CN111940888B - 摩擦搅拌接合用旋转工具和摩擦搅拌接合方法 - Google Patents

Abstract

提供一种即使搅拌区域变深也不会扩大接合宽度且能抑制产生毛边的摩擦搅拌接合用旋转工具和摩擦搅拌接合方法。在旋转工具(100)的搅拌探针(1)的侧面设置有相对于转轴(C)倾斜的受压面(2)。受压面(2)包括在垂直于转轴(C)的截面内相对于旋转切线方向(T)始终垂直的受压区域(2a)。在摩擦搅拌处理中，搅拌探针(1)沿受压面(2)的法线方向为正的旋转方向(B)旋转。根据上述旋转工具(100)，由于不具有轴肩部，因此，即使搅拌区域变深也不会扩大接合宽度，且通过受压面(2)产生朝旋转方向的塑性流动，因此，能降低转轴方向的塑性流动的比例，能抑制毛边的产生。

Description

摩擦搅拌接合用旋转工具和摩擦搅拌接合方法

技术领域

本申请涉及一种摩擦搅拌接合用旋转工具和摩擦搅拌接合方法。

背景技术

作为金属构件彼此的接合方法，已知有使用连结于转轴的旋转工具的摩擦搅拌接合。在摩擦搅拌接合中，通过使高速旋转的旋转工具抵接并按压被接合构件的表面，从而利用摩擦热和搅拌作用使接合部附近的金属软化而产生塑性流动。通过上述塑性流动对被接合构件的金属材料进行搅拌，从而将两个以上的被接合构件接合。

用于摩擦搅拌接合的一般的旋转工具包括：压靠于被接合构件表面的轴肩部；以及设置于轴肩部前端的搅拌探针。在被接合构件的板厚较大或进行搭接接头接合等情况下，由于搅拌区域变深且施加于旋转工具的转矩和阻力变大，因此，需要扩大轴肩部和搅拌探针的外径。另一方面，当增大搅拌探针的外径时，接合宽度变宽，施加于摩擦搅拌接合装置的负载增大。

为了缩小接合宽度以降低接合时的负载，减小轴肩部的外径或去除轴肩部较为有效。然而，在没有轴肩部的情况下，无法抑制塑性流动层作为毛边流出至金属表面，存在因接合部的厚度减小而导致接合强度降低的问题。此外，由于没有轴肩部供给摩擦热，因此，当搅拌区域变深时，施加于搅拌探针的荷载变大，容易引起搅拌探针折损。

针对上述技术问题，例如专利文献1公开了一种在工具前端部设置有螺旋状的大致V字状槽的旋转工具，上述槽设定成插入相反侧倾斜面的面积为插入侧倾斜面的面积以上。上述现有例记载了下述情况：通过采用上述螺纹结构并将前端部设为锥形形状，能进一步缩窄摩擦搅拌时的处理宽度且进一步加深处理深度，能有效地抑制塑性流动层朝表面侧隆起。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2003－136256号公报

发明内容

如上所述，在摩擦搅拌接合的旋转工具中，力求即使搅拌区域变深也不会扩大接合宽度，且除了不增大施加于摩擦搅拌接合装置的负载之外，还可抑制毛边的产生。若实现这样的旋转工具，则能进行组合了高速旋转和高速移动的高速接合，可提高生产率。

然而，在专利文献1公开的旋转工具中，若要减小搅拌探针的外径，则必然要减小插入相反侧倾斜面的面积和插入侧倾斜面的面积之差。因此，即使能去除轴肩部，也很难使其外径比一般的旋转工具的搅拌探针的外径小。此外，在专利文献1公开的旋转工具中，实际上能否抑制毛边很大程度上取决于接合时的旋转速度。因此，认为能抑制产生毛边的旋转速度存在界限。

本申请公开了一种用于解决上述技术问题的技术，其目的在于提供一种摩擦搅拌接合用旋转工具和摩擦搅拌接合方法，即使搅拌区域变深也不会扩大接合宽度，且能抑制毛边的产生。

本申请公开的摩擦搅拌接合用旋转工具包括搅拌探针，其中，相对于搅拌探针的转轴倾斜的受压面设置于搅拌探针的侧面，受压面包括受压区域，所述受压区域在垂直于转轴的截面内相对于旋转切线方向垂直。

