CN116981532A - 元件、摩擦元件接合方法及摩擦元件接合接头的制造方法 - Google Patents

元件、摩擦元件接合方法及摩擦元件接合接头的制造方法 Download PDF

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松田广志
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Abstract

本发明的目的在于提供摩擦元件接合用的元件。在对由2张以上的金属板构成的板组实施摩擦元件接合时，使用如下元件，该元件具备：圆柱形的心轴，向板组压入；圆板状的凸缘盘，配置于该心轴的上端面；及圆锥形的销，延伸设置于心轴的下端面，在除了销之外的心轴的下端面的平坦的区域以涡旋状配置有多个流动金属排出槽。此外，也可以是，设为圆柱形状的心轴，并将该心轴的下端面设为呈顶角αm的圆锥状的面，并且在该呈圆锥状的面上从顶点以曲线状形成有一对以上的切削屑排出槽，或者进一步形成有多个切削刃。

Description

元件、摩擦元件接合方法及摩擦元件接合接头的制造方法
技术领域
本发明涉及被称为FEW(Friction Element Welding：摩擦元件焊接)的摩擦元件接合，尤其涉及适合作为将两张以上的钢板(例如普通钢板、高张力钢板等)、轻金属板(例如铝板、铝合金板、铜板等)等金属板重叠而进行接合的摩擦元件接合用的元件以及使用该元件的摩擦元件接合方法以及摩擦元件接合接头的制造方法。
背景技术
近年来，在各种各样的领域中进行着用于应对全球变暖等环境问题的研究。在汽车产业中，正在开发削减燃料消耗量(所谓的燃料经济性提高)进而降低CO2排出量的技术。例如，将内燃机和电动马达并用的技术(所谓的混合动力)、或采用被称为超高强度钢的高强度钢板来降低钢板的使用量，并使车身轻量化而谋求燃料经济性提高，并且提高驾驶员、同乘者的安全性的技术被实用化。
而且，为了实现车身的进一步的轻量化，也研究了采用轻金属材料(例如铝合金板、铜板等)来代替一部分钢材的技术。为了在生产线上批量生产这样的车身，例如需要将构成车身的骨架的钢制的框架与轻金属制的部件牢固地接合的技术。
以往，由于在车身使用了钢板(钢材)，因此例如利用了电弧焊接、电阻点焊等通用的熔融焊接法。但是，在上述那样的钢材与轻金属材料的接合中，无法采用该通用的熔融焊接法。例如，若想要通过熔融焊接法将高强度钢板与铝合金板接合，则生成Fe与Al的金属间化合物，其结果是，产生接合部显著脆化这样的问题。
因此，研究了不使钢板和轻金属板熔融而进行接合的技术。作为其代表性的例子，例如在非专利文献1中公开了使用金属制的接合部件(以下称为元件)进行摩擦元件接合的技术。该技术通过将金属板重叠而制成板组，使元件高速旋转，且对元件施加加压力而使其进入板组(以下，称为压入)来进行接合。
而且，例如在专利文献1中公开了摩擦焊接连接用的连接要素(元件)。该元件(连接要素)具备圆柱形的心轴、安装于该心轴的凸缘盘、以及从心轴的远离凸缘盘的一侧的实质上平坦的端面作为定心部而突出的销，心轴包围定心部，具有收容从定心部挤出的软化的材料的凹部、销为圆柱状或圆锥状是优选的。根据专利文献1所记载的元件，在将元件向板组压入时，首先销的顶点与板组抵接而保持在该位置，并且以高速旋转，由此能够在规定的位置集中产生摩擦热。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2013-527804号公报
非专利文献
非专利文献1：Jamie D.Skovron，Brandt J.Ruszkiewicz，and Laine Mears：“INVESTIGATION OF THE CLEANING AND WELDING STEPS FROM THE FRICTION ELEMENTWELDING PROCESS”ASME 2017 12th International Manufacturing Science andEngineering Conference collocated with the JSME/ASME 2017 6th InternationalConference on Materials and Processing，June 4-8，2017，Los Angeles，Calfornia，USA.
