CN110394537B - 摩擦搅拌接合方法 - Google Patents

Abstract

提供能抑制接合缺陷发生的摩擦搅拌接合方法。沿着具有沿规定的方向延伸的平面状的外周面的第一摩擦搅拌接合对象部位、以及具有从所述第一摩擦搅拌接合对象部位在外周面的延伸配置方向上的端部起沿所述规定的方向延伸的曲面状的外周面的第二摩擦搅拌接合对象部位，来扫描摩擦搅拌工具FT，将第一摩擦搅拌接合对象部位以及第二摩擦搅拌接合对象部位依次连续地接合。控制摩擦搅拌工具与接合对象的部件的相对位置或者姿势，以便摩擦搅拌工具的肩部在所述扫描方向上的后半部比前半部向所述摩擦搅拌接合对象部位内更深地进入，并且所述肩部向第一摩擦搅拌接合对象部位内的进入深度与所述肩部向第二摩擦搅拌接合对象部位的进入深度相同。

Description

摩擦搅拌接合方法

技术领域

本发明涉及摩擦搅拌接合方法。

背景技术

例如，如下述专利文献1中所记载那样，已知2个金属部件的摩擦搅拌接合方法。在该摩擦搅拌接合方法的第一工序(对接工序)中，首先，将作为接合对象部件的2个金属部件(第一部件以及第二部件)的端面对接。并且，以在第一部件以及第二部件的交界部不形成台阶的方式配置两部件。在第二工序(接合工序)中，摩擦搅拌工具的顶端部(探针部)被压入到摩擦搅拌接合对象部位，沿着摩擦搅拌接合对象部位扫描。由此，摩擦搅拌接合对象部位(即，位于所述对接的端面的两侧的部分)被搅拌而塑性流动。如此将第一部件和第二部件接合。

专利文献1：日本特开2016－74014号公报

一般地，在摩擦搅拌工具沿着摩擦搅拌接合对象部位扫描之际，摩擦搅拌工具的中心轴不与接合对象部位的表面垂直，相对于所述表面(或者法线)稍微倾斜。即，摩擦搅拌工具的顶端侧(探针部侧)比基端侧(柄部侧)位于所述扫描方向的前方。中心轴相对于所述法线的倾斜角度被称为前进角。前进角例如被设定为3°。如上述那样，通过将摩擦搅拌工具相对于所述法线倾斜配置，摩擦搅拌工具的肩部(柄部的顶端)中、所述扫描方向上的后半部侧与前半部侧相比更深地进入所述接合对象部位内。因此，抑制通过摩擦搅拌工具被搅拌而向所述扫描方向的后方侧塑性流动的金属材料浮起(表面的膨出)，能够抑制接合缺陷(空洞)的发生。

此处，如图22所示那样，考察将对接的第一部件P1以及第二部件P2的第一摩擦搅拌接合对象部位WP1接合，接着将第二摩擦搅拌接合对象部位WP2接合的工序。此外，第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的外周面S1是平面状，第二摩擦搅拌接合对象部位WP2的外周面S2是沿外周面S1连续的圆弧面。

首先，摩擦搅拌工具FT被压入到第一摩擦搅拌接合对象部位WP1。然后，摩擦搅拌工具FT向第二摩擦搅拌接合对象部位WP2侧(在图23中右方)平行移动。在第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的接合工序中，前进角θ被设定为规定值(例如3°)。换言之，肩部的后半部向第一摩擦搅拌接合对象部位WP1内的进入深度d被设定为能够抑制塑性流动的金属材料的浮起的最佳值d₀(例如0.3mm)。此外，摩擦搅拌工具FT的顶端(探针部)实际上是圆锥台形，但在以下的说明中，将探针部PR的顶端DP作为尖锐形。另外，在图23中，虚线La表示距离外周面S1、S2的距离为进入深度d的最佳值d₀的位置。虚线Lb表示距离外周面S1、S2的距离为搅拌深度D的最佳值D₀的位置。

如图23所示，当探针部PR的顶端DP到达第一摩擦搅拌接合对象部位WP1与第二摩擦搅拌接合对象部位WP2的交界部BD₁₂时，摩擦搅拌工具FT绕外周面S2的中心轴O开始转动。此处，仅仅摩擦搅拌工具FT绕中心轴O的转动角度α增大，前进角θ(中心轴CA相对于外周面S2的各点的法线N的角度)、摩擦搅拌工具FT在中心轴CA的延伸配置方向上的位置等其他参数没有变更。该情况下，搅拌深度D(从外周面S1、S2到探针部PR的顶端DP的距离)被维持为最佳值D₀。不过，如图23所示，若摩擦搅拌工具FT绕中心轴O开始转动，则肩部(柄部SH的顶端)向摩擦接合对象部位WP(第一摩擦搅拌接合对象部位WP1或者第二摩擦搅拌接合对象部位WP2)内的进入深度d变为比最佳值d₀小。因此，如图24所示，塑性流动的金属材料浮起，外周面S2膨出，而有在第二摩擦搅拌接合对象部位WP2的内部产生接合缺陷(空洞)的顾虑。此外，在图24中，以双点划线表示摩擦搅拌工具FT的肩部的后端的轨迹。

