專利名稱：結(jié)合制品及其制造方法和制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)將半凝固漿體或熔融金屬的凝固體接合至工件制成的接合件 (結(jié)合制品)，制造這種接合件的方法，以及用于通過(guò)沖壓并將半凝固漿體接合至工件來(lái)制造接合件的設(shè)備(裝置)。
背景技術(shù)：
已知所謂的夾物模壓工藝，其用于將不同成分(不同合金類型)的金屬材料彼此接合在一起以制造接合件。根據(jù)夾物模壓工藝，金屬工件(插入件)放置在模具中，與工件的合金類型不同的熔融金屬灌注到模具中并凝固。根據(jù)鑄模中的型腔的形狀，熔融金屬與工件緊密接觸，并變?yōu)槟腆w。此時(shí)，凝固體接合至工件。根據(jù)另一種工藝，采用半凝固漿體進(jìn)行噴射模塑。具體地，將工件放置在模具中， 并夾緊模具。隨后，半凝固漿體灌注到模具中，在模具中，半凝固漿體被模制成與模具中的型腔互補(bǔ)的形狀，并接合至工件(例如，參見(jiàn)日本專利公開(kāi)No. 2001-058253)。如在日本專利公開(kāi)No. 2001-058253中描述的那樣，術(shù)語(yǔ)"半凝固漿體"指的是處于固液共存相的漿體。通常，半凝固漿體軟至僅在受壓時(shí)呈現(xiàn)流動(dòng)性的程度。然而，夾物模壓工藝或噴射模塑工藝都發(fā)現(xiàn)難以增加不同合金類型的金屬材料彼此接合在一起的接合強(qiáng)度。特別是在采用鋁制成的工件和鋁合金制成的熔融金屬進(jìn)行夾物模壓時(shí)，困難特別顯示。所述困難被認(rèn)為源于工件和熔融金屬或半凝固漿體之間的界面上存在的氧化膜?？紤]到上述困難，根據(jù)在日本專利公開(kāi)No. 10-099961中披露的發(fā)明，在夾物模壓工藝中，試圖將處于固液共存相溫度下的熔融金屬(半凝固漿體)擠壓到工件上，從而從工件的表面去除氧化膜。日本專利公開(kāi)No. 50-089215提出向鋁板施加振動(dòng)。根據(jù)日本專利公開(kāi) No. 50-089215，通過(guò)施加的振動(dòng)從鋁板上去除氧化膜，允許鋁板和鋁合金保持彼此直接且緊密接觸，用于增加接合強(qiáng)度。處于固液共存相的熔融金屬(半凝固漿體)難以開(kāi)始流動(dòng)。因此，當(dāng)如在日本專利公開(kāi)No. 10-099961中披露的那樣將熔融金屬注射到模具中時(shí)，熔融金屬在模具中流動(dòng)的同時(shí)具有凝固的趨勢(shì)。如果熔融金屬凝固到阻止流動(dòng)的程度，則熔融金屬不能到達(dá)模具中的區(qū)域，導(dǎo)致模具填充失敗。換句話說(shuō)，不容易有效地制造夾物模壓件。上述不足特別是在夾物模壓大的物件時(shí)是嚴(yán)重的，因?yàn)槿廴诮饘僭谀＞咧辛鲃?dòng)大的距離，因此需要供給大量熔融金屬，以用熔融金屬填滿模具。此外，如果半凝固漿體為鋁合金或類似物，則容易在其表面上形成氧化膜。因此， 不容易相對(duì)于工件將半凝固漿體保持得足夠濕，因此在噴射模塑工藝之后不容易增加工件和半凝固漿體之間的接合強(qiáng)度。根據(jù)在日本專利公開(kāi)No. 2001-058253和日本專利公開(kāi)No. 10-099961中披露的背景技術(shù)，僅模制半凝固漿體。因此，在將工件擠壓成形之后，需要將它運(yùn)送至夾物模壓模具。由于必須進(jìn)行擠壓、運(yùn)送和夾物模壓三種過(guò)程，因此花費(fèi)長(zhǎng)的時(shí)間才能獲得接合件。而且，由本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行的透徹研究已經(jīng)表明，如在日本專利公開(kāi) No. 50-089215中披露的那樣，當(dāng)從用于灌注熔融金屬的工藝的開(kāi)始到用于灌注熔融金屬的工藝的結(jié)束不間斷地向熔融金屬施加振動(dòng)時(shí)，易于在凝固體中形成空洞。由于空洞是空的，因此靠近空洞的區(qū)域中的凝固體的強(qiáng)度不強(qiáng)，延展性不高。因此，日本專利公開(kāi)No. 50-089215中披露的背景技術(shù)提出了關(guān)于保持凝固體的強(qiáng)度足夠強(qiáng)和延展性足夠高的某種困難的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的大體目標(biāo)是提供一種接合件，其中以增強(qiáng)的接合強(qiáng)度將插入件和在插入件周圍模制的材料彼此接合在一起。本發(fā)明的主要目標(biāo)是提供一種防止在其中形成空洞的接合件。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種制造上述接合件的方法。本發(fā)明的又一個(gè)目標(biāo)是提供用于制造接合件的設(shè)備，其中以增強(qiáng)的接合強(qiáng)度將工件和半凝固漿體彼此接合在一起。本發(fā)明的又一個(gè)目標(biāo)是提供一種用于在縮短的時(shí)間周期內(nèi)制造接合件的設(shè)備。本發(fā)明的再一個(gè)目標(biāo)是提供一種能夠去除半凝固漿體的氧化膜的沖壓方法。根據(jù)本發(fā)明，為了獲得預(yù)先部分或全部放置在模具組件中的工件和灌注在模具組件中的熔融金屬的凝固體或與工件一起預(yù)先放置在模具組件中的半凝固漿體的接合件，使半凝固漿體或熔融金屬在工件的端面上相對(duì)流動(dòng)，同時(shí)在工件和半凝固漿體或熔融金屬之間產(chǎn)生摩擦，所述摩擦足夠大，以破壞存在于熔融金屬或半凝固漿體的表面上的鈍化膜。術(shù)語(yǔ)"相對(duì)流動(dòng)"包括其中半凝固漿體或熔融金屬在保持靜止的工件的端面上流動(dòng)的情況，其中工件相對(duì)于保持靜止的半凝固漿體或熔融金屬移動(dòng)的情況，以及其中工件相對(duì)于正在流動(dòng)的半凝固漿體或熔融金屬移動(dòng)的情況。根據(jù)考慮了上述構(gòu)思的本發(fā)明的第一實(shí)施方式，提供了一種制造接合件的方法， 該方法包括下述步驟將至少一種半凝固漿體和至少兩個(gè)工件放置在模具組件中；夾緊模具組件，以將半凝固漿體模壓成形狀與型腔互補(bǔ)，并使半凝固漿體流動(dòng)至工件的各個(gè)夾物模壓區(qū)域；以及使半凝固漿體凝固；其中在夾物模壓區(qū)域附近對(duì)已經(jīng)流動(dòng)至夾物模壓區(qū)域的半凝固漿體進(jìn)行夾物模壓。根據(jù)本發(fā)明，在沖壓工藝中，半凝固漿體被擠壓在工件上并與工件的夾物模壓區(qū)域滑動(dòng)接觸。所述滑動(dòng)接觸增加半凝固漿體和夾物模壓區(qū)域之間的摩擦力，結(jié)果是存在于半凝固漿體的表面上的鈍化膜(氧化膜)破裂，使內(nèi)部漿體流出。已經(jīng)流出的漿體不具有氧化膜，并且因此相對(duì)于夾物模壓區(qū)域具有良好的潤(rùn)濕性。因此，根據(jù)本發(fā)明，由所述漿體非常好地濕潤(rùn)工件的夾物模壓區(qū)域。當(dāng)所述漿體隨后凝固成凝固體時(shí)，凝固體和工件牢固地接合在一起。換句話說(shuō)，能夠由合金類型彼此不同的金屬材料制造接合強(qiáng)度極好的夾物模壓件。
而且，根據(jù)本發(fā)明，防止在噴射模塑工藝中處于固液共存相的熔融金屬在流動(dòng)時(shí)凝固，因此不發(fā)生填充故障。因此，可以有效地制造甚至大尺寸的夾物模壓件?？梢栽诎肽虧{體設(shè)置在工件之間或半凝固漿體設(shè)置在工件上的情況下夾緊模具組件。根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式，提供了一種通過(guò)將放置在模具組件中的半凝固漿體和工件彼此接合來(lái)制造接合件的方法，該方法包括下述步驟在模具組件或工件上在半凝固漿體流過(guò)的區(qū)域中形成脊部；當(dāng)夾緊模具組件以形成型腔時(shí)使脊部形成限制部；向半凝固漿體施加載荷，從而使半凝固漿體流過(guò)限制部；以及至少將工件的相對(duì)于半凝固漿體流動(dòng)的方向定位在脊部的上游的區(qū)域接合至半凝固漿體。根據(jù)本發(fā)明，限制部增加半凝固漿體的流阻。具有增加的流阻的半凝固漿體以大的作用力擠壓限制部的脊部。換句話說(shuō)，半凝固漿體擠壓脊部的作用力增加。因此，半凝固漿體和脊部之間的摩擦力增加。結(jié)果，存在于半凝固漿體的表面上的鈍化膜(氧化膜)破裂，使內(nèi)部未凝固的漿體流出。所述漿體相對(duì)于工件具有良好的潤(rùn)濕性。因此，根據(jù)本發(fā)明，工件由所述漿體非常好地濕潤(rùn)。當(dāng)所述漿體凝固成模制體時(shí)，模制體和工件彼此牢固地接合在一起。換句話說(shuō)， 能夠由合金類型彼此不同的金屬材料制造接合強(qiáng)度極好的夾物模壓件。如果流阻由所述限制部過(guò)度增加，則將不容易用半凝固漿體填滿型腔。因此，限制部?jī)?yōu)選應(yīng)當(dāng)具有在從10%至40%的范圍內(nèi)的橫截面面積縮小率。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，提供了一種通過(guò)將半凝固漿體和工件彼此接合在一起來(lái)制造接合件的方法，該方法包括下述步驟用第一模具支撐工件；將半凝固漿體放置在工件的端面上；用工件的端面、第二模具和漿體回流防止部件形成圍繞半凝固漿體的空間；以及用第二模具擠壓半凝固漿體以使其在工件的端面上滑動(dòng)；其中漿體回流防止部件阻擋通過(guò)第二模具擠壓而流動(dòng)的半凝固漿體。根據(jù)噴射模塑工藝，半凝固漿體主要僅在其表面層未充分?jǐn)D壓工件的情況下流動(dòng)。因此，半凝固漿體未被壓縮，且其表面層不破裂。根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行沖壓工藝，以將半凝固漿體擠壓在工件的端面上。半凝固漿體的表面層具有比其內(nèi)部高的固相率。因此，在本發(fā)明中，高固相率的表面層保持與工件的端面滑動(dòng)接觸。因此，有效地去除表面層上的氧化膜。而且，根據(jù)本發(fā)明，半凝固漿體的由漿體壓模擠壓的表面層(即氧化膜)破裂，因?yàn)榘肽虧{體被擠壓和壓縮。未被氧化的漿體通過(guò)裂縫流出并開(kāi)始沿著工件的端面流動(dòng)。未被氧化的漿體非常好地濕潤(rùn)并緊密接觸各種金屬材料，隨后冷卻并凝固成模制體。結(jié)果，在工件和所述漿體之間未形成氧化膜。因此，在漿體冷卻時(shí)通過(guò)相互擴(kuò)散制造具有極好接合強(qiáng)度的接合件。優(yōu)選地，由第三模具擠壓工件，以對(duì)工件進(jìn)行成形。在這種情況中，半凝固漿體和工件都能夠由一種制造設(shè)備成形。因此，可以降低設(shè)備投資，并且可以在短的時(shí)間內(nèi)有效地制造接合件。根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，提供了一種通過(guò)將半凝固漿體和工件彼此接合在一起制造接合件的設(shè)備，包括用于支撐工件的第一模具；第二模具，用于擠壓放置在工件的端面上的半凝固漿體；和漿體回流防止部件，該漿體回流防止部件與工件的端面和第二模具協(xié)作限定圍繞半凝固漿體的空間；其中漿體回流防止部件阻擋通過(guò)由第二模具擠壓而流動(dòng)的半凝固漿體。采用上述配置，如上所述，可以容易地制造具有極好接合強(qiáng)度的接合件。如果所述設(shè)備還包括用于擠壓工件的第三模具，并且第三模具對(duì)工件進(jìn)行成形， 則半凝固漿體和工件都可以由一種制造設(shè)備成形。因此可以在短的時(shí)間內(nèi)有效地制造接合件。由于設(shè)備投資降低，因此該設(shè)備在成本方面存在優(yōu)勢(shì)。工件回流防止部件和第三模具可以設(shè)置為一個(gè)部件或分開(kāi)的部件。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式，提供了一種接合件，該接合件被夾物模壓，使得工件的末端由半凝固漿體的凝固體包圍，其中所述末端突破凝固體的表面上的氧化膜，并在不存在氧化膜的凝固體內(nèi)部接合至凝固體。根據(jù)本發(fā)明，工件的末端嵌入半凝固漿體的不存在氧化膜的區(qū)域，S卩，半凝固漿體的金屬表面暴露的區(qū)域，并保持與所述金屬表面接觸。半凝固漿體的不存在氧化膜的區(qū)域具有良好的潤(rùn)濕性。因此，工件的末端由半凝固漿體濕潤(rùn)并與之緊密接觸，半凝固漿體隨后凝固成凝固體。凝固體和工件彼此牢固地接合在一起。換句話說(shuō)，甚至由不同合金類型的金屬材料也能夠制造具有接合強(qiáng)度極好的夾物模壓區(qū)域的接合件。根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式，提供了一種制造接合件的方法，該方法通過(guò)沖壓使放置在模具組件中的半凝固漿體變形以對(duì)工件的末端進(jìn)行夾物模壓且隨后使半凝固漿體凝固，從而制造接合件，該方法包括下述步驟使工件的所述末端抵靠在半凝固漿體上，將所述末端相對(duì)地?cái)D壓在半凝固漿體上，以使所述末端突破半凝固漿體的表面上的氧化膜，并且隨后將所述末端嵌入半凝固漿體中。當(dāng)執(zhí)行上述步驟時(shí)，由于半凝固漿體的表面上的氧化膜由工件的末端破壞，因此所述末端嵌入半凝固漿體的不存在氧化膜的區(qū)域中。當(dāng)半凝固漿體擠壓在工件上的同時(shí)相對(duì)于工件滑動(dòng)時(shí)，摩擦使工件上的氧化膜破裂。在其中嵌入工件的末端的區(qū)域中，具有在表面上的氧化膜破裂時(shí)暴露的金屬表面的工件面對(duì)并接觸半凝固漿體，當(dāng)從半凝固漿體的表面上去除氧化膜時(shí)半凝固漿體的金屬表面露出。通過(guò)上述步驟，其金屬表面通過(guò)嵌入半凝固漿體而暴露的工件的末端由半凝固漿體的暴露金屬濕潤(rùn)和與之緊密接觸。當(dāng)已經(jīng)濕潤(rùn)并緊密接觸工件的所述末端的半凝固漿體凝固成凝固體時(shí)，凝固體和工件牢固地接合在一起，因此可以獲得具有接合強(qiáng)度極好的夾物模壓區(qū)域的接合件。為了形成這種夾物模壓區(qū)域，例如，工件的所述末端可以垂直地設(shè)置在半凝固漿體的下端部和上端部之間，并且隨后可以沖壓半凝固漿體。
