攪拌摩擦焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)及一種攬拌摩擦焊接方法，特別是設(shè)及一種有利于使用像雙軸肩工具、 自適應工具那樣一邊利用兩個軸肩構(gòu)件進行擠壓一邊進行攬拌摩擦焊接的類型的旋轉(zhuǎn)工 具，對在攬拌摩擦焊接中被稱作難焊接材料的侶合金制鑄件、2000系侶合金材料、4000系侶 合金材料、5000系侶合金材料或7000系侶合金材料進行攬拌摩擦焊接的方法。
【背景技術(shù)】
[0002 ]近年來，自從在日本特表平7 - 505090號公報等中提出了通過一邊使旋轉(zhuǎn)工具(具 體為攬拌針（日文：方口一方或者シ））旋轉(zhuǎn)一邊向兩個構(gòu)件的應該焊接的部位進行插入、 并利用摩擦熱量使材料攬拌流動來對運些被焊接構(gòu)件W不烙融的方式進行固相焊接的攬 拌摩擦焊接方法(FSW)W來，由于焊接部處的熱量的產(chǎn)生比通常的烙融焊接方法少，因此難 W產(chǎn)生熱應變，而且未伴有在烙融之后凝固運樣的烙融焊接方法特有的相變，能夠W固體 狀態(tài)進行焊接，由此，從焊接部的完好性的方面考慮，受到了關(guān)注，特別是在侶材料的焊接 中采用該攬拌摩擦焊接方法的領(lǐng)域逐年擴大。例如，通過在汽車、鐵道車輛等輸送用車輛骨 架體的焊接、IT設(shè)備殼體等的焊接中利用運種攬拌摩擦焊接方法，為擴大作為輕量化的領(lǐng) 先者的侶材料的用途做出了巨大的貢獻。
[0003] 可是，在上述攬拌摩擦焊接方法所使用的旋轉(zhuǎn)工具中，一般來說，采用了在圓柱狀 的軸肩構(gòu)件的頂端中屯、部配置被稱作攬拌針的預定長度的突起而成的構(gòu)造，于是，采用了 包括W下步驟的方法，且在前面的日本特表平7-505090號公報中也明確了該方法:一邊使 旋轉(zhuǎn)工具的軸肩構(gòu)件繞軸屯、旋轉(zhuǎn)，一邊將其攬拌針頂端向焊接部位插入，然后一邊施加基 于軸肩構(gòu)件的軸肩面的壓力，一邊進行線焊接或點焊接。但是，在使用了具有運種構(gòu)造的 旋轉(zhuǎn)工具的攬拌摩擦焊接方式中，需要在供旋轉(zhuǎn)工具的攬拌針插入的焊接部位的背面?zhèn)扰?置平臺等墊板，一邊承受該旋轉(zhuǎn)工具的按壓力，一邊進行焊接操作，若不運樣的話，則存在 如下問題:應該焊接的材料因旋轉(zhuǎn)工具的壓力而變形，無法進行焊接。因此，在難W配置墊 板的中空構(gòu)件的焊接中，難W采用運種攬拌摩擦焊接方法。
[0004] 因此，作為不需要運種墊板的工具，已經(jīng)提出了一種在自圓柱狀的軸肩構(gòu)件（第 一)突出設(shè)置的攬拌針的頂端也設(shè)置與該軸肩構(gòu)件(第一)相對的第二軸肩構(gòu)件、并利用運 兩個軸肩構(gòu)件在被焊接構(gòu)件的焊接部位的表面、背面兩個面上同時分別作用有基于運些軸 肩構(gòu)件的壓力而進行攬拌摩擦焊接的旋轉(zhuǎn)工具。例如，在日本特開2003-154471號公報等 中，明確了一種使用了所謂的雙軸肩工具的攬拌摩擦焊接方法，所謂的雙軸肩工具是兩個 軸肩構(gòu)件利用攬拌針固定連結(jié)而成的構(gòu)造的工具，另外在日本特開2003-181654號公報、 日本特開2009-18312號公報等中提出了一種所謂的自適應工具，所謂的自適應工具是將 兩個軸肩構(gòu)件中的任一者W能夠沿攬拌針的軸向移動的方式設(shè)于攬拌針而能夠改變運兩 個軸肩構(gòu)件之間的間隔的工具。而且，通過使用運種旋轉(zhuǎn)工具，從而沒有墊板也能夠焊接中 空材料等，從而使攬拌摩擦焊接方法的適用范圍進一步擴大。
[0005] 可是，在作為應該焊接的構(gòu)件而使用的侶材料中，均難W進行金屬的攬拌摩擦的、 侶合金制鑄件、分別是日本JIS標準的侶合金名稱的2000系、4000系、5000系及7000系的侶 合金材料，也由于攬拌摩擦作用所引起的金屬的流動性不充分，而成為不容易進行攬拌摩 擦焊接的難焊接材料。而且，若使用像上述雙軸肩工具、自適應工具運樣具有兩個軸肩構(gòu)件 的旋轉(zhuǎn)工具對運種侶材料進行攬拌摩擦焊接，則金屬易于粘著于旋轉(zhuǎn)工具的攬拌針的周 圍，在由于攬拌摩擦焊接操作的結(jié)束而自焊接部位脫離的旋轉(zhuǎn)工具的攬拌針的周圍有金屬 附著或者凝結(jié)，其去除花費工夫，存在無法將運種旋轉(zhuǎn)工具立即用于下一攬拌摩擦焊接操 作運樣的問題。另外，在侶材料的、旋轉(zhuǎn)工具自焊接部位脫離的部位，也由于金屬附著于旋 轉(zhuǎn)工具而被去除，因此在該部位形成有較大的焊接缺口部，為此，需要較大地切除焊接后的 構(gòu)件的焊接末端部，也會導致材料損失。