发明内容

本发明是为了应对上述问题而完成，目的在于提供能够抑制接合缺陷发生的摩擦搅拌接合方法。此外，在下述本发明的各构成要件的记载中，为了容易理解本发明，将实施方式的对应地方标注了符号标记，但是本发明的各构成要件不应该对由实施方式的符号标记的构成进行限定解释。

为了达成上述目的，本发明的摩擦搅拌接合方法的特征在于，针对由位于2个部件10、20的对接面的两侧的部位形成的第一摩擦搅拌接合对象部位WP1以及第二摩擦搅拌接合对象部位WP2，沿着具有在规定方向上延伸的平面状的外周面S1的第一摩擦搅拌接合对象部位、以及具有从所述第一摩擦搅拌接合对象部位的外周面的延伸配置方向的端部起沿所述规定方向延伸的曲面状的外周面S2的第二摩擦搅拌接合对象部位，使摩擦搅拌工具FT进行扫描，将所述第一摩擦搅拌接合对象部位以及所述第二摩擦搅拌接合对象部位按此顺序连续地接合，控制所述摩擦搅拌工具与所述2个部件的相对位置或者姿势，以使得所述摩擦搅拌工具的肩部在所述扫描方向上的后半部比前半部向所述摩擦搅拌接合对象部位内更深地进入，并且所述肩部向所述第一摩擦搅拌接合对象部位内的进入深度d与所述肩部向所述第二摩擦搅拌接合对象部位内的进入深度d相同。

该情况下，也可以，将所述第一摩擦搅拌接合对象部位使得摩擦搅拌工具的前进角θ设定为规定值，当所述摩擦搅拌工具的顶端部DP到达所述第一摩擦搅拌接合对象部位与所述第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部BD₁₂时，使所述摩擦搅拌工具绕所述第二摩擦搅拌接合对象部位的外周面S2的中心轴O开始转动并且逐渐变更所述前进角。

另外，该情况下，也可以，当所述肩部在扫描方向上的后端侧的部位到达所述第一摩擦搅拌接合对象部位与所述第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部时，使所述摩擦搅拌工具绕所述第二摩擦搅拌接合对象部位的外周面的中心轴开始转动。

另外，该情况下，也可以，将所述第一摩擦搅拌接合对象部位处的摩擦搅拌工具的前进角设定为规定值，当所述摩擦搅拌工具的顶端部到达所述第一摩擦搅拌接合对象部位与所述第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部时，使所述摩擦搅拌工具绕所述第二摩擦搅拌接合对象部位的外周面的中心轴开始转动并且逐渐变更摩擦搅拌工具的搅拌深度D。此外，本发明的“搅拌深度”相当于从被接合的所述2个部件的外周面到摩擦搅拌工具的顶端的距离。

根据本发明，能够从具有平面状的外周面的第一摩擦搅拌接合对象部位起直至整个具有曲面状的外周面的第二摩擦搅拌接合对象部位，将摩擦搅拌工具的肩部的进入深度维持为最佳值。因此，能够抑制图24所示那样的接合缺陷的发生。

附图说明

图1是使用本发明的第一实施方式至第三实施方式的摩擦搅拌接合方法被接合的第一部件以及第二部件的立体图。

图2是表示本发明的摩擦搅拌接合方法的接合工序的概略的立体图。

图3是表示本发明的第一至第三实施方式所涉及的、在第一部件与第二部件的交界面，摩擦搅拌工具沿着第一摩擦搅拌接合对象部位扫描的情况的剖视图。

图4是表示摩擦搅拌工具到达第一摩擦搅拌接合对象部位与第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部的状态的剖视图。

图5是表示没有变更前进角而使摩擦搅拌工具沿着第二摩擦搅拌接合对象部位稍微转动了的情况下的摩擦搅拌工具的姿势的剖视图。

图6是表示使前进角逐渐增大且使摩擦搅拌工具沿着第二摩擦搅拌接合对象部位转动的情况的剖视图。

图7是表示肩部在扫描方向上的后端到达第一摩擦搅拌接合对象部位与第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部的状态的剖视图。

图8是表示没有变更前进角而使摩擦搅拌工具沿着第二摩擦搅拌接合对象部位转动了的情况的剖视图。

图9是表示探针部的顶端到达第一摩擦搅拌接合对象部位与第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部的状态的剖视图。

