[发明专利]摩擦搅拌接合工具

说明书

一种摩擦搅拌接合工具，其在铁基合金和铝合金的摩擦搅拌接合时，即使高硬度的凝聚物附着在前端部，也抑制缺损。作为具备小径部和与之连续地被形成的大径部的高速工具钢制的摩擦搅拌接合用工具，使硬度随着从小径部到大径部去而减小。另外，也可以使小径部的硬度按照洛氏硬度C刻度在65HRC以上，使大径部的硬度按照洛氏硬度C刻度在60HRC以下。

技术领域

本发明涉及在通过由金属材料和旋转工具的摩擦力产生的摩擦热将金属材料彼此接合时使用的摩擦搅拌接合用途的工具(摩擦搅拌接合工具)。

背景技术

为了主要将相同的金属材料彼此接合，替代焊接等手段，作为通过将以高速旋转的棒状的工具插入金属材料的接合部位来使金属材料暂时熔融的技术，有摩擦搅拌接合(Friction Stir Welding：FSW)。在此摩擦搅拌接合中使用的旋转工具(摩擦搅拌接合工具)到目前为止有各种各样的形态，另外，就材质而言，大多使用了比较硬质的材料，例如高速工具钢(高速钢)、镍基合金(例如，参照专利文献1及专利文献2)。

通常，若是铝合金彼此的摩擦搅拌接合，则即使是以SKD 61为代表的模具钢(合金钢)制的摩擦搅拌接合工具也能够使用。但是，在将铝合金和铁基合金的异种金属彼此接合的情况下，摩擦搅拌接合工具的材质需要考虑选定更高硬度的材质。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-96158号公报

专利文献2：国际公开WO2013/027474号小册子

发明内容

发明所要解决的课题

特别是，在接合金属的一方为铁基合金的情况下，在接合时附着在摩擦搅拌接合工具的前端的凝聚物与铝合金彼此接合的情况相比成为高硬度，根据接合条件不同也存在摩擦搅拌接合工具的前端早期磨损或缺损的情况。

因此，本发明以提供一种在铁基合金和铝合金的那样的异种金属材料彼此的摩擦搅拌接合时，即使高硬度的凝聚物附着在摩擦搅拌接合工具的前端部，也能够抑制早期的磨损、缺损的摩擦搅拌接合用的工具为课题。

为了解决课题的手段

本发明的摩擦搅拌接合工具是具备小径部和大径部的高速工具钢制的摩擦搅拌接合工具，做成了硬度从小径部到大径部越来越减小的结构。至于具体的硬度是，使小径部的硬度按照洛氏硬度C刻度在65HRC以上，且使大径部的硬度按照洛氏硬度C刻度在60HRC以下。

前述高速工具钢(高速钢)，按照重量％，碳为1.20～1.35％、硅为0.5％以下、锰为0.5％以下、铬为3.5～4.5％、钼为4.5～5.5％、钨为5.5～7.0％、钒为2.5～3.5％、钴为7.7～8.8％、氮为60ppm以下、氧为20ppm以下，其余由铁及不可避免的杂质构成。

另外，在前述高速工具钢的相对于锻造方向或者轧制方向垂直的任意的截面中，组织中的MC型碳化物的等效圆直径处于4～20μm的范围，且前述MC型碳化物在组织中所占的比例是3～10％的范围也没有问题。

发明的效果

本发明的高速工具钢制的摩擦搅拌接合工具做成了小径部及大径部的两段结构，进行了使其硬度从小径部向大径部去连续地越来越减小的所谓的硬度的倾斜化。其结果，由于即使在铁基合金和铝合金摩擦搅拌接合时产生的高硬度的凝聚物附着在小径部的情况下，也能够容易从该工具的小径部将凝聚物除去，所以能够一面保持工具的韧性一面防止前端部分(小径部)的损伤。

附图说明

图1是本发明的摩擦搅拌接合工具1(第一实施方式)的示意立体图。

图2是本发明的摩擦搅拌接合工具11(第二实施方式)的示意立体图。