CN113286676B - 接合方法及复合轧制件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种接合工序，将旋转的前端侧销(F3)从仅第一金属构件(1)的正面(1b)插入，并且在使基端侧销(F2)的外周面与第一金属构件(1)接触且使前端侧销(F3)的外周面至少与第一金属构件(1)接触的状态下，一边使第一金属构件(1)流入对接部(J)的间隙，一边使所述旋转工具(F)沿着对接部(J)相对移动，从而对第一金属构件(1)和第二金属构件(2)进行接合。

Description

接合方法及复合轧制件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种接合方法以及复合轧制件的制造方法。

背景技术

例如，在专利文献1中公开了一种通过旋转工具对材料不同的金属构件彼此进行摩擦搅拌接合的技术。

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

在以往的接合方法中，在第一金属构件和第二金属构件的两方的端部设置倾斜面，并使这些倾斜面彼此以面接触的方式对接。因此，形成倾斜面变得繁杂，并且若两个金属构件的倾斜角度不一致，则不会面接触，因此，存在准备工序和对接工序变得繁杂的问题。此外，若像以往的接合方法那样为使仅搅拌销与被接合金属构件接触的方式，则可能会产生大量的毛边而变成金属不足。

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

为了解决上述这种技术问题，在本发明的接合方法中，使用包括基端侧销和前端侧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，所述基端侧销的锥形角度比所述前端侧销的锥形角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的销层差部，所述接合方法包括：准备工序，在所述准备工序中，准备第一金属构件和第二金属构件，其中，所述第一金属构件在端部具有垂直面，所述第二金属构件在端部具有倾斜面，且熔点比所述第一金属构件的熔点高，板厚比所述第一金属构件的板厚小；对接工序，在所述对接工序中，使所述第一金属构件的端部与所述第二金属构件的端部彼此对接，以形成具有V字状的间隙的对接部；以及接合工序，在所述接合工序中，将旋转的所述前端侧销从仅所述第一金属构件的正面插入，并且在使所述基端侧销的外周面与所述第一金属构件接触且使所述前端侧销的外周面至少与所述第一金属构件接触的状态下，一边使所述第一金属构件流入所述间隙，一边使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，从而对所述第一金属构件和所述第二金属构件进行接合。

此外，在本发明的复合轧制件的制造方法中，所述复合轧制件使用包括基端侧销和前端侧销的旋转工具并由材料不同的一对金属材料形成，其特征是，所述基端侧销的锥形角度比所述前端侧销的锥形角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的销层差部，所述接合方法包括：准备工序，在所述准备工序中，准备第一金属构件和第二金属构件，其中，所述第一金属构件在端部具有垂直面，所述第二金属构件在端部具有倾斜面，且熔点比所述第一金属构件的熔点高，板厚比所述第一金属构件的板厚小；对接工序，在所述对接工序中，使所述第一金属构件的端部与所述第二金属构件的端部彼此对接，以形成具有V字状的间隙的对接部；接合工序，在所述接合工序中，将旋转的所述前端侧销从仅所述第一金属构件的正面插入，并且在使所述基端侧销的外周面与所述第一金属构件接触且使所述前端侧销的外周面至少与所述第一金属构件接触的状态下，一边使所述第一金属构件流入所述间隙，一边通过所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，从而对所述第一金属构件和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。

根据上述方法，仅在第二金属构件形成倾斜面即可，因此，准备工序变得容易。此外，在设置V字状的间隙的状态下使两个金属构件对接，因此，无需高精度也能容易地进行对接工序。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的前端侧销，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边，从而能防止由金属不足而导致接合不良。此外，在使基端侧销的外周面与第一金属构件接触的状态下进行摩擦搅拌，因此，能抑制毛边的产生。

此外，较为理想的是，在所述对接工序中，在使所述第一金属构件的背面和所述第二金属构件的背面彼此共面的状态下，使所述第一金属构件与所述第二金属构件进行对接。

根据上述接合方法，能使金属构件彼此的背面共面。

此外，较为理想的是，在所述对接工序中，以使所述第一金属构件的背面位于比所述第二金属构件的背面更低的位置且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更高的位置的方式，使所述第一金属构件与所述第二金属构件对接，在所述接合工序中，以使搅拌销的前端位于比所述第二金属构件的背面的高度更靠下方的位置的方式对所述前端侧搅拌销的插入深度进行设定。

