CN110691668A - 接合方法以及复合轧制材料的制造方法 - Google Patents

Abstract

包括：准备工序，准备具有端面(1a)的第一金属构件(1)和具有端面(2a)且熔点比第一金属构件(1)的熔点高的第二金属构件(2)；对接工序，使第一金属构件(1)和第二金属构件(2)的端面(1a、2a)彼此对接，以形成对接部(J1)；以及接合工序，将旋转的旋转工具(F)的搅拌销(F2)从第一金属构件(1)的仅正面(1b)插入，在一边使旋转工具(F)的旋转中心轴相对于对接部(J1)朝第一金属构件(1)一侧倾斜、一边使仅搅拌销(F2)与至少第一金属构件(1)接触的状态下，使旋转工具(F)沿着对接部(J1)相对移动，以对第一金属构件(1)与第二金属构件(2)进行接合。

Description

接合方法以及复合轧制材料的制造方法

技术领域

本发明涉及一种接合方法和复合轧制材料的制造方法。

背景技术

例如在专利文献1中公开了一种技术，通过旋转工具对材料不同的金属构件彼此进行摩擦搅拌。在现有的接合方法中，金属构件彼此的端面被倾斜地切断。因此，使端面彼此对接而形成的对接部也倾斜。在对接工序中，将旋转工具插入到熔点比第二金属构件的熔点低的第一金属构件，并沿着对接部进行摩擦搅拌。在接合工序中，使对接部的倾斜角度与搅拌销的锥形角度相同，因此，能避免接合工序时材料不同的第一金属构件与第二金属构件混合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2016－150380号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在现有的接合方法中，存在倾斜地形成第一金属构件和第二金属构件的端面的工序变得繁杂这样的问题。

从这种观点出发，本发明的技术问题在于提供一种能将不同种类的金属构件理想地接合的接合方法和复合轧制材料的制造方法。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述技术问题，本发明是一种接合方法，使用包括前端变细的搅拌销的旋转工具对材料不同的一对金属构件进行接合，其特征是，所述接合方法包括：准备工序，在所述准备工序中，准备具有端面的第一金属构件和具有端面且熔点比所述第一金属构件的熔点高的第二金属构件；对接工序，在所述对接工序中，使所述第一金属构件和所述第二金属构件的所述端面彼此对接，以形成对接部；以及接合工序，在所述接合工序中，将旋转的所述旋转工具的搅拌销从所述第一金属构件的仅正面插入，在一边使所述旋转工具的旋转中心轴相对于所述对接部朝所述第一金属构件一侧倾斜、一边使仅所述搅拌销与至少所述第一金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，以对所述第一金属构件与所述第二金属构件进行接合。

此外，本发明是一种复合轧制材料的制造方法，所述复合轧制材料由材料不同的一对金属构件形成，其特征是，所述复合轧制材料的制造方法包括：准备工序，在所述准备工序中，准备具有端面的第一金属构件、具有端面且熔点比所述第一金属构件的熔点高的第二金属构件以及具有前端变细的搅拌销的旋转工具；对接工序，在所述对接工序中，使所述第一金属构件和所述第二金属构件的所述端面彼此对接，以形成对接部；接合工序，在所述接合工序中，将旋转的所述旋转工具的搅拌销从所述第一金属构件的仅正面插入，在一边使所述旋转工具的旋转中心轴相对于所述对接部朝所述第一金属构件一侧倾斜、一边使仅所述搅拌销与至少所述第一金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，以对所述第一金属构件与所述第二金属构件进行接合；以及轧制工序，在所述轧制工序中，将通过所述接合工序接合的所述金属构件彼此以接合线为轧制方向进行轧制。

根据上述接合方法，由于不需要如以往那样倾斜地形成金属构件彼此的端面，因此，能降低制造成本。此外，通过使旋转工具的旋转中心轴朝第一金属构件一侧倾斜，能避免旋转工具与第二金属构件接触，能防止接合工序时材料不同的第一金属构件与第二金属构件混合。此外，由于不使旋转工具的轴肩部与第一金属构件及第二金属构件接触，因此，能抑制朝第一金属构件及第二金属构件的输入热量。此外，例如，若以与仅第一金属构件接触的方式插入旋转工具，则能根据软化温度较低的第一金属构件来调节接合条件，能抑制输入热量。因此，能抑制第一金属构件大幅软化而产生过剩的毛刺，从而能防止由金属不足而导致接合不良。

