CN102470479A - 接合构件的制造方法及摩擦搅拌接合装置 - Google Patents

接合构件的制造方法及摩擦搅拌接合装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及对彼此相接的两个被接合构件(1、2)进行摩擦搅拌接合而制造接合构件的技术。在接合构件的制造方法中,实施滞留工序,在被接合构件(1)中形成接合起点(Sj)时的探针(11)的位置即探针起点位置(Sp)与在被接合构件(1)中形成接合终点时的探针的位置即探针终点位置中的至少一者的位置使探针(11)旋转规定时间。

Description

接合构件的制造方法及摩擦搅拌接合装置
技术领域
本发明涉及使探针旋转而将两个被接合构件摩擦搅拌接合从而制造接合构件的方法及摩擦搅拌接合装置。
背景技术
摩擦搅拌接合方法是能够实现如下过程的技术,即,使工具旋转,同时将设置在该工具的前端的探针插入被接合构件,通过使旋转工具移动,从而利用通过在旋转工具与被接合构件之间产生的摩擦热而带来塑性流动来实现被接合构件的接合。
对于该摩擦搅拌接合方法而言,由于接合部分在接合时未因高热而熔融,所以具有被接合构件不易产生翘曲、变形等优点。
作为提高该摩擦搅拌接合的接合可靠性的技术,例如存在专利文献1、2所记载的技术。
在摩擦搅拌接合中,在形成接合部中的接合终点的探针终点位置,当拔出探针时,在接合终点附近残留有探针拔出孔,从而为该接合终点附近的接合可靠性留下不稳定因素。因此,在专利文献1、2记载的技术中,在使探针移动到探针终点位置之后,不是立即在该位置拔出探针,而是使其移动到离开探针终点位置的位置之后才拔出探针。在该技术中,如以上所述,通过在离开探针终点位置的位置拔出探针,从而使探针拔出孔远离接合终点,从而能够实现接合终点附近的接合可靠性的提高。
【专利文献1】日本特开2005-95951号公报
【专利文献2】日本特开2007-289976号公报
在上述专利文献1、2所记载的技术中,虽然确实能够提高接合可靠性,但是存在如下问题,即,在接合部中的接合起点与形成该接合起点时的探针起点位置之间、接合终点与探针终点位置之间,被接合构件的界面的氧化膜残留量多,为接合可靠性留下不稳定因素。
发明内容
本发明是着眼于该以往技术问题点而做出的,其目的在于提供能够提高接合可靠性的接合构件的制造方法及摩擦搅拌接合装置。
【用于解决问题的手段】
根据用于解决上述问题的接合构件的制造方法的发明,其在彼此相接的两个被接合构件的接合预定部中嵌入旋转的探针,从而对该接合预定部进行连续摩擦搅拌接合而制造接合构件,该制造方法包括:主接合工序,使该探针从在所述被接合构件中形成接合起点时的所述探针的位置即探针起点位置向在该被接合构件中形成接合终点时的该探针的位置即探针终点位置边旋转边移动;滞留工序,在所述探针起点位置与所述探针终点位置中的至少一者的位置使所述探针旋转规定时间。
根据上述发明,由于在探针起点位置或探针终点位置实施滞留工序,所以探针起点位置周围或探针终点位置周围的塑性流动加剧,从而摩擦搅拌接合得到促进。其结果是,在本发明中,在探针起点位置周围或探针终点位置周围的、各被接合构件的界面的氧化膜显著减少,从而能够进一步提高这些位置周围的接合可靠性。
在此,所述规定时间可以为能够以使所述探针从所述探针起点位置向所述探针终点位置移动时的移动速度移动设有该探针的工具的前端面的外径量的距离的时间以上的时间。于是,当确定规定时间时,可以使所述探针起点位置周围或所述探针终点位置周围的塑性流动为探针起点位置与探针终点位置之间的中间部分的塑性流动同等以上的程度。
另外,在上述制造方法中,还可以包括:终点位置回避工序,在实施了所述主接合工序之后,使所述探针向离开所述探针终点位置的位置即探针拔出位置边旋转边移动;拔出工序,在所述探针拔出位置从所述被接合构件拔出所述探针。当进行该终点位置回避工序时,形成于探针拔出位置的探针拔出孔远离接合终点,从而能够提高接合终点附近的接合可靠性。
另外,还可以包括拔出位置滞留工序,在所述探针拔出位置使所述探针旋转规定时间。当进行该拔出位置滞留工序时,探针拔出位置周围的塑性流动得到促进,形成于该探针拔出位置的探针拔出孔成为光滑的形状,从而能够缓和向该探针拔出孔的应力集中。
在此,在所述终点位置回避工序中,在所述接合预定部内,可以从所述探针终点位置向所述探针起点位置侧返回规定距离,以该返回了规定距离的位置作为所述探针拔出位置。在这种情况下,可以在将所述探针终点位置的该探针向被接合构件侧稍微压入之后,在维持该探针的压入量的同时使该探针向所述探针拔出位置移动。
