CN104741769A - 用于点接合堆叠的金属箔的方法 - Google Patents

Abstract

用于点接合堆叠的金属箔的方法。通过使用复动式转动工具和夹持构件来执行搅拌摩擦点焊，以将多个金属箔的重合部与金属板接合在一起，该复动式转动工具包括能够相对于彼此独立地沿轴向移动的中空构件和销构件，该夹持构件装配在中空构件的外周面并且能够沿自身的轴向移动。在利用夹持构件挤压待搅拌摩擦的部分的外环部的状态下，将销构件插入该待搅拌摩擦的部分并且使中空构件后退，由此使湧出金属收纳在正被搅拌摩擦的部分和中空构件之间所形成的空间内。然后，使中空构件前进以将湧出金属压入由销构件的后退所形成的孔中，由此使该孔被湧出金属填埋。

Description

用于点接合堆叠的金属箔的方法

技术领域

本发明总体上涉及用于点接合(spot-joining)堆叠的金属箔的方法，更特别地，本发明涉及用于通过使用复动式转动工具(double-acting type rotarytool)来执行搅拌摩擦点焊操作(friction stir spot-welding operation)的方法，以有利地实现彼此堆叠或重叠的多个金属箔的电气的且机械的一体化接合。

背景技术

诸如铝箔和铜箔等的具有高导电性的金属箔已经以多个金属箔彼此堆叠或重叠的形式用作电极，诸如电池的集电器。在彼此重叠且用作电极的金属箔的重合部中，要求金属箔以彼此直接接触的方式固定在一起，使得金属箔电气地且机械地接合为单元。

使用超声波的方法已经广泛地用作如上所述的接合彼此堆叠的金属箔的传统方法。然而，通过该方法所实现的接合强度低于期望，导致无法实现稳定接合的问题，例如由于在电池的充电和放电过程中的热膨胀而存在金属箔的重合部(stack)剥离的风险。作为解决该问题的方法，已经提议使用作为固相焊接操作的搅拌摩擦焊接操作的接合方法。该方法的示例公开在JP-A-2003-126972和JP-A-2005-103586中。

在JP-A-2003-126972公开的方法中，在如下配置中执行搅拌摩擦焊接操作：厚度大于金属箔的金属板叠置在多个金属箔的重合部的两相反面，使得金属箔的重合部介于金属板之间。在该方法中，搅拌摩擦焊接操作旨在通过使用具有如下结构的固定式工具(转动工具)来执行：在该结构中，具有预定长度的销(pin)一体地设置有可绕轴线转动的柱状主体的远端。因此，在执行点接合操作的情况下，由于焊接工具在焊接操作后的移除而在焊接部形成并残存诸如销孔(探针孔)等的工具孔。工具孔的存在导致接合强度的劣化，因此在JP-A-2003-126972中执行线接合操作而非点接合操作，以避免接合强度的劣化。然而，在执行线接合操作的情况下，存在由于焊接工具在焊接操作过程中的移动而使堆叠的金属箔相对彼此移位的风险，除非金属箔被非常稳固地固定在一起。为了避免该风险，已经提议一种通过使用粘合剂将金属箔固定在一起的方法，但是利用粘合剂使金属箔粘合在一起的步骤的增加不可避免地导致工作负荷和成本的不期望的提高。

另一方面，JP-A-2005-103586公开了一种用于通过搅拌摩擦焊接操作来接合多个金属箔的集合体的方法。在该方法中，在通过利用沿垂直于集合体的上表面和下表面的相反方向施加压力型锻(swaging)或压紧(caulking)，或者通过超声波焊接、冷焊或电弧焊而使集合体暂时接合来固定集合体的情况下，执行搅拌摩擦焊接操作。可选地，在增强基板被保持为与集合体抵接接触的状态下，执行搅拌摩擦焊接操作，其中，该增强基板由与构成集合体的金属相同的金属构成。然而，在该方法中，也旨在通过使用固定式工具(转动工具)来执行线接合操作，因此该方法也具有与上述JP-A-2003-126972的方法同样的固有问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2003-126972

