專利名稱：摩擦攪拌接合部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過摩擦攪拌接合法以與第一部件的材質不同的第二部件層疊于第一部件的狀態將第二部部件與該第一部件接合而成的摩擦攪拌接合部件。
背景技術：
作為接合鋼板和鋁板的技術之一，已知有摩擦攪拌接合法(例如，參照專利文件I(圖 2))。根據下圖來說明專利文件I。圖15為說明現有技術的基本原理的圖，在摩擦攪拌接合法中，在第一部件201層疊與該第一部件201的材質不同的第二部件202，將如箭頭(I)那樣旋轉的接合工具203的銷204插入到該第二部件202中。在將該銷204的末端配置在距離第一部件201的靠第二部件側的面為高h3的位置的狀態下，使接合工具203相對地移動。在旋轉中的銷204和第二部件202之間會產生摩擦熱，第二部件202會由于該摩擦熱而軟化。軟化物固化則變為接合部208，起到將第二部件202與第一部件201接合的作用。結果是，第二部件202與第一部件201接合，從而得到摩擦攪拌接合部件205。然而，由于設計指示和施工指示等原因，接合部208的長度有時不足第二部件202的長度。下面說明該情況下的剖視圖。圖16是以往的摩擦攪拌接合部件的剖視圖，在第二部件202形成有相當于接合工具203的銷204的拔出軌跡的孔206，使得第一部件201的靠第二部件側的面207向外露出。第一部件201為低電位金屬，第二部件202為高電位金屬，如果水浸入到第二部件202的孔206以及第一部件201的靠第二部件側的面207，電流就會從第二部件202經由水而流向第一部件201。靠第二部件側的面207由于該電流而腐蝕。作為對策，列舉了通過旋塞部件來堵塞第二部件202的孔206，但會增加將旋塞部件安裝于孔206的工時數。作為另一個對策，列舉了用軟化后的第二部件202 (軟化物)填塞孔206。為了用軟化物填塞孔206，在圖15中，將銷204從軟化物拔出，并將如空白箭頭所示的那樣旋轉的工具主體209朝向軟化物按壓。由于該工具主體209的按壓，軟化物會被工具主體209擠壓。被擠壓的軟化物一流進孔，孔就會被軟化物填塞。但是，由于上述孔填塞作業為抽拔銷204后實施的另一作業，因此會導致工時數的增加。因此，尋求一種以更少的工時數就能夠防止產生腐蝕的摩擦攪拌接合部件。專利文件1:日本特開2006-239720號公報

發明內容
本發明的課題在于提供一種以更少的工時數就能夠防止產生腐蝕的摩擦攪拌接合部件。技術方案I的發明為一種摩擦攪拌接合部件，將第二部件與第一部件層疊，所述第二部件的材質與該第一部件不同，將作為摩擦攪拌接合法的接合工具的銷插入于該第二部件，從所述第二部件的一端開始接合，在到達所述第二部件的另一端之前開始提升所述銷，并且在接合終端部拔出所述銷，從而將所述第二部件與所述第一部件接合而構成摩擦攪拌接合部件，其特征在于，在所述第二部件一體地設有向所述接合工具側突出的凸部，該凸部形成得比所述銷的長度高，所述接合終端部設于所述凸部。技術方案2的發明為一種摩擦攪拌接合部件，將第二部件與第一部件層疊，所述第二部件的材質與該第一部件不同，將作為摩擦攪拌接合法的接合工具的銷插入于該第二部件，從所述第二部件的一端開始接合，在到達所述第二部件的另一端之前開始提升所述銷，并且在接合終端部拔出所述銷，從而將所述第二部件與所述第一部件接合而構成摩擦攪拌接合部件，其特征在于，在所述第一部件一體地設有向所述第二部件側敞開的凹部，所述第二部件的一部分流入到該凹部，所述接合終端部設于所述第二部件的與所述凹部對應的對應部位。(發明效果)在技術方案I的發明中，在第二部件一體地設有向接合工具側突出的凸部，該凸部形成得比接合工具的銷的長度高。并且，在凸部設有接合終端部，在該接合終端部將到達第二部件的另一端之前的銷拔出。