根据上述接合方法，能遍及第二金属构件的整个深度方向进行摩擦搅拌。

此外，较为理想的是，在所述接合工序中，将所述旋转工具的旋转方向和行进方法设定成，在形成于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降低，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，较为理想的是，在所述准备工序中，通过铝或铝合金形成所述第一金属构件，并通过铜或铜合金形成所述第二金属构件，在所述接合工序中，在使所述基端侧销的外周面与仅所述第一金属构件接触并且使所述前端侧销的外周面与所述第二金属构件不接触的状态下，一边使所述第一金属构件流入所述间隙，一边使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，从而对所述第一金属构件和所述第二金属构件进行接合。

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，较为理想的是，在所述接合工序中，在所述旋转工具的前端侧销的外周面刻设有随着从基端朝向前端而朝左旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝右旋转，在所述旋转工具的前端侧销的外周面刻设有随着从基端朝向前端而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，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，能抑制毛边的产生。

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是表示本发明实施方式的旋转工具的侧视图。

图2是旋转工具的放大剖视图。

图3是表示旋转工具的第一变形例的剖视图。

图4是表示旋转工具的第二变形例的剖视图。

图5是表示旋转工具的第三变形例的剖视图。

图6是表示本发明第一实施方式的准备工序和对接工序的剖视图。

图7是表示第一实施方式的接合工序的立体图。

图8是表示第一实施方式的接合工序的剖视图。

图9是表示第一实施方式的接合工序后的剖视图。

图10是表示第一实施方式的轧制工序的立体图。

图11是表示第一实施方式的轧制工序后的剖视图。

图12是表示现有的旋转工具的概念图。

图13是表示现有的旋转工具的概念图。

图14是表示本发明第二实施方式的准备工序和对接工序的剖视图。

图15是表示第二实施方式的接合工序的剖视图。

图16是表示第二实施方式的接合工序后的剖视图。

具体实施方式

适当参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，对本实施方式的接合方法中使用的旋转工具进行说明。旋转工具是用于摩擦搅拌接合的工具。如图1所示，旋转工具F例如由工具钢形成，主要由基轴部F1、基端侧销F2和前端侧销F3构成。基轴部F1是呈圆柱状并连接于摩擦搅拌装置的主轴的部位。

基端侧销F2与基轴部F1连续，并随着朝向前端而变得尖细。基端侧销F2呈圆锥台形状。只要适当设定基端侧销F2的锥形角度A即可，例如为135～160°。若锥形角度A小于135°或大于160°，则摩擦搅拌后的接合表面粗糙度变大。锥形角度A比后述的前端侧销F3的锥形角度B大。如图2所示，在基端侧销F2的外周面遍及整个高度方向形成有台阶状的销层差部F21。销层差部F21通过朝右旋绕或朝左旋绕而形成为螺旋状。即，销层差部F21在俯视观察时呈螺旋状，在侧视观察时呈台阶状。在本实施方式中，使旋转工具F朝右旋转，因此，销层差部F21设定成从基端侧向前端侧朝左旋绕。

另外，较为理想的是，在使旋转工具F朝左旋转的情况下，销层差部F21设定为从基端侧向前端侧朝右旋绕。由此，塑性流动材料被销层差部F21引导至前端侧，因此，能够减少溢出到被接合金属构件的外部的金属。销层差部F21由层差底面F21a和层差侧面F21b构成。相邻的销层差部F21的各顶点F21c、F21c之间的距离X1(水平方向距离)是根据后述的层差角度C以及层差侧面F21b的高度Y1而适当设定的。

只要适当设定层差侧面F21b的高度Y1即可，但例如设定为0.1～0.4mm。若高度Y1小于0.1mm，则接合表面粗糙度会变大。另一方面，若高度Y1超过0.4mm，则存在接合表面粗糙度变大的倾向，同时有效层差部数量(与被接合金属构件接触的销层差部F21的数量)也减少。

只要适当设定层差底面F21a与层差侧面F21b所成的层差角度C即可，但例如设定为85～120°。在本实施方式中，层差底面F21a与水平面平行。层差底面F21a也可以从工具的旋转轴向外周方向在相对于水平面-5°～15°内的范围内倾斜(水平面的下方为负，水平面的上方为正)。距离X1、层差侧面F21b的高度Y1、层差角度C以及层差底面F21a相对于水平面的角度适当设定为在进行摩擦搅拌时，塑性流动材料不会滞留并附着于销层差部F21的内部，而是排出到外部，并且能通过层差底面F21a对塑性流动材料进行按压，以减小接合表面粗糙度。