[oooy 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [0007] 專利文獻
[000引專利文獻1:日本特表平7-505090號公報
[0009] 專利文獻2:日本特開2003-154471號公報
[0010] 專利文獻3:日本特開2003-181654號公報
[0011] 專利文獻4:日本特開2009-18312號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[00。] 發(fā)明要解決的問題
[0013] 在此，本發(fā)明是W該情況為背景而做成的，其要解決的問題在于，提供一種使用在 攬拌摩擦焊接時被認為是難焊接材料的侶合金制鑄件、2000系侶合金材料、4000系侶合金 材料、5000系侶合金材料W及7000系侶合金材料中的同種或不同種材質(zhì)的兩件材料、并在 利用具有兩個軸肩構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)工具對運些材料進行攬拌摩擦焊接時、能夠有利于避免金屬 在攬拌摩擦焊接結(jié)束向旋轉(zhuǎn)工具凝結(jié)而有效地提高旋轉(zhuǎn)工具的使用效率的方法。
[0014] 用于解決問題的方案
[0015] 而且，在本發(fā)明中，為了解決運種問題，其主旨在于提供一種攬拌摩擦焊接方法， 其特征在于，一邊利用旋轉(zhuǎn)工具的在桿狀的攬拌針的軸向上隔開預定的間隔地配置的兩個 軸肩構(gòu)件對從包括侶合金制鑄件、2000系侶合金材料、4000系侶合金材料、5000系侶合金材 料W及7000系侶合金材料的組中選定的同種或不同種材質(zhì)的第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間的 焊接部位進行擠壓，一邊通過該旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)，使與運兩個軸肩構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)的所述攬 拌針沿該焊接部位的延伸方向進行移動，從而對所述第一構(gòu)件與所述第二構(gòu)件之間的焊 接部位進行攬拌摩擦焊接，此時，在所述第一構(gòu)件與所述第二構(gòu)件之間的焊接部位的焊接 結(jié)束端側(cè)的端面抵接由1000系侶合金、3000系侶合金、6000系侶合金或8000系侶合金構(gòu)成 的結(jié)束引板，所述旋轉(zhuǎn)工具的攬拌針自所述第一構(gòu)件與所述第二構(gòu)件之間的焊接部位被引 導至該結(jié)束引板后結(jié)束所述攬拌摩擦焊接。
[0016] 另外，根據(jù)基于該本發(fā)明的攬拌摩擦焊接方法的期望的技術(shù)方案之一，所述結(jié)束 引板是在所述旋轉(zhuǎn)工具對所述第一構(gòu)件及所述第二構(gòu)件進行焊接的焊接方向上具有所述 軸肩構(gòu)件的直徑的4倍W上的長度、并且在與該焊接方向成直角的方向上具有該軸肩構(gòu)件 的直徑的兩倍W上的寬度的板材。
[0017] 另外，根據(jù)基于該本發(fā)明的攬拌摩擦焊接方法的期望的其他技術(shù)方案之一，結(jié)束 引板具有所述旋轉(zhuǎn)工具的攬拌針的直徑的1/2W下的厚度。
[0018] 而且，除了例如將所述第一構(gòu)件與所述第二構(gòu)件對接、并針對該對接部位實施基 于本發(fā)明的攬拌摩擦焊接方法之外，還將所述第一構(gòu)件與所述第二構(gòu)件重合、并針對該重 合部位實施基于本發(fā)明的攬拌摩擦焊接方法。
[0019] 進而，作為在本發(fā)明中優(yōu)選使用的旋轉(zhuǎn)工具，一般來說，有將所述兩個軸肩構(gòu)件W 隔開預定的間隔的方式相對于所述攬拌針固定地安裝而成的雙軸肩工具，或者有將所述兩 個軸肩構(gòu)件中的一者相對于所述攬拌針固定、并將所述兩個軸肩構(gòu)件中的另一者設(shè)為能夠 相對于所述攬拌針沿該攬拌針的軸向移動，從而能夠改變運兩個軸肩構(gòu)件的間隔的自適應 工具。