图10是表示没有变更前进角而使摩擦搅拌工具沿着第三摩擦搅拌接合对象部位稍微平行移动了的情况下的摩擦搅拌工具的姿势的剖视图。

图11是表示使前进角逐渐增大并且使摩擦搅拌工具沿着第三摩擦搅拌接合对象部位平行移动的情况的剖视图。

图12是表示肩部在扫描方向上的后端到达了第二摩擦搅拌接合对象部位与第三摩擦搅拌接合对象部位的交界部的状态的剖视图。

图13是表示使摩擦搅拌工具沿着第三摩擦搅拌接合对象部位平行移动的情况的剖视图。

图14是表示本发明的第二实施方式所涉及的、肩部在扫描方向上的后端到达了第一摩擦搅拌接合对象部位与第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部的状态的剖视图。

图15是表示使摩擦搅拌工具沿着第二摩擦搅拌接合对象部位转动的情况的剖视图。

图16是本发明的第三实施方式所涉及的、没有变更摩擦搅拌工具的推入量，使摩擦搅拌工具沿着第二摩擦搅拌接合对象部位稍微转动了的情况下的摩擦搅拌工具的姿势的剖视图。

图17是表示使推入量逐渐增大并且使摩擦搅拌工具沿着第二摩擦搅拌接合对象部位转动的情况的剖视图。

图18是表示没有变更推入量而使摩擦搅拌工具沿着第二摩擦搅拌接合对象部位转动的情况的剖视图。

图19是表示没有变更推入量而使摩擦搅拌工具沿着第三摩擦搅拌接合对象部位平行移动的情况下的摩擦搅拌工具的姿势的剖视图。

图20是表示肩部在扫描方向上的后端到达第二摩擦搅拌接合对象部位与第三摩擦搅拌接合对象部位的交界部的状态的剖视图。

图21是表示没有变更推入量而使摩擦搅拌工具沿着第三摩擦搅拌接合对象部位平行移动的情况的剖视图。

图22是表示以往的摩擦搅拌接合方法的接合工序的概略的立体图。

图23是表示以往的摩擦搅拌接合方法所涉及的、在第一部件与第二部件的对接面，摩擦搅拌工具沿着第一摩擦搅拌接合对象部位以及第二摩擦搅拌接合对象部位扫描的情况的剖视图。

图24是表示接合缺陷的剖视图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，针对使用本发明的第一实施方式的摩擦搅拌接合方法，将图1所示的第一部件10和第二部件20接合，制造向一个方向开放的箱状(壳状)的制品的顺序(对接工序以及接合工序)进行说明。第一部件10以及第二部件20为铝合金制。第一部件10具有侧壁部11以及周壁部12。侧壁部11是大致长方形的板状部。即，侧壁部11具有对向的长边部111、113以及短边部112、114。侧壁部11的长边部111与短边部112的交叉部(角部C1a)弯曲为圆弧状。另外，侧壁部11的长边部113与短边部112的交叉部(角部C1b)弯曲成圆弧状。

周壁部12从侧壁部11的周缘部起相对于侧壁部11的表面垂直地延伸，并且沿着侧壁部11的周缘部延伸配置。周壁部12沿着侧壁部11的周缘部之中、除了短边部114之外的部分形成。具体而言，周壁部12具有沿着长边部111的第一壁部121、沿着角部C1a的第二壁部122、沿着短边部112的第三壁部123、沿着角部C1b的第四壁部124、沿着长边部113的第五壁部125。第一壁部121、第三壁部123以及第五壁部125的外周面是平面。并且，第二壁部122以及第四壁部124的外周面是圆弧面。此外，第一壁部121至第五壁部125的宽度(与侧壁部11的壁厚方向平行的方向的尺寸)是相等的。另外，第一壁部121至第五壁部125的壁厚是相等的。另外，第一壁部121至第五壁部125的宽度方向上的端面亦即与侧壁部11相反侧的端面E1与侧壁部11的表面平行。

第二部件20具有关于第一部件10的周壁部12的端面面对称形状。即，第二部件20具有与侧壁部11同样的侧壁部21、以及与周壁部12同样的周壁部22。侧壁部21具有长边部211、213以及短边部212、214。侧壁部21的长边部211与短边部212的交叉部(角部C2a)弯曲成圆弧状。另外，侧壁部21的长边部213与短边部212的交叉部(角部C2b)弯曲成圆弧状。周壁部22具有与第一壁部121至第五壁部125同样的第一壁部221至第五壁部225。此外，第一壁部221至第五壁部225的宽度方向上的端面亦即与侧壁部21相反侧的端面E2与侧壁部21的表面平行。

