[发明专利]空隙形成用旋转工具及空隙形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用摩擦搅拌而在金属构件内部形成空隙的空隙形成用旋转工具及使用该旋转工具的空隙形成方法。

背景技术

专利文献1中记载有具有肩部（shoulder）及垂下至该肩部的底面上的搅拌销的空隙形成用旋转工具。在上述搅拌销的外周面上刻设（engrave）螺纹槽。当在金属构件内部形成空隙时，将朝螺纹槽的后退方向旋转的空隙形成用旋转工具按压至平板状的金属构件的表面，并在保持一定高度的状态下使空隙形成用旋转工具相对于金属构件作相对移动。藉此，塑性流动化后的金属在螺纹槽的螺旋引导下而被刮出至肩部的底面附近，并用肩部的底面压住所刮出的金属的一部分。因此，空隙的上部被利用摩擦搅拌而塑性化的金属构件所覆盖，因而，可在金属构件内部形成隧道状空隙。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平11-47961号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，因空隙形成用旋转工具的结构不同，存在空隙挤扁、出现与空隙和金属构件的表面连通的孔（以下也称为“表面缺陷”）的可能性。

按照上述观点，本发明的技术问题在于提供一种当利用摩擦搅拌在金属构件的内部形成空隙时，空隙不易挤扁，且不易出现表面缺陷的空隙形成用旋转工具及空隙形成方法。

解决技术问题所采用的技术方案

解决上述技术问题的本发明是在利用摩擦搅拌而在金属构件的内部形成空隙时使用的空隙形成用旋转工具，其特称是，具有肩部和从上述肩部垂下的搅拌销，在上述搅拌销的外周面刻设有螺旋槽，上述肩部的外径除以上述搅拌销前端的外径所得到的值为1.4以上、2.2以下。

根据上述结构，由于不仅可将经塑性流动化后的金属适当地刮出，而且能利用肩部的底面按压所刮出的金属，因此，空隙不易挤扁，且在金属构件上不易产生表面缺陷。若上述肩部的外径除以上述搅拌销前端的外径所得到的值小于1.4，则由于刮出的金属无法被肩部的底面压住，因此容易产生表面缺陷。另一方面，若上述肩部的外径除以上述搅拌销前端的外径所得到的值大于2.2，则由于不容易将金属从肩部刮出，因此，金属构件内的空隙容易挤扁。此外，摩擦搅拌装置的主轴马达所受到的载荷变大。

此外，较为理想的是，上述螺旋槽相对于以上述搅拌销的轴方向为法线的基准面所成角度为20度以上、40度以下。根据上述结构，空隙更不容易挤扁。若上述螺旋槽相对于上述基准面所成角度小于20度，则因角度浅，不容易将金属从肩部刮出。此外，若螺旋槽相对于上述基准面所成角度大于40度，则因螺旋槽的长度相对于搅拌销而言变短，不容易将金属从肩部刮出。因而，在每种情况下，空隙均有可能挤扁。

此外，较为理想的是，上述螺旋槽在上述搅拌销上卷绕一圈以上。若螺旋槽的卷绕少于一圈，则会在空隙的任一个侧壁上残留有经塑性流动化后的金属，而使空隙有可能挤扁，但根据上述结构，由于金属被均衡性良好地塑性流动化，因此，可避免空隙挤扁。

此外，较为理想的是，上述搅拌销包括形成有上述螺旋槽的螺旋槽部和没有形成上述螺旋槽的平坦面部，上述螺旋槽部从上述搅拌销的前端刻设。根据上述结构，能将空隙形成在金属构件的较深位置。

此外，较为理想的是，在上述肩部的底面突出设置有突条，上述突条在上述搅拌销的周围形成为涡卷状。根据上述结构，可将所形成的空隙为比较整齐的形状。

此外，较为理想的是，在上述突条上形成有沿着上述肩部的底面的半径方向剖切的缺口部。根据上述结构，经塑性流动化后的金属容易集中在搅拌销基端的周围，且将金属从缺口部容易地刮出。藉此，可形成比较大的空隙。

较为理想的是，上述搅拌销从前端至基端以恒定的外径形成。根据上述结构，可使空隙的宽度恒定。

此外，一种使用空隙形成用旋转工具而在金属构件的内部形成空隙的空隙形成方法，其特征是，上述空隙形成用旋转工具具有肩部和从上述肩部垂下的搅拌销，在上述搅拌销的外周面刻设有螺旋槽，上述肩部的外径除以上述搅拌销前端的外径所得到的值为1.4以上、2.2以下，在上述空隙形成方法中，当使上述空隙形成用旋转工具一边旋转，一边相对于上述金属构件进行相对移动时，将上述空隙形成用旋转工具朝着将因摩擦搅拌而流动化后的金属通过上述螺旋槽向上刮出至上述金属构件的表面的方向方向旋转。