專利名稱：摩擦攪動接合工具、摩擦攪動接合方法以及接合部件制造方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請要求申請日為2001年6月29日的臨時(shí)申請No.60/301422的申請日的優(yōu)先權(quán)。
下面將參考

圖11介紹普通的摩擦攪動接合方法，其中，兩個(gè)由鋁合金制成的板形要接合部件以對抵方式接合成一體。
在圖11中，參考標(biāo)號110A表示普通的摩擦攪動接合工具。該接合工具110A有柱形轉(zhuǎn)子111和銷釘形作用頭/探頭(probe)113，該銷釘形探頭113的直徑小于該轉(zhuǎn)子111。探頭113成一體從轉(zhuǎn)子111端部的端面112的旋轉(zhuǎn)中心凸出。轉(zhuǎn)子111的端面112形成垂直于轉(zhuǎn)子111的旋轉(zhuǎn)軸線Q’的扁平表面。
使用接合工具110A時(shí)，探頭113隨轉(zhuǎn)子111的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)探頭113插入要接合部件101a和101b的對抵部分103中，這樣，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子111端部與要接合部件101a和101b的表面接觸。然后，在保持該狀態(tài)的情況下，轉(zhuǎn)子111端部沿對抵部分103前進(jìn)。
通過由于探頭113旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的摩擦熱以及由于轉(zhuǎn)子111端部的端面112和要接合部件101a和101b之間的摩擦而產(chǎn)生的摩擦熱，要接合部件101a和101b在要接合部件101a和101b的與轉(zhuǎn)子111端部和探頭113接觸的部分的周圍將軟化。然后，該軟化部分中的材料將受到轉(zhuǎn)子111端部的旋轉(zhuǎn)力以及探頭113的旋轉(zhuǎn)力，從而進(jìn)行攪動和混合。而且，隨著轉(zhuǎn)子111端部的前進(jìn)，該軟化材料將塑性流體化，以便充滿當(dāng)轉(zhuǎn)子111端部和探頭113經(jīng)過后形成的槽。然后，由于立即失去摩擦熱，該材料將冷卻和固化。該現(xiàn)象將隨著轉(zhuǎn)子111端部的前進(jìn)而重復(fù)，從而使要接合部件101a和101b在對抵部分103處(接合部分104)接合成一體。從而可以獲得接合部件。
另外，在該摩擦攪動接合方法中，當(dāng)轉(zhuǎn)子110端部沿對抵部分103前進(jìn)時(shí)，要接合部件101a和101b的、通過摩擦熱而軟化的材料將由于受到轉(zhuǎn)子111端部的前進(jìn)壓力而朝著要接合部件101a和101b的外表面推出。這產(chǎn)生以下缺點(diǎn)。在接合部分104中可能產(chǎn)生由于缺乏材料而引起的接合缺陷(例如空心部分)。在接合部分104的表面上可能產(chǎn)生由推出的材料形成的毛刺(burrs)。接合部分104的厚度可能由于推出材料而減小。因此，不能獲得具有良好接合情況的接合部件。
為了解決上述問題，通常，接合操作可以如下進(jìn)行。如圖11所示，在轉(zhuǎn)子111端部前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)子111的旋轉(zhuǎn)軸線Q’相對于接合方向向后傾斜(即向運(yùn)動方向的后側(cè))，這樣，轉(zhuǎn)子111端部的端面12的、前進(jìn)的前邊緣將從要接合部件101a和101b的表面上升高。當(dāng)保持該傾斜狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子111端部沿對抵部分103前進(jìn)。在圖11中，參考字母T’表示在要接合部件101a和101b的表面上的、在探頭插入位置處的垂直線。參考字母θ’表示當(dāng)轉(zhuǎn)子111的旋轉(zhuǎn)軸線Q’相對于接合方向朝后傾斜時(shí)該旋轉(zhuǎn)軸線Q’相對于垂直線T’的傾斜角。
在本方法中，轉(zhuǎn)子111端部前進(jìn)，同時(shí)保持傾斜狀態(tài)，在該傾斜狀態(tài)，轉(zhuǎn)子111端部的端面112的前進(jìn)邊緣從要接合部件101a和101b的表面升高，這樣，要接合部件101a和101b的材料由轉(zhuǎn)子111的端面112保持，以防止材料從中溢出。因此，能夠解決上述問題。
不過，在普通接合工具110A中，因?yàn)檗D(zhuǎn)子111端部的端面112形成扁平表面，因此難以通過該端面112保持要接合部件101a和101b的材料。
而且，根據(jù)該方法，轉(zhuǎn)子111端部必須在轉(zhuǎn)子111的旋轉(zhuǎn)軸線Q’相對于接合方向向后傾斜的狀態(tài)下前進(jìn)。因此，難以進(jìn)行接合操作。當(dāng)要接合部分沿圓線等彎曲時(shí)，該接合操作尤其困難。
通過下面的優(yōu)選實(shí)施例，能夠了解本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一種摩擦攪動接合工具，包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子有端部，以便壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及探頭，用于插入要接合部件的接合部分內(nèi)，該探頭的直徑小于轉(zhuǎn)子的直徑，其特征在于轉(zhuǎn)子端部的端面形成為有凹形表面，該凹形表面從端面的周邊朝著該端面的旋轉(zhuǎn)中心凹陷，探頭從端面的旋轉(zhuǎn)中心凸出，并且該端面有環(huán)繞該探頭的螺旋槽。
在本發(fā)明第一方面的接合工具中，因?yàn)檗D(zhuǎn)子端部的端面形成從端面的周邊朝著該端面的旋轉(zhuǎn)中心凹陷的凹形表面，因此要接合部件的、通過摩擦熱而軟化的材料能夠保持在該凹形端面中。而且，因?yàn)樵诎夹味嗣嫔闲纬刹郏牧嫌稍摬凼占?捕獲，這改善了材料的保持力。因此，能夠有效防止保持的材料朝著要接合部件的表面推出，從而獲得有良好接合情況的接合部件。尤其是，因?yàn)椴坌纬蔀槁菪问?，由該槽收集的材料將塑性流體化，以便隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而朝著探頭聚集。因此，將更有效地防止將材料朝接合部件的表面推出，并能夠更加改善材料的保持力。因此，可以獲得具有更高接合質(zhì)量的接合部件。而且，通過利用該接合工具進(jìn)行接合操作，在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向向后傾斜的情況下，接合部件的材料能夠牢固保持。因此，在要接合部件的接合部分沿直線延伸的情況下甚至在它為曲線時(shí)，轉(zhuǎn)子端部都可以很容易沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)在前述本發(fā)明的第一方面中，優(yōu)選是底面設(shè)有多個(gè)具有預(yù)定相位差的槽。這時(shí)，材料的保持力和聚集力都將改善。因此，能有效防止材料朝著要接合部件的表面推出。
