[发明专利]搅拌摩擦焊接方法

说明书

提供一种在搅拌摩擦焊接时被认为是难焊接材料的铝合金制铸件、2000系、4000系、5000系以及7000系铝合金材料中的同种或不同种材质的两件材料中能够有利于获得具有无焊接缺陷的完好的焊接部的焊接产品的搅拌摩擦焊接方法。在第一构件(2)与第二构件(4)之间的被焊接部位(对接部(6))的焊接结束端侧的端面，抵接由1000系铝合金、3000系铝合金、6000系铝合金或8000系铝合金构成的结束引板(20)，旋转工具(10)的搅拌针(16)自这两个构件(2、4)的焊接部位被引导至结束引板(20)，此后，结束第一构件(2)与第二构件(4)之间的搅拌摩擦焊接操作。

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦焊接方法，特别是涉及一种有利于使用像双轴肩工具、自适应工具那样一边利用两个轴肩构件进行挤压一边进行搅拌摩擦焊接的类型的旋转工具，对在搅拌摩擦焊接中被称作难焊接材料的铝合金制铸件、2000系铝合金材料、4000系铝合金材料、5000系铝合金材料或7000系铝合金材料进行搅拌摩擦焊接的方法。

背景技术

近年来，自从在日本特表平7－505090号公报等中提出了通过一边使旋转工具(具体为搅拌针(日文：プローブ或者ピン))旋转一边向两个构件的应该焊接的部位进行插入、并利用摩擦热量使材料搅拌流动来对这些被焊接构件以不熔融的方式进行固相焊接的搅拌摩擦焊接方法(FSW)以来，由于焊接部处的热量的产生比通常的熔融焊接方法少，因此难以产生热应变，而且未伴有在熔融之后凝固这样的熔融焊接方法特有的相变，能够以固体状态进行焊接，由此，从焊接部的完好性的方面考虑，受到了关注，特别是在铝材料的焊接中采用该搅拌摩擦焊接方法的领域逐年扩大。例如，通过在汽车、铁道车辆等输送用车辆骨架体的焊接、IT设备壳体等的焊接中利用这种搅拌摩擦焊接方法，为扩大作为轻量化的领先者的铝材料的用途做出了巨大的贡献。

可是，在上述搅拌摩擦焊接方法所使用的旋转工具中，一般来说，采用了在圆柱状的轴肩构件的顶端中心部配置被称作搅拌针的预定长度的突起而成的构造，于是，采用了包括以下步骤的方法，且在前面的日本特表平7－505090号公报中也明确了该方法：一边使旋转工具的轴肩构件绕轴心旋转，一边将其搅拌针顶端向焊接部位插入，然后一边施加基于轴肩构件的轴 肩面的压力，一边进行线焊接或点焊接。但是，在使用了具有这种构造的旋转工具的搅拌摩擦焊接方式中，需要在供旋转工具的搅拌针插入的焊接部位的背面侧配置平台等垫板，一边承受该旋转工具的按压力，一边进行焊接操作，若不这样的话，则存在如下问题：应该焊接的材料因旋转工具的压力而变形，无法进行焊接。因此，在难以配置垫板的中空构件的焊接中，难以采用这种搅拌摩擦焊接方法。

因此，作为不需要这种垫板的工具，已经提出了一种在自圆柱状的轴肩构件(第一)突出设置的搅拌针的顶端也设置与该轴肩构件(第一)相对的第二轴肩构件、并利用这两个轴肩构件在被焊接构件的焊接部位的表面、背面两个面上同时分别作用有基于这些轴肩构件的压力而进行搅拌摩擦焊接的旋转工具。例如，在日本特开2003－154471号公报等中，明确了一种使用了所谓的双轴肩工具的搅拌摩擦焊接方法，所谓的双轴肩工具是两个轴肩构件利用搅拌针固定连结而成的构造的工具，另外在日本特开2003－181654号公报、日本特开2009－18312号公报等中提出了一种所谓的自适应工具，所谓的自适应工具是将两个轴肩构件中的任一者以能够沿搅拌针的轴向移动的方式设于搅拌针而能够改变这两个轴肩构件之间的间隔的工具。而且，通过使用这种旋转工具，从而没有垫板也能够焊接中空材料等，从而使搅拌摩擦焊接方法的适用范围进一步扩大。