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述的现有技术中，发现产生了如下问题：在使销的顶点与上板抵接并使元件高速旋转而产生摩擦热的阶段，销的中心轴的位置容易大幅变动，摩擦热分散而不集中于上板的规定位置，因此上板不容易软化，其结果是，元件的心轴不贯通上板，贯通能力不足，板组的接合变得困难。特别是应用于不仅在下板而且在上板也配置有钢板的板组的情况下，该现象被显著地观察到。
本发明的目的在于消除上述现有技术的问题点，提供适合作为将2张以上的金属板重叠而成的板组的摩擦元件接合用的元件。
用于解决课题的技术方案
本发明人为了实现上述目的，对能够应用于在下板和上板这双方配置有金属板的由2张金属板构成的板组的摩擦元件接合的元件进行了深入研究。
由2张金属板构成的板组的上板是在将元件的心轴压入于板组之前，首先供销的顶点抵接的一侧的金属板。为了对这样的板组实施摩擦元件接合，需要使销的顶点抵接的位置不变动地使元件以高速旋转，使摩擦热集中于规定的位置。因此，本发明人进行了如下实验：使元件的销的顶点与上板的规定的位置抵接，详细地观察使元件以高速旋转时的状态。
其结果是，以高速旋转的销的顶点与上板抵接，随着进一步压入，与压入于上板的内部的销的体积相当的量的金属板(上板)被削出。发现如果能够将该被削出的金属板(切屑)顺畅地排出，则销能够在将其顶点保持在规定的位置的状态下压入于上板，心轴的下端面与上板抵接。而且，之后，如果元件能够在不使位置变动的情况下以高速继续旋转，则产生的摩擦热集中，摩擦热集中的该位置软化而容易产生塑性流动。进而发现了，如果能够将软化而变得能够流动的金属(即上板)顺畅地排出，则能够使心轴压入于上板并进一步贯通。
即，得到如下见解：通过对元件的前端形状进行研究，即使在2张或3张以上的金属板的板组中，也能够进行摩擦元件接合。特别是，在以上板为钢板的2张或3张以上的金属板的板组中，通过采用上述的前端形状，容易贯通。
即，发现了，如果是构成元件的销将从上板切削出的切削屑排出，并且形成用于排出因上板的塑性流动而产生的可流动的金属(以下，称为流动金属)的槽(以下，称为流动金属排出槽)的心轴，则能够通过摩擦元件接合可靠地接合由2张金属板构成的板组。
进而想到了，若将心轴的下端面设为呈顶角αm的圆锥状的面，并在该呈圆锥状的面配置用于排出切削屑等的槽(切削屑排出槽)、或者进一步配置切削刃，则能够更顺畅地进行组合了各种钢板的板组的摩擦元件接合。
本发明是基于这样的见解进一步进行研究而完成的。即，本发明的主旨如下。
[1]一种元件，该元件通过一边旋转一边向将2张以上的金属板重叠而成的板组压入来进行所述板组的摩擦元件接合，其中，
所述元件具备：圆柱形状的心轴，在所述摩擦元件接合中向所述板组压入；圆板状的凸缘盘，配置于该心轴的上端面；及顶角α的圆锥形状的销，以中心轴与所述心轴的中心轴一致的方式配置于所述心轴的下端面，并且在所述心轴的所述下端面的除了所述销之外的平坦的区域以涡旋状或放射线状形成有多个流动金属排出槽。
[2]一种元件，该元件通过一边旋转一边向将2张以上的金属板重叠而成的板组压入来进行所述板组的摩擦元件接合，其中，
所述元件具备：圆柱形状的心轴，在所述摩擦元件接合中向所述板组压入；及圆板状的凸缘盘，配置于该心轴的上端面，进而将所述心轴的下端面设为呈顶角αm的圆锥状的面，并且在该呈圆锥状的面上从顶点以曲线状或放射线状形成有一对以上的切削屑排出槽，或者进一步形成有多个切削刃。
[3]在[1]中记载的元件中，从凸缘盘的外周部的最下端到销的顶点为止的与所述中心轴平行的方向的距离L(mm)满足下述式(1)，该式(1)记作：
(TTOTAL-TBOTTOM)+0.02mm≤L≤(TTOTAL-TBOTTOM)+4mm…(1)
其中，TTOTAL：板组的总厚(mm)，TBOTTOM：板组的下板的板厚(mm)