专利文献2：JP-A-2005-103586

发明内容

发明要解决的问题

鉴于上述背景技术而做出本发明。因此，本发明的目的在于提供一种用于点接合彼此叠的置多个金属箔的方法，通过执行搅拌摩擦点焊操作，该方法能够有利地形成具有可靠的接合状态的搅拌摩擦点焊部(weld)。

用于解决问题的方案

可以根据本发明的原理来实现本发明的上述目的，本发明提供一种用于通过搅拌摩擦点焊操作来点接合堆叠的金属箔的方法，其中，叠置于彼此的多个金属箔的重合部放置在下侧金属板上，并且绕自身的轴线转动的转动工具插穿所述重合部进入所述下侧金属板，由此使所述重合部和所述下侧金属板被搅拌摩擦并彼此一体地接合，其特征在于：所述转动工具为复动式转动工具，其包括：中空构件，所述中空构件具有垂直于其轴线的端面并且能够沿其轴向移动；和销构件，所述销构件同轴地布置在所述中空构件内，所述销构件相对于所述中空构件独立地形成，并且能够相对于所述中空构件独立地沿自身的轴向移动；能够沿自身的轴向移动的圆筒状的夹持构件以与所述中空构件同轴的形式装配至所述中空构件的外周面；如下地执行所述搅拌摩擦点焊操作：使所述夹持构件与待搅拌摩擦的部分的外环部压力接触，并且使所述复动式转动工具的所述中空构件和所述销构件中的任一方前进至所述待搅拌摩擦的部分中，同时使所述中空构件和所述销构件中的另一方后退，使得在所述待搅拌摩擦的部分与所述中空构件和所述销构件中的所述另一方之间形成空间，由此通过将所述中空构件和所述销构件中的所述一方插入至所述待搅拌摩擦的部分中而产生湧出金属(metal mass)，所述湧出金属被收纳在所述空间内；继所述搅拌摩擦点焊操作之后，所述中空构件和所述销构件中的所述另一方前进，同时所述中空构件和所述销构件中的所述一方后退，使得被收纳在所述空间内的所述湧出金属被所述中空构件和所述销构件中的所述另一方压入由所述中空构件和所述销构件中的所述一方的后退所形成的孔中，由此所述孔被所述湧出金属填埋。

根据本发明的优选形式，在用被保持为与所述重合部的所述待搅拌摩擦的部分的外环部压力接触的所述夹持构件固定所述重合部的待搅拌摩擦的部分之后，在保持所述中空构件和所述销构件的端面彼此齐平的状态下，所述复动式转动工具的所述中空构件和所述销构件与所述重合部的所述待搅拌摩擦的部分接触，然后，所述中空构件和所述销构件中的所述一方前进，同时，所述中空构件和所述销构件中的所述另一方后退。

根据本发明的另一优选形式，上侧金属板叠置在所述重合部上，并且通过将所述转动工具插穿所述上侧金属板以及所述重合部进入所述下侧金属板来执行所述搅拌摩擦点焊操作，以将所述重合部、所述上侧金属板和所述下侧金属板接合在一起。

根据本发明的又一优选形式，在所述上侧金属板和所述下侧金属板分别布置在所述重合部的上侧和下侧的配置中执行所述搅拌摩擦点焊操作的情况下，在保持所述中空构件、所述销构件和所述夹持构件的端面彼此齐平的状态下，使所述复动式转动工具的所述中空构件和所述销构件与所述上侧金属板的与所述重合部的待搅拌摩擦的部分对应的部分接触，并且使所述夹持构件与所述上侧金属板的所述部分的外环部接触，然后，在用被保持为与所述上侧金属板的所述部分的所述外环部压力接触的所述夹持构件固定所述上侧金属板的所述部分的状态下，使所述中空构件和所述销构件中的所述一方前进，同时，使所述中空构件和所述销构件中的所述另一方后退。