如以下说明那样，第一部件10的周壁部12与第二部件20的周壁部22对接，摩擦搅拌工具FT沿着由位于其对接面的两侧的部位形成的摩擦搅拌接合对象部位WP扫描，来接合第一部件10与第二部件20(参照图2)。此外，摩擦搅拌工具FT被安装于驱动装置DR。驱动装置DR具备未图示的控制装置以及各种促动器。所述控制装置按照规定的计算机程序来控制关于摩擦搅拌工具FT的位置、姿势、以及绕中心轴CA的转速的各种参数。另外，所述各种促动器按照所述参数进行动作，变更摩擦搅拌工具FT的转速、位置以及姿势。

(对接工序)

接着，说明对接工序。将第一部件10的周壁部12的端面E1以及第二部件20的周壁部22的端面E2对接。以在周壁部12与周壁部22的交界部没有形成台阶的方式，配置第一部件10以及第二部件20。即，以第一部件10的周壁部12的外周面与第二部件20的周壁部22的外周面连续的方式，配置两部件。在以下的说明中，将第一部件10以及第二部件20的摩擦搅拌接合对象部位WP之中、第一壁部121与第一壁部221被接合的部分称为第一摩擦搅拌接合对象部位WP1。将第二壁部122与第二壁部222被接合的部分称为第二摩擦搅拌接合对象部位WP2。将第三壁部123与第三壁部223被接合的部分称为第三摩擦搅拌接合对象部位WP3。将第四壁部124与第四壁部224被接合的部分称为第四摩擦搅拌接合对象部位WP4。另外，将第五壁部125与第五壁部225被接合的部分称为第五摩擦搅拌接合对象部位WP5。

如上述那样地被对接的第一部件10以及第二部件20被安装于未图示的支承装置来固定。在以下的说明中，将第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的外周面S1的延伸配置方向称为前后方向，将第一部件10以及第二部件20的排列方向称为左右方向。另外，将第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的外周面S1的法线方向称为上下方向。

(接合工序)

接着，说明接合工序。在该工序中，按照第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的接合、第二摩擦搅拌接合对象部位WP2的接合、以及第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的接合的顺序实施接合。然后，继续依次实施第四接合对象部位WP4的接合、以及第五接合对象部位WP5的接合。上述的工序连续地实施。从第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的接合直到第三接合对象部位WP3的接合的一系列的工序与从第三接合对象部位WP3的接合直到第五接合对象部位WP5的接合的一系列的工序大致相同的。鉴于此，以下，对从第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的接合直到第三接合对象部位WP3的接合的一系列的工序进行说明，省略对于从第三接合对象部位WP3的接合直到第五接合对象部位WP5的接合的一系列的工序的说明。此外，在图3至图20中，虽然摩擦搅拌工具FT的顶端(探针部PR)实际上是圆锥台形，但是以下将探针部PR的顶端DP作为尖锐形说明。另外，虚线La表示距离外周面S1、S2、S3的距离为进入深度d的最佳值d₀的位置。另外，虚线Lb表示距离外周面S1、S2、S3的距离为搅拌深度D的最佳值D₀的位置。

首先，图2所示那样，摩擦搅拌工具FT配置在第一部件10以及第二部件20的上方。接着，以摩擦搅拌工具FT的中心轴CA在左右方向上的位置与第一部件10和第二部件20的对接面(即，端面E1以及端面E2)在左右方向上的位置一致的方式，设定第一部件10和第二部件20以及摩擦搅拌工具FT在左右方向上的位置。另外，以摩擦搅拌工具FT的顶端部位于第一摩擦搅拌接合对象部位WP1在前后方向上的端部、亦即与第二摩擦搅拌接合对象部位WP2相反侧的端部的上方的方式，设定摩擦搅拌工具FT的位置。

接着，摩擦搅拌工具FT一边绕中心轴CA旋转一边下降，摩擦搅拌工具FT的顶端部被压入到第一壁部121与第一壁部221的交界部。如图3所示，前进角θ例如被设定为3°。由此，摩擦搅拌工具FT的肩部的后半部(摩擦搅拌工具FT在扫描方向上的后侧部)与前半部(摩擦搅拌工具FT在扫描方向上的前侧部)相比更深地进入到第一摩擦搅拌接合对象部位WP1内。具体而言，肩部向第一摩擦搅拌接合对象部位WP1内的进入深度d被设定为能够抑制塑性流动的金属材料的浮起的最佳值d₀(例如0.3mm)。此外，肩部的前端位于比外周面S1稍靠上方。

接着，摩擦搅拌工具FT向前方(图3中的右方)扫描(平行移动)。此外，关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了关于前后方向的位置的参数之外，参数没有变更。由此，探针部PR的顶端DP沿着虚线Lb移动。即，搅拌深度D被保持为最佳值D₀。另外，肩部在扫描方向上的后端RP(即，向摩擦搅拌接合对象部位WP内进入最深的部位)在图3中沿着虚线(第一线)La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。如图4所示那样，当摩擦搅拌工具FT的探针部PR的顶端DP到达第一摩擦搅拌接合对象部位WP1与第二摩擦搅拌接合对象部位WP2的交界部BD₁₂时，摩擦搅拌工具FT向前方的扫描停止。