[4]在[2]中记载的元件中，从凸缘盘的外周部的最下端到心轴的下端面的顶点为止的与中心轴平行的方向的距离L(mm)满足下述式(1)，该式(1)记作：
(TTOTAL-TBOTTOM)+0.02mm≤L≤(TTOTAL-TBOTTOM)+4mm…(1)
其中，TTOTAL：板组的总厚(mm)，TBOTTOM：板组的下板的板厚(mm)
[5]在[1]～[4]中任一项中记载的元件中，元件至少在外表面的一部分形成有由耐磨损性材料构成的涂覆膜。
[6]一种摩擦元件接合方法，所述摩擦元件接合方法使用[1]～[5]中任一项中记载的元件，通过使元件一边旋转一边向将2张以上的金属板重叠而成的板组压入来进行板组的接合。
[7]在[6]中记载的摩擦元件接合方法中，将2张以上的金属板重叠而成的板组是在下板及上板这双方配置有钢板的板组。
[8]一种摩擦元件接合接头的制造方法，所述摩擦元件接合接头的制造方法使用[1]～[5]中任一项中记载的元件，使元件一边旋转一边向将2张以上的金属板重叠而成的板组压入，进行板组的接合而形成摩擦元件接合接头。
[9]在[8]中记载的摩擦元件接合接头的制造方法中，将2张以上的金属板重叠而成的板组是在下板及上板这双方配置有钢板的板组。
发明效果
根据本发明，无论金属板的种类如何，不仅能够对将2张金属板作为下板以及上板重叠而成的板组实施摩擦元件接合，而且也能够对将3张以上的钢板重叠而成的板组、或者对将2张钢板作为下板以及上板并在其中间夹持1张以上的轻金属板的板组实施摩擦元件接合，在产业上起到显著的效果。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的元件的一例的说明图，(a)是心轴的剖视图，(b)是心轴的俯视图。
图2是示意性地表示本发明的元件的另一例的说明图，(a)是心轴的侧视图，(b)是心轴的俯视图。
图3是示意性地表示使用图1所示的元件进行接合的板组的例子的剖视图，(a)是将2张金属板重叠而成的板组，(b)是将3张金属板重叠而成的板组。
图4是示意性地表示使用图1所示的元件将板组接合的例子的剖视图，(a)是压入元件前的例子，(b)是压入元件后的例子。
具体实施方式
首先，如图1所示，本发明的元件1具有在进行板组的摩擦元件接合时向板组压入的圆柱形的心轴2、配置于心轴2的一个端面(以下称为上端面)的圆板形的凸缘盘3、以及配置于心轴2的另一个端面(以下称为下端面)的圆锥形的销4。
凸缘盘3的直径比心轴2的直径大，凸缘盘3的外周部从心轴2的外周向周围伸出地配置。另外，凸缘盘3的外周部优选向下方倾斜或弯曲而形成。
销4的底面(与心轴2的下端面抵接的面)的直径小于心轴2的直径。并且，销4以其中心轴(即底面的中心)与心轴2的中心轴一致的方式配置。因此，除了销4以外的心轴2的下端面成为平坦的区域(部位)。在与该销4相邻的平坦的区域(部位)，以涡旋状或放射线状形成流动金属排出槽5。
若流动金属排出槽5的个数过少，则也有时无法顺畅地排出因一边使元件1以高速旋转一边向板组压入而产生的切削屑、流动金属。因此，流动金属排出槽5的个数优选为2个以上。另一方面，若流动金属排出槽5的个数过多，则有时无法充分得到因元件1的压入而产生的摩擦热。因此，流动金属排出槽5的个数优选为10个以下。更优选为6个以下。
另外，若流动金属排出槽5的宽度W(mm)过小，则也有时无法顺畅地排出因将元件1压入于板组而产生的切削屑、流动金属。因此，流动金属排出槽5的宽度W优选为0.01mm以上。流动金属排出槽5的宽度W更优选为0.5mm以上。另一方面，若流动金属排出槽5的宽度W过大，则有时无法充分得到通过将元件1压入于板组而产生的摩擦热。因此，流动金属排出槽5的宽度W优选为3mm以下。流动金属排出槽5的宽度W更优选为1mm以下。
