專利名稱：接合構(gòu)件的制造方法及摩擦攪拌接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使探針旋轉(zhuǎn)而將兩個(gè)被接合構(gòu)件摩擦攪拌接合從而制造接合構(gòu)件的方法及摩擦攪拌接合裝置。
背景技術(shù)：
摩擦攪拌接合方法是能夠?qū)崿F(xiàn)如下過(guò)程的技術(shù)，即，使工具旋轉(zhuǎn)，同時(shí)將設(shè)置在該工具的前端的探針插入被接合構(gòu)件，通過(guò)使旋轉(zhuǎn)工具移動(dòng)，從而利用通過(guò)在旋轉(zhuǎn)工具與被接合構(gòu)件之間產(chǎn)生的摩擦熱而帶來(lái)塑性流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)被接合構(gòu)件的接合。對(duì)于該摩擦攪拌接合方法而言，由于接合部分在接合時(shí)未因高熱而熔融，所以具有被接合構(gòu)件不易產(chǎn)生翹曲、變形等優(yōu)點(diǎn)。作為提高該摩擦攪拌接合的接合可靠性的技術(shù)，例如存在專利文獻(xiàn)1、2所記載的技術(shù)。在摩擦攪拌接合中，在形成接合部中的接合終點(diǎn)的探針終點(diǎn)位置，當(dāng)拔出探針時(shí)， 在接合終點(diǎn)附近殘留有探針拔出孔，從而為該接合終點(diǎn)附近的接合可靠性留下不穩(wěn)定因素。因此，在專利文獻(xiàn)1、2記載的技術(shù)中，在使探針移動(dòng)到探針終點(diǎn)位置之后，不是立即在該位置拔出探針，而是使其移動(dòng)到離開探針終點(diǎn)位置的位置之后才拔出探針。在該技術(shù)中， 如以上所述，通過(guò)在離開探針終點(diǎn)位置的位置拔出探針，從而使探針拔出孔遠(yuǎn)離接合終點(diǎn)， 從而能夠?qū)崿F(xiàn)接合終點(diǎn)附近的接合可靠性的提高。專利文獻(xiàn)1日本特開2005-95951號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2007-289976號(hào)公報(bào)在上述專利文獻(xiàn)1、2所記載的技術(shù)中，雖然確實(shí)能夠提高接合可靠性，但是存在如下問(wèn)題，即，在接合部中的接合起點(diǎn)與形成該接合起點(diǎn)時(shí)的探針起點(diǎn)位置之間、接合終點(diǎn)與探針終點(diǎn)位置之間，被接合構(gòu)件的界面的氧化膜殘留量多，為接合可靠性留下不穩(wěn)定因
ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是著眼于該以往技術(shù)問(wèn)題點(diǎn)而做出的，其目的在于提供能夠提高接合可靠性的接合構(gòu)件的制造方法及摩擦攪拌接合裝置。用于解決問(wèn)題的手段根據(jù)用于解決上述問(wèn)題的接合構(gòu)件的制造方法的發(fā)明，其在彼此相接的兩個(gè)被接合構(gòu)件的接合預(yù)定部中嵌入旋轉(zhuǎn)的探針，從而對(duì)該接合預(yù)定部進(jìn)行連續(xù)摩擦攪拌接合而制造接合構(gòu)件，該制造方法包括主接合工序，使該探針從在所述被接合構(gòu)件中形成接合起點(diǎn)時(shí)的所述探針的位置即探針起點(diǎn)位置向在該被接合構(gòu)件中形成接合終點(diǎn)時(shí)的該探針的位置即探針終點(diǎn)位置邊旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)；滯留工序，在所述探針起點(diǎn)位置與所述探針終點(diǎn)位置中的至少一者的位置使所述探針旋轉(zhuǎn)規(guī)定時(shí)間。根據(jù)上述發(fā)明，由于在探針起點(diǎn)位置或探針終點(diǎn)位置實(shí)施滯留工序，所以探針起
4點(diǎn)位置周圍或探針終點(diǎn)位置周圍的塑性流動(dòng)加劇，從而摩擦攪拌接合得到促進(jìn)。其結(jié)果是， 在本發(fā)明中，在探針起點(diǎn)位置周圍或探針終點(diǎn)位置周圍的、各被接合構(gòu)件的界面的氧化膜顯著減少，從而能夠進(jìn)一步提高這些位置周圍的接合可靠性。在此，所述規(guī)定時(shí)間可以為能夠以使所述探針從所述探針起點(diǎn)位置向所述探針終點(diǎn)位置移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)速度移動(dòng)設(shè)有該探針的工具的前端面的外徑量的距離的時(shí)間以上的時(shí)間。于是，當(dāng)確定規(guī)定時(shí)間時(shí)，可以使所述探針起點(diǎn)位置周圍或所述探針終點(diǎn)位置周圍的塑性流動(dòng)為探針起點(diǎn)位置與探針終點(diǎn)位置之間的中間部分的塑性流動(dòng)同等以上的程度。另外，在上述制造方法中，還可以包括終點(diǎn)位置回避工序，在實(shí)施了所述主接合工序之后，使所述探針向離開所述探針終點(diǎn)位置的位置即探針拔出位置邊旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)；拔出工序，在所述探針拔出位置從所述被接合構(gòu)件拔出所述探針。