此外，由于不使旋转工具的轴肩部与第一金属构件及第二金属构件接触，因此，能减小摩擦阻力，从而能减小施加于旋转工具和摩擦搅拌装置的负载。另外，由于不使旋转工具的轴肩部与第一金属构件及第二金属构件接触，因此，能防止旋转工具变为高温。由此，旋转工具的材料选择变得容易，并且能延长旋转工具的寿命。

此外，优选的是，在所述旋转中心轴与所述搅拌销的外周面所成的锥形角度为角度α的情况下，在所述接合工序中，使所述旋转中心轴相对于所述对接部朝所述第一金属构件一侧倾斜角度α。

根据上述接合方法，能使搅拌销的外周面与对接部尽可能靠近而不接触。

此外，优选的是，所述第一金属构件由铝或铝合金形成，所述第二金属构件由铜或铜合金形成，在所述接合工序中，将旋转的所述旋转工具的搅拌销从所述第一金属构件的仅正面插入，在一边使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述第一金属构件一侧倾斜一边使仅所述搅拌销与仅所述第一金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动。

根据上述接合方法，能将铜或铜合金制的金属构件与铝或铝合金制的金属构件理想地接合。

此外，优选的是，所述旋转工具的所述搅拌销在前端具有垂直于所述旋转中心轴的平坦面，将所述第一金属构件的厚度设为比所述第二金属构件的厚度大，在所述对接工序中，在包括层差部的架台上，将所述第一金属构件以夹着所述层差部的方式载置于低面，将所述第二金属构件以夹着所述层差部的方式载置于高面。

根据上述接合方法，由于能与增大第一金属构件的厚度相应地在高度方向上增大塑性化区域，因此，能提高接合强度。

此外，优选的是，在所述对接工序中，设定成使所述第一金属构件的正面与所述第二金属构件的正面共面。

根据上述接合方法，能够容易地插入旋转工具。

此外，优选的是，在所述对接工序中，设定成使所述第一金属构件的正面位于比所述第二金属构件的正面高的位置处。

根据上述接合方法，能防止第一金属构件的凹槽状的缺陷产生于比第二金属构件的正面靠下的高度位置处。

此外，优选的是，在所述接合工序中，将所述旋转工具的接合条件设定成在形成所述旋转工具的移动轨迹的塑性化区域中，所述第二金属构件一侧为剪切侧，所述第一金属构件一侧为流动侧。

在塑性化区域中，若熔点高的第二金属构件一侧为流动侧，则对接部处的第一金属构件的温度下降，无法促进不同的金属彼此的界面处的相互扩散，而可能会变成接合不良。但是，根据上述接合方法，通过设定成熔点高的第二金属构件一侧为剪切侧，能将对接部处的第一金属构件的温度保持为较高的温度，能促进不同的金属彼此的界面处的相互扩散，从而能防止接合不良。

另外，剪切侧是指旋转工具的外周相对于接合部的相对速度为在旋转工具的外周处的切线速度的大小上加上移动速度的大小后的值的一侧。流动侧是指旋转工具的外周相对于接合部的相对速度为在旋转工具的外周处的切线速度的大小上减去移动速度的大小后的值的一侧。

此外，优选的是，在所述旋转工具的外周面随着从基端朝向前端刻设有朝左旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝右旋转，在所述旋转工具的外周面随着从基端朝向前端刻设有朝右旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝左旋转。

根据上述接合方法，由于塑性流动化的金属被螺旋槽引导而朝旋转工具的前端侧流动，因此，能抑制毛刺的产生。

发明效果

根据本发明的接合方法和复合轧制材料的制造方法，能将不同种类的金属构件理想地接合。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的复合轧制材料的制造方法中的对接工序的剖视图。

图2是表示第一实施方式的接合工序的立体图。

图3是表示第一实施方式的接合工序的剖视图。

图4是表示第一实施方式的接合工序后的剖视图。

图5是表示第一实施方式的轧制工序的立体图。

图6是表示本发明第二实施方式的复合轧制材料的制造方法中的对接工序的剖视图。

图7是表示第二实施方式的接合工序的剖视图。

图8是表示第三实施方式的接合工序的剖视图。

图9是表示第三实施方式的接合工序后的剖视图。

图10是表示变形例的接合工序的立体图。

图11是图10的I-I剖视图。

具体实施方式

[第一实施方式]