另外,根据用于解决上述问题的摩擦搅拌接合装置的发明,其在彼此相接的两个被接合构件的接合预定部中嵌入旋转的探针,从而对该接合预定部进行摩擦搅拌接合,
其具备:机构部,其能够安装在前端设有所述探针的工具且使所安装的该工具旋转及移动;控制部,其对所述机构部的动作进行控制,
所述控制部具有:输入输出机构,其接收包括在所述被接合构件中形成接合起点时的所述探针的位置即探针起点位置、在该被接合构件中形成接合终点时的该探针的位置即探针终点位置、在该探针起点位置与该探针终点位置中的至少一者的位置使所述工具旋转的滞留处理的时间的参数;控制执行机构,其根据所述输入输出机构接收到的所述控制参数,通过所述机构部使所述探针旋转且同时位于所述探针起点位置,并使该探针边旋转边向所述探针终点位置移动,在所述探针起点位置与所述探针终点位置中的所述至少一者的位置执行与所述时间的量相应的所述滞留处理。
在本发明中,由于在探针起点位置或探针终点位置执行滞留处理,所以探针起点位置周围或探针终点位置周围的塑性流动加剧,从而摩擦搅拌接合得到促进。其结果是,在本发明中,在探针起点位置周围或探针终点位置周围的、各被接合构件的界面的氧化膜显著减少,能够进一步提高这些位置周围的接合可靠性。
在此,所述输入输出机构可以接收作为所述参数的、使所述探针从所述探针起点位置向所述探针终点位置移动时的移动速度和设有所述探针的工具的前端面的外径,当所输入的所述滞留处理的所述时间小于以所述移动速度能够移动所述前端面的直径的时间时,所述输入输出机构可以拒绝该时间的接收或者发出对该时间不当的警告意旨。于是,通过发出警告等,能够将滞留处理的时间设定成适当的时间。
另外,所述控制部的输入输出机构可以接收从被接合构件拔出探针的探针拔出位置和在该探针拔出位置使所述工具旋转的拔出位置滞留处理的时间,所述控制部的控制执行机构通过所述机构部在所述探针拔出位置执行与所述时间的量相应的所述拔出位置滞留处理。通过进行该拔出位置滞留处理,探针拔出位置周围的塑性流动得到促进,在该探针拔出位置形成的探针拔出孔成为光滑的形状,从而能够缓和向探针拔出孔的应力集中。
【发明效果】
在本发明中,由于探针起点位置周围或探针终点位置周围的塑性流动加剧,所以在这些位置周围的各被接合构件的界面的氧化膜显著减少,从而能够进一步提高这些位置周围的接合可靠性。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的插入工序刚完成后的被接合构件的状态的说明图。
图2是表示本发明的一实施方式的在探针起点位置的滞留工序刚完成后的被接合构件的状态的说明图。
图3是表示本发明的一实施方式的主接合工序中的被接合构件的状态的说明图。
图4是表示本发明的一实施方式的主接合工序刚完成后的被接合构件的状态的说明图。
图5是表示本发明的一实施方式的在探针终点位置的滞留工序刚完成后的被接合构件的状态的说明图。
图6是表示本发明的一实施方式的在终点位置回避工序中压入工具时的被接合构件的状态的说明图。
图7是表示本发明的一实施方式的终点位置回避工序刚完成后的被接合构件的状态的说明图。
图8是表示本发明的一实施方式的拔出工序后的被接合构件的状态的说明图。
图9是表示探针拔出孔的说明图。
图10是表示本发明的一实施方式的接合过程中的工具的移动轨迹的说明图。
图11是表示本发明的一实施方式的变形例的接合过程中的工具的移动轨迹的说明图。
图12是表示本发明的一实施方式的摩擦搅拌接合装置的构成的说明图。
图13是表示本发明的一实施方式的参数输入画面的说明图。
具体实施方式
以下,使用附图说明本发明的一实施方式。
如图12所示,本实施方式的摩擦搅拌接合装置具备:机构部20,其安装有在前端设有探针的工具10且使该工具10旋转及移动;控制部30,其控制该机构部20。
机构部20具有:安装有工具10的主轴21、保持该主轴21的主轴保持头22、沿水平方向(Y方向)延伸的Y方向引导部23y,且具备安装有主轴保持头22的门型框23、在上表面安装有被接合构件且使被接合构件沿与水平方向的Y方向垂直的X方向移动的平台24。虽然没有图示,但是机构部20还具备驱动机构部20的各机构的液压回路或电源电路、各种传感器等。
主轴保持头22具有:保持主轴21而使该主轴21旋转的机构(未图示)、使主轴21沿铅直方向(Z方向)移动的Z方向移动机构(未图示)、沿着设置在门型框23上的Y方向引导部23y使主轴21沿Y方向移动的Y方向移动机构(未图示)。