另外，若流动金属排出槽5的深度U(mm)过小，则无法顺畅地排出因将元件1压入于板组而产生的切削屑、流动金属。因此，流动金属排出槽5的深度U优选为0.01mm以上。流动金属排出槽5的深度U更优选为0.5mm以上。另一方面，若流动金属排出槽5的深度U过大，则因将元件1压入于板组，心轴2变得容易变形。因此，流动金属排出槽5的深度U优选为3mm以下。流动金属排出槽5的深度U更优选为2mm以下。
通过这样将流动金属排出槽5的个数、宽度W、深度U调整为适当的范围，能够顺畅地排出切削屑、流动金属并将元件1压入于板组。但是，在形成流动金属排出槽5的部位的面积(即除销4以外的心轴2的下端面的平坦区域的面积)过小的情况下，会给元件1的压入带来障碍。因此，通过对销4的顶角α和高度H进行规定，对销4的底面的面积进行调整。
若销4的顶角α过小，则在将元件1压入于板组时，销4容易损伤，销4的中心轴的位置容易变动。因此，销4的顶角α优选为30°以上。销4的顶角α更优选为120°以上。另一方面，若销4的顶角α过大，则除销4以外的心轴2的下端面的面积过小，流动金属排出槽5的总延长不足，因此有时无法顺畅地排出切削屑、流动金属。因此，销4的顶角α优选为小于180°的范围。销4的顶角α更优选为160°以下。
另外，若销4的高度H(mm)过小，则在将元件1压入于板组时无法较深地压入销4，因此销4的中心轴的位置容易变动。因此，销4的高度H优选为0.01mm以上。销4的高度H更优选为0.1mm以上。另一方面，若销4的高度H过大，则除销4以外的心轴2的下端面的面积过小，流动金属排出槽5的总延长不足，因此有时无法顺畅地排出切屑、流动金属。因此，销4的高度H优选为3mm以下。销4的高度H更优选为1mm以下。
此外，在使用这样的元件1进行摩擦元件接合时，通过提高销4和心轴2的耐磨损性，能够高效地进行摩擦元件接合。因此，优选至少在销4的外表面及心轴2的下端面形成由耐磨损性材料构成的涂覆膜。耐磨损性材料只要具有希望的性能即可，没有特别规定，也可以实施WC、TiN、其他陶瓷、耐热钢、氮化等固化处理。
接着，在图2中表示本发明的元件1的其他实施方式。图2所示的元件1在心轴2的下端部具有由心轴2的前端角形成的一对切削刃，该一对切削刃呈从前端部朝向外周端为曲线状的棱线形状的金属加工用的麻花钻头的形态。即，将下端面设为呈顶角αm的圆锥状的面，在该呈圆锥状的面上从顶点呈曲线状地配置一对以上的切削屑排出槽11，此外与切削屑排出槽11相邻地形成切削刃10。在本发明中，也可以在呈圆锥状的面上仅配置切削屑排出槽11，而不特别形成切削刃10。
此外，切削屑排出槽11也可以代替曲线状而从顶点以放射线状配置。另外，如图2的(b)所示，切削刃10也可以为曲线，但设为直线在切削刃的调整方面是有利的。
若心轴2的下端面的呈圆锥状的面的顶角αm过小，则在将元件1压入于板组时心轴2容易损伤，心轴2的中心轴的位置容易变动。因此，顶角αm优选为30°以上。顶角αm更优选为120°以上。另一方面，若顶角αm过大，则心轴2的下端面的呈圆锥状的面的面积过小，切削屑排出槽11的总延长不足，无法顺畅地排出切削屑、流动金属。因此，顶角αm优选为小于180°的范围。顶角αm更优选为160°以下。
另外，在图2所示的元件1中，也优选在心轴2的下端面与图1所示的元件1同样地形成由耐磨损性材料构成的涂覆膜。
接着，参照图3对板组与元件之间的关系进行说明。图3的(a)是将2张金属板重叠而成的板组的剖视图，图3的(b)是将3张金属板重叠而成的板组的剖视图。另外，元件1使用图1所示的例子。在图3中，省略元件1的流动金属排出槽5、切削刃10、切削屑排出槽11的图示。
图3的(a)所示的板组6是由上板7和下板8构成的将2张金属板重叠而成的板组6。图3的(b)所示的板组6是在上板7与下板8之间夹持有1张金属板的由总计3张金属板构成的板组6。此外，本发明也能够应用于在上板7与下板8之间夹持有2张以上的金属板的由总计4张以上的金属板构成的板组(省略图示)。