在任一種情況中，工件可以被擠壓成形。因此，能夠容易、簡(jiǎn)單且有效地制造指定形狀的接合件。根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式，提供了一種通過(guò)將放置在模具組件中的半凝固漿體和工件彼此接合在一起制造接合件的方法，該方法包括下述步驟在將工件放置在模具組件中之前或之后，使工件具有一溫度，在該溫度處，包含在半凝固漿體中的金屬元素能夠擴(kuò)散到工件中并且包含在工件中的金屬元素能夠擴(kuò)散到半凝固漿體中；以及對(duì)與工件一起放置在模具組件中的半凝固漿體進(jìn)行模壓，并使半凝固漿體在工件的至少一個(gè)端面滑動(dòng)。在工件的半凝固漿體已經(jīng)在其上滑動(dòng)的端面上，約IOnm的薄氧化膜破裂。當(dāng)半凝固漿體沿著工件的端面滑動(dòng)時(shí)，存在于半凝固漿體的表面上的氧化膜也破裂。根據(jù)本發(fā)明， 具有在所述表面上的氧化膜破裂時(shí)暴露的金屬表面的工件面對(duì)并接觸半凝固漿體，當(dāng)從半凝固漿體的表面上去除氧化膜時(shí)半凝固漿體的金屬表面露出。其氧化膜破裂的半凝固漿體相對(duì)于工件的不存在氧化膜的區(qū)域，即金屬，展現(xiàn)出良好的潤(rùn)濕性。因此半凝固漿體濕潤(rùn)并緊密接觸工件，隨后凝固成凝固體。凝固體和工件牢固地接合在一起。半凝固漿體的構(gòu)成元素，如Si擴(kuò)散到工件中，因?yàn)楣ぜ臏囟纫呀?jīng)達(dá)到包含在半凝固漿體中的金屬元素可以擴(kuò)散到工件中的水平。同時(shí)，工件的構(gòu)成元素，如Mg，擴(kuò)散到半凝固漿體或其凝固體中。因此，根據(jù)本發(fā)明，工件和半凝固漿體的凝固體通過(guò)擴(kuò)散接合彼此接合在一起。因此，可以制造具有接合強(qiáng)度極好的接合區(qū)域的接合件。如果半凝固漿體由包含作為主添加元素的Si的鋁合金制成，則工件的溫度可以設(shè)為395°C。因此，包含在半凝固漿體中的Si可以充分地?cái)U(kuò)散到工件中。半凝固漿體優(yōu)選應(yīng)當(dāng)在IOmm或更大的距離范圍內(nèi)滑動(dòng)。如果半凝固漿體在小于 IOmm的距離內(nèi)滑動(dòng)，則不能充分地破壞工件的表面上的氧化膜。為了增加工件的溫度，工件可以保持與半凝固漿體接觸。具體地，工件的溫度由從半凝固漿體傳遞的熱量增加?？商鎿Q地，熱量可以從模具組件傳遞至工件。更具體地，可以在進(jìn)行沖壓工藝之前充分地預(yù)加熱模具組件?？商鎿Q地，工件可以在模具組件外面被預(yù)加熱，隨后可以被放置在模具組件中。根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式，提供了一種制造工件和熔融金屬的凝固體的接合件的方法，工件預(yù)先部分地或全部放置在模具組件中，熔融金屬灌注在模具組件中，該方法包括下述步驟控制振動(dòng)施加裝置，以在熔融金屬的保持與工件接觸的接觸區(qū)域的溫度等于或高于液相線溫度時(shí)向工件施加振動(dòng)，并在所述溫度下降為低于液相線溫度時(shí)停止施加振動(dòng)。為了防止將振動(dòng)施加至處于固液共存相的熔融金屬，可以在接觸區(qū)域的溫度就要 (即將)下降為低于液相線之前關(guān)閉振動(dòng)施加裝置。如果振動(dòng)施加至處于固相的熔融金屬，則形成空洞，因?yàn)榉墙佑|區(qū)域的固相和液相被攪動(dòng)成攪動(dòng)的固-液相。根據(jù)本發(fā)明，由于僅在接觸區(qū)域處于液相時(shí)施加振動(dòng)，則防止出現(xiàn)攪動(dòng)的固-液相，因此防止形成空洞。通過(guò)如上文所述的那樣施加振動(dòng)，熔融金屬和工件上的氧化膜都被破裂。其氧化膜破裂的熔融金屬展現(xiàn)出良好的潤(rùn)濕性。由于工件的氧化膜也破裂，因此熔融金屬和工件彼此非常好地濕潤(rùn)并緊密接觸。由于這種協(xié)同作用，工件和凝固體以良好的接合強(qiáng)度接合
在一起。如果熔融金屬和工件之間的溫差大，則在熔融金屬已經(jīng)與工件接觸以形成接觸區(qū)域之后緊接著，由工件從接觸區(qū)域上剝奪熱量。接觸區(qū)域的溫度快速降低到液相線溫度以下。結(jié)果，接觸區(qū)域凝固。當(dāng)新的熔融金屬積聚在接觸區(qū)域上，由從新的熔融金屬傳遞的熱量使接觸區(qū)域再次熔化。在這種情況中，在接觸區(qū)域凝固之前和接觸區(qū)域重新熔化之后，優(yōu)選應(yīng)當(dāng)向熔融金屬施加振動(dòng)。具體地，在熔融金屬與工件接觸以形成接觸區(qū)域之后緊接著接觸區(qū)域保持處于液相時(shí)，以及在通過(guò)由工件剝奪熱量而已經(jīng)凝固的接觸區(qū)域由從熔融金屬的保持與工件不接觸的非接觸區(qū)域傳遞的熱量變回液相時(shí)，可以向工件施加振動(dòng)。因此能夠容易地制造沒(méi)有空洞且展現(xiàn)出足夠的接合強(qiáng)度的接合件。優(yōu)選應(yīng)當(dāng)以IOOHz或更低的頻率向工件施加振動(dòng)。超聲波振動(dòng)的不足在于，存在傳輸損耗，并且超聲波振動(dòng)器易于具有差的沖擊阻力。如果使用用于施加低頻范圍的振動(dòng)的振動(dòng)施加裝置，則這些不足不易于出現(xiàn)。根據(jù)工件的形狀，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)工件而向工件施加振動(dòng)。


圖1為由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的制造夾物模壓件的方法制造的夾物模壓件的示意性整體截面俯視圖；圖2為圖1中示出的夾物模壓件的局部放大垂直剖面圖；圖3為模具設(shè)備的模具的前側(cè)的示意性垂直剖面圖；圖4為模具設(shè)備的模具的后側(cè)的示意性垂直剖面圖；圖5為提供圖3中示出的模具設(shè)備的模子的示意性整體俯視圖；圖6為示出圖3中示出的已經(jīng)被夾緊的模具設(shè)備的模具的前側(cè)的示意性垂直剖面圖；圖7為示出圖3中示出的已經(jīng)被夾緊的模具設(shè)備的模具的后側(cè)的示意性垂直剖面圖；圖8為模具設(shè)備的模具的示意性局部垂直剖面圖；圖9為僅圖8中示出的模具設(shè)備的第一沖頭降低時(shí)的模具的示意性局部垂直剖面圖；圖10為第二沖頭從圖9中示出的狀態(tài)降低以便夾緊模具設(shè)備時(shí)模具的示意性局部垂直剖面圖；圖11為處于圖10中示出的狀態(tài)的模具的一部分的放大俯視圖；圖12為其中未形成限制部的模具的一部分的放大俯視圖；圖13為示出由限制部提供的橫截面面積縮小率和接合件的接合區(qū)域的接合強(qiáng)度的圖表；
圖14為用于制造根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的第一例子的接合件的設(shè)備(沖壓設(shè)備)的示意性局部截面正視圖；圖15為示出其中圖14中示出的沖壓設(shè)備的工件壓模抵靠在工件上的方式的示意性局部截面正視圖；圖16為示出工件由工件壓模擠壓并由固定模子的成形突起成形的方式的示意性局部截面正視圖；圖17為示出放置在工件上的半凝固漿體由漿體壓模擠壓并被成形為與漿體壓模的下端面的形狀互補(bǔ)的方式的示意性局部截面正視圖；圖18為用于制造根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的第二實(shí)施例的接合件的設(shè)備(沖壓設(shè)備)的示意性局部截面正視圖；圖19為示出其中圖18中示出的沖壓設(shè)備的漿體回流防止部件抵靠在工件上的方式的示意性局部截面正視圖；圖20為示出放置在工件上的半凝固漿體由漿體壓模擠壓并被成形為與漿體壓模的下端面的形狀互補(bǔ)的方式的示意性局部截面正視圖；圖21為示出其中漿體壓模與模制體隔開(kāi)的方式的示意性局部截面正視圖；圖22為示出其中圖18中示出的沖壓設(shè)備的工件壓模抵靠在工件上的方式的示意性局部截面正視圖；圖23為示出其中工件由工件壓模擠壓并由固定模子的成形突起成形的方式的示意性局部截面正視圖；圖M為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的作為接合件的汽車乘客車廂門的示意性整體垂直剖面圖；圖25為沿著圖M的XXV-XXV線截取的剖視圖；圖沈?yàn)橛糜谥圃靾DM中示出的汽車乘客車廂門的模具設(shè)備的示意性垂直剖面圖；圖27為示出其中工件由圖沈中示出的模具設(shè)備成形為第二門框部件的方式的示意性垂直剖面圖；圖觀為示出其中半凝固漿體在圖27中示出的狀態(tài)之后開(kāi)始流動(dòng)的方式的示意性垂直剖面圖；圖29A和29B為示出漿體的流動(dòng)進(jìn)度以及半凝固漿體和第二門框部件的端部之間的位置關(guān)系的局部放大垂直剖視圖；圖30為模具設(shè)備的示意性垂直剖面圖，示出了其中半凝固漿體被成形為第一接合部件的方式；圖31為模具設(shè)備的示意性垂直剖面圖，示出了其中模具設(shè)備打開(kāi)、露出汽車乘客車廂門的方式；圖32為示出由根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方式的制造方法制造的作為接合件的汽車乘客車廂門的示意性整體垂直剖面圖；圖33為沿著圖32的XXXIII-XXXIII線截取的剖視圖；圖34為SEM照相圖示，示出了其中包含在汽車乘客車廂門的接合部件中的元素Si 擴(kuò)散到其第二門框部件中以形成擴(kuò)散結(jié)的方式；
圖35為用于制造圖32中示出的汽車乘客車廂門的模具設(shè)備的示意性垂直剖面圖；圖36為示出其中工件由圖35中示出的模具設(shè)備成形為第二門框部件的方式的示意性垂直剖面圖；圖37為示出半凝固漿體在圖36中示出的狀態(tài)之后開(kāi)始流動(dòng)的方式的示意性垂直剖面圖；圖38A和38B為示出漿體的流動(dòng)進(jìn)度以及半凝固漿體和第二門框部件的端部之間的位置關(guān)系的局部放大垂直剖視圖；圖39為模具設(shè)備的示意性垂直剖面圖，示出了其中半凝固漿體被成形為第一接合部件的方式；圖40為模具設(shè)備的示意性垂直剖面圖，示出了其中模具設(shè)備打開(kāi)、露出汽車乘客車廂門的方式示意性垂直剖面圖；圖41為示出由在半凝固漿體的多種不同溫度和工件(第二門框部件)的多種不同溫度下執(zhí)行的沖壓工藝實(shí)現(xiàn)的接合程度的圖表；圖42為示出工件(第二門框部件)的溫度和沖壓工藝的接合效率之間的關(guān)系的圖表；圖43為示出其中將半凝固漿體放置在放置在另一模具設(shè)備中的工件的上端面上的方式的示意性垂直剖面圖；圖44為示出其中在圖43中示出的狀態(tài)之后模制半凝固漿體的方式的示意性垂直剖面圖；圖45為示出執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式的制造接合件的方法的模具組件的示意性垂直剖面圖；圖46為示出在灌注的熔融金屬的溫度變化時(shí)工件的溫度如何變化的圖表；圖47為示出灌注的熔融金屬的溫度如何變化的圖表；圖48為示出將振動(dòng)施加至工件的定時(shí)和接合狀態(tài)的表；以及圖49為示出由根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方式的制造接合件的方法制造的作為接合件的輪子的示意性整體剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。首先，下文將描述用于進(jìn)行沖壓工藝的第一實(shí)施方式。圖1為作為接合件的夾物模壓件10的示意性整體截面俯視圖。夾物模壓件10具有三個(gè)中空金屬管和接合部件14a-14c，并用作汽車車體的副車架，每個(gè)中空金屬管都用砂芯填充，每個(gè)接合部件插在所述中空金屬管12a-12c中的相鄰的兩個(gè)之間。接合部件14a_14c分別連接中空金屬管12a、12b的末端，中空金屬管12b、12c的末端，以及中空金屬管12a、12c的末端。根據(jù)第一實(shí)施方式，中空金屬管12a-12c由一種類型的金屬材料制成，接合部件14a_14c由一種類型的金屬材料制成并且屬于不同于中空金屬管12a-12c的合金類型。例如，中空金屬管和接合部件14a-Hc分別由，但不限于，鋁合金A5052、AC4CH( 二者都符合JIS)制成。