根据本发明的再一优选形式，以满足如下通式的方式来执行所述搅拌摩擦点焊操作：0.01mm≤a≤0.75×b，并且0.2mm≤b，其中，以mm为单位的“a”为所述中空构件和所述销构件中的所述一方插入所述下侧金属板的深度，以mm为单位的“b”为所述下侧金属板的厚度。

根据本发明的进一步优选形式，所述金属箔为铝箔或铜箔。

根据本发明的另一优选形式，所述下侧金属板具有0.2-3mm的厚度。

根据本发明的又一优选形式，所述上侧金属板具有0.1-1mm的厚度。

发明的效果

在根据本发明的用于点接合堆叠的金属箔的方法中，通过使用复动式转动工具来执行搅拌摩擦点焊操作，使得可以防止在移除转动工具之后留下诸如销孔等的工具孔。另外，能够沿自身的轴向移动的圆筒状夹持构件以与中空构件同轴的方式装配在复动式转动工具的中空构件的外周面，并且在利用夹持构件压力保持(pressure-held)待搅拌摩擦的部分的外周部的状态下，执行搅拌摩擦点焊操作。在根据本发明的方法中，将在搅拌摩擦点焊操作过程中产生的湧出金属压入由复动式转动工具的中空构件或销构件的后退所形成的孔中，使得该孔被湧出金属填埋。因此，不仅不会发生诸如接合强度劣化的问题——该问题否则可能由移除转动工具后留下孔(工具孔)而产生，而且还能有利地的改善得到的搅拌摩擦点焊部的可靠性(soundness)，由此可以实现电气地且机械地可靠的接合状态。

另外，在本发明中，利用夹持构件压力保持待搅拌摩擦的部分的外环部，该夹持构件装配在复动式转动工具(中空构件)的外周面且不能绕着自身的轴线转动。因而，利用夹持构件压力保持彼此重叠的金属箔的最外侧的金属箔，使得即使在金属箔的重合部上直接执行搅拌摩擦点焊操作，也能在有效地限制或防止例如构成重合部的金属箔破裂或相对于彼此移位的问题的情况下执行该点接合操作。

附图说明

图1是示意性地示出在执行根据本发明的用于点接合堆叠的金属箔的方法之前的配置的示例的纵向截面图；

图2是示意性地示出始于图1中示出的配置的根据本发明的方法的前半段步骤的截面图，其中图2的(a)、图2的(b)、图2的(c)和图2的(d)示出根据本发明的第一实施方式所执行的各步骤；

图3是示意性地示出图2中示出的步骤之后的后半段步骤的截面图，其中图3的(a)、图3的(b)和图3的(c)示出根据本发明的第一实施方式所执行的各步骤；

图4是示意性地示出配置的放大截面图，在该配置中根据本发明的复动式转动工具下降直到该工具到达放置有金属箔的重合部的金属板，以产生搅拌摩擦；

图5是示意性地示出根据本发明的方法的第二实施方式的复动式转动工具的驱动方式的放大截面图；

图6是示出替代图2和图3中示出的实施方式的根据本发明的第三实施方式所执行的前半段步骤的示意图，这些步骤与图2中示出的各步骤对应；以及

图7是与图3对应的截面图，该截面图示意性地示出图6中示出的步骤之后的后半段步骤。

具体实施方式

为了更具体地阐明本发明，将通过参照附图详细说明本发明的典型实施方式。

首先参照图1，其示出根据本发明的用于点接合堆叠的金属箔的配置。在该配置中，彼此重叠的多个期望的金属箔2的重合部4和放置有重合部4的下侧金属板6保持在预定的支持基板(未示出)上，并且复动式转动工具10布置在重合部4的上方。