此外，本申请公开的摩擦搅拌接合方法使用包括搅拌探针的旋转工具将两个以上的金属构件接合，其中，搅拌探针具有受压区域，所述受压区域在垂直于转轴的截面内相对于旋转切线方向始终垂直，通过沿着搅拌探针的侧面连续地形成受压区域，从而形成相对于转轴倾斜的受压面，使旋转工具沿受压面的法线方向为正的方向旋转，以对金属构件的接合部进行摩擦搅拌处理。

根据本申请公开的摩擦搅拌接合用旋转工具，通过受压面产生朝旋转方向的塑性流动，因此，能降低转轴方向的塑性流动的比例，能抑制毛边的产生。此外，由于不具有轴肩部，因此，即使搅拌区域变深也不会扩大接合宽度。

根据本申请公开的摩擦搅拌接合方法，通过使旋转工具沿受压面的法线方向为正的方向旋转，从而产生朝旋转方向的塑性流动，因此，能降低转轴方向的塑性流动的比例，能抑制毛边的产生。此外，由于旋转工具不具有轴肩部，因此，即使搅拌区域变深也不会扩大接合宽度。

附图说明

图1是表示实施方式1的旋转工具的侧视图。

图2是表示实施方式1的旋转工具的搅拌探针的剖视图。

图3是说明使用实施方式1中的旋转工具的搭接接合的示意图。

图4是表示作为比较例的具有轴肩部的旋转工具的侧视图。

图5是说明使用作为比较例的具有轴肩部的旋转工具的搭接接合的示意图。

图6是表示毛边观察用的无轴肩部的旋转工具的侧视图。

图7是说明使用毛边观察用的无轴肩部的旋转工具的搭接接合的示意图。

图8是说明使用毛边观察用的无轴肩部的旋转工具的接合动作的俯视图。

图9是说明使用毛边观察用的无轴肩部的旋转工具进行接合后的毛边产生状态的俯视图。

图10是表示实施方式2的旋转工具的侧视图。

图11是表示实施方式2中的旋转工具的剖视图。

图12是表示实施方式2中的旋转工具的搅拌探针的剖视图。

图13是表示比较例1中的旋转工具的侧视图。

图14是表示比较例1中的旋转工具的搅拌探针的剖视图。

图15是表示使用了实施例1、实施例2和比较例1的旋转工具的摩擦搅拌接合的结果的图。

(符号说明)

1、1A、12、22 搅拌探针；

2 受压面；

2a 受压区域；

3 非受压面；

4 前端部；

10、20、30、100、100A 旋转工具；

11 轴肩部；

22a 搅拌探针前进侧；

22b 搅拌探针后退侧；

13、23 螺纹槽；

14a、14b 被接合构件；

15 搅拌区域；

16 接合部；

16A 搅拌探针后方接合部；

17 毛边；

31 插入相反侧倾斜面；

32 插入侧倾斜面；

141 表面。

具体实施方式

实施方式1

以下基于附图，对实施方式1的摩擦搅拌接合用旋转工具和摩擦搅拌接合方法进行说明。图1是表示实施方式1的摩擦搅拌接合用旋转工具的侧视图，图2是从图1中A所示的方向观察实施方式1的搅拌探针的与转轴垂直的截面的剖视图。另外，各图中，对相同或相当部分标注相同符号。

实施方式1的摩擦搅拌接合用旋转工具100(以下记作旋转工具100)在前端包括搅拌探针1。旋转工具100旋转自如地支承于摩擦搅拌接合装置(省略图示，以下记作接合装置)。图中C所示的虚线表示旋转工具100和搅拌探针1的转轴(轴线)。