控制部30具备:显示器31、输入键32、计算机33、接口34,该接口34将计算机33生成的控制信号向机构部20的液压回路或电源电路发送,并且接收来自机构部20的各种传感器的信号而发送给计算机33。需要说明的是,在本实施方式中,输入输出机构构成为具有显示器31、输入键32、计算机33,控制执行机构构成为具有计算机33和接口34。
如图8所示,工具10包括具备门形的肩面13的肩部12、从肩部12的肩面13突出的探针11。即,肩面13成为设置有探针11的工具的前端面。需要说明的是,在本实施方式中,肩部12和探针11一体旋转,但是二者无须一体旋转。
接下来,与以上说明的摩擦搅拌接合装置的动作一同来说明通过摩擦搅拌接合来接合两个被接合构件而制造接合构件的顺序。需要说明的是,以下,以两个被接合构件的重合接合为例进行说明。
首先,如图10所示,操作者在图12所示的摩擦搅拌接合装置的平台24上使两个被接合构件1、2重合,并使用夹具将其固定。
接下来,操作者进行摩擦搅拌接合装置的初期设定。在该初期设定中,进行工具10的原点对位和各种参数的输入处理。
在各种参数的输入处理中,计算机33使显示器31显示参数输入画面。如图13所示,在该参数输入画面中至少显示:探针长的输入栏31a、探针直径的输入栏31b、作为肩面的外径的肩径的输入栏31c、在被接合构件上形成接合起点时的探针的位置即探针起点位置的输入栏31d、在被接合构件上形成接合终点时的探针的位置即探针终点位置的输入栏31e、拔出探针的位置即探针拔出位置的输入栏31f、工具旋转速度的输入栏31g、工具移动速度的输入栏31h、在探针起点位置的滞留处理的时间的输入栏31i、在探针终点位置的滞留处理的时间的输入栏31j、在探针拔出位置的滞留处理的时间的输入栏31k。
操作者操作输入键32(图12)在以上说明的参数的输入栏分别输入数值。其中,并非必须对在探针起点位置的滞留时间的输入栏31i、在探针终点位置的滞留时间的输入栏31j、在探针拔出位置的滞留时间的输入栏31k进行输入,但是,以下为对所有的输入栏31i、31j、31k输入了滞留时间的情况。另外,在此,如图8所示,作为探针起点位置、探针终点位置、探针拔出位置等探针位置输入的位置是探针11的中心线C与肩面13的交点Cp的位置。需要说明的是,作为探针位置输入的位置为探针11的中心线C上,也可以为探针11的前端的位置。
在此,对以上描述的滞留处理进行简单说明。在探针起点位置、探针终点位置、探针拔出位置中的任意一个执行滞留处理。滞留处理是指,在以上的任意一个位置使探针11旋转但不移动,从而促进该位置周围的被接合构件的摩擦搅拌的处理。滞留时间是指实施该滞留处理的时间。
当以上的初期设定结束时,摩擦搅拌接合装置的控制部30(图12)使机构部20动作,从而开始通过两个被接合构件的摩擦搅拌接合而实现的接合。
如图1所示,首先,摩擦搅拌接合装置使探针11旋转,同时使探针11向通过参数输入处理输入的参数起点位置Sp移动。即,摩擦搅拌接合装置执行探针11向被接合构件的插入工序。需要说明的是,图1及以下说明中使用的图2~图8均表示图10的A-A线剖面的状态。
在该插入工序中,当探针11的前端与被接合构件1的表面相接后,逐渐将探针11插入被接合构件1内。当旋转的探针11及肩面13与被接合构件1接触时,在两者间产生摩擦热,利用该摩擦热,探针11周围的被接合构件1、2发生塑性流动,从而形成塑性流动区域(或者动态再结晶区域)A0
发明者对摩擦搅拌接合的被接合构件1、2的剖面进行了详细地调查,其结果发现,在探针11到达探针起点位置Sp的时刻,虽然在探针11周围形成塑性流动区域A0,但是在该塑性流动区域A0的塑性流动不够充分,因此在该塑性流动区域A0内残留两个被接合构件1、2的界面的氧化膜4。
因此,如背景技术栏描述的技术那样,在探针11到达探针起点位置Sp之后立即使探针11向探针终点位置Ep移动的情况下,以探针起点位置Sp为基准,在探针11的移动方向的相反侧的塑性流动区域A0内残留有前述的界面氧化膜4。若在塑性流动区域A0内残留有该界面氧化膜4,则该部分的接合強度低。
因此,在本实施方式中,当探针11到达探针起点位置Sp后,不立即使探针11向探针终点位置Ep移动,在该探针起点位置Sp,以规定时间执行使探针11旋转而不移动的滞留工序。
当执行该滞留工序时,如图2所示,塑性流动区域稍微扩大,并且该扩大的塑性流动区域A1内的塑性流动加剧,从而摩擦搅拌接合得到促进,从而实际上消除图1中塑性流动区域A0内的界面氧化膜4。