在上述配置中，通过使用复动式转动工具10在重合部4和下侧金属板6上执行搅拌摩擦点焊操作。根据通过搅拌摩擦点焊操作而得到的产品的应用来适当地选择构成重合部4的多个金属箔2的材料。例如，对于要求金属箔2的高导电性的应用，铝箔或铜箔适合用作金属箔2。在本发明中，优选用作铝箔的铝材料的具体示例包括诸如JIS A1050和JIS A1200等的根据JIS(日本工业标准)的1000系铝合金材料、诸如JIS A3003等的根据JIS的3000系铝合金材料以及诸如JIS A8021和JIS A8079等的根据JIS的8000系铝合金材料。在将铜箔用作金属箔2的情况下，金属箔2优选由韧铜(TPC)、无氧铜(OFC)等制成的压延铜箔形成。根据通过搅拌摩擦点焊操作而得到的产品的应用适当地选择多个金属箔2中的每个金属箔2的厚度。各金属箔2的厚度通常为大约3μm至大约50μm，并且优选为大约5μm至大约15μm。另外，根据目的产品的应用适当地选择构成重合部4的多个金属箔2的数量。构成重合部4的多个金属箔2的数量通常为大约10至大约100，并且优选地为大约20至50。

优选的是，对于要求金属箔2的高导电性的应用，放置有重合部4的金属板6由与金属箔2的上述材料相同的材料构成，但对于其它应用，金属板6可以由与金属箔2的材料不同的材料制成。金属板6的厚度被适当地确定成足够大以允许重合部4的可靠固定，但通常有利的是，金属板6具有不小于0.2mm的厚度。根据应用适当地确定金属板6的可允许的最大厚度，而不对其进行特别限制。然而，在将金属板6用作电极的情况下，考虑到导电性，过大的厚度不是优选的，因此金属板6优选具有不大于3mm的厚度。

复动式转动工具10被构造成执行搅拌摩擦点焊操作，以形成贯穿多个金属箔2的重合部4且到达下侧金属板6的一体的搅拌摩擦点焊部。复动式转动工具10包括：中空构件(或称作肩部构件)12，其具有下端面垂直于其轴线的中空圆筒状形式，并且能够沿其轴向移动且能够绕着其轴线转动；销构件(或称作探销)14，其具有同轴地布置在中空构件12内的实心圆柱状的形式，其相对于中空构件12独立地形成，并且能够相对于中空构件12独立地沿其轴向移动且能够绕着其轴线转动。上述构造的复动式转动工具10的示例在日本专利No.3709972、JP-A-2012-196680、JP-A-2012-196681和JP-A-2012-196682中公开。在本发明中，使用具有公知结构的复动式转动工具就足够了。另外，具有中空圆筒状形式的夹持构件16以与中空构件12同轴的形式装配至中空构件12的外周面。夹持构件16能够沿着轴向移动，但不能绕着其轴线转动。

在根据本发明的用于点接合堆叠的金属箔的方法的第一实施方式中，搅拌摩擦点焊操作始于图1中示出的配置，并且包括图2中示出的步骤。即，首先，如图2的(a)所示，向下移动夹持构件16至与金属箔2的重合部4的上表面压力接触，以挤压重合部4的待搅拌摩擦的部分的外环部，由此重合部4被固定地保持在置。在这方面要注意的是：重合部4的待搅拌摩擦的部分包括与转动工具10的下端面对应的区域。然后，在如上述利用夹持构件16压力保持重合部4、中空构件12和销构件14绕着它们的轴线转动并且保持它们的下端面彼此齐平的状态下，复动式转动工具10的中空构件12和销构件14沿它们的轴向向下移动，直到它们的下端面与重合部4的上表面接触，如图2的(b)所示。