在接合結束時能夠在接合終端部拔出銷，當接合終端部固化時，在第二部件就形成了與銷的體積大小相當的銷印凹陷部。由于該銷印凹陷部的深度比凸部的高度小，因此在第二部件中留下從凸部的高度減去銷印凹陷部的深度所得到的量的壁厚。由于在第二部件中留下壁厚的作業僅僅是在接合結束時從接合終端部拔出銷，而不需要其他作業，因此能夠減少作業工時數。而且，由于上述壁厚，第一部件的靠第二部件側的面不會向外部露出，因此，即使第一部件和第二部件被置于濕潤環境中，且第一部件為低電位金屬，第二部件為高電位金屬，也能夠防止第一部件產生腐蝕。因此，可以提供一種以更少的工時數就能夠防止發生腐蝕的摩擦攪拌接合部件。在技術方案2的發明中，在第一部件一體地設有朝向第二部件敞開的凹部。在第二部件的與該凹部對應的對應部位設有接合終端部。當在接合結束時接合工具的銷到達接合終端部的時候，接合終端部的周圍材料由于在銷和接合終端部之間產生的摩擦熱而軟化。接合終端部的軟化了的周圍材料被正在旋轉的銷攪拌并流入到凹部，由此，接合終端部的周圍材料填充到凹部。填充后，接合終端部的固化了的周圍材料是與凹部接合并向凹部嵌入的突起部，從而接合終端部的周圍材料嵌合于凹部。因此，不僅將第二部件與第一部件接合，而且將接合終端部的周圍材料嵌合于凹部，從而能夠更加強化第二部件相對于第一部件的接合。


圖1是本發明的第一部件和第二部件的立體圖。圖2是圖1的第一部件及第二部件的剖視圖。圖3中的(a)圖 (d)圖是說明適用于圖2的第一部件及第二部件的摩擦攪拌接合法的圖。圖4是圖1的變形例的圖。
圖5是圖4的第一部件及第二部件的剖視圖。圖6中的(a)圖 (C)圖是表示適用于圖5的第一部件及第二部件的摩擦攪拌接合法的圖。圖7是圖5的變形例的圖。圖8中的(a)圖 (C)圖是表示適用于圖7的第一部件及第二部件的摩擦攪拌接合法的圖。圖9是圖5的更進一步的變形例的圖。圖10中的(a)圖 (C)圖是表示適用于圖9的第一部件及第二部件的摩擦攪拌接合法的圖。圖11是圖5的又進一步的變形例的圖。圖12中的(a)圖 (C)圖是表示適用于圖11的第一部件及第二部件的摩擦攪拌接合法的圖。圖13是圖9的變形例的圖。圖14中的(a)圖 (C)圖是表示適用于圖13的第一部件及第二部件的摩擦攪拌接合法的圖。圖15是說明現有技術的基本原理的圖。圖16是以往的摩擦攪拌接合部件的剖視圖。標號說明10AU0D 第一部件;20A、20D 第二部件；21 一端；22 另一端；30 凸部;40、110 接合終端部；50接合工具；51銷；70A、70D摩擦攪拌接合部件；140凹部；141 一部分；hl銷的長度。
具體實施例方式以下根據

本發明的實施方式。[實施例]根據

本發明的實施例。如圖1所示，將第二部件20A如箭頭(2)那樣層疊于在下側配置的第一部件10A，從而將第二部件20A相對于第一部件IOA定位。第二部件20A是材質與第一部件IOA不同的部件。接著，通過圖2說明第一部件IOA及第二部件20A的剖面結構。如圖2所示，在第二部件20A —體地設有向接合工具(后述)側突出的圓柱狀的第二凸部30。該第二凸部30形成得比接合工具的銷(后述)的長度(后述)高。并且，在第二凸部30設有接合終端部40 (詳細后述)。從第二部件20A的一端(圖1，標號21)開始接合，該接合終端部40是用于在銷到達另一端(圖1，標號22)之前拔出銷的部位。下面，描述對以上所述的第一部件IOA及第二部件20A實施的摩擦攪拌接合法。在圖3中，如(a)圖所示，如箭頭(3)那樣旋轉的接合工具50的銷51被插入于第二部件20A。旋轉中的銷51由于與第二部件20A接觸，因此會產生摩擦熱。由于該摩擦熱，銷51周圍的第二部件20A軟化。使接合工具50如箭頭(4)那樣相對地移動。如(b)圖所示，使接合工具50如箭頭(5)那樣進一步相對地移動。
