CN102227272A - 结合制品及其制造方法和制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是结合制品及其制造方法和制造装置。为了获得由已经与工件一起灌注到成形模中(工件的全部或一部分已经保持在成型模中)的熔融金属的凝固材料形成的结合制品，或者为了获得由与工件一起包含在成型模中的半凝固浆体形成的结合制品，使半凝固浆体或熔融金属在工件的表面上相对流动，同时在工件和半凝固浆体或熔融金属之间产生足以使存在于熔融金属或半凝固浆体的表面处的钝化状态破裂的摩擦。

Description

结合制品及其制造方法和制造装置

技术领域

本发明涉及通过将半凝固浆体或熔融金属的凝固体接合至工件制成的接合件(结合制品)，制造这种接合件的方法，以及用于通过冲压并将半凝固浆体接合至工件来制造接合件的设备(装置)。

背景技术

已知所谓的夹物模压工艺，其用于将不同成分(不同合金类型)的金属材料彼此接合在一起以制造接合件。根据夹物模压工艺，金属工件(插入件)放置在模具中，与工件的合金类型不同的熔融金属灌注到模具中并凝固。根据铸模中的型腔的形状，熔融金属与工件紧密接触，并变为凝固体。此时，凝固体接合至工件。

根据另一种工艺，采用半凝固浆体进行喷射模塑。具体地，将工件放置在模具中，并夹紧模具。随后，半凝固浆体灌注到模具中，在模具中，半凝固浆体被模制成与模具中的型腔互补的形状，并接合至工件(例如，参见日本专利公开No.2001-058253)。如在日本专利公开No.2001-058253中描述的那样，术语″半凝固浆体″指的是处于固液共存相的浆体。通常，半凝固浆体软至仅在受压时呈现流动性的程度。

然而，夹物模压工艺或喷射模塑工艺都发现难以增加不同合金类型的金属材料彼此接合在一起的接合强度。特别是在采用铝制成的工件和铝合金制成的熔融金属进行夹物模压时，困难特别显示。所述困难被认为源于工件和熔融金属或半凝固浆体之间的界面上存在的氧化膜。

考虑到上述困难，根据在日本专利公开No.10-099961中披露的发明，在夹物模压工艺中，试图将处于固液共存相温度下的熔融金属(半凝固浆体)挤压到工件上，从而从工件的表面去除氧化膜。

日本专利公开No.50-089215提出向铝板施加振动。根据日本专利公开No.50-089215，通过施加的振动从铝板上去除氧化膜，允许铝板和铝合金保持彼此直接且紧密接触，用于增加接合强度。

处于固液共存相的熔融金属(半凝固浆体)难以开始流动。因此，当如在日本专利公开No.10-099961中披露的那样将熔融金属注射到模具中时，熔融金属在模具中流动的同时具有凝固的趋势。如果熔融金属凝固到阻止流动的程度，则熔融金属不能到达模具中的区域，导致模具填充失败。换句话说，不容易有效地制造夹物模压件。

上述不足特别是在夹物模压大的物件时是严重的，因为熔融金属在模具中流动大的距离，因此需要供给大量熔融金属，以用熔融金属填满模具。

此外，如果半凝固浆体为铝合金或类似物，则容易在其表面上形成氧化膜。因此，不容易相对于工件将半凝固浆体保持得足够湿，因此在喷射模塑工艺之后不容易增加工件和半凝固浆体之间的接合强度。

根据在日本专利公开No.2001-058253和日本专利公开No.10-099961中披露的背景技术，仅模制半凝固浆体。因此，在将工件挤压成形之后，需要将它运送至夹物模压模具。由于必须进行挤压、运送和夹物模压三种过程，因此花费长的时间才能获得接合件。

而且，由本发明的发明人进行的透彻研究已经表明，如在日本专利公开No.50-089215中披露的那样，当从用于灌注熔融金属的工艺的开始到用于灌注熔融金属的工艺的结束不间断地向熔融金属施加振动时，易于在凝固体中形成空洞。

由于空洞是空的，因此靠近空洞的区域中的凝固体的强度不强，延展性不高。因此，日本专利公开No.50-089215中披露的背景技术提出了关于保持凝固体的强度足够强和延展性足够高的某种困难的关注。

发明内容

本发明的大体目标是提供一种接合件，其中以增强的接合强度将插入件和在插入件周围模制的材料彼此接合在一起。

本发明的主要目标是提供一种防止在其中形成空洞的接合件。

本发明的另一个目标是提供一种制造上述接合件的方法。

本发明的又一个目标是提供用于制造接合件的设备，其中以增强的接合强度将工件和半凝固浆体彼此接合在一起。

本发明的又一个目标是提供一种用于在缩短的时间周期内制造接合件的设备。

本发明的再一个目标是提供一种能够去除半凝固浆体的氧化膜的冲压方法。

根据本发明，为了获得预先部分或全部放置在模具组件中的工件和灌注在模具组件中的熔融金属的凝固体或与工件一起预先放置在模具组件中的半凝固浆体的接合件，使半凝固浆体或熔融金属在工件的端面上相对流动，同时在工件和半凝固浆体或熔融金属之间产生摩擦，所述摩擦足够大，以破坏存在于熔融金属或半凝固浆体的表面上的钝化膜。

术语″相对流动″包括其中半凝固浆体或熔融金属在保持静止的工件的端面上流动的情况，其中工件相对于保持静止的半凝固浆体或熔融金属移动的情况，以及其中工件相对于正在流动的半凝固浆体或熔融金属移动的情况。

根据考虑了上述构思的本发明的第一实施方式，提供了一种制造接合件的方法，该方法包括下述步骤：

将至少一种半凝固浆体和至少两个工件放置在模具组件中；

夹紧模具组件，以将半凝固浆体模压成形状与型腔互补，并使半凝固浆体流动至工件的各个夹物模压区域；以及

使半凝固浆体凝固；

其中在夹物模压区域附近对已经流动至夹物模压区域的半凝固浆体进行夹物模压。

根据本发明，在冲压工艺中，半凝固浆体被挤压在工件上并与工件的夹物模压区域滑动接触。所述滑动接触增加半凝固浆体和夹物模压区域之间的摩擦力，结果是存在于半凝固浆体的表面上的钝化膜(氧化膜)破裂，使内部浆体流出。

已经流出的浆体不具有氧化膜，并且因此相对于夹物模压区域具有良好的润湿性。因此，根据本发明，由所述浆体非常好地湿润工件的夹物模压区域。当所述浆体随后凝固成凝固体时，凝固体和工件牢固地接合在一起。换句话说，能够由合金类型彼此不同的金属材料制造接合强度极好的夹物模压件。

而且，根据本发明，防止在喷射模塑工艺中处于固液共存相的熔融金属在流动时凝固，因此不发生填充故障。因此，可以有效地制造甚至大尺寸的夹物模压件。

可以在半凝固浆体设置在工件之间或半凝固浆体设置在工件上的情况下夹紧模具组件。

根据本发明的第二实施方式，提供了一种通过将放置在模具组件中的半凝固浆体和工件彼此接合来制造接合件的方法，该方法包括下述步骤：

在模具组件或工件上在半凝固浆体流过的区域中形成脊部；

当夹紧模具组件以形成型腔时使脊部形成限制部；

向半凝固浆体施加载荷，从而使半凝固浆体流过限制部；以及

至少将工件的相对于半凝固浆体流动的方向定位在脊部的上游的区域接合至半凝固浆体。

根据本发明，限制部增加半凝固浆体的流阻。具有增加的流阻的半凝固浆体以大的作用力挤压限制部的脊部。换句话说，半凝固浆体挤压脊部的作用力增加。

因此，半凝固浆体和脊部之间的摩擦力增加。结果，存在于半凝固浆体的表面上的钝化膜(氧化膜)破裂，使内部未凝固的浆体流出。

所述浆体相对于工件具有良好的润湿性。因此，根据本发明，工件由所述浆体非常好地湿润。当所述浆体凝固成模制体时，模制体和工件彼此牢固地接合在一起。换句话说，能够由合金类型彼此不同的金属材料制造接合强度极好的夹物模压件。

如果流阻由所述限制部过度增加，则将不容易用半凝固浆体填满型腔。因此，限制部优选应当具有在从10％至40％的范围内的横截面面积缩小率。

根据本发明的第三实施方式，提供了一种通过将半凝固浆体和工件彼此接合在一起来制造接合件的方法，该方法包括下述步骤：

用第一模具支撑工件；

将半凝固浆体放置在工件的端面上；

用工件的端面、第二模具和浆体回流防止部件形成围绕半凝固浆体的空间；以及

用第二模具挤压半凝固浆体以使其在工件的端面上滑动；

其中浆体回流防止部件阻挡通过第二模具挤压而流动的半凝固浆体。

根据喷射模塑工艺，半凝固浆体主要仅在其表面层未充分挤压工件的情况下流动。因此，半凝固浆体未被压缩，且其表面层不破裂。

根据本发明，执行冲压工艺，以将半凝固浆体挤压在工件的端面上。半凝固浆体的表面层具有比其内部高的固相率。因此，在本发明中，高固相率的表面层保持与工件的端面滑动接触。因此，有效地去除表面层上的氧化膜。

而且，根据本发明，半凝固浆体的由浆体压模挤压的表面层(即氧化膜)破裂，因为半凝固浆体被挤压和压缩。

未被氧化的浆体通过裂缝流出并开始沿着工件的端面流动。未被氧化的浆体非常好地湿润并紧密接触各种金属材料，随后冷却并凝固成模制体。结果，在工件和所述浆体之间未形成氧化膜。因此，在浆体冷却时通过相互扩散制造具有极好接合强度的接合件。

优选地，由第三模具挤压工件，以对工件进行成形。在这种情况中，半凝固浆体和工件都能够由一种制造设备成形。因此，可以降低设备投资，并且可以在短的时间内有效地制造接合件。

根据本发明的第三实施方式，提供了一种通过将半凝固浆体和工件彼此接合在一起制造接合件的设备，包括：

用于支撑工件的第一模具；

第二模具，用于挤压放置在工件的端面上的半凝固浆体；和

浆体回流防止部件，该浆体回流防止部件与工件的端面和第二模具协作限定围绕半凝固浆体的空间；

其中浆体回流防止部件阻挡通过由第二模具挤压而流动的半凝固浆体。

采用上述配置，如上所述，可以容易地制造具有极好接合强度的接合件。

如果所述设备还包括用于挤压工件的第三模具，并且第三模具对工件进行成形，则半凝固浆体和工件都可以由一种制造设备成形。因此可以在短的时间内有效地制造接合件。由于设备投资降低，因此该设备在成本方面存在优势。

工件回流防止部件和第三模具可以设置为一个部件或分开的部件。

根据本发明的第四实施方式，提供了一种接合件，该接合件被夹物模压，使得工件的末端由半凝固浆体的凝固体包围，

其中所述末端突破凝固体的表面上的氧化膜，并在不存在氧化膜的凝固体内部接合至凝固体。

根据本发明，工件的末端嵌入半凝固浆体的不存在氧化膜的区域，即，半凝固浆体的金属表面暴露的区域，并保持与所述金属表面接触。半凝固浆体的不存在氧化膜的区域具有良好的润湿性。因此，工件的末端由半凝固浆体湿润并与之紧密接触，半凝固浆体随后凝固成凝固体。凝固体和工件彼此牢固地接合在一起。换句话说，甚至由不同合金类型的金属材料也能够制造具有接合强度极好的夹物模压区域的接合件。

根据本发明的第四实施方式，提供了一种制造接合件的方法，该方法通过冲压使放置在模具组件中的半凝固浆体变形以对工件的末端进行夹物模压且随后使半凝固浆体凝固，从而制造接合件，该方法包括下述步骤：

