[发明专利]在对接部存在间隙的金属板的双面摩擦搅拌接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及对在对接部存在间隙的金属板的接合部从双面进行摩擦搅拌并将其接合的双面摩擦搅拌接合方法。

背景技术

已知这样一种摩擦搅拌接合技术：一边使旋转工具旋转，一边使设在旋转工具的工具主体上的台肩部的表面与接合部件的表面相接触，利用台肩部的表面与接合部件的表面的摩擦热进行摩擦搅拌，在使接合部件为熔点以下的固相状态下对材料进行搅拌并接合。该接合技术以铝合金为主体，正在各种工业领域中被实际应用。

在进行摩擦搅拌接合的两张金属板的对接端面不是机械加工面，而是例如基于剪切装置的剪切面或者挤压成形的材料的端面的情况下，由于对接端面的平面度低，因此在两张金属板的对接部产生间隙。作为在对接部存在间隙的情况下使用一根旋转工具的从单侧进行的摩擦搅拌接合方法，在专利文献1中记载了下述方法：以旋转工具前端部的探针反复横截接合线的方式边使探针或对接的金属板摆动边进行摩擦搅拌接合。另外，专利文献2中记载了下述方法：在产生于对接部的间隙中填充粉末状接合材料，从而不产生空隙，由此防止接合缺陷的发生。

另一方面，存在必须对板厚不同的两张金属板进行接合的情况，该情况下，在两张金属板的对接部产生层差。作为当在对接部存在层差的情况下使用一根旋转工具并从单侧进行的摩擦搅拌接合方法，在专利文献3的图4中记载了下述方法：使旋转工具朝厚度薄的板倾斜，沿接合线移动接合工具，进行摩擦搅拌接合。

另外，在专利文献4的图5以及图6中记载了下述方法：以不在插入接合工具的那一侧产生板厚差的方式进行固定，并进行摩擦搅拌接合，由此制成搅拌部后，如图8～图10所示，翻过来对存在层差的部分进行摩擦搅拌接合时，以对搅拌部的一部分再次进行搅拌的方式，消除未接合部。

而且，在专利文献4的图12、图13中记载了下述方法以及装置：在无层差的接合面(背面)侧，在接合进行方向的先行部配置工具，另一方面，在存在层差的接合面(表面)侧，在接合进行方向的后行部配置工具，从表背面进行摩擦搅拌接合。

另一方面，在使用一根旋转工具的从单侧进行的摩擦搅拌接合中，在专利文献5的图3中记载了下述方式：在摩擦搅拌接合时，以旋转工具的前端部分朝向旋转工具相对于对接部的移动方向先行的方式，使旋转工具的轴心倾斜。

作为使用两根旋转工具的双面摩擦搅拌技术，在专利文献6(日本专利第2712838号公报)的图14a中记载了下述方式：将两根旋转工具在金属板的对接部的表面侧和背面侧以在探针前端间实际不留间隙的状态相对置地配置，从对接部的两侧进行摩擦搅拌并将其接合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-340975号公报

专利文献2：日本特开2003-126970号公报

专利文献3：日本专利3452018号公报

专利文献4：日本专利3931118号公报

专利文献5：日本专利2792233号公报

专利文献6：日本专利第2712838号公报

非专利文献

非专利文献1：《摩擦搅拌接合-FWS的全部》，社团法人 焊接学会编，产报出版，p283，2006年1月20日发行

发明内容

发明所要解决的课题

<第一课题>接合强度的降低

作为在两张金属板的对接部存在间隙的情况下使用一根旋转工具的从单侧进行的摩擦搅拌接合的课题，包括因接合缺陷的产生而导致的接合强度的降低。关于这一点，在非专利文献1的p283中记载了：由于若对接部的间隙超过0.5mm则接合部的拉伸强度急剧降低，因此需要将对接部的间隙确保为0.5mm以下。这是因为，若对接部的间隙为0.5mm以上，则在接合部容易产生通道状的内部缺陷或槽状的表面缺陷等的接合缺陷。作为容易产生这样的接合缺陷的理由，认为包括以下理由。

(1)因对接部背面的温度降低导致的塑性流动性降低；

(2)因带有氧化皮膜的未搅拌部与摩擦搅拌部的压接而导致的接合强度的降低；

(3)因对接部背面的压力降低而导致的空隙等的缺陷的产生。

对上述(1)～(3)进行说明。