CN109862988A

CN109862988A - 摩擦搅拌点接合装置及摩擦搅拌点接合方法

Info

Publication number: CN109862988A
Application number: CN201780064526.8A
Authority: CN
Inventors: 大桥良司; 村松良崇; 三宅将弘; 福田拓也
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-06-07
Also published as: JP7101122B2; KR102156352B1; WO2018079806A1; KR20190077460A; US11185944B2; US20190262934A1; JPWO2018079806A1; EP3533556A4; EP3533556A1; EP3533556B1

Abstract

控制器在摩擦搅拌点接合中执行温度保持控制，所述温度保持控制中，控制旋转驱动器并将工具的转速设定为所述工具的温度能被视为与所述重叠部的接合温度相同的规定转速以下的值，且控制位移驱动器并以使所述工具的温度保持在规定的设定范围内的形式增减调节所述工具的加压力或推入量。

Description

摩擦搅拌点接合装置及摩擦搅拌点接合方法

技术领域

本发明涉及将多个板材重叠并进行点接合的摩擦搅拌点接合装置及摩擦搅拌点接合方法。

背景技术

以往，作为对多个板材进行点接合的方法已知有摩擦搅拌点接合（FSJ）（例如专利文献1）。摩擦搅拌点接合中，使在梢端具有突起部的工具在板材的重叠部上旋转并推入，由此使重叠部因摩擦热而软化并进行搅拌，之后通过抽出工具并冷却从而使板材彼此接合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-115842号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

但是，在从前的摩擦搅拌点接合的控制手法中工具的推入量与接合温度相关，如果为了获得强度而将工具深入推入，则接合温度会不必要地升高。在将像钢材等摩擦搅拌点接合中的温度容易升高的材料作为对象时，接合温度超过特定的温度，接合后进行冷却，由此材料变态成为淬火状态，从而使接口脆化。尤其是，点接合中没有工具的平面方向的移动，工具停留在一定的位置，因此升温变得显著。

若为了防止淬火而单纯地减少工具的推入量使接合温度低温化，则摩擦搅拌点接合中的材料的流动性降低，从而无法形成足够的接合区域，使接口强度降低。另一方面，若为了搅拌性而增大工具的推入量，则流动性增加从而得到较大的接合区域，但是有时会到达变态完成温度并脆化。即，以往没有同时控制/管理工具的最终的推入量和接合温度的控制方法。又，作为其他的问题，在点接合中接合温度单调上升，因此工具温度与接合温度容易背离，在进行基于工具温度的控制时精度较低。

因此本发明的目的在于即使为了提高搅拌性而使接合温度尽可能地高温，也能在板材的点接合处高精度地控制接合温度以管理变态。

解决问题的手段：

本发明一形态的摩擦搅拌点接合装置，是将多个板材重叠并进行点接合的摩擦搅拌点接合装置；具备：使所述多个板材的重叠部与工具互相相对位移的位移驱动器；使所述工具旋转的旋转驱动器；和以将所述工具在旋转的状态下推入所述重叠部从而进行摩擦搅拌点接合的形式控制所述位移驱动器及所述旋转驱动器的控制器；所述控制器在摩擦搅拌点接合中执行温度保持控制，所述温度保持控制中，控制所述旋转驱动器并将所述工具的转速设定为所述工具的温度能被视为与所述重叠部的接合温度相同的规定转速以下的值，且控制所述位移驱动器并以使所述工具的温度保持在规定的设定范围内的形式增减调节所述工具的加压力或推入量。

根据上述结构，根据工具温度增减调节工具的加压力或推入量，由此能以接合温度不超过希望的最高到达温度的形式进行规定的设定范围内的温度保持。此时，将工具转速设定为工具温度能被视为与板材的接合温度相同的转速，因此参照工具温度也能将板材的接合温度准确地保持在所意图的范围内。因此，虽然为了提高搅拌性而使接合温度尽可能地高温，但仍能在板材的点接合处高精度地控制接合温度以控制变态。