中空金屬管12a、12c沿大致垂直于中空金屬管12b延伸的方向延伸，并且設(shè)置為彼此基本平行。因此，連接中空金屬管12a、12c的末端的接合部件14c比其余的接合部件 14a、14b長(zhǎng)很多。以下也可以將接合部件14c稱為橋接部件14c。圖2為如從由圖1中的箭頭指示的方向觀看時(shí)的垂直剖面圖。如從圖2中可以看到那樣，中空金屬管12b的末端嵌入接合部件14b中。如隨后描述的那樣，所述嵌入通過(guò)夾物模壓實(shí)現(xiàn)。雖然未示出，但中空金屬管12a、12b的末端也被夾物模壓到接合部件1 中， 類似地，中空金屬管12c的末端被夾物模壓到接合部件14b中。中空金屬管12a、12c的另一個(gè)末端被夾物模壓到接合部件14c的水平部分中。如將從前文理解的那樣，在夾物模壓件10中，中空金屬管12a-12c中的任一個(gè)插入接合部件14a_14c中的相鄰的兩個(gè)之間。夾物模壓件10可以通過(guò)模具設(shè)備20制造，模具設(shè)備20的前側(cè)和后側(cè)在圖3和4 中示出的對(duì)應(yīng)的示意性垂直剖視圖中被圖示。模具設(shè)備20具有作為模具的模子22和沖頭24。如圖3_5所示，模子22和沖頭 24具有限定在其中的對(duì)應(yīng)的凹槽沈、28。當(dāng)模子22和沖頭M被夾緊在一起時(shí)，凹槽沈、28 中的空間組合成具有與夾物模壓件10的形狀互補(bǔ)的形狀的型腔30(參見(jiàn)圖6和7)。如圖3-5所示，模子22具有限定在它的規(guī)定區(qū)域中的提供凹槽沈的凹陷 32a-32c，并且還具有凸臺(tái)34a-34c，每個(gè)凸臺(tái)都設(shè)置在凹陷32a_32c中的相鄰的兩個(gè)之間。大致圓錐形半凝固漿體36a-36d分別放置在凹陷3h-32c中，中空金屬管分別放置在凸臺(tái)3如-3如上。如圖5所示，中空金屬管12a-12c中的任一個(gè)插入半凝固漿體36a-36d中的相鄰的兩個(gè)之間。在圖5中，其中放置半凝固漿體36a_36d和中空金屬管 12a-12c的大致位置由虛線指示。沖頭參見(jiàn)圖3和4)可以由抬升和降低機(jī)構(gòu)(未示出)向著或遠(yuǎn)離模子22移動(dòng)。當(dāng)抬升和降低機(jī)構(gòu)向著模子22移動(dòng)沖頭M時(shí)，沖頭M和模子22被夾緊在一起，形成型腔30 (參見(jiàn)圖6和7)。沖頭M (參見(jiàn)圖3和4)具有用于擠壓半凝固漿體36a_36d的漿體擠壓器38a-38c。 在這些漿體擠壓器38a-38c中，漿體擠壓器38a、38b分別擠壓半凝固漿體36a、36b，剩余的漿體擠壓器38c同時(shí)擠壓兩個(gè)半凝固漿體36c、36d(參見(jiàn)圖4)。沖頭M還具有用于密封中空金屬管12a_12c的工件密封件40a-40c (參見(jiàn)圖3)。 工件密封件40a-40c分別單獨(dú)密封中空金屬管12a-12c，并且防止半凝固漿體流入中空金屬管 12a_12c。由如此構(gòu)造的模具設(shè)備20的按如下步驟執(zhí)行根據(jù)第一實(shí)施方式的制造夾物模壓件(接合件)10的方法首先，中空金屬管分別放置在凸臺(tái)3如_3如上，在此之后，半凝固漿體 36a-36d分別放置在凹陷32a-32c中?？商鎿Q地，半凝固漿體36a_36d可以首先分別放置在凹陷3h-32c中，隨后中空金屬管Ua_12c可以分別放置在凸臺(tái)3乜_3如上。如上所述，例如由A5052制成的中空金屬管可以被選擇為中空金屬管12a_12c，例如由AC4CH制成的半凝固漿體可以被選擇為半凝固漿體36a-36c。半凝固漿體36a_36d在它們的表面上具有鈍化氧化膜，其是在所述表面被大氣中的氧氣氧化時(shí)形成的。隨后，抬升和降低機(jī)構(gòu)被啟動(dòng)以降低沖頭M。當(dāng)沖頭M降低時(shí)，使?jié){體擠壓器 38a-38c與半凝固漿體36a_36d接觸，向半凝固漿體36a_36d施加壓力。結(jié)果，半凝固漿體36a-36d被壓縮并開(kāi)始流動(dòng)。由于中空金屬管12a-12c中的任一個(gè)插入半凝固漿體36a-36d 中的相鄰的兩個(gè)之間，因此半凝固漿體36a-36d流向中空金屬管12a-12c的鄰近端。當(dāng)沖頭M進(jìn)一步降低時(shí)，中空金屬管12a_12c由工件密封件40a-40c密封。在一些情況中，當(dāng)中空金屬管12a_12c由工件密封件40a-40c密封時(shí)，中空金屬管Ua_12c可以成形為與工件密封件40a-40c和凸臺(tái)(型腔30)的形狀互補(bǔ)。當(dāng)沖頭M降低且模子22和沖頭M被夾緊在一起時(shí)，形成型腔30 (參見(jiàn)圖6和 7)。如圖6所示，半凝固漿體36a圍繞中空金屬管12a、12b的對(duì)應(yīng)末端，半凝固漿體36b圍繞中空金屬管12b的另一端和中空金屬管12c的末端。類似地，半凝固漿體36c、36d圍繞中空金屬管12a、12c的另外的末端。當(dāng)半凝固漿體36a_36d圍繞中空金屬管12a_12c的末端時(shí)，由中空金屬管12a_12c 的各個(gè)末端阻止半凝固漿體36a-36d流動(dòng)。因此，半凝固漿體36a-36d的流阻增加。當(dāng)半凝固漿體36a_36d的流阻增加時(shí)，半凝固漿體36a_36d以增加的壓力擠壓中空金屬管Ua_12c的各個(gè)末端。因此，半凝固漿體36a-36d和中空金屬管的各個(gè)末端之間的摩擦力增加，因此半凝固漿體36a-36d的表面上的氧化膜由增加的摩擦力破壞。換句話說(shuō)，根據(jù)第一實(shí)施方式，表面層由從中空金屬管12a_12c的各個(gè)末端向半凝固漿體36a-36d施加的摩擦阻力破壞，由此允許內(nèi)部漿體流出。由于內(nèi)部漿體未被氧化， 因此它們相對(duì)于其它金屬材料是高度潤(rùn)濕的。使具有良好的潤(rùn)濕性的漿體與中空金屬管12a_12c的各個(gè)末端接觸，即，中空金屬管的各個(gè)末端由漿體濕潤(rùn)并保持與漿體緊密接觸。隨后漿體被冷卻并凝固成接合部件14a、14b。因此能夠?qū)⒅锌战饘俟?2a-12c的各個(gè)末端和接合部件14a、14b彼此接合在一起，同時(shí)防止在所述末端和漿體之間形成氧化膜，并且，夾物模壓件10被制成接合件。同時(shí)，被壓縮和成型的半凝固漿體36c、36d彼此接合在一起并冷卻和凝固成橋接部件14c。由于上文描述的原因，橋接部件Hc和中空金屬管12a、12c以增加的強(qiáng)度彼此接
合在一起。采用如此制成的夾物模壓件10，中空金屬管12a_12c中的相鄰的兩個(gè)和接合部件 14a-14c中的插入其間的任一個(gè)以增加的強(qiáng)度彼此接合在一起，因?yàn)槿鐝那拔目梢钥吹降哪菢?，防止在中空金屬管和接合部件Ha-Hc之間形成氧化膜。根據(jù)第一實(shí)施方式，如上所述，使半凝固漿體36a_36d流入中空金屬管的對(duì)應(yīng)的末端的周圍，從而增加半凝固漿體36a-36d的流阻，以破壞半凝固漿體36a-36d的表面上的氧化膜。因此，能夠牢固地接合不同合金類型的金屬材料。由于使用半凝固漿體36a_36d，防止出現(xiàn)否則在噴射模塑處于固液共存相的熔融金屬時(shí)引起的模具填充故障。因此，即使夾物模壓件10的尺寸大，也可以有效地制造它。根據(jù)第一實(shí)施方式，中空金屬管未被成型。然而，根據(jù)夾物模壓件10的形狀，可以在壓縮和模壓半凝固漿體的同時(shí)對(duì)中空金屬管進(jìn)行成型。中空金屬管也可以插入半凝固漿體36c、36d之間，等等。半凝固漿體36a_36d插入中空金屬管之間。然而，半凝固漿體36a_36d 可以放置在中空金屬管12a_12c上，隨后可以?shī)A緊模具設(shè)備，從而使半凝固漿體36a-36d從中空金屬管Ua_12c流動(dòng)至夾物模壓位置。
而且，在第一實(shí)施方式中，采用了四種半凝固漿體36a_36d。然而，可以根據(jù)夾物模壓件的形狀選擇半凝固漿體的數(shù)量，在某些情況中即使一種半凝固漿體也是足夠的。如果采用多種半凝固漿體，則它們可以由不同合金類型的金屬制成。而且，在第一實(shí)施方式中，圖示了用于制造副車架的模具。然而，模具不限于圖示的結(jié)構(gòu)。由半凝固漿體夾物模壓的工件(夾物模壓件)不限于中空金屬管，而是可以為多種形狀的部件，如實(shí)心柱狀部件、鑄件等等。下文將描述第二實(shí)施方式。在第二實(shí)施方式中，還進(jìn)行沖壓工藝。圖8為用于進(jìn)行沖壓工藝的模具設(shè)備110的示意性局部垂直剖面圖。模具設(shè)備 110用來(lái)制造作為接合件的輪子。在圖8中，附圖標(biāo)記112、114分別表示作為工件的輪緣和作為輪盤的原料的半凝固漿體。在第二實(shí)施方式中，輪緣112和半凝固漿體114為不同合金類型的金屬材料。模具設(shè)備110具有用作模具的模子116、第一沖頭118和第二沖頭119。模子116 具有限定在其中的環(huán)形插槽120，輪緣112大部分插入環(huán)形插槽120中，僅其上端部暴露。近似為圓柱形形狀的半凝固漿體114放置在模子116的與環(huán)形插槽120隔開(kāi)的指定部分上。第一沖頭118具有基本同心地限定在其中的插入孔121。第二沖頭119在第一沖頭118和第二沖頭119與模子116隔開(kāi)最遠(yuǎn)的地方插入插入孔121。換句話說(shuō)，第一沖頭 118由第二沖頭119圍繞。第一沖頭118和第二沖頭119可以由對(duì)應(yīng)的抬升和降低機(jī)構(gòu)(未示出)單獨(dú)地向著和遠(yuǎn)離模子116移動(dòng)。例如，如圖9所示，當(dāng)?shù)诙_頭119保持靜止時(shí)，第一沖頭118向著模子116降低。隨后，第二沖頭Il9降低至最靠近模子116，因此它們被夾緊在一起，形成型腔 122(參見(jiàn)圖10)。第一沖頭118具有限定在其中的作為型腔122的一部分的凹槽124。輪緣112的從環(huán)形插槽120突出的上端部包括向第一沖頭118和第二沖頭119延伸的環(huán)形脊126(參見(jiàn)圖8)。半凝固漿體114放置在大致與環(huán)形脊1 的中心對(duì)齊的位置。如隨后描述的那樣，當(dāng)模子116、第一沖頭118和第二沖頭119被夾緊在一起時(shí)， 環(huán)形脊1 在型腔122中形成限制部1 (參見(jiàn)圖10)。當(dāng)半凝固漿體114流過(guò)限制部1 時(shí)，其流阻由于限制部1 而增加。采用圖11中示出的A、B，由下述公式(1)表示限制部128的橫截面面積縮小率橫截面面積縮小率] = 100X (A-B)/A…(1)其中A表示型腔122在環(huán)形脊126的起始端部130處的橫截面面積，B表示限制部128的最小橫截面面積。如果橫截面面積縮小率過(guò)小，則不足以增加半凝固漿體114的流阻。另一方面，如果橫截面面積縮小率過(guò)大，則將不容易使半凝固漿體114流動(dòng)。為了避免這些困難，優(yōu)選的是將橫截面面積縮小率設(shè)為在從10%至40%的范圍內(nèi)的值。如果環(huán)形脊126的高度被選擇為使得橫截面面積縮小率被設(shè)置為在從10 %至40 %的范圍內(nèi)的值，則合適的流阻施加至半凝固漿體114。以下將描述由如此構(gòu)造的模具設(shè)備110執(zhí)行的根據(jù)第二實(shí)施方式的沖壓工藝(制造接合件的方法)。首先，輪緣112插入模子116中的環(huán)形插槽120中，隨后半凝固漿體114放置在模子116的指定部分上。半凝固漿體114為已經(jīng)由其它的模具設(shè)備制造的處于固液共存相的漿體。因此，放置在模子116上的半凝固漿體114流動(dòng)的機(jī)會(huì)很小。從其內(nèi)部不凝固的事實(shí)可以理解，半凝固漿體114具有高溫。因此，半凝固漿體 114的表面由大氣中的氧氣氧化，產(chǎn)生作為鈍化膜的氧化膜。隨后，如圖9所示，抬升和降低機(jī)構(gòu)啟動(dòng)以降低第一沖頭118。當(dāng)?shù)谝粵_頭118的降低完成時(shí)，第二沖頭119降低至與半凝固漿體114擠壓接觸。當(dāng)?shù)诙_頭119降低至與半凝固漿體114擠壓接觸時(shí)，第二沖頭119向半凝固漿體114施加壓力。結(jié)果，半凝固漿體114被壓縮且隨后開(kāi)始流動(dòng)。由于半凝固漿體114大致同心地定位在環(huán)形脊126內(nèi)，因此半凝固漿體114流向環(huán)形脊126。當(dāng)?shù)诙_頭119降低其最大行程且模子116、第一沖頭118和第二沖頭119被夾緊在一起時(shí)，它們形成型腔122，如圖10所示。半凝固漿體114沿著環(huán)形脊1 上升，隨后填滿凹槽1M。不需要環(huán)形脊126以將半凝固漿體114變形為盤形。如圖12所示，普通輪緣112 沒(méi)有環(huán)形脊126。采用普通輪緣112，半凝固漿體114到達(dá)凹槽124，其流阻基本上保持不變。然而，根據(jù)第二實(shí)施方式，如圖8-11所示，輪緣112包括位于其上端部中的環(huán)形脊 126，提供了半凝固漿體114從中流過(guò)的窄通道。換句話說(shuō)，限制部128由沿阻礙半凝固漿體114流動(dòng)的方向延伸的環(huán)形脊126限定。因此，當(dāng)半凝固漿體114流過(guò)限制部1 流向凹槽124時(shí)，半凝固漿體114的流阻增加。當(dāng)半凝固漿體114的流阻增加時(shí)，半凝固漿體114施加的擠壓環(huán)形脊126的壓力增加。因此，半凝固漿體114和環(huán)形脊1 之間的摩擦力增加，隨后使半凝固漿體114的表面上的氧化膜破裂。換句話說(shuō)，根據(jù)第二實(shí)施方式，在半凝固漿體114即將或就要通過(guò)限制部1 之前，它經(jīng)受來(lái)自環(huán)形脊126的摩擦阻力，隨后半凝固漿體114的表面破裂，從而使內(nèi)部的漿體流出。流出的漿體未被氧化，且相對(duì)于其它金屬材料具有良好的潤(rùn)濕性。使具有良好的潤(rùn)濕性的漿體與環(huán)形脊1 的相對(duì)于半凝固漿體114流動(dòng)所沿的方向的上游部，即，起始端部130接觸。因此，起始端部130被濕潤(rùn)并與漿體緊密接觸。隨后， 漿體冷卻并凝固，由此它被接合至起始端部130，同時(shí)防止在起始端部130和漿體之間形成氧化膜，從而制造作為接合件的輪子。在如此制造的輪子中，輪緣112和輪盤以增加的強(qiáng)度彼此接合在一起，因?yàn)槿鐝那拔目梢岳斫獾哪菢?，防止在環(huán)形脊126的起始端部130和漿體之間，或者換句話說(shuō)，在輪緣112和輪盤之間形成氧化膜。根據(jù)第二實(shí)施方式，如上所述，由于半凝固漿體114的流阻通過(guò)在型腔122中設(shè)置限制部1 而增加，從而破壞半凝固漿體114的表面上的氧化膜，因此能夠牢固地接合不同合金類型的金屬材料。在第二實(shí)施方式中，限制部128由輪緣112(工件)上的環(huán)形脊1 提供。然而， 限制部1 例如可以由第一沖頭118或第二沖頭119上的環(huán)形脊1 提供。圖13為示出在其中由具有50%的固相率的鋁合金AC4CH(JIS)的半凝固漿體114 形成的輪盤接合至鋁合金A5182(JIQ的輪緣112的情況中的橫截面面積縮小率與輪緣112和輪盤之間的接合強(qiáng)度之間的關(guān)系的表。在圖13中，模具的橫截面面積縮小率是指由模具中的限制部1 提供的橫截面面積縮小率，工件的橫截面面積縮小率是指由輪緣112上的限制部1 提供的橫截面面積縮小率。圖13還示出了其中模具或輪緣112沒(méi)有限制部1 的比較例。通過(guò)抗拉試驗(yàn)評(píng)估接合強(qiáng)度。具體地，為發(fā)明例1-9和比較例中的每一個(gè)制造五個(gè)樣品，并且沿相反的方向撕開(kāi)每個(gè)樣品中接合在一起的輪盤和輪緣112。當(dāng)所有五個(gè)樣品中的輪緣112破裂時(shí)，所述五個(gè)樣品的組被判斷為“好(good)"。當(dāng)輪盤和輪緣112在所有五個(gè)樣品中的接合區(qū)域中分離時(shí)，它被判斷為"差(poor)"。