如(c)圖所示，接合工具50移動至接合終端部40，在該接合終端部40如箭頭(6)那樣拔出銷51。如(d)圖所示，當軟化了的第二部件20A固化時，在第二部件20A就形成了與銷51的體積大小相當的銷印凹陷部61。并且，第二部件20A與第一部件IOA接合從而得到摩擦攪拌接合部件70A。標號81是接合部。在(c)圖中，在第二部件20A —體地設有向接合工具50側突出的第二凸部30，該第二凸部30的高度Hl比接合工具50的銷51的長度hi高。另外，在第二凸部30設有接合終端部40，在該接合終端部40將到達第二部件20A的另一端(圖1，標號22)之前的銷51拔出。在接合結束時在接合終端部40拔出銷51，當接合終端部40固化時，如(d)圖所示，在第二部件20A形成了與銷51的體積大小相當的銷印凹陷部61。由于該銷印凹陷部61的深度h2比第二凸部30的高度Hl小，因此在第二部件20A留下了從第二凸部30的高度Hl減去銷印凹陷部61的深度h2所得到的壁厚tl。由于在第二部件20A留下壁厚tl的作業僅僅是在完成接合時從接合終端部40拔出銷51，而不需要其他作業，因此能夠減少作業工時數。并且，由于上述壁厚tl，使得第一部件IOA的靠第二部件側的面82不會向外部露出，即使第一部件IOA和第二部件20A被置于濕潤環境中，且第一部件IOA為低電位金屬，第二部件20A為高電位金屬，也能夠防止第一部件IOA發生腐蝕。因此，可以提供一種以更少的工時數就能夠防止產生腐蝕的摩擦攪拌接合部件70A。在至此的說明中，通過在第二部件20A設置第二凸部30來確保接合終端部40。在第二部件確保接合終端部的手段還可以考慮其他的。因此，接下來說明能夠在第二部件確保接合終端部的其他例子。在圖4中，對于與圖1共同的結構沿用標號并省略詳細說明。主要的改變之處在于，在第一部件設置孔部且在第二部件設置向第一部件側突出的凸部。將第二部件20B如箭頭(7)那樣重疊在配置于下側的第一部件IOB上。同時，設于第二部件20B的圓柱狀的第二凸部100 (詳細后述)如箭頭(8)那樣插入到設于第一部件IOB的圓形的第一孔部90 (詳細后述)。由此，第二部件20B相對于第一部件IOB定位。另外，第二部件20B是材質與第一部件IOB不同的部件。下面通過圖5說明第一部件IOB及第二部件20B的剖面結構。如圖5所示，在第二部件20B —體地設有向第一部件IOB側突出的第二凸部100。并且，第二部件20B的與第二凸部100對應的靠工具側的面設有接合終端部110。另一方面，在第一部件IOB設有第一孔部90，該第一孔部90具有比第二凸部100的外徑Dl大的內徑D2。下面，描述對以上所述的第一部件IOB及第二部件20B實施的摩擦攪拌接合法。在圖6中，如(a)圖所示，如箭頭(9)那樣旋轉的接合工具50的銷51被插入于第二部件20B。旋轉中的銷51由于與第二部件20B接觸，因此會產生摩擦熱。由于該摩擦熱，銷51周圍的第二部件20B軟化。使接合工具50如箭頭(10)那樣相對地移動。如(b)圖所示，接合工具50移動至接合終端部110，使得被銷51攪拌的第二部件20B的第二凸部100填滿第一孔部90。接著，在接合終端部110如箭頭(11)那樣拔出銷51。如(C)圖所示，當軟化了的第二部件20B固化時，在第二部件20B就形成了與銷51的體積大小相當的銷印凹陷部111。并且，第二部件20B與第一部件IOB接合從而得到摩擦攪拌接合部件70B。標號112是接合部。第二部件20B的靠工具側的面113在接合后具有銷印凹陷部111并形成為大致平面。雖然銷印凹陷部111設于靠工具側的面113，銷印凹陷部111的周圍也為大致平面，因此可以在靠工具側的面113安裝其他部件。在(b)圖中，如果設銷51的外徑為dl，設第一孔部90的內徑為D2，那么D2>dl。優選為D2=1.6dl。