在本發(fā)明的前述第一方面中，優(yōu)選是，槽的寬度w1落在從0.5至2.0mm的范圍內(nèi)。這時(shí)，能夠確實(shí)獲得上述材料保持效果。
在本發(fā)明的前述第一方面中，優(yōu)選是，槽的平均深度h1落在從0.5×w1到2×w1mm的范圍內(nèi)，其中w1是槽的寬度。這時(shí)，能夠確實(shí)獲得上述效果。
在本發(fā)明的前述第一方面中，優(yōu)選是，探頭在它的外表面上有攪動凸起。這時(shí)，能夠更有效地?cái)噭硬牧稀?br> 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種摩擦攪動接合工具，包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子有端部，以便壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及探頭，用于插入要接合部件的接合部分內(nèi)，該探頭的直徑小于轉(zhuǎn)子的直徑，其特征在于轉(zhuǎn)子端部的端面形成為有凹形表面，該凹形表面從端面的周邊朝著該端面的旋轉(zhuǎn)中心凹陷，探頭從端面的旋轉(zhuǎn)中心凸出，且該端面設(shè)有環(huán)繞該探頭的環(huán)形槽。
對于本發(fā)明第二方面的接合工具，因?yàn)檗D(zhuǎn)子端部的端面形成從端面的周邊朝著該端面的旋轉(zhuǎn)中心凹陷的凹形表面，因此要接合部件的、通過摩擦熱而軟化的材料能夠保持在該凹形端面中。而且，因?yàn)樵诎夹味嗣嫔闲纬刹?，材料由該槽收集，這改善了材料的保持力。因此，能夠有效防止保持的材料朝著要接合部件的表面推出。因此，能夠獲得有良好接合情況的接合部件。而且，通過利用該接合工具進(jìn)行接合操作，在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向向后傾斜的情況下，接合部件的材料能夠牢固保持。因此，即使在接合部件的接合部分為曲線的情況下，轉(zhuǎn)子端部也可以很容易沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，與要接合部件的接合部分沿直線延伸的情況一樣。
在前述本發(fā)明的第二方面中，優(yōu)選是，端面設(shè)有多個(gè)環(huán)繞轉(zhuǎn)子的端面的旋轉(zhuǎn)中心的同心槽。這時(shí)，材料的保持力改善。因此，能有效防止材料朝著要接合部件的表面推出。
在本發(fā)明的前述第二方面中，優(yōu)選是，槽的寬度w2落在從0.5至2.0mm的范圍內(nèi)。這時(shí)，能夠確實(shí)獲得上述材料保持效果。
在本發(fā)明的前述第二方面中，優(yōu)選是，槽的平均深度h2落在從0.5×w2到2×w2mm的范圍內(nèi)，其中w2是槽的寬度。這時(shí)，能夠確實(shí)獲得上述材料保持效果。
在本發(fā)明的前述第二方面中，優(yōu)選是，探頭在它的外表面上有攪動凸起。這時(shí)，能夠更有效地?cái)噭硬牧稀?br> 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種摩擦攪動接合工具，包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子有端部，以便壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及探頭，用于插入要接合部件的接合部分內(nèi)，該探頭的直徑小于轉(zhuǎn)子的直徑，其特征在于轉(zhuǎn)子端部的端面形成為有凹形表面，該凹形表面從端面的周邊朝著該端面的旋轉(zhuǎn)中心凹陷，探頭從端面的旋轉(zhuǎn)中心凸出，且轉(zhuǎn)子在它的端部的整個(gè)外周上有臺階部分，該臺階部分成臺階狀朝著探頭接近。
對于本發(fā)明第三方面的接合工具，成臺階狀朝著探頭接近的臺階部分形成于轉(zhuǎn)子端部的外周上。因此當(dāng)轉(zhuǎn)子的端部壓在要接合部件的表面上時(shí)，各臺階部分的肩部有力地壓在要接合部件的表面上。因此，能夠更有效地防止材料朝著要接合部件的表面推出。而且，材料的保持力能夠進(jìn)一步增加。因此，能夠獲得有良好接合質(zhì)量的接合部件。而且，通過利用該接合工具進(jìn)行接合操作，在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向向后傾斜的情況下，接合部件的材料能夠牢固保持。因此，即使在接合部件的接合部分為曲線的情況下，轉(zhuǎn)子端部也可以很容易沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，與要接合部件的接合部分沿直線延伸的情況一樣。
在前述本發(fā)明的第三方面中，優(yōu)選是，轉(zhuǎn)子設(shè)有多個(gè)臺階部分。這時(shí)，轉(zhuǎn)子端部的外周表面更有力地壓在要接合部件的表面上。因此，能有效防止材料朝著要接合部件的表面推出。
在本發(fā)明的前述第三方面中，優(yōu)選是，臺階部分的半徑差s落在從0.3到1mm的范圍內(nèi)。這時(shí)，能夠確實(shí)獲得上述材料保持效果。
在本發(fā)明的前述第三方面中，優(yōu)選是，探頭在它的外表面上設(shè)有攪動凸起。這時(shí)，能夠更有效地?cái)噭硬牧稀?br> 根據(jù)本發(fā)明的第四方面的一種使用根據(jù)本發(fā)明第一方面的摩擦攪動接合工具進(jìn)行摩擦攪動接合的方法，包括以下步驟將旋轉(zhuǎn)探頭插入要接合部件的接合部分中；將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的端部壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使該轉(zhuǎn)子的端部沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)。
對于該摩擦攪動接合方法，通過使用根據(jù)本發(fā)明第一方面的摩擦攪動接合工具，將有效防止材料朝著要接合部件的表面推出。從而獲得有良好接合情況的接合部件。尤其是，因?yàn)椴坌纬蔀槁菪问?，由該槽收集的材料將塑性流體化，以便隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而朝著探頭聚集。因此，將更有效地防止朝著接合部件的表面推出材料。而且，能夠進(jìn)一步改善材料的保持力。可以獲得具有更高接合質(zhì)量的接合部件。
在前述本發(fā)明的第四方面中，優(yōu)選是在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使轉(zhuǎn)子端部相對于接合部件前進(jìn)。這時(shí)，即使在接合部件的接合部分為曲線的情況下，轉(zhuǎn)子端部也可以很容易沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，與該要接合部件的接合部分沿直線延伸的情況一樣。