参照附图，对本发明实施方式的复合轧制材料的制造方法进行详细说明。本实施方式的复合轧制材料的制造方法通过旋转工具F将一对金属构件彼此接合后进行轧制，并获得复合轧制材料。以下说明中的“正面”是指与“背面”相反一侧的面。

如图1所示，第一金属构件1呈板状。第一金属构件1包括正面1b、背面1c和端面1a，上述端面1a垂直于正面1b和背面1c。第一金属构件1在本实施方式中由铝合金形成，但也可以由铝、铜、铜合金、钛、钛合金、镁、镁合金等能摩擦搅拌的金属材料形成。

第二金属构件2呈板状。第二金属构件2包括正面2b、背面2c和端面2a，上述端面2a垂直于正面2b和背面2c。第二金属构件2由熔点比第一金属构件1的熔点高且能摩擦搅拌的材料形成。在本实施方式中，第二金属构件2由铜(Cu1020)形成。另外，第一金属构件1和第二金属构件2的形状只要至少包括端面，则也可以是其它形状。

顺便提一下，由于金属构件的软化温度(K)可假定大致与金属构件的熔点(K)成比例而没有影响，因此，在本说明书中，以软化温度高的金属构件作为熔点高的金属构件、以软化温度低的金属构件作为熔点低的金属构件进行处理。

在本实施方式的复合轧制材料的制造方法中，进行准备工序、对接工序、接合工序和轧制工序。准备工序是准备第一金属构件1、第二金属构件2和旋转工具F的工序。另外，在进行接合方法的情况下，进行准备工序、对接工序和接合工序。

如图2和图3所示，旋转工具F由连结部F1和搅拌销F2构成。旋转工具F由例如工具钢形成。连结部F1是与摩擦搅拌装置的转轴(省略图示)连结的部位。连结部F1呈圆柱状，形成有供螺栓紧固的螺纹孔(省略图示)。

搅拌销F2从连结部F1下垂，并与连结部F1同轴。搅拌销F2随着远离连结部F1而前端逐渐变细。在侧视观察的情况下，旋转中心轴C与搅拌销F2的外周面所成的锥形角度α在本实施方式中设定为约20°。锥形角度α适当设定在10～30°的范围内。若锥形角度α小于°，则毛刺可能在接合时从搅拌销F2的外周面排出，而产生接合缺陷，因此不甚理想。若锥形角度α超过30°，则难以使旋转工具F倾斜。在搅拌销F2的前端形成有相对于旋转中心轴C垂直的平坦面F3。

在搅拌销F2的外周面刻设有螺旋槽。在本实施方式中，使旋转工具F朝右旋转，因此，螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝左旋绕。换言之，螺旋槽形成为当从基端朝向前端描画螺旋时，从上方观察时朝左旋绕。

另外，较为理想的是，当使旋转工具F朝左旋转时，将螺旋槽形成为随着从基端朝向前端而朝右旋绕。换言之，此时的螺旋槽形成为当从基端朝向前端描画螺旋槽时，从上方观察时朝右旋绕。通过以上述方式设定螺旋槽，从而在进行摩擦搅拌时利用螺旋槽将塑性流动化的金属朝搅拌销F2的前端侧引导。由此，能减少溢出到被接合金属构件(第一金属构件1、第二金属构件2)外部的金属的量。优选的是，旋转工具F安装于在前端设置有主轴单元等旋转驱动元件的机器人臂。由此，能容易地使旋转工具F的旋转中心轴C倾斜。

如图1所示，对接工序是使第一金属构件1与第二金属构件2的端部彼此对接的工序。在对接工序中，使第一金属构件1的端面1a与第二金属构件2的端面2a面接触，以形成对接部J1。此外，使第一金属构件1的正面1b与第二金属构件2的正面2b共面，并且使第一金属构件1的背面1c与第二金属构件2的背面2c共面。一旦使第一金属构件1与第二金属构件2对接，则通过设置于架台的夹子(省略图示)将各构件约束成无法移动。在对接工序中，配置成使铅锤面与对接部J1平行。

接合工序是使用旋转工具F对第一金属构件1与第二金属构件2进行接合的工序。如图2所示，在接合工序中，一边使旋转工具F的搅拌销F2朝右旋转，一边将旋转工具F插入第一金属构件1的正面1b上的、设定于对接部J1附近的开始位置Sp。然后，使旋转工具F与对接部J1的延伸方向平行地相对移动。在旋转工具F的移动轨迹上形成塑性化区域W。

