用于點(diǎn)接合堆疊的金屬箔的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及用于點(diǎn)接合（spot-joining)堆疊的金屬箔的方法，更特別地， 本發(fā)明涉及用于通過使用復(fù)動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)工具（double-acting type rotary tool)來執(zhí)行攪 拌摩擦點(diǎn)焊操作（friction stir spot-welding operation)的方法，以有利地實(shí)現(xiàn)彼此堆 疊或重疊的多個(gè)金屬箔的電氣的且機(jī)械的一體化接合。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如鋁箔和銅箔等的具有高導(dǎo)電性的金屬箔已經(jīng)以多個(gè)金屬箔彼此堆疊或重疊 的形式用作電極，諸如電池的集電器。在彼此重疊且用作電極的金屬箔的重合部中，要求金 屬箔以彼此直接接觸的方式固定在一起，使得金屬箔電氣地且機(jī)械地接合為單元。
[0003] 使用超聲波的方法已經(jīng)廣泛地用作如上所述的接合彼此堆疊的金屬箔的傳統(tǒng)方 法。然而，通過該方法所實(shí)現(xiàn)的接合強(qiáng)度低于期望，導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定接合的問題，例如由 于在電池的充電和放電過程中的熱膨脹而存在金屬箔的重合部（stack)剝離的風(fēng)險(xiǎn)。作為 解決該問題的方法，已經(jīng)提議使用作為固相焊接操作的攪拌摩擦焊接操作的接合方法。該 方法的示例公開在 JP-A-2003-126972 和 JP-A-2005-103586 中。
[0004] 在JP-A-2003-126972公開的方法中，在如下配置中執(zhí)行攪拌摩擦焊接操作：厚度 大于金屬箔的金屬板疊置在多個(gè)金屬箔的重合部的兩相反面，使得金屬箔的重合部介于金 屬板之間。在該方法中，攪拌摩擦焊接操作旨在通過使用具有如下結(jié)構(gòu)的固定式工具（轉(zhuǎn) 動(dòng)工具）來執(zhí)行：在該結(jié)構(gòu)中，具有預(yù)定長度的銷（pin) -體地設(shè)置有可繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的柱狀 主體的遠(yuǎn)端。因此，在執(zhí)行點(diǎn)接合操作的情況下，由于焊接工具在焊接操作后的移除而在焊 接部形成并殘存諸如銷孔（探針孔）等的工具孔。工具孔的存在導(dǎo)致接合強(qiáng)度的劣化，因此 在JP-A-2003-126972中執(zhí)行線接合操作而非點(diǎn)接合操作，以避免接合強(qiáng)度的劣化。然而， 在執(zhí)行線接合操作的情況下，存在由于焊接工具在焊接操作過程中的移動(dòng)而使堆疊的金屬 箔相對(duì)彼此移位的風(fēng)險(xiǎn)，除非金屬箔被非常穩(wěn)固地固定在一起。為了避免該風(fēng)險(xiǎn)，已經(jīng)提議 一種通過使用粘合劑將金屬箔固定在一起的方法，但是利用粘合劑使金屬箔粘合在一起的 步驟的增加不可避免地導(dǎo)致工作負(fù)荷和成本的不期望的提高。
[0005] 另一方面，JP-A-2005-103586公開了一種用于通過攪拌摩擦焊接操作來接合多個(gè) 金屬箔的集合體的方法。在該方法中，在通過利用沿垂直于集合體的上表面和下表面的相 反方向施加壓力型鍛（swaging)或壓緊（caulking)，或者通過超聲波焊接、冷焊或電弧焊 而使集合體暫時(shí)接合來固定集合體的情況下，執(zhí)行攪拌摩擦焊接操作。可選地，在增強(qiáng)基板 被保持為與集合體抵接接觸的狀態(tài)下，執(zhí)行攪拌摩擦焊接操作，其中，該增強(qiáng)基板由與構(gòu)成 集合體的金屬相同的金屬構(gòu)成。然而，在該方法中，也旨在通過使用固定式工具（轉(zhuǎn)動(dòng)工 具）來執(zhí)行線接合操作，因此該方法也具有與上述JP-A-2003-126972的方法同樣的固有問 題。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn) I :JP-A-2003-126972
[0009] 專利文獻(xiàn) 2 :JP-A-2005-103586

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明要解決的問題
[0011] 鑒于上述【背景技術(shù)】而做出本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于點(diǎn)接合 彼此疊的置多個(gè)金屬箔的方法，通過執(zhí)行攪拌摩擦點(diǎn)焊操作，該方法能夠有利地形成具有 可靠的接合狀態(tài)的攪拌摩擦點(diǎn)焊部（weld)。
[0012] 用于解決問題的方案