接着，摩擦搅拌工具FT绕第二摩擦搅拌接合对象部位WP2的外周面S2的中心轴O开始扫描(转动)。此时，变更关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的各种参数，以使得摩擦搅拌工具FT的探针部PR的顶端DP在图4中沿着虚线(第二线)Lb移动，并且肩部在扫描方向上的后端RP在图4中沿着虚线La移动。即，变更各种参数以使得搅拌深度D(从外周面S2到探针部PR的顶端DP的距离)被保持为最佳值D₀，并且摩擦搅拌工具FT的肩部的进入深度d被保持为最佳值d₀(例如0.3mm)。

从图4的状态开始，通过增大摩擦搅拌工具FT绕中心轴O的转动角度α，从而探针部PR的顶端DP在图5中沿着虚线Lb移动。即，搅拌深度D被保持为最佳值D₀。此处，假设如图5所示，在摩擦搅拌工具FT绕中心轴O的转动角度α开始增大之际，在关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了转动角度α之外的参数没有变更的情况下，肩部在扫描方向上的后端RP在图5中从虚线La偏离。即，进入深度d逐渐变小。如图6所示，摩擦搅拌工具FT以探针部PR的顶端DP为中心逐渐地转动，来增大前进角θ，以使得摩擦搅拌工具FT的转动角度α逐渐增大且进入深度d被保持为最佳值d₀。当肩部在扫描方向上的后端RP到达了交界部BD₁₂时(参照图7)，摩擦搅拌工具FT以顶端DP为中心的转动(前进角θ的变更)停止。

接着，如图8所示，摩擦搅拌工具FT绕中心轴O进一步转动。摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数中、除了转动角度α之外，参数没有变更。即，保持图7所示的时刻的前进角θ。由此，肩部在扫描方向上的后端RP在图8以及图9中沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。另外，探针部PR的顶端DP在图8以及图9中沿着虚线Lb移动。即，搅拌深度D被保持为最佳值D₀。当转动角度α到达“90°”时(即，探针部PR的顶端DP到达交界部BD₂₃时(参照图9))，摩擦搅拌工具FT绕中心轴O的转动停止。

接着，摩擦搅拌工具FT向下方开始扫描(平行移动)。由此，探针部PR的顶端DP在图11以及图12中沿着虚线Lb移动。即，搅拌深度D被保持为最佳值D₀。此处，假设如图10所示，在摩擦搅拌工具FT向下方开始扫描之际，在关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数中、除了关于上下方向的位置的参数之外的参数没有变更的情况下，肩部在扫描方向上的后端RP在图10中从虚线La偏离。即，进入深度d逐渐变大。如图11所示，摩擦搅拌工具FT以探针部PR的顶端DP为中心逐渐转动，减小前进角θ，以使得摩擦搅拌工具FT向下方平行移动且进入深度d被保持为最佳值d₀。当肩部在扫描方向上的后端RP到达了交界部BD₂₃时(参照图12)，摩擦搅拌工具FT以顶端DP为中心的转动(前进角θ的变更)停止。

接着，如图13所示那样，摩擦搅拌工具FT向下方进一步扫描(平行移动)。此外，关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数中、除了关于上下方向的位置的参数之外的参数没有变更。由此，探针部PR的顶端DP在图13中沿着虚线Lb移动。即，搅拌深度D被保持为最佳值D₀。另外，肩部在扫描方向上的后端RP在图13中沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。如上述那样做，第一摩擦搅拌接合对象部位WP1至第三摩擦搅拌接合对象部位WP3被接合。

如上述那样，在本实施方式中，控制摩擦搅拌工具FT在前后方向的位置、在上下方向的位置、以及转动角度α，以使得探针部PR的顶端DP沿着虚线Lb移动。而且，适当变更前进角θ，以便肩部在扫描方向上的后端RP沿着虚线La移动。即，根据本实施方式，通过将搅拌深度D维持在最佳值D₀，使各部位的接合强度均一化并且将进入深度d维持在最佳值d₀，由此能够抑制接合缺陷的发生。

(第二实施方式)

接着，对于使用本发明的第二实施方式的摩擦搅拌接合方法，制造与第一实施方式同样的制品的顺序进行说明。

(对接工序)

在本实施方式，也与第一实施方式同样地，将第一部件10与第二部件20对接。因为该对接工序的具体的顺序与第一实施方式相同，所以省略其说明。

(接合工序)

与第一实施方式同样，按将第一摩擦搅拌接合对象部位WP1至第五摩擦搅拌接合对象部位WP5的顺序连续地进行接合。从第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的接合直到第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的接合的一系列的工序与从第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的接合直到第五摩擦搅拌接合对象部位WP5的接合的一系列的工序大致相同。故，以下，对从第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的接合直到第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的接合的一系列的工序进行说明，而省略对于从第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的接合直到第五摩擦搅拌接合对象部位WP5的接合的一系列的工序的说明。