若D2〈1.6dl，第二部件20B的相對于第一孔部90的填充過剩。若D2>1. 6dl，第二部件20B的相對于第一孔部90的填充不足。另外，上述第一孔部90的內徑D2和銷51的外徑的尺寸比是本實施例中的一例，第一孔部的內徑和深度、銷的外徑和長度等能夠適當地調整，以充分地填充第二部件。在上述第一部件IOB中具備第一孔部90。如果在該第一孔部90填充第二部件20B的第二凸部100，則從外側能夠看得到第二凸部100。然而，被填充于第一孔部的第二凸部在不能從外側看到時外觀才會得以改善。因此，下面說明使外觀改善的摩擦攪拌接合部件。在圖7中，對于與圖5共同的結構沿用標號并省略詳細說明。主要的改變之處在于在第一部件設置凹部。在第二部件20C —體地設有向第一部件IOC突出的圓柱狀的第二凸部120。設第二凸部120的外徑為D3。另一方面，在第一部件IOC —體地設有向第二部件20C側敞開的第一凹部130。該第一凹部130是供被銷(圖6，標號51)攪拌的第二部件20C的第二凸部120流入的部位。另外，第一凹部130的內徑D4比第二凸部120的外徑D3大。并且，第一凹部130俯視觀察為圓形。并且，在第二部件20C的對應于第一凹部130的靠工具側的面設有接合終端部110。下面描述對以上所述的第一部件IOC及第二部件20C實施的摩擦攪拌接合法。在圖8中，如(a)圖所示，如箭頭(12)那樣旋轉的接合工具50的銷51被插入于第二部件20C。旋轉中的銷51由于與第二部件20C接觸，因此會產生摩擦熱。由于該摩擦熱，銷51周圍的第二部件20C軟化。使接合工具50如箭頭(13)那樣相對地移動。如(b)圖所示，接合工具50移動至接合終端部110，使得被銷51攪拌的第二部件20C的第二凸部120填滿第一凹部130。接著，在接合終端部110如箭頭(14)那樣拔出銷51。如(C)圖所示，當軟化了的第二部件20C固化時，在第二部件20C就形成了與銷51的體積大小相當的銷印凹陷部131。并且，第二部件20C與第一部件IOC接合起來，從而得到摩擦攪拌接合部件70C。標號132是接合部。在(a)圖中，在第一部件IOC —體地設有向第二部件20C側敞開的第一凹部130。在第二部件20C的與該第一凹部130對應的對應部位設有接合終端部110。當接合工具50的銷51在接合結束時到達接合終端部110的時候，接合終端部110的周圍材料會由于在銷51和接合終端部110之間產生的摩擦熱而軟化。接合終端部110的軟化了的周圍材料受到正在旋轉的銷51攪拌并流入第一凹部130，由此，接合終端部110的周圍材料如(b)圖所示那樣被填充到第一凹部130。填充后，接合終端部110的固化了的周圍材料為是與第一凹部130接合并向第一凹部130嵌入的突起部，從而接合終端部110的周圍材料嵌合于第一凹部130。因此，不僅將第二部件20C與第一部件IOC接合起來，而且將接合終端部110的周圍材料嵌合于第一凹部130，從而能夠更加強化第二部件20C相對于第一部件IOC的接合。并且，在(C)圖中，由于第二部件20C的第二凸部120填充于第一凹部130，因此第二凸部120不會擠出到第一部件IOC的外側。由于第二凸部120不會擠出，因此接合后的外觀得以改善。因此，能夠提供外觀性優越的摩擦攪拌接合部件70C。上述第一部件IOC中具備第一凹部130。通過在該第一凹部130中填滿第二部件20C的第二凸部120，能夠使接合后的外觀得以改善。然而，更優選的是能夠使接合后的外觀得以改善且能夠降低花費到摩擦攪拌接合部件上的加工費。因此，下面對能夠改善外觀且能夠降低加工費的例子進行說明。在圖9中，對于與圖5共同的結構沿用標號并省略詳細說明。主要的改變之處在于，在第一部件設置凹部，并從第二部件去除凸部。在第一部件IOD —體地設有向第二部件20D側敞開的第一凹部140。