使工件的所述末端抵靠在半凝固浆体上，将所述末端相对地挤压在半凝固浆体上，以使所述末端突破半凝固浆体的表面上的氧化膜，并且随后将所述末端嵌入半凝固浆体中。

当执行上述步骤时，由于半凝固浆体的表面上的氧化膜由工件的末端破坏，因此所述末端嵌入半凝固浆体的不存在氧化膜的区域中。当半凝固浆体挤压在工件上的同时相对于工件滑动时，摩擦使工件上的氧化膜破裂。在其中嵌入工件的末端的区域中，具有在表面上的氧化膜破裂时暴露的金属表面的工件面对并接触半凝固浆体，当从半凝固浆体的表面上去除氧化膜时半凝固浆体的金属表面露出。

通过上述步骤，其金属表面通过嵌入半凝固浆体而暴露的工件的末端由半凝固浆体的暴露金属湿润和与之紧密接触。当已经湿润并紧密接触工件的所述末端的半凝固浆体凝固成凝固体时，凝固体和工件牢固地接合在一起，因此可以获得具有接合强度极好的夹物模压区域的接合件。

为了形成这种夹物模压区域，例如，工件的所述末端可以垂直地设置在半凝固浆体的下端部和上端部之间，并且随后可以冲压半凝固浆体。

在任一种情况中，工件可以被挤压成形。因此，能够容易、简单且有效地制造指定形状的接合件。

根据本发明的第五实施方式，提供了一种通过将放置在模具组件中的半凝固浆体和工件彼此接合在一起制造接合件的方法，该方法包括下述步骤：

在将工件放置在模具组件中之前或之后，使工件具有一温度，在该温度处，包含在半凝固浆体中的金属元素能够扩散到工件中并且包含在工件中的金属元素能够扩散到半凝固浆体中；以及

对与工件一起放置在模具组件中的半凝固浆体进行模压，并使半凝固浆体在工件的至少一个端面滑动。

在工件的半凝固浆体已经在其上滑动的端面上，约10nm的薄氧化膜破裂。当半凝固浆体沿着工件的端面滑动时，存在于半凝固浆体的表面上的氧化膜也破裂。根据本发明，具有在所述表面上的氧化膜破裂时暴露的金属表面的工件面对并接触半凝固浆体，当从半凝固浆体的表面上去除氧化膜时半凝固浆体的金属表面露出。

其氧化膜破裂的半凝固浆体相对于工件的不存在氧化膜的区域，即金属，展现出良好的润湿性。因此半凝固浆体湿润并紧密接触工件，随后凝固成凝固体。凝固体和工件牢固地接合在一起。

半凝固浆体的构成元素，如Si扩散到工件中，因为工件的温度已经达到包含在半凝固浆体中的金属元素可以扩散到工件中的水平。同时，工件的构成元素，如Mg，扩散到半凝固浆体或其凝固体中。

因此，根据本发明，工件和半凝固浆体的凝固体通过扩散接合彼此接合在一起。因此，可以制造具有接合强度极好的接合区域的接合件。

如果半凝固浆体由包含作为主添加元素的Si的铝合金制成，则工件的温度可以设为395℃。因此，包含在半凝固浆体中的Si可以充分地扩散到工件中。

半凝固浆体优选应当在10mm或更大的距离范围内滑动。如果半凝固浆体在小于10mm的距离内滑动，则不能充分地破坏工件的表面上的氧化膜。

为了增加工件的温度，工件可以保持与半凝固浆体接触。具体地，工件的温度由从半凝固浆体传递的热量增加。

可替换地，热量可以从模具组件传递至工件。更具体地，可以在进行冲压工艺之前充分地预加热模具组件。可替换地，工件可以在模具组件外面被预加热，随后可以被放置在模具组件中。

根据本发明的第六实施方式，提供了一种制造工件和熔融金属的凝固体的接合件的方法，工件预先部分地或全部放置在模具组件中，熔融金属灌注在模具组件中，该方法包括下述步骤：

控制振动施加装置，以在熔融金属的保持与工件接触的接触区域的温度等于或高于液相线温度时向工件施加振动，并在所述温度下降为低于液相线温度时停止施加振动。

为了防止将振动施加至处于固液共存相的熔融金属，可以在接触区域的温度就要(即将)下降为低于液相线之前关闭振动施加装置。

如果振动施加至处于固相的熔融金属，则形成空洞，因为非接触区域的固相和液相被搅动成搅动的固-液相。根据本发明，由于仅在接触区域处于液相时施加振动，则防止出现搅动的固-液相，因此防止形成空洞。

通过如上文所述的那样施加振动，熔融金属和工件上的氧化膜都被破裂。其氧化膜破裂的熔融金属展现出良好的润湿性。由于工件的氧化膜也破裂，因此熔融金属和工件彼此非常好地湿润并紧密接触。由于这种协同作用，工件和凝固体以良好的接合强度接合在一起。

如果熔融金属和工件之间的温差大，则在熔融金属已经与工件接触以形成接触区域之后紧接着，由工件从接触区域上剥夺热量。接触区域的温度快速降低到液相线温度以下。结果，接触区域凝固。当新的熔融金属积聚在接触区域上，由从新的熔融金属传递的热量使接触区域再次熔化。

在这种情况中，在接触区域凝固之前和接触区域重新熔化之后，优选应当向熔融金属施加振动。具体地，在熔融金属与工件接触以形成接触区域之后紧接着接触区域保持处于液相时，以及在通过由工件剥夺热量而已经凝固的接触区域由从熔融金属的保持与工件不接触的非接触区域传递的热量变回液相时，可以向工件施加振动。

因此能够容易地制造没有空洞且展现出足够的接合强度的接合件。

优选应当以100Hz或更低的频率向工件施加振动。超声波振动的不足在于，存在传输损耗，并且超声波振动器易于具有差的冲击阻力。如果使用用于施加低频范围的振动的振动施加装置，则这些不足不易于出现。

根据工件的形状，可以通过旋转工件而向工件施加振动。

附图说明

图1为由根据本发明实施方式的制造夹物模压件的方法制造的夹物模压件的示意性整体截面俯视图；

图2为图1中示出的夹物模压件的局部放大垂直剖面图；

图3为模具设备的模具的前侧的示意性垂直剖面图；

图4为模具设备的模具的后侧的示意性垂直剖面图；

图5为提供图3中示出的模具设备的模子的示意性整体俯视图；

图6为示出图3中示出的已经被夹紧的模具设备的模具的前侧的示意性垂直剖面图；

图7为示出图3中示出的已经被夹紧的模具设备的模具的后侧的示意性垂直剖面图；

图8为模具设备的模具的示意性局部垂直剖面图；

图9为仅图8中示出的模具设备的第一冲头降低时的模具的示意性局部垂直剖面图；

图10为第二冲头从图9中示出的状态降低以便夹紧模具设备时模具的示意性局部垂直剖面图；

图11为处于图10中示出的状态的模具的一部分的放大俯视图；

图12为其中未形成限制部的模具的一部分的放大俯视图；

图13为示出由限制部提供的横截面面积缩小率和接合件的接合区域的接合强度的图表；

图14为用于制造根据本发明第三实施方式的第一例子的接合件的设备(冲压设备)的示意性局部截面正视图；

图15为示出其中图14中示出的冲压设备的工件压模抵靠在工件上的方式的示意性局部截面正视图；

图16为示出工件由工件压模挤压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视图；

图17为示出放置在工件上的半凝固浆体由浆体压模挤压并被成形为与浆体压模的下端面的形状互补的方式的示意性局部截面正视图；

图18为用于制造根据本发明第三实施方式的第二实施例的接合件的设备(冲压设备)的示意性局部截面正视图；

图19为示出其中图18中示出的冲压设备的浆体回流防止部件抵靠在工件上的方式的示意性局部截面正视图；

图20为示出放置在工件上的半凝固浆体由浆体压模挤压并被成形为与浆体压模的下端面的形状互补的方式的示意性局部截面正视图；

图21为示出其中浆体压模与模制体隔开的方式的示意性局部截面正视图；

图22为示出其中图18中示出的冲压设备的工件压模抵靠在工件上的方式的示意性局部截面正视图；

图23为示出其中工件由工件压模挤压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视图；

图24为根据本发明第四实施方式的作为接合件的汽车乘客车厢门的示意性整体垂直剖面图；

图25为沿着图24的XXV-XXV线截取的剖视图；

图26为用于制造图24中示出的汽车乘客车厢门的模具设备的示意性垂直剖面图；

图27为示出其中工件由图26中示出的模具设备成形为第二门框部件的方式的示意性垂直剖面图；

图28为示出其中半凝固浆体在图27中示出的状态之后开始流动的方式的示意性垂直剖面图；

图29A和29B为示出浆体的流动进度以及半凝固浆体和第二门框部件的端部之间的位置关系的局部放大垂直剖视图；

图30为模具设备的示意性垂直剖面图，示出了其中半凝固浆体被成形为第一接合部件的方式；

图31为模具设备的示意性垂直剖面图，示出了其中模具设备打开、露出汽车乘客车厢门的方式；

图32为示出由根据本发明第五实施方式的制造方法制造的作为接合件的汽车乘客车厢门的示意性整体垂直剖面图；

图33为沿着图32的XXXIII-XXXIII线截取的剖视图；

图34为SEM照相图示，示出了其中包含在汽车乘客车厢门的接合部件中的元素Si扩散到其第二门框部件中以形成扩散结的方式；

图35为用于制造图32中示出的汽车乘客车厢门的模具设备的示意性垂直剖面图；

图36为示出其中工件由图35中示出的模具设备成形为第二门框部件的方式的示意性垂直剖面图；

图37为示出半凝固浆体在图36中示出的状态之后开始流动的方式的示意性垂直剖面图；

图38A和38B为示出浆体的流动进度以及半凝固浆体和第二门框部件的端部之间的位置关系的局部放大垂直剖视图；

图39为模具设备的示意性垂直剖面图，示出了其中半凝固浆体被成形为第一接合部件的方式；

图40为模具设备的示意性垂直剖面图，示出了其中模具设备打开、露出汽车乘客车厢门的方式示意性垂直剖面图；

图41为示出由在半凝固浆体的多种不同温度和工件(第二门框部件)的多种不同温度下执行的冲压工艺实现的接合程度的图表；

图42为示出工件(第二门框部件)的温度和冲压工艺的接合效率之间的关系的图表；

图43为示出其中将半凝固浆体放置在放置在另一模具设备中的工件的上端面上的方式的示意性垂直剖面图；

图44为示出其中在图43中示出的状态之后模制半凝固浆体的方式的示意性垂直剖面图；

图45为示出执行根据本发明第六实施方式的制造接合件的方法的模具组件的示意性垂直剖面图；

图46为示出在灌注的熔融金属的温度变化时工件的温度如何变化的图表；

图47为示出灌注的熔融金属的温度如何变化的图表；

图48为示出将振动施加至工件的定时和接合状态的表；以及

图49为示出由根据本发明第六实施方式的制造接合件的方法制造的作为接合件的轮子的示意性整体剖视图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。

首先，下文将描述用于进行冲压工艺的第一实施方式。

图1为作为接合件的夹物模压件10的示意性整体截面俯视图。夹物模压件10具有三个中空金属管12a-12c和接合部件14a-14c，并用作汽车车体的副车架，每个中空金属管都用砂芯填充，每个接合部件插在所述中空金属管12a-12c中的相邻的两个之间。

接合部件14a-14c分别连接中空金属管12a、12b的末端，中空金属管12b、12c的末端，以及中空金属管12a、12c的末端。根据第一实施方式，中空金属管12a-12c由一种类型的金属材料制成，接合部件14a-14c由一种类型的金属材料制成并且属于不同于中空金属管12a-12c的合金类型。例如，中空金属管12a-12c和接合部件14a-14c分别由，但不限于，铝合金A5052、AC4CH(二者都符合JIS)制成。