作为执行该滞留工序的时间即滞留时间,优选为以通过参数输入处理输入的工具移动速度v移动了通过相同的参数输入处理输入的肩面13的外径即肩径d(图8)时所花费的时间以上的时间。具体而言,虽然根据工具移动速度等的不同而有所不同,但是例如优选4秒以上。
基本上而言,在接合预定部内,在探针起点位置Sp与探针终点位置Ep之间的中间部分,摩擦搅拌时间成为(肩径)/(探针移动速度)。因此,在本实施方式中,为了在探针起点位置Sp、探针终点位置Ep也可确保与前述的中间部分同等以上的摩擦搅拌时间,从而对上述滞留时间进行设定。
在本实施方式中,通过参数输入处理向在探针起点位置Sp的滞留时间的输入栏31i、在探针终点位置Ep的滞留时间的输入栏31j输入滞留时间时,若该滞留时间小于以先前输入的工具移动速度v移动了同样在先前输入的肩径d时所花费的时间,则当计算机33(图12)进行判断时,该计算机33不接收所输入的滞留时间,或者使显示器31显示的输入栏31i、31j(图13)内熄灭,从而警告当该滞留时间不当的情况。
当滞留时间结束时,如图3所示,工具10以工具移动速度v向探针终点位置Ep开始移动,从而主接合工序开始。在该滞留时间结束的时刻之后的塑性流动区域A1、A2的边界上,工具移动方向的相反侧的点成为接合起点Sj。
如图4所示,当探针11到达探针终点位置Ep时,主接合工序结束,在此也执行滞留工序。因此,在该探针11到达探针终点位置Ep的时刻的塑性流动区域A3内,以探针11为基准,在此之前的探针移动方向的一侧残留有两个被接合构件1、2的界面的氧化膜4。
因此,在本实施方式中,即使在该探针终点位置Ep也与探针起点位置Sp同样执行滞留工序。
当执行该滞留工序时,如图5所示,塑性流动区域稍微扩大,且扩大的塑性流动区域A4内的塑性流动加剧,摩擦搅拌接合得到促进,从而实际上消除图4的塑性流动区域A3内的界面氧化膜4。另外,扩大的塑性流动区域A4的边界上的到此之前的工具移动方向侧的点成为接合终点Ej。
当滞留工序结束时,如图6所示,工具10向探针11的前端侧稍前进。即,工具10使探针11被稍微压入被接合构件1内。然后,该工具10朝向探针拔出位置Pp以工具移动速度开始移动。在本实施方式中,如图10所示,该探针拔出位置Pp存在于从探针起点位置Sp向探针终点位置Ep的探针11的移动轨迹F上。
在进行摩擦搅拌接合的情况下,如图6所示,被接合构件1的表面1b的水平线比摩擦搅拌接合前的表面1a的水平线更向探针11延伸的方向,换而言之为沿被接合构件1的厚度方向稍微变化。即,在进行摩擦搅拌接合的情况下,被接合构件1的表面1a稍微下沉。
因此,当使探针11从探针终点位置Ep向探针拔出位置Pp移动时,在探针终点位置Ep,若不使工具10向探针11延伸的方向稍微移动,则工具10的肩面13不与被接合构件1的新的表面1b充分接触,从而在肩面13与被接合构件1的新的表面1b之间不产生摩擦热。因此,在本实施方式中,当在探针终点位置Ep的滞留时间结束时,使工具10向探针11延伸的方向稍微移动,工具10的肩面13与被接合构件1的新的表面1b充分接触。
在向探针11延伸的方向移动的时刻的探针位置在探针11延伸的方向上与探针拔出位置Pp相同。因此,摩擦搅拌接合装置的计算机33(图12)求出探针11延伸方向上的探针终点位置Ep与探针拔出位置Pp间的距离t,该距离t作为探针11延伸方向上的移动量。
如图7所示,工具10在探针终点位置Ep被稍微压入到被接合构件1内之后,如前述那样,朝向探针拔出位置Pp以工具移动速度v开始移动。此时,工具10的移动距离即该工具移动方向上的探针终点位置Ep与探针拔出位置Pp间的距离D优选为肩径d的一半即肩半径d/2以上,在此为肩径d。
需要说明的是,在本实施方式中,终点位置回避工序是指,在探针终点位置Ep的滞留工序结束之后,在探针终点位置Ep将工具10向被接合构件1内稍微压入并使其移动到探针拔出位置Pp的工序。如图7所示,在该终点位置回避工序的结束时刻生成的塑性流动区域A5比在终点位置回避工序的开始时刻生成的塑性流动区域A4向被接合构件1、2的厚度方向稍微扩大。这是因为,在终点位置回避工序的开始时刻将工具10稍微向被接合构件1内压入。
当探针11到达探针拔出位置Pp时,在此也执行滞留工序。需要说明的是,由于该探针拔出位置Pp的探针11周围是已经经历过一次探针11通过而进行了摩擦搅拌接合的区域,所以如在探针起点位置Sp或探针终点位置Ep那样,并未残留有被接合构件1、2的接口的氧化膜。