也可以是在所述温度保持控制中，在所述工具的温度处于所述设定范围内时，以使所述工具的加压力或推入量按规定的变动模式反复增减的形式控制所述位移驱动器；在所述工具的温度高于所述设定范围时，以减少所述工具的加压力或推入量的形式控制所述位移驱动器；在所述工具的温度低于所述设定范围时，以增加所述工具的加压力或推入量的形式控制所述位移驱动器。

根据上述结构，使工具的加压力或推入量按预先决定的变动模式反复增减，因此能使接合温度易于落入设定范围内且有规律地搅拌进行塑性流动的材料。并且，在工具温度处于设定范围外时，以使工具温度返回设定范围内的形式增减工具的加压力或推入量，由此能将接合温度保持在所意图的温度范围内。

也可以是在所述温度保持控制中，在所述工具的温度高于所述设定范围时，以减少所述变动模式的频率或最大加压力的施加时间中的至少一方的形式控制所述位移驱动器；在所述工具的温度低于所述设定范围时，以增加所述变动模式的频率或最大加压力的施加时间中的至少一方的形式控制所述位移驱动器。

根据上述结构，能简便且平滑地调节接合温度。

也可以是在所述温度保持控制中，所述控制器在判定为所述工具到达所述重叠部的规定的完成深度时，控制所述位移驱动器并将所述工具从所述重叠部抽出。

根据上述结构，通过温度保持控制能高精度地控制接合处的接合温度从而管理变态，因此能将工具的推入深度作为摩擦搅拌点接合的结束条件，能使接合动作持续直至工具到达重叠部的足够的深度为止。因此，能兼顾高精度地管理板材上的变态和将工具高精度地推入直至足够的深度。

也可以是所述控制器执行以使所述工具的加压力及转速为一定的形式控制所述位移驱动器及所述旋转驱动器的初期压入控制，直至判定为所述工具到达所述重叠部的规定的初期深度为止，并在判定为所述工具到达所述初期深度时执行所述温度保持控制。

根据上述结构，即使对表面的摩擦系数较小的板材，也能在接合初期将工具切实地压入板材的重叠部。因此，虽进行温度保持控制但也能实现再现性较高的摩擦搅拌点接合。

也可以是所述控制器获取距离所述工具相对所述重叠部的接触面2mm以内的区域的所述工具的内部温度作为所述工具的温度。

根据上述结构，能高精度地进行温度保持控制。

也可以是在所述温度保持控制中，所述控制器还控制所述旋转驱动器并以使所述工具的温度保持在规定的设定范围内的形式调节所述工具的转速。

根据上述结构，通过加压力或推入量与转速两者来调节工具的温度，因此改善了温度调节的响应性。

本发明一形态的摩擦搅拌点接合方法，是将多个板材互相重叠并进行点接合的摩擦搅拌点接合方法；具备：将工具在旋转状态下推入于所述多个板材的重叠部从而开始摩擦搅拌点接合的工序；在所述摩擦搅拌点接合中，以所述工具的温度能被视为与所述重叠部的接合温度相同的转速使所述工具旋转的工序；和在所述摩擦搅拌点接合中，以使所述工具的温度保持在规定的设定范围内的形式调节所述工具的加压力或推入量的工序。

