[发明专利]摩擦搅拌点接合装置的衬垫部件、摩擦搅拌点接合装置、摩擦搅拌点接合方法以及接头构造

说明书

摩擦搅拌点接合装置的衬垫部件具备与多个板材的重叠部的背面抵接的支承面，上述支承面具有：基面，将上述重叠部夹在该基面与工具的肩部之间；以及凸面，其向比上述基面更靠上述重叠部侧的位置突出，将上述重叠部夹在该凸面与上述工具的销部之间。

技术领域

本发明涉及摩擦搅拌点接合装置的衬垫部件、摩擦搅拌点接合装置、摩擦搅拌点接合方法以及接头构造。

背景技术

在汽车、飞机、铁道车辆等的组装工序中，存在将多个板材相互重叠并通过摩擦搅拌点接合(FSJ)进行接合来制作接头构造的情况。例如，在专利文献1中，通过从背面侧利用衬垫部件支承各板材的重叠部，使具有突起部(压入销)的工具一边旋转一边从表面侧压入各板材的重叠部，使重叠部因摩擦热而软化对其进行搅拌，之后拔出工具进行冷却，由此接合板材彼此。

专利文献1：日本特开2001－321967号公报

对于通过摩擦搅拌点接合形成的接头构造，存在根据使用状况而要求高接头强度的情况。作为提高接头强度的手段，公知有使用搅拌力高的复杂形状的工具、或大径的工具使接合直径增加的方法。但是，若使用复杂形状的工具，则存在工具的摩耗变显著，工具寿命降低这一问题。另外，若使用大径的工具，则存在随着工具加压力的增加而需要装置的大型化或者接合时间变长从而生产节拍时间增加这一问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，防止工具寿命的降低以及接合工序的长时间化，并且还提高摩擦搅拌点接合的接头强度。

本发明的一个方式所涉及的摩擦搅拌点接合装置的衬垫部件，其中，上述衬垫部件被使用在上述摩擦搅拌点接合装置中，上述摩擦搅拌点接合装置使具有肩部和从上述肩部突出的销部的工具，一边旋转一边压入于多个板材的重叠部，而进行摩擦搅拌点接合，上述衬垫部件从与上述工具相反的一侧支承上述重叠部的背面，其中，上述衬垫部件具备与上述重叠部的上述背面抵接的支承面，上述支承面具有：基面，将上述重叠部夹在该基面与上述肩部之间；以及凸面，其向比上述基面更靠上述重叠部侧的位置突出，将上述重叠部夹在该凸面与上述销部之间。

根据上述结构，由于多个板材的重叠部之中的被夹在工具的销部与衬垫部件的凸面之间的部分变薄，接合直径增大，所以接头强度提高。并且，由于无需延长工具的销部的突出长度，不必增加工具加压力或者接合时间，所以能够防止工具寿命降低以及作业时间增加。

上述凸面也可以包含侧周面，该侧周面具有相对于上述基面的法线朝向上述凸面的径向外侧斜着倾斜的法线。

根据上述结构，由于在重叠部的背面形成的凹部成为包含具有倾斜的法线的侧周面(例如锥面、弯曲面等)的形状，所以由摩擦搅拌产生的塑性流动区域容易从重叠部的背面以直径朝向板材彼此的边界面缓缓扩大的方式倾斜。因此，由摩擦搅拌产生的塑性流动区域在板材彼此的边界附近被集中地大径化，从而能够有效地增大接合直径。

上述凸面也可以包含与上述销部的末端面平行的末端面。

根据上述结构，由于重叠部之中的由工具的销部和衬垫部件的凸面的末端面夹住的部分被均匀地薄壁化，促进由摩擦搅拌产生的摩擦能量向径向外侧的扩展，所以能够有效地增大接合直径。

本发明的一个方式所涉及的摩擦搅拌点接合装置具备：上述衬垫部件；位移驱动器，其使上述多个板材的上述重叠部与上述工具相互相对位移；旋转驱动器，其使上述工具旋转；以及控制器，其以使上述工具在旋转的状态下压入上述重叠部而进行摩擦搅拌点接合的方式，控制上述位移驱动器以及上述旋转驱动器，上述控制器以将上述重叠部夹在上述肩部与上述基面之间以及上述销部与上述凸面之间并通过上述凸面而在上述重叠部的上述背面形成凹部的方式，控制上述位移驱动器。