在本發(fā)明的前述第四方面中，優(yōu)選是，轉(zhuǎn)子沿當(dāng)從轉(zhuǎn)子的端面看時(shí)使得槽從轉(zhuǎn)子的端面的中心環(huán)繞探頭延伸的方向驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，由于轉(zhuǎn)子端部的端面的旋轉(zhuǎn)力，由槽收集的材料確實(shí)朝著探頭聚集。因此，將更有效地防止朝著要接合部件的表面推出材料。而且，能夠進(jìn)一步改善材料的保持力。由此可以獲得具有更高接合質(zhì)量的接合部件。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面的一種使用根據(jù)本發(fā)明第二方面的摩擦攪動接合工具進(jìn)行摩擦攪動接合的方法，包括以下步驟將旋轉(zhuǎn)探頭插入要接合部件的接合部分中；將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的端部壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使該轉(zhuǎn)子的端部沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)。
對于該摩擦攪動接合方法，通過使用根據(jù)本發(fā)明第二方面的摩擦攪動接合工具，將有效防止材料朝著要接合部件的表面推出。從而獲得有良好接合情況的接合部件。
在前述本發(fā)明的第五方面中，優(yōu)選是在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使轉(zhuǎn)子端部相對于要接合部件前進(jìn)。這時(shí)，即使在要接合部件的接合部分為曲線的情況下，轉(zhuǎn)子端部也可以很容易沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，與該要接合部件的接合部分沿直線延伸的情況一樣。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面的一種使用根據(jù)本發(fā)明第三方面的摩擦攪動接合工具進(jìn)行摩擦攪動接合的方法，包括以下步驟將旋轉(zhuǎn)探頭插入要接合部件的接合部分中；將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的端部壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使該轉(zhuǎn)子的端部沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)。
對于該摩擦攪動接合方法，通過使用根據(jù)本發(fā)明第三方面的摩擦攪動接合工具，將有效防止材料朝著要接合部件的表面推出。從而獲得有良好接合情況的接合部件。
在前述本發(fā)明的第六方面中，優(yōu)選是在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使轉(zhuǎn)子端部相對于要接合部件前進(jìn)。這時(shí)，即使在要接合部件的接合部分為曲線的情況下，轉(zhuǎn)子端部也可以很容易沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，與該要接合部件的接合部分沿直線延伸的情況一樣。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面的一種制造其中第一要接合部件和第二要接合部件在它們的接合部分處接合成一體的接合部件的方法包括以下步驟使用根據(jù)本發(fā)明第一方面的摩擦攪動接合工具；將旋轉(zhuǎn)探頭插入接合部分中；將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的端部壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使該轉(zhuǎn)子的端部沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，從而在該接合部分使第一要接合部件與第二要接合部件進(jìn)行接合。
對于制造接合部件的該方法，由于與前述第四發(fā)明相同的效果，因此能獲得具有更高接合質(zhì)量的接合部件。
在前述本發(fā)明的第七方面中，優(yōu)選是在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使轉(zhuǎn)子端部相對于要接合部件前進(jìn)。這時(shí)，即使在要接合部件的接合部分為曲線的情況下，轉(zhuǎn)子端部也可以很容易沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，與該要接合部件的接合部分沿直線延伸的情況一樣。
在本發(fā)明的前述第七方面中，優(yōu)選是，轉(zhuǎn)子沿當(dāng)從轉(zhuǎn)子的端面看時(shí)使得槽從轉(zhuǎn)子的端面的中心環(huán)繞探頭延伸的方向驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，由于轉(zhuǎn)子端部的端面的旋轉(zhuǎn)力，由槽收集的材料確實(shí)朝著探頭聚集。因此，將更有效地防止朝著接合部件的表面推出材料。而且，能夠進(jìn)一步改善材料的保持力。可以獲得具有更高接合質(zhì)量的接合部件。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面的一種制造其中第一要接合部件和第二要接合部件在它們的接合部分處接合成一體的接合部件的方法包括以下步驟使用根據(jù)本發(fā)明第二方面的摩擦攪動接合工具；將旋轉(zhuǎn)探頭插入接合部分中；將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的端部壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使該轉(zhuǎn)子的端部沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，從而在該接合部分使第一要接合部件與第二要接合部件進(jìn)行接合。
對于制造接合部件的該方法，由于與前述第五發(fā)明相同的效果，因此能獲得具有更高接合質(zhì)量的接合部件。
在前述本發(fā)明的第八方面中，優(yōu)選是在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使轉(zhuǎn)子端部相對于要接合部件前進(jìn)。這時(shí)，即使在要接合部件的接合部分為曲線的情況下，轉(zhuǎn)子端部也可以很容易沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，與該要接合部件的接合部分沿直線延伸的情況一樣。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，一種制造接其中第一要接合部件和第二要接合部件在它們的接合部分處接合成一體的合部件的方法包括以下步驟使用根據(jù)本發(fā)明第三方面的摩擦攪動接合工具；將旋轉(zhuǎn)探頭插入接合部分中；將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的端部壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使該轉(zhuǎn)子的端部沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，從而在該接合部分使第一要接合部件與第二要接合部件進(jìn)行接合。