为了使用本发明的元件1进行图3所示的板组6的摩擦元件接合，需要心轴2贯通上板7，进而到达下板8。但是，元件1在被压入的过程中，销4与心轴2、或者心轴2因摩擦热软化而引起塑性流动，进而通过流动金属排出槽5或切削屑排出槽11而排出，因此在距离L过小(例如，距离L＜(TTOTAL-TBOTTOM)+0.02mm)的情况下，产生无法到达下板8的问题。因此，优选使用将从凸缘盘3的外周部的最下端到销4的顶点为止的距离L(mm)设定为板组6的总厚TTOTAL(mm)与下板8的板厚TBOTTOM(mm)之差(TTOTAL-TBOTTOM)+0.02mm以上的心轴。上述的距离L(mm)更优选设为板组6的总厚TTOTAL(mm)与下板8的板厚TBOTTOM(mm)之差(TTOTAL-TBOTTOM)+0.2mm以上，进一步优选设为板组6的总厚TTOTAL(mm)与下板8的板厚TBOTTOM(mm)之差(TTOTAL-TBOTTOM)+0.5mm以上。在此，距离L是与心轴2的中心轴平行的方向的长度。由此，在摩擦元件接合中，能够将元件1从上板7的上方压入，使销4到达下板8。另一方面，在距离L过大的情况下，在压入元件1时，在上板7的上方(即向上板7压入前)心轴2容易变形(例如弯曲、扭曲、压曲等)，其结果是，产生无法压入的问题。因此，距离L(mm)优选满足(TTOTAL-TBOTTOM)+4mm以下。距离L(mm)更优选为(TTOTAL-TBOTTOM)+2mm以下，进一步优选为(TTOTAL-TBOTTOM)+1.5mm以下。另外，关于图2所示的、从凸缘盘的外周部的最下端到心轴的下端面的顶点为止的与中心轴平行的方向的距离L(mm)，也优选设为上述的距离L的范围。
接着，参照图4，对使用元件1进行摩擦元件接合的步骤进行说明。另外，元件1使用图1所示的例子。图4是示意性地表示使用元件1将板组6接合的情况(参照图3的(a))的剖视图，图4的(a)表示将元件1压入于板组6之前的状态，图4的(b)表示将元件1压入于板组6后的状态。此外，在图4中，省略元件1的流动金属排出槽5、切削刃10、切削屑排出槽11以及用于将元件1压入于板组6的旋转加压机的图示。
在将元件1压入于板组6时，以高速旋转的元件1从上板7的上方下降，销4的顶点与上板7抵接(参照图4的(a))。此时，销4的中心轴(即心轴2的中心轴)相对于上板7垂直。而且，元件1一边以高速旋转一边继续下降，由此销4从顶点逐渐向上板7压入，销4的中心轴作为元件1的旋转轴被保持在规定的位置。接着，元件1一边以高速旋转一边下降，由此，直至心轴2的下端面与上板7抵接为止，产生由销4的压入引起的切削屑。该切削屑随着元件1的旋转，通过流动金属排出槽5向心轴2的侧面侧排出。
进而，通过元件1一边以高速旋转一边继续下降，从而产生心轴2的下端面与上板7的摩擦热、以及元件1的侧面与上板7的摩擦热，并且被加热的上板7软化而产生塑性流动。然后，软化后的上板7通过流动金属排出槽5向心轴2的侧面侧排出。这样能够进行元件1的压入，心轴2到达下板8，在下板8的表层部也产生塑性流动(参照图4的(b))。
但是，由于无法避免心轴2也因摩擦热而软化，因此在心轴2到达下板8时，销4及流动金属排出槽5崩坏，不再保持压入开始前的形状(参照图1、图2)。但是，软化的上板7、下板8、心轴2由于压入的停止而相互熔接，进而凝固，形成下板8和心轴2的接合面9。
在压入心轴2的过程中，从流动金属排出槽5、切削屑排出槽11排出的上板7沿着心轴2的侧面向上方移动。其理由在于，在下方配置下板8，阻碍移动。这样，上板7在向上方的自由空间移动而突出后，被凸缘盘3的外周部限制，其结果是，被固定于元件1。即，在使用本发明的元件1进行图3的(a)所示那样的将2张金属板重叠而成的板组6的摩擦元件接合的情况下，下板8与心轴2在接合面9接合，上板7固定于心轴2及凸缘盘3。
在进行如图3的(b)所示的将3张金属板重叠而成的板组6的摩擦元件接合的情况下，或者在进行将4张以上的金属板重叠而成的板组的摩擦元件接合的情况下，也同样地，下板8与心轴2在接合面9接合，上板7与其他金属板固定于心轴2及凸缘盘3。