在转动工具10的整个下端面与重合部4的上表面接触之后，在重合部4的待搅拌摩擦的部分的整个区域范围内产生摩擦热，如图2的(c)所示，销构件14进一步向下移动(前进)至重合部4的待搅拌摩擦的部分，以对重合部4进行搅拌摩擦并使彼此重叠的多个金属箔2接合在一起。同时，中空构件12沿其轴向逐步向上移动(后退)，以便在重合部4的正被搅拌摩擦的部分和中空构件12之间形成空间，由此在搅拌摩擦点焊操作过程中由销构件14插入重合部4所产生的湧出金属18被收纳在上述空间内。执行搅拌摩擦点焊操作，直到销构件14到达下侧金属板6并且以预定的深度插入下侧金属板6，如图2的(d)所示。当确保重合部4与下侧金属板6之间充分的接合程度时，结束上述的销构件14的向下移动和中空构件12的向上移动。

然后，在图2的(d)示出的配置中，销构件14和中空构件12沿各自的与它们上述移动的方向相反的方向移动，即，销构件14向上移动(后退)，中空构件12向下移动(前进)，如图3的(a)所示，由此使湧出金属18被中空构件12的下端面压至由销构件14的向上移动所形成的孔中。即，被收纳在由中空构件12的向上移动所形成的空间内的湧出金属18通过中空构件12的向下移动而被压至由销构件14的向上移动所形成的孔中，使得该孔被湧出金属18填埋并有效地防止该孔在销构件14的后退之后而被留下，并且给予湧出金属18平的上表面，如图3的(b)所示。然后，复动式转动工具10和夹持构件16向上移动并与重合部4脱离，由此得到由重合部4和下侧金属板6构成的且包括具有平的上表面的搅拌摩擦点焊部20的接合主体，如图3的(c)所示。

根据上述通过搅拌摩擦点焊操作来点接合堆叠的金属箔的方法，当插穿重合部4进入下侧金属板6的销构件14从下侧金属板6后退时，中空构件12向下移动，使得在搅拌摩擦点焊操作过程中产生的且收纳在由中空构件12的向上移动所形成的空间内的湧出金属18通过中空构件12的向下移动而被压至由销构件14的后退而形成的孔中，并且该孔被湧出金属18填满。因此，由搅拌摩擦点焊操作所形成的搅拌摩擦点焊部20具有平的上表面，而不具有在销构件14的后退之后可能被留下的孔。因而，可以在不产生诸如接合强度劣化等的问题的情况下，通过搅拌摩擦点焊操作形成可靠的搅拌摩擦点焊部20，并且确保重合部4的金属箔2之间的可靠接合状态以及重合部4与下侧金属板6之间的可靠接合状态。

特别地，可以通过以满足如下通式的方式执行搅拌摩擦点焊操作来实现更可靠的点接合：0.01mm≤a≤0.75×b；并且0.2mm≤b，其中“a”(mm)为销构件14插入(穿入)下侧金属板6的深度，“b”(mm)为下侧金属板6的厚度。在深度“a”小于0.01mm的情况下，销构件14进入下侧金属板6的插入深度过小，因此产生下侧金属板6从金属箔2和重合部4的最下部的金属箔2剥离的风险。另一方面，在深度“a”大于下侧金属板6的厚度(b)的0.75倍的情况下，销构件14进入下侧金属板6的插入深度过大，因此产生例如下侧金属板6变形的风险。

另外，如图2所示，在重合部4被夹持构件16压力保持的状态下，开始搅拌摩擦点焊操作，其中，夹持构件16不转动且被保持成与重合部4的金属箔2的最上部的金属箔2直接接触。通过将重合部4保持在夹持构件16和下侧金属板6之间，可以在有效地限制诸如位于重合部4的上部的金属箔2破裂等的问题的产生的情况下，有利地执行搅拌摩擦点焊操作，即使在重合部4上直接执行搅拌摩擦点焊操作。

此外，如图2的(a)和图2的(b)所示，在搅拌摩擦点焊操作中，复动式转动工具10的中空构件12和销构件14在保持它们的下端面彼此齐平的状态下同时向下移动，并且它们的下端面与重合部4的上表面接触以产生摩擦热。然后，销构件14和中空构件12彼此同时地分别向下和向上移动。因此，搅拌摩擦作用可以在重合部4的待搅拌摩擦的部分的整个区域有效地作用在位于重合部4的上部的金属箔2上，使得可以有效地限制或防止例如金属箔2由于销构件14插入金属箔2而向上移动或被损坏的问题的产生。