[0013] 可以根據(jù)本發(fā)明的原理來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供一種用于通過攪拌 摩擦點(diǎn)焊操作來點(diǎn)接合堆疊的金屬箔的方法，其中，疊置于彼此的多個(gè)金屬箔的重合部放 置在下側(cè)金屬板上，并且繞自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)工具插穿所述重合部進(jìn)入所述下側(cè)金屬 板，由此使所述重合部和所述下側(cè)金屬板被攪拌摩擦并彼此一體地接合，其特征在于：所述 轉(zhuǎn)動(dòng)工具為復(fù)動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)工具，其包括：中空構(gòu)件，所述中空構(gòu)件具有垂直于其軸線的端面并 且能夠沿其軸向移動(dòng)；和銷構(gòu)件，所述銷構(gòu)件同軸地布置在所述中空構(gòu)件內(nèi)，所述銷構(gòu)件相 對(duì)于所述中空構(gòu)件獨(dú)立地形成，并且能夠相對(duì)于所述中空構(gòu)件獨(dú)立地沿自身的軸向移動(dòng)； 能夠沿自身的軸向移動(dòng)的圓筒狀的夾持構(gòu)件以與所述中空構(gòu)件同軸的形式裝配至所述中 空構(gòu)件的外周面；如下地執(zhí)行所述攪拌摩擦點(diǎn)焊操作：使所述夾持構(gòu)件與待攪拌摩擦的部 分的外環(huán)部壓力接觸，并且使所述復(fù)動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)工具的所述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件中的任一 方前進(jìn)至所述待攪拌摩擦的部分中，同時(shí)使所述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件中的另一方后退， 使得在所述待攪拌摩擦的部分與所述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件中的所述另一方之間形成空 間，由此通過將所述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件中的所述一方插入至所述待攪拌摩擦的部分中 而產(chǎn)生湧出金屬（metal mass)，所述湧出金屬被收納在所述空間內(nèi)；繼所述攪拌摩擦點(diǎn)焊 操作之后，所述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件中的所述另一方前進(jìn)，同時(shí)所述中空構(gòu)件和所述銷 構(gòu)件中的所述一方后退，使得被收納在所述空間內(nèi)的所述湧出金屬被所述中空構(gòu)件和所述 銷構(gòu)件中的所述另一方壓入由所述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件中的所述一方的后退所形成的 孔中，由此所述孔被所述湧出金屬填埋。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選形式，在用被保持為與所述重合部的所述待攪拌摩擦的部分的 外環(huán)部壓力接觸的所述夾持構(gòu)件固定所述重合部的待攪拌摩擦的部分之后，在保持所述中 空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件的端面彼此齊平的狀態(tài)下，所述復(fù)動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)工具的所述中空構(gòu)件和所 述銷構(gòu)件與所述重合部的所述待攪拌摩擦的部分接觸，然后，所述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件 中的所述一方前進(jìn)，同時(shí)，所述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件中的所述另一方后退。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選形式，上側(cè)金屬板疊置在所述重合部上，并且通過將所述 轉(zhuǎn)動(dòng)工具插穿所述上側(cè)金屬板以及所述重合部進(jìn)入所述下側(cè)金屬板來執(zhí)行所述攪拌摩擦 點(diǎn)焊操作，以將所述重合部、所述上側(cè)金屬板和所述下側(cè)金屬板接合在一起。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的又一優(yōu)選形式，在所述上側(cè)金屬板和所述下側(cè)金屬板分別布置在所 述重合部的上側(cè)和下側(cè)的配置中執(zhí)行所述攪拌摩擦點(diǎn)焊操作的情況下，在保持所述中空構(gòu) 件、所述銷構(gòu)件和所述夾持構(gòu)件的端面彼此齊平的狀態(tài)下，使所述復(fù)動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)工具的所述 中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件與所述上側(cè)金屬板的與所述重合部的待攪拌摩擦的部分對(duì)應(yīng)的部 分接觸，并且使所述夾持構(gòu)件與所述上側(cè)金屬板的所述部分的外環(huán)部接觸，然后，在用被保 持為與所述上側(cè)金屬板的所述部分的所述外環(huán)部壓力接觸的所述夾持構(gòu)件固定所述上側(cè) 金屬板的所述部分的狀態(tài)下，使所述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件中的所述一方前進(jìn)，同時(shí)，使所 述中空構(gòu)件和所述銷構(gòu)件中的所述另一方后退。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的再一優(yōu)選形式，以滿足如下通式的方式來執(zhí)行所述攪拌摩擦點(diǎn)焊操 作：0· Olmm < a < 0· 75Xb，并且0· 2mm < b，其中，以mm為單位的"a"為所述中空構(gòu)件和 所述銷構(gòu)件中的所述一方插入所述下側(cè)金屬板的深度，以mm