然而,在探针11到达探针拔出位置Pp的时刻,若立即将探针11抬起,如图9所示,在探针拔出孔6处,进入到形成于探针外周面的槽的被接合构件的残留物6a残留在探针拔出孔6的内周面,在探针的前端面与探针的周面留下角形状,探针拔出孔6的内周面粗糙,并且,探针拔出孔6的内周面与底面的角6b也变得尖锐。这是因为,探针在刚到达探针拔出位置Pp之后,探针的周围的被接合构件的塑性流动性不够充分。于是,当探针拔出孔6的内周面粗糙、内周面与底面的角6b变得尖锐时,导致在尖锐的角等产生应力集中。
因此,在本实施方式中,即使在探针拔出位置Pp也执行滞留处理,从而在探针拔出位置Pp的探针11周围的被接合构件的塑性流动性得到提高。其结果是,在该探针拔出位置Pp的滞留工序结束而从被接合构件1、2拔出探针时(拔出工序),如图8所示,探针拔出孔5的内周面变得光滑,内周面与底面的角部5b成为圆角。这是因为,探针11周围的被接合构件的塑性流动性有所提高,进入形成于探针外周面的槽的被接合构件的残留物在探针11的拔出工序中沿探针拔出孔5的内周面流落。
作为在该探针拔出位置Pp执行滞留处理的时间即滞留时间,例如优选为以通过参数输入处理输入的工具移动速度移动了通过相同参数输入处理输入的肩径d的一半即肩半径d/2时所花费的时间以上的时间。具体而言,虽然因工具移动速度等的不同而有所不同,但是例如优选为2秒以上。
在本实施方式中,当通过参数输入处理在探针拔出位置Pp的滞留时间的输入栏31k输入滞留时间时,若该滞留时间小于以先前输入的工具移动速度移动了同样先前输入的肩径的一半d/2时所花费的时间,则计算机33(图12)进行判断,该计算机33不接收所输入的滞留时间,或者,使显示器31显示的输入栏31k内熄灭,从而对该滞留时间不当的情况进行警告。
当探针拔出工序结束时,被接合构件1与被接合构件2间的接合结束,从而生成接合构件3。
如以上所述,在本实施方式中,由于在探针终点位置Ep不拔出探针11,而是在离开探针终点位置Ep的位置拔出探针11,所以在接合终点Ej附近不再存在探针拔出孔。其结果是,在本实施方式中,能够提高接合终点Ej附近的接合可靠性。
进一步而言,在本实施方式中,由于在探针起点位置Sp及探针终点位置Ep执行滞留工序,所以在探针起点位置Sp周围及探针终点位置Ep周围的塑性流动加剧,从而摩擦搅拌接合得到促进。其结果是,探针起点位置Sp周围及探针终点位置Ep周围的、被接合构件1、2的界面的氧化膜4显著减少或消除,从而进一步提高这些位置的接合可靠性。
另外,在本实施方式中,由于在探针拔出位置Pp也执行滞留处理,所以在探针拔出位置Pp的塑性流动性得到提高,探针拔出孔5的内表面变得光滑且没有尖锐的角,所以能够缓和对于探针拔出孔5的应力集中。
需要说明的是,在本实施方式中,虽然在探针起点位置Sp和探针终点位置Ep这双方都执行滞留处理,但是本发明不局限于此,也可以仅在其任意一方的位置执行。例如,当在接合起点Sj附近不作用大的负载而无需提高接合起点Sj附近的接合强度时,也可以不执行探针起点位置Sp的滞留处理。
进一步而言,在本实施方式中,虽然在探针拔出位置Pp也执行滞留处理,但是当无需提高该探针拔出位置Pp附近的接合可靠性时,也可以不在该探针拔出位置Pp执行滞留处理。
另外,在本实施方式中,如图10所示,虽然在从探针起点位置Sp到探针终点位置Ep的探针11的移动轨迹F上设定探针拔出位置Pp,但是,并非必须将该探针拔出位置Pp设置在探针11的移动轨迹F上,例如,如图11所示,也可以在探针11的移动轨迹F外设定探针拔出位置Pp。
另外,在以上的实施方式中,虽然本发明适用于两个被接合构件的重合接合,但是本发明不局限于此,例如,本发明也可以适用于两个被接合构件的对接接合。
【工业方面可利用性】
本发明是在彼此相接的两个被接合构件的接合预定部中嵌入旋转的探针,对该接合预定部进行连续地摩擦搅拌接合而制造接合构件的接合构件的制造方法,其实施:主接合工序,使该探针从所述被接合构件中形成接合起点时的所述探针的位置即探针起点位置向该被接合构件中形成接合终点时的该探针的位置即探针终点位置边旋转边移动;滞留工序,在所述探针起点位置与所述探针终点位置中的至少一者的位置,以规定时间使所述探针旋转。根据本发明,能够进一步提高探针起点位置周围或探针终点位置周围的接合可靠性。
附图标号说明
10    工具
11    探针
12    肩部
13    肩面
20    机构部
30    控制部
Sj    接合起点
Ej    接合终点
Sp    探针起点位置
Ep    探针终点位置
