[发明专利]摩擦搅拌点接合方法及摩擦搅拌点接合装置

说明书

一种摩擦搅拌点接合方法，是对多个钢板材进行摩擦搅拌点接合的方法；具备：在钢板材的点接合部使工具旋转并按压，通过摩擦热使点接合部进行塑性流动的摩擦搅拌工序；在摩擦搅拌工序之后，冷却点接合部，并在点接合部产生马氏体变态的冷却工序；以及在冷却工序之后，再次在点接合部使工具旋转并按压，通过摩擦热对点接合部进行回火的回火工序。

技术领域

本发明涉及进行摩擦搅拌点接合的方法及装置。

背景技术

有时通过对重叠的多个钢板材进行摩擦搅拌点接合来制作接头。摩擦搅拌中，钢板材的点接合部因摩擦热而升温至发生奥氏体变态的程度。抽出工具时，点接合部降温。若在该过程中发生马氏体变态，则点接合部硬化及脆化，由此招致接头强度的降低。

专利文献1中，点接合部（被接合部）升温至A3变态点以上时，使工具保持插于母材并减低工具的旋转速度，且对被接合部进行缓慢冷却。被接合部降温至A1变态点时，抽出工具，使被接合部自然冷却。通过采用这样的手法来推迟冷却，谋求马氏体形成的抑制、接头强度降低的抑制。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1 ：日本特开2011-115842号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

钢板材的淬透性较高时，阻止马氏体形成所需的冷却时间变长。例如，在中高碳素钢或合金钢为母材的情况下，为了阻止马氏体形成，从A3变态点回到室温需花费数分钟。

因此，上述手法在接头的生产率方面有困难。生产率的改善不得不牺牲冷却时间，但由于无法抑制马氏体形成，所以难以将接头强度维持在较高。

本发明目的在于，在钢板材上进行摩擦搅拌点接合时，兼顾接头的强度改善和生产率改善。

解决问题的手段：

根据本发明一形态的摩擦搅拌点接合方法，是对多个钢板材进行摩擦搅拌点接合的方法；具备：在所述钢板材的点接合部使工具旋转并按压，通过摩擦热使所述点接合部进行塑性流动的摩擦搅拌工序；在所述摩擦搅拌工序之后，冷却所述点接合部，并在所述点接合部产生马氏体变态的冷却工序；以及在所述冷却工序之后，再次在所述点接合部使所述工具旋转并按压，通过摩擦热对所述点接合部进行回火的回火工序。

另，本说明书中，用语“点接合部”可不对预定进行摩擦搅拌点接合的部分、正在进行摩擦搅拌点接合的部分、及完成摩擦搅拌点接合的部分进行特别区分而使用。

根据所述结构，因摩擦热而在点接合部发生塑性流动后，通过冷却来对点接合部进行淬火，之后，利用工具对点接合部进行回火。因此能达成点接合部的硬度降低及强韧化，能改善接头的强度。

回火工序为必需，而由于将摩擦搅拌工序中使用过的工具直接也在回火工序中使用，所以能使从摩擦搅拌到回火为止的工序依序顺利进行。从而，接头的生产率也变良好。

也可以是，所述冷却工序中，以所述钢板材的上部临界冷却速度以上的速度来冷却所述点接合部。

根据所述结构，能在点接合部稳定地形成马氏体，并使接头的强度保持为较高。又，冷却时间变短，改善接头的生产率。

也可以是，在所述冷却工序中，使所述点接合部降温至所述钢板材的马氏体变态结束温度以下。

根据所述结构，能在点接合部稳定地形成马氏体，并使接头的强度保持为较高。

也可以是，所述冷却工序包括拉起所述工具从而在所述工具与所述点接合部之间形成空间；拉起所述工具时，使所述工具的拉起量小于销孔深度。

根据所述结构，能抑制工具与销孔之间的错位，在为了进行回火工序而将工具向点接合部再按压时，能防止工具对钢板材进行所不希望的干预，能预防工具的破损。