在上述实施方式中，销构件14插穿重合部4进入下侧金属板6。可选地，可以通过以下操作执行根据本发明的搅拌摩擦点焊操作，即，向下移动中空构件12使得中空构件12插穿重合部4进入下侧金属板6，同时向上移动销构件14，使得由利用中空构件12进行搅拌摩擦操作所产生的湧出金属18被收纳在由销构件14的向上移动所形成的空间内，如图5所示。

在图5示出的搅拌摩擦点焊操作中，中空构件12和销构件14沿各自的与它们在上述图2和图3中示出的搅拌摩擦点焊操作中移动的方向相反的方向移动，由此在本实施方式中可以实现与上述第一实施方式中所实现的大致相同的操作和物理的有益效果。通过参照图4，中空构件12插入下侧金属板6的深度“a”被优选地确定成满足与上述的销构件14进入下侧金属板6的插入深度“a”和下侧金属板6的厚度“b”之间的相同的关系，由此可以通过搅拌摩擦点焊操作形成可靠的搅拌摩擦点焊部20。

在本发明中，如图6和图7所示，可以通过将上侧金属板8放置于叠置在下侧金属板6上的重合部4上来执行图2和图3中示出的搅拌摩擦点焊操作，使得重合部4压力保持在下侧金属板6和上侧金属板8之间。不特别限制上侧金属板8的厚度，但通常地，该厚度保持在大约0.1mm和大约1mm之间的范围内，以允许重合部4的可靠固定和复动式转动工具10的中空构件12或销构件14插穿上侧金属板8和重合部4进入下侧金属板6。

具体说明的，在复动式转动工具10的中空构件12和销构件14转动而夹持构件16不转动的状态下，中空构件12、销构件14和夹持构件16的下端面保持如图6的(a)所示的彼此齐平，中空构件12、销构件14和夹持构件16彼此同时向下移动，使得它们的下端面与上侧金属板8的上表面接触，如图6的(b)所示。然后，在利用夹持构件16施加的预定的压力经由上侧金属板8将重合部4和下侧金属板6一体地固定或保持在一起的状态下，中空构件12和销构件14以与图2和图3中示出的方式相同的方式移动，由此由销构件14的向下移动所产生的湧出金属18被收纳在由中空构件12的向上移动所形成的空间内。然后，当插入下侧金属板6的销构件14后退时，由销构件14的后退所形成的孔被通过中空构件12的向下移动而被压入该孔的湧出金属18填埋，由此有效地形成如图7的(c)所示的与图3中示出的上述实施方式一样的具有平的上表面的搅拌摩擦点焊部20，并且实现可靠的接合状态。

在通过将上侧金属板8放置在重合部4上来执行根据本发明的搅拌摩擦点焊操作的情况下，经由上侧金属板8挤压重合部4，因此可以更有利地防止诸如金属箔2破裂等的问题，并且实现了搅拌摩擦点焊部20的更可靠的状态。

另外，在用于将上述配置(在该配置中，上侧金属板8放置在重合部4上)中的下侧金属板6、重合部4和上侧金属板8接合在一起所执行的搅拌摩擦点焊操作中，复动式转动工具10的中空构件12和销构件14的下端面以及装配在中空构件12的外周面的夹持构件16的下端面以被保持为彼此齐平的状态与上侧金属板8的上表面接触，如图6的(a)和图6的(b)所示，然后执行搅拌摩擦点焊操作，从而由于相对较大的接触面积而有利地执行具有高的稳定度的接合，并且可以限制夹持构件16的毛边的溢出。