當(dāng)一些樣品中的輪緣112 破裂而其它樣品中的輪盤和輪緣112分離時(shí)，它被判斷為"稍好(slightly good)“。如從圖13中可以看到的那樣，發(fā)明例1-9的樣品組都未被判斷為〃差〃，比較例的樣品組被判斷為"差"。從這些結(jié)果將清楚地看出，設(shè)置在型腔122中的限制部1 增加了接合強(qiáng)度。在第二實(shí)施方式中，圖示了用于制造輪子的模具。然而，模具不限于圖示的結(jié)構(gòu)。以下將描述第三實(shí)施方式。在第三實(shí)施方式中，也進(jìn)行與上述實(shí)施方式一樣的沖壓工藝。圖14為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的第一例的沖壓設(shè)備210的示意性局部截面正視圖。沖壓設(shè)備210是用于制造接合件的設(shè)備。沖壓設(shè)備210具有底板212、定位并固定至底板212的固定模子214、相對(duì)固定模子214以包圍關(guān)系設(shè)置的工件支撐模216 (第一模具)、用于擠壓半凝固漿體SL的漿體壓模218 (第二模具)、以及用于擠壓工件W的工件壓模220 (第三模具)。如隨后描述的那樣，工件壓模220兼作用于阻擋流動(dòng)的半凝固漿體SL 的漿體回流防止部件。在第一例中，工件W和半凝固漿體SL分別由但不限于鋁合金A5052、 AC4CH(都符合JIS)制成。安裝在基本為平板形式的底板212上的固定模子214具有從其遠(yuǎn)端部上的臺(tái)肩 222突出的成形突起224。如隨后描述的那樣，工件W成形為與成形突起2M互補(bǔ)。在固定模子214設(shè)置在其間的情況下，工件支撐模216能夠由汽缸裝置22fe、225b 的對(duì)應(yīng)的活塞桿2^a、226b垂直移位。具體地，當(dāng)活塞桿2^a、226b延伸或收縮時(shí)，由座 230固定至活塞桿226a、2^b的遠(yuǎn)端的工件支撐模216抬升或降低。漿體壓模218和工件壓模220安裝在位于底板212對(duì)面的支撐板234上。漿體壓模218設(shè)置在由工件壓模220夾在中間的位置處，并定位和固定至支撐板234。漿體壓模218具有彎曲的下端面。因此，半凝固漿體SL成形為與漿體壓模218的彎曲下端面的形狀互補(bǔ)。汽缸裝置23^1、23恥具有對(duì)應(yīng)的從支撐板234向下延伸的各活塞桿236a、236b， 座238安裝在活塞桿236a、236b的下端上。工件壓模220被以面對(duì)工件W的方式支撐在座 238 上。汽缸裝置23fe、235b的壓力被設(shè)置為大于汽缸裝置22 ，225b的壓力的水平。工件壓模220具有成形為與成形突起2M互補(bǔ)的臺(tái)階M2。換句話說(shuō)，臺(tái)階242具有基本面對(duì)成形突起224的邊緣的邊緣。支撐板234能夠由抬升和降低裝置(如，液壓缸或類似物)(未示出)垂直移位。 換句話說(shuō)，支撐板234能夠向著和遠(yuǎn)離底板212垂直移動(dòng)。
半凝固漿體SL具有設(shè)置為與工件壓模220中的每一個(gè)隔開(kāi)的尺寸。當(dāng)沖壓設(shè)備 210使其模具組件封閉時(shí)，半凝固漿體SL放置在由工件W、工件壓模220和漿體壓模218限定的空間對(duì)4中，如圖15所示。根據(jù)第三實(shí)施方式的第一例的沖壓設(shè)備210基本上如上所述的那樣構(gòu)造。以下將聯(lián)系沖壓工藝(制造接合件的方法)描述沖壓設(shè)備210的操作和優(yōu)點(diǎn)。由沖壓設(shè)備210按如下執(zhí)行沖壓工藝首先，如圖14所示，基本上為平板形式的工件W放置在工件支撐模216的上端面上，使得工件W的端部在固定模子214上延伸。工件W現(xiàn)在被支撐在工件支撐模216上。此時(shí)，所有的活塞桿2^a、22mK236a、23m3都處于伸展?fàn)顟B(tài)。隨后，半凝固漿體SL放置在工件W的上端面上的指定位置。半凝固漿體SL預(yù)先由其它的模具設(shè)備制成，并以固液共存相取出。因此，簡(jiǎn)單地放置在工件W上的半凝固漿體 SL流動(dòng)的機(jī)會(huì)很小。半凝固漿體SL的表面由大氣中的氧氣氧化，產(chǎn)生作為鈍化膜的氧化膜。抬升和降低裝置(未示出)被啟動(dòng)以向著底板212降低支撐板234。與支撐板234 一起，漿體壓模218和工件壓模220也被降低。如圖15所示，最初使工件壓模220抵靠在工件W上。工件W的上端面、工件壓模220的側(cè)面、以及漿體壓模218的彎曲的下端面共同限定位于其間的空間對(duì)4，半凝固漿體SL放置在空間M4中。當(dāng)支撐板234進(jìn)一步降低時(shí)，工件W的中部由工件壓模220的臺(tái)階242擠壓，如圖 16所示。在來(lái)自工件壓模220的壓力下，活塞桿2^a、226b收縮，因?yàn)槿缟纤?，汽缸裝置 235a,235b的壓力大于汽缸裝置22fe、225b的壓力。當(dāng)活塞桿226a、226b收縮時(shí)，工件支撐模216向著底板212降低，直到工件支撐模 216的上端面與固定模子214的臺(tái)肩222平齊，由此工件W的已經(jīng)由工件壓模220的臺(tái)階 242擠壓的部分成形為與固定模子214的成形突起224的形狀互補(bǔ)。因此完成工件W的成形。隨后，支撐板234進(jìn)一步降低?；钊麠U236a、236b開(kāi)始接收來(lái)自工件支撐模216 的反作用力，結(jié)果收縮，如圖17所示。漿體壓模218的下端面擠壓半凝固漿體SL。受擠壓的半凝固漿體SL隨后開(kāi)始從其受壓區(qū)域徑向流動(dòng)。流動(dòng)的半凝固漿體SL最終由工件壓模220的側(cè)面阻擋。因此，防止半凝固漿體SL流出空間對(duì)4。半凝固漿體SL具有表面層，其固相率高于半凝固漿體SL的內(nèi)部。因此，半凝固漿體SL的表面層在被壓靠在工件W上的同時(shí)保持與工件W滑動(dòng)接觸。因?yàn)榘肽虧{體SL保持與工件W滑動(dòng)接觸，則去除半凝固漿體SL的表面層上的氧化膜。當(dāng)半凝固漿體SL流動(dòng)時(shí)，它由于被漿體壓模218擠壓而向外擴(kuò)展，S卩，在被擠壓時(shí)以與工件W的表面滑動(dòng)接觸的方式擴(kuò)散。當(dāng)半凝固漿體SL如此被壓縮并擴(kuò)展時(shí)，半凝固漿體SL的表面層(氧化膜)破壞并碎裂，由此引起內(nèi)部漿體通過(guò)裂縫流出。流出的漿體未被氧化，并且相對(duì)于由具有不同合金類型的金屬材料制成的工件W具有良好的潤(rùn)濕性。根據(jù)第三實(shí)施方式的第一例，如上所述，具有良好潤(rùn)濕性的漿體保持與工件W的上端面接觸。因此，工件W由漿體非常好地濕潤(rùn)并與漿體緊密接觸。隨后，漿體冷卻并凝固成模制體P，在漿體被冷卻的同時(shí)由于相互擴(kuò)散而制成接合件。
在如此制成的接合件中，工件W和模制體P具有大的接合強(qiáng)度。這是因?yàn)?，如從前文可以理解的那樣，在防止在工件W和漿體之間形成氧化膜的同時(shí)將工件W和漿體彼此接合在一起，以便防止氧化膜插入工件W和模制體P之間。根據(jù)第一實(shí)施方式，工件W被成形，并且半凝固漿體SL由相同的沖壓設(shè)備210模制。因此，可以有效地制造接合件。為了打開(kāi)模具組件，抬升和降低裝置可以被抬升。支撐板234抬升離開(kāi)底板212， 以將工件壓模220和漿體壓模218從固定模子214和工件支撐模216隔開(kāi)。隨后，汽缸裝置22fe、225b、23fe、235b被啟動(dòng)以伸出活塞桿2^a、226b、236a、236b，由此將工件支撐模 216和漿體壓模218返回到它們的初始位置(參見(jiàn)圖14)。在第三實(shí)施方式的第一例中，首先成形工件W，隨后模壓半凝固漿體SL。相反，可以在已經(jīng)模壓半凝固漿體SL之后成形工件W。以下將這種修改描述為第二例。圖18為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的第二例的沖壓設(shè)備250的示意性局部截面正視圖。沖壓設(shè)備250也是用于制造接合件的設(shè)備。沖壓設(shè)備250的那些與根據(jù)第三實(shí)施方式的第一例的沖壓設(shè)備210的部件相同的部件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且以下將不再詳細(xì)描述它們。沖壓設(shè)備250具有底板212、固定模子214、工件支撐模216 (第一模具)、用于擠壓半凝固漿體SL的漿體壓模218 (第二模具)、以及用于擠壓工件W的工件壓模220 (第三模具)。與根據(jù)第一實(shí)施方式的沖壓設(shè)備210 —樣，工件支撐模216安裝在由汽缸裝置22fe、 225b的活塞桿2沈3、22乩支撐的座230上。工件壓模220被支撐在具有限定在其中的通孔252的支撐板234上。液壓缸(未示出)的活塞桿邪4延伸通過(guò)通孔252。漿體壓模218支撐在安裝在活塞桿254的下端上的座256上。汽缸裝置257a、257b具有對(duì)應(yīng)的活塞桿258a、258b，活塞桿258a、258b垂直向下延伸并圍繞支撐在座256上的漿體壓模218設(shè)置?；緸橹锌?qǐng)A筒形式的漿體回流防止部件 260安裝在活塞桿258a、258b的下遠(yuǎn)端上。汽缸裝置257a、257b的壓力被設(shè)置為小于汽缸裝置22fe、225b的壓力的水平。支撐板234能夠由抬升和降低裝置(如，液壓缸或類似物)(未示出)向著和遠(yuǎn)離底板212垂直移位。半凝固漿體SL具有設(shè)置為使得它與漿體回流防止部件260隔開(kāi)的尺寸。當(dāng)沖壓設(shè)備250使其模具組件封閉時(shí)，半凝固漿體SL放置在由工件W、漿體回流防止部件260和漿體壓模218限定的空間264中，如圖19所示。根據(jù)第三實(shí)施方式的第二例的沖壓設(shè)備250基本上如上所述的那樣構(gòu)造。以下將聯(lián)系沖壓工藝(制造接合件的方法)描述沖壓設(shè)備250的操作和優(yōu)點(diǎn)。由沖壓設(shè)備250按如下步驟執(zhí)行沖壓工藝首先，如圖18所示，基本上為平板形式的工件W放置在工件支撐模216的上端面上，使得工件W的端部在固定模子上延伸。工件W現(xiàn)在被支撐在工件支撐模216上。此時(shí)， 所有的活塞桿2^a、226b、258a、258b都處于伸展?fàn)顟B(tài)。隨后，在其表面上具有氧化膜的半凝固漿體SL放置在工件W的上端面的指定位置處。隨后，液壓缸(未示出)被啟動(dòng)以垂直向下推進(jìn)活塞桿254，使?jié){體壓模218和漿體回流防止部件沈0向著工件W下降。結(jié)果，如圖19所示，使?jié){體回流防止部件260抵靠在工件W上。工件W的上端面、漿體回流防止部件沈0的內(nèi)壁、漿體壓模218的彎曲下端面共同限定位于其間的空間沈4，半凝固漿體SL放置在空間沈4中。當(dāng)活塞桿2M被進(jìn)一步推進(jìn)(降低)時(shí)，如圖20所示，活塞桿258a、258b開(kāi)始收縮，因?yàn)槠籽b置257a、257b的壓力小于汽缸裝置22fe、225b的壓力?；旧显诨钊麠U258a、258b收縮的同時(shí)，漿體壓模218的下端面擠壓半凝固漿體 SL。受擠壓的半凝固漿體SL隨后開(kāi)始從其受壓區(qū)域徑向流動(dòng)，與在第一實(shí)施方式中一樣。 此時(shí)，半凝固漿體SL的固相率高的表面層被壓靠在工件W上，由此去除氧化膜。當(dāng)半凝固漿體SL在被壓縮時(shí)流動(dòng)時(shí)，表面層上的氧化膜破裂，使內(nèi)部漿體通過(guò)在破裂的氧化膜中產(chǎn)生的裂縫流出。因此，根據(jù)第三實(shí)施方式的第二例，未被氧化且因此具有良好的潤(rùn)濕性的漿體保持與工件W的上端面接觸。因此，工件W由漿體非常好地濕潤(rùn)并與漿體緊密接觸。隨后，漿體冷卻并凝固成模制體P，由此在漿體流動(dòng)的同時(shí)由于相互擴(kuò)散而制成具有良好接合強(qiáng)度的接合件，同時(shí)防止氧化膜插入工件W和模制體P之間。流動(dòng)的半凝固漿體SL最終由漿體回流防止部件沈0的內(nèi)壁阻擋。因此，防止半凝固漿體S流出空間沈4。在工件W和模制體P (半凝固漿體SL)彼此接合在一起后，工件W被成形。具體地， 如圖21所示，液壓缸被啟動(dòng)以縮回(抬升)活塞桿254，以移動(dòng)漿體回流防止部件260離開(kāi)模制體P。在漿體回流防止部件260移動(dòng)離開(kāi)模制體P之后，汽缸裝置257a、257b被啟動(dòng)以伸出活塞桿258a，258b，使?jié){體回流防止部件260返回其初始位置。隨后，抬升和降低裝置(未示出)被啟動(dòng)以向著底板212降低支撐板234。在支撐板234下降時(shí)，工件壓模220降低為抵靠在工件W上，如圖22所示。當(dāng)支撐板234進(jìn)一步降低時(shí)，如圖23所示，工件W的端部由工件壓模220擠壓。在來(lái)自工件壓模220的壓力下，活塞桿226a、226b收縮。同時(shí)，模制體P可以由漿體回流防止部件沈0圍繞。當(dāng)活塞桿226a、226b如此收縮時(shí)，工件支撐模216向著底板212降低。結(jié)果，彎曲凸起32a、32b使它們的頂面與固定模子214的臺(tái)肩222平齊，工件W的由工件壓模220的臺(tái)肩222擠壓的端部成形為與固定模子214的成形突起224的形狀互補(bǔ)。因此完成工件W 的成形。根據(jù)第三實(shí)施方式的第二例，工件W被成形，并且半凝固漿體SL由相同的沖壓設(shè)備250模制。因此，可以有效地制造接合件。為了打開(kāi)模具組件，抬升和降低裝置以及活塞桿2M可以被抬升。支撐板234抬升離開(kāi)底板212，因此工件壓模220移動(dòng)離開(kāi)固定模子214和工件支撐模216。隨后，汽缸裝置22如、22恥被啟動(dòng)以伸出活塞桿226a、2^b，由此將工件支撐模216返回到它們的初始位置(參見(jiàn)圖18)。在第一例和第二例中，半凝固漿體SL放置在工件W的大致中心區(qū)域中。然而，半凝固漿體SL不限于放置在該區(qū)域中，而是例如可以放置在工件W的端部上。