在接合工序中，如图3所示，在使旋转中心轴C相对于对接部J1朝第一金属构件1一侧倾斜的状态下进行摩擦搅拌。在本实施方式中，将旋转中心轴C与搅拌销F2的外周面所成的锥形角度α设定为20°，因此，在接合工序中，在使旋转中心轴C相对于对接部J1朝第一金属构件1一侧倾斜20°的状态下进行摩擦搅拌。此外，在进行摩擦搅拌时，仅将旋转的搅拌销F2插入被接合金属构件，使被接合金属构件与连结部F1一边分离一边移动。换言之，在使搅拌销F2的基端部露出的状态下进行摩擦搅拌。

在接合工序中，将旋转工具F的接合条件设定成在塑性化区域W中，第二金属构件2一侧(靠近第二金属构件2一侧)为剪切侧，第一金属构件1一侧(远离第二金属构件2一侧)为流动侧。也就是说，在本实施方式的接合工序中，配置成使第一金属构件1位于行进方向右侧，并使旋转工具F朝右旋转。另外，在配置成使第二金属构件2位于行进方向右侧的情况下，通过使旋转工具F朝左旋转，从而使塑性化区域W中的第一金属构件1一侧为流动侧。

如图3所示，搅拌销F2的插入深度适当设定即可，但在本实施方式中设定为使平坦面F3到达至第一金属构件1的板厚的90％左右。此外，在本实施方式的接合工序中，将开始位置Sp的位置设定成使旋转工具F不与第二金属构件2接触，且通过摩擦搅拌将第一金属构件1与第二金属构件2扩散接合。

在此，若使旋转工具F的外周面与第二金属构件2分开得很大，则第一金属构件1与第二金属构件2在对接部J1处不会相互扩散，从而无法将第一金属构件1与第二金属构件2牢固地接合。另一方面，若在使旋转工具F与第二金属构件2接触且增大两者的重合量的状态下进行摩擦搅拌，则为了使第二金属构件2软化，需要对接合条件进行调节以增大输入热量，可能会变成接合不良。因而，优选的是，在使旋转工具F的外周面与第二金属构件2稍微接触的状态下进行接合，或是在使旋转工具F的外周面与第二金属构件2尽可能接近而不接触的状态下进行接合，以使第一金属构件1与第二金属构件2在对接部J1处相互扩散。

此外，如本实施方式那样，在第一金属构件1为铝合金构件而第二金属构件2为铜构件的情况下，优选的是，在接合工序中，在使旋转工具F的外周面与第二金属构件2(铜构件)尽可能接近而不接触的状态下进行接合。顺便提一下，在输入热量变大的接合条件下，若使旋转工具F的外周面与第二金属构件2(铜构件)接触，则在铝合金构件中会搅拌混入少量的铜构件，Al/Cu的相互扩散得以促进，在铝合金构件中分散的Al-Cu相变为液相，会从铝合金构件一侧产生大量的毛刺而变为接合不良。

如图4所示，在塑性化区域W的上表面形成毛刺V，并且沿着对接部J1形成凹槽Q。塑性化区域W与第二金属构件2相邻。也就是说，塑性化区域W未越过对接部J1形成在第二金属构件2一侧。凹槽Q是通过摩擦搅拌使金属溢出至外部，从而沿着对接部J1形成的槽。优选的是，一旦接合工序结束，则进行将毛刺V切除的毛刺切除工序。

轧制工序是对接合后的第一金属构件1和第二金属构件2进行轧制的工序。如图5所示，在轧制工序中，使用包括辊子R、R的轧制装置进行冷轧。在轧制工序中，沿轧制方向设定接合工序中的接合线(塑性化区域W)进行轧制。通过以上，形成复合轧制材料10。轧制工序中的压下率根据第一金属构件1和第二金属构件2的材料及复合轧制材料10的用途适当设定即可。

根据以上说明的复合轧制材料的制造方法和接合方法，由于不需要如以往那样倾斜地形成金属构件彼此的端面，因此，能降低制造成本。此外，通过使旋转工具F的旋转中心轴C朝第一金属构件1一侧倾斜，能避免旋转工具F与第二金属构件2接触，能容易地防止接合工序时材料不同的第一金属构件1与第二金属构件2混合。

