[发明专利]摩擦搅拌接合装置和摩擦搅拌接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及对于工件进行摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合装置和摩擦搅拌接合方法。

本发明根据在2011年10月19日在日本申请的特愿2011-229577号而主张优先权，把其内容在此引用。

背景技术

作为把由两个部件构成的工件进行接合的方法之一知道有摩擦搅拌接合。所说的摩擦搅拌接合是使用被叫做工具轴肩面的面以向工件的接合部位以规定的压力加压的状态使该工件旋转，以此使工件表面产生摩擦热，利用该摩擦热使工件软化来进行接合。

这种摩擦搅拌接合由于在工件成形时变形和在摩擦搅拌接合中热变形等，而有时在工件即被接合部件彼此之间的对接部的上面产生台阶即错位。且在产生该错位的状态下进行摩擦搅拌接合时，在接合部产生隧道状的空洞和槽等接合不良，有可能使接合强度下降。例如日本国特开2000-202645号公报就公开有防止产生这种接合不良的技术。

日本国特开2000-202645号公报公开的摩擦搅拌接合装置在旋转工具前进方向的延长线上，一边利用加压辊对两个被接合部件的端部上面进行加压，一边使被接合部件彼此之间的台阶即错位变成进入到规定范围内的状态来进行摩擦搅拌接合。且该加压辊为了使加压部尽量地接近旋转工具，把支承该加压辊的按压轴形成为从上下方向的中途位置弯曲。

但在日本国特开2000-202645号公报公开的技术中，由于加压辊的压紧轴弯曲而当被作用有强的加压力时，该载荷付与部就产生大的转矩，有可能破损。在为了防止破损而对上述压紧轴使用高刚性的材料时，成本大幅度上升。

发明内容

本发明是考虑到该情况而开发的，目的在于提供一种摩擦搅拌接合装置，能够一边抑制成本并防止破损，一边抑制错位。

本发明的摩擦搅拌接合装置具有：工具保持部、设置在被所述工具保持部保持的工具的接合方向前方来按压工件接合部位表面的按压机构，所述按压机构具备：向所述工件给予载荷的载荷付与部、设置在所述载荷付与部与被所述工具保持部保持的工具之间而与所述工件的所述接合部位表面抵接的第一抵接部、相对所述载荷付与部而设置在所述第一抵接部相反侧并与所述工件的表面抵接的第二抵接部、安装在所述载荷付与部而支承所述第一抵接部和所述第二抵接部的支承部。

所述摩擦搅拌接合装置在按压工件时，虽然从第一抵接部和第二抵接部向载荷付与部作用有转矩，但由于第一抵接部和第二抵接部是夹住载荷付与部而被设置其两侧，所以分别产生在第一抵接部和第二抵接部的转矩被相互抵消。因此，即使在载荷付与部对工件付与大的按压力的情况下，也能够防止载荷付与部破损，按压机构的第一抵接部在工具的接合方向前方与工具邻接，能够可靠地按压工件的接合部位表面。

本发明的摩擦搅拌接合装置中，所述支承部也可以能够围绕与所述接合方向正交的轴旋转地安装在所述载荷付与部。

由于所述支承部能够旋转，所以在工件的表面有凹凸的情况下，支承部能够相对该凹凸随动地动作，能够可靠地按压接合部位表面。

本发明的摩擦搅拌接合装置中，所述第一抵接部和所述第二抵接部被能够围绕与所述接合方向正交的旋转轴旋转的所述支承部支承，也可以是外周面在沿所述旋转轴的方向向径向外侧鼓出形成的成为凸曲面的辊。

利用所述辊，即使在工件向沿旋转轴的方向倾斜的情况下，也能够防止辊与工件成为部分触接，能够一边防止工件损伤一边可靠地按压。

本发明的摩擦搅拌接合装置也可以还具备冷却所述按压机构的第一冷却机构。

利用所述第一冷却机构能够防止由随着接合产生的热的影响而按压机构有损伤，能够一边更可靠地按压一边接合。

本发明的摩擦搅拌接合装置中，所述第一冷却机构也可以冷却所述按压机构中的所述第一抵接部。

由于所述第一抵接部被配置在按压机构中距离工具最近的位置，所以容易受到热的影响，通过冷却第一抵接部则能够更有效地进行按压机构的冷却。

本发明的摩擦搅拌接合装置也可以在相对被所述工具保持部保持的工具而成为所述接合方向后方的位置，还具备冷却所述接合部位表面的第二冷却机构。

利用所述第二冷却机构则能够在接合后迅速地把接合部位的热除去。

本发明的摩擦搅拌接合装置也可以还具备：设置在被所述工具保持部保持的工具接合方向的后方来按压所述工件所述接合部位表面的辅助按压机构。

利用所述辅助按压机构，在工具接合方向的后方也能够按压工件，能够在更可靠地按压工件的状态下进行接合。