W填充工具孔的步驟和再次進(jìn)行接合的 步驟。因此，不期望地增加了步驟數(shù)量。
[0016] 專利文獻(xiàn)2說明的摩擦攬拌接合方法具有如下問題：
[0017] (1)由于在摩擦攬拌接合的終端部處設(shè)置了余量金屬部，因此由摩擦攬拌接合生 產(chǎn)的產(chǎn)品的重量不期望地增大了。
[0018] (2)在使用諸如伸展材料（擠出材料）等的、具有均一厚度的金屬材料的情況下不 能使用專利文獻(xiàn)2說明的方法。因此，該方法具有材料選擇的自由度低的缺點(diǎn)。
[0019] (3)工具的前端與界面之間的距離在形成有工具孔的余量金屬部的位置處比除了 在該余量金屬部W外的其余位置處長。另一方面，已知將工具的前端和界面之間的距離設(shè) 定為小值會改善接合強(qiáng)度，而將該距離設(shè)定為大值會降低接合強(qiáng)度。因此，在專利文獻(xiàn)2說 明的方法中，在余量金屬部中的界面處的接合強(qiáng)度比在除了余量金屬部W外的部位中的界 面處的接合強(qiáng)度小。結(jié)果，如果在通過使用該方法接合的部件中導(dǎo)入應(yīng)力，則接合強(qiáng)度相對 地低的越靠近余量金屬部的部位越早產(chǎn)生破損，可能導(dǎo)致裂紋從破損部位開始產(chǎn)生并逐漸 進(jìn)展到其它部位，水會進(jìn)入該破損的部位，因此發(fā)生電解腐蝕。
[0020] 有鑒于運(yùn)些情況實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種如下的摩擦攬拌接合 方法W及摩擦攬拌接合體：該摩擦攬拌接合方法在摩擦攬拌接合過程中使由不同金屬材料 制成的金屬構(gòu)件彼此接合并且防止了不同的金屬構(gòu)件彼此接觸的接觸部在接合部處露出， 并且特別地提供一種如下摩擦攬拌接合方法W及摩擦攬拌接合體：該摩擦攬拌接合方法使 得在摩擦攬拌接合的終端部處的接合強(qiáng)度與在除了終端部w外的部位處的接合強(qiáng)度大致 相等，而不用設(shè)置特別的附加步驟或者在金屬構(gòu)件中設(shè)置特別的結(jié)構(gòu)，即使例如工具孔暴 露于水也能防止電解腐蝕，并且該摩擦攬拌接合方法適于具有大致均一厚度的金屬材料。
[0021] 用于解決問題的方案
[0022] 在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)該目的，在包括使至少兩個金屬構(gòu)件彼此重合W及使工具 從一個金屬構(gòu)件所在側(cè)壓抵金屬構(gòu)件W使金屬構(gòu)件彼此摩擦攬拌接合的摩擦攬拌接合方 法中，當(dāng)所述工具到達(dá)摩擦攬拌接合的終端部的位置時(shí)，使所述工具一邊沿水平方向移動 一邊從所述一個金屬構(gòu)件拔出。
[0023] 在本發(fā)明中，在所述工具的沿水平方向的移動過程中，該工具的中屯、軸描繪出大 致直線。
[0024] 在本發(fā)明中，在所述工具的沿水平方向的移動過程中，該工具的中屯、軸描繪出大 致直線，并且該描繪出的大致直線的方向與工具行進(jìn)方向不相同。
[00巧]在本發(fā)明中，所述工具的沿水平方向的移動過程中，該工具的中屯、軸描繪出多邊 形。
[0026] 在本發(fā)明中，在所述工具的沿水平方向的移動過程中，該工具的中屯、軸描繪出大 致圓形。
[0027] 在本發(fā)明中，所述工具描繪出的大致圓形的軌跡圓的直徑為所述工具在水平方向 上不動的狀態(tài)下在所述一個金屬構(gòu)件中形成的工具孔的直徑的至少1%。
[0028] 在本發(fā)明中，在所述工具的前端大致到達(dá)另一個金屬構(gòu)件的狀態(tài)下或者在所述工 具的