在這種情況中， 半凝固漿體SL的一部分可以從工件W上突出。在第一例和二例中，沖壓設(shè)備210、250都包括用于成形工件W的工件壓模220。然而，沖壓設(shè)備可以不包括工件壓模220。汽缸裝置22fe、225b、23fe、2;35b、257a、257b可以由卷簧和在卷簧的彈力作用下可伸縮的桿代替。以下將描述第四實(shí)施方式。在第四實(shí)施方式中，也進(jìn)行沖壓工藝。圖M為根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的作為接合件的汽車乘客車廂門410的示意性整體垂直剖面圖。汽車乘客車廂門410具有門體412。門體412包括水平細(xì)長(zhǎng)的第一門框部件416、第二門框部件418和第三門框部件 420、以及窗框部件422，第二門框部件418和第三門框部件420設(shè)置在第一門框部件416的對(duì)應(yīng)末端處并基本垂直于第一門框部件416的縱向方向延伸，窗框部件422與第一門框部件416、第二門框部件418和第三門框部件420協(xié)作以構(gòu)成大致矩形形狀。第一門框部件416的末端和第二門框部件418的末端由第一接合部件似6彼此連接在一起。第二門框部件418的另一末端和窗框部件422的末端由第二接合部件4 彼此連接在一起。窗框部件422的剩余的另一末端由第三接合部件430連接至第三門框部件 420的末端。第三門框部件420的另一末端由第四接合部件432連接至第一門框部件416 的另一末端。在第四實(shí)施方式中，第一門框部件416、第二門框部件418、第三門框部件420和窗框部件422由一種類型的鋁合金制成。第一接合部件426、第二接合部件428、第三接合部件430和第四接合部件432由不同于第一門框部件416、第二門框部件418、第三門框部件 420和窗框部件422的合金類型的一種類型的鋁合金制成。第一門框部件416、第二門框部件418、第三門框部件420和窗框部件422的材料以及第一接合部件426、第二接合部件 428、第三接合部件430和第四接合部件432的材料例如可以分別為A5182、AC4CH(都符合 JIS)，但不限于這些合金。圖25為沿著圖M的XXV-XXV線截取的放大剖視圖。如從圖25中可以看到的那樣，第二門框部件418的末端嵌入第一接合部件4 中并接合到第一接合部件426。如從圖 24中可以看到的那樣，第一門框部件416的末端也嵌入第一接合部件426中并接合至第一接合部件426。如圖25，氧化膜434存在于第一接合部件似6的表面上，第二門框部件418突破氧化膜434并嵌入第一接合部件426中。具體地，第二門框部件418在第一接合部件426內(nèi)的不存在氧化膜434的區(qū)域處，或換句話說(shuō)，在作為第一接合部件似6的材料的鋁合金露出的地方接合至第一接合部件426。氧化膜436還存在于第二門框部件418的表面上，并在從第一接合部件似6露出的區(qū)域處。第二門框部件418的嵌入第一接合部件426的區(qū)域不存在氧化膜436。如隨后描述的那樣，當(dāng)用于形成第一接合部件426的半凝固漿體在第二門框部件418的表面上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)的半凝固漿體使氧化膜436破裂。雖然未示出，第二門框部件418的另一末端和窗框部件422的末端被夾物模壓到第二接合部件428中。類似地，窗框部件422的另一末端和第三門框部件420的末端被夾物模壓到第三接合部件430中。第三門框部件420的另一末端和第一門框部件416的另一末端被夾物模壓到第四接合部件432中。在接合部中，部件418、420、422突破接合部件426、428、430、432的表面上的氧化膜434，并嵌入其中，與圖25中示出的接合部一樣。部件418、420、422的表面上的氧化膜 434也破裂。汽車乘客車廂門410(接合件)由模具設(shè)備440制造，模具設(shè)備440的示意性垂直剖面圖在圖26中示出。圖沈示出了模具設(shè)備的一部分，該模具設(shè)備的一部分對(duì)沿著圖24 的XXV-XXV線截取的門的一部分進(jìn)行成形。模具設(shè)備440包括作為用于將工件442成形為第二門框部件418的模子組件的第一模子444和第一沖頭446，以及用于將半凝固漿體448沖壓成第一接合部件4 的第二模子450和第二沖頭452。第一模子444和第二模子450安裝至固定板454，第一沖頭446和第二沖頭452安裝到活動(dòng)板456的面向固定板454的表面上?；顒?dòng)板456能夠向著和離開(kāi)固定板4M移動(dòng)。第一模子444支撐在第一活塞桿組458的遠(yuǎn)端上，第一活塞桿組458包括多個(gè)汽缸(未示出)的各個(gè)活塞桿。當(dāng)所述汽缸彼此同步啟動(dòng)以推進(jìn)或縮回第一活塞桿組458時(shí)， 第一模子444與第一活塞桿組458 —致地垂直移位。第一沖頭446支撐在第二活塞桿組460的遠(yuǎn)端上，第二活塞桿組460包括多個(gè)汽缸(未示出)的各個(gè)活塞桿。當(dāng)所述汽缸彼此同步啟動(dòng)以推進(jìn)或縮回第二活塞桿組460時(shí)， 第二沖頭452與第二活塞桿組460 —致地垂直移位。第二模子450靠近第一模子444安裝在固定板妨4上。半凝固漿體448放置在第二模子450的寬的上端面上。第一推出銷462和第二推出銷464(參見(jiàn)圖31)分別可突出和可收縮地嵌入圖沈中示出的第二模子的上端面中和右端部的上表面中。當(dāng)?shù)谝煌瞥鲣N462和第二推出銷464 從上端面和右端部的上表面突出時(shí)，接合件從模具設(shè)備上釋放。第二沖頭452為用于擠壓半凝固漿體448的模具部件。具體地，半凝固漿體448 由第二沖頭452擠壓和壓縮，隨后流動(dòng)。當(dāng)抬升和降低機(jī)構(gòu)(未示出)啟動(dòng)時(shí)，活動(dòng)板456向著和遠(yuǎn)離固定板妨4移動(dòng)。當(dāng)活動(dòng)板456向固定板4M移動(dòng)時(shí)，模具設(shè)備被夾緊。當(dāng)活動(dòng)板456移動(dòng)以離開(kāi)固定板454 時(shí)，模具設(shè)備打開(kāi)。由如此構(gòu)造的模具設(shè)備440按照下述步驟執(zhí)行根據(jù)第四實(shí)施方式的制造接合件的方法首先，如圖沈所示，工件442插入第一模子444和第一沖頭446之間。半凝固漿體448放置在第二模子450的上端面上。半凝固漿體448被放入與第一模子444隔開(kāi)指定距離的位置處，優(yōu)選隔開(kāi)IOmm或更大的距離。工件442具有垂直設(shè)置在半凝固漿體的上下末端之間的末端(參見(jiàn)圖27)。如上所述，工件442例如可以鋁合金A5182制成，半凝固漿體448可以由不同于 A5182的合金類型的鋁合金AC4CH制成。作為鈍化膜的氧化膜4；34、436 (參見(jiàn)圖25和29) 存在于半凝固漿體448和工件442的表面上，氧化膜434、436在所述表面由大氣中的氧氣氧化時(shí)形成。隨后，如圖27所示，抬升和降低機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，以與活動(dòng)板456 —起降低第一沖頭446 和第二沖頭452。當(dāng)?shù)谝粵_頭446和第二沖頭452降低時(shí)，第一模子444和第二沖頭452共同限定第一型腔466。工件442成形為與第一型腔466互補(bǔ)的形狀，即，成形為對(duì)應(yīng)于第二門框部件418的形式。第二門框部件418的末端從第一型腔466突出以向半凝固漿體448 延伸。此時(shí)，半凝固漿體448未被壓縮。隨后，如圖觀所示，抬升和降低機(jī)構(gòu)啟動(dòng)以進(jìn)一步降低活動(dòng)板456。第二沖頭452 開(kāi)始擠壓半凝固漿體448，半凝固漿體448被壓縮并開(kāi)始流動(dòng)。第二活塞桿組460同時(shí)縮回，從而將第一型腔466和第二門框部件418保持在合適的位置。半凝固漿體448的已經(jīng)流向第一模子444和第一沖頭446的部分最初與第二門框部件418的末端間隔開(kāi)，如圖29A所示。當(dāng)半凝固漿體448流動(dòng)時(shí)，它抵靠在第二門框部件 418的末端上。而且，當(dāng)半凝固漿體448的流動(dòng)進(jìn)一步進(jìn)展時(shí)，如圖29B所示，第二門框部件 418的末端突破氧化膜434并嵌入半凝固漿體448中。此時(shí)，半凝固漿體448沿著第二門框部件418的相對(duì)端面滑動(dòng)，同時(shí)在通過(guò)第二沖頭452施加的壓力的作用下擠壓第二門框部件418的末端。由滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起的摩擦使第二門框部件418的表面上的氧化膜436破裂。換句話說(shuō)，從第二門框部件418的表面上去除氧化膜436，從而露出其金屬表面。為了使氧化膜436破裂，半凝固漿體448優(yōu)選應(yīng)當(dāng)在第二門框部件418上相對(duì)滑動(dòng)IOmm或更大的距離。氧化膜434僅存在于半凝固漿體448的表面上，并且不在半凝固漿體448內(nèi)。半凝固漿體448內(nèi)的露出金屬表面相對(duì)于其它金屬材料，即相對(duì)于第二門框部件418具有良好的潤(rùn)濕性。第二門框部件418的由具有良好的潤(rùn)濕性的半凝固漿體448圍繞的末端由半凝固漿體448的內(nèi)部濕潤(rùn)并與半凝固漿體448的內(nèi)部緊密接觸(參見(jiàn)圖28)。第二門框部件418的嵌入半凝固漿體448的末端也使其金屬表面露出。因此，進(jìn)一步增加半凝固漿體448相對(duì)于第二門框部件418的潤(rùn)濕性。如圖30所示，當(dāng)活動(dòng)板456進(jìn)一步降低時(shí)，半凝固漿體448由第一模子444和第一沖頭446以及第二沖頭452的密封部468阻擋。更具體地，半凝固漿體448成形為與第二型腔470互補(bǔ)，第二型腔470由第一模子444、第一沖頭446、第二模子450和第二沖頭452 共同限定。此時(shí)，第一活塞桿組458稍微縮回，降低第一模子444。因此容易地降低活動(dòng)板 456。隨后，半凝固漿體448冷卻并凝固成第一接合部件426。第二門框部件418的末端現(xiàn)在連接至第一接合部件426，同時(shí)避免在第二門框部件418的末端和半凝固漿體448之間形成新的氧化膜。類似地，第一門框部件416和第三門框部件420在模具設(shè)備440中的其它區(qū)域中成形。第一門框部件416和第三門框部件420與窗框部件422 —起由第一接合部件426、第二接合部件428、第三接合部件430和第四接合部件432中預(yù)定的一個(gè)夾物模壓。以這種方式，汽車乘客車廂門410被制造為接合件，其中部件416、18、20、22的末端由接合部件426、 28、30、32 接合。最后，如圖31所示，抬升和降低機(jī)構(gòu)被啟動(dòng)以抬升活動(dòng)板456，以將第一沖頭446 和第二沖頭452從第一模子444和第二模子450上分開(kāi)，從而打開(kāi)模具設(shè)備。第一推出銷 462和第二推出銷464從第二模子450上突出，釋放汽車乘客車廂門410。在如此制造的汽車乘客車廂門410(接合件)中，部件416、418、420、422的末端以大的接合強(qiáng)度接合至接合部件426、428、430、432，如從前文可以理解的那樣，防止了氧化膜434,436插入部件416、418、420、422的末端和接合部件似6、似8、430、432之間。根據(jù)第四實(shí)施方式，如上所述，使流動(dòng)的半凝固漿體448的抵靠在部件416、418、 420,422的末端上，部件416、418、420、422的末端突破半凝固漿體448的表面上的氧化膜 434并嵌入半凝固漿體448中，即，嵌入不存在氧化膜434的區(qū)域中。此外，使半凝固漿體 448沿著部件416、418、420、422的端面滑動(dòng)，同時(shí)擠壓部件416、418、420、422的端面。由滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起的摩擦使部件416、418、420、422的表面上的氧化膜436破裂。因此，由不同合金類型的金屬材料制成的部件416、418、420、422和半凝固漿體448 (接合部件426、428、 430,432)可以彼此牢固地接合在一起。在第四實(shí)施方式中，半凝固漿體448流動(dòng)以使部件416、418、420、422的末端擠壓半凝固漿體448。然而，部件416、418、420、422例如可以由汽缸或類似物移動(dòng)，以將部件 416、418、420、422的末端嵌入半凝固漿體448中，在此之后可以沖壓半凝固漿體448。在這種情況中，部件416、418、420、422優(yōu)選也應(yīng)當(dāng)被移動(dòng)IOmm或更大的距離。在第四實(shí)施方式中，工件442被壓入第二門框部件418中。然而，可以不擠壓工件 442，而僅沖壓半凝固漿體448。特別地，接合件不限于汽車乘客車廂門410。以下將描述第五實(shí)施方式。在第五實(shí)施方式中，也進(jìn)行沖壓工藝。首先，以下將參照?qǐng)D32描述由根據(jù)第五實(shí)施方式的沖壓方法(制造接合件的方法)制造的作為接合件的汽車乘客車廂門510。圖32為汽車乘客車廂門510的示意性整體垂直剖面圖。汽車乘客車廂門510由與汽車乘客車廂門410的部件基本相同的部件構(gòu)成。具體地，汽車乘客車廂門510包括水平細(xì)長(zhǎng)的第一門框部件516、第二門框部件518和第三門框部件520、以及窗框部件522，第二門框部件518和第三門框部件520基本垂直于第一門框部件516的縱向方向延伸，窗框部件522與第一門框部件516、第二門框部件518和第三門框部件520協(xié)作以構(gòu)成大致矩形形狀。第一門框部件516的末端和第二門框部件518的末端由第一接合部件5 彼此連接在一起。第二門框部件518的另一末端和窗框部件522的末端由第二接合部件5 彼此連接在一起。窗框部件522的剩余的另一末端由第三接合部件530連接至第三門框部件 520的末端。第三門框部件520的另一末端由第四接合部件532連接至第一門框部件516