該第一凹部140是供被銷(圖6，符合51)攪拌的第二部件20D的一部分流入的部位。并且，設第一凹部140的內徑為D5。另外，第一凹部140俯視觀察為圓形。第二部件20D為平板。并且，第二部件20D的與第一凹部140對應的靠工具側的面設有接合終端部110。下面描述對以上所述的第一部件IOD及第二部件20D實施的摩擦攪拌接合法。在圖10中，如(a)圖所示，如箭頭(15)那樣旋轉的接合工具50的銷51被插入于第二部件20D。旋轉中的銷51由于與第二部件20D接觸，因此會產生摩擦熱。由于該摩擦熱，銷51周圍的第二部件20D軟化。使接合工具50如箭頭(16)那樣相對地移動。如(b)圖所示，接合工具50移動至接合終端部110，使得被銷51攪拌的第二部件20D的一部分141填滿第一凹部140。接著，在接合終端部110如箭頭(17)那樣拔出銷51。如(C)圖所示，當軟化了的第二部件20D固化時，在第二部件20D就形成了與銷51的體積大小相當的銷印凹陷部142。并且，第二部件20D與第一部件IOD接合起來，從而得到摩擦攪拌接合部件70D。標號143是接合部。在(a)圖中，在第一部件IOD設置第一凹部140，且未對第二部件20D實施加工。由于僅對第一部件IOD加工，因此能夠降低摩擦攪拌接合部件70D所花費的加工費。另外，由于第二部件20D的一部分141被第一凹部140覆蓋，因此外觀性得以改善。因此，可以提供能夠使外觀得以改善且能夠降低加工費的摩擦攪拌接合部件70D。上述第一部件IOD中具備第一凹部140。通過在該第一凹部140塞滿第二部件20D的一部分141，能夠使接合后的外觀得以改善并能夠降低加工費。然而，如果對第一部件實施的加工更加簡單，就能夠進一步降低第一部件的制造費用。因此，下面對能夠進一步降低第一部件的制造費用的例子進行說明。在圖11中，對于與圖5共同的結構沿用標號并省略詳細說明。主要的改變之處在于，在第一部件設置孔部。在第一部件IOE設有向第二部件20E敞開的第一孔部150。該第一孔部150的內徑為D6。并且，第一孔部150俯視觀察為圓形。另一方面，第二部件20E為平板。另外，第二部件20E的與第一孔部150對應的靠工具側的面設有接合終端部110。下面描述對以上所述的第一部件IOE及第二部件20E實施的摩擦攪拌接合法。在圖12中，如(a)圖所示，如箭頭(18)那樣旋轉的接合工具50的銷51被插入于第二部件20E。旋轉中的銷51由于與第二部件20E接觸，因此會產生摩擦熱。由于該摩擦熱，銷51周圍的第二部件20E會軟化。使接合工具50如箭頭(19)那樣相對地移動。如(b)圖所示，接合工具50移動至接合終端部110，使得被銷51攪拌的第二部件20E的一部分151填滿第一孔部150。接著，在接合終端部110如箭頭(20)那樣拔出銷51。如(C)圖所示，當軟化了的第二部件20E固化時，在第二部件20E就形成了與銷51的體積大小相當的銷印凹陷部152。并且，第二部件20E與第一部件IOE接合起來，從而得到摩擦攪拌接合部件70E。標號153是接合部。在(a)圖中，在第一部件IOE設置第一孔部150，未對第二部件20E實施加工。由于僅僅對第一部件IOE開孔即可，因此第一孔部150的加工更加簡單。一旦加工更加簡單，加工時間就會縮短，因此能夠進一步降低第一部件的制造費用。另外，在圖9中，在第一部件IOD形成有凹部140。如果能夠縮短該凹部140的加工時間，就能夠迅速地對第一部件IOD實施摩擦攪拌接，從而有望提高摩擦攪拌接合部件的量產能力。通過圖13對適于量產的方式的第一部件進行說明。在圖13中，對于與圖9共同的結構沿用標號并省略詳細說明。與圖9的主要的改變之處在于，通過對第一部件實施沖壓加工而形成凹部。在第一部件IOF —體地設有向第二部件20D側開口的第一凹部160。該第一凹部160通過對第一部件IOF實施沖壓加工而形成。