如图1所示，前端侧销F3与基端侧销F2连续地形成。前端侧销F3呈圆锥台形状。前端侧销F3的前端为与转轴垂直的平坦面F4。前端侧销F3的锥形角度B比基端侧销F2的锥形角度A小。如图2所示，在前端侧销F3的外周面刻设有螺旋槽F31。螺旋槽F31既可以朝右环绕，也可以朝左环绕，但在本实施方式中由于使旋转工具F朝右旋转，因此，从基端侧向前端侧朝左旋绕地刻设。

另外，较为理想的是，在使旋转工具F朝左旋转的情况下，将螺旋槽F31设定成从基端侧向前端侧朝右旋绕。由此，塑性流动材料被螺旋槽F31引导至前端侧，因此，能减少溢出到被接合金属构件的外部的金属。螺旋槽F31由螺旋底面F31a和螺旋侧面F31b构成。将相邻的螺旋槽F31的顶点F31c、F31c之间的距离(水平方向距离)设为长度X2。将螺旋侧面F31b的高度设为高度Y2。由螺旋底面F31a和螺旋侧面F31b构成的螺旋角度D例如形成为45～90°。螺旋槽F31通过与被接合金属构件接触而使摩擦热量上升，并且具有将塑性流动材料引导至前端侧的作用。

旋转工具F能适当进行设计改变。图3是表示本发明的旋转工具的第一变形例的侧视图。如图3所示，在第一变形例的旋转工具FA中，由销层差部F21的层差底面F21a和层差侧面F21b所成的层差角度C为85°。层差底面F21a与水平面平行。这样，也可以使层差底面F21a与水平面平行，并且层差角度C在摩擦搅拌中能使塑性流动材料不滞留并附着于销层差部F21内而是排出到外部的范围内设为锐角。

图4是表示本发明的旋转工具的第二变形例的侧视图。如图4所示，在第二变形例的旋转工具FB中，销层差部F21的层差角度C为115°。层差底面F21a与水平面平行。这样，也可以使层差底面F21a与水平面平行，并且在起到销层差部F21的功能的范围内使层差角度C为钝角。

图5是表示本发明的旋转工具的第三变形例的侧视图。如图5所示，在第三变形例的旋转工具FC中，层差底面F21a从工具的旋转轴向外周方向相对于水平面朝上方倾斜10°。层差侧面F21b与铅垂面平行。这样，也可以在摩擦搅拌中能对塑性流动材料进行按压的范围内，形成为使层差底面F21a从工具的旋转轴向外周方向比水平面更靠上方倾斜。通过上述旋转工具的第一变形例至第三变形例，也能起到与下述实施方式同等的效果。

[第一实施方式]

接着，对本发明的第一实施方式的接合方法(复合轧制件的制造方法)进行说明。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，以获得复合轧制件。另外，以下，将“背面”的相反一侧的面设为“正面”。

如图6所示，第一金属构件1呈板状。第一金属构件1的端面1a为与正面1b和背面1c垂直的垂直面。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的板厚比第一金属构件1的板厚小。第二金属构件2的端面2a为相对于铅锤面倾斜的倾斜面。端面2a的倾斜角度β只要适当设定即可，但在本实施方式中，形成为与前端侧销F3的倾斜角度α相同。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。第二金属构件2也可以例如由铜或铜合金形成。

在本实施方式的复合轧制件的制造方法中，进行准备工序、对接工序、接合工序和轧制工序。另外，权利要求书中的接合方法是进行准备工序、对接工序和接合工序的工序。

准备工序是准备上述第一金属构件1、第二金属构件2和旋转工具F的工序。如图6所示，对接工序是使第一金属构件1的端部与第二金属构件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对接，以形成对接部J。对接部J以开口随着朝向正面1b、2b而扩展的方式形成截面呈V字状的间隙。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。第一金属构件1和第二金属构件2以无法移动的方式固定于架台K。