虽然已经仅为作为说明目的详细说明了本发明的典型的实施方式，但是应当理解，本发明不限于说明的实施方式的细节。

例如，可以适当地采用各种公知结构的复动式转动工具10和夹持构件16，并且可以采用中空构件12和销构件14绕着它们的轴线转动以及中空构件12、销构件14和夹持构件16沿它们的轴向移动用的各种公知结构和机构。

中空构件12、销构件14和夹持构件16沿它们的轴向移动的时机不限于上述实施方式。可以适当地确定复动式转动工具10的中空构件12和销构件14沿它们的轴向移动及绕着它们的轴线转动的时机以及夹持构件16沿其轴向移动的时机，只要可以实现本发明的目的即可。例如，在如图6和图7示出的搅拌摩擦点焊操作中，可以在向下移动复动式转动工具10之前首先向下移动夹持构件16，使得夹持构件16与上侧金属板8接触以使上侧金属板8、重合部4和下侧金属板6固定。

如图6和图7所示，在上侧金属板8叠置在重合部4上并执行搅拌摩擦点焊操作，以使上侧金属板8、重合部4和下侧金属板6接合在一起的情况下，可以将上侧金属板8和下侧金属板6形成为截面是U形的一体的构件，而非单个的构件，并且可以执行根据本发明的搅拌摩擦点焊操作，以在如下配置中将上侧金属板8、重合部4和下侧金属板6接合在一起：重合部4布置在由上侧金属板8和下侧金属板6构成的U形的一体的构件所限定的空间内。

应当理解，在不超出本发明的精神的情况下，可以利用在本文中未说明的且本领域技术人员能够想到的各种其它改变、变型和改进来实施本发明，并且这些改变、变型和改进仍在本发明的范围之内。

实施例

为了更具体地阐明本发明，将说明本发明的典型实施例。应当理解，本发明不限于说明的实施例的细节。

首先，如以下给出的表1中示出的实施例1至实施例6那样设置和组合各种类型的金属箔2、上侧金属板8和下侧金属板6。金属箔2、上侧金属板8和下侧金属板6中每一种均具有80mm×80mm的尺寸，并且重合部4是由彼此重叠的40个金属箔2构成的。

表1

然后，通过使用以下给出的表2和表3中示出的转动工具中的一个、通过如以下给出的表2所示的搅拌摩擦点焊操作A至D中的一个将实施例1至实施例6的金属箔2的重合部4、上侧金属板8和下侧金属板6的每个组合接合在一起。如图6和图7所示来执行操作A，如图2和图3所示来执行操作B，如图5所示来执行操作C。通过使用如下固定式转动工具来执行操作D：在该固定式转动工具中，销构件14与工具主体12形成为一体，并且销被设置成与工具主体12同轴且从工具主体12的下端面向下突出1.3mm的长度。以如表2所示的比率a/b来执行各实施例中的搅拌摩擦点焊操作，其中比率a/b为转动工具(销构件、销或中空构件)插入下侧金属板6的深度“a”与下侧金属板6的厚度“b”之比。

表2

表3

作为执行上述各种类型的搅拌摩擦点焊操作的结果，可以确认实施例1至实施例4中得到的接合体具有可靠的接合状态且不存在金属箔2相对于彼此的移位以及诸如销孔等的工具孔的形成，其中实施例1至实施例4中通过使用复动式转动工具和夹持构件16根据本发明执行的搅拌摩擦点焊操作。另一方面，确认实施例5和实施例6中通过使用固定式转动工具得到的接合体存在金属箔2相对于彼此的移位、销孔(工具孔)的形成和源自在搅拌摩擦点焊操作期间产生的湧出金属的毛边的形成，以致无法实现期望品质的搅拌摩擦点焊部。

Claims (8)

1.一种用于通过搅拌摩擦点焊操作来点接合堆叠的金属箔的方法，其中，叠置于彼此的多个金属箔的重合部放置在下侧金属板上，并且绕自身的轴线转动的转动工具插穿所述重合部进入所述下侧金属板，由此使所述重合部和所述下侧金属板被搅拌摩擦并彼此一体地接合，其特征在于：