在使用本发明的元件1进行摩擦元件接合时，作为板组6重叠的金属板的种类没有特别限定，但如果作为下板8配置钢板，则通过下板8和心轴2产生充分的摩擦热，接合面9牢固地接合。
另外，本发明的元件1具有流动金属排出槽5、切削屑排出槽11，因此能够将上板7的切削屑、软化后的上板7顺畅地排出。因此，不仅下板8，在上板7也能够无障碍地进行配置了钢板的板组6的摩擦元件接合，能够得到将板组6牢固地接合的摩擦元件接合接头。
此外，本发明的目标元件也能够无障碍地应用于将钢板配置为下板且在上板配置有轻金属板的由2张金属板构成的板组、或者下板、上板均由钢板构成的板组、或者在作为下板的钢板与作为上板的轻金属板之间进一步夹持有1张以上的轻金属板的由3张以上的金属板构成的板组的摩擦元件接合，能够得到抑制接合不良的产生的效果。此外，在将本发明的元件应用于这样的板组来进行摩擦元件接合的情况下，由于上板是软质的，因此销保持将其中心轴保持在规定的位置的状态而进入上板，进而由心轴集中产生摩擦热，其位置软化而容易产生塑性流动，而且上板的流动金属以及切削屑通过形成于心轴的流动金属排出槽、切削屑排出槽而顺畅地排出，因此还具有能够抑制接合不良的产生的效果。
以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明。另外，以下的实施例并不限定本发明，只要满足本发明的主旨，都包含在本发明的技术范围内。
实施例
＜实施例1＞
进行将2张(上板和下板)的金属板重叠而成的板组的摩擦元件接合，制作各2个摩擦元件接合接头。需要说明的是，使用的元件1设为图1所示的形状的元件1，设为顶角α为140°、流动金属排出槽5为2个以涡旋状配置的元件。心轴2的直径为4.55mm。
上板和下板的组合示于表1，摩擦元件接合时使用的元件的转速(rpm)和加压力(kN)示于表2。另外，为了进行比较，也进行了使用未设置流动金属排出槽5的元件1的摩擦元件接合。
对于得到的摩擦元件接合接头，目视观察接合部的截面，评价了板组的接合状态。将心轴2贯通上板7而与下板8接合的情况(参照图4的(b))作为接合良好而评价为“〇”，将心轴2未贯通上板7的情况、未与下板8接合的情况作为接合不良而评价为“×”。
进而，对于接合状态被评价为接合良好(〇)的接合接头，进行JIS Z 3137中规定的十字拉伸试验，调查了接合接头的强度。将强度为6.0kN以上的情况评价为A，将强度为3.0kN以上且小于6.0kN的情况评价为B，将强度小于3.0kN的情况评价为C。
此外，对于接合状态被评价为接合不良(×)的板组，不进行拉伸试验，评价为D。接合接头的优劣的序列为A＞B＞C＞D。将得到的结果示于表2。
[表1]
[表2]
*)ΔT＝(TTOTAL-TBOTTOM)板组的总厚：TTOTAL、下板的板厚：TBOTTOM
本发明例均在接合状态良好且上板、下板均为钢板的情况下，具有2.8kN以上的接合接头强度。此外，接头No.12的接合状态良好“〇”，但推测由于上板为铝合金板，因此与上板为钢板的情况相比母材强度低，作为接合接头的强度为1.0kN，与上述相比为较低的值。在偏离本发明的范围的比较例中，接合状态为不良“×”。
<实施例2>
进行将表1所示的2张(上板和下板)的金属板重叠而成的板组的摩擦元件接合，制作各2个摩擦元件接合接头。此外，所使用的元件1设为图2所示的形状的元件1，设为配置有如下心轴的元件，从凸缘盘3的最下端部到心轴2的下端面的顶点为止的距离L为1～5mm，下端面的呈圆锥状的面的顶角αm为140°，在下端面的呈圆锥状的面上从顶点呈曲线状地配置一对切削屑排出槽11，进而形成有2个切削刃10。心轴2的直径为4.55mm。
此外，在表3中表示摩擦元件接合时使用的元件的转速(rpm)和加压力(kN)。此外，为了进行比较，也进行了使用了未设置切削屑排出槽11及切削刃10的元件1的摩擦元件接合。