发明效果：

根据本发明，虽为了提高搅拌性而使接合温度尽可能地高温，但仍能在板材的点接合处高精度地控制接合温度以控制变态。

附图说明

图1是实施形态的摩擦搅拌点接合装置的结构图；

图2是图1所示的摩擦搅拌点接合装置中使用的工具的剖视放大图；

图3是图1所示的摩擦搅拌点接合装置的控制框图；

图4是说明图1所示的摩擦搅拌点接合装置的控制次序的流程图；

图5是图4所示控制的执行时的工具位置、转速、工具温度及加压力指令的时序图；

图6是变形例中的加压力指令、转速、工具温度及工具推入量的时序图；

图7是示出工具温度与接合温度的对比实验的剖视图；

图8中的（A）是工具温度背离接合温度的例子的图表，（B）是工具温度与接合温度一致的例子的图表；

图9是示出在改变加压力及转速的九个条件下进行对比实验的结果的附图；

图10是绘制出图8的结果的图表；

图11是将以往的摩擦搅拌点接合时的工具温度与本摩擦搅拌点接合时的工具温度进行比较的图表；

图12是以往的摩擦搅拌点接合的接合部与本摩擦搅拌点接合的接合部的各截面照片；

图13是示出转速、加压力、余厚及拉伸剪切强度（TSS）的关系的其他的实验结果的图表。

具体实施方式

以下参照附图说明实施形态。

图1是实施形态的摩擦搅拌点接合装置1的结构图。如图1所示，工件W是互相重叠的一对板材W1、W2，由钢材构成。摩擦搅拌点接合装置1对一对板材W1、W2的重叠部Wa进行点接合。摩擦搅拌点接合装置1具备基体2、安装于基体2的可动体3、和从可动体3向着工件W突出的工具保持体4。可动体3可沿工具保持体4的轴线滑动位移地安装于基体2。工具保持体4形成为可绕其轴线旋转的结构，工具11可装卸地安装于工具保持体4的梢端部。基体2上固定有弯曲成大致L字状的弯曲框架5。弯曲框架5其梢端部延伸至与工具11相向的位置，在弯曲框架5的梢端部上设置有支持工件W的支持台6。

基体2上设置有使可动体3在工具保持体4的轴线方向上滑动位移的直动驱动器7。直动驱动器7使可动体3滑动位移从而使工具11相对工件W进退位移。可动体3上设置有使工具保持体4绕其轴线旋转的旋转驱动器8。旋转驱动器8使工具保持体4旋转从而使工具11旋转。基体2上安装有多关节机器人9。多关节机器人9使基体2位移从而使工具11相对工件W位移至希望的位置。即，直动驱动器7及多关节机器人9实现使工件W与工具11互相相对位移的位移驱动器10的作用。

摩擦搅拌点接合装置1具备控制直动驱动器7、旋转驱动器8及多关节机器人9的控制器20。控制器20可以是功能汇集于一个控制单元，也可以是功能分散于多个控制单元的结构。控制器20具有处理器、易失性存储器、非易失性存储器及I/O接口等。控制器20响应于从未图示的输入装置（例如计算机或示教器等）通过I/O接口输入的指令，且基于保存于非易失性存储器的控制程序使处理器利用易失性存储器进行运算，并通过I/O接口与旋转驱动器8及位移驱动器10通信。摩擦搅拌点接合装置1使控制器20控制旋转驱动器8及位移驱动器10，由此使工具11以旋转的状态推入一对板材W1、W2的重叠部Wa，且对重叠部Wa中因摩擦热而软化的部分进行搅拌并使其塑性流动，从而进行摩擦搅拌点接合。

图2是图1所示的摩擦搅拌点接合装置1中使用的工具11的剖视放大图。如图2所示，工具11具有工具主体部11a和比工具主体部11a小径且从工具主体部11a的中心向着工件W突出的销部11b。工具11上形成有到达销部11b的内部的有底孔11c，在该有底孔11c中插入有作为温度传感器的热电偶12。热电偶12在靠近工具11相对工件W的接触面的位置（例如距离接触面2mm以内）设置于工具11的内部，并获取工具11的内部区域的温度。

摩擦搅拌点接合中的工具11上生成的轴线X方向的负荷（来自工件W的反力）在梢端面11ba上比在侧周面11bb产生得更大。因此，本实施形态中，供热电偶12插入的有底孔11c形成为比靠近销部11b的梢端面11ba更靠近销部11b的侧周面11bb。即，热电偶12在比靠近梢端面11ba更靠近侧周面11bb的位置配置于销部11b的内部。具体而言，热电偶12配置于从销部11b的侧周面11bb起2mm以内（例如1mm）的位置。藉此，虽然使热电偶12与销部11b的表面（与工件W的接触面）靠近配置，但是仍能确保销部11b相对于轴线X方向的负荷的强度。