的另一末端。在第五實(shí)施方式中，與第四實(shí)施方式一樣，第一門框部件516、第二門框部件518、 第三門框部件520和窗框部件522由一種類型的鋁合金制成。第一接合部件526、第二接合部件528、第三接合部件530和第四接合部件532由不同于第一門框部件516、第二門框部件518、第三門框部件520和窗框部件522的合金類型的一種類型的鋁合金制成。第一門框部件516、第二門框部件518、第三門框部件520和窗框部件522的材料以及第一接合部件526、第二接合部件528、第三接合部件530和第四接合部件532的材料例如可以分別為 A5182、AC4CH(都符合JlQ，但不限于這些合金。圖33為沿著圖32的XXXIII-XXXIII線截取的放大剖視圖。示出的區(qū)域?qū)?yīng)于圖 25中示出的區(qū)域。如從圖33中可以看出的那樣，根據(jù)第五實(shí)施方式，與第四實(shí)施方式一樣，第二門框部件518的末端嵌入第一接合部件526并接合至第一接合部件526。嵌入的末端具有約 15mm的長(zhǎng)度D1。如從圖32中可以看出的那樣，第一門框部件516的末端也嵌入第一接合部件5 并接合至第一接合部件526。如圖33所示，氧化膜534存在于第一接合部件526的表面上，第二門框部件518 突破氧化膜534并嵌入第一接合部件526。具體地，第二門框部件518在第一接合部件5 內(nèi)的不存在氧化膜534的區(qū)域處，或換句話說(shuō)，在作為第一接合部件5 的材料的鋁合金露出的地方處接合至第一接合部件526。氧化膜536存在于第二門框部件518的表面上，并在從第一接合部件5 露出的區(qū)域處。第二門框部件518的嵌入第一接合部件526的區(qū)域不存在氧化膜536。如隨后描述的那樣，當(dāng)用于形成第一接合部件526的半凝固漿體在第二門框部件518的表面上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)的半凝固漿體使氧化膜536破裂。如圖34所示，在接合區(qū)域中，作為第一接合部件5 的金屬元素的Al熔化至第二門框部件518。換句話說(shuō)，第二門框部件518和第一接合部件5 通過(guò)擴(kuò)散接合而彼此接合
在一起。雖然未示出，第二門框部件518的另一末端和窗框部件522的末端被夾物模壓到第二接合部件528中。類似地，窗框部件522的另一末端和第三門框部件520的末端被夾物模壓到第三接合部件530中。第三門框部件520的另一末端和第一門框部件516的另一末端被夾物模壓到第四接合部件532中。在接合部中，部件518、520、522突破接合部件526、528、530、532的表面上的氧化膜534，并嵌入其中，與圖33中示出的接合部一樣。每個(gè)嵌入端具有大約15mm的尺寸，與嵌入第一接合部件526中的第二門框部件518—樣。在不存在氧化膜的接合部件526、528、 530,532內(nèi)，作為接合部件5^、5^、530、532(AC4CH)的主要添加劑成分的Si擴(kuò)散到部件 518,520,522 (A5182)中，作為部件518,520,522 (A5182)的主要添加劑成分的Mg擴(kuò)散到接合部件526、528、530、532中，提供了擴(kuò)散接頭。汽車乘客車廂門510(接合件)由模具設(shè)備540制造，模具設(shè)備MO的示意性垂直剖面圖在圖35中示出。圖35示出了模具設(shè)備的一部分，該模具設(shè)備對(duì)沿著圖32的 XXXIII-XXXI11線截取的門的一部分進(jìn)行成形。以下將描述結(jié)構(gòu)類似于模具設(shè)備440的模具設(shè)備M0。模具設(shè)備540包括作為用于將工件542成形為第二門框部件518的模子組件的第一模子544和第一沖頭M6，以及用于將半凝固漿體548沖壓成第一接合部件5 的第二模子550和第二沖頭552。第一模子544和第二模子550安裝至固定板554，第一沖頭546和第二沖頭552安裝到活動(dòng)板556的面向固定板554的表面上?；顒?dòng)板556能夠向著和離開(kāi)固定板5M移動(dòng)。第一模子544支撐在第一活塞桿組558的遠(yuǎn)端上，第一活塞桿組558包括多個(gè)汽缸(未示出)的各個(gè)活塞桿。當(dāng)所述汽缸彼此同步啟動(dòng)以推進(jìn)或縮回第一活塞桿組558時(shí)， 第一模子544與第一活塞桿組558 —致地垂直移位。第一沖頭546支撐在第二活塞桿組560的遠(yuǎn)端上，第二活塞桿組560包括多個(gè)汽缸(未示出)的各個(gè)活塞桿。當(dāng)所述汽缸彼此同步啟動(dòng)以推進(jìn)或縮回第二活塞桿組560時(shí)， 第二沖頭552與第二活塞桿組560 —致地垂直移位。
第二模子550靠近第一模子544安裝在固定板5M上。半凝固漿體548放置在第二模子550的寬的上端面上。第一推出銷562和第二推出銷564(參見(jiàn)圖40)分別可突出和可收縮地嵌入圖35 中示出的第二模子的上端面和右端部的上表面中。當(dāng)?shù)谝煌瞥鲣N562和第二推出銷564從上端面和右端部的上表面突出時(shí)，接合件從模具設(shè)備上釋放。第二沖頭552為用于擠壓半凝固漿體M8的模具部件。具體地，半凝固漿體548 由第二沖頭552擠壓和壓縮，并且流動(dòng)。當(dāng)抬升和降低機(jī)構(gòu)(未示出)啟動(dòng)時(shí)，活動(dòng)板556向著和遠(yuǎn)離固定板M4移動(dòng)。當(dāng)活動(dòng)板陽(yáng)6向固定板M4移動(dòng)時(shí)，模具設(shè)備被夾緊。當(dāng)活動(dòng)板556移動(dòng)離開(kāi)固定板M4時(shí)， 模具設(shè)備打開(kāi)。由如此構(gòu)造的模具設(shè)備540按照下述步驟執(zhí)行根據(jù)第五實(shí)施方式的沖壓方法(制造接合件的方法)首先，如圖35所示，工件542插入第一模子544和第一沖頭546之間。半凝固漿體548放置在第二模子550的上端面上。半凝固漿體548被放在與第一模子544隔開(kāi)指定距離的位置處，優(yōu)選隔開(kāi)IOmm或更大的距離。工件542具有垂直設(shè)置在半凝固漿體的上下末端之間的末端(參見(jiàn)圖36)。如上所述，工件542例如可以由鋁合金A5182制成，半凝固漿體548可以由不同于 A5182的合金類型的鋁合金AC4CH制成。作為鈍化膜的氧化膜534、536(參見(jiàn)圖33和38) 存在于半凝固漿體548和工件M2的表面上，氧化膜534、536在所述表面由大氣中的氧氣氧化時(shí)形成。隨后，如圖36所示，抬升和降低機(jī)構(gòu)啟動(dòng)，以與活動(dòng)板556 —起降低第一沖頭546 和第二沖頭陽(yáng)2。當(dāng)?shù)谝粵_頭546和第二沖頭552降低時(shí)，第一模子544和第二沖頭552共同限定第一型腔566。工件542成形為與第一型腔566互補(bǔ)，即，成形為對(duì)應(yīng)于第二門框部件518的形式。第二門框部件518的末端從第一型腔566突出以向半凝固漿體448延伸。此時(shí)，半凝固漿體548未被壓縮。隨后，如圖37所示，抬升和降低機(jī)構(gòu)啟動(dòng)以進(jìn)一步降低活動(dòng)板556。第二沖頭552 開(kāi)始擠壓半凝固漿體M8，半凝固漿體548被壓縮并開(kāi)始流動(dòng)。第二活塞桿組560同步縮回，從而將第一型腔566和第二門框部件518保持在合適的位置。半凝固漿體548的已經(jīng)流向第一模子544和第一沖頭546的部分最初與第二門框部件518的末端隔開(kāi)，如圖38A所示。當(dāng)半凝固漿體548流動(dòng)時(shí)，它抵靠在第二門框部件 518的末端上。而且，當(dāng)半凝固漿體548的流動(dòng)進(jìn)一步進(jìn)展時(shí)，如圖38B所示，第二門框部件 518的末端壓靠在半凝固漿體548上，并通過(guò)剪切力使氧化膜534破裂。此時(shí)，所述末端嵌入約5mm的距離。這種狀態(tài)對(duì)應(yīng)于圖37中示出的狀態(tài)。根據(jù)第五實(shí)施方式，模具設(shè)備保持在該狀態(tài)指定的時(shí)間。由于第二門框部件518 的末端嵌入半凝固漿體548中，因此熱量從半凝固漿體548轉(zhuǎn)移至第二門框部件518，第二門框部件518的溫度隨后上升。最后，當(dāng)?shù)诙T框部件518的溫度變得足夠高以使半凝固漿體M8的金屬元素 (如，Si)擴(kuò)散到第二門框部件518中，并且使第二門框部件518的金屬元素(如，Mg)擴(kuò)散到半凝固漿體548中時(shí)，或者如果半凝固漿體M8由AC4CH制成，且第二門框部件518由A5182制成，則當(dāng)?shù)诙T框部件518的溫度達(dá)到395°C時(shí)，半凝固漿體548被成形。換句話說(shuō)，如圖39所示，活動(dòng)板556進(jìn)一步降低。因此半凝固漿體548被進(jìn)一步壓縮并沿著第二門框部件518的下端面和上端面滑動(dòng)約10mm。該滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)主要使第二門框部件518的表面上的氧化膜534破裂，并且第二門框部件518的末端嵌入半凝固漿體548約15mm。半凝固漿體548的表面上的氧化膜536也由上述滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)破壞。已經(jīng)滑動(dòng)或流動(dòng)的半凝固漿體討8由第一模子544和第一沖頭M6以及以及第二沖頭552的密封部568阻擋。更具體地，半凝固漿體548成形為與第二型腔570互補(bǔ)，第二型腔570由第一模子M4、第一沖頭討6、第二模子550和第二沖頭552共同限定。此時(shí)，第一活塞桿組558稍微縮回，降低第一模子M4。因此容易地降低活動(dòng)板556。氧化膜536僅存在于第二門框部件518的表面上，且不存在于第二門框部件518 內(nèi)。如上所述，半凝固漿體548的表面上的氧化膜534也破裂。因此，半凝固漿體548相對(duì)于第二門框部件518具有良好的潤(rùn)濕性。第二門框部件518的由具有良好的潤(rùn)濕性的半凝固漿體548圍繞的末端由半凝固漿體548的內(nèi)部濕潤(rùn)并與半凝固漿體548的內(nèi)部緊密接觸 (參見(jiàn)圖37)。而且，當(dāng)?shù)诙T框部件518的溫度已經(jīng)上升至395°C或更高的足夠溫度時(shí)，潤(rùn)濕的緊密接觸進(jìn)一步增強(qiáng)，允許半凝固漿體548和第二門框部件518彼此非常好地融合，在它們之間沒(méi)有間隙。第二門框部件518上的氧化膜534破裂，并且僅存在于第二門框部件518的表面上，而不存在于第二門框部件518內(nèi)。如上所述，半凝固漿體M8的表面上的氧化膜被去除。由于半凝固漿體548保持與第二門框部件518潤(rùn)濕地緊密接觸，包含在半凝固漿體548 中如Si之類的元素?cái)U(kuò)散到第二門框部件518中。根據(jù)第五實(shí)施方式，在所述擴(kuò)散進(jìn)展的同時(shí)，也進(jìn)行包含在第二門框部件518中的諸如Mg之類的元素到半凝固漿體548中的擴(kuò)散。隨后，半凝固漿體548冷卻并凝固成第一接合部件526。第二門框部件518的末端現(xiàn)在連接至第一接合部件526，同時(shí)避免在第二門框部件518的末端和半凝固漿體548之間形成新的氧化膜。如從前文可以理解的那樣，第一接合部件5 和第二門框部件518通過(guò)擴(kuò)散接合彼此接合在一起，如上所述，半凝固漿體M8的元素Si在模壓半凝固漿體M8的同時(shí)擴(kuò)散到第二門框部件518中。類似地，第一門框部件516和第三門框部件520在模具設(shè)備MO中的其它區(qū)域中成形。第一門框部件516和第三門框部件520與窗框部件522 —起由第一接合部件526、第二接合部件528、第三接合部件530和第四接合部件532中的指定的一個(gè)夾物模壓。以這種方式，汽車乘客車廂門510被制造為接合件，其中部件516、518、520、522的末端由接合部件 526、528、530、532 接合。最后，如圖40所示，抬升和降低機(jī)構(gòu)啟動(dòng)以抬升活動(dòng)板556，從而將第一沖頭討6 和第二沖頭552從第一模子544和第二模子550分開(kāi)，以打開(kāi)模具設(shè)備。第一推出銷562 和第二推出銷564從第二模子550上突出，釋放汽車乘客車廂門510。在如此制造的汽車乘客車廂門510(接合件)中，部件516，518、520、522的末端以大的接合強(qiáng)度接合至接合部件526、528、530、532，如從前文可以理解的那樣，防止了氧化膜 534、536插入部件516、518、520、522的末端和接合部件526、528、530、532之間，并且所述末端和接合部件5沈、5觀、530、532通過(guò)擴(kuò)散接合彼此接合在一起。圖41為示出對(duì)由在半凝固漿體M8的多種不同溫度和第二門框部件518的多種不同溫度下執(zhí)行的沖壓工藝在第一接合部件5 和第二門框部件518之間實(shí)現(xiàn)的接合程度的檢查結(jié)果的圖表。在圖41中，TS和TL分別指半凝固漿體M8由AC4CH制成時(shí)的固相線溫度和液相線溫度。在TS和TL之間的溫度處，半凝固漿體548處于固液共存相。第五實(shí)施方式中使用的半凝固漿體討8的固相率在從30%至70%的范圍內(nèi)。第二門框部件518 由A5182制成。在圖41中，黑點(diǎn)(·)表示第一接合部件5 和第二門框部件518接合得非常好的溫度，白點(diǎn)(〇)表示第一接合部件5 和第二門框部件518未充分接合的溫度。從該結(jié)果可以看出，如果第二門框部件518的溫度為395°C，則可以實(shí)現(xiàn)良好的接合。圖42為示出在沖壓工藝中第二門框部件518的溫度和接合效率之間的關(guān)系的圖表。從圖42中可以看出，接合效率從395°C開(kāi)始急劇上升。當(dāng)半凝固漿體548由AC4CH制成并且第二門框部件518的溫度為395°C或更高時(shí)， 產(chǎn)生良好的接合，可能是由于，如上所述，半凝固漿體M8的元素Si擴(kuò)散到第二門框部件 518中，第二門框部件518的元素Mg擴(kuò)散到半凝固漿體548中，使得第一接合部件5 和第二門框部件518通過(guò)擴(kuò)散接合彼此接合在一起。