首先，与第一实施方式的接合开始时同样地设定摩擦搅拌工具FT相对于第一部件10以及第二部件20的位置以及姿势。

接着，与第一实施方式同样地，摩擦搅拌工具FT一边绕中心轴CA旋转一边下降，摩擦搅拌工具FT的顶端部被压入到第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的后端部(参照图3)。前进角θ例如被设定为3°。由此，肩部向第一摩擦搅拌接合对象部位WP1内的进入深度d被设定为最佳值d₀(例如0.3mm)。

接着，摩擦搅拌工具FT朝向前方(图3中的右方)扫描(平行移动)。此外，关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了关于前后方向的位置的参数之外的参数没有变更。由此，肩部在扫描方向上的后端RP在图3中沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。另外，探针部PR的顶端DP沿着虚线Lb移动。即，搅拌深度D被保持为最佳值D₀。

在第二实施方式中，与第一实施方式不同，摩擦搅拌工具FT的探针部PR的顶端DP即使到达交界部BD₁₂，摩擦搅拌工具FT向前方的移动也没有停止。在第二实施方式中，如图14所示那样，当摩擦搅拌工具FT的肩部在扫描方向上的后端RP到达第一摩擦搅拌接合对象部位WP1与第二摩擦搅拌接合对象部位WP2的交界部BD₁₂时，摩擦搅拌工具FT向前方的移动停止。由此，图14所示那样，探针部PR的顶端DP通过交界部BD₁₂，从虚线Lb偏离地向前方移动。即，若探针部PR的顶端DP通过交界部BD₁₂，则搅拌深度D变得比最佳值D₀浅。

接着，如图15所示，摩擦搅拌工具FT绕外周面S2的中心轴O扫描(转动)。此外，关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了绕中心轴O的转动角度α之外的参数没有变更。由此，肩部在扫描方向上的后端RP在图15中沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。另一方面，探针部PR的顶端DP在图15中从虚线Lb偏离来移动。即，搅拌深度D比最佳值D₀浅。若摩擦搅拌工具FT绕中心轴O的转动角度α达到“90°”，则肩部在扫描方向上的后端RP到达第二摩擦搅拌接合对象部位WP2与第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的交界部BD₂₃。另外，探针部PR的顶端DP超过交界部BD₂₃向第三摩擦搅拌接合对象部位WP3内进入之后，与虚线Lb交叉。在该时刻，摩擦搅拌工具FT绕中心轴O的转动停止。

接着，摩擦搅拌工具FT向下方扫描(平行移动)。此外，关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了关于上下方向的位置的参数之外的参数没有变更。由此，肩部在扫描方向上的后端RP在图15中沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。另外，探针部PR的顶端DP在图15中沿着虚线Lb移动。即，搅拌深度D被保持为最佳值D₀。如上述那样做，将第一摩擦搅拌接合对象部位WP1至第三摩擦搅拌接合对象部位WP3接合。

如上述那样，在本实施方式中，控制摩擦搅拌工具FT在前后方向上的位置、在上下方向上的位置、以及转动角度α，以使得肩部在扫描方向上的后端RP沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。因此，能够抑制接合缺陷的发生。在本实施方式中，仅控制摩擦搅拌工具FT在前后方向上的位置、在上下方向的位置、以及转动角度α。即，例如与第一实施方式不同，没有控制前进角θ。因此，能够简化控制摩擦搅拌工具FT的计算机程序以及各种促动器的构成。

(第三实施方式)

接着，对使用本发明的第三实施方式所涉及的摩擦搅拌接合方法制造与第一实施方式同样的制品的顺序进行说明。

(对接工序)

在本实施方式中，也与第一实施方式同样地，将第一部件10与第二部件20对接。因为该对接工序的具体的顺序与第一实施方式是相同的，所以省略其说明。

(接合工序)

与第一实施方式同样地，按将第一摩擦搅拌接合对象部位WP1至第五摩擦搅拌接合对象部位WP5的顺序连续地进行接合。从第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的接合直到第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的接合的一系列的工序与从第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的接合直到第五摩擦搅拌接合对象部位WP5的接合的一系列的工序大致相同。以下，对从第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的接合直到第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的接合的一系列的工序进行说明，省略对于从第三摩擦搅拌接合对象部位WP3的接合直到第五摩擦搅拌接合对象部位WP5的接合的一系列的工序的说明。

首先，与第一实施方式的接合开始时同样地设定摩擦搅拌工具FT相对于第一部件10以及2部件20的位置以及姿势。

接着，与第一实施方式同样地，摩擦搅拌工具FT一边绕中心轴CA旋转一边下降，摩擦搅拌工具FT的顶端部被压入到第一摩擦搅拌接合对象部位WP1的后端部(参照图3)。前进角θ例如被设定为3°。由此，进入深度d被设定为最佳值d₀(例如0.3mm)。