中空金属管12a、12c沿大致垂直于中空金属管12b延伸的方向延伸，并且设置为彼此基本平行。因此，连接中空金属管12a、12c的末端的接合部件14c比其余的接合部件14a、14b长很多。以下也可以将接合部件14c称为桥接部件14c。

图2为如从由图1中的箭头指示的方向观看时的垂直剖面图。如从图2中可以看到那样，中空金属管12b的末端嵌入接合部件14b中。如随后描述的那样，所述嵌入通过夹物模压实现。虽然未示出，但中空金属管12a、12b的末端也被夹物模压到接合部件14a中，类似地，中空金属管12c的末端被夹物模压到接合部件14b中。中空金属管12a、12c的另一个末端被夹物模压到接合部件14c的水平部分中。如将从前文理解的那样，在夹物模压件10中，中空金属管12a-12c中的任一个插入接合部件14a-14c中的相邻的两个之间。

夹物模压件10可以通过模具设备20制造，模具设备20的前侧和后侧在图3和4中示出的对应的示意性垂直剖视图中被图示。

模具设备20具有作为模具的模子22和冲头24。如图3-5所示，模子22和冲头24具有限定在其中的对应的凹槽26、28。当模子22和冲头24被夹紧在一起时，凹槽26、28中的空间组合成具有与夹物模压件10的形状互补的形状的型腔30(参见图6和7)。

如图3-5所示，模子22具有限定在它的规定区域中的提供凹槽26的凹陷32a-32c，并且还具有凸台34a-34c，每个凸台都设置在凹陷32a-32c中的相邻的两个之间。大致圆锥形半凝固浆体36a-36d分别放置在凹陷32a-32c中，中空金属管12a-12c分别放置在凸台34a-34c上。如图5所示，中空金属管12a-12c中的任一个插入半凝固浆体36a-36d中的相邻的两个之间。在图5中，其中放置半凝固浆体36a-36d和中空金属管12a-12c的大致位置由虚线指示。

冲头24(参见图3和4)可以由抬升和降低机构(未示出)向着或远离模子22移动。当抬升和降低机构向着模子22移动冲头24时，冲头24和模子22被夹紧在一起，形成型腔30(参见图6和7)。

冲头24(参见图3和4)具有用于挤压半凝固浆体36a-36d的浆体挤压器38a-38c。在这些浆体挤压器38a-38c中，浆体挤压器38a、38b分别挤压半凝固浆体36a、36b，剩余的浆体挤压器38c同时挤压两个半凝固浆体36c、36d(参见图4)。

冲头24还具有用于密封中空金属管12a-12c的工件密封件40a-40c(参见图3)。工件密封件40a-40c分别单独密封中空金属管12a-12c，并且防止半凝固浆体流入中空金属管12a-12c。

由如此构造的模具设备20的按如下步骤执行根据第一实施方式的制造夹物模压件(接合件)10的方法：

首先，中空金属管12a-12c分别放置在凸台34a-34c上，在此之后，半凝固浆体36a-36d分别放置在凹陷32a-32c中。可替换地，半凝固浆体36a-36d可以首先分别放置在凹陷32a-32c中，随后中空金属管12a-12c可以分别放置在凸台34a-34c上。

如上所述，例如由A5052制成的中空金属管可以被选择为中空金属管12a-12c，例如由AC4CH制成的半凝固浆体可以被选择为半凝固浆体36a-36c。半凝固浆体36a-36d在它们的表面上具有钝化氧化膜，其是在所述表面被大气中的氧气氧化时形成的。

随后，抬升和降低机构被启动以降低冲头24。当冲头24降低时，使浆体挤压器38a-38c与半凝固浆体36a-36d接触，向半凝固浆体36a-36d施加压力。结果，半凝固浆体36a-36d被压缩并开始流动。由于中空金属管12a-12c中的任一个插入半凝固浆体36a-36d中的相邻的两个之间，因此半凝固浆体36a-36d流向中空金属管12a-12c的邻近端。

当冲头24进一步降低时，中空金属管12a-12c由工件密封件40a-40c密封。在一些情况中，当中空金属管12a-12c由工件密封件40a-40c密封时，中空金属管12a-12c可以成形为与工件密封件40a-40c和凸台(型腔30)的形状互补。

当冲头24降低且模子22和冲头24被夹紧在一起时，形成型腔30(参见图6和7)。如图6所示，半凝固浆体36a围绕中空金属管12a、12b的对应末端，半凝固浆体36b围绕中空金属管12b的另一端和中空金属管12c的末端。类似地，半凝固浆体36c、36d围绕中空金属管12a、12c的另外的末端。

当半凝固浆体36a-36d围绕中空金属管12a-12c的末端时，由中空金属管12a-12c的各个末端阻止半凝固浆体36a-36d流动。因此，半凝固浆体36a-36d的流阻增加。

当半凝固浆体36a-36d的流阻增加时，半凝固浆体36a-36d以增加的压力挤压中空金属管12a-12c的各个末端。因此，半凝固浆体36a-36d和中空金属管12a-12c的各个末端之间的摩擦力增加，因此半凝固浆体36a-36d的表面上的氧化膜由增加的摩擦力破坏。

换句话说，根据第一实施方式，表面层由从中空金属管12a-12c的各个末端向半凝固浆体36a-36d施加的摩擦阻力破坏，由此允许内部浆体流出。由于内部浆体未被氧化，因此它们相对于其它金属材料是高度润湿的。

使具有良好的润湿性的浆体与中空金属管12a-12c的各个末端接触，即，中空金属管12a-12c的各个末端由浆体湿润并保持与浆体紧密接触。随后浆体被冷却并凝固成接合部件14a、14b。因此能够将中空金属管12a-12c的各个末端和接合部件14a、14b彼此接合在一起，同时防止在所述末端和浆体之间形成氧化膜，并且，夹物模压件10被制成接合件。

同时，被压缩和成型的半凝固浆体36c、36d彼此接合在一起并冷却和凝固成桥接部件14c。由于上文描述的原因，桥接部件14c和中空金属管12a、12c以增加的强度彼此接合在一起。

采用如此制成的夹物模压件10，中空金属管12a-12c中的相邻的两个和接合部件14a-14c中的插入其间的任一个以增加的强度彼此接合在一起，因为如从前文可以看到的那样，防止在中空金属管12a-12c和接合部件14a-14c之间形成氧化膜。

根据第一实施方式，如上所述，使半凝固浆体36a-36d流入中空金属管12a-12c的对应的末端的周围，从而增加半凝固浆体36a-36d的流阻，以破坏半凝固浆体36a-36d的表面上的氧化膜。因此，能够牢固地接合不同合金类型的金属材料。

由于使用半凝固浆体36a-36d，防止出现否则在喷射模塑处于固液共存相的熔融金属时引起的模具填充故障。因此，即使夹物模压件10的尺寸大，也可以有效地制造它。

根据第一实施方式，中空金属管12a-12c未被成型。然而，根据夹物模压件10的形状，可以在压缩和模压半凝固浆体的同时对中空金属管12a-12c进行成型。

中空金属管也可以插入半凝固浆体36c、36d之间，等等。

半凝固浆体36a-36d插入中空金属管12a-12c之间。然而，半凝固浆体36a-36d可以放置在中空金属管12a-12c上，随后可以夹紧模具设备，从而使半凝固浆体36a-36d从中空金属管12a-12c流动至夹物模压位置。

而且，在第一实施方式中，采用了四种半凝固浆体36a-36d。然而，可以根据夹物模压件的形状选择半凝固浆体的数量，在某些情况中即使一种半凝固浆体也是足够的。

如果采用多种半凝固浆体，则它们可以由不同合金类型的金属制成。

而且，在第一实施方式中，图示了用于制造副车架的模具。然而，模具不限于图示的结构。由半凝固浆体夹物模压的工件(夹物模压件)不限于中空金属管，而是可以为多种形状的部件，如实心柱状部件、铸件等等。

下文将描述第二实施方式。在第二实施方式中，还进行冲压工艺。

图8为用于进行冲压工艺的模具设备110的示意性局部垂直剖面图。模具设备110用来制造作为接合件的轮子。在图8中，附图标记112、114分别表示作为工件的轮缘和作为轮盘的原料的半凝固浆体。在第二实施方式中，轮缘112和半凝固浆体114为不同合金类型的金属材料。

模具设备110具有用作模具的模子116、第一冲头118和第二冲头119。模子116具有限定在其中的环形插槽120，轮缘112大部分插入环形插槽120中，仅其上端部暴露。近似为圆柱形形状的半凝固浆体114放置在模子116的与环形插槽120隔开的指定部分上。

第一冲头118具有基本同心地限定在其中的插入孔121。第二冲头119在第一冲头118和第二冲头119与模子116隔开最远的地方插入插入孔121。换句话说，第一冲头118由第二冲头119围绕。

第一冲头118和第二冲头119可以由对应的抬升和降低机构(未示出)单独地向着和远离模子116移动。例如，如图9所示，当第二冲头119保持静止时，第一冲头118向着模子116降低。

随后，第二冲头119降低至最靠近模子116，因此它们被夹紧在一起，形成型腔122(参见图10)。第一冲头118具有限定在其中的作为型腔122的一部分的凹槽124。

轮缘112的从环形插槽120突出的上端部包括向第一冲头118和第二冲头119延伸的环形脊126(参见图8)。半凝固浆体114放置在大致与环形脊126的中心对齐的位置。

如随后描述的那样，当模子116、第一冲头118和第二冲头119被夹紧在一起时，环形脊126在型腔122中形成限制部128(参见图10)。当半凝固浆体114流过限制部128时，其流阻由于限制部128而增加。

采用图11中示出的A、B，由下述公式(1)表示限制部128的横截面面积缩小率：

横截面面积缩小率[％]＝100×(A-B)/A                …(1)

其中A表示型腔122在环形脊126的起始端部130处的横截面面积，B表示限制部128的最小横截面面积。

如果横截面面积缩小率过小，则不足以增加半凝固浆体114的流阻。另一方面，如果横截面面积缩小率过大，则将不容易使半凝固浆体114流动。为了避免这些困难，优选的是将横截面面积缩小率设为在从10％至40％的范围内的值。如果环形脊126的高度被选择为使得横截面面积缩小率被设置为在从10％至40％的范围内的值，则合适的流阻施加至半凝固浆体114。

以下将描述由如此构造的模具设备110执行的根据第二实施方式的冲压工艺(制造接合件的方法)。

首先，轮缘112插入模子116中的环形插槽120中，随后半凝固浆体114放置在模子116的指定部分上。半凝固浆体114为已经由其它的模具设备制造的处于固液共存相的浆体。因此，放置在模子116上的半凝固浆体114流动的机会很小。

从其内部不凝固的事实可以理解，半凝固浆体114具有高温。因此，半凝固浆体114的表面由大气中的氧气氧化，产生作为钝化膜的氧化膜。

随后，如图9所示，抬升和降低机构启动以降低第一冲头118。当第一冲头118的降低完成时，第二冲头119降低至与半凝固浆体114挤压接触。

当第二冲头119降低至与半凝固浆体114挤压接触时，第二冲头119向半凝固浆体114施加压力。结果，半凝固浆体114被压缩且随后开始流动。由于半凝固浆体114大致同心地定位在环形脊126内，因此半凝固浆体114流向环形脊126。

当第二冲头119降低其最大行程且模子116、第一冲头118和第二冲头119被夹紧在一起时，它们形成型腔122，如图10所示。半凝固浆体114沿着环形脊126上升，随后填满凹槽124。

不需要环形脊126以将半凝固浆体114变形为盘形。如图12所示，普通轮缘112没有环形脊126。采用普通轮缘112，半凝固浆体114到达凹槽124，其流阻基本上保持不变。

