[发明专利]接合方法及接合构造物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用摩擦搅拌的金属构件的接合方法及接合构造物的制 造方法。

背景技术

将金属构件彼此接合的方法已知的是摩擦搅拌接合(FSW＝Friction Stir Welding)。摩擦搅拌接合通过使旋转工具旋转并沿着金属构件彼此的对接部移 动，利用旋转工具与金属构件的摩擦热使对接部的金属做塑性化流动，从而使 金属构件彼此做固相接合。此外，旋转工具一般是在呈圆柱状的肩部的下端面 上突设搅拌销(探针)而形成的。

在此，图33是表示对一对平板状的金属构件进行摩擦搅拌接合的现有的 接合方法的立体图。如图33所示，在欲接合的金属构件101、101的厚度比未 图示的旋转工具的搅拌销还长的情况下，有时在从金属构件101的表面102侧 进行摩擦搅拌之后，还从背面103侧进行摩擦搅拌。

即，在上述接合方法中，沿着金属构件101、101的对接部104(双点滑线) 从表面102及背面103的两侧进行摩擦搅拌，以使摩擦搅拌所形成的塑性化区 域105、106的厚度方向的中央部分接触而接合。藉此，在对接部104中可达 到无间隙接合。此种接合方法公开于文献1。

此外，图34是使用接头构件的现有的接合方法的剖视图。如图34所示， 在相对于旋转工具的搅拌销的长度，金属构件的厚度较大的情况下，在具有不 同厚度的台阶部的一对金属构件之间，利用接头构件进行阶段性的摩擦搅拌的 接合方法是已知的。即，使用上述接合方法的金属构件，在第一金属构件120a 及第二金属构件120b的本体部121、121的缘部形成有比本体部121的厚度还 小的台阶部122、122。

然后，该现有的接合方法包括：使第一金属构件120a及第二金属构件120b 的台阶部122、122彼此对接的对接工序；对台阶部122、122彼此的对接部Jd 进行摩擦搅拌的台阶部摩擦搅拌工序；将接头构件U配置于在对接工序中所形 成的凹部123的接头构件配置工序；对第一金属构件120a与接头构件U的对 接部Ja以及第二金属构件120b与接头构件U的对接部Jb进行摩擦搅拌的摩 擦搅拌工序。通过该接合方法，即使对金属构件的厚度大的构件，也能进行金 属构件彼此无间隙的接合。这种接合方法记载于文献2。

文献1：日本专利特开2005-131666号公报(参照图7)

文献2：日本专利特开2004-358535号公报(段落0019、参照图2)

发明的公开

发明所要解决的技术问题

在此，图35是表示对一对厚度大的金属构件进行磨擦搅拌接合的接合方 法的立体图。如图35所示，在欲接合的金属111、111的厚度较大的情况下， 即使从表面102以及背面103进行摩擦搅拌，也可能在对接部104(双点滑线) 的中央部产生未接合部。即，在相对于未图示的旋转工具的搅拌销的长度，金 属构件111的厚度非常大的情况下，即使从金属构件111的表面102以及背面 103进行摩擦搅拌，由于不能使塑性化区域105、106的厚度方向的中央部分接 触，会在对接部104的中央部产生间隙(未接合部)119。如此，当从一侧的侧 面107至另一侧的侧面108产生连续的间隙119时，会有侧面107及侧面108 之间的水密性及气密性降低的问题。

在此，若对应于金属构件111的厚度而使旋转工具的搅拌销的长度变大， 通过从表面102以及背面103进行摩擦搅拌，可使金属构件111彼此无间隙地 接合。但是，旋转工具存在以下问题：由于使搅拌销埋没于金属构件111内而 边高速旋转边移动，因此当搅拌销的长度变大时，作用于摩擦搅拌装置的驱动 装置及搅拌销的负载增大，从而导致装置的寿命变短。

此外，如图33及图35所示，在塑性化区域105、106中，可能从一侧的 侧面107至另一侧的侧面108产生连续的空洞缺陷109。上述空洞缺陷109是 使金属构件101、111的侧面107及侧面108之间的水密性及气密性降低的原 因之一。

另一方面，如图34所示，若使用接头构件U，则即使在金属构件120a、 120b的厚度大的情况下，通过阶段性地进行摩擦搅拌可确保水密性及气密性， 但随着金属构件120a、120b的厚度变大，存在由于必须增加设于金属构件 120a、120b的台阶部及接头构件而使接合作业变得繁杂的问题。