此外，接合工序中的旋转工具F的旋转中心轴C的倾斜角度适当设定即可，但在本实施方式中，使搅拌销F2的外周面的锥形角度α与旋转中心轴C相对于对接部J1的倾斜角度相同。由此，如图3所示，由于搅拌销F2的外周面与对接部J1平行，因此，在旋转工具F的外周面与第二金属构件2不接触的状态下使两者尽可能靠近的作业变得容易。

此外，由于不使旋转工具的轴肩部与第一金属构件1及第二金属构件2接触，因此，能抑制朝第一金属构件1及第二金属构件2输入热量。此外，例如，若以与仅第一金属构件1接触的方式插入旋转工具F，则能根据软化温度较低的第一金属构件1来调节接合条件，能抑制输入热量。因此，能抑制第一金属构件1大幅软化而产生过剩的毛刺V，从而能防止由金属不足而导致接合不良。

此外，由于不使旋转工具F的轴肩部与第一金属构件1及第二金属构件2接触，因此，能减小摩擦阻力，从而能减小施加于旋转工具F和摩擦搅拌装置的负载。另外，由于不使旋转工具F的轴肩部与第一金属构件1及第二金属构件2接触，因此，能防止旋转工具F变为高温。由此，旋转工具F的材料选择变得容易，并且能延长旋转工具F的寿命。

此外，在如本实施方式那样第一金属构件1为铝合金构件而第二金属构件2为铜构件的情况下，优选的是，在接合工序中，在使旋转工具F的外周面与第二金属构件2(铜构件)不接触且尽可能接近的状态下进行接合。若是这样，不会从铝合金构件一侧产生过剩的毛刺V，在对接部J1处，第一金属构件1与第二金属构件2相互扩散得以促进而牢固地接合。

在塑性化区域W中，若熔点高的第二金属构件2一侧为流动侧，则对接部J1处的第一金属构件1的温度下降，无法促进不同的金属彼此的界面处的相互扩散，可能会变成接合不良。因而，若对接合条件进行调节以增大输入热量，则会从作为剪切侧的第一金属构件1一侧产生过剩的毛刺而成为接合缺陷。但是，通过如本实施方式那样设定成塑性化区域W中，熔点高的第二金属构件2一侧为剪切侧，从而能将对接部J1处的第一金属构件1的温度保持为较高的温度，能促进不同的金属彼此的界面处的相互扩散，从而能防止接合不良。

也可以使旋转工具F的外周面与第二金属构件2稍微接触，但在本实施方式中设定成使旋转工具F不与第二金属构件2接触，因此，能防止第一金属构件1与第二金属构件2被混合搅拌，能更可靠地防止产生过剩的毛刺V而变成接合不良。

[第二实施方式]

接着，对本发明的复合轧制材料的制造方法和接合方法的第二实施方式进行说明。第二实施方式的复合轧制材料的制造方法在金属构件彼此的板厚不同这点上与第一实施方式不同。在第二实施方式的复合轧制材料的制造方法中，进行准备工序、对接工序、接合工序和轧制工序。

如图6所示，第一金属构件1X的板厚比第二金属构件2的板厚大。架台K是将第一金属构件1X和第二金属构件2约束成无法移动的构件。架台K包括：第一面K1，上述第一面K1供第一金属构件1X载置；以及第二面K2，上述第二面K2位于比第一面K1高的位置，且供第二金属构件2载置。由第一面K1和第二面K2形成层差部。

在对接工序中，一边使第一金属构件1X的背面1c及端面1a分别与第一面K1及层差面K3接触，一边使第一金属构件1X的端面1a与第二金属构件2的端面2a面接触。第一金属构件1X的正面1b与第二金属构件2的正面2b共面。

如图7所示，在接合工序中，以与第一实施方式大致相同的要领进行摩擦搅拌。在本实施方式中，将旋转工具F的插入深度设定成使平坦面F3位于与第二金属构件2的背面2c大致相同高度的位置处。

在此，如图3所示，旋转工具F的前端设置有平坦面F3以承接材料阻力而弯曲或破损。然而，在第一实施方式的接合工序中，由于存在平坦面F3，因此，难以在对接部J1的整个长度上进行摩擦搅拌，会产生未接合部分。