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7所示，在接合工序中，一边使旋转工具F旋转，一边将旋转工具F的前端侧销F3插入到第一金属构件1的正面1b上且设定于对接部J附近的开始位置Sp处。接着，设为一边使基端侧销F2的外周面与仅第一金属构件1接触、一边使前端侧销F3的外周面与第二金属构件2不接触的状态。如图8所示，一边使第一金属构件1一侧的塑性流动材料流入对接部J的间隙，一边使所述旋转工具F沿着对接部J相对移动，以对第一金属构件1和第二金属构件2进行接合。如图9所示，在旋转工具F的移动轨迹形成有塑性化区域W。

在接合工序中设定成，在塑性化区域W中，第二金属构件2一侧(靠近对接部J的一侧)为剪切侧，而第一金属构件1一侧(远离对接部J的一侧)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，以使塑性化区域W中的第二金属构件2一侧(靠近对接部J的一侧)为剪切侧。

只要适当设定基端侧销F2的插入深度即可，但在本实施方式中设定为第一金属构件1的板厚的90％左右的深度。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，则第一金属与第二金属在对接部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，为了使第一金属与第二金属在对接部J处相互扩散，较为理想的是，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尽可能接近但不接触的状态下进行接合。

此外，在如本实施方式那样第一金属构件1为铝或铝合金构件、第二金属构件2为铜或铜合金构件的情况下，较为理想的是，在接合工序中，在使旋转工具F的前端侧销F3的外周面与第二金属构件2尽可能接近但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，分散在铝合金构件中的Al-Cu相变为液相，从而可能从铝合金构件一侧产生毛边。

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10所示，在轧制工序中，使用包括轧辊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。

通过以上这样，形成图11所示的复合轧制件10。轧制工序中的压下率只要根据第一金属构件1的材料、第二金属构件2的材料和复合轧制件10的用途适当设定即可。如图9所示，在接合工序后在第一金属构件1与第二金属构件2之间产生板厚的差，但在图11所示的轧制工序后被轧制成能忽略上述差的程度。

根据以上说明的复合轧制件的制造方法和接合方法，在接合工序中，第一金属构件1一侧的端面1a与正面1b以及背面1c垂直，因此，能容易地准备第一金属构件1。此外，虽然将第二金属构件2的端面2a设为倾斜面，但在对接工序中，以隔开截面呈V字状的间隙的方式对接，因此，能容易地进行对接作业。此外，能使第一金属构件1的板厚比第二金属构件2的板厚大，并且在接合工序中使塑性流动材料流入对接部J的间隙，因此，能防止接合部的金属不足。

在此，如图12所示，若为现有的旋转工具900，则由于未通过轴肩部对被接合金属构件910的正面进行按压，因此，存在层差凹槽(由被接合金属构件的正面和塑性化区域的正面构成的凹槽)变大，并且接合表面粗糙度变大这样的问题。此外，存在在层差凹槽附近形成有隆起部(与接合前相比，被接合金属构件的表面隆起的部位)这样的问题。另一方面，若如图13的旋转工具901那样使旋转工具901的锥形角度E2比旋转工具900的锥形角度E1大，则与旋转工具900相比，能对被接合金属构件910的正面进行按压，因此，层差凹槽会变小，隆起部也会变小。然而，向下的塑性流动变强，因此，在塑性化区域的下部容易形成吻接(日文：キッシングボンド)。

与此相对的是，本实施方式的旋转工具F构成为包括基端侧销F2和前端侧销F3，上述前端侧销F3的锥形角度比基端侧销F2的锥形角度A小。由此，容易将旋转工具F插入到第一金属构件1中。此外，由于前端侧销F3的锥形角度B小，因此，能容易地将旋转工具F插入到第一金属构件1的较深位置处。此外，由于前端侧销F3的锥形角度B较小，因此，与旋转工具901相比，能够抑制向下的塑性流动。因此，能防止在塑性化区域W1的下部形成吻接。另一方面，基端侧销F2的锥形角度A较大，因此，与现有的旋转工具相比，即使被接合金属构件的厚度、接合的高度位置发生变化，也能够稳定地接合。

此外，能通过基端侧销F2的外周面对塑性流动材料进行按压，因此，能抑制毛边的产生，能防止接合部变得金属不足。此外，能通过基端侧销F2的外周面对塑性流动材料进行按压，因此，能减小形成于接合表面的层差凹槽，并且能消除或减小形成于层差凹槽附近的隆起部。此外，台阶状的销层差部F21浅且出口大，因此，容易一边利用层差底面F21a对塑性流动材料进行按压一边将塑性流动材料排出到销层差部F21的外部。因此，即使通过基端侧销F2对塑性流动材料进行按压，塑性流动材料也不易附着于基端侧销F2的外周面。由此，能减小接合表面粗糙度，并且能理想地稳定接合品质。