旋转工具100被接合装置所包括的驱动设备驱动而旋转，从而使搅拌探针1旋转。图中，B是表示旋转方向的箭头。驱动设备包括：驱动电动机，上述驱动电动机用于使搅拌探针1高速旋转；以及驱动机构，上述驱动机构使搅拌探针1沿与被接合构件的表面大致垂直的方向移动或沿着被接合构件的表面移动。

在搅拌探针1的侧面设置有相对于转轴C倾斜的受压面2。如图2所示，受压面2包括受压区域2a，上述受压区域2a在垂直于转轴C的截面内相对于旋转切线方向(图2中以T表示)垂直。即，通过沿着搅拌探针1的侧面连续地形成在垂直于转轴C的截面内相对于旋转切线方向T始终垂直的受压区域2a，从而形成相对于转轴C倾斜的受压面2。受压面2具有使由搅拌探针1的旋转而产生的塑性流动层沿旋转方向流动的功能。

搅拌探针1在侧面具有由受压面2形成的层差，从而使外径朝向前端部4变小。由受压面2形成的层差在整个转轴方向上形成为螺旋状。如图1所示，在实施方式1的搅拌探针1中，当将受压面2与转轴C所成的角度设为θ1时，θ1＝45°。其中，受压面2与转轴C所成的角度θ1并不限定于45°，只要是0°＜θ1＜90°的倾斜角度即可。

此外，搅拌探针1具有沿转轴方向延伸的非受压面3。在实施方式1中，非受压面3与转轴C平行。另外，受压宽度W1不必是恒定的，且并没有特别限定。此外，在实施方式1中，非受压面3与受压区域2a互相垂直。

利用图3，对使用实施方式1的旋转工具100将两个以上的金属构件、此处为被接合构件14a、14b搭接接合的摩擦搅拌接合方法进行说明。当通过驱动设备使旋转工具100高速旋转并使搅拌探针1抵接按压被接合构件14a的表面141时，搅拌探针1附近的金属软化而产生塑性流动。通过将搅拌探针1的前端部4插入至被接合构件14a、14b的接合部16，使接合部16周边塑性流动以进行混炼，从而使被接合构件14a、14b一体化。由此将两个被接合构件14a、14b接合。

在图3中，在包括被接合构件14a、14b的接合部16的搅拌区域15产生塑性流动层。此时的接合宽度W5为比搅拌探针1的外径稍大的大小，被接合构件14a的表面141附近的表观接合宽度与接合部16的实际接合宽度大小相同。

在上述摩擦搅拌处理中，搅拌探针1沿受压面2的法线方向为正的方向旋转。即，在图2中，沿受压区域2a的法线方向为正的旋转方向B旋转。由此，当搅拌探针1旋转时，通过受压面2产生朝旋转方向的塑性流动，其结果是，可抑制朝转轴方向(与搅拌探针1插入方向相反的方向)的塑性流动。

接着，使用图4和图5对作为实施方式1的比较例的具有轴肩部的旋转工具进行说明。在图4和图5中，W2是搅拌探针外径，W3是轴肩部外径，W4是接合宽度，W5是表观接合宽度。搅拌探针12的长度尺寸L设定成与被接合构件14a的厚度相比大致相同或比其稍长。

如图4所示，比较例的旋转工具10包括轴肩部11和搅拌探针12，在搅拌探针12的侧面施加有一般的螺纹槽13。在使用旋转工具10的摩擦搅拌处理中，被接合构件14a、14b的接合部16被搅拌探针12摩擦搅拌，并且利用轴肩部11对被接合构件14a的表面141进行推压，因此，可补充轴肩部11产生的摩擦热。如图5所示，接合部16的接合宽度W4为比搅拌探针外径W2稍大的大小，在被接合构件14a的表面141附近，通过轴肩部11的摩擦搅拌，表观接合宽度W5为与轴肩部外径W3相同的大小。

一般而言，在使用包括螺纹槽13的搅拌探针12的情况下，通过搅拌探针12的旋转动作使搅拌探针12附近的金属软化，从而产生追随搅拌探针12的朝旋转方向的塑性流动以及朝与该旋转方向垂直的转轴方向(与搅拌探针12的插入方向相反的方向)的塑性流动。转轴方向的塑性流动的比例越高，则塑性流动层即毛边从被接合构件14a的表面141流出的量越多。