然而，根据第二实施方式，如图8-11所示，轮缘112包括位于其上端部中的环形脊126，提供了半凝固浆体114从中流过的窄通道。换句话说，限制部128由沿阻碍半凝固浆体114流动的方向延伸的环形脊126限定。因此，当半凝固浆体114流过限制部128流向凹槽124时，半凝固浆体114的流阻增加。

当半凝固浆体114的流阻增加时，半凝固浆体114施加的挤压环形脊126的压力增加。因此，半凝固浆体114和环形脊126之间的摩擦力增加，随后使半凝固浆体114的表面上的氧化膜破裂。

换句话说，根据第二实施方式，在半凝固浆体114即将或就要通过限制部128之前，它经受来自环形脊126的摩擦阻力，随后半凝固浆体114的表面破裂，从而使内部的浆体流出。流出的浆体未被氧化，且相对于其它金属材料具有良好的润湿性。

使具有良好的润湿性的浆体与环形脊126的相对于半凝固浆体114流动所沿的方向的上游部，即，起始端部130接触。因此，起始端部130被湿润并与浆体紧密接触。随后，浆体冷却并凝固，由此它被接合至起始端部130，同时防止在起始端部130和浆体之间形成氧化膜，从而制造作为接合件的轮子。

在如此制造的轮子中，轮缘112和轮盘以增加的强度彼此接合在一起，因为如从前文可以理解的那样，防止在环形脊126的起始端部130和浆体之间，或者换句话说，在轮缘112和轮盘之间形成氧化膜。

根据第二实施方式，如上所述，由于半凝固浆体114的流阻通过在型腔122中设置限制部128而增加，从而破坏半凝固浆体114的表面上的氧化膜，因此能够牢固地接合不同合金类型的金属材料。

在第二实施方式中，限制部128由轮缘112(工件)上的环形脊126提供。然而，限制部128例如可以由第一冲头118或第二冲头119上的环形脊126提供。

图13为示出在其中由具有50％的固相率的铝合金AC4CH(JIS)的半凝固浆体114形成的轮盘接合至铝合金A5182(JIS)的轮缘112的情况中的横截面面积缩小率与轮缘112和轮盘之间的接合强度之间的关系的表。在图13中，模具的横截面面积缩小率是指由模具中的限制部128提供的横截面面积缩小率，工件的横截面面积缩小率是指由轮缘112上的限制部128提供的横截面面积缩小率。图13还示出了其中模具或轮缘112没有限制部128的比较例。

通过抗拉试验评估接合强度。具体地，为发明例1-9和比较例中的每一个制造五个样品，并且沿相反的方向撕开每个样品中接合在一起的轮盘和轮缘112。当所有五个样品中的轮缘112破裂时，所述五个样品的组被判断为″好(good)″。当轮盘和轮缘112在所有五个样品中的接合区域中分离时，它被判断为″差(poor)″。当一些样品中的轮缘112破裂而其它样品中的轮盘和轮缘112分离时，它被判断为″稍好(slightly good)″。

如从图13中可以看到的那样，发明例1-9的样品组都未被判断为″差″，比较例的样品组被判断为″差″。从这些结果将清楚地看出，设置在型腔122中的限制部128增加了接合强度。

在第二实施方式中，图示了用于制造轮子的模具。然而，模具不限于图示的结构。

以下将描述第三实施方式。在第三实施方式中，也进行与上述实施方式一样的冲压工艺。

图14为根据本发明的第三实施方式的第一例的冲压设备210的示意性局部截面正视图。冲压设备210是用于制造接合件的设备。冲压设备210具有底板212、定位并固定至底板212的固定模子214、相对固定模子214以包围关系设置的工件支撑模216(第一模具)、用于挤压半凝固浆体SL的浆体压模218(第二模具)、以及用于挤压工件W的工件压模220(第三模具)。如随后描述的那样，工件压模220兼作用于阻挡流动的半凝固浆体SL的浆体回流防止部件。在第一例中，工件W和半凝固浆体SL分别由但不限于铝合金A5052、AC4CH(都符合JIS)制成。

安装在基本为平板形式的底板212上的固定模子214具有从其远端部上的台肩222突出的成形突起224。如随后描述的那样，工件W成形为与成形突起224互补。

在固定模子214设置在其间的情况下，工件支撑模216能够由汽缸装置225a、225b的对应的活塞杆226a、226b垂直移位。具体地，当活塞杆226a、226b延伸或收缩时，由座230固定至活塞杆226a、226b的远端的工件支撑模216抬升或降低。

浆体压模218和工件压模220安装在位于底板212对面的支撑板234上。浆体压模218设置在由工件压模220夹在中间的位置处，并定位和固定至支撑板234。

浆体压模218具有弯曲的下端面。因此，半凝固浆体SL成形为与浆体压模218的弯曲下端面的形状互补。

汽缸装置235a、235b具有对应的从支撑板234向下延伸的各活塞杆236a、236b，座238安装在活塞杆236a、236b的下端上。工件压模220被以面对工件W的方式支撑在座238上。

汽缸装置235a、235b的压力被设置为大于汽缸装置225a，225b的压力的水平。

工件压模220具有成形为与成形突起224互补的台阶242。换句话说，台阶242具有基本面对成形突起224的边缘的边缘。

支撑板234能够由抬升和降低装置(如，液压缸或类似物)(未示出)垂直移位。换句话说，支撑板234能够向着和远离底板212垂直移动。

半凝固浆体SL具有设置为与工件压模220中的每一个隔开的尺寸。当冲压设备210使其模具组件封闭时，半凝固浆体SL放置在由工件W、工件压模220和浆体压模218限定的空间244中，如图15所示。

根据第三实施方式的第一例的冲压设备210基本上如上所述的那样构造。以下将联系冲压工艺(制造接合件的方法)描述冲压设备210的操作和优点。

由冲压设备210按如下执行冲压工艺：

首先，如图14所示，基本上为平板形式的工件W放置在工件支撑模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现在被支撑在工件支撑模216上。此时，所有的活塞杆226a、226b、236a、236b都处于伸展状态。

随后，半凝固浆体SL放置在工件W的上端面上的指定位置。半凝固浆体SL预先由其它的模具设备制成，并以固液共存相取出。因此，简单地放置在工件W上的半凝固浆体SL流动的机会很小。半凝固浆体SL的表面由大气中的氧气氧化，产生作为钝化膜的氧化膜。

抬升和降低装置(未示出)被启动以向着底板212降低支撑板234。与支撑板234一起，浆体压模218和工件压模220也被降低。如图15所示，最初使工件压模220抵靠在工件W上。工件W的上端面、工件压模220的侧面、以及浆体压模218的弯曲的下端面共同限定位于其间的空间244，半凝固浆体SL放置在空间244中。

当支撑板234进一步降低时，工件W的中部由工件压模220的台阶242挤压，如图16所示。在来自工件压模220的压力下，活塞杆226a、226b收缩，因为如上所述，汽缸装置235a、235b的压力大于汽缸装置225a、225b的压力。

当活塞杆226a、226b收缩时，工件支撑模216向着底板212降低，直到工件支撑模216的上端面与固定模子214的台肩222平齐，由此工件W的已经由工件压模220的台阶242挤压的部分成形为与固定模子214的成形突起224的形状互补。因此完成工件W的成形。

随后，支撑板234进一步降低。活塞杆236a、236b开始接收来自工件支撑模216的反作用力，结果收缩，如图17所示。

浆体压模218的下端面挤压半凝固浆体SL。受挤压的半凝固浆体SL随后开始从其受压区域径向流动。流动的半凝固浆体SL最终由工件压模220的侧面阻挡。因此，防止半凝固浆体SL流出空间244。

半凝固浆体SL具有表面层，其固相率高于半凝固浆体SL的内部。因此，半凝固浆体SL的表面层在被压靠在工件W上的同时保持与工件W滑动接触。因为半凝固浆体SL保持与工件W滑动接触，则去除半凝固浆体SL的表面层上的氧化膜。

当半凝固浆体SL流动时，它由于被浆体压模218挤压而向外扩展，即，在被挤压时以与工件W的表面滑动接触的方式扩散。当半凝固浆体SL如此被压缩并扩展时，半凝固浆体SL的表面层(氧化膜)破坏并碎裂，由此引起内部浆体通过裂缝流出。流出的浆体未被氧化，并且相对于由具有不同合金类型的金属材料制成的工件W具有良好的润湿性。

根据第三实施方式的第一例，如上所述，具有良好润湿性的浆体保持与工件W的上端面接触。因此，工件W由浆体非常好地湿润并与浆体紧密接触。随后，浆体冷却并凝固成模制体P，在浆体被冷却的同时由于相互扩散而制成接合件。

在如此制成的接合件中，工件W和模制体P具有大的接合强度。这是因为，如从前文可以理解的那样，在防止在工件W和浆体之间形成氧化膜的同时将工件W和浆体彼此接合在一起，以便防止氧化膜插入工件W和模制体P之间。

根据第一实施方式，工件W被成形，并且半凝固浆体SL由相同的冲压设备210模制。因此，可以有效地制造接合件。

为了打开模具组件，抬升和降低装置可以被抬升。支撑板234抬升离开底板212，以将工件压模220和浆体压模218从固定模子214和工件支撑模216隔开。随后，汽缸装置225a、225b、235a、235b被启动以伸出活塞杆226a、226b、236a、236b，由此将工件支撑模216和浆体压模218返回到它们的初始位置(参见图14)。

在第三实施方式的第一例中，首先成形工件W，随后模压半凝固浆体SL。相反，可以在已经模压半凝固浆体SL之后成形工件W。以下将这种修改描述为第二例。

图18为根据本发明第三实施方式的第二例的冲压设备250的示意性局部截面正视图。冲压设备250也是用于制造接合件的设备。冲压设备250的那些与根据第三实施方式的第一例的冲压设备210的部件相同的部件由相同的附图标记表示，并且以下将不再详细描述它们。

冲压设备250具有底板212、固定模子214、工件支撑模216(第一模具)、用于挤压半凝固浆体SL的浆体压模218(第二模具)、以及用于挤压工件W的工件压模220(第三模具)。与根据第一实施方式的冲压设备210一样，工件支撑模216安装在由汽缸装置225a、225b的活塞杆226a、226b支撑的座230上。

工件压模220被支撑在具有限定在其中的通孔252的支撑板234上。液压缸(未示出)的活塞杆254延伸通过通孔252。浆体压模218支撑在安装在活塞杆254的下端上的座256上。

汽缸装置257a、257b具有对应的活塞杆258a、258b，活塞杆258a、258b垂直向下延伸并围绕支撑在座256上的浆体压模218设置。基本为中空圆筒形式的浆体回流防止部件260安装在活塞杆258a、258b的下远端上。

汽缸装置257a、257b的压力被设置为小于汽缸装置225a、225b的压力的水平。

支撑板234能够由抬升和降低装置(如，液压缸或类似物)(未示出)向着和远离底板212垂直移位。

半凝固浆体SL具有设置为使得它与浆体回流防止部件260隔开的尺寸。当冲压设备250使其模具组件封闭时，半凝固浆体SL放置在由工件W、浆体回流防止部件260和浆体压模218限定的空间264中，如图19所示。

根据第三实施方式的第二例的冲压设备250基本上如上所述的那样构造。以下将联系冲压工艺(制造接合件的方法)描述冲压设备250的操作和优点。

由冲压设备250按如下步骤执行冲压工艺：

首先，如图18所示，基本上为平板形式的工件W放置在工件支撑模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现在被支撑在工件支撑模216上。此时，所有的活塞杆226a、226b、258a、258b都处于伸展状态。随后，在其表面上具有氧化膜的半凝固浆体SL放置在工件W的上端面的指定位置处。