當(dāng)進(jìn)行該終點(diǎn)位置回避工序時(shí)，形成于探針拔出位置的探針拔出孔遠(yuǎn)離接合終點(diǎn)，從而能夠提高接合終點(diǎn)附近的接合可靠性。另外，還可以包括拔出位置滯留工序，在所述探針拔出位置使所述探針旋轉(zhuǎn)規(guī)定時(shí)間。當(dāng)進(jìn)行該拔出位置滯留工序時(shí)，探針拔出位置周圍的塑性流動(dòng)得到促進(jìn)，形成于該探針拔出位置的探針拔出孔成為光滑的形狀，從而能夠緩和向該探針拔出孔的應(yīng)力集中。在此，在所述終點(diǎn)位置回避工序中，在所述接合預(yù)定部?jī)?nèi)，可以從所述探針終點(diǎn)位置向所述探針起點(diǎn)位置側(cè)返回規(guī)定距離，以該返回了規(guī)定距離的位置作為所述探針拔出位置。在這種情況下，可以在將所述探針終點(diǎn)位置的該探針向被接合構(gòu)件側(cè)稍微壓入之后，在維持該探針的壓入量的同時(shí)使該探針向所述探針拔出位置移動(dòng)。另外，根據(jù)用于解決上述問(wèn)題的摩擦攪拌接合裝置的發(fā)明，其在彼此相接的兩個(gè)被接合構(gòu)件的接合預(yù)定部中嵌入旋轉(zhuǎn)的探針，從而對(duì)該接合預(yù)定部進(jìn)行摩擦攪拌接合，其具備機(jī)構(gòu)部，其能夠安裝在前端設(shè)有所述探針的工具且使所安裝的該工具旋轉(zhuǎn)及移動(dòng)；控制部，其對(duì)所述機(jī)構(gòu)部的動(dòng)作進(jìn)行控制，所述控制部具有輸入輸出機(jī)構(gòu)，其接收包括在所述被接合構(gòu)件中形成接合起點(diǎn)時(shí)的所述探針的位置即探針起點(diǎn)位置、在該被接合構(gòu)件中形成接合終點(diǎn)時(shí)的該探針的位置即探針終點(diǎn)位置、在該探針起點(diǎn)位置與該探針終點(diǎn)位置中的至少一者的位置使所述工具旋轉(zhuǎn)的滯留處理的時(shí)間的參數(shù)；控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述輸入輸出機(jī)構(gòu)接收到的所述控制參數(shù)，通過(guò)所述機(jī)構(gòu)部使所述探針旋轉(zhuǎn)且同時(shí)位于所述探針起點(diǎn)位置，并使該探針邊旋轉(zhuǎn)邊向所述探針終點(diǎn)位置移動(dòng)，在所述探針起點(diǎn)位置與所述探針終點(diǎn)位置中的所述至少一者的位置執(zhí)行與所述時(shí)間的量相應(yīng)的所述滯留處理。在本發(fā)明中，由于在探針起點(diǎn)位置或探針終點(diǎn)位置執(zhí)行滯留處理，所以探針起點(diǎn)位置周圍或探針終點(diǎn)位置周圍的塑性流動(dòng)加劇，從而摩擦攪拌接合得到促進(jìn)。其結(jié)果是，在本發(fā)明中，在探針起點(diǎn)位置周圍或探針終點(diǎn)位置周圍的、各被接合構(gòu)件的界面的氧化膜顯著減少，能夠進(jìn)一步提高這些位置周圍的接合可靠性。在此，所述輸入輸出機(jī)構(gòu)可以接收作為所述參數(shù)的、使所述探針從所述探針起點(diǎn)位置向所述探針終點(diǎn)位置移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)速度和設(shè)有所述探針的工具的前端面的外徑，當(dāng)所輸入的所述滯留處理的所述時(shí)間小于以所述移動(dòng)速度能夠移動(dòng)所述前端面的直徑的時(shí)間時(shí)，所述輸入輸出機(jī)構(gòu)可以拒絕該時(shí)間的接收或者發(fā)出對(duì)該時(shí)間不當(dāng)?shù)木嬉庵?。于是，通過(guò)發(fā)出警告等，能夠?qū)籼幚淼臅r(shí)間設(shè)定成適當(dāng)?shù)臅r(shí)間。
另外，所述控制部的輸入輸出機(jī)構(gòu)可以接收從被接合構(gòu)件拔出探針的探針拔出位置和在該探針拔出位置使所述工具旋轉(zhuǎn)的拔出位置滯留處理的時(shí)間，所述控制部的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)所述機(jī)構(gòu)部在所述探針拔出位置執(zhí)行與所述時(shí)間的量相應(yīng)的所述拔出位置滯留處理。通過(guò)進(jìn)行該拔出位置滯留處理，探針拔出位置周圍的塑性流動(dòng)得到促進(jìn)，在該探針拔出位置形成的探針拔出孔成為光滑的形狀，從而能夠緩和向探針拔出孔的應(yīng)力集中。發(fā)明效果在本發(fā)明中，由于探針起點(diǎn)位置周圍或探針終點(diǎn)位置周圍的塑性流動(dòng)加劇，所以在這些位置周圍的各被接合構(gòu)件的界面的氧化膜顯著減少，從而能夠進(jìn)一步提高這些位置周圍的接合可靠性。