對于制造接合部件的該方法，由于與前述第六方面相同的效果，因此能獲得具有更高接合質(zhì)量的接合部件。
在前述本發(fā)明的第九方面中，優(yōu)選是在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使轉(zhuǎn)子端部相對于要接合部件前進(jìn)。這時(shí)，即使在要接合部件的接合部分為曲線的情況下，轉(zhuǎn)子端部也可以很容易沿該接合部分相對于要接合部件前進(jìn)，與該要接合部件的接合部分沿直線延伸的情況一樣。
圖2是沿圖1中的線2-2的放大剖視圖。
圖3是第一實(shí)施例的接合工具的放大底視平面圖。
圖4是沿圖3中的線4-4的剖視圖。
圖5是第二實(shí)施例的接合工具的底視平面圖。
圖6是沿圖5中的線6-6的剖視圖。
圖7是第三實(shí)施例的接合工具的半剖側(cè)視圖。
圖8是由圖7中的虛線包圍的部分A的放大剖視圖。
圖9是用于對比實(shí)例1中的接合工具的半剖側(cè)視圖。
圖10是用于對比實(shí)例2中的接合工具的半剖側(cè)視圖。
圖11是表示通過使用普通接合工具進(jìn)行接合操作時(shí)的狀態(tài)的透視圖。
圖1至4表示了本發(fā)明的第一實(shí)施例。在圖1中，參考標(biāo)號1a表示扁平金屬第一要接合部件，參考標(biāo)號1b表示扁平金屬第二要接合部件。在本實(shí)施例中，接合部件1a和1b都由鋁或其合金制成。第一要接合部件1a的厚度和第二要接合部件1b的厚度相同。第一要接合部件1a的側(cè)向與第二要接合部件1b的側(cè)向?qū)Φ?，這樣，它們的上表面彼此對齊。在該對抵狀態(tài)，這些要接合部件1a和1b由支承部件(未示出)從它們的后側(cè)向表面支承。
在本實(shí)施例中，要接合部件1a和1b的對抵部分3通過摩擦攪動接合方法沿對抵部分進(jìn)行接合，以便生成對抵接合部件。因此，在本實(shí)施例中，要接合部件1a和1b的對抵部分3構(gòu)成進(jìn)行接合的部分或要接合的部分。
在圖1中，參考標(biāo)號10A表示執(zhí)行摩擦攪動接合方法的接合工具。該接合工具10A有柱形轉(zhuǎn)子11和銷釘形探頭13，該探頭13的直徑小于轉(zhuǎn)子11。轉(zhuǎn)子11端部壓在要接合部件1a和1b的表面上。探頭13將插入對抵部分3內(nèi)。轉(zhuǎn)子11和探頭13由耐熱材料制成，該耐熱材料比要接合部件1a和1b更硬，并能夠承受在接合時(shí)產(chǎn)生的熱量。
在接合工具10A中，如圖4所示，轉(zhuǎn)子11端部的周邊表面的拐角部分11a和端面12沿它的整個(gè)周邊進(jìn)行圓角。這防止了當(dāng)該拐角部分11a按壓在要接合部件1a和1b的表面上時(shí)產(chǎn)生損壞。
轉(zhuǎn)子11端部的端面12形成為有倒V形橫截面的凹形表面，該凹形表面從端面12的周邊朝著它的旋轉(zhuǎn)中心以預(yù)定傾斜度而凹入。探頭13從端面12的旋轉(zhuǎn)中心部分成一體凸出，從而與轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸線Q重合。
而且，如圖3所示，在轉(zhuǎn)子11的端面12上形成有兩個(gè)螺旋槽15和15，以便以180°相位差環(huán)繞探頭13。這些槽15和15形成于從探頭13的基底端到端面12的外周的區(qū)域上。如圖4所示，各槽15形成為有U形橫截面，以便收集要接合部件1a和1b的、通過摩擦熱而軟化的材料，從而在接合時(shí)改善在凹形端面12中的材料的保持力。
優(yōu)選是，槽15的寬度w1落在從0.5mm到2.0mm的范圍內(nèi)。優(yōu)選是，槽15的平均深度h1落在從0.5×w1到2.0×w1mm的范圍內(nèi)。而且，優(yōu)選是，槽1 5在包括轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸線Q的橫截平面內(nèi)的節(jié)距p1落在從1.5×w1到4.0×w1mm的范圍內(nèi)。通過如上述設(shè)定這些值，確實(shí)可以獲得前述作用。
另一方面，在探頭13的外表面上，有三角形橫截面的螺旋攪動凸起13a大致沿該探頭13的整個(gè)長度形成。在本實(shí)施例中，該探頭13形成為類似于M5螺釘?shù)臈U，螺旋攪動凸起13a對應(yīng)于螺釘?shù)穆菁y。攪動凸起13a用于高效攪動要接合部件1a和1b的、通過摩擦熱而軟化的材料。
如圖1所示，當(dāng)要接合部件1a和1b的對抵部分3利用上述結(jié)構(gòu)的接合工具10A來進(jìn)行接合時(shí)，轉(zhuǎn)子沿預(yù)定旋轉(zhuǎn)方向R(該旋轉(zhuǎn)方向R將在后面介紹)繞旋轉(zhuǎn)軸線Q旋轉(zhuǎn)。因此，探頭13與轉(zhuǎn)子11一起旋轉(zhuǎn)。然后，旋轉(zhuǎn)探頭13從要接合部件1a和1b的上表面插入對抵部分3中，直到旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子11端部壓在該表面上并且轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸線Q與在探頭13插入位置處的垂直線T重合。這時(shí)，通過將轉(zhuǎn)子11端部壓在要接合部件1a和1b的表面上，轉(zhuǎn)子11端部稍微插入要接合部件1a和1b，如圖2所示。在保持該狀態(tài)的情況下，轉(zhuǎn)子11端部沿對抵部分3前進(jìn)。前進(jìn)方向M為接合方向。在本發(fā)明中，探頭13可以從接合部件1a和1b的縱向端插入對抵部分3中。
這時(shí)，通過隨探頭13的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的摩擦熱以及隨轉(zhuǎn)子11端部的端面12和要接合部件1a和1b的表面之間的摩擦而產(chǎn)生的摩擦熱，要接合部件1a和1b在要接合部件1a和1b與轉(zhuǎn)子11端部以及探頭13之間的接觸部分周圍軟化。要接合部件1a和1b的軟化材料將由于受到來自轉(zhuǎn)子11端部的壓力而保持在轉(zhuǎn)子11的凹形端面12內(nèi)。因此，能有效防止材料朝要接合部件1a和1b的外表面推出。而且，由于受到來自轉(zhuǎn)子11端部的壓力，材料將充填到槽15內(nèi)，這確實(shí)防止材料的溢出。