Pp    探针拔出位置

Claims (9)

1.一种接合构件的制造方法,该方法通过在彼此相接的两个被接合构件的接合预定部中嵌入旋转之中的探针,从而对该接合预定部进行连续摩擦搅拌接合而制造接合构件,其包括:
主接合工序,使该探针从在所述被接合构件中形成接合起点时的所述探针的位置即探针起点位置向在该被接合构件中形成接合终点时的该探针的位置即探针终点位置边旋转边移动;
滞留工序,在所述探针起点位置与所述探针终点位置中的至少一者的位置使所述探针旋转规定时间。
2.根据权利要求1所述的接合构件的制造方法,其特征在于,
所述规定时间为能够以使所述探针从所述探针起点位置向所述探针终点位置移动时的移动速度移动设有该探针的工具的前端面的外径量的距离的时间以上的时间。
3.根据权利要求1或2所述的接合构件的制造方法,其特征在于,还包括:
终点位置回避工序,在实施了所述主接合工序之后,使所述探针向离开所述探针终点位置的位置即探针拔出位置边旋转边移动;
拔出工序,在所述探针拔出位置从所述被接合构件拔出所述探针。
4.根据权利要求3所述的接合构件的制造方法,其特征在于,还包括:
拔出位置滞留工序,在所述探针拔出位置使所述探针旋转规定时间。
5.根据权利要求3或4所述的接合构件的制造方法,其特征在于,
在所述终点位置回避工序中,在所述接合预定部内,从所述探针终点位置向所述探针起点位置侧返回规定距离,并以该返回了规定距离的位置作为所述探针拔出位置。
6.根据权利要求5所述的接合构件的制造方法,其特征在于,
在所述终点位置回避工序中,在将所述探针终点位置的该探针向被接合构件侧稍压入之后,边维持该探针的压入量边使该探针向所述探针拔出位置移动。
7.一种摩擦搅拌接合装置,该装置通过在彼此相接的两个被接合构件的接合预定部中嵌入旋转之中的探针,从而对该接合预定部进行摩擦搅拌接合,其具备:
机构部,其能够安装在前端设有所述探针的工具且使所安装的该工具旋转及移动;
控制部,其对所述机构部的动作进行控制,
所述控制部具有:
输入输出机构,其接收包括在所述被接合构件中形成接合起点时的所述探针的位置即探针起点位置、在该被接合构件中形成接合终点时的该探针的位置即探针终点位置、在该探针起点位置与该探针终点位置中的至少一者的位置使所述工具旋转的滞留处理的时间的参数;
控制执行机构,其根据所述输入输出机构接收到的所述控制参数,通过所述机构部使所述探针旋转且同时位于所述探针起点位置,并使该探针边旋转边向所述探针终点位置移动,在所述探针起点位置与所述探针终点位置中的所述至少一者的位置执行与所述时间的量相应的所述滞留处理。
8.根据权利要求7所述的摩擦搅拌接合装置,其特征在于,
所述输入输出机构接收作为所述参数的、使所述探针从所述探针起点位置向所述探针终点位置移动时的移动速度和设有所述探针的工具的前端面的外径,
当所输入的所述滞留处理的所述时间小于以所述移动速度能够移动所述前端面的直径的时间时,所述输入输出机构拒绝该时间的接收或者发出该时间不当的警告意旨。
9.根据权利要求7或8所述的摩擦搅拌接合装置,其特征在于,
所述控制部的输入输出机构接收从被接合构件拔出探针的探针拔出位置和在该探针拔出位置使所述工具旋转的拔出位置滞留处理的时间,
所述控制部的控制执行机构通过所述机构部在所述探针拔出位置执行与所述时间的量相应的所述拔出位置滞留处理。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104718045A (zh) * 2012-12-19 2015-06-17 三菱重工业株式会社 接合材料的制造方法及接合用夹具
CN105324206A (zh) * 2014-02-18 2016-02-10 铃木株式会社 摩擦搅拌接合方法及摩擦搅拌接合体
US9821419B2 (en) 2012-10-10 2017-11-21 Nippon Light Metal Company, Ltd. Method for manufacturing heat exchanger plate and method for friction stir welding

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2554321A4 (en) * 2010-04-02 2016-11-02 Honda Motor Co Ltd HETEROGENEOUS MATERIALS ASSEMBLED AND MEETING METHOD THEREFOR