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的插入工序剛完成后的被接合構(gòu)件的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖2是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的在探針起點(diǎn)位置的滯留工序剛完成后的被接合構(gòu)件的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖3是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的主接合工序中的被接合構(gòu)件的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖4是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的主接合工序剛完成后的被接合構(gòu)件的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖5是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的在探針終點(diǎn)位置的滯留工序剛完成后的被接合構(gòu)件的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖6是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的在終點(diǎn)位置回避工序中壓入工具時(shí)的被接合構(gòu)件的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖7是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的終點(diǎn)位置回避工序剛完成后的被接合構(gòu)件的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖8是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的拔出工序后的被接合構(gòu)件的狀態(tài)的說(shuō)明圖。圖9是表示探針拔出孔的說(shuō)明圖。圖10是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的接合過(guò)程中的工具的移動(dòng)軌跡的說(shuō)明圖。圖11是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的變形例的接合過(guò)程中的工具的移動(dòng)軌跡的說(shuō)明圖。圖12是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的構(gòu)成的說(shuō)明圖。圖13是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的參數(shù)輸入畫面的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式以下，使用

本發(fā)明的一實(shí)施方式。如圖12所示，本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置具備機(jī)構(gòu)部20，其安裝有在前端設(shè)有探針的工具10且使該工具10旋轉(zhuǎn)及移動(dòng)；控制部30，其控制該機(jī)構(gòu)部20。機(jī)構(gòu)部20具有安裝有工具10的主軸21、保持該主軸21的主軸保持頭22、沿水平方向(Y方向)延伸的Y方向引導(dǎo)部23y，且具備安裝有主軸保持頭22的門型框23、在上表面安裝有被接合構(gòu)件且使被接合構(gòu)件沿與水平方向的Y方向垂直的X方向移動(dòng)的平臺(tái)對(duì)。雖然沒有圖示，但是機(jī)構(gòu)部20還具備驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部20的各機(jī)構(gòu)的液壓回路或電源電路、各種
傳感器等。主軸保持頭22具有保持主軸21而使該主軸21旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)(未圖示)、使主軸 21沿鉛直方向(Z方向)移動(dòng)的Z方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)、沿著設(shè)置在門型框23上的Y 方向引導(dǎo)部23y使主軸21沿Y方向移動(dòng)的Y方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)?？刂撇?0具備顯示器31、輸入鍵32、計(jì)算機(jī)33、接口 34，該接口 34將計(jì)算機(jī)33 生成的控制信號(hào)向機(jī)構(gòu)部20的液壓回路或電源電路發(fā)送，并且接收來(lái)自機(jī)構(gòu)部20的各種傳感器的信號(hào)而發(fā)送給計(jì)算機(jī)33。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，輸入輸出機(jī)構(gòu)構(gòu)成為具有顯示器31、輸入鍵32、計(jì)算機(jī)33，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成為具有計(jì)算機(jī)33和接口 34。如圖8所示，工具10包括具備門形的肩面13的肩部12、從肩部12的肩面13突出的探針11。即，肩面13成為設(shè)置有探針11的工具的前端面。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，肩部12和探針11 一體旋轉(zhuǎn)，但是二者無(wú)須一體旋轉(zhuǎn)。