图3是图1所示的摩擦搅拌点接合装置1的控制框图。如图3所示，控制器20上输入有热电偶12检测出的工具11的温度（以下称为工具温度），且输入有位移驱动器10检测出的工具11相对工件W的位置（以下称为工具位置）。控制器20中预先保存有控制程序21。控制器20执行控制程序21，并基于输入的工具温度及工具位置控制旋转驱动器8及位移驱动器10。

图4是说明图1所示的摩擦搅拌点接合装置1的控制次序的流程图。图5是图4所示控制的执行时的工具位置、转速指令、工具温度及加压力指令的时序图。如图4及5所示，首先，控制器20使工具11向着工件W的重叠部Wa移动（工具位置Z₁：时刻t₀-t₁），执行以在工具11的转速为比后述的温度保持控制时高的转速R₂的状态下使工具11压入重叠部Wa的形式控制旋转驱动器8及位移驱动器10的初期压入控制（步骤S1：时刻t₁-t₂）。其间，工具11的加压力及转速的指令值为一定，工具11被逐渐压入重叠部Wa且工具温度逐渐上升，进行摩擦搅拌点接合。像这样，通过以使工具转速为比后述的温度保持控制时高的转速R₂的形式实施初期压入控制，由此对表面的摩擦系数较小的板材（例如电镀板）也能在接合初期将工具11切实地压入工件W的重叠部Wa。因此，在后续工序中即使进行温度保持控制也能实现再现性较高的摩擦搅拌点接合。另外，也可以不设置初期压入控制而是在工具的压入开始时执行温度保持控制。

在初期压入控制中，控制器20判定工具11是否已到达重叠部Wa的规定的初期深度D1（工具位置Z₂）、即判定工具11的梢端面11ba是否已到达上侧的板材W1的规定的初期深度D1（步骤S2）。当判定为工具11尚未到达初期深度D1时，继续步骤S1。另一方面，当判定为工具11已到达初期深度D1时，转移至温度保持控制。另外，步骤S2中，也可以是代替将工具位置作为判定对象地将工具温度作为判定对象。即，在步骤S2中，控制器20也可以是代替判定工具11是否已到达重叠部Wa的规定的初期深度D1，而判定工具温度是否已到达规定温度（例如后述设定范围ST内的规定温度（TH₁以上TH₂以下的温度））。

温度保持控制中，控制器20控制旋转驱动器8并将工具11的转速设定为工具温度能被视为与重叠部Wa的接合温度相同的转速R₁（步骤S3），且控制位移驱动器10并以使工具11的加压力按规定的变动模式反复增减的形式调节工具11的加压力（步骤4：时刻t₂-t₇）。另外，温度保持控制中，也可以是控制器20以使向工件W的工具11的推入量（即位置）按规定的变动模式反复增减的形式调节工具11的推入量，从而在结果上调节了工具11的加压力。

工具温度能被视为与接合温度相同的转速R₁在后面叙述（图6及7）。本实施形态中，变动模式是具有一定的振幅、平均加压力及频率的正弦波模式。像这样，通过使工具加压力按预先决定的变动模式反复增减，能使接合温度易于落入设定范围ST内且有规律地搅拌进行塑性流动的材料。另外，变动模式只要是以使工具温度保持在规定的设定范围ST（TH₁以上TH₂以下的范围）内的形式增减加压力，那么也可以是其他形态（例如矩形波模式）。

接着，控制器20判定工具温度是否高于设定范围ST、即判定工具温度是否超过设定范围ST的上限阈值TH₂（步骤S5）。在此，本实施形态中，上限阈值TH₂设定为低于Ac₃变态点（加热时的奥氏体变态完成温度）的温度。更具体地，上限阈值TH₂设定为高于Ac₁变态点（加热时的奥氏体生成开始温度）的温度且低于Ac₃变态点（加热时的奥氏体变态完成温度）的温度。但是，在确保良好的搅拌性的情况下，上限阈值TH₂也可以设定为低于Ac₁变态点的温度。控制器20在判定为工具温度高于上限阈值TH₂时，以减少工具11的加压力的形式控制位移驱动器10（步骤S6），并返回步骤S5。本实施形态中，控制器20在判定为工具温度高于上限阈值TH₂时，保持变动模式的振幅及平均加压力为一定，使变动模式的频率低于工具温度处于设定范围ST内时变动模式的频率，由此减少加压力（时刻t₃-t₄）。另外，也可以是代替降低频率或是在降低频率的同时使变动模式的平均加压力低于工具温度处于设定范围ST内时变动模式的平均加压力。