另一方面，如图7所示，在第二实施方式的复合轧制材料的制造方法中，使第一金属构件1X一侧的板厚大于第二金属构件2的板厚，并且在接合工序中，将平坦面F3插入至第二金属构件2的背面2c的高度位置。由此，能对对接部J1的整个高度方向进行摩擦搅拌，因此，能提高接合强度。因此，能防止由未接合部分引起的断裂等。此外，由于使第一金属构件1X的正面1b与第二金属构件2的正面2b共面，因此，能容易地插入旋转工具F。

[第三实施方式]

接着，对本发明的复合轧制材料的制造方法和接合方法的第三实施方式进行说明。第三实施方式的复合轧制材料的制造方法在金属构件彼此的板厚不同这点上与第一实施方式不同。在复合轧制材料的制造方法中，进行准备工序、对接工序、接合工序和轧制工序。

如图8所示，在第三实施方式的复合轧制材料的制造方法中，与第二实施方式相比，进一步增大第一金属构件1Y的板厚。也就是说，在第三实施方式的对接工序中，以与第二实施方式的对接工序相同的要领，将第一金属构件1Y和第二金属构件2载置于架台K。此外，使第一金属构件1Y的端面1a与第二金属构件2的端面2a对接，以形成对接部J1。此时，将第一金属构件1Y的板厚设定成使第一金属构件1Y的正面1b位于比第二金属构件2的正面2b高的位置处。上述板厚是根据接合工序中产生的凹槽Q的大小等而适当设定的。

在接合工序中，以与第二实施方式相同的要领进行摩擦搅拌。也就是说，如图8所示，将旋转工具F的插入深度设定成使旋转工具F的平坦面F3位于与第二金属构件2的背面2c大致相同高度的位置处，以进行摩擦搅拌。

在此，例如，若为图4所示的第一实施方式，则具有在第一金属构件1的正面1b处产生凹槽Q的倾向。但是，根据图9所示的第三实施方式，由于使第一金属构件1Y的正面1b的高度位置比第二金属构件2的正面2b高，因此，即使形成了凹槽Q，也能防止凹槽Q形成在比第二金属构件2的正面2b的位置靠下方处。例如，若根据第二金属构件2的正面2b的高度位置对第一金属构件1Y的正面1b进行面切削，则能形成平坦的表面。此外，根据第三实施方式，与第二实施方式同样地，能对对接部J1的整个高度方向进行摩擦搅拌，因此，能提高接合强度。因此，能防止由未接合部分引起的断裂等。

[变形例]

接着，对本发明的变形例进行说明。图10是表示变形例的接合工序的立体图。如图10所示，在变形例的对接工序中，并排设置有多组(在图10中为三组)由第一金属构件1和第二金属构件2构成的组，并通过设置于架台的夹子(省略图示)将上述组约束成无法移动。

在本变形例中，并排设置有：由第一金属构件1A和第二金属构件2A构成的第一组；由第一金属构件1B和第二金属构件2B构成的第二组；以及由第一金属构件1C和第二金属构件2C构成的第三组。第一组、第二组和第三组的各对接部J1以分别平行的方式对接。

此外，使第一金属构件1A的端面与第二金属构件2B的端面对接，以形成对接部J2。此外，使第一金属构件1B与第二金属构件2C对接，以形成对接部J3。

在接合工序中，以与上述实施方式相同的要领使用旋转工具F进行摩擦搅拌，以对各对接部J1进行接合。此外，在接合工序中，对于对接部J2和对接部J3，也以与上述实施方式相同的要领使用旋转工具F进行摩擦搅拌。

也就是说，在变形例的接合工序中，将朝右旋转的旋转工具F插入对接部J2的附近且第一金属构件1A的正面1b，使旋转工具F沿着对接部J1从第一金属构件1A的纵深侧朝近前侧移动。此时，设定成使第一金属构件1A位于行进方向右侧，并且使旋转工具F朝第一金属构件1A一侧倾斜。

也就是说，将旋转工具F的接合条件(旋转方向和移动方向等)设定成在对接部J2处，塑性化区域W中第二金属构件2B一侧为剪切侧。在对接部J3中，也以与对接部J2相同的要领进行摩擦搅拌。如图10和图11所示，在本变形例中，在第二金属构件2(2A、2B、2C)处未形成塑性化区域W，而仅在第一金属构件1(1A、1B、1C)处形成塑性化区域W。