随后，液压缸(未示出)被启动以垂直向下推进活塞杆254，使浆体压模218和浆体回流防止部件260向着工件W下降。结果，如图19所示，使浆体回流防止部件260抵靠在工件W上。工件W的上端面、浆体回流防止部件260的内壁、浆体压模218的弯曲下端面共同限定位于其间的空间264，半凝固浆体SL放置在空间264中。

当活塞杆254被进一步推进(降低)时，如图20所示，活塞杆258a、258b开始收缩，因为汽缸装置257a、257b的压力小于汽缸装置225a、225b的压力。

基本上在活塞杆258a、258b收缩的同时，浆体压模218的下端面挤压半凝固浆体SL。受挤压的半凝固浆体SL随后开始从其受压区域径向流动，与在第一实施方式中一样。此时，半凝固浆体SL的固相率高的表面层被压靠在工件W上，由此去除氧化膜。当半凝固浆体SL在被压缩时流动时，表面层上的氧化膜破裂，使内部浆体通过在破裂的氧化膜中产生的裂缝流出。

因此，根据第三实施方式的第二例，未被氧化且因此具有良好的润湿性的浆体保持与工件W的上端面接触。因此，工件W由浆体非常好地湿润并与浆体紧密接触。随后，浆体冷却并凝固成模制体P，由此在浆体流动的同时由于相互扩散而制成具有良好接合强度的接合件，同时防止氧化膜插入工件W和模制体P之间。

流动的半凝固浆体SL最终由浆体回流防止部件260的内壁阻挡。因此，防止半凝固浆体S流出空间264。

在工件W和模制体P(半凝固浆体SL)彼此接合在一起后，工件W被成形。具体地，如图21所示，液压缸被启动以缩回(抬升)活塞杆254，以移动浆体回流防止部件260离开模制体P。在浆体回流防止部件260移动离开模制体P之后，汽缸装置257a、257b被启动以伸出活塞杆258a，258b，使浆体回流防止部件260返回其初始位置。

随后，抬升和降低装置(未示出)被启动以向着底板212降低支撑板234。在支撑板234下降时，工件压模220降低为抵靠在工件W上，如图22所示。

当支撑板234进一步降低时，如图23所示，工件W的端部由工件压模220挤压。在来自工件压模220的压力下，活塞杆226a、226b收缩。同时，模制体P可以由浆体回流防止部件260围绕。

当活塞杆226a、226b如此收缩时，工件支撑模216向着底板212降低。结果，弯曲凸起32a、32b使它们的顶面与固定模子214的台肩222平齐，工件W的由工件压模220的台肩222挤压的端部成形为与固定模子214的成形突起224的形状互补。因此完成工件W的成形。

根据第三实施方式的第二例，工件W被成形，并且半凝固浆体SL由相同的冲压设备250模制。因此，可以有效地制造接合件。

为了打开模具组件，抬升和降低装置以及活塞杆254可以被抬升。支撑板234抬升离开底板212，因此工件压模220移动离开固定模子214和工件支撑模216。随后，汽缸装置225a、225b被启动以伸出活塞杆226a、226b，由此将工件支撑模216返回到它们的初始位置(参见图18)。

在第一例和第二例中，半凝固浆体SL放置在工件W的大致中心区域中。然而，半凝固浆体SL不限于放置在该区域中，而是例如可以放置在工件W的端部上。在这种情况中，半凝固浆体SL的一部分可以从工件W上突出。

在第一例和二例中，冲压设备210、250都包括用于成形工件W的工件压模220。然而，冲压设备可以不包括工件压模220。

汽缸装置225a、225b、235a、235b、257a、257b可以由卷簧和在卷簧的弹力作用下可伸缩的杆代替。

以下将描述第四实施方式。在第四实施方式中，也进行冲压工艺。

图24为根据本发明第四实施方式的作为接合件的汽车乘客车厢门410的示意性整体垂直剖面图。汽车乘客车厢门410具有门体412。

门体412包括水平细长的第一门框部件416、第二门框部件418和第三门框部件420、以及窗框部件422，第二门框部件418和第三门框部件420设置在第一门框部件416的对应末端处并基本垂直于第一门框部件416的纵向方向延伸，窗框部件422与第一门框部件416、第二门框部件418和第三门框部件420协作以构成大致矩形形状。

第一门框部件416的末端和第二门框部件418的末端由第一接合部件426彼此连接在一起。第二门框部件418的另一末端和窗框部件422的末端由第二接合部件428彼此连接在一起。窗框部件422的剩余的另一末端由第三接合部件430连接至第三门框部件420的末端。第三门框部件420的另一末端由第四接合部件432连接至第一门框部件416的另一末端。

在第四实施方式中，第一门框部件416、第二门框部件418、第三门框部件420和窗框部件422由一种类型的铝合金制成。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由不同于第一门框部件416、第二门框部件418、第三门框部件420和窗框部件422的合金类型的一种类型的铝合金制成。第一门框部件416、第二门框部件418、第三门框部件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的材料例如可以分别为A5182、AC4CH(都符合JIS)，但不限于这些合金。

图25为沿着图24的XXV-XXV线截取的放大剖视图。如从图25中可以看到的那样，第二门框部件418的末端嵌入第一接合部件426中并接合到第一接合部件426。如从图24中可以看到的那样，第一门框部件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。

如图25，氧化膜434存在于第一接合部件426的表面上，第二门框部件418突破氧化膜434并嵌入第一接合部件426中。具体地，第二门框部件418在第一接合部件426内的不存在氧化膜434的区域处，或换句话说，在作为第一接合部件426的材料的铝合金露出的地方接合至第一接合部件426。

氧化膜436还存在于第二门框部件418的表面上，并在从第一接合部件426露出的区域处。第二门框部件418的嵌入第一接合部件426的区域不存在氧化膜436。如随后描述的那样，当用于形成第一接合部件426的半凝固浆体在第二门框部件418的表面上滑动时，滑动的半凝固浆体使氧化膜436破裂。

虽然未示出，第二门框部件418的另一末端和窗框部件422的末端被夹物模压到第二接合部件428中。类似地，窗框部件422的另一末端和第三门框部件420的末端被夹物模压到第三接合部件430中。第三门框部件420的另一末端和第一门框部件416的另一末端被夹物模压到第四接合部件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，与图25中示出的接合部一样。部件418、420、422的表面上的氧化膜434也破裂。

汽车乘客车厢门410(接合件)由模具设备440制造，模具设备440的示意性垂直剖面图在图26中示出。图26示出了模具设备的一部分，该模具设备的一部分对沿着图24的XXV-XXV线截取的门的一部分进行成形。

模具设备440包括作为用于将工件442成形为第二门框部件418的模子组件的第一模子444和第一冲头446，以及用于将半凝固浆体448冲压成第一接合部件426的第二模子450和第二冲头452。第一模子444和第二模子450安装至固定板454，第一冲头446和第二冲头452安装到活动板456的面向固定板454的表面上。活动板456能够向着和离开固定板454移动。

第一模子444支撑在第一活塞杆组458的远端上，第一活塞杆组458包括多个汽缸(未示出)的各个活塞杆。当所述汽缸彼此同步启动以推进或缩回第一活塞杆组458时，第一模子444与第一活塞杆组458一致地垂直移位。

第一冲头446支撑在第二活塞杆组460的远端上，第二活塞杆组460包括多个汽缸(未示出)的各个活塞杆。当所述汽缸彼此同步启动以推进或缩回第二活塞杆组460时，第二冲头452与第二活塞杆组460一致地垂直移位。

第二模子450靠近第一模子444安装在固定板454上。半凝固浆体448放置在第二模子450的宽的上端面上。

第一推出销462和第二推出销464(参见图31)分别可突出和可收缩地嵌入图26中示出的第二模子的上端面中和右端部的上表面中。当第一推出销462和第二推出销464从上端面和右端部的上表面突出时，接合件从模具设备上释放。

第二冲头452为用于挤压半凝固浆体448的模具部件。具体地，半凝固浆体448由第二冲头452挤压和压缩，随后流动。

当抬升和降低机构(未示出)启动时，活动板456向着和远离固定板454移动。当活动板456向固定板454移动时，模具设备被夹紧。当活动板456移动以离开固定板454时，模具设备打开。

由如此构造的模具设备440按照下述步骤执行根据第四实施方式的制造接合件的方法：

首先，如图26所示，工件442插入第一模子444和第一冲头446之间。半凝固浆体448放置在第二模子450的上端面上。半凝固浆体448被放入与第一模子444隔开指定距离的位置处，优选隔开10mm或更大的距离。工件442具有垂直设置在半凝固浆体的上下末端之间的末端(参见图27)。

如上所述，工件442例如可以铝合金A5182制成，半凝固浆体448可以由不同于A5182的合金类型的铝合金AC4CH制成。作为钝化膜的氧化膜434、436(参见图25和29)存在于半凝固浆体448和工件442的表面上，氧化膜434、436在所述表面由大气中的氧气氧化时形成。

随后，如图27所示，抬升和降低机构启动，以与活动板456一起降低第一冲头446和第二冲头452。当第一冲头446和第二冲头452降低时，第一模子444和第二冲头452共同限定第一型腔466。工件442成形为与第一型腔466互补的形状，即，成形为对应于第二门框部件418的形式。第二门框部件418的末端从第一型腔466突出以向半凝固浆体448延伸。

此时，半凝固浆体448未被压缩。

随后，如图28所示，抬升和降低机构启动以进一步降低活动板456。第二冲头452开始挤压半凝固浆体448，半凝固浆体448被压缩并开始流动。第二活塞杆组460同时缩回，从而将第一型腔466和第二门框部件418保持在合适的位置。

半凝固浆体448的已经流向第一模子444和第一冲头446的部分最初与第二门框部件418的末端间隔开，如图29A所示。当半凝固浆体448流动时，它抵靠在第二门框部件418的末端上。而且，当半凝固浆体448的流动进一步进展时，如图29B所示，第二门框部件418的末端突破氧化膜434并嵌入半凝固浆体448中。

此时，半凝固浆体448沿着第二门框部件418的相对端面滑动，同时在通过第二冲头452施加的压力的作用下挤压第二门框部件418的末端。由滑动运动引起的摩擦使第二门框部件418的表面上的氧化膜436破裂。换句话说，从第二门框部件418的表面上去除氧化膜436，从而露出其金属表面。为了使氧化膜436破裂，半凝固浆体448优选应当在第二门框部件418上相对滑动10mm或更大的距离。

氧化膜434仅存在于半凝固浆体448的表面上，并且不在半凝固浆体448内。半凝固浆体448内的露出金属表面相对于其它金属材料，即相对于第二门框部件418具有良好的润湿性。第二门框部件418的由具有良好的润湿性的半凝固浆体448围绕的末端由半凝固浆体448的内部湿润并与半凝固浆体448的内部紧密接触(参见图28)。

第二门框部件418的嵌入半凝固浆体448的末端也使其金属表面露出。因此，进一步增加半凝固浆体448相对于第二门框部件418的润湿性。

如图30所示，当活动板456进一步降低时，半凝固浆体448由第一模子444和第一冲头446以及第二冲头452的密封部468阻挡。更具体地，半凝固浆体448成形为与第二型腔470互补，第二型腔470由第一模子444、第一冲头446、第二模子450和第二冲头452共同限定。此时，第一活塞杆组458稍微缩回，降低第一模子444。因此容易地降低活动板456。

随后，半凝固浆体448冷却并凝固成第一接合部件426。第二门框部件418的末端现在连接至第一接合部件426，同时避免在第二门框部件418的末端和半凝固浆体448之间形成新的氧化膜。

类似地，第一门框部件416和第三门框部件420在模具设备440中的其它区域中成形。第一门框部件416和第三门框部件420与窗框部件422一起由第一接合部件426、第二接合部件428、第三接合部件430和第四接合部件432中预定的一个夹物模压。以这种方式，汽车乘客车厢门410被制造为接合件，其中部件416、18、20、22的末端由接合部件426、28、30、32接合。