所述转动工具为复动式转动工具，其包括：中空构件，所述中空构件具有垂直于其轴线的端面并且能够沿其轴向移动；和销构件，所述销构件同轴地布置在所述中空构件内，所述销构件相对于所述中空构件独立地形成，并且能够相对于所述中空构件独立地沿自身的轴向移动；

能够沿自身的轴向移动的圆筒状的夹持构件以与所述中空构件同轴的形式装配至所述中空构件的外周面；

如下地执行所述搅拌摩擦点焊操作：使所述夹持构件与待搅拌摩擦的部分的外环部压力接触，并且使所述复动式转动工具的所述中空构件和所述销构件中的任一方前进至所述待搅拌摩擦的部分中，同时使所述中空构件和所述销构件中的另一方后退，使得在所述待搅拌摩擦的部分与所述中空构件和所述销构件中的所述另一方之间形成空间，由此通过将所述中空构件和所述销构件中的所述一方插入至所述待搅拌摩擦的部分中而产生湧出金属，所述湧出金属被收纳在所述空间内；并且

继所述搅拌摩擦点焊操作之后，所述中空构件和所述销构件中的所述另一方前进，同时所述中空构件和所述销构件中的所述一方后退，使得被收纳在所述空间内的所述湧出金属被所述中空构件和所述销构件中的所述另一方压入由所述中空构件和所述销构件中的所述一方的后退所形成的孔中，由此所述孔被所述湧出金属填埋。

2.根据权利要求1所述的用于点接合堆叠的金属箔的方法，其特征在于，在用被保持为与所述重合部的所述待搅拌摩擦的部分的外环部压力接触的所述夹持构件固定所述重合部的待搅拌摩擦的部分之后，在保持所述中空构件和所述销构件的端面彼此齐平的状态下，所述复动式转动工具的所述中空构件和所述销构件与所述重合部的所述待搅拌摩擦的部分接触，然后，所述中空构件和所述销构件中的所述一方前进，同时，所述中空构件和所述销构件中的所述另一方后退。

3.根据权利要求1所述的用于点接合堆叠的金属箔的方法，其特征在于，将上侧金属板叠置在所述重合部上，并且通过将所述转动工具插穿所述上侧金属板以及所述重合部进入所述下侧金属板来执行所述搅拌摩擦点焊操作，以将所述重合部、所述上侧金属板和所述下侧金属板接合在一起。

4.根据权利要求3所述的用于点接合堆叠的金属箔的方法，其特征在于，在保持所述中空构件、所述销构件和所述夹持构件的端面彼此齐平的状态下，使所述复动式转动工具的所述中空构件和所述销构件与所述上侧金属板的与所述重合部的待搅拌摩擦的部分对应的部分接触，并且使所述夹持构件与所述上侧金属板的所述部分的外环部接触，然后，在用被保持为与所述上侧金属板的所述部分的所述外环部压力接触的所述夹持构件固定所述上侧金属板的所述部分的状态下，使所述中空构件和所述销构件中的所述一方前进，同时，使所述中空构件和所述销构件中的所述另一方后退。

5.根据权利要求1所述的用于点接合堆叠的金属箔的方法，其特征在于，以满足如下通式的方式来执行所述搅拌摩擦点焊操作：0.01mm≤a≤0.75×b，并且0.2mm≤b，其中，以mm为单位的“a”为所述中空构件和所述销构件中的所述一方插入所述下侧金属板的深度，以mm为单位的“b”为所述下侧金属板的厚度。

6.根据权利要求1所述的用于点接合堆叠的金属箔的方法，其特征在于，所述金属箔为铝箔或铜箔。

7.根据权利要求1所述的用于点接合堆叠的金属箔的方法，其特征在于，所述下侧金属板具有0.2-3mm的厚度。

8.根据权利要求3所述的用于点接合堆叠的金属箔的方法，其特征在于，所述上侧金属板具有0.1-1mm的厚度。