接着，摩擦搅拌工具FT向前方(图3中的右方)扫描(平行移动)。此外，关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了关于前后方向的位置的参数之外的参数没有变更。由此，肩部在扫描方向上的后端RP在图3中沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。另外，探针部PR的顶端DP沿着虚线Lb移动。即，搅拌深度D被保持为最佳值D₀。如图4所示，当摩擦搅拌工具FT的探针部PR的顶端DP到达了第一摩擦搅拌接合对象部位WP1与第二摩擦搅拌接合对象部位WP2的交界部BD₁₂时，摩擦搅拌工具FT向前方的扫描停止。

接着，摩擦搅拌工具FT绕第二摩擦搅拌接合对象部位WP2的外周面S2的中心轴O开始扫描(转动)。此时，变更关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的各种参数，以使得摩擦搅拌工具FT的肩部在扫描方向上的后端RP在图18中沿着虚线La移动。即，变更各种参数，以使得摩擦搅拌工具FT的肩部的进入深度d被保持为最佳值d₀(例如0.3mm)。

假设，如图16所示，在摩擦搅拌工具FT绕中心轴O的转动角度α开始增大之际，在关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了转动角度α之外的参数没有变更的情况下，肩部在扫描方向上的后端RP在图16中从虚线La偏离。即，进入深度d逐渐变小。如图17所示，摩擦搅拌工具FT沿中心轴CA的延伸配置方向逐渐移动，摩擦搅拌工具FT向摩擦搅拌接合对象部位WP内的推入量逐渐增大，以使得摩擦搅拌工具FT的转动角度α逐渐增大且进入深度d被保持为最佳值d₀。由此，探针部PR的顶端DP在图17中从虚线Lb稍微偏离。即，搅拌深度D比最佳值D₀稍微变深。当肩部在扫描方向上的后端RP到达了交界部BD₁₂时(参照图18)，摩擦搅拌工具FT向中心轴CA的延伸配置方向的移动(推入量的变更)停止。

接着，摩擦搅拌工具FT绕中心轴O进一步转动。此外，关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了转动角度α之外的参数没有变更。即，保持图17所示的时刻的推入量。由此，肩部在扫描方向上的后端RP在图18中沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。另一方面，探针部PR的顶端DP在图18中从虚线Lb稍微偏离。即，搅拌深度D比最佳值D₀稍深。当转动角度α到达“90°”时(即，探针部PR的顶端DP到达了交界部BD₂₃时)，摩擦搅拌工具FT绕中心轴O的转动停止。

接着，摩擦搅拌工具FT向下方开始扫描(平行移动)。假设，如图19所示，在摩擦搅拌工具FT向下方开始扫描之际，在关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了关于上下方向的位置的参数之外的参数没有变更的情况下，进入深度d逐渐变大。如图20所示，摩擦搅拌工具FT沿中心轴CA的延伸配置方向移动，推入量逐渐减少，以使得摩擦搅拌工具FT向下方平行移动且进入深度d被保持为最佳值d₀。此外，探针部PR的顶端DP在图20中从虚线Lb稍微偏离来移动。即，搅拌深度D比最佳值D₀稍深。当肩部在扫描方向上的后端RP到达了交界部BD₂₃时(参照图21)，探针部PR的顶端DP在图20中与虚线Lb交叉。在该时刻，摩擦搅拌工具FT向中心轴CA的延伸配置方向的移动(推入量的变更)停止。

接着，摩擦搅拌工具FT进一步向下方扫描(平行移动)。此外，关于摩擦搅拌工具FT的位置以及姿势的参数之中、除了关于上下方向的位置的参数之外的参数没有变更。由此，肩部在扫描方向上的后端RP在图21中沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d₀。另外，探针部PR的顶端DP在图21中沿着虚线Lb移动。即，搅拌深度D被保持为最佳值D₀。如上述那样做，将第一摩擦搅拌接合对象部位WP1至第三摩擦搅拌接合对象部位WP3接合。

如上述那样地，在本实施方式中，控制摩擦搅拌工具FT在前后方向上的位置、在上下方向的位置、转动角度α以及推入量，以使得肩部在扫描方向上的后端RP沿着虚线La移动。即，进入深度d被保持为最佳值d0。因此，能够抑制接合缺陷的发生。另外，在本实施方式中，在弯曲部(第二摩擦搅拌接合对象部位WP2以及第四摩擦搅拌接合对象部位WP4)，摩擦搅拌工具FT的推入量比直线部(第一摩擦搅拌接合对象部位WP1、第三摩擦搅拌接合对象部位WP3以及第五摩擦搅拌接合对象部位WP5)稍微增大。即，弯曲部的搅拌深度D(即被接合的部分的深度)比直线部的搅拌深度D稍大。因此，与直线部的接合强度相比，能够将弯曲部的接合强度设定得更高。肩部的后半部在扫描方向上向所述摩擦搅拌接合对象部位内进入，并沿着从所述外周面进入了一定距离的第一线La移动。并且，摩擦搅拌工具的探针部的顶端DP沿着从外周面进入了一定距离的第二线Lb移动，通过这样构成，能够将弯曲部的接合强度一样地设定得更高。