最后，如图31所示，抬升和降低机构被启动以抬升活动板456，以将第一冲头446和第二冲头452从第一模子444和第二模子450上分开，从而打开模具设备。第一推出销462和第二推出销464从第二模子450上突出，释放汽车乘客车厢门410。

在如此制造的汽车乘客车厢门410(接合件)中，部件416、418、420、422的末端以大的接合强度接合至接合部件426、428、430、432，如从前文可以理解的那样，防止了氧化膜434、436插入部件416、418、420、422的末端和接合部件426、428、430、432之间。

根据第四实施方式，如上所述，使流动的半凝固浆体448的抵靠在部件416、418、420、422的末端上，部件416、418、420、422的末端突破半凝固浆体448的表面上的氧化膜434并嵌入半凝固浆体448中，即，嵌入不存在氧化膜434的区域中。此外，使半凝固浆体448沿着部件416、418、420、422的端面滑动，同时挤压部件416、418、420、422的端面。由滑动运动引起的摩擦使部件416、418、420、422的表面上的氧化膜436破裂。因此，由不同合金类型的金属材料制成的部件416、418、420、422和半凝固浆体448(接合部件426、428、430、432)可以彼此牢固地接合在一起。

在第四实施方式中，半凝固浆体448流动以使部件416、418、420、422的末端挤压半凝固浆体448。然而，部件416、418、420、422例如可以由汽缸或类似物移动，以将部件416、418、420、422的末端嵌入半凝固浆体448中，在此之后可以冲压半凝固浆体448。在这种情况中，部件416、418、420、422优选也应当被移动10mm或更大的距离。

在第四实施方式中，工件442被压入第二门框部件418中。然而，可以不挤压工件442，而仅冲压半凝固浆体448。

特别地，接合件不限于汽车乘客车厢门410。

以下将描述第五实施方式。在第五实施方式中，也进行冲压工艺。

首先，以下将参照图32描述由根据第五实施方式的冲压方法(制造接合件的方法)制造的作为接合件的汽车乘客车厢门510。图32为汽车乘客车厢门510的示意性整体垂直剖面图。

汽车乘客车厢门510由与汽车乘客车厢门410的部件基本相同的部件构成。具体地，汽车乘客车厢门510包括水平细长的第一门框部件516、第二门框部件518和第三门框部件520、以及窗框部件522，第二门框部件518和第三门框部件520基本垂直于第一门框部件516的纵向方向延伸，窗框部件522与第一门框部件516、第二门框部件518和第三门框部件520协作以构成大致矩形形状。

第一门框部件516的末端和第二门框部件518的末端由第一接合部件526彼此连接在一起。第二门框部件518的另一末端和窗框部件522的末端由第二接合部件528彼此连接在一起。窗框部件522的剩余的另一末端由第三接合部件530连接至第三门框部件520的末端。第三门框部件520的另一末端由第四接合部件532连接至第一门框部件516的另一末端。

在第五实施方式中，与第四实施方式一样，第一门框部件516、第二门框部件518、第三门框部件520和窗框部件522由一种类型的铝合金制成。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由不同于第一门框部件516、第二门框部件518、第三门框部件520和窗框部件522的合金类型的一种类型的铝合金制成。第一门框部件516、第二门框部件518、第三门框部件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的材料例如可以分别为A5182、AC4CH(都符合JIS)，但不限于这些合金。

图33为沿着图32的XXXIII-XXXIII线截取的放大剖视图。示出的区域对应于图25中示出的区域。

如从图33中可以看出的那样，根据第五实施方式，与第四实施方式一样，第二门框部件518的末端嵌入第一接合部件526并接合至第一接合部件526。嵌入的末端具有约15mm的长度D1。如从图32中可以看出的那样，第一门框部件516的末端也嵌入第一接合部件526并接合至第一接合部件526。

如图33所示，氧化膜534存在于第一接合部件526的表面上，第二门框部件518突破氧化膜534并嵌入第一接合部件526。具体地，第二门框部件518在第一接合部件526内的不存在氧化膜534的区域处，或换句话说，在作为第一接合部件526的材料的铝合金露出的地方处接合至第一接合部件526。

氧化膜536存在于第二门框部件518的表面上，并在从第一接合部件526露出的区域处。第二门框部件518的嵌入第一接合部件526的区域不存在氧化膜536。如随后描述的那样，当用于形成第一接合部件526的半凝固浆体在第二门框部件518的表面上滑动时，滑动的半凝固浆体使氧化膜536破裂。

如图34所示，在接合区域中，作为第一接合部件526的金属元素的Al熔化至第二门框部件518。换句话说，第二门框部件518和第一接合部件526通过扩散接合而彼此接合在一起。

虽然未示出，第二门框部件518的另一末端和窗框部件522的末端被夹物模压到第二接合部件528中。类似地，窗框部件522的另一末端和第三门框部件520的末端被夹物模压到第三接合部件530中。第三门框部件520的另一末端和第一门框部件516的另一末端被夹物模压到第四接合部件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，与图33中示出的接合部一样。每个嵌入端具有大约15mm的尺寸，与嵌入第一接合部件526中的第二门框部件518一样。在不存在氧化膜的接合部件526、528、530、532内，作为接合部件526、528、530、532(AC4CH)的主要添加剂成分的Si扩散到部件518、520、522(A5182)中，作为部件518、520、522(A5182)的主要添加剂成分的Mg扩散到接合部件526、528、530、532中，提供了扩散接头。

汽车乘客车厢门510(接合件)由模具设备540制造，模具设备540的示意性垂直剖面图在图35中示出。图35示出了模具设备的一部分，该模具设备对沿着图32的XXXIII-XXXIII线截取的门的一部分进行成形。

以下将描述结构类似于模具设备440的模具设备540。

模具设备540包括作为用于将工件542成形为第二门框部件518的模子组件的第一模子544和第一冲头546，以及用于将半凝固浆体548冲压成第一接合部件526的第二模子550和第二冲头552。第一模子544和第二模子550安装至固定板554，第一冲头546和第二冲头552安装到活动板556的面向固定板554的表面上。活动板556能够向着和离开固定板554移动。

第一模子544支撑在第一活塞杆组558的远端上，第一活塞杆组558包括多个汽缸(未示出)的各个活塞杆。当所述汽缸彼此同步启动以推进或缩回第一活塞杆组558时，第一模子544与第一活塞杆组558一致地垂直移位。

第一冲头546支撑在第二活塞杆组560的远端上，第二活塞杆组560包括多个汽缸(未示出)的各个活塞杆。当所述汽缸彼此同步启动以推进或缩回第二活塞杆组560时，第二冲头552与第二活塞杆组560一致地垂直移位。

第二模子550靠近第一模子544安装在固定板554上。半凝固浆体548放置在第二模子550的宽的上端面上。

第一推出销562和第二推出销564(参见图40)分别可突出和可收缩地嵌入图35中示出的第二模子的上端面和右端部的上表面中。当第一推出销562和第二推出销564从上端面和右端部的上表面突出时，接合件从模具设备上释放。

第二冲头552为用于挤压半凝固浆体548的模具部件。具体地，半凝固浆体548由第二冲头552挤压和压缩，并且流动。

当抬升和降低机构(未示出)启动时，活动板556向着和远离固定板554移动。当活动板556向固定板554移动时，模具设备被夹紧。当活动板556移动离开固定板554时，模具设备打开。

由如此构造的模具设备540按照下述步骤执行根据第五实施方式的冲压方法(制造接合件的方法)：

首先，如图35所示，工件542插入第一模子544和第一冲头546之间。半凝固浆体548放置在第二模子550的上端面上。半凝固浆体548被放在与第一模子544隔开指定距离的位置处，优选隔开10mm或更大的距离。工件542具有垂直设置在半凝固浆体的上下末端之间的末端(参见图36)。

如上所述，工件542例如可以由铝合金A5182制成，半凝固浆体548可以由不同于A5182的合金类型的铝合金AC4CH制成。作为钝化膜的氧化膜534、536(参见图33和38)存在于半凝固浆体548和工件542的表面上，氧化膜534、536在所述表面由大气中的氧气氧化时形成。

随后，如图36所示，抬升和降低机构启动，以与活动板556一起降低第一冲头546和第二冲头552。当第一冲头546和第二冲头552降低时，第一模子544和第二冲头552共同限定第一型腔566。工件542成形为与第一型腔566互补，即，成形为对应于第二门框部件518的形式。第二门框部件518的末端从第一型腔566突出以向半凝固浆体448延伸。

此时，半凝固浆体548未被压缩。

随后，如图37所示，抬升和降低机构启动以进一步降低活动板556。第二冲头552开始挤压半凝固浆体548，半凝固浆体548被压缩并开始流动。第二活塞杆组560同步缩回，从而将第一型腔566和第二门框部件518保持在合适的位置。

半凝固浆体548的已经流向第一模子544和第一冲头546的部分最初与第二门框部件518的末端隔开，如图38A所示。当半凝固浆体548流动时，它抵靠在第二门框部件518的末端上。而且，当半凝固浆体548的流动进一步进展时，如图38B所示，第二门框部件518的末端压靠在半凝固浆体548上，并通过剪切力使氧化膜534破裂。

此时，所述末端嵌入约5mm的距离。这种状态对应于图37中示出的状态。

根据第五实施方式，模具设备保持在该状态指定的时间。由于第二门框部件518的末端嵌入半凝固浆体548中，因此热量从半凝固浆体548转移至第二门框部件518，第二门框部件518的温度随后上升。

最后，当第二门框部件518的温度变得足够高以使半凝固浆体548的金属元素(如，Si)扩散到第二门框部件518中，并且使第二门框部件518的金属元素(如，Mg)扩散到半凝固浆体548中时，或者如果半凝固浆体548由AC4CH制成，且第二门框部件518由A5182制成，则当第二门框部件518的温度达到395℃时，半凝固浆体548被成形。换句话说，如图39所示，活动板556进一步降低。

因此半凝固浆体548被进一步压缩并沿着第二门框部件518的下端面和上端面滑动约10mm。该滑动运动主要使第二门框部件518的表面上的氧化膜534破裂，并且第二门框部件518的末端嵌入半凝固浆体548约15mm。半凝固浆体548的表面上的氧化膜536也由上述滑动运动破坏。

已经滑动或流动的半凝固浆体548由第一模子544和第一冲头546以及以及第二冲头552的密封部568阻挡。更具体地，半凝固浆体548成形为与第二型腔570互补，第二型腔570由第一模子544、第一冲头546、第二模子550和第二冲头552共同限定。此时，第一活塞杆组558稍微缩回，降低第一模子544。因此容易地降低活动板556。

氧化膜536仅存在于第二门框部件518的表面上，且不存在于第二门框部件518内。如上所述，半凝固浆体548的表面上的氧化膜534也破裂。因此，半凝固浆体548相对于第二门框部件518具有良好的润湿性。第二门框部件518的由具有良好的润湿性的半凝固浆体548围绕的末端由半凝固浆体548的内部湿润并与半凝固浆体548的内部紧密接触(参见图37)。而且，当第二门框部件518的温度已经上升至395℃或更高的足够温度时，润湿的紧密接触进一步增强，允许半凝固浆体548和第二门框部件518彼此非常好地融合，在它们之间没有间隙。

第二门框部件518上的氧化膜534破裂，并且仅存在于第二门框部件518的表面上，而不存在于第二门框部件518内。如上所述，半凝固浆体548的表面上的氧化膜被去除。由于半凝固浆体548保持与第二门框部件518润湿地紧密接触，包含在半凝固浆体548中如Si之类的元素扩散到第二门框部件518中。根据第五实施方式，在所述扩散进展的同时，也进行包含在第二门框部件518中的诸如Mg之类的元素到半凝固浆体548中的扩散。