接着，控制器20在判定为工具温度不高于上限阈值TH₂时（步骤S5），判定工具温度是否低于设定范围ST、即判定工具温度是否低于设定范围ST的下限阈值TH₁（步骤S7）。在此，下限阈值TH₁是充分高于工件W因摩擦热而开始塑性流动的温度的温度且低于上限阈值TH₂的温度。控制器20在判定为工具温度低于下限阈值TH₁时，以增加工具11的加压力的形式控制位移驱动器10（步骤S8），并返回步骤S7。本实施形态中，控制器20在判定为工具温度低于下限阈值TH₁时，保持变动模式的振幅及平均加压力为一定，使变动模式的频率高于工具温度处于设定范围ST内时变动模式的频率，由此增加加压力（时刻t₅-t₆）。另外，也可以是代替升高频率或是在升高频率的同时使变动模式的平均加压力高于工具温度处于设定范围ST内时变动模式的平均加压力。

接着，控制器20在判定为工具温度不低于下限阈值ST₁时（步骤S7），控制器20判定工具11是否已到达重叠部Wa的规定的完成深度D2（工具位置Z₃）、即判定工具11的梢端面11ba是否已到达下侧的板材W2的规定的深度（步骤S9）。本实施形态中，在令板材W1的上表面（重叠部Wa的工具11侧的面）为0%，令板材W2的下表面（重叠部Wa的支持台6侧的面）为100%的情况下，完成深度D2（D2＞D1）设定为重叠部Wa的75%以上的位置。在判定为工具11尚未到达完成深度D2时，返回步骤S4。另一方面，在判定为工具11已到达完成深度D2（工具位置Z₃）时（时刻t₇），控制位移驱动器10并将工具11从工件W抽出（步骤S10）以结束温度保持控制。由此，工件W的一个地方的摩擦搅拌点接合结束，接着转移至工件W的其他地方的摩擦搅拌点接合作业并实施上述同样的次序。

另外，也可以是在使所述变动模式为矩形波的情况下，控制加压力指令的占空比（开启（ON）时间）和/或频率从而进行温度保持控制。例如，也可以是如图6中的（A）的波形所示，控制器20形成为在判定为工具温度高于上限阈值时，通过在将加压力指令的频率决定为规定值的状态下减少占空比（开启时间）来减少工具11的加压力，而另一方面在判定为工具温度低于下限阈值时，通过在将加压力指令的频率决定为规定值的状态下增加占空比（开启时间）来增加工具11的加压力。或者，也可以是如图6中的（B）的波形所示，控制器20形成为在判定为工具温度高于上限阈值时，通过在将加压力指令的占空比（开启时间）决定为规定值的状态下减少频率来减少工具11的加压力，而另一方面在判定为工具温度低于下限阈值时，通过在将加压力指令的占空比（开启时间）决定为规定值的状态下增加频率来增加工具11的加压力。

接着，说明工具温度与接合温度的对比实验。该对比实验是在对实际的产品进行摩擦搅拌点接合之前为了特别确定工具温度能被视为与接合温度相同的工具11的转速R₁而实施的。工具温度获取自埋入工具的热电偶（参照图2）。接合温度获取自工件中的在摩擦搅拌点接合中接合部的销附近的区域埋入的热电偶。但是，在作业简便优先的情况下，本对比实验中如图7所示，在摩擦搅拌点接合装置1的支持台6与工件W的重叠部Wa之间插入由与工件W同一材料构成的假体构件30，并在该假体构件30中埋入热电偶31。

假体构件30与下侧的板材W2抵接。假体构件30上形成有向着工件W侧凹设的有底孔30a，在该有底孔30a上插入有作为温度传感器的热电偶31。热电偶31在靠近假体构件30相对工件W的接触面的位置（例如距离接触面2mm以内）设置于假体构件30的内部。