DE102010032402A1 (de) * 2010-07-27 2012-02-02 Airbus Operations Gmbh Verfahren zum Verbinden von zwei Luftfahrzeugrumpfsegmenten mittels Rührreibschweißen
JP5826141B2 (ja) * 2012-09-18 2015-12-02 本田技研工業株式会社 摩擦撹拌接合方法
JP6402993B2 (ja) 2014-10-10 2018-10-10 三菱重工エンジニアリング株式会社 接合部の判定方法、及び接合材の製造方法
JP6578241B2 (ja) * 2016-05-17 2019-09-18 東芝機械株式会社 摩擦撹拌接合方法および摩擦撹拌接合装置
JP6836153B2 (ja) * 2017-01-26 2021-02-24 アイシン精機株式会社 摩擦攪拌接合方法
GB2593273A (en) * 2020-01-14 2021-09-22 Bae Systems Plc Friction stir welding process
EP3851238A1 (en) * 2020-01-14 2021-07-21 BAE SYSTEMS plc Method, product and apparatus
JP2022007008A (ja) * 2020-06-25 2022-01-13 京浜ラムテック株式会社 金属構造体の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030047584A1 (en) * 2001-09-12 2003-03-13 Kazutaka Okamoto Friction stir welding apparatus and method and processing apparatus and method
US20050006438A1 (en) * 2001-10-23 2005-01-13 Claes-Goran Andersson Method for friction stir welding
JP2006007327A (ja) * 2005-08-09 2006-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 摩擦攪拌接合方法とその接合装置およびその摩擦接合体
JP2007289976A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Honda Motor Co Ltd 摩擦攪拌接合による接合部材の製造方法および摩擦攪拌接合部材
US20080006438A1 (en) * 1993-03-19 2008-01-10 Meyer Andrew E Visual latching indicator arrangement for an electrical bushing and terminator

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3070735B2 (ja) * 1997-07-23 2000-07-31 株式会社日立製作所 摩擦攪拌接合方法
US6745929B1 (en) * 1998-06-16 2004-06-08 Hitachi, Ltd. Method of manufacturing structural body and structural body
JP3288678B2 (ja) 2000-06-19 2002-06-04 川崎重工業株式会社 摩擦撹拌接合の仮付け方法
JP4436099B2 (ja) 2003-09-26 2010-03-24 三菱重工業株式会社 Fsw重ね合わせ継手の接合方法およびfsw重ね合わせ継手
JP4331038B2 (ja) * 2004-03-31 2009-09-16 住友軽金属工業株式会社 摩擦攪拌点接合装置
JP2006026701A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 摩擦撹拌接合法
US7275675B1 (en) * 2004-08-20 2007-10-02 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Friction stir weld tools