随后，半凝固浆体548冷却并凝固成第一接合部件526。第二门框部件518的末端现在连接至第一接合部件526，同时避免在第二门框部件518的末端和半凝固浆体548之间形成新的氧化膜。

如从前文可以理解的那样，第一接合部件526和第二门框部件518通过扩散接合彼此接合在一起，如上所述，半凝固浆体548的元素Si在模压半凝固浆体548的同时扩散到第二门框部件518中。

类似地，第一门框部件516和第三门框部件520在模具设备540中的其它区域中成形。第一门框部件516和第三门框部件520与窗框部件522一起由第一接合部件526、第二接合部件528、第三接合部件530和第四接合部件532中的指定的一个夹物模压。以这种方式，汽车乘客车厢门510被制造为接合件，其中部件516、518、520、522的末端由接合部件526、528、530、532接合。

最后，如图40所示，抬升和降低机构启动以抬升活动板556，从而将第一冲头546和第二冲头552从第一模子544和第二模子550分开，以打开模具设备。第一推出销562和第二推出销564从第二模子550上突出，释放汽车乘客车厢门510。

在如此制造的汽车乘客车厢门510(接合件)中，部件516，518、520、522的末端以大的接合强度接合至接合部件526、528、530、532，如从前文可以理解的那样，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之间，并且所述末端和接合部件526、528、530、532通过扩散接合彼此接合在一起。

图41为示出对由在半凝固浆体548的多种不同温度和第二门框部件518的多种不同温度下执行的冲压工艺在第一接合部件526和第二门框部件518之间实现的接合程度的检查结果的图表。在图41中，TS和TL分别指半凝固浆体548由AC4CH制成时的固相线温度和液相线温度。在TS和TL之间的温度处，半凝固浆体548处于固液共存相。第五实施方式中使用的半凝固浆体548的固相率在从30％至70％的范围内。第二门框部件518由A5182制成。

在图41中，黑点(●)表示第一接合部件526和第二门框部件518接合得非常好的温度，白点(○)表示第一接合部件526和第二门框部件518未充分接合的温度。从该结果可以看出，如果第二门框部件518的温度为395℃，则可以实现良好的接合。

图42为示出在冲压工艺中第二门框部件518的温度和接合效率之间的关系的图表。从图42中可以看出，接合效率从395℃开始急剧上升。

当半凝固浆体548由AC4CH制成并且第二门框部件518的温度为395℃或更高时，产生良好的接合，可能是由于，如上所述，半凝固浆体548的元素Si扩散到第二门框部件518中，第二门框部件518的元素Mg扩散到半凝固浆体548中，使得第一接合部件526和第二门框部件518通过扩散接合彼此接合在一起。

在上述第五实施方式中，半凝固浆体548由AC4CH制成且作为工件的第二门框部件518(A5182)的温度设为395℃或更高。然而，如果半凝固浆体548或第二门框部件518由不同的材料制成，则第二门框部件518的温度可以根据该不同的材料设定。半凝固浆体548和工件之间的差异优选应当为200℃或更低，而不管它们的材料。

在第五实施方式中，工件542被压入第二门框部件518中。然而，可以不挤压工件542，而是仅冲压半凝固浆体548。

在第五实施方式中，第二门框部件518的末端插入半凝固浆体548中，并且当第二门框部件518的温度升高时，使半凝固浆体548在第二门框部件518的下端面和上端面上滑动，从而夹物模压第二门框部件518。然而，如图43所示，在将半凝固浆体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，以冲压半凝固浆体548，使半凝固浆体548仅沿着工件582的上端面滑动，如图44所示。

在这种情况中，半凝固浆体548的表面上的氧化膜和工件582的表面上的氧化膜534由半凝固浆体548在工件582上的滑动运动破坏。半凝固浆体548和工件582的露出的金属部分由此被湿润并彼此紧密接触，在工件582和半凝固浆体548之间形成扩散接合，从而以良好的接合强度将工件582和半凝固浆体548彼此接合在一起。如此制造的接合件具有接合到工件582的一个端面上的半凝固浆体548的凝固体。

在任一种情况中，代替用半凝固浆体548增加每个工件的温度，模具组件可以被预热以将其热量转移至每个工件，从而增加每个工件的温度。可替换地，每个工件可以在模具组件外预热，并且在每个工件的温度已经增加之后，可以将每个工件放置到模具组件(型腔)中。

特别地，接合件不限于汽车乘客车厢门510。

最后，以下将描述第六实施方式，其中对熔融金属施加振动。

图45为用于执行根据第六实施方式的制造接合件的方法的模具组件610的示意性垂直剖面图。模具组件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具有大致四边形形状，并且第一上模具614和第二上模具中的每一个的形状为大致半长方体。当下模具612、第一上模具614和第二上模具放在一起并被夹紧时，它们共同构成大致半长方体形状的模具组件610，如图45所示。

第一上模具614和第二上模具沿垂直于图45的纸面的方向从图45中示出的夹紧状态移位。当第一上模具614和第二上模具如此移位时，它们移动离开下模具612，从而打开模具组件。

工件628可滑动地插入下模具的上端面与第一上模具614和第二上模具中的每一个的下端面之间。

工件628包括由铝合金A5052(JIS)制成的平板。工件628在图45中具有与作为振动施加装置的振动施加设备(如，包括旋转马达的致动器)(未示出)相关联的右端部。振动施加装置夹持工件628的右端部，并沿由图45中的箭头X1、X2指示的方向使工件628往复地移动(即，滑动)，从而向工件628施加振动。所述振动优选应当具有100Hz或更低的频率，或更有选具有在从13Hz至50Hz的范围内的频率。

当模具组件被夹紧时，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634、636从基部632的相对端基本上垂直地升高。基部632具有面向工件628的下端。

第一直立部634具有用作熔融金属进口的上端，第二直立部636具有用作排气口的上端。

作为温度检测器的六个热电偶638a-638f可移动地插入下模具612中。在这些热电偶638a-638f中，热电偶638a、638c、638e具有对应的延伸穿过工件628并由熔融金属围绕的尖端。热电偶638a、638c、638e的尖端固定在离工件628的上端面1mm的预定位置。因此，热电偶638a、638c、638e检测熔融金属640的保持与工件628接触的接触区域的温度。

剩余的热电偶638b、638d、638f具有对应的插入下模具612以固定在下模具612中的预定位置的尖端。热电偶638b、638d、638f用来检测下模具612的温度在接触区域的温度改变时如何改变。

热电偶638b、638d、638f的尖端大致设置在热电偶638a、638c、638e的对应尖端的下方。

采用如此构造的模具组件610按如下步骤执行根据第六实施方式的制造接合件的方法：

首先，工件628放置在下模具612的上端面上，随后第一上模具614和第二上模具放置在工件628上。工件628的上端面现在暴露在型腔630的基部632处。工件628的在图45中的右端由振动施加装置夹紧，振动施加装置随后被启动以沿由图45中的箭头X1、X2指示的方向使工件628往复地振动。

振动频率优选应当为100Hz或更低。如果超声波振动器用来施加超声波振动，则超声波振动器易于破裂，因为它具有低冲击阻力的。此外，由于超声波振动器经受由反射、衰减等引起的传输损耗，因此超声波振动器难以传输振动，在连续振荡模式下具有低的输出水平，且在高温下经受频率波动。根据第六实施方式，如果采用用于施加低频范围内的振动的振动施加装置，则可以避免这些不足。振动频率更优选应当在从13Hz至50Hz的范围内。

模具组件610被预加热，使得工件628的温度约为200℃，如图46所示。

随后，通过图45中示出的熔融金属进口灌注熔融金属640。熔融金属640例如可以为铝合金AC4CH(JIS)。在熔融金属640灌注到熔融金属进口中之前，其温度仅需要高于液相线温度。换句话说，熔融金属640处于根本不包含固相的全液相。为了防止熔融金属640在其被灌注时凝固，熔融金属640的温度优选应当设为高于液相线温度约20-50℃的水平。

熔融金属640流过型腔630的第一直立部634到达基部632，在那里使熔融金属640与工件628的在基部632中暴露的上端面接触。换句话说，熔融金属640沿着正被振动的工件628的上端面流动。因此，存在于熔融金属640的表面上的氧化膜破裂。根据第六实施方式，所述表面上的氧化膜破裂，使得具有增加的润湿性的熔融金属640与工件628接触。

由于工件628的温度低于熔融金属640的温度，因此熔融金属640被工件628夺走热量。因此，如图47所示，熔融金属640的与工件628接触的区域(接触区域)的温度快速降低到低于液相线温度(图47中的TL)。如上所述，可以由热电偶638a、638c、638e检测接触区域的温度。

当所述温度快速降低时，熔融金属640的一部分凝固(这种凝固以下将称为初始凝固)。例如，根据型腔630的体积和每单位时间灌注的熔融金属640的体积，熔融金属开始灌注之后到初始凝固开始所经历的时间在从0.5秒至1秒的范围内。

根据第六实施方式，在根据由热电偶638a、638c、638e检测到的接触区域的温度确定的初始凝固即将出现之前，振动施加装置停止，以使工件628静止。换句话说，施加至工件628的振动中断。

在此期间，熔融金属640的灌注继续。因此，新灌注的并积聚在接触区域上的高温熔融金属640与已经凝固的接触区域接触。热量从熔融金属640的与工件628脱离接触的区域(非接触区域)传递至熔融金属640的接触区域。结果，如图47所示，接触区域的温度上升到高于液相线温度(图47中的TL)。

当所述温度上升时，接触区域重新熔化成液相。例如，在熔融金属开始灌注之后约10秒，接触区域重新熔化。

当根据接触区域的温度确定接触区域重新熔化时，振动施加装置再次启动，以恢复向工件628施加振动。此时，振动频率优选应当为100Hz或更低，或更优选在13Hz至50Hz的范围内。

当恢复施加振动时，存在于工件628的上端面上的氧化膜破裂。表面上的氧化膜已经破裂的工件628与氧化膜已经破裂以增加润湿性的熔融金属640接触。因此，工件628的上端面由熔融金属640湿润并与熔融金属640紧密接触。

在接触区域重新熔化之后，熔融金属640的温度随着时间的过去下降(参见图47)。熔融金属640现在开始冷却并凝固，即重新凝固。例如，在熔融金属开始灌注之后约25秒，熔融金属640开始重新凝固。在重新凝固即将出现之前，振动施加装置停止，以使工件628静止，与在初始凝固的情况中一样。因此，当过去预定的时间时，熔融金属640完全凝固成凝固体。如上所述，当熔融金属640的温度改变时，工件628的温度也改变(参见图46)。

以下将参照图48描述由上述工艺(除了在不同时间施加振动之外)获得的接合件的接合强度。图48中示出的时间从熔融金属640开始灌注的0秒开始测量。

首先，熔融金属640冷却并凝固，从熔融金属的灌注到重新凝固结束不施加振动。在这种情况中，在所有的样品中，氧化膜保留在凝固体和工件628上，且凝固体和工件628未彼此接合。电子探针微量分析器(EPMA)用来检测是否存在氧化膜。具体地，EPMA分析的结果用来确定在接合界面上是否存在MgO或类似的氧化物。同样的EPMA分析也用于其它接合件。

接下来，在初始凝固出现之前，仅施加1秒的振动。在这种情况中，确定在大多数样品中，熔融金属640上的氧化膜破裂，而工件628上的氧化膜保留。具有足够的接合强度的那些样品和不具有足够的接合强度的那些样品之间的比例为约1∶1。在这种情况中，未发现空洞。

接下来，在初始凝固完成之后，仅在接触区域处于固相时(开始灌注熔融金属之后的3秒至4秒)施加振动。在这种情况中，在所有的样品中都未出现接合。在一些样品中发现空洞。

接下来，在初始凝固完成之后，仅在接触区域再次熔化并处于液相时(开始灌注熔融金属之后的10秒至15秒)施加振动。在这种情况中，在大多数样品中，熔融金属640和工件628上的氧化膜都破裂。具有足够的接合强度的那些样品和不具有足够的接合强度的那些样品之间的比例为约3∶1。