在上述第五實(shí)施方式中，半凝固漿體討8由AC4CH制成且作為工件的第二門框部件518(A5182)的溫度設(shè)為395°C或更高。然而，如果半凝固漿體548或第二門框部件518 由不同的材料制成，則第二門框部件518的溫度可以根據(jù)該不同的材料設(shè)定。半凝固漿體 548和工件之間的差異優(yōu)選應(yīng)當(dāng)為200°C或更低，而不管它們的材料。在第五實(shí)施方式中，工件542被壓入第二門框部件518中。然而，可以不擠壓工件 542,而是僅沖壓半凝固漿體M8。在第五實(shí)施方式中，第二門框部件518的末端插入半凝固漿體548中，并且當(dāng)?shù)诙T框部件518的溫度升高時(shí)，使半凝固漿體548在第二門框部件518的下端面和上端面上滑動(dòng)，從而夾物模壓第二門框部件518。然而，如圖43所示，在將半凝固漿體548放置在放置在下模具580中的工件582的上端面上之后，上模具584可以降低，以沖壓半凝固漿體 548,使半凝固漿體548僅沿著工件582的上端面滑動(dòng)，如圖44所示。在這種情況中，半凝固漿體M8的表面上的氧化膜和工件582的表面上的氧化膜 534由半凝固漿體548在工件582上的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)破壞。半凝固漿體548和工件582的露出的金屬部分由此被濕潤(rùn)并彼此緊密接觸，在工件582和半凝固漿體548之間形成擴(kuò)散接合， 從而以良好的接合強(qiáng)度將工件582和半凝固漿體548彼此接合在一起。如此制造的接合件具有接合到工件582的一個(gè)端面上的半凝固漿體M8的凝固體。在任一種情況中，代替用半凝固漿體548增加每個(gè)工件的溫度，模具組件可以被預(yù)熱以將其熱量轉(zhuǎn)移至每個(gè)工件，從而增加每個(gè)工件的溫度?？商鎿Q地，每個(gè)工件可以在模具組件外預(yù)熱，并且在每個(gè)工件的溫度已經(jīng)增加之后，可以將每個(gè)工件放置到模具組件 (型腔)中。特別地，接合件不限于汽車乘客車廂門510。最后，以下將描述第六實(shí)施方式，其中對(duì)熔融金屬施加振動(dòng)。圖45為用于執(zhí)行根據(jù)第六實(shí)施方式的制造接合件的方法的模具組件610的示意性垂直剖面圖。模具組件610包括下模具612、第一上模具614和第二上模具(未示出)。下模具612具有大致四邊形形狀，并且第一上模具614和第二上模具中的每一個(gè)的形狀為大致半長(zhǎng)方體。當(dāng)下模具612、第一上模具614和第二上模具放在一起并被夾緊時(shí)，它們共同構(gòu)成大致半長(zhǎng)方體形狀的模具組件610，如圖45所示。第一上模具614和第二上模具沿垂直于圖45的紙面的方向從圖45中示出的夾緊狀態(tài)移位。當(dāng)?shù)谝簧夏＞?14和第二上模具如此移位時(shí)，它們移動(dòng)離開(kāi)下模具612，從而打開(kāi)模具組件。工件擬8可滑動(dòng)地插入下模具的上端面與第一上模具614和第二上模具中的每一個(gè)的下端面之間。工件擬8包括由鋁合金A5052(JIQ制成的平板。工件擬8在圖45中具有與作為振動(dòng)施加裝置的振動(dòng)施加設(shè)備(如，包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的致動(dòng)器)(未示出)相關(guān)聯(lián)的右端部。 振動(dòng)施加裝置夾持工件628的右端部，并沿由圖45中的箭頭X1、X2指示的方向使工件628 往復(fù)地移動(dòng)(即，滑動(dòng))，從而向工件擬8施加振動(dòng)。所述振動(dòng)優(yōu)選應(yīng)當(dāng)具有IOOHz或更低的頻率，或更有選具有在從13Hz至50Hz的范圍內(nèi)的頻率。當(dāng)模具組件被夾緊時(shí)，第一上模具614和第二上模具共同限定型腔630。型腔630 具有基部632以及第一和第二直立部634、636，第一和第二直立部6；34、636從基部632的相對(duì)端基本上垂直地升高?；?32具有面向工件628的下端。第一直立部634具有用作熔融金屬進(jìn)口的上端，第二直立部636具有用作排氣口的上端。作為溫度檢測(cè)器的六個(gè)熱電偶638a_638f可移動(dòng)地插入下模具612中。在這些熱電偶638a-638f中，熱電偶638a、638c、638e具有對(duì)應(yīng)的延伸穿過(guò)工件6 并由熔融金屬圍繞的尖端。熱電偶638a、638c、638e的尖端固定在離工件擬8的上端面Imm的預(yù)定位置。因此，熱電偶638a、638c、638e檢測(cè)熔融金屬640的保持與工件6 接觸的接觸區(qū)域的溫度。剩余的熱電偶638b、638d、638f具有對(duì)應(yīng)的插入下模具612以固定在下模具612 中的預(yù)定位置的尖端。熱電偶638b、638d、638f用來(lái)檢測(cè)下模具612的溫度在接觸區(qū)域的溫度改變時(shí)如何改變。熱電偶638b、638d、638f的尖端大致設(shè)置在熱電偶638a、638c、638e的對(duì)應(yīng)尖端的下方。采用如此構(gòu)造的模具組件610按如下步驟執(zhí)行根據(jù)第六實(shí)施方式的制造接合件的方法首先，工件6 放置在下模具612的上端面上，隨后第一上模具614和第二上模具放置在工件6 上。工件628的上端面現(xiàn)在暴露在型腔630的基部632處。工件628的在圖45中的右端由振動(dòng)施加裝置夾緊，振動(dòng)施加裝置隨后被啟動(dòng)以沿由圖45中的箭頭XI、 X2指示的方向使工件6 往復(fù)地振動(dòng)。振動(dòng)頻率優(yōu)選應(yīng)當(dāng)為IOOHz或更低。如果超聲波振動(dòng)器用來(lái)施加超聲波振動(dòng)，則超聲波振動(dòng)器易于破裂，因?yàn)樗哂械蜎_擊阻力的。此外，由于超聲波振動(dòng)器經(jīng)受由反射、 衰減等引起的傳輸損耗，因此超聲波振動(dòng)器難以傳輸振動(dòng)，在連續(xù)振蕩模式下具有低的輸出水平，且在高溫下經(jīng)受頻率波動(dòng)。根據(jù)第六實(shí)施方式，如果采用用于施加低頻范圍內(nèi)的振動(dòng)的振動(dòng)施加裝置，則可以避免這些不足。振動(dòng)頻率更優(yōu)選應(yīng)當(dāng)在從13Hz至50Hz的范圍內(nèi)。模具組件610被預(yù)加熱，使得工件628的溫度約為200°C，如圖46所示。隨后，通過(guò)圖45中示出的熔融金屬進(jìn)口灌注熔融金屬640。熔融金屬640例如可以為鋁合金AC4CH(JIS)。在熔融金屬640灌注到熔融金屬進(jìn)口中之前，其溫度僅需要高于液相線溫度。換句話說(shuō)，熔融金屬640處于根本不包含固相的全液相。為了防止熔融金屬 640在其被灌注時(shí)凝固，熔融金屬640的溫度優(yōu)選應(yīng)當(dāng)設(shè)為高于液相線溫度約20-50°C的水平。熔融金屬640流過(guò)型腔630的第一直立部634到達(dá)基部632，在那里使熔融金屬 640與工件6 的在基部632中暴露的上端面接觸。換句話說(shuō)，熔融金屬640沿著正被振動(dòng)的工件628的上端面流動(dòng)。因此，存在于熔融金屬640的表面上的氧化膜破裂。根據(jù)第六實(shí)施方式，所述表面上的氧化膜破裂，使得具有增加的潤(rùn)濕性的熔融金屬640與工件6 接觸。由于工件628的溫度低于熔融金屬640的溫度，因此熔融金屬640被工件6 奪走熱量。因此，如圖47所示，熔融金屬640的與工件擬8接觸的區(qū)域(接觸區(qū)域)的溫度快速降低到低于液相線溫度(圖47中的TL)。如上所述，可以由熱電偶638a、638c、638e檢測(cè)接觸區(qū)域的溫度。當(dāng)所述溫度快速降低時(shí)，熔融金屬640的一部分凝固(這種凝固以下將稱為初始凝固)。例如，根據(jù)型腔630的體積和每單位時(shí)間灌注的熔融金屬640的體積，熔融金屬開(kāi)始灌注之后到初始凝固開(kāi)始所經(jīng)歷的時(shí)間在從0. 5秒至1秒的范圍內(nèi)。根據(jù)第六實(shí)施方式，在根據(jù)由熱電偶638a、638c、638e檢測(cè)到的接觸區(qū)域的溫度確定的初始凝固即將出現(xiàn)之前，振動(dòng)施加裝置停止，以使工件6 靜止。換句話說(shuō)，施加至工件628的振動(dòng)中斷。在此期間，熔融金屬640的灌注繼續(xù)。因此，新灌注的并積聚在接觸區(qū)域上的高溫熔融金屬640與已經(jīng)凝固的接觸區(qū)域接觸。熱量從熔融金屬640的與工件6 脫離接觸的區(qū)域(非接觸區(qū)域)傳遞至熔融金屬640的接觸區(qū)域。結(jié)果，如圖47所示，接觸區(qū)域的溫度上升到高于液相線溫度(圖47中的TL)。當(dāng)所述溫度上升時(shí)，接觸區(qū)域重新熔化成液相。例如，在熔融金屬開(kāi)始灌注之后約 10秒，接觸區(qū)域重新熔化。當(dāng)根據(jù)接觸區(qū)域的溫度確定接觸區(qū)域重新熔化時(shí)，振動(dòng)施加裝置再次啟動(dòng)，以恢復(fù)向工件628施加振動(dòng)。此時(shí)，振動(dòng)頻率優(yōu)選應(yīng)當(dāng)為IOOHz或更低，或更優(yōu)選在13Hz至50Hz 的范圍內(nèi)。當(dāng)恢復(fù)施加振動(dòng)時(shí)，存在于工件628的上端面上的氧化膜破裂。表面上的氧化膜已經(jīng)破裂的工件6 與氧化膜已經(jīng)破裂以增加潤(rùn)濕性的熔融金屬640接觸。因此，工件6 的上端面由熔融金屬640濕潤(rùn)并與熔融金屬640緊密接觸。在接觸區(qū)域重新熔化之后，熔融金屬640的溫度隨著時(shí)間的過(guò)去下降(參見(jiàn)圖 47)。熔融金屬640現(xiàn)在開(kāi)始冷卻并凝固，即重新凝固。例如，在熔融金屬開(kāi)始灌注之后約 25秒，熔融金屬640開(kāi)始重新凝固。在重新凝固即將出現(xiàn)之前，振動(dòng)施加裝置停止，以使工件擬8靜止，與在初始凝固的情況中一樣。因此，當(dāng)過(guò)去預(yù)定的時(shí)間時(shí)，熔融金屬640完全凝固成凝固體。如上所述，當(dāng)熔融金屬640的溫度改變時(shí)，工件628的溫度也改變(參見(jiàn)圖
3046)。以下將參照?qǐng)D48描述由上述工藝(除了在不同時(shí)間施加振動(dòng)之外)獲得的接合件的接合強(qiáng)度。圖48中示出的時(shí)間從熔融金屬640開(kāi)始灌注的0秒開(kāi)始測(cè)量。首先，熔融金屬640冷卻并凝固，從熔融金屬的灌注到重新凝固結(jié)束不施加振動(dòng)。 在這種情況中，在所有的樣品中，氧化膜保留在凝固體和工件擬8上，且凝固體和工件628 未彼此接合。電子探針微量分析器(EPMA)用來(lái)檢測(cè)是否存在氧化膜。具體地，EPMA分析的結(jié)果用來(lái)確定在接合界面上是否存在MgO或類似的氧化物。同樣的EPMA分析也用于其它接合件。接下來(lái)，在初始凝固出現(xiàn)之前，僅施加1秒的振動(dòng)。在這種情況中，確定在大多數(shù)樣品中，熔融金屬640上的氧化膜破裂，而工件擬8上的氧化膜保留。具有足夠的接合強(qiáng)度的那些樣品和不具有足夠的接合強(qiáng)度的那些樣品之間的比例為約1 1。在這種情況中，未發(fā)現(xiàn)空洞。接下來(lái)，在初始凝固完成之后，僅在接觸區(qū)域處于固相時(shí)(開(kāi)始灌注熔融金屬之后的3秒至4秒)施加振動(dòng)。在這種情況中，在所有的樣品中都未出現(xiàn)接合。在一些樣品中發(fā)現(xiàn)空洞。接下來(lái)，在初始凝固完成之后，僅在接觸區(qū)域再次熔化并處于液相時(shí)(開(kāi)始灌注熔融金屬之后的10秒至15秒)施加振動(dòng)。在這種情況中，在大多數(shù)樣品中，熔融金屬640 和工件6 上的氧化膜都破裂。具有足夠的接合強(qiáng)度的那些樣品和不具有足夠的接合強(qiáng)度的那些樣品之間的比例為約3 1。接下來(lái)，在接觸區(qū)域開(kāi)始重新凝固成固相之后立即(開(kāi)始灌注熔融金屬之后的25 秒至30秒)施加振動(dòng)。在這種情況中，在所有的樣品中，發(fā)現(xiàn)氧化膜保留在工件擬8和凝固體上。此外，在所有的樣品中，未出現(xiàn)接合且確認(rèn)有空洞。接下來(lái)，在初始凝固之前和接觸區(qū)域再次熔化并處于液相時(shí)(開(kāi)始灌注熔融金屬之后的10秒至15秒)都施加1秒的振動(dòng)。在這種情況中，確認(rèn)在所有的樣品中，熔融金屬 640和工件擬8上的氧化膜都破裂，且不存在空洞。在所有的樣品中，實(shí)現(xiàn)足夠的接合強(qiáng)度。最后，從開(kāi)始灌注熔融金屬直到重新凝固結(jié)束(開(kāi)始灌注熔融金屬之后的0秒至 20秒)，不間斷地施加振動(dòng)。在這種情況中，雖然具有足夠的接合強(qiáng)度的那些樣品和不具有足夠的接合強(qiáng)度的那些樣品之間的比例為約3 1，在稍微多的樣品中發(fā)現(xiàn)空洞。如從前文可以理解的那樣，通過(guò)僅在熔融金屬640的保持與工件擬8接觸的區(qū)域 (接觸區(qū)域)處于液相時(shí)施加振動(dòng)，制成了沒(méi)有空洞的接合件。特別地，如果在熔融金屬640 最初凝固之前和在熔融金屬640處于重新熔化狀態(tài)時(shí)施加振動(dòng)，可以制造展現(xiàn)足夠的接合強(qiáng)度和延展性且沒(méi)有空洞的接合件。在接觸區(qū)域處于固相時(shí)施加振動(dòng)形成空洞的原因似乎是接觸區(qū)域和非接觸區(qū)域被攪動(dòng)成攪動(dòng)的固-液相。根據(jù)第六實(shí)施方式，如上所述，僅在接觸區(qū)域處于液相時(shí)向工件 6 施加振動(dòng)。據(jù)認(rèn)為是因?yàn)楸苊饬藬噭?dòng)的固-液相，從而防止了形成空洞。