对于得到的摩擦元件接合接头，与实施例1同样地目视观察接合部的截面，与实施例1同样地评价了板组的接合状态。
另外，对于接合状态被评价为接合良好(〇)的接合接头，进一步与实施例1同样地实施拉伸试验，求出接合接头的拉伸强度，与实施例1同样地进行了评价。将得到的结果示于表3。
[表3]
*)ΔT＝(TTOTAL-TBOTTOM)板组的总厚：TTOTAL、下板的板厚：TBOTTOM
本发明例均在接合状态良好且上板、下板均为钢板的情况下，具有2.1kN以上的拉伸强度。此外，接头No.25的接合状态良好“〇”，但由于上板为铝合金板，因此上板贯入期间的元件的磨损显著，无法确保充分的接合直径，接合接头强度为1.5kN，是比上述低的值。在偏离本发明的范围的比较例中，接合状态为不良“×”。
标号说明
1 元件
2 心轴
3 凸缘盘
4 销
5 流动金属排出槽
6 板组
7 上板
8 下板
9 接合面
10 切削刃
11 切削屑排出槽(屑排出槽)
12 开口部。

Claims (9)

1.一种元件，该元件通过一边旋转一边向将2张以上的金属板重叠而成的板组压入来进行所述板组的摩擦元件接合，其中，
所述元件具备：圆柱形状的心轴，在所述摩擦元件接合中向所述板组压入；圆板状的凸缘盘，配置于该心轴的上端面；及顶角α的圆锥形状的销，以中心轴与所述心轴的中心轴一致的方式配置于所述心轴的下端面，并且在所述心轴的所述下端面的除了所述销之外的平坦的区域以涡旋状或放射线状形成有多个流动金属排出槽。
2.一种元件，该元件通过一边旋转一边向将2张以上的金属板重叠而成的板组压入来进行所述板组的摩擦元件接合，其中，
所述元件具备：圆柱形状的心轴，在所述摩擦元件接合中向所述板组压入；及圆板状的凸缘盘，配置于该心轴的上端面，进而将所述心轴的下端面设为呈顶角αm的圆锥状的面，并且在该呈圆锥状的面上从顶点以曲线状或放射线状形成有一对以上的切削屑排出槽，或者进一步形成有多个切削刃。
3.根据权利要求1所述的元件，其中，
从凸缘盘的外周部的最下端到销的顶点为止的与所述中心轴平行的方向的距离L(mm)满足下述式(1)，该式(1)记作：
(TTOTAL-TBOTTOM)+0.02mm≤L≤(TTOTAL-TBOTTOM)+4mm…(1)
其中，TTOTAL：板组的总厚(mm)，TBOTTOM：板组的下板的板厚(mm)。
4.根据权利要求2所述的元件，其中，
从凸缘盘的外周部的最下端到心轴的下端面的顶点为止的与中心轴平行的方向的距离L(mm)满足下述式(1)，该式(1)记作：
(TTOTAL-TBOTTOM)+0.02mm≤L≤(TTOTAL-TBOTTOM)+4mm…(1)
其中，TTOTAL：板组的总厚(mm)，TBOTTOM：板组的下板的板厚(mm)。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的元件，其中，
元件至少在外表面的一部分形成有由耐磨损性材料构成的涂覆膜。
6.一种摩擦元件接合方法，所述摩擦元件接合方法使用权利要求1～5中任一项所述的元件，通过使元件一边旋转一边向将2张以上的金属板重叠而成的板组压入来进行板组的接合。
7.根据权利要求6所述的摩擦元件接合方法，其中，
将2张以上的金属板重叠而成的板组是在下板及上板这双方配置有钢板的板组。
8.一种摩擦元件接合接头的制造方法，所述摩擦元件接合接头的制造方法使用权利要求1～5中任一项所述的元件，使元件一边旋转一边向将2张以上的金属板重叠而成的板组压入，进行板组的接合而形成摩擦元件接合接头。
9.根据权利要求8所述的摩擦元件接合接头的制造方法，其中，
将2张以上的金属板重叠而成的板组是在下板及上板这双方配置有钢板的板组。
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