若塑性化区域W中的熔点高的第二金属构件2一侧为流动侧，则对接部J处的第一金属构件1的温度降低，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。若对接合条件进行调节以增大输入热量，则还可能会从作为剪切侧的第一金属构件1一侧产生毛边。但是，通过如本实施方式那样将接合条件(旋转工具F的方向、行进方向等)设定成，在塑性化区域W中使熔点高的第二金属构件2一侧为剪切侧，从而能将对接部J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与第二金属构件2不接触，因此，能防止材料不同的金属构件彼此被搅拌。

此外，在本实施方式中，前端侧销F3的外周面的倾斜角度α(参照图1)与第二金属构件2的端面2a的倾斜角度β(参照图3)为相同角度。倾斜角度α和倾斜角度β也可以设定为不同，但通过将两者设为相同，以使旋转工具F与第二金属构件2的距离的设定变得容易。也就是说，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。

[第二实施方式]

对本发明的第二实施方式的接合方法(复合轧制件的制造方法)进行说明。在本实施方式的复合轧制件的制造方法中，进行准备工序、对接工序、接合工序和轧制工序。

如图14所示，在准备工序中，准备层差架台KA。层差架台KA具有底部K1、位于比底部K1更上一层的位置的底部K2和层差侧面K3。

如图14所示，在对接工序中，使第一金属构件1的端部与第二金属构件2的端部彼此对接。第一金属构件1配置于底部K1，并且使第一金属构件1的端面1a与层差侧面K3抵接。通过使第一金属构件1与第二金属构件2对接，以形成对接部J。对接部J1与第一实施方式同样地形成有截面呈V字状的间隙。在使第一金属构件1与第二金属构件2对接的状态下，第一金属构件1的正面1b位于比第二金属构件2的正面2b更高的位置，并且第一金属构件1的背面1c位于比第二金属构件2的背面2c更低的位置。

如图15所示，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。在接合工序中，以与第一实施方式相同的要领进行摩擦搅拌。也就是说，一边使旋转工具F的基端侧销F2旋转，一边将旋转工具F插入到第一金属构件1的正面1b且设定于对接部J附近的开始位置处。接着，使旋转工具F与对接部J1的延长方向平行地相对移动。旋转工具F也可以与第二金属构件2稍微接触，但在本实施方式中在与仅第一金属构件1接触的状态下进行摩擦搅拌。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，以使主要靠第一金属构件1一侧的塑性流动材料流入对接部J的间隙的方式进行摩擦搅拌接合。

在本实施方式的接合工序中，以使旋转工具F的基端侧销F2的前端(平坦面F4)位于比第二金属构件2的背面2c更靠下方的位置的方式对基端侧销F2的插入深度进行设定。轧制工序与第一实施方式相同。

在以上说明的第二实施方式中，也能获得与第一实施方式大致同等的效果。在第一实施方式中，如图8所示那样遍及第二金属构件2的整个高度方向进行接合较为困难。但是，在第二实施方式中，如图15所示，在将基端侧销F2插入比第二金属构件2的背面2c更深的位置处的状态下进行摩擦搅拌接合，因此，能遍及第二金属构件2的整个板厚方向进行接合(参照图16)。由此，能提高第一金属构件1与第二金属构件2的接合强度。

(符号说明)

1 第一金属构件

1a 端面

1b 正面

1c 背面

2 第二金属部材

2a 端面

2b 正面

2c 背面

J 对接部

F 旋转工具

F2 基端侧销

F3 前端侧销

F21 销层差部

A 锥形角度

B 锥形角度。

Claims (6)

1.一种接合方法，使用包括基端侧销和前端侧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，

所述基端侧销的锥形角度比所述前端侧销的锥形角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的销层差部，

所述接合方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，准备第一金属构件和第二金属构件，其中，所述第一金属构件在端部具有垂直面，所述第二金属构件在端部具有倾斜面，且熔点比所述第一金属构件的熔点高，板厚比所述第一金属构件的板厚小；