如本比较例那样，在现有的旋转工具中，通过轴肩部或特殊的螺纹结构等对转轴方向的塑性流动进行按压来抑制毛边的产生。但是，当旋转速度上升时，转轴方向的塑性流动也会增加，因此，实际上能否抑制毛边取决于与接合时的旋转速度的组合。因此，在现有的旋转工具中，需要以能抑制毛边的转速和移动速度(接合速度)的组合进行接合。

为了确认搅拌探针单独的摩擦搅拌的行为和毛边的产生状况，准备图6所示的无轴肩部的旋转工具20来进行搭接接合。在旋转工具20的搅拌探针22的侧面施加有一般的螺纹槽23。如图7所示，在使用无轴肩部的旋转工具20的情况下，由于没有轴肩部形成的摩擦搅拌，因此，接合宽度W5仅取决于搅拌探针22的外径，接合宽度W5在被接合构件14a的表面141附近与接合部16附近大致相同。

使用图6所示的无轴肩部的旋转工具20进行摩擦搅拌处理，并使用图8和图9对确认毛边的产生状况的结果进行说明。在图8中，D表示搅拌探针移动线，E表示搅拌探针的移动方向。在无轴肩部的旋转工具20中，由于没有轴肩部对塑性流动层的抑制效果，因此，容易确认毛边的产生状况。

使用图8对旋转工具20的旋转方向和移动方向的关系进行说明。在一边旋转一边移动的搅拌探针22中，以转轴C所穿过的搅拌探针移动线D为基准，存在搅拌探针前进侧22a(图8中搅拌探针22的右侧)与搅拌探针后退侧22b(图8中搅拌探针22的左侧)的非对称性，其中，在上述搅拌探针前进侧22a，搅拌探针22的旋转方向B与移动方向E一致，在上述搅拌探针后退侧22b，搅拌探针的旋转方向B与移动方向E反向。

作为观察毛边17的产生行为的结果，如图9所示，可确认以搅拌探针前进侧22a为起点产生的塑性流动层从被接合构件14a的表面141开始流出，且流出量从搅拌探针前方朝向搅拌探针后退侧22b增加。在搅拌探针前方流出的塑性流动层没有到达搅拌探针22的后方侧的搅拌探针后方接合部16A，而是在搅拌探针后退侧22b处作为毛边17残留。

在摩擦搅拌接合中，在通过搅拌探针的旋转对被接合构件进行摩擦搅拌的同时，将一边旋转一边移动的搅拌探针前方的金属材料(塑性流动层)连续地供给并填充至搅拌探针后方的空间，从而建立接合。塑性流动层沿追随搅拌探针的旋转方向以及与该旋转方向大致垂直的转轴方向(与搅拌探针的插入方向相反的方向)流动。在朝转轴方向的塑性流动的比例高而旋转方向的塑性流动的比例低的情况下，毛边的量较多，无法将金属材料有效地填充至搅拌探针后方的空间，接合部的厚度减小。

基于上述认知，在实施方式1的旋转工具100中，通过增高旋转方向的塑性流动的比例并降低转轴方向的塑性流动的比例，而不是对转轴方向的塑性流动进行按压，可抑制毛边的产生。由此，能高效地将搅拌探针前方的塑性流动层供给并填充至搅拌探针后方的空间，因此，能在不减小接合部厚度的情况下获得高接合强度，并且由于转轴方向的塑性流动的比例降低，因此可抑制毛边的产生。

此外，在实施方式1中，搅拌探针1的非受压面3与转轴C平行，因此，能在不阻碍朝向受压面2的塑性流动的情况下有效地产生朝旋转方向的塑性流动，并且不易引起因应力集中而导致的折损，可提高搅拌探针的耐久性。另外，与包括轴肩部的现有的旋转工具相比，能缩小接合宽度，即使搅拌区域变深，也不会增大施加于接合装置的负载。