接下來(lái)，與以上說(shuō)明的摩擦攪拌接合裝置的動(dòng)作一同來(lái)說(shuō)明通過(guò)摩擦攪拌接合來(lái)接合兩個(gè)被接合構(gòu)件而制造接合構(gòu)件的順序。需要說(shuō)明的是，以下，以兩個(gè)被接合構(gòu)件的重合接合為例進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖10所示，操作者在圖12所示的摩擦攪拌接合裝置的平臺(tái)對(duì)上使兩個(gè)被接合構(gòu)件1、2重合，并使用夾具將其固定。接下來(lái)，操作者進(jìn)行摩擦攪拌接合裝置的初期設(shè)定。在該初期設(shè)定中，進(jìn)行工具10 的原點(diǎn)對(duì)位和各種參數(shù)的輸入處理。在各種參數(shù)的輸入處理中，計(jì)算機(jī)33使顯示器31顯示參數(shù)輸入畫面。如圖13所示，在該參數(shù)輸入畫面中至少顯示探針長(zhǎng)的輸入欄31a、探針直徑的輸入欄31b、作為肩面的外徑的肩徑的輸入欄31c、在被接合構(gòu)件上形成接合起點(diǎn)時(shí)的探針的位置即探針起點(diǎn)位置的輸入欄31d、在被接合構(gòu)件上形成接合終點(diǎn)時(shí)的探針的位置即探針終點(diǎn)位置的輸入欄 31e、拔出探針的位置即探針拔出位置的輸入欄31f、工具旋轉(zhuǎn)速度的輸入欄31g、工具移動(dòng)速度的輸入欄31h、在探針起點(diǎn)位置的滯留處理的時(shí)間的輸入欄31i、在探針終點(diǎn)位置的滯留處理的時(shí)間的輸入欄31 j、在探針拔出位置的滯留處理的時(shí)間的輸入欄31k。操作者操作輸入鍵32(圖12)在以上說(shuō)明的參數(shù)的輸入欄分別輸入數(shù)值。其中， 并非必須對(duì)在探針起點(diǎn)位置的滯留時(shí)間的輸入欄31i、在探針終點(diǎn)位置的滯留時(shí)間的輸入欄31j、在探針拔出位置的滯留時(shí)間的輸入欄31k進(jìn)行輸入，但是，以下為對(duì)所有的輸入欄 31i、31j、31k輸入了滯留時(shí)間的情況。另外，在此，如圖8所示，作為探針起點(diǎn)位置、探針終點(diǎn)位置、探針拔出位置等探針位置輸入的位置是探針11的中心線C與肩面13的交點(diǎn)Cp的位置。需要說(shuō)明的是，作為探針位置輸入的位置為探針11的中心線C上，也可以為探針11 的前端的位置。在此，對(duì)以上描述的滯留處理進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。在探針起點(diǎn)位置、探針終點(diǎn)位置、探針拔出位置中的任意一個(gè)執(zhí)行滯留處理。滯留處理是指，在以上的任意一個(gè)位置使探針11 旋轉(zhuǎn)但不移動(dòng)，從而促進(jìn)該位置周圍的被接合構(gòu)件的摩擦攪拌的處理。滯留時(shí)間是指實(shí)施該滯留處理的時(shí)間。當(dāng)以上的初期設(shè)定結(jié)束時(shí)，摩擦攪拌接合裝置的控制部30 (圖1 使機(jī)構(gòu)部20動(dòng)作，從而開始通過(guò)兩個(gè)被接合構(gòu)件的摩擦攪拌接合而實(shí)現(xiàn)的接合。
如圖1所示，首先，摩擦攪拌接合裝置使探針11旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使探針11向通過(guò)參數(shù)輸入處理輸入的參數(shù)起點(diǎn)位置Sp移動(dòng)。即，摩擦攪拌接合裝置執(zhí)行探針11向被接合構(gòu)件的插入工序。需要說(shuō)明的是，圖1及以下說(shuō)明中使用的圖2 圖8均表示圖10的A-A線剖面的狀態(tài)。在該插入工序中，當(dāng)探針11的前端與被接合構(gòu)件1的表面相接后，逐漸將探針11 插入被接合構(gòu)件ι內(nèi)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)的探針11及肩面13與被接合構(gòu)件1接觸時(shí)，在兩者間產(chǎn)生摩擦熱，利用該摩擦熱，探針11周圍的被接合構(gòu)件1、2發(fā)生塑性流動(dòng)，從而形成塑性流動(dòng)區(qū)域(或者動(dòng)態(tài)再結(jié)晶區(qū)域)A。。發(fā)明者對(duì)摩擦攪拌接合的被接合構(gòu)件1、2的剖面進(jìn)行了詳細(xì)地調(diào)查，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在探針11到達(dá)探針起點(diǎn)位置Sp的時(shí)刻，雖然在探針11周圍形成塑性流動(dòng)區(qū)域Atl，但是在該塑性流動(dòng)區(qū)域Atl的塑性流動(dòng)不夠充分，因此在該塑性流動(dòng)區(qū)域Atl內(nèi)殘留兩個(gè)被接合構(gòu)件1、2的界面的氧化膜4。因此，如背景技術(shù)欄描述的技術(shù)那樣，在探針11到達(dá)探針起點(diǎn)位置Sp之后立即使探針11向探針終點(diǎn)位置Ep移動(dòng)的情況下，以探針起點(diǎn)位置Sp為基準(zhǔn)，在探針11的移動(dòng)方向的相反側(cè)的塑性流動(dòng)區(qū)域Atl內(nèi)殘留有前述的界面氧化膜4。