這樣，要接合部件1a和1b的、保持在轉(zhuǎn)子11端部的凹形端面12內(nèi)部的材料將由于轉(zhuǎn)子11端部以及探頭13的旋轉(zhuǎn)力而進(jìn)行攪動和混合。材料將塑性流體化，以便充滿在轉(zhuǎn)子11端部和探頭13隨轉(zhuǎn)子11端部的前進(jìn)運(yùn)動而經(jīng)過之后形成的槽。然后，由于立即失去摩擦熱，該材料被冷卻和固化。該現(xiàn)象將隨著轉(zhuǎn)子11端部的前進(jìn)而重復(fù)。這使得要接合部件1a和1b沿對抵部分3的整個(gè)長度接合成一體，從而可以獲得規(guī)定的接合部件。在圖1中，參考標(biāo)號4表示形成于要接合部件1a和1b的對抵部分3處的接合部分。
在第一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)方向R設(shè)置為如圖3中所示方向。也就是，當(dāng)從轉(zhuǎn)子11的端面12看時(shí)，將沿使得槽15從轉(zhuǎn)子11的端面12的中心朝著端面12的外周延伸的方向來驅(qū)動轉(zhuǎn)子11。這使得被槽15收集的材料能夠塑性流體化，以便隨著轉(zhuǎn)子11的端面12的旋轉(zhuǎn)而朝著探頭13收集。因此，可以更確實(shí)地防止材料溢出，從而形成更好的接合部分4。
在上述摩擦攪動接合方法中，采用了這樣的接合工具10A，其中，轉(zhuǎn)子11端部的端面12形成有前述螺旋槽15的前述凹形表面。因此，在不使轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸線Q相對于接合方向M向后傾斜的情況下，要接合部件1a和1b的材料能夠可靠地保持在凹形端面12內(nèi)。因此，通過接合工具10A，轉(zhuǎn)子11端部的前進(jìn)操作(即接合操作)可以在轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸線Q與要接合部件1a和1b在探頭插入位置處的表面的垂直線T重合(即Q＝T)的狀態(tài)下進(jìn)行，或者可以在旋轉(zhuǎn)軸線Q位于與接合方向M垂直的平面內(nèi)的狀態(tài)下進(jìn)行。因此，即使在對抵部分3彎曲(未示出)的情況下，轉(zhuǎn)子11端部的前進(jìn)操作(即接合操作)可以很容易地進(jìn)行，與本實(shí)施例中對抵部分3直線延伸的情況那樣。
而且，根據(jù)接合工具10A，因?yàn)橐雍喜考?a和1b的材料能夠牢固保持在凹形端面12內(nèi)，因此能夠防止由于缺乏材料而產(chǎn)生的接合缺陷(例如空心部分)以及由于材料的溢出而產(chǎn)生的毛刺。此外，能夠防止減小接合部分的厚度。因此，使用上述接合工具10A可以獲得具有良好接合情況的接合部件。
此外，在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子11可以有一個(gè)或多個(gè)螺旋槽15。尤其優(yōu)選是，該轉(zhuǎn)子11有多個(gè)螺旋。
圖5和6表示了本發(fā)明第二實(shí)施例的接合工具10B。在這些附圖中，相同的參考標(biāo)號表示與第一實(shí)施例的接合工具10A相同的元件。
在接合工具10B中，在轉(zhuǎn)子11端部的端面12上設(shè)有三個(gè)具有不同半徑的環(huán)形槽16，這三個(gè)環(huán)形槽16偏心(eccentrically)環(huán)繞旋轉(zhuǎn)中心，從而環(huán)繞探頭13。槽16的優(yōu)選寬度w2、平均深度h2以及節(jié)距p2與第一實(shí)施例的接合工具10A的槽15的情況相同。
接合工具10B的其它結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的接合工具10A的結(jié)構(gòu)相同。使用該接合工具10B的接合方法與第一實(shí)施例中所介紹的方法相同。因此，省略相同的說明。
在接合工具10B中，由于受到轉(zhuǎn)子11端部的壓力，要接合部件1a和1b的材料保持在轉(zhuǎn)子11端部的凹形端面12的內(nèi)部。此外，材料可以確實(shí)由槽16保持，從而生成有良好接合情況的接合部件。
在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子11有一個(gè)或多個(gè)環(huán)形槽16。優(yōu)選是，該轉(zhuǎn)子11有多個(gè)槽16。
圖7和8表示了本發(fā)明第三實(shí)施例的接合工具10C。在這些附圖中，相同的參考標(biāo)號表示與第一實(shí)施例的接合工具10A相同的元件。
在接合工具10C中，在轉(zhuǎn)子11端部的端面12上并沒有設(shè)槽15，而是在轉(zhuǎn)子11端部的、環(huán)繞轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸線Q的整個(gè)周邊上設(shè)有兩個(gè)臺階部分，每個(gè)臺階部分有L形截面。該臺階部分形成為成階梯狀從上面一個(gè)向下面一個(gè)朝著探頭13接近。在圖8中，參考標(biāo)號17表示各臺階部分的肩部。
接合工具10C的其它結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的接合工具10A的結(jié)構(gòu)相同。使用該接合工具10C的接合方法與第一實(shí)施例中所介紹的方法相同。因此，省略相同的說明。
在接合工具10C中，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)子11端部的整個(gè)外周上形成有兩個(gè)臺階的部分，通過將轉(zhuǎn)子11端部壓在要接合部件1a和1b的表面，肩部17和17可以壓在要接合部件1a和1b上。因此，轉(zhuǎn)子11端部的外周表面可以確實(shí)壓在要接合部件1a和1b的表面上，因此，可以有效防止要接合部件1a和1b的、保持在凹形端面12中的材料從中溢出。這樣，可以很容易地獲得具有良好接合情況的對抵接合部件。
在接合工具10C中，為了確實(shí)獲得上述效果，優(yōu)選是相鄰臺階部分的半徑差s落在從0.3到1.0mm的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子11可以有一個(gè)、三個(gè)或更多臺階部分。更優(yōu)選是該轉(zhuǎn)子11有多個(gè)臺階部分。
上述說明涉及本發(fā)明的第一至第三實(shí)施例。不過，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例而是可以進(jìn)行各種變化。
例如，接合工具的轉(zhuǎn)子11端部的端面12可以形成有弧線截面的凹形表面，該凹形表面從端面12的周邊朝著它的旋轉(zhuǎn)中心凹入。
接合工具可以在轉(zhuǎn)子11端部的外周表面設(shè)有臺階部分以及在轉(zhuǎn)子11端面12上設(shè)有螺旋槽15或環(huán)形槽16。
對于接合操作，可以執(zhí)行一個(gè)使要接合部件1a和1b前進(jìn)而轉(zhuǎn)子11的位置固定的接合操作，這樣，對抵部分3經(jīng)過轉(zhuǎn)子11端部。
而且，在本發(fā)明中，摩擦攪動接合工具和使用該工具制造接合部件的方法不僅可以用于要接合部件的對抵部分的接合操作-如上所述，而且可以用于接合各種類型的接合部分的接合操作，例如對要接合部件的層疊部分以及要接合部件的相交點(diǎn)進(jìn)行接合。