由于第一金属构件1和第二金属构件2由不同的材料形成，因此其硬度也不同。在如本实施方式那样对由铝合金形成的第一金属构件1和由铜形成的第二金属构件2进行轧制的情况下，由于铝合金构件的硬度比铜构件的硬度低，因此，第一金属构件1发生更大的变形。因此，轧制后所得的复合轧制材料以第一金属构件1为外侧而第二金属构件2为内侧的方式弯曲成俯视时呈弓形。

但是，根据变形例的接合工序，由于将相邻的金属构件的组彼此以并排设置的状态约束成无法移动，因此，能抑制各金属构件变形成俯视时呈弓形。此外，由于能通过单次的夹持操作对多个对接部J1、J2、J3连续地进行摩擦搅拌，因此，能加快制造周期。

(符号说明)

1 第一金属构件；

2 第二金属构件；

10 复合轧制材料；

F 旋转工具；

F1 连结部；

F2 搅拌销；

F3 平坦面；

W 塑性化区域。

Claims (9)

1.一种接合方法，使用包括前端变细的搅拌销的旋转工具对材料不同的一对金属构件进行接合，其特征在于，所述接合方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，准备具有端面的第一金属构件和具有端面且熔点比所述第一金属构件的熔点高的第二金属构件；

对接工序，在所述对接工序中，使所述第一金属构件以及所述第二金属构件的所述端面彼此对接，以形成对接部；以及

接合工序，在所述接合工序中，将旋转的所述旋转工具的搅拌销从所述第一金属构件的仅正面插入，在一边使所述旋转工具的旋转中心轴相对于所述对接部朝所述第一金属构件一侧倾斜、一边使仅所述搅拌销与至少所述第一金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，以对所述第一金属构件与所述第二金属构件进行接合。

2.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

在所述旋转中心轴与所述搅拌销的外周面所成的锥形角度为角度α的情况下，

在所述接合工序中，使所述旋转中心轴相对于所述对接部朝所述第一金属构件一侧倾斜角度α。

3.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，

所述第一金属构件由铝或铝合金形成，所述第二金属构件由铜或铜合金形成，

在所述接合工序中，将旋转的所述旋转工具的搅拌销从所述第一金属构件的仅正面插入，在一边使所述旋转工具的旋转中心轴朝所述第一金属构件一侧倾斜一边使仅所述搅拌销与仅所述第一金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动。

4.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

所述旋转工具的所述搅拌销在前端具有垂直于所述旋转中心轴的平坦面，

将所述第一金属构件的厚度设为比所述第二金属构件的厚度大，

在所述对接工序中，在包括层差部的架台上，将所述第一金属构件以夹着所述层差部的方式载置于低面，将所述第二金属构件以夹着所述层差部的方式载置于高面。

5.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

在所述对接工序中，设定成使所述第一金属构件的正面与所述第二金属构件的正面共面。

6.如权利要求4所述的接合方法，其特征在于，

在所述对接工序中，设定成使所述第一金属构件的正面位于比所述第二金属构件的正面高的位置处。

7.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

在所述接合工序中，将所述旋转工具的接合条件设定成在形成所述旋转工具的移动轨迹的塑性化区域中，所述第二金属构件一侧为剪切侧，所述第一金属构件一侧为流动侧。

8.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

在所述旋转工具的外周面随着从基端朝向前端刻设有朝左旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝右旋转，

在所述旋转工具的外周面随着从基端朝向前端刻设有朝右旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝左旋转。

9.一种复合轧制材料的制造方法，所述复合轧制材料由材料不同的一对金属构件形成，其特征在于，所述复合轧制材料的制造方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，准备具有端面的第一金属构件、具有端面且熔点比所述第一金属构件的熔点高的第二金属构件和具有前端变细的搅拌销的旋转工具；

对接工序，在所述对接工序中，使所述第一金属构件和所述第二金属构件的所述端面彼此对接，以形成对接部；

接合工序，在所述接合工序中，将旋转的所述旋转工具的搅拌销从所述第一金属构件的仅正面插入，在一边使所述旋转工具的旋转中心轴相对于所述对接部朝所述第一金属构件一侧倾斜、一边使仅所述搅拌销与至少所述第一金属构件接触的状态下，使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，以对所述第一金属构件与所述第二金属构件进行接合；以及

轧制工序，在所述轧制工序中，将通过所述接合工序接合的所述金属构件彼此以接合线为轧制方向进行轧制。

Images