设置假体构件30的热电偶31的部位是在将工具11于旋转的状态下推入工件W的重叠部Wa的摩擦搅拌点接合中产生与工件W接合部的销附近的区域相同的热履历的部位。并且，在一边使工具11的加压力与对实际的产品进行摩擦搅拌点接合时的初期压入控制（步骤S1）的加压力相同一边使工具11的转速改变的多个条件下，分别实施一边进行摩擦搅拌点接合一边同时获取热电偶12检测出的工具温度与热电偶31检测出的接合温度的对比实验。

在实施所述对比实验时，产生了如图8（A）所示热电偶12检测出的工具温度的温度履历背离热电偶31检测出的接合温度的温度履历的条件、和如图8（B）所示热电偶12检测出的工具温度的温度履历与热电偶31检测出的接合温度的温度履历相一致的条件。被认为这是因工具11的转速的不同所引起的工具11的压入速度等的不同而产生的。因此，特别确定出如图8（B）那样热电偶12检测出的工具温度的温度履历能被视为与热电偶31检测出的接合温度的温度履历相同的条件的工具11的转速范围，并将该条件下的转速设定为温度保持控制时的工具11的转速R₁。

图9是示出在改变加压力及转速的九个条件下进行对比实验的结果的附图。图10是绘制出图9的结果的图表。本对比实验进行由钢材构成的一对板材的摩擦搅拌接合，加压力及转速之外的条件都相同。例如，将工具温度的温度履历能被视为与接合温度的温度履历相同的条件设为工具温度与接合温度之间的最大差小于接合温度的最大值的5%。图9中，满足该条件的以黑色绘制，不满足该条件的以白色绘制。从图10可知，在令工具加压力为X、工具转速为Y时，在满足以下的式1的范围内，能够使工具温度的温度履历被视为与接合温度的温度履历相同。因此，在对实际的产品进行摩擦搅拌点接合时以满足以下的式1的条件来设定工具的转速。

Y≦-0.0765･X＋2625 （式1）；

图11是将以往的摩擦搅拌点接合时的工具温度与本摩擦搅拌点接合时的工具温度进行比较的图表。图12是以往的摩擦搅拌点接合的接合部与本摩擦搅拌点接合的接合部的各截面照片。从图11及12可知，在以往的摩擦搅拌点接合中，工具温度的最大值高于工件的Ac₃状态点而发生奥氏体变态，因此因淬火而显著产生组织硬化（脆化），但在本摩擦搅拌点接合中，工具温度的最大值低于工件的Ac₃变态点而使奥氏体变态未完成，因此抑制了淬火带来的组织硬化。而且，本摩擦搅拌点接合中，工具中工具温度的最大值在700℃以上而足够高，因此在工件的塑性流动域的流动性足够高的状态下进行顺畅的搅拌，从而形成美观且光滑的接合截面。另外，到这里为止是将加压力举例作为控制对象，但也可以将推入量（即工具位置）作为控制对象。

图13是示出转速、加压力、余厚及TSS（拉伸剪切强度）的关系的其他的实验结果的图表。另外，余厚是销孔底部与下板背面的距离，余厚越小则工具的推入量越大。又，在图13中，以实线连结而成的图线对应左纵轴（TSS），以虚线连结而成的图线对应右纵轴（余厚）。如图13所示，无论工具的转速为何种转速，工件的余厚减小TSS就增加。被认为这是因为在点接合中，相对于工件将工具压入并进行摩擦搅拌直至足够的深度，由此得到俯视观察时足够的接合区域。并且，根据图13也可知工具加压力的控制比工具转速的控制对该余厚的调节更为有效。

本实施形态中，由温度保持控制根据工具温度来增减调节工具加压力（或推入量），由此使接合温度保持在设定范围ST内，因此工件W的温度不会超过希望的最高到达温度（例如Ac₃变态点）。因此，能将工具11到达完成深度D2作为摩擦搅拌点接合的结束条件，能使接合动作持续直至工具11到达重叠部Wa的足够的深度为止。因此，能兼顾高精度地控制接合温度从而管理变态和将工具11相对工件W推入直至足够的深度。

