[发明专利]摩擦搅拌接合用工具

说明书

本发明提供一种摩擦搅拌接合用工具，其目的在于能够通过柄部可靠地固定工具部且能够从柄部容易卸下工具部。本发明的摩擦搅拌接合用工具具备：工具部(200a)、柄部(100a)以及罩部(300)，工具部(200a)以及柄部(100a)分别具有六角锥台状凹部(121)以及六角锥台状凸部(211)，该六角锥台状凹部和六角锥台状凸部通过彼此嵌合抑制工具部(200a)相对于柄部(100a)绕旋转轴(11)移动，并且能够使工具部相对于柄部沿与旋转轴平行的方向移动，在使六角锥台状凹部(121)和六角锥台状凸部(211)彼此嵌合之后，用罩部(300)覆盖工具部以及柄部，从而将工具部固定于柄部。

技术领域

本发明的一种实施方式涉及一种摩擦搅拌接合用工具，尤其涉及一种具备工具部和在前端固定工具部的柄部的摩擦搅拌接合用工具。

背景技术

近年来，利用摩擦搅拌效果进行接合以及补修的技术迅速发展。报告有通过摩擦搅拌接合(Friction Stir Welding)成功实现以往的焊接无法实现的高碳钢彼此之间的接合、Fe/Al不同材料的接合、焊接时需要高真空的Ti或其合金等的接合的案例。由于摩擦搅拌接合在开发当初是以Al作为被结合材料(对象)的技术，因此工具可以使用工具钢等比较容易入手的材料。因此，工具中存在的问题主要集中于对影响塑性流动或搅拌效率等的联轴器带来影响的探针或肩部的形状。

另一方面，近年来，在摩擦搅拌接合中发展迅速的技术为，对熔点比Al高约1000°的钢铁材料或Ti基合金或Ni合金进行接合或补修的技术。对这些材料进行接合或补修时，需要高温下强度和耐磨性优异的工具。目前，研发有将cBN(立方氮化硼)或Si₃N₄(氮化硅)烧结而成的陶瓷系工具或者Ni基合金、Co基合金、Mo基合金、W基合金、Ir基合金等金属系工具等高温下具有较高性能的工具，使得对上述高熔点金属的接合逐渐变得可能。

这种基于Ir基合金等的工具通常价格昂贵，因此采用下述方法：将参与接合或补修的一部分作为工具，而用价格低廉的材料制作用于保持工具的保持器，并将其组合。例如，在专利文献1中公开有一种摩擦搅拌接合用工具，其在能够自如装卸于柄部的工具的后部侧形成有作为卡止部的切口。在由工具钢或模具钢制成的柄部设置有供设置有卡止部的工具的后部侧插入的收容部。将工具的后部侧插入柄部的收容部内，并使从柄部的侧面拧入的螺钉按压插入于收容部内的工具的卡止部，从而将工具固定于柄部。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-199281号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，对熔点较高的金属进行接合时，热量不仅传递到工具还传递到保持工具的保持器，会受到更高的扭曲应力。这些会成为使工具和保持器之间产生热胶着或咬入的原因，有时会导致工具的拆卸变得困难。并且，在采用热压配合等方法组装工具和保持器的情况下，通过加热，有时其嵌合会松动，无法将来自固定于动力源的保持器的旋转力充分地传递给工具。并且，有时还会出现工具容易从保持器脱落的问题。

在本技术领域中，期待有一种能够通过柄部可靠地固定工具部且能够从柄部容易卸下工具部的摩擦搅拌接合用工具。

解决技术问题的技术手段

本发明的一种实施方式为摩擦搅拌接合用工具，其具备：工具部，一边旋转一边与被加工物抵接；柄部，在前端固定工具部，并且与工具部一同旋转；罩部，覆盖工具部以及柄部，其中，在工具部以及柄部中的工具部和柄部彼此接触的部位，分别具有凸状部以及凹状部的至少任意一个，所述凸状部以及凹状部通过彼此嵌合能够抑制工具部相对于柄部绕柄部的旋转轴移动，并且能够使工具部相对于柄部沿与柄部的旋转轴平行的方向移动，在使工具部以及柄部的凸状部和凹状部彼此嵌合之后，用罩部覆盖工具部以及柄部，由此将工具部固定于柄部的前端。