若在塑性流動(dòng)區(qū)域Atl內(nèi)殘留有該界面氧化膜4，則該部分的接合強(qiáng)度低。因此，在本實(shí)施方式中，當(dāng)探針11到達(dá)探針起點(diǎn)位置Sp后，不立即使探針11向探針終點(diǎn)位置Ep移動(dòng)，在該探針起點(diǎn)位置Sp，以規(guī)定時(shí)間執(zhí)行使探針11旋轉(zhuǎn)而不移動(dòng)的滯留工序。當(dāng)執(zhí)行該滯留工序時(shí)，如圖2所示，塑性流動(dòng)區(qū)域稍微擴(kuò)大，并且該擴(kuò)大的塑性流動(dòng)區(qū)域A1內(nèi)的塑性流動(dòng)加劇，從而摩擦攪拌接合得到促進(jìn)，從而實(shí)際上消除圖1中塑性流動(dòng)區(qū)域Atl內(nèi)的界面氧化膜4。作為執(zhí)行該滯留工序的時(shí)間即滯留時(shí)間，優(yōu)選為以通過(guò)參數(shù)輸入處理輸入的工具移動(dòng)速度ν移動(dòng)了通過(guò)相同的參數(shù)輸入處理輸入的肩面13的外徑即肩徑d(圖8)時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間以上的時(shí)間。具體而言，雖然根據(jù)工具移動(dòng)速度等的不同而有所不同，但是例如優(yōu)選4秒以上?；旧隙?，在接合預(yù)定部?jī)?nèi)，在探針起點(diǎn)位置Sp與探針終點(diǎn)位置Ep之間的中間部分，摩擦攪拌時(shí)間成為(肩徑)/(探針移動(dòng)速度)。因此，在本實(shí)施方式中，為了在探針起點(diǎn)位置Sp、探針終點(diǎn)位置Ep也可確保與前述的中間部分同等以上的摩擦攪拌時(shí)間，從而對(duì)上述滯留時(shí)間進(jìn)行設(shè)定。在本實(shí)施方式中，通過(guò)參數(shù)輸入處理向在探針起點(diǎn)位置Sp的滯留時(shí)間的輸入欄 31i、在探針終點(diǎn)位置Ep的滯留時(shí)間的輸入欄31j輸入滯留時(shí)間時(shí)，若該滯留時(shí)間小于以先前輸入的工具移動(dòng)速度ν移動(dòng)了同樣在先前輸入的肩徑d時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間，則當(dāng)計(jì)算機(jī) 33 (圖1 進(jìn)行判斷時(shí)，該計(jì)算機(jī)33不接收所輸入的滯留時(shí)間，或者使顯示器31顯示的輸入欄31i、31j (圖13)內(nèi)熄滅，從而警告當(dāng)該滯留時(shí)間不當(dāng)?shù)那闆r。當(dāng)滯留時(shí)間結(jié)束時(shí)，如圖3所示，工具10以工具移動(dòng)速度ν向探針終點(diǎn)位置Ep開始移動(dòng)，從而主接合工序開始。在該滯留時(shí)間結(jié)束的時(shí)刻之后的塑性流動(dòng)區(qū)域ApA2的邊界上，工具移動(dòng)方向的相反側(cè)的點(diǎn)成為接合起點(diǎn)Sj。如圖4所示，當(dāng)探針11到達(dá)探針終點(diǎn)位置Ep時(shí)，主接合工序結(jié)束，在此也執(zhí)行滯留工序。因此，在該探針11到達(dá)探針終點(diǎn)位置Ep的時(shí)刻的塑性流動(dòng)區(qū)域A3內(nèi)，以探針11 為基準(zhǔn)，在此之前的探針移動(dòng)方向的一側(cè)殘留有兩個(gè)被接合構(gòu)件1、2的界面的氧化膜4。因此，在本實(shí)施方式中，即使在該探針終點(diǎn)位置Ep也與探針起點(diǎn)位置Sp同樣執(zhí)行滯留工序。當(dāng)執(zhí)行該滯留工序時(shí)，如圖5所示，塑性流動(dòng)區(qū)域稍微擴(kuò)大，且擴(kuò)大的塑性流動(dòng)區(qū)域八4內(nèi)的塑性流動(dòng)加劇，摩擦攪拌接合得到促進(jìn)，從而實(shí)際上消除圖4的塑性流動(dòng)區(qū)域八3 內(nèi)的界面氧化膜4。另外，擴(kuò)大的塑性流動(dòng)區(qū)域A4的邊界上的到此之前的工具移動(dòng)方向側(cè)的點(diǎn)成為接合終點(diǎn)Ej。當(dāng)滯留工序結(jié)束時(shí)，如圖6所示，工具10向探針11的前端側(cè)稍前進(jìn)。即，工具10 使探針11被稍微壓入被接合構(gòu)件1內(nèi)。然后，該工具10朝向探針拔出位置Pp以工具移動(dòng)速度開始移動(dòng)。在本實(shí)施方式中，如圖10所示，該探針拔出位置Pp存在于從探針起點(diǎn)位置 Sp向探針終點(diǎn)位置Ep的探針11的移動(dòng)軌跡F上。在進(jìn)行摩擦攪拌接合的情況下，如圖6所示，被接合構(gòu)件1的表面Ib的水平線比摩擦攪拌接合前的表面Ia的水平線更向探針11延伸的方向，換而言之為沿被接合構(gòu)件1 的厚度方向稍微變化。即，在進(jìn)行摩擦攪拌接合的情況下，被接合構(gòu)件1的表面Ia稍微下沉。因此，當(dāng)使探針11從探針終點(diǎn)位置Ep向探針拔出位置Pp移動(dòng)時(shí)，在探針終點(diǎn)位置Ep，若不使工具10向探針11延伸的方向稍微移動(dòng)，則工具10的肩面13不與被接合構(gòu)件 1的新的表面Ib充分接觸，從而在肩面13與被接合構(gòu)件1的新的表面Ib之間不產(chǎn)生摩擦熱。