接下来，在接触区域开始重新凝固成固相之后立即(开始灌注熔融金属之后的25秒至30秒)施加振动。在这种情况中，在所有的样品中，发现氧化膜保留在工件628和凝固体上。此外，在所有的样品中，未出现接合且确认有空洞。

接下来，在初始凝固之前和接触区域再次熔化并处于液相时(开始灌注熔融金属之后的10秒至15秒)都施加1秒的振动。在这种情况中，确认在所有的样品中，熔融金属640和工件628上的氧化膜都破裂，且不存在空洞。在所有的样品中，实现足够的接合强度。

最后，从开始灌注熔融金属直到重新凝固结束(开始灌注熔融金属之后的0秒至20秒)，不间断地施加振动。在这种情况中，虽然具有足够的接合强度的那些样品和不具有足够的接合强度的那些样品之间的比例为约3∶1，在稍微多的样品中发现空洞。

如从前文可以理解的那样，通过仅在熔融金属640的保持与工件628接触的区域(接触区域)处于液相时施加振动，制成了没有空洞的接合件。特别地，如果在熔融金属640最初凝固之前和在熔融金属640处于重新熔化状态时施加振动，可以制造展现足够的接合强度和延展性且没有空洞的接合件。

在接触区域处于固相时施加振动形成空洞的原因似乎是接触区域和非接触区域被搅动成搅动的固-液相。根据第六实施方式，如上所述，仅在接触区域处于液相时向工件628施加振动。据认为是因为避免了搅动的固-液相，从而防止了形成空洞。

由于通过振动工件628，熔融金属640和工件628上的氧化膜都破裂，因此熔融金属640相对于工件628的润湿性增加。因此，工件628和凝固体之间的接合强度非常好。

当熔融金属640如此凝固时，下模具612的温度由热电偶638b、638d、638f检测，并记录接触区域的温度变化和下模具612的温度变化。根据记录的数据，可以发现接触区域的温度和下模具612的温度之间的相关性。

如果模具组件610例如为原型，则能够相对于大规模生产模具组件，简单地通过检查下模具612的温度变化，基于上述相关性，估计熔融金属640的接触工件628的接触区域的温度。因此，不需要具有延伸穿过工件628的热电偶638a、638c、638e。

即使工件628由不同于A5052的合金制成且熔融金属640是不同于AC4CH的合金，也可以通过检查下模具612的温度变化，基于上述相关性，估计接触区域的温度。

因此，一旦检查上述相关性，则能够通过简单地检测下模具612的温度估计接触区域的温度。

图46还示出了由处于位于下模具612侧且与熔融金属640和工件628之间的界面隔开3mm的位置处的热电偶638a、638c、638e检测到的工件628的温度变化。图47还示出了由处于从工件628的上端面突出5mm的位置，即处于与熔融金属640和工件628之间的界面隔开5mm的位置处的热电偶638a、638c、638e检测到的熔融金属640的温度变化。

从图46和47可以看出，在接触区域和与接触区域隔开的位置之间存在温差和温差变化。通过参照示出处于与熔融金属640和工件628之间的界面隔开5mm的位置处的熔融金属640的温度变化的图47，可以认识到不容易发现熔融金属640的接触区域的温度已经变为低于固相线温度(图47中的TS)。

如从前文可以理解的那样，重要的是检测接触区域的温度，以确定在熔融金属640的接触区域中是否存在固相，或者换句话说，以确定施加振动和停止施加振动的合适时间。

在第六实施方式中，通过使平板形式的工件628水平地往复移动，向工件628施加振动。然而，根据工件的形状，可以通过使工件旋转，向工件施加振动。

例如，通过将挤压成形获得的轮盘652放置在未图示的模具组件中，并将熔融金属灌注到该模具组件的型腔中以形成轮缘654，制成图49中示出的轮子650。此时，使轮盘652旋转以使轮盘652和熔融金属的一部分始终保持为彼此接触。由于防止了轮盘652和熔融金属彼此分开，则避免了轮缘654和轮盘652之间的任何接合故障。

接合件可以为所谓的夹物模压件，其中工件部分地或全部由凝固体夹物模压。

工件和熔融金属可以为任何金属且不限于上述铝合金。

对于每个模具组件和每种类型的熔融金属，可以提前检查初始凝固开始的时间、重新熔化出现的时间、以及重新凝固开始的时间，并且可以基于检查的时间确定用于施加振动的时间，用于大规模生产接合件。如上所述，通过用热电偶或类似物监测熔融金属的接触区域的温度，可以容易地识别上述时间中的每一时间。

Claims (25)

1.一种制造工件和熔融金属的凝固体或半凝固浆体的接合件的方法，所述工件预先部分地或全部放置在模具组件中，所述熔融金属灌注在模具组件中，所述半凝固浆体与工件一起预先放置在模具组件中，该方法包括下述步骤：

使半凝固浆体或熔融金属在工件的端面相对流动，同时在工件和半凝固浆体或熔融金属之间产生摩擦，所述摩擦足够大以使存在于熔融金属或半凝固浆体的表面上的钝化膜破裂。

2.一种制造接合件(10)的方法，该方法包括下述步骤：

将至少一种半凝固浆体(36a-36d)和至少两个工件(12a-12c)放置在模具组件(22)中；

夹紧模具组件，以将半凝固浆体(36a-36d)模压成形状与型腔(30)互补，并使半凝固浆体(36a-36d)流动至工件(12a-12c)的各个夹物模压区域；以及

使半凝固浆体(36a-36d)凝固；

其中在夹物模压区域附近对已经流动至夹物模压区域的半凝固浆体(36a-36d)进行夹物模压。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在半凝固浆体(36a-36d)设置在工件(12a-12c)之间的情况下夹紧模具组件。

4.根据权利要求2所述的方法，其中在半凝固浆体(36a-36d)设置在工件(12a-12c)上的情况下夹紧模具组件。

5.一种通过将放置在模具组件(116)中的半凝固浆体(114)和工件(112)彼此接合来制造接合件的方法，该方法包括下述步骤：

在模具组件(116)或工件(112)上在半凝固浆体(114)流过的区域中形成脊部(126)；

当夹紧模具组件(116)以形成型腔(122)时使脊部(126)形成限制部(128)；

向半凝固浆体(114)施加载荷，从而使半凝固浆体(114)流过限制部(128)；以及

至少将工件(112)的相对于半凝固浆体(114)流动的方向定位在脊部(126)的上游的区域接合至半凝固浆体(114)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中限制部(128)具有在从10％至40％的范围内的横截面面积缩小率。

7.一种通过将半凝固浆体(SL)和工件(W)彼此接合在一起来制造接合件的方法，该方法包括下述步骤：

用第一模具(216)支撑工件(W)；

将半凝固浆体(SL)放置在工件(W)的端面上；

用工件(W)的端面、第二模具(218)和浆体回流防止部件(220)形成围绕半凝固浆体(SL)的空间(244)；以及

用第二模具(218)挤压半凝固浆体(SL)以使其在工件(W)的端面上滑动；

其中浆体回流防止部件(220)阻挡由第二模具(218)挤压而流动的半凝固浆体(SL)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中还包括步骤：

用第三模具(220)挤压工件(W)，以对工件(W)进行成形。

9.一种通过将半凝固浆体(SL)和工件(W)彼此接合在一起来制造接合件的设备(210)，包括：

用于支撑工件(W)的第一模具(216)；

第二模具(218)，用于挤压放置在工件(W)的端面上的半凝固浆体(SL)；和

浆体回流防止部件(220)，该浆体回流防止部件(220)与工件(W)的端面和第二模具(218)协作以限定围绕半凝固浆体(SL)的空间(244)；

其中浆体回流防止部件(220)阻挡由第二模具(218)挤压而流动的半凝固浆体(SL)。

10.根据权利要求9所述的设备(210)，还包括：

用于挤压工件(W)的第三模具(220)，其中第三模具(220)对工件(W)进行成形。

11.一种接合件(410)，该接合件(410)被夹物模压，使得工件(416，418，420，422)的末端由半凝固浆体(448)的凝固体(426，428，430，432)包围，

其中所述末端突破凝固体(426，428，430，432)的表面上的氧化膜(434)，并在不存在氧化膜(434)的凝固体(426，428，430，432)内部接合至凝固体(426，428，430，432)。

12.一种制造接合件(410)的方法，该方法通过冲压使放置在模具组件中的半凝固浆体(448)变形以对工件(416，418，420，422)的末端进行夹物模压且随后使半凝固浆体(448)凝固，从而制造接合件(410)，该方法包括下述步骤：

使工件(416，418，420，422)的所述末端抵靠在半凝固浆体(448)上，抵靠半凝固浆体(448)相对地挤压所述末端，以使所述末端突破半凝固浆体(448)的表面上的氧化膜(434)，并且随后将所述末端嵌入半凝固浆体(448)中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中工件(416，418，420，422)的所述末端垂直地设置在半凝固浆体(448)的下端部和上端部之间，并且冲压半凝固浆体(448)。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中工件(416，418，420，422)被挤压成形。

15.一种通过将放置在模具组件中的半凝固浆体(548)和工件(516，518、520、522)彼此接合在一起来制造接合件(510)的方法，该方法包括下述步骤：

在将工件(516，518、520、522)放置在模具组件中之前或之后，使工件(516，518、520、522)具有一温度，在该温度处，包含在半凝固浆体(548)中的金属元素能够扩散到工件(516，518、520、522)中并且包含在工件(516，518、520、522)中的金属元素能够扩散到半凝固浆体(548)中；以及

对与工件(516，518、520、522)一起放置在模具组件中的半凝固浆体(548)进行模压，并使半凝固浆体(548)在工件(516，518、520、522)的至少一个端面上滑动。

16.根据权利要求15所述的方法，其中工件(516，518、520、522)由一种合金类型的铝合金制成，而半凝固浆体(548)由不同于工件(516，518、520、522)的合金类型的一种合金类型的铝合金制成。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在将工件(516，518、520、522)保持在395℃或更高的温度时模压半凝固浆体(548)。

18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中半凝固浆体(548)在10mm或更大的距离范围内滑动。

19.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，还包括步骤：

采用从半凝固浆体(548)传递的热量增加工件(516，518、520、522)的温度。

20.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，还包括步骤：

通过预加热模具组件增加工件(516，518、520、522)的温度。

21.根据权利要求15-18中任一项所述的方法，还包括下述步骤：

通过预加热在模具组件外面的工件(516，518、520、522)增加工件(516，518、520、522)的温度；以及

随后，将工件(516，518、520、522)放置在模具组件中。

22.一种制造工件(628)和熔融金属(640)的凝固体的接合件的方法，工件(628)预先部分地或全部放置在模具组件(610)中，熔融金属(640)灌注在模具组件(610)中，该方法包括下述步骤：

控制振动施加装置，以在熔融金属(640)的保持与工件(628)接触的接触区域的温度等于或高于液相线温度时向工件(628)施加振动，并在所述温度下降为低于液相线温度时停止施加振动。

23.根据权利要求22所述的方法，其中在熔融金属(640)与工件(628)接触以形成接触区域之后紧接着接触区域保持处于液相时，以及在被工件(628)剥夺热量而已经凝固的接触区域通过从熔融金属(640)的保持与工件(628)不接触的非接触区域传递的热量而变回液相时，向工件(628)施加振动。

24.根据权利要求22或23所述的方法，其中以100Hz或更低的频率向工件(628)施加振动。

25.根据权利要求22-24中任一项所述的方法，还包括：

使工件(628)旋转，从而向工件(628)施加振动。

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