US7703654B2 (en) * 2004-11-17 2010-04-27 The Boeing Company Counter-rotating spindle for friction stir welding
US20100178526A1 (en) * 2006-08-21 2010-07-15 Osaka University Process for working metal members and structures
US20090294511A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Vanderbilt University Lateral position detection for friction stir systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080006438A1 (en) * 1993-03-19 2008-01-10 Meyer Andrew E Visual latching indicator arrangement for an electrical bushing and terminator
US20030047584A1 (en) * 2001-09-12 2003-03-13 Kazutaka Okamoto Friction stir welding apparatus and method and processing apparatus and method
US20050006438A1 (en) * 2001-10-23 2005-01-13 Claes-Goran Andersson Method for friction stir welding
JP2006007327A (ja) * 2005-08-09 2006-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 摩擦攪拌接合方法とその接合装置およびその摩擦接合体
JP2007289976A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Honda Motor Co Ltd 摩擦攪拌接合による接合部材の製造方法および摩擦攪拌接合部材

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9821419B2 (en) 2012-10-10 2017-11-21 Nippon Light Metal Company, Ltd. Method for manufacturing heat exchanger plate and method for friction stir welding
US10518369B2 (en) 2012-10-10 2019-12-31 Nippon Light Metal Company, Ltd. Method for manufacturing heat exchanger plate and method for friction stir welding
CN104718045A (zh) * 2012-12-19 2015-06-17 三菱重工业株式会社 接合材料的制造方法及接合用夹具
US9393640B2 (en) 2012-12-19 2016-07-19 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Welded material manufacturing method and welding jig
CN104718045B (zh) * 2012-12-19 2017-09-15 三菱重工业株式会社 接合材料的制造方法及接合用夹具
CN105324206A (zh) * 2014-02-18 2016-02-10 铃木株式会社 摩擦搅拌接合方法及摩擦搅拌接合体

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Publication number Publication date
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