因此，在本實(shí)施方式中，當(dāng)在探針終點(diǎn)位置Ep的滯留時(shí)間結(jié)束時(shí)，使工具10向探針11 延伸的方向稍微移動(dòng)，工具10的肩面13與被接合構(gòu)件1的新的表面Ib充分接觸。在向探針11延伸的方向移動(dòng)的時(shí)刻的探針位置在探針11延伸的方向上與探針拔出位置Pp相同。因此，摩擦攪拌接合裝置的計(jì)算機(jī)33 (圖1 求出探針11延伸方向上的探針終點(diǎn)位置Ep與探針拔出位置Pp間的距離t，該距離t作為探針11延伸方向上的移動(dòng)量。如圖7所示，工具10在探針終點(diǎn)位置Ep被稍微壓入到被接合構(gòu)件1內(nèi)之后，如前述那樣，朝向探針拔出位置Pp以工具移動(dòng)速度ν開始移動(dòng)。此時(shí)，工具10的移動(dòng)距離即該工具移動(dòng)方向上的探針終點(diǎn)位置Ep與探針拔出位置Pp間的距離D優(yōu)選為肩徑d的一半即肩半徑d/2以上，在此為肩徑d。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，終點(diǎn)位置回避工序是指，在探針終點(diǎn)位置Ep的滯留工序結(jié)束之后，在探針終點(diǎn)位置Ep將工具10向被接合構(gòu)件1內(nèi)稍微壓入并使其移動(dòng)到探針拔出位置Pp的工序。如圖7所示，在該終點(diǎn)位置回避工序的結(jié)束時(shí)刻生成的塑性流動(dòng)區(qū)域A5比在終點(diǎn)位置回避工序的開始時(shí)刻生成的塑性流動(dòng)區(qū)域A4向被接合構(gòu)件1、2的厚度方向稍微擴(kuò)大。這是因?yàn)?，在終點(diǎn)位置回避工序的開始時(shí)刻將工具10稍微向被接合構(gòu)件1內(nèi)壓入。當(dāng)探針11到達(dá)探針拔出位置Pp時(shí)，在此也執(zhí)行滯留工序。需要說(shuō)明的是，由于該探針拔出位置Pp的探針11周圍是已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)一次探針11通過(guò)而進(jìn)行了摩擦攪拌接合的區(qū)域，所以如在探針起點(diǎn)位置Sp或探針終點(diǎn)位置Ep那樣，并未殘留有被接合構(gòu)件1、2的接口的氧化膜。
然而，在探針11到達(dá)探針拔出位置Pp的時(shí)刻，若立即將探針11抬起，如圖9所示，在探針拔出孔6處，進(jìn)入到形成于探針外周面的槽的被接合構(gòu)件的殘留物6a殘留在探針拔出孔6的內(nèi)周面，在探針的前端面與探針的周面留下角形狀，探針拔出孔6的內(nèi)周面粗糙，并且，探針拔出孔6的內(nèi)周面與底面的角6b也變得尖銳。這是因?yàn)?，探針在剛到達(dá)探針拔出位置Pp之后，探針的周圍的被接合構(gòu)件的塑性流動(dòng)性不夠充分。于是，當(dāng)探針拔出孔 6的內(nèi)周面粗糙、內(nèi)周面與底面的角6b變得尖銳時(shí)，導(dǎo)致在尖銳的角等產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，在本實(shí)施方式中，即使在探針拔出位置Pp也執(zhí)行滯留處理，從而在探針拔出位置Pp的探針11周圍的被接合構(gòu)件的塑性流動(dòng)性得到提高。其結(jié)果是，在該探針拔出位置Pp的滯留工序結(jié)束而從被接合構(gòu)件1、2拔出探針時(shí)(拔出工序)，如圖8所示，探針拔出孔5的內(nèi)周面變得光滑，內(nèi)周面與底面的角部恥成為圓角。這是因?yàn)?，探?1周圍的被接合構(gòu)件的塑性流動(dòng)性有所提高，進(jìn)入形成于探針外周面的槽的被接合構(gòu)件的殘留物在探針11的拔出工序中沿探針拔出孔5的內(nèi)周面流落。作為在該探針拔出位置Pp執(zhí)行滯留處理的時(shí)間即滯留時(shí)間，例如優(yōu)選為以通過(guò)參數(shù)輸入處理輸入的工具移動(dòng)速度移動(dòng)了通過(guò)相同參數(shù)輸入處理輸入的肩徑d的一半即肩半徑d/2時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間以上的時(shí)間。具體而言，雖然因工具移動(dòng)速度等的不同而有所不同，但是例如優(yōu)選為2秒以上。在本實(shí)施方式中，當(dāng)通過(guò)參數(shù)輸入處理在探針拔出位置Pp的滯留時(shí)間的輸入欄 31k輸入滯留時(shí)間時(shí)，若該滯留時(shí)間小于以先前輸入的工具移動(dòng)速度移動(dòng)了同樣先前輸入的肩徑的一半d/2時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間，則計(jì)算機(jī)33 (圖12)進(jìn)行判斷，該計(jì)算機(jī)33不接收所輸入的滯留時(shí)間，或者，使顯示器31顯示的輸入欄31k內(nèi)熄滅，從而對(duì)該滯留時(shí)間不當(dāng)?shù)那?br> 況進(jìn)行警告。當(dāng)探針拔出工序結(jié)束時(shí)，被接合構(gòu)件1與被接合構(gòu)件2間的接合結(jié)束，從而生成接合構(gòu)件3。