并且，当进行本发明的实施时，并不被上述实施方式限定，可以在不偏离本发明的目的的情况下进行各种变更。

在上述实施方式中，预先固定第一部件10以及第二部件20，使摩擦搅拌工具FT相对于第一部件10以及第二部件20移动。也可以替代于此，以使第一部件10以及第二部件20、与摩擦搅拌工具FT的相对的位置以及姿势与上述实施方式相同的方式，预先固定摩擦搅拌工具FT，使第一部件10以及第二部件20相对于摩擦搅拌工具FT移动。另外，也可以以使与摩擦搅拌工具FT的相对的位置以及姿势与上述实施方式相同的方式，使摩擦搅拌工具FT移动并且使第一部件10以及第二部件20相对于摩擦搅拌工具FT移动。

附图标记说明

10...第一部件；20...第二部件；11...侧壁部；12...周壁部BD₁₂...交界部；BD₂₃...交界部；CA...中心轴；DP...顶端；DR...驱动装置；FT...摩擦搅拌工具；N...法线；O...中心轴；PR...探针部；RP...后端；S1、S2、S3...外周面；WP...摩擦搅拌接合对象部位；WP1...第一摩擦搅拌接合对象部位；WP2...第二摩擦搅拌接合对象部位；WP3...第三摩擦搅拌接合对象部位；WP4...第四摩擦搅拌接合对象部位；WP5...第五摩擦搅拌接合对象部位；α...转动角度；θ...前进角。

Claims (6)

1.一种摩擦搅拌接合方法，其特征在于，针对由位于2个部件的对接面的两侧的部位形成的第一摩擦搅拌接合对象部位以及第二摩擦搅拌接合对象部位，沿着具有在规定方向上延伸的平面状的外周面的第一摩擦搅拌接合对象部位、以及具有从所述第一摩擦搅拌接合对象部位的外周面的延伸配置方向的端部起沿所述规定方向延伸的曲面状的外周面的第二摩擦搅拌接合对象部位，使摩擦搅拌工具进行扫描，将所述第一摩擦搅拌接合对象部位以及所述第二摩擦搅拌接合对象部位按此顺序连续地接合，

控制所述摩擦搅拌工具与所述2个部件的相对位置或者姿势，以使得所述摩擦搅拌工具的肩部在所述扫描方向上的后半部比前半部向所述摩擦搅拌接合对象部位内更深地进入，并且所述肩部向所述第一摩擦搅拌接合对象部位内的进入深度、与所述肩部向所述第二摩擦搅拌接合对象部位内的进入深度相同。

2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌接合方法，其特征在于，

将所述第一摩擦搅拌接合对象部位处的摩擦搅拌工具的前进角设定为规定值，

当所述摩擦搅拌工具的顶端部到达所述第一摩擦搅拌接合对象部位与所述第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部时，使所述摩擦搅拌工具绕所述第二摩擦搅拌接合对象部位的外周面的中心轴开始转动并且逐渐变更所述前进角。

3.根据权利要求1所述的摩擦搅拌接合方法，其特征在于，

当所述肩部在扫描方向上的后端侧的部位到达所述第一摩擦搅拌接合对象部位与所述第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部时，使所述摩擦搅拌工具绕所述第二摩擦搅拌接合对象部位的外周面的中心轴开始转动。

4.根据权利要求1所述的摩擦搅拌接合方法，其特征在于，将所述第一摩擦搅拌接合对象部位处的摩擦搅拌工具的前进角设定为规定值，

当所述摩擦搅拌工具的顶端部到达所述第一摩擦搅拌接合对象部位与所述第二摩擦搅拌接合对象部位的交界部时，使所述摩擦搅拌工具绕所述第二摩擦搅拌接合对象部位的外周面的中心轴开始转动并且逐渐变更摩擦搅拌工具的搅拌深度。

5.根据权利要求1或2所述的摩擦搅拌接合方法，其特征在于，

所述肩部的所述后半部在扫描方向上向所述摩擦搅拌接合对象部位内进入，并沿着从所述外周面进入了一定距离的第一线(La)移动。

6.根据权利要求5所述的摩擦搅拌接合方法，其特征在于，

所述摩擦搅拌工具的探针部的顶端(DP)沿着从所述外周面进入了一定距离的第二线(Lb)移动。

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