下面將介紹本發(fā)明的實(shí)例。
實(shí)例1制備由鋁合金制成并有相同形狀和尺寸的兩個(gè)扁平要接合部件或第一和第二要接合部件(材料JIS A6063-T5；尺寸200mm長×100mm寬×4mm厚)。第一要接合部件1a的側(cè)向與第二要接合部件1b的側(cè)向?qū)Φ?，這樣，它們的上表面彼此平齊。然后，根據(jù)第一實(shí)施例的接合方法利用圖3和4所示的第一實(shí)施例的接合工具10A而使得要接合部件1a和1b的對抵部分3沿其整個(gè)長度進(jìn)行接合。在本實(shí)例中，在轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸線Q與要接合部件1a和1b的表面在探頭插入位置處的垂直線T重合的狀態(tài)下進(jìn)行接合，也就是，轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸線Q與垂直線T之間的向后傾斜角θ為0°。
在用于本實(shí)例的接合工具10A中，探頭13的桿結(jié)構(gòu)與螺釘M5相同，轉(zhuǎn)子11端部的直徑為15mm，探頭13的長度為4mm。接合工具10A的槽15的尺寸和在本實(shí)例中采用的接合條件如下接合工具的槽的尺寸槽的寬度w1......1mm槽的平均深度h1......1mm槽的節(jié)距p1......2mm接合條件轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速......1000rpm接合速度......600mm/分鐘。
實(shí)例2利用圖5和6所示的第二實(shí)施例的接合工具10B而使得前述要接合部件的對抵部分沿其整個(gè)長度進(jìn)行接合。接合工具10B的槽的尺寸以及在本實(shí)例中采用的接合條件如下。接合工具的其它尺寸和接合條件與上述實(shí)例1相同接合工具的槽的尺寸槽的寬度w2......1mm
槽的平均深度h2......1mm槽的節(jié)距p2......2mm實(shí)例3利用圖7和8所示的第三實(shí)施例的接合工具10C而使得前述要接合部件的對抵部分沿其整個(gè)長度進(jìn)行接合。接合工具10C的槽的尺寸以及在本實(shí)例中采用的接合條件如下。接合工具的其它尺寸和接合條件與上述實(shí)例1相同接合工具的臺階部分的尺寸相鄰臺階部分之間的半徑差s......0.5mm對比實(shí)例1前述要接合部件的對抵部分利用圖9中所示的接合工具210A沿其整個(gè)長度進(jìn)行接合。其它的接合條件與前述實(shí)例1相同。其中，接合工具210A的轉(zhuǎn)子211端部的端面212形成垂直于旋轉(zhuǎn)軸線Q’的扁平表面。在端面212上沒有槽。該接合工具210A的其它結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的接合工具10A相同。
對比實(shí)例2前述要接合部件的對抵部分利用圖10中所示的接合工具210B沿其整個(gè)長度進(jìn)行接合。其它的接合條件與前述實(shí)例1相同。其中，接合工具210B的轉(zhuǎn)子211端部的端面212形成有倒V形的凹形截面，從端面212的周邊朝著它的旋轉(zhuǎn)中心凹入。在端面212上沒有槽。該接合工具210B的其它結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的接合工具10A相同。
對比實(shí)例3前述要接合部件的對抵部分利用圖10中所示的接合工具210B沿其整個(gè)長度進(jìn)行接合。其中，轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)軸線Q相對于垂直線T的向后傾斜角θ為3°。其它的接合條件與前述實(shí)例1相同。
對通過前述實(shí)例1至3和對比實(shí)例1至3獲得的各接合部件，進(jìn)行視覺觀察，以便檢查接合部分的表面狀態(tài)，并進(jìn)行X射線檢查，以便發(fā)現(xiàn)接合缺陷。結(jié)果如表1所示。
表1
在表1的“接合部分表面狀態(tài)”欄中，標(biāo)記×表示接合部分的表面狀態(tài)較差。另一方面，標(biāo)記△、○和◎表示接合部分的表面狀態(tài)良好。標(biāo)記◎表示最好的狀態(tài)，標(biāo)記○表示第二好的狀態(tài)，標(biāo)記△表示第三好的狀態(tài)。
如表1所示，在實(shí)例1至3中，各接合部分的表面狀態(tài)都良好，在接合部分中沒有產(chǎn)生內(nèi)部缺陷例如空心部分，且該接合部分的厚度并不減小。這表明通過使用這些接合工具，即使在接合時(shí)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線相對于接合方向并不向后傾斜，也能夠獲得良好的接合部分。尤其是，在實(shí)例1中，形成具有非常好的表面狀態(tài)的接合部分。因此，證明可以獲得具有極高接合質(zhì)量的對抵接合部件。
另一方面，在對比實(shí)例1和2中，在接合部分產(chǎn)生內(nèi)部缺陷例如空心部分，并不能形成良好的接合部分。還有，在對比實(shí)例1中，在接合部分的表面上產(chǎn)生毛刺，表面狀態(tài)較差。在對比實(shí)例3中，因?yàn)榻雍喜僮鞅仨氃谵D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線相對于接合方向向后傾斜的狀態(tài)下進(jìn)行，接合操作困難。
如上所述，本發(fā)明總結(jié)如下。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的摩擦攪動接合工具，要接合部件的通過摩擦熱而軟化的材料能夠在接合時(shí)牢固保持在轉(zhuǎn)子端部的端面內(nèi)部。因此，有效防止材料的溢出，并能形成具有極好情況的接合部分。此外，通過該接合工具，在接合時(shí)，因?yàn)橐雍喜考牟牧夏軌蛟谵D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下可靠保持，因此接合操作容易執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的摩擦攪動接合工具，要接合部件的通過摩擦熱而軟化的材料能夠在接合時(shí)保持在轉(zhuǎn)子端部的凹形端面內(nèi)部。因此，有效防止材料的溢出，并能形成具有極好情況的接合部分。此外，通過該接合工具，在接合時(shí)，因?yàn)橐雍喜考牟牧夏軌蛟谵D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下保持，因此接合操作容易執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的摩擦攪動接合工具，轉(zhuǎn)子的端部的外周表面可以在接合時(shí)用力壓在要接合部件的表面上。因此能夠防止材料的溢出。此外，通過該接合工具，在接合時(shí)，因?yàn)橐雍喜考牟牧夏軌蛟谵D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下保持，因此接合操作容易執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明第四方面的摩擦攪動接合方法，可以獲得具有極高接合質(zhì)量的接合部件，并能夠很容易地執(zhí)行接合操作。
