[发明专利]摩擦搅拌接合装置以及用于摩擦搅拌接合的旋转工具

说明书

本发明的目的在于，提供一种摩擦搅拌接合装置，其通过能够在接合时实时把握摩擦搅拌接合中使用的旋转工具(4)上多个部位的温度，从而能够间接地测量被接合构件中接合部附近的温度。本发明的摩擦搅拌接合装置的旋转工具(4)具备：中空通道(26a)，其与旋转轴大致同轴地从肩部(4c)的上端延伸至探针(4d)的下端附近且为中空；以及外缘通道(26d)，其相对于旋转轴在径向上远离至肩部的外缘附近，并从肩部的上端延伸至下端附近且为中空，并且，中空通道与外缘通道中，分别在其下端附近配设着温度测定元件(5a)。

技术领域

本发明涉及一种接合时能够实时测定作为接合对象的被接合构件的温度的摩擦搅拌接合以及用于该摩擦搅拌接合的在接合时向被接合构件输入热量的旋转工具。

背景技术

摩擦搅拌接合是TWI（英国接合焊接研究所）于1991年发明的接合方法，该技术在通过摩擦热降低被接合构件的变形阻力的基础上进行搅拌（塑性流动），并达成接合。众所周知，与使接合部熔融的通常的熔融焊接不同，摩擦搅拌接合是以固相进行的接合，因此接合部的组织可实现细微化，并具有优异的机械性质。

现在，摩擦搅拌接合已在工业领域大量实用，并为了进一步应用到新的领域，正在积极地进行各种研究。尤其是人们正在要求能够容易实现在摩擦搅拌接合的性质方面难以接合的板厚较厚的被接合构件的接合以及不同金属材料的被接合构件之间的不同材料接合的方法。

摩擦搅拌接合的接合条件大致由旋转工具的载重、旋转工具的旋转速度、旋转工具的移动速度以及旋转工具的前进角构成，通过调整该各参数，实现所需的接合。在研究摩擦搅拌接合的接合条件时，最重要的是对被接合构件施加的输入热量，为了通过搅拌实现接合部的塑性流动，必须施加可降低被接合构件的变形阻力的热量。另一方面，过多的输入热量会使被接合构件过度软化，因挖动接合部而产生多余的毛刺，并因冷却速度减慢而降低接合部的机械特性。

此外，已知板厚较厚的被接合构件的接合和不同金属材料的被接合构件之间的不同材料接合难以实现的原因也在于接合时的输入热量。尤其是为了接合板厚较厚的被接合构件，必须在整个板厚范围内产生均一的塑性流动，需要从按到旋转工具的接合面至背面均匀地输入热量。此外，为了实现不同金属材料的被接合构件之间的不同材料接合，必须通过塑性流动使要接合的2种被接合构件尽可能地均匀混合，必须通过对接合时的输入热量进行控制使2种被接合构件分别具有的变形阻力几乎等同地降低。

在先技术文献

专利文献

专利文献1日本专利特开2006-288419号公报

专利文献2日本专利特开2011-115842号公报

发明内容

发明解决的技术课题

但是，目前特别是为了接合板厚较厚的被接合构件，必须重复进行接合实验，通过事后试错来求得接合条件，因此在对构成摩擦搅拌接合的接合条件的各参数进行调整时会花费大量的时间。此外，目前在不同金属材料的被接合构件的不同材料接合中，很难对降低事后试错变形阻力时所需的输入热量存在明显差异的被接合构件进行相互接合。

因此，本发明为解决上述课题开发而成，其目的在于，提供一种温度测定装置，其为了精确评估接合时对被接合构件输入的热量，通过在接合时实时把握摩擦搅拌接合中使用的旋转工具上多个部位的温度，从而能够间接地测量被接合构件中接合部附近的温度。通过以下的本发明，能够实现这个目的。

解决技术问题所采用的技术方案

为解决上述课题，本发明提供的摩擦搅拌接合装置，其具有：旋转工具，其具有肩部，其以旋转轴为中心自由旋转且为圆筒形状，以及探针部，其接合至该肩部的下端，与所述旋转轴同轴旋转，并向下方突出，与被接合构件进行接触；

工具架，其连接至所述旋转工具的上方，并与该旋转工具协动地同轴旋转；以及