对接工序，在所述对接工序中，使所述第一金属构件的端部与所述第二金属构件的端部彼此对接，以形成具有V字状的间隙的对接部；以及

接合工序，在所述接合工序中，将旋转的所述前端侧销从仅所述第一金属构件的正面插入，并且在使所述基端侧销的外周面与所述第一金属构件接触且使所述前端侧销的外周面至少与所述第一金属构件接触的状态下，一边使所述第一金属构件流入所述间隙，一边使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，从而对所述第一金属构件和所述第二金属构件进行接合，

在所述准备工序中，准备具有第一底部、层差侧面和第二底部的层差架台，所述层差侧面从所述第一底部立起，所述第二底部夹着所述层差侧面位于比所述第一底部更上一层的位置处，

在所述对接工序中，将所述第一金属构件配置于所述第一底部，并且使所述第一金属构件的所述垂直面与所述层差侧面抵接，且将所述第二金属构件配置于所述第二底部，从而以使所述第一金属构件的背面位于比所述第二金属构件的背面更低的位置且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更高的位置的方式，使所述第一金属构件与所述第二金属构件对接，

在所述接合工序中，以使搅拌销的前端位于比所述第二金属构件的背面的高度更靠下方的位置的方式对所述前端侧搅拌销的插入深度进行设定。

2.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

在所述对接工序中，在使所述第一金属构件的所述垂直面与所述层差侧面抵接的状态下，使所述第一金属构件与所述第二金属构件对接。

3.如权利要求1或2所述的接合方法，其特征在于，

在所述接合工序中，将所述旋转工具的旋转方向和行进方法设定成，在形成于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。

4.如权利要求1所述的接合方法，其特征在于，

在所述准备工序中，通过铝或铝合金形成所述第一金属构件，并通过铜或铜合金形成所述第二金属构件，

在所述接合工序中，在使所述基端侧销的外周面与仅所述第一金属构件接触并且使所述前端侧销的外周面与所述第二金属构件不接触的状态下，一边使所述第一金属构件流入所述间隙，一边使所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，从而对所述第一金属构件和所述第二金属构件进行接合。

5.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，

在所述旋转工具的前端侧销的外周面刻设有随着从基端朝向前端而朝左旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝右旋转，

在所述旋转工具的前端侧销的外周面刻设有随着从基端朝向前端而朝右旋绕的螺旋槽的情况下，使所述旋转工具朝左旋转。

6.一种复合轧制件的制造方法，所述复合轧制件使用包括基端侧销和前端侧销的旋转工具并由材料不同的一对金属材料形成，其特征在于，

所述基端侧销的锥形角度比所述前端侧销的锥形角度大，在所述基端侧销的外周面形成有台阶状的销层差部，

所述复合轧制件的制造方法包括：

准备工序，在所述准备工序中，准备第一金属构件和第二金属构件，其中，所述第一金属构件在端部具有垂直面，所述第二金属构件在端部具有倾斜面，且熔点比所述第一金属构件的熔点高，板厚比所述第一金属构件的板厚小；

对接工序，在所述对接工序中，使所述第一金属构件的端部与所述第二金属构件的端部彼此对接，以形成具有V字状的间隙的对接部；

接合工序，在所述接合工序中，将旋转的所述前端侧销从仅所述第一金属构件的正面插入，并且在使所述基端侧销的外周面与所述第一金属构件接触且使所述前端侧销的外周面至少与所述第一金属构件接触的状态下，一边使所述第一金属构件流入所述间隙，一边通过所述旋转工具沿着所述对接部相对移动，从而对所述第一金属构件和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，

在所述准备工序中，准备具有第一底部、层差侧面和第二底部的层差架台，所述层差侧面从所述第一底部立起，所述第二底部夹着所述层差侧面位于比所述第一底部更上一层的位置处，

在所述对接工序中，将所述第一金属构件配置于所述第一底部，并且使所述第一金属构件的所述垂直面与所述层差侧面抵接，且将所述第二金属构件配置于所述第二底部，从而以使所述第一金属构件的背面位于比所述第二金属构件的背面更低的位置且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更高的位置的方式，使所述第一金属构件与所述第二金属构件对接，

在所述接合工序中，以使搅拌销的前端位于比所述第二金属构件的背面的高度更靠下方的位置的方式对所述前端侧搅拌销的插入深度进行设定。

Images