[发明专利]摩擦搅拌接合体

说明书

技术领域

本发明涉及一种摩擦搅拌接合体，详细而言，涉及一种这样的摩擦搅拌接合体：在将两个由金属材料组成的被接合构件彼此对接、或将两个以上的被接合构件彼此重叠而进行摩擦搅拌接合时，在对二维的平面部进行接合的旋转工具的行进方向上，通过从平面部将除该平面部以外的具有曲面形状的部分摩擦搅拌接合，从而接合而成的摩擦搅拌接合体。

背景技术

作为以往的将两个由金属材料组成的被接合构件接合起来的方法，存在使用图9所示的圆筒状的旋转工具51进行摩擦搅拌接合(FSW)的方法。该旋转工具51包括大径的肩部52和小径的探头部53，该探头部53呈突起状，设为从该肩部52突出，肩部52和探头部53配置为与旋转工具51的轴心C同心的形状。

在接合两个被接合构件54的情况下，将旋转工具51抵接于被接合构件54彼此之间的接合预定部且以轴心C为中心地一边旋转一边插入，并且沿规定的接合线(未图示)向工具行进方向F移动。此时，探头部53对因在旋转工具51与被接合构件54之间产生的摩擦热而软化的被接合构件54进行搅拌且使其进行塑性流动而接合，则沿能够规定的接合线形成接合部。

通常，在摩擦搅拌接合方法中，为了防止接合后的空洞缺陷等，将旋转工具51的轴心C相对于被接合构件54倾斜前进角α的量来进行接合。即，在利用探头部53进行搅拌时，为了使被接合构件54的材料不从肩部52流出地获得没有缺陷的良好的接合接头(接合部)，使旋转工具51的截面积的至少一半与被接合构件54接触来进行接合。

然而，在摩擦搅拌接合方法中，几乎没有关于在旋转工具51的行进方向F上将具有曲面形状的被接合构件彼此接合的例子，但提案有相似的摩擦搅拌接合方法(例如，参照专利文献1～专利文献3)。

在专利文献1中，公开有一种即使在被接合构件具有曲面形状的情况下，也能够进行摩擦搅拌接合的旋转工具的形状。另外，在专利文献2中，公开有T型、L字型、I型、∏型以及∠型等垂直竖立设置或斜立设置的接头构造体，该接头构造体是利用摩擦搅拌接合而成的，肩部的抵接面跨越水平的被接合构件和竖立设置的被接合构件这两者而形成为倾斜平面。而且，在专利文献3中，公开有一种摩擦搅拌接合体，其具有倾斜的翘起部，作为能够利用传感器对使被接合构件对接而成的接合部进行确认的检测部。

专利文献1：日本特开2007-301579号公报

专利文献2：日本特开2003-326375号公报

专利文献3：日本特开2006-35284号公报

然而，在保持使旋转工具51的肩部52在水平面上的截面积的至少一半与被接合构件接触的状态不变的情况下，如图10所示，当要在工具行进方向F上将具有弯曲部R的被接合构件55、56彼此摩擦搅拌接合时，该弯曲部R为半径较小的曲面形状，则会导致旋转工具51的肩部52的后方部分过度地干涉被接合构件55、56。因此，特别是在曲面形状的半径较小的情况下，或在被接合构件55、56的板厚较薄的情况下，曲面形状的弯曲部R中的、被接合构件55、56之间接合后的接合部W的板厚t较大程度地减小，从而可能导致具有弯曲部R的被接合构件55、56之间的接合部W的强度降低。

另一方面，专利文献1所述的旋转工具的形状非常复杂，而且旋转工具的材质为SK材料、SKD材料或PCBN(polycrystalline cubic boron nitride)等非常硬的材质，因此，存在加工非常困难，而需要花费相当多的加工费用和制作天数这样的问题。另外，在专利文献2中，未记载有上述的本发明的课题。假设，在利用所公开的结构在工具的行进方向上将具有曲面形状的被接合构件彼此摩擦搅拌接合的情况下，由于需要将斜面彼此对接，因此，相比于将垂直面彼此对接的情况，存在难以将对接部分对准、且定位精度较低这样的问题。此外，在专利文献3中，与专利文献2同样，未记载有上述的本发明的课题。假设，在利用所公开的结构在工具的行进方向上将具有曲面形状的被接合构件彼此摩擦搅拌接合时，由于从与被接合构件大致垂直的方向插入工具，因此，特别是在曲面形状的半径较小的情况下，或被接合构件的板厚较薄的情况下，存在以下这样的问题，即，曲面形状的弯曲部中的、被接合构件接合后的接合部的板厚较大程度地减小，而无法避免该接合部的强度降低。因此，寻求一种能够利用通常所使用的具有肩部和探头部的旋转工具，将具有曲面形状的两个被接合构件摩擦搅拌接合而获得的高品质的摩擦搅拌接合体。

发明内容

发明要解决的问题