如以上所述，在本實(shí)施方式中，由于在探針終點(diǎn)位置Ep不拔出探針11，而是在離開探針終點(diǎn)位置Ep的位置拔出探針11，所以在接合終點(diǎn)Ej附近不再存在探針拔出孔。其結(jié)果是，在本實(shí)施方式中，能夠提高接合終點(diǎn)Ej附近的接合可靠性。進(jìn)一步而言，在本實(shí)施方式中，由于在探針起點(diǎn)位置Sp及探針終點(diǎn)位置Ep執(zhí)行滯留工序，所以在探針起點(diǎn)位置Sp周圍及探針終點(diǎn)位置Ep周圍的塑性流動(dòng)加劇，從而摩擦攪拌接合得到促進(jìn)。其結(jié)果是，探針起點(diǎn)位置Sp周圍及探針終點(diǎn)位置Ep周圍的、被接合構(gòu)件 1、2的界面的氧化膜4顯著減少或消除，從而進(jìn)一步提高這些位置的接合可靠性。另外，在本實(shí)施方式中，由于在探針拔出位置Pp也執(zhí)行滯留處理，所以在探針拔出位置Pp的塑性流動(dòng)性得到提高，探針拔出孔5的內(nèi)表面變得光滑且沒有尖銳的角，所以能夠緩和對(duì)于探針拔出孔5的應(yīng)力集中。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施方式中，雖然在探針起點(diǎn)位置Sp和探針終點(diǎn)位置Ep這雙方都執(zhí)行滯留處理，但是本發(fā)明不局限于此，也可以僅在其任意一方的位置執(zhí)行。例如，當(dāng)在接合起點(diǎn)Sj附近不作用大的負(fù)載而無(wú)需提高接合起點(diǎn)Sj附近的接合強(qiáng)度時(shí)，也可以不執(zhí)行探針起點(diǎn)位置Sp的滯留處理。進(jìn)一步而言，在本實(shí)施方式中，雖然在探針拔出位置Pp也執(zhí)行滯留處理，但是當(dāng)無(wú)需提高該探針拔出位置Pp附近的接合可靠性時(shí)，也可以不在該探針拔出位置PP執(zhí)行滯留處理。另外，在本實(shí)施方式中，如圖10所示，雖然在從探針起點(diǎn)位置Sp到探針終點(diǎn)位置 Ep的探針11的移動(dòng)軌跡F上設(shè)定探針拔出位置Pp，但是，并非必須將該探針拔出位置Pp 設(shè)置在探針11的移動(dòng)軌跡F上，例如，如圖11所示，也可以在探針11的移動(dòng)軌跡F外設(shè)定探針拔出位置Pp。另外，在以上的實(shí)施方式中，雖然本發(fā)明適用于兩個(gè)被接合構(gòu)件的重合接合，但是本發(fā)明不局限于此，例如，本發(fā)明也可以適用于兩個(gè)被接合構(gòu)件的對(duì)接接合。工業(yè)方面可利用性本發(fā)明是在彼此相接的兩個(gè)被接合構(gòu)件的接合預(yù)定部中嵌入旋轉(zhuǎn)的探針，對(duì)該接合預(yù)定部進(jìn)行連續(xù)地摩擦攪拌接合而制造接合構(gòu)件的接合構(gòu)件的制造方法，其實(shí)施主接合工序，使該探針從所述被接合構(gòu)件中形成接合起點(diǎn)時(shí)的所述探針的位置即探針起點(diǎn)位置向該被接合構(gòu)件中形成接合終點(diǎn)時(shí)的該探針的位置即探針終點(diǎn)位置邊旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)；滯留工序，在所述探針起點(diǎn)位置與所述探針終點(diǎn)位置中的至少一者的位置，以規(guī)定時(shí)間使所述探針旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，能夠進(jìn)一步提高探針起點(diǎn)位置周圍或探針終點(diǎn)位置周圍的接合可靠性。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明10 工具11 探針12 肩部13 肩面20 機(jī)構(gòu)部30 控制部Sj 接合起點(diǎn)Ej 接合終點(diǎn)Sp 探針起點(diǎn)位置Ep 探針終點(diǎn)位置Pp 探針拔出位置
權(quán)利要求
1.一種接合構(gòu)件的制造方法，該方法通過(guò)在彼此相接的兩個(gè)被接合構(gòu)件的接合預(yù)定部中嵌入旋轉(zhuǎn)之中的探針，從而對(duì)該接合預(yù)定部進(jìn)行連續(xù)摩擦攪拌接合而制造接合構(gòu)件，其包括主接合工序，使該探針從在所述被接合構(gòu)件中形成接合起點(diǎn)時(shí)的所述探針的位置即探針起點(diǎn)位置向在該被接合構(gòu)件中形成接合終點(diǎn)時(shí)的該探針的位置即探針終點(diǎn)位置邊旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)；滯留工序，在所述探針起點(diǎn)位置與所述探針終點(diǎn)位置中的至少一者的位置使所述探針旋轉(zhuǎn)規(guī)定時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合構(gòu)件的制造方法，其特征在于，所述規(guī)定時(shí)間為能夠以使所述探針從所述探針起點(diǎn)位置向所述探針終點(diǎn)位置移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)速度移動(dòng)設(shè)有該探針的工具的前端面的外徑量的距離的時(shí)間以上的時(shí)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接合構(gòu)件的制造方法，其特征在于，還包括終點(diǎn)位置回避工序，在實(shí)施了所述主接合工序之后，使所述探針向離開所述探針終點(diǎn)位置的位置即探針拔出位置邊旋轉(zhuǎn)邊移動(dòng)；拔出工序，在所述探針拔出位置從所述被接合構(gòu)件拔出所述探針。