而且，第一凹部160是供被銷(圖6，符合51)攪拌的第二部件20D的一部分流入的部位。并且，設第一凹部160的底部內徑為D7。另外，第一凹部160俯視觀察為圓形。下面描述對以上所述的第一部件IOF及第二部件20D實施的摩擦攪拌接合法。在圖14中，如(a)圖所示，如箭頭(21)那樣旋轉的接合工具50的銷51被插入于第二部件20D。旋轉中的銷51由于與第二部件20D接觸，因此會產生摩擦熱。由于該摩擦熱，銷51周圍的第二部件20D會軟化。使接合工具50如箭頭(22)那樣相對地移動。如(b)圖所示，接合工具50移動至接合終端部110，使得被銷51攪拌的第二部件20D的一部分161填滿第一凹部160。接著，在接合終端部110如箭頭(23)那樣拔出銷51。如(C)圖所示，當軟化了的第二部件20D固化時，在第二部件20D就形成了與銷51的體積大小相當的銷印凹陷部162。并且，第二部件20D與第一部件IOF接合起來，從而得到摩擦攪拌接合部件70F。標號163是接合部。在(a)圖中，通過對第一部件IOF實施沖壓加工而形成了第一凹部160。由于沖壓加工一般比機械加工的加工時間短，因此能夠順暢地向摩擦攪拌接合工序供給第一部件10F，從而能夠迅速地對第一部件IOF實施摩擦攪拌接合。通過使用第一部件10F，有望提高摩擦攪拌接合部件70F的量產能力。此外，本發明的第一部件優選鋼板，第二部件優選鋁板。也可以應用鎂板代替鋁板來作為第二部件。而且，本發明的凸部在實施方式中為圓柱狀，但也可以為棱柱狀或橢圓柱狀。
再有，本發明的凹部在實施方式中俯視觀察為圓形，但也可以為多邊形或橢圓形。工業上的可利用性本發明的摩擦攪拌接合部件適用于機動車的車身構成部件。
權利要求
1.一種摩擦攪拌接合部件，將第二部件與第一部件層疊，所述第二部件的材質與該第一部件不同，將作為摩擦攪拌接合法的接合工具的銷插入于該第二部件，從所述第二部件的一端開始接合，在到達所述第二部件的另一端之前開始提升所述銷，并且在接合終端部拔出所述銷，從而將所述第二部件與所述第一部件接合而構成摩擦攪拌接合部件，其特征在于， 在所述第二部件一體地設有向所述接合工具側突出的凸部，該凸部形成得比所述銷的長度高，所述接合終端部設于所述凸部。
2.—種摩擦攪拌接合部件，將第二部件與第一部件層疊，所述第二部件的材質與該第一部件不同，將作為摩擦攪拌接合法的接合工具的銷插入于該第二部件，從所述第二部件的一端開始接合，在到達所述第二部件的另一端之前開始提升所述銷，并且在接合終端部拔出所述銷，從而將所述第二部件與所述第一部件接合而構成摩擦攪拌接合部件，其特征在于， 在所述第一部件一體地設有向所述第二部件側敞開的凹部，所述第二部件的一部分流入到該凹部，所述接合終端部設于所述第二部件的與所述凹部對應的對應部位。
全文摘要
本發明提供一種以更少的工時數就能夠防止產生腐蝕的摩擦攪拌接合部件。部件(20A)設有向工具(50)側突出的凸部(30)，凸部的高度(H1)比工具的銷(51)的長度(h1)高。在凸部設有接合終端部(40)，在接合終端部拔出銷。在接合結束時在接合終端部拔出銷而產生的凹陷部(61)的深度(h2)比凸部的高度小，在部件(10A)中留下從高度減去深度所得到的壁厚(t1)。由于留下壁厚的作業僅僅是從接合終端部拔出銷，而不需要其他作業，因此能夠減少作業工時數。由于壁厚使得面(82)不會向外部露出，即使部件被置于濕潤環境中，且部件(10A)為低電位金屬，部件(20A)為高電位金屬，也能夠防止部件(10A)發生腐蝕。
文檔編號B23K20/12GK103028837SQ20121020247
公開日2013年4月10日 申請日期2012年6月15日 優先權日2010年12月24日
發明者佐山滿, 小林努, 宮原哲也, 大浜彰介 申請人:本田技研工業株式會社