根據(jù)本發(fā)明第五方面的摩擦攪動接合方法，可以獲得具有極高接合質(zhì)量的接合部件，并能夠很容易地執(zhí)行接合操作。
根據(jù)本發(fā)明第六方面的摩擦攪動接合方法，可以獲得具有極高接合質(zhì)量的接合部件，并能夠很容易地執(zhí)行接合操作。
根據(jù)本發(fā)明第七方面的接合部件制造方法，可以獲得具有極高接合質(zhì)量的接合部件，并能夠很容易地執(zhí)行接合操作。
根據(jù)本發(fā)明第八方面的接合部件制造方法，可以獲得具有極高接合質(zhì)量的接合部件，并且便于執(zhí)行接合操作。
根據(jù)本發(fā)明第九方面的接合部件制造方法，可以獲得具有極高接合質(zhì)量的接合部件，并且便于執(zhí)行接合操作。
本申請要求申請日為2000年9月21日的日本專利申請No.2000-287123的優(yōu)先權(quán)，該文獻(xiàn)的內(nèi)容整個(gè)被本文參引。
本說明書的術(shù)語和說明只是為了說明性目的，本發(fā)明并不局限于這些術(shù)語和說明。應(yīng)當(dāng)知道，在不脫離由附加權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化。在權(quán)利要求的限定范圍內(nèi)，本發(fā)明能夠進(jìn)行任何設(shè)計(jì)變化，除非它偏離了本發(fā)明的精神。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，本發(fā)明的摩擦攪動接合工具適于用作制造各種接合部件的接合工具，例如制造用于船、汽車和火車的地板部件、壁部件、頂板部件、懸臂部件等。
本發(fā)明的摩擦攪動接合方法適于用作制造各種接合部件的接合方法，例如制造用于船、汽車和火車的地板部件、壁部件、頂板部件、懸臂部件等。
本發(fā)明的制造接合部件的方法適于用作制造各種接合部件的方法，例如制造用于船、汽車和火車的地板部件、壁部件、頂板部件、懸臂部件等。
權(quán)利要求
1.一種摩擦攪動接合工具，包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子有一個(gè)端部，以便壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及探頭，用于插入要接合部件的接合部分內(nèi)，所述探頭的直徑小于所述轉(zhuǎn)子的直徑，其特征在于所述轉(zhuǎn)子的所述端部的端面形成為有凹形表面，該凹形表面從所述端面的周邊朝著所述端面的旋轉(zhuǎn)中心凹陷；所述探頭從所述端面的所述旋轉(zhuǎn)中心凸出；以及所述端面設(shè)有一個(gè)環(huán)繞所述探頭的螺旋槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦攪動接合工具，其中所述端面設(shè)有多個(gè)具有預(yù)定相位差的所述槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦攪動接合工具，其中所述槽的寬度w1落在從0.5至2.0mm的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦攪動接合工具，其中所述槽的平均深度h1落在從0.5×w1到2×w1mm的范圍內(nèi)，其中w1是所述槽的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦攪動接合工具，其中所述探頭在它的外表面上有攪動凸起。
6.一種摩擦攪動接合工具，包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子有端部，以便壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及探頭，用于插入要接合部件的接合部分內(nèi)，所述探頭的直徑小于所述轉(zhuǎn)子的直徑，其特征在于所述轉(zhuǎn)子的所述端部的端面形成為有凹形表面，該凹形表面從所述端面的周邊朝著所述端面的旋轉(zhuǎn)中心凹陷；所述探頭從所述端面的所述旋轉(zhuǎn)中心凸出；以及所述端面設(shè)有環(huán)繞所述探頭的環(huán)形槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的摩擦攪動接合工具，其中所述底面設(shè)有多個(gè)環(huán)繞所述轉(zhuǎn)子的所述端面的所述旋轉(zhuǎn)中心的同心槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的摩擦攪動接合工具，其中所述槽的寬度w2落在從0.5至2.0mm的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的摩擦攪動接合工具，其中所述槽的平均深度h1落在從0.5×w2到2×w2mm的范圍內(nèi)，其中w2是所述槽的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的摩擦攪動接合工具，其中所述探頭在它的外表面上有攪動凸起。
11.一種摩擦攪動接合工具，包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子有端部，以便壓在要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及探頭，用于插入要接合部件的接合部分內(nèi)，所述探頭的直徑小于所述轉(zhuǎn)子的直徑，其特征在于所述轉(zhuǎn)子的所述端部的一個(gè)端面形成為有凹形表面，該凹形表面從所述端面的周邊朝著所述端面的旋轉(zhuǎn)中心凹陷；所述探頭從所述端面的所述旋轉(zhuǎn)中心凸出；以及所述轉(zhuǎn)子在它的所述端部的整個(gè)外周上有臺階部分，所述臺階部分成臺階狀朝著所述探頭接近。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的摩擦攪動接合工具，其中所述轉(zhuǎn)子設(shè)有多個(gè)所述臺階部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的摩擦攪動接合工具，其中所述臺階部分的半徑差s落在從0.3到1mm的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的摩擦攪動接合工具，其中所述探頭在它的外表面上有一個(gè)攪動凸起。