由于通過(guò)振動(dòng)工件628，熔融金屬640和工件6 上的氧化膜都破裂，因此熔融金屬640相對(duì)于工件628的潤(rùn)濕性增加。因此，工件6 和凝固體之間的接合強(qiáng)度非常好。當(dāng)熔融金屬640如此凝固時(shí)，下模具612的溫度由熱電偶63m3、638d、638f檢測(cè)， 并記錄接觸區(qū)域的溫度變化和下模具612的溫度變化。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)接觸區(qū)域的溫度和下模具612的溫度之間的相關(guān)性。如果模具組件610例如為原型，則能夠相對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)模具組件，簡(jiǎn)單地通過(guò)檢查下模具612的溫度變化，基于上述相關(guān)性，估計(jì)熔融金屬640的接觸工件擬8的接觸區(qū)域的溫度。因此，不需要具有延伸穿過(guò)工件628的熱電偶638a、638c、638e。即使工件6 由不同于A5052的合金制成且熔融金屬640是不同于AC4CH的合金， 也可以通過(guò)檢查下模具612的溫度變化，基于上述相關(guān)性，估計(jì)接觸區(qū)域的溫度。因此，一旦檢查上述相關(guān)性，則能夠通過(guò)簡(jiǎn)單地檢測(cè)下模具612的溫度估計(jì)接觸區(qū)域的溫度。圖46還示出了由處于位于下模具612側(cè)且與熔融金屬640和工件6 之間的界面隔開(kāi)3mm的位置處的熱電偶638a、638c、638e檢測(cè)到的工件628的溫度變化。圖47還示出了由處于從工件628的上端面突出5mm的位置，即處于與熔融金屬640和工件6 之間的界面隔開(kāi)5mm的位置處的熱電偶638a、638c、638e檢測(cè)到的熔融金屬640的溫度變化。從圖46和47可以看出，在接觸區(qū)域和與接觸區(qū)域隔開(kāi)的位置之間存在溫差和溫差變化。通過(guò)參照示出處于與熔融金屬640和工件6 之間的界面隔開(kāi)5mm的位置處的熔融金屬640的溫度變化的圖47，可以認(rèn)識(shí)到不容易發(fā)現(xiàn)熔融金屬640的接觸區(qū)域的溫度已經(jīng)變?yōu)榈陀诠滔嗑€溫度(圖47中的TS)。如從前文可以理解的那樣，重要的是檢測(cè)接觸區(qū)域的溫度，以確定在熔融金屬640 的接觸區(qū)域中是否存在固相，或者換句話說(shuō)，以確定施加振動(dòng)和停止施加振動(dòng)的合適時(shí)間。在第六實(shí)施方式中，通過(guò)使平板形式的工件擬8水平地往復(fù)移動(dòng)，向工件擬8施加振動(dòng)。然而，根據(jù)工件的形狀，可以通過(guò)使工件旋轉(zhuǎn)，向工件施加振動(dòng)。例如，通過(guò)將擠壓成形獲得的輪盤652放置在未圖示的模具組件中，并將熔融金屬灌注到該模具組件的型腔中以形成輪緣654，制成圖49中示出的輪子650。此時(shí)，使輪盤 652旋轉(zhuǎn)以使輪盤652和熔融金屬的一部分始終保持為彼此接觸。由于防止了輪盤652和熔融金屬彼此分開(kāi)，則避免了輪緣6M和輪盤652之間的任何接合故障。接合件可以為所謂的夾物模壓件，其中工件部分地或全部由凝固體夾物模壓。工件和熔融金屬可以為任何金屬且不限于上述鋁合金。對(duì)于每個(gè)模具組件和每種類型的熔融金屬，可以提前檢查初始凝固開(kāi)始的時(shí)間、 重新熔化出現(xiàn)的時(shí)間、以及重新凝固開(kāi)始的時(shí)間，并且可以基于檢查的時(shí)間確定用于施加振動(dòng)的時(shí)間，用于大規(guī)模生產(chǎn)接合件。如上所述，通過(guò)用熱電偶或類似物監(jiān)測(cè)熔融金屬的接觸區(qū)域的溫度，可以容易地識(shí)別上述時(shí)間中的每一時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種制造工件和熔融金屬的凝固體或半凝固漿體的接合件的方法，所述工件預(yù)先部分地或全部放置在模具組件中，所述熔融金屬灌注在模具組件中，所述半凝固漿體與工件一起預(yù)先放置在模具組件中，該方法包括下述步驟使半凝固漿體或熔融金屬在工件的端面相對(duì)流動(dòng)，同時(shí)在工件和半凝固漿體或熔融金屬之間產(chǎn)生摩擦，所述摩擦足夠大以使存在于熔融金屬或半凝固漿體的表面上的鈍化膜破 裂。
2.一種制造接合件(10)的方法，該方法包括下述步驟將至少一種半凝固漿體(36a-36d)和至少兩個(gè)工件(12a-12c)放置在模具組件02)中；夾緊模具組件，以將半凝固漿體(36a-36d)模壓成形狀與型腔(30)互補(bǔ)，并使半凝固漿體(36a-36d)流動(dòng)至工件(lh-12C)的各個(gè)夾物模壓區(qū)域；以及使半凝固漿體(36a-36d)凝固；其中在夾物模壓區(qū)域附近對(duì)已經(jīng)流動(dòng)至夾物模壓區(qū)域的半凝固漿體(36a-36d)進(jìn)行夾物模壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在半凝固漿體(36a-36d)設(shè)置在工件(12a-12c) 之間的情況下夾緊模具組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在半凝固漿體(36a-36d)設(shè)置在工件(12a-12c) 上的情況下夾緊模具組件。
5.一種通過(guò)將放置在模具組件(116)中的半凝固漿體(114)和工件(11 彼此接合來(lái)制造接合件的方法，該方法包括下述步驟在模具組件(116)或工件(11 上在半凝固漿體(114)流過(guò)的區(qū)域中形成脊部(126)； 當(dāng)夾緊模具組件(116)以形成型腔(122)時(shí)使脊部(126)形成限制部(1 )； 向半凝固漿體(114)施加載荷，從而使半凝固漿體(114)流過(guò)限制部(1 )；以及至少將工件(11 的相對(duì)于半凝固漿體(114)流動(dòng)的方向定位在脊部(1 )的上游的區(qū)域接合至半凝固漿體(114)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中限制部(128)具有在從10%至40%的范圍內(nèi)的橫截面面積縮小率。
7.—種通過(guò)將半凝固漿體(SL)和工件(W)彼此接合在一起來(lái)制造接合件的方法，該方法包括下述步驟用第一模具(216)支撐工件(W)；將半凝固漿體(SL)放置在工件(W)的端面上；用工件(W)的端面、第二模具(218)和漿體回流防止部件(220)形成圍繞半凝固漿體 (SL)的空間(244)；以及用第二模具(218)擠壓半凝固漿體(SL)以使其在工件(W)的端面上滑動(dòng)； 其中漿體回流防止部件O20)阻擋由第二模具(218)擠壓而流動(dòng)的半凝固漿體(SL)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中還包括步驟用第三模具(220)擠壓工件(W)，以對(duì)工件(W)進(jìn)行成形。
9.一種通過(guò)將半凝固漿體(SL)和工件(W)彼此接合在一起來(lái)制造接合件的設(shè)備 (210)，包括用于支撐工件(W)的第一模具016)；第二模具018)，用于擠壓放置在工件(W)的端面上的半凝固漿體(SL)；和漿體回流防止部件020)，該漿體回流防止部件Q20)與工件(W)的端面和第二模具 (218)協(xié)作以限定圍繞半凝固漿體(SL)的空間(244)；其中漿體回流防止部件O20)阻擋由第二模具(218)擠壓而流動(dòng)的半凝固漿體(SL)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備OlO)，還包括用于擠壓工件(W)的第三模具020)，其中第三模具(220)對(duì)工件(W)進(jìn)行成形。
11.一種接合件(410)，該接合件(410)被夾物模壓，使得工件(416，418，420，422)的末端由半凝固漿體(448)的凝固體(426,428,430,432)包圍，其中所述末端突破凝固體0 ，似8，430，432)的表面上的氧化膜034)，并在不存在氧化膜(434)的凝固體(426,428,430,432)內(nèi)部接合至凝固體(426,428,430,432) 0
12.一種制造接合件G10)的方法，該方法通過(guò)沖壓使放置在模具組件中的半凝固漿體(448)變形以對(duì)工件016，418，420，422)的末端進(jìn)行夾物模壓且隨后使半凝固漿體 (448)凝固，從而制造接合件G10)，該方法包括下述步驟使工件016，418，420，422)的所述末端抵靠在半凝固漿體048)上，抵靠半凝固漿體(448)相對(duì)地?cái)D壓所述末端，以使所述末端突破半凝固漿體048)的表面上的氧化膜 034)，并且隨后將所述末端嵌入半凝固漿體048)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中工件016，418，420，422)的所述末端垂直地設(shè)置在半凝固漿體G48)的下端部和上端部之間，并且沖壓半凝固漿體048)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中工件(416，418，420，422)被擠壓成形。
15.一種通過(guò)將放置在模具組件中的半凝固漿體648)和工件(516，518、520、522)彼此接合在一起來(lái)制造接合件(510)的方法，該方法包括下述步驟在將工件(516，518、520、52幻放置在模具組件中之前或之后，使工件(516，518、520、 522)具有一溫度，在該溫度處，包含在半凝固漿體(548)中的金屬元素能夠擴(kuò)散到工件 (516，518、520、522)中并且包含在工件(516,518,520,522)中的金屬元素能夠擴(kuò)散到半凝固漿體(548)中；以及對(duì)與工件(516，518、520、52幻一起放置在模具組件中的半凝固漿體(M8)進(jìn)行模壓， 并使半凝固漿體(討8)在工件(516，518、520、522)的至少一個(gè)端面上滑動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中工件(516，518、520、522)由一種合金類型的鋁合金制成，而半凝固漿體(548)由不同于工件(516，518、520、522)的合金類型的一種合金類型的鋁合金制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在將工件(516，518、520、52幻保持在395°C或更高的溫度時(shí)模壓半凝固漿體648)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中半凝固漿體648)在IOmm或更大的距離范圍內(nèi)滑動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)所述的方法，還包括步驟采用從半凝固漿體(548)傳遞的熱量增加工件(516，518、520、522)的溫度。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)所述的方法，還包括步驟通過(guò)預(yù)加熱模具組件增加工件(516，518、520、522)的溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)所述的方法，還包括下述步驟通過(guò)預(yù)加熱在模具組件外面的工件(516，518、520、52幻增加工件(516，518、520、522) 的溫度；以及隨后，將工件(516，518、520、52幻放置在模具組件中。
22.一種制造工件(628)和熔融金屬(640)的凝固體的接合件的方法，工件(628)預(yù)先部分地或全部放置在模具組件(610)中，熔融金屬(640)灌注在模具組件(610)中，該方法包括下述步驟控制振動(dòng)施加裝置，以在熔融金屬(640)的保持與工件(628)接觸的接觸區(qū)域的溫度等于或高于液相線溫度時(shí)向工件(628)施加振動(dòng)，并在所述溫度下降為低于液相線溫度時(shí)停止施加振動(dòng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中在熔融金屬(640)與工件(628)接觸以形成接觸區(qū)域之后緊接著接觸區(qū)域保持處于液相時(shí)，以及在被工件(628)剝奪熱量而已經(jīng)凝固的接觸區(qū)域通過(guò)從熔融金屬(640)的保持與工件(628)不接觸的非接觸區(qū)域傳遞的熱量而變回液相時(shí)，向工件(628)施加振動(dòng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的方法，其中以IOOHz或更低的頻率向工件(628)施加振動(dòng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22-24中任一項(xiàng)所述的方法，還包括使工件(628)旋轉(zhuǎn)，從而向工件(628)施加振動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的是結(jié)合制品及其制造方法和制造裝置。為了獲得由已經(jīng)與工件一起灌注到成形模中(工件的全部或一部分已經(jīng)保持在成型模中)的熔融金屬的凝固材料形成的結(jié)合制品，或者為了獲得由與工件一起包含在成型模中的半凝固漿體形成的結(jié)合制品，使半凝固漿體或熔融金屬在工件的表面上相對(duì)流動(dòng)，同時(shí)在工件和半凝固漿體或熔融金屬之間產(chǎn)生足以使存在于熔融金屬或半凝固漿體的表面處的鈍化狀態(tài)破裂的摩擦。
文檔編號(hào)B22D19/00GK102227272SQ20098014746
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者村川敏浩, 松本克也, 森田孝洋, 渡邊純友, 金子貢 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社