另外，在实施方式1的搅拌探针1的情况下，若增大受压宽度W1，则层差间距变大，螺旋数量变少，因此，不易增大受压面2的总面积。其中，螺旋数量与受压面2的总面积的关系取决于转速。即，重要的是受压宽度W1而非螺旋数量，受压面2的总面积能通过提高转速来补偿。因此，在设计搅拌探针1时，外径、长度和接合宽度等是应当优先考虑的条件，而尽管优选螺旋数量越多越好，但这并非必须的条件。

因此，根据实施方式1的旋转工具100，通过包括与旋转切线方向T垂直的受压区域2a的受压面2产生朝旋转方向的塑性流动，因此，能抑制毛边的产生。此外，由于不具有轴肩部，因此，即使搅拌区域15变深，也不会扩大接合宽度W5，不会增大施加于接合装置的负载。另外，旋转速度越高，则通过受压面2来增大朝旋转方向的塑性流动的效果越好，因此，能应用于组合了高速旋转和高速移动的高速接合，可实现生产率的提高。

实施方式2

图10是表示实施方式2的旋转工具的侧视图，图11是表示实施方式2中的旋转工具的与转轴平行的截面的剖视图。此外，图12是从图10中F所示的方向观察实施方式2中的搅拌探针的与转轴垂直的截面的剖视图。实施方式2中的旋转工具100A在前端包括搅拌探针1A。搅拌探针1A呈外径朝向前端部4变小的锥形形状，在侧面的一部分处形成有受压面2。

与上述实施方式1相同，设置于搅拌探针1A侧面的受压面2相对于转轴C倾斜。搅拌探针1A的受压面2与转轴C所成的角度θ1(参照图1)为0°＜θ1＜90°。如图12所示，受压面2包括受压区域2a，上述受压区域2a在垂直于转轴C的截面内相对于旋转切线方向T垂直。此外，受压面2沿着搅拌探针1A的侧面设置成螺旋状。受压面2的作用及效果与上述实施方式1相同，因此省略说明。

实施方式2的搅拌探针1A具有与转轴C不平行的非受压面3。如图11所示，当将受压面2与非受压面3所成的角度设为θ2时，θ2＝60°。其中，受压面2与非受压面3所成的角度θ2并不限定于此，只要是45°≤θ2＜90°的范围即可。此外，非受压面3的面积比受压面2的面积大。

在搅拌探针1A中，通过使非受压面3相对于转轴C倾斜，从而使受压面2与非受压面3成锐角，并朝向前端部4形成螺纹状的槽。由此，在外径与上述实施方式1相同的搅拌探针的侧面设置相同的受压宽度的受压面2的情况下，能缩窄槽的间距(在上述实施方式1中为层差的间距)，其结果是，能增大受压面2的总面积。

另一方面，由于非受压面3相对于转轴C倾斜，因此，非受压面3工作以阻碍朝向受压面2的塑性流动，并且产生转轴方向的塑性流动。因此，当旋转速度上升时容易产生毛边，并且容易在槽的底部产生应力集中而引起折损。其中，上述缺点能通过利用转速和接合速度等对负载进行调节来补偿。考虑以上特性，根据被接合构件的材质及板厚、要求的接合宽度及接合速度等来选择搅拌探针1、1A的任意形状即可。

另外，在上述实施方式1、2中，说明了通过摩擦搅拌处理进行搭接接合的情况，但本申请的旋转工具100、100A也能应用于对接接合或通过摩擦搅拌进行的材料改性。另外，不仅能应用于使旋转工具移动的线接合，还能应用于将旋转工具压靠于被接合构件并在不移动的情况下进行处理的点接合。

(实施例)

实施例1

在实施例1中，通过使用上述实施方式1的旋转工具100(参照图1)的摩擦搅拌接合，将铝合金A6063材料与ADC12材料搭接接合。在实施例1中，当将接合深度设为1时，各个被接合构件的板厚为0.8，接合宽度为1.2。在图15中表示出实施例1中的接合条件(转速、接合速度)、产生毛边的状况和产生折损的接合距离。