此时，工具转速被设定为工具温度能被视为与工件W的接合温度相同的转速R₁，因此参照工具温度也能将工件W的接合温度准确保持在所意图的范围内。因此，虽然为了提高搅拌性而使接合温度尽可能地高温，但仍能在工件W的点接合处高精度地实现不超过希望的最高到达温度（例如Ac₃变态点）的摩擦搅拌点接合。

另外，作为变形例，也可以是控制器在温度保持控制中，以使工具温度保持在设定范围ST内的形式，不仅对工具加压力还对工具转速利用规定的变动模式（例如正弦波或矩形波）进行增减调节。这样一来，通过加压力与转速两者来调节工具温度，因此改善了温度调节的响应性。此时，工具转速的变动模式可以与工具加压力的变动模式为同位相，也可以为逆位相。

符号说明：

1　摩擦搅拌点接合装置；

8　旋转驱动器；

10　位移驱动器；

11　工具；

20　控制器；

ST　设定范围；

W1、W2　板材；

Wa　重叠部。

Claims

1.一种摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，是将多个板材重叠并进行点接合的摩擦搅拌点接合装置；

具备：

使所述多个板材的重叠部与工具互相相对位移的位移驱动器；

使所述工具旋转的旋转驱动器；和

以将所述工具在旋转的状态下推入所述重叠部从而进行摩擦搅拌点接合的形式控制所述位移驱动器及所述旋转驱动器的控制器；

所述控制器在摩擦搅拌点接合中执行温度保持控制，所述温度保持控制中，控制所述旋转驱动器并将所述工具的转速设定为所述工具的温度能被视为与所述重叠部的接合温度相同的规定转速以下的值，且控制所述位移驱动器并以使所述工具的温度保持在规定的设定范围内的形式增减调节所述工具的加压力或推入量。

2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，

在所述温度保持控制中，

在所述工具的温度处于所述设定范围内时，以使所述工具的加压力或推入量按规定的变动模式反复增减的形式控制所述位移驱动器；

在所述工具的温度高于所述设定范围时，以减少所述工具的加压力或推入量的形式控制所述位移驱动器；

在所述工具的温度低于所述设定范围时，以增加所述工具的加压力或推入量的形式控制所述位移驱动器。

3.根据权利要求2所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，

在所述温度保持控制中，

在所述工具的温度高于所述设定范围时，以减少所述变动模式的频率或最大加压力的施加时间中的至少一方的形式控制所述位移驱动器；

在所述工具的温度低于所述设定范围时，以增加所述变动模式的频率或最大加压力的施加时间中的至少一方的形式控制所述位移驱动器。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，

在所述温度保持控制中，所述控制器在判定为所述工具到达所述重叠部的规定的完成深度时，控制所述位移驱动器并将所述工具从所述重叠部抽出。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，

所述控制器在所述温度保持控制的执行前，执行以在所述工具的转速高于所述温度保持控制时的状态下使所述工具压入所述重叠部的形式控制所述旋转驱动器及所述位移驱动器的初期压入控制。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，

所述控制器获取距离所述工具相对所述重叠部的接触面2mm以内的区域的所述工具的内部温度作为所述工具的温度。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，

在所述温度保持控制中，所述控制器还控制所述旋转驱动器并以使所述工具的温度保持在规定的设定范围内的形式调节所述工具的转速。

8.一种摩擦搅拌点接合方法，其特征在于，是将多个板材互相重叠并进行点接合的摩擦搅拌点接合方法；

具备：

将工具在旋转状态下推入于所述多个板材的重叠部从而开始摩擦搅拌点接合的工序；

在所述摩擦搅拌点接合中，以所述工具的温度能被视为与所述重叠部的接合温度相同的转速使所述工具旋转的工序；和

在所述摩擦搅拌点接合中，以使所述工具的温度保持在规定的设定范围内的形式调节所述工具的加压力或推入量的工序。