15.一種使用如權(quán)利要求1所述的摩擦攪動接合工具進(jìn)行摩擦攪動接合的方法，包括以下步驟將所述旋轉(zhuǎn)探頭插入所述要接合部件的所述接合部分中；將所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的所述端部壓在所述要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使所述轉(zhuǎn)子的端部沿所述接合部分相對于所述要接合部件前進(jìn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的摩擦攪動接合方法，其中在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使所述轉(zhuǎn)子的所述端部相對于所述要接合部件前進(jìn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的摩擦攪動接合方法，其中所述轉(zhuǎn)子沿當(dāng)從所述轉(zhuǎn)子的所述端面看時(shí)使得槽從轉(zhuǎn)子的所述端面的中心環(huán)繞探頭延伸的方向驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
18.一種使用如權(quán)利要求6所述的摩擦攪動接合工具進(jìn)行摩擦攪動接合的方法，包括以下步驟將所述旋轉(zhuǎn)探頭插入所述要接合部件的所述接合部分中；將所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的所述端部壓在所述要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使所述轉(zhuǎn)子的端部沿所述接合部分相對于所述要接合部件前進(jìn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的摩擦攪動接合方法，其中在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使所述轉(zhuǎn)子的所述端部相對于所述要接合部件前進(jìn)。
20.一種使用如權(quán)利要求11所述的摩擦攪動接合工具進(jìn)行摩擦攪動接合的方法，包括以下步驟將所述旋轉(zhuǎn)探頭插入所述要接合部件的所述接合部分中；將所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的所述端部壓在所述要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使所述轉(zhuǎn)子的端部沿所述接合部分相對于所述要接合部件前進(jìn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的摩擦攪動接合方法，其中在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使所述轉(zhuǎn)子的所述端部相對于所述要接合部件前進(jìn)。
22.一種制造其中第一要接合部件和第二要接合部件在它們的接合部分處接合成一體的接合部件的方法，包括以下步驟使用如權(quán)利要求1所述的摩擦攪動接合工具；將所述旋轉(zhuǎn)探頭插入所述接合部分中；將所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的所述端部壓在所述要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使所述轉(zhuǎn)子的端部沿所述接合部分相對于所述要接合部件前進(jìn)，從而使所述第一要接合部件和所述第二要接合部件在所述接合部分處進(jìn)行接合。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的摩擦攪動接合方法，其中在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使所述轉(zhuǎn)子的所述端部相對于所述要接合部件前進(jìn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的摩擦攪動接合方法，其中所述轉(zhuǎn)子沿當(dāng)從所述轉(zhuǎn)子的所述端面看時(shí)使得槽從轉(zhuǎn)子的所述端面的中心環(huán)繞探頭延伸的方向驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
25.一種制造接合部件的方法，在該接合部件中，第一要接合部件和第二要接合部件在它們的接合部分處接合成一體，該方法包括以下步驟使用如權(quán)利要求6所述的摩擦攪動接合工具；將所述旋轉(zhuǎn)探頭插入所述接合部分中；將所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的所述端部壓在所述要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使所述轉(zhuǎn)子的端部沿所述接合部分相對于所述要接合部件前進(jìn)，從而使所述第一要接合部件和所述第二要接合部件在所述接合部分處進(jìn)行接合。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的摩擦攪動接合方法，其中在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使所述轉(zhuǎn)子的所述端部相對于所述要接合部件前進(jìn)。
27.一種制造接合部件的方法，在該接合部件中，第一要接合部件和第二要接合部件在它們的接合部分處接合成一體，該方法包括以下步驟使用如權(quán)利要求11所述的摩擦攪動接合工具；將所述旋轉(zhuǎn)探頭插入所述接合部分中；將所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的所述端部壓在所述要接合部件的至少一個(gè)表面上；以及使所述轉(zhuǎn)子的端部沿所述接合部分相對于所述要接合部件前進(jìn)，從而使所述第一要接合部件和所述第二要接合部件在所述接合部分處進(jìn)行接合。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的摩擦攪動接合方法，其中在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線并不相對于接合方向傾斜的情況下使所述轉(zhuǎn)子的所述端部相對于所述要接合部件前進(jìn)。
全文摘要
一種摩擦攪動接合工具(10A、10B)，包括轉(zhuǎn)子(11)，該轉(zhuǎn)子有端部，以便壓在要接合部件(1a、1b)的至少一個(gè)表面上；以及探頭(13)，用于插入要接合部件(1a、1b)的接合部分(3)內(nèi)，其中，該探頭(13)的直徑小于轉(zhuǎn)子(11)的直徑。轉(zhuǎn)子(11)端部的端面(12)形成為凹形表面，該凹形表面從端面(12)的周邊朝著該端面(12)的旋轉(zhuǎn)中心凹陷。探頭(13)從端面(12)的旋轉(zhuǎn)中心凸出。該端面(12)有環(huán)繞該探頭(13)的螺旋槽(15)或環(huán)形槽(16)。通過用該接合工具(10A、10B)執(zhí)行接合操作，可以獲得具有良好接頭的接合部件。
文檔編號B23K20/12GK1462220SQ01816039
公開日2003年12月17日 申請日期2001年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月21日
發(fā)明者橋本武典, 成愿茂利, 長野喜隆 申請人:昭和電工株式會社