另外，在图15中，用未产生毛边(圆圈)、产生少量毛边(三角形)和产生毛边(叉)这三个阶段来表示产生毛边的状况。此外，产生折损的接合距离是指产生搅拌探针的折损为止的接合距离，其成为旋转工具的耐久性的指标。另外，尽管图15中未示出，但还确认了有无因接合部的厚度减小而导致的空洞缺陷。

在实施例1中，即使在转速为15000rpm、接合速度为3000mm/min的高速旋转与高速移动组合的高速接合中，也能进行不会产生毛边且不会产生空洞缺陷的良好的接合。另外，可确认，上述接合条件下的产生折损的接合距离为150m，与一般的摩擦搅拌接合的旋转工具相比，耐久性优异且寿命长。另外，在实施例1中，将受压面2与转轴C所成的角度θ1设为45°，但在0°＜θ1＜90°的范围内，通过与旋转速度的组合也能获得相同的效果。

实施例2

在实施例2中，通过使用上述实施方式2的旋转工具100A(参照图10)的摩擦搅拌接合，分别将板厚与上述实施例1相同的铝合金A6063材料与ADC12材料搭接接合。在实施例2中，当将接合深度设为1时，各个被接合构件的板厚为0.8，接合宽度为1.2。在图15中表示出实施例2中的接合条件(转速、接合速度)、产生毛边的状况和产生折损的接合距离。

在实施例2中，即使在转速为10000rpm、接合速度为1000mm/min的高速旋转与高速移动组合的高速接合中，也能进行不会产生毛边且不会产生空洞缺陷的良好的接合。在转速为15000rpm、接合速度为3000mm/min的高速旋转与高速移动组合的高速接合中，尽管观察到少量的毛边，但未观察到空洞缺陷的产生。

此外，可确认，在任意条件下，产生折损的接合距离都超过100m而比实施例1更差，但与一般的摩擦搅拌接合的旋转工具相比，耐久性优异且寿命长。另外，在实施例2中，将受压面2与非受压面3所成的角度θ2设为60°，但在45°≤θ2＜90°的范围内，通过与旋转速度的组合也能获得相同的效果。

比较例1

图13是表示比较例1中的旋转工具的侧视图，图14是从图13中G所示的方向观察比较例1中的搅拌探针的与转轴垂直的截面的剖视图。与现有的一般的旋转工具相同，比较例1中的旋转工具30在搅拌探针的侧面设置有螺纹槽。螺纹槽具有插入相反侧倾斜面31以及插入侧倾斜面32。

比较例1中的搅拌探针呈前端变细的锥形形状，螺纹槽的角度θ3为60°，螺纹槽的中心线H与转轴C所成的角度θ4为90°。通过如上所述地构成，能使插入相反侧倾斜面31的面积大于插入侧倾斜面32的面积，具有抑制转轴方向的塑性流动的效果。其中，如图14所示，比较例1的搅拌探针的截面形状呈平滑的椭圆状，不具有相对于旋转切线方向垂直的受压区域。

通过使用比较例1的旋转工具30的摩擦搅拌接合，分别将板厚与上述实施例1相同的铝合金A6063材料与ADC12材料搭接接合。在比较例1中，当将接合深度设为1时，各个被接合构件的板厚为0.8，接合宽度为2.6，探针直径为0.8，探针长度为1.0，轴肩部直径为2.5。在图15中表示出比较例1的接合条件(转速、接合速度)、产生毛边的状况和产生折损的接合距离。

在比较例1中，在转速为7000rpm、接合速度为600mm/min的组合下产生毛边。此外，在转速为10000rpm、接合速度为1000mm/min的高速旋转与高速移动组合的高速接合中，产生比较大的毛边，并观察到空洞缺陷的产生。此外，在比较例1的旋转工具30中，在螺纹槽的底部产生应力集中，因此，容易引起折损。因此，可确认，产生折损的接合距离均为50m以下，与实施例1、2相比耐久性变差。