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接合構(gòu)件的制造方法，其特征在于，還包括拔出位置滯留工序，在所述探針拔出位置使所述探針旋轉(zhuǎn)規(guī)定時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的接合構(gòu)件的制造方法，其特征在于，在所述終點(diǎn)位置回避工序中，在所述接合預(yù)定部?jī)?nèi)，從所述探針終點(diǎn)位置向所述探針起點(diǎn)位置側(cè)返回規(guī)定距離，并以該返回了規(guī)定距離的位置作為所述探針拔出位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的接合構(gòu)件的制造方法，其特征在于，在所述終點(diǎn)位置回避工序中，在將所述探針終點(diǎn)位置的該探針向被接合構(gòu)件側(cè)稍壓入之后，邊維持該探針的壓入量邊使該探針向所述探針拔出位置移動(dòng)。
7.—種摩擦攪拌接合裝置，該裝置通過(guò)在彼此相接的兩個(gè)被接合構(gòu)件的接合預(yù)定部中嵌入旋轉(zhuǎn)之中的探針，從而對(duì)該接合預(yù)定部進(jìn)行摩擦攪拌接合，其具備機(jī)構(gòu)部，其能夠安裝在前端設(shè)有所述探針的工具且使所安裝的該工具旋轉(zhuǎn)及移動(dòng)；控制部，其對(duì)所述機(jī)構(gòu)部的動(dòng)作進(jìn)行控制，所述控制部具有輸入輸出機(jī)構(gòu)，其接收包括在所述被接合構(gòu)件中形成接合起點(diǎn)時(shí)的所述探針的位置即探針起點(diǎn)位置、在該被接合構(gòu)件中形成接合終點(diǎn)時(shí)的該探針的位置即探針終點(diǎn)位置、在該探針起點(diǎn)位置與該探針終點(diǎn)位置中的至少一者的位置使所述工具旋轉(zhuǎn)的滯留處理的時(shí)間的參數(shù)；控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述輸入輸出機(jī)構(gòu)接收到的所述控制參數(shù)，通過(guò)所述機(jī)構(gòu)部使所述探針旋轉(zhuǎn)且同時(shí)位于所述探針起點(diǎn)位置，并使該探針邊旋轉(zhuǎn)邊向所述探針終點(diǎn)位置移動(dòng)，在所述探針起點(diǎn)位置與所述探針終點(diǎn)位置中的所述至少一者的位置執(zhí)行與所述時(shí)間的量相應(yīng)的所述滯留處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，所述輸入輸出機(jī)構(gòu)接收作為所述參數(shù)的、使所述探針從所述探針起點(diǎn)位置向所述探針終點(diǎn)位置移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)速度和設(shè)有所述探針的工具的前端面的外徑，當(dāng)所輸入的所述滯留處理的所述時(shí)間小于以所述移動(dòng)速度能夠移動(dòng)所述前端面的直徑的時(shí)間時(shí)，所述輸入輸出機(jī)構(gòu)拒絕該時(shí)間的接收或者發(fā)出該時(shí)間不當(dāng)?shù)木嬉庵肌?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于， 所述控制部的輸入輸出機(jī)構(gòu)接收從被接合構(gòu)件拔出探針的探針拔出位置和在該探針拔出位置使所述工具旋轉(zhuǎn)的拔出位置滯留處理的時(shí)間，所述控制部的控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)所述機(jī)構(gòu)部在所述探針拔出位置執(zhí)行與所述時(shí)間的量相應(yīng)的所述拔出位置滯留處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)彼此相接的兩個(gè)被接合構(gòu)件(1、2)進(jìn)行摩擦攪拌接合而制造接合構(gòu)件的技術(shù)。在接合構(gòu)件的制造方法中，實(shí)施滯留工序，在被接合構(gòu)件(1)中形成接合起點(diǎn)(Sj)時(shí)的探針(11)的位置即探針起點(diǎn)位置(Sp)與在被接合構(gòu)件(1)中形成接合終點(diǎn)時(shí)的探針的位置即探針終點(diǎn)位置中的至少一者的位置使探針(11)旋轉(zhuǎn)規(guī)定時(shí)間。
文檔編號(hào)B23K20/12GK102470479SQ20108003146
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者加藤慶訓(xùn), 彌益和重 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社