本公开记载有各种各样的例示的实施方式和实施例，但一个或多个实施方式所记载的各种各样的特征、方式以及功能并不局限于应用于特定的实施方式，能单独或以各种组合的方式应用于实施方式。因此，未被例示的无数的变形例被设想在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，包含对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，还包含将至少一个构成要素抽出并与其他实施方式的构成要素组合的情况。

(工业上的可利用性)

本申请能用作摩擦搅拌接合用旋转工具和摩擦搅拌接合方法。

Claims (10)

1.一种摩擦搅拌接合用旋转工具，包括搅拌探针，其特征在于，

相对于所述搅拌探针的转轴呈锐角地倾斜的受压面和相对于所述转轴平行的非受压面设置于所述搅拌探针的整个侧面，

所述受压面具有受压区域，所述受压区域在垂直于所述转轴的截面内相对于旋转切线方向垂直，

所述非受压面的沿着所述转轴的方向延伸的长度比所述受压区域的垂直于所述转轴的半径方向上的受压宽度大。

2.如权利要求1所述的摩擦搅拌接合用旋转工具，其特征在于，

所述搅拌探针在所述侧面具有由所述受压面形成的层差，从而使所述搅拌探针的外径朝向前端部变小。

3.如权利要求1或2所述的摩擦搅拌接合用旋转工具，其特征在于，

所述非受压面的面积大于所述受压面的面积。

4.如权利要求1或2所述的摩擦搅拌接合用旋转工具，其特征在于，

所述受压面沿着所述搅拌探针的所述侧面设置成螺旋状。

5.一种摩擦搅拌接合用旋转工具，包括搅拌探针，其特征在于，

相对于所述搅拌探针的转轴呈锐角地倾斜的受压面和相对于所述转轴不平行的非受压面设置于所述搅拌探针的整个侧面，

所述受压面具有受压区域，所述受压区域在垂直于所述转轴的截面内相对于旋转切线方向垂直，

所述非受压面的面积大于所述受压面的面积。

6.如权利要求5所述的摩擦搅拌接合用旋转工具，其特征在于，

所述搅拌探针呈外径朝向前端部变小的锥形形状。

7.如权利要求5或6所述的摩擦搅拌接合用旋转工具，其特征在于，

所述非受压面相对于所述受压面成45°≤θ＜90°的角度。

8.如权利要求5或6所述的摩擦搅拌接合用旋转工具，其特征在于，

所述受压面沿着所述搅拌探针的所述侧面设置成螺旋状。

9.一种摩擦搅拌接合方法，使用包括搅拌探针的旋转工具将两个以上的金属构件接合，其特征在于，包括下述步骤：

准备所述旋转工具，在所述旋转工具中，相对于所述搅拌探针的转轴呈锐角地倾斜的受压面和相对于所述转轴平行的非受压面设置于所述搅拌探针的整个侧面；以及

使所述旋转工具沿所述受压面的法线方向为正的方向旋转，以对所述金属构件的接合部进行摩擦搅拌处理，

所述搅拌探针具有受压区域，所述受压区域在垂直于所述转轴的截面内相对于旋转切线方向始终垂直，通过沿着所述搅拌探针的侧面连续地形成所述受压区域，从而形成所述受压面，所述非受压面的沿着所述转轴的方向延伸的长度形成为比所述受压区域的垂直于所述转轴的半径方向上的受压宽度大。

10.一种摩擦搅拌接合方法，使用包括搅拌探针的旋转工具将两个以上的金属构件接合，其特征在于，包括下述步骤：

准备所述旋转工具，在所述旋转工具中，相对于所述搅拌探针的转轴呈锐角地倾斜的受压面和相对于所述转轴不平行的非受压面设置于所述搅拌探针的整个侧面；以及

使所述旋转工具沿所述受压面的法线方向为正的方向旋转，以对所述金属构件的接合部进行摩擦搅拌处理，

所述搅拌探针具有受压区域，所述受压区域在垂直于所述转轴的截面内相对于旋转切线方向始终垂直，通过沿着所述搅拌探针的侧面连续地形成所述受压区域，从而形成所述受压面，所述非受压面的面积形成为大于所述受压面的面积。

Images