CN1287944C - 摩擦搅拌接合方法以及摩擦搅拌接合用材料组 - Google Patents

摩擦搅拌接合方法以及摩擦搅拌接合用材料组 Download PDF

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Abstract

一种摩擦搅拌接合方法以及摩擦搅拌接合用材料组，该摩擦搅拌接合方法是进行2处以上的摩擦搅拌接合的方法。其将3张型材(10、11、12)放在夹具(15)上，有2个对接部。型材(10)的面板(14)的板厚厚、型材(12)的面板(14)的板厚薄。凸部(18)的突出厚度中的、接合厚的面板的地方(A)比接合薄的面板(14)的地方(B)的凸部的突出厚度厚。在摩擦搅拌接合时旋转工具插入型材(10、11、12)的大小相同。旋转工具的大小可全部相同，且旋转工具的插入量也可相同，从而能够很容易地进行摩擦搅拌接合。因此，即使摩擦接合部的面板的厚度与另一方的摩擦搅拌接合部的面板的厚度不同、也能够很容易地进行摩擦搅拌接合。

Description

摩擦搅拌接合方法以及摩擦搅拌接合用材料组
技术领域
本发明涉及摩擦搅拌接合方法以及摩擦搅拌接合用型材组。
背景技术
摩擦搅拌接合方法如下面叙述的专利文献1那样，是将旋转工具插入铝型材的对接部进行搅拌、使型材软化来进行固相接合的方法。
这种场合，在部件的端部设置沿部件的板的厚度方向突出的凸部，从凸部一侧插入旋转工具，在对接部有间隙的场合，由该凸部的金属填补该间隙。由于凸部在接合部上剩余多个，在摩擦搅拌接合结束后，用研磨机切削该剩余凸部而将其除去。
由于型材的宽度尺寸大约在30cm～40cm之间，所以在得到比其宽的部件的场合，要接合多块型材。各凸部的高度都相同。
【专利文献1】专利第3014654号
然而，考虑到实际应用到铁道车辆构架上时，在铁道车辆的构架中，由于位置不同其板的板厚也不同，所以，旋转工具的小径部的长度必须与板的板厚大致相同。这样，在每个接合地方旋转工具的大小不同，必须使用、管理旋转工具，非常麻烦。
用图7～图9来具体说明。这是铁道车辆的侧构架，这里使3个型材(中空型材)10、11、12对接放在夹具15上。车辆构架的型材很多，这里取3个。有2个接合部A、B。型材10、11、12在面板14的上面有加强用的助肋17，不过，只在型材11上标出来，在其它型材10、12上的就省略了。在助肋上焊接加强部件(未图示出)。在型材10、11、12的宽度方向端部的对接部上使凸部18在面板14的板的板厚方向上向外(图7的上方)突出。
型材10的面板14的厚度比其它型材11、12的面板14的板厚厚。这是由于，在型材10上有窗口(未图示出)，而在其它型材11、12上没有窗口。因此，中间部位的型材11的面板14，在型材10一侧与型材10的面板14的厚度相同，在与型材12的接合部一侧的板的板厚与型材12的面板14的厚度相同。
型材10与型材11的对接部A(接合部A)的凸部18、18凸出量相同，凸部18、18的宽度也相同，凸部18凸出量考虑到了使旋转工具30的大径部31和小径部32的边界33位于凸部18的内部来进行摩擦搅拌接合。假如小径部32和凸部18重叠量为零(边界33位于面板14的外面的延长线上)的话，由于面板14的外面凹陷，所以为了将其除去应使边界33位于凸部18内。小径部32的长度是使小径部32的前端位于面板14的背面(夹具15)附近的长度。
型材11和12的对接部B(接合部B)的凸部18、18的高度和宽度相同，型材10、11的凸部的大小相同。旋转工具30的大径部31和小径部32的边界33位于凸部18的内部来进行摩擦搅拌接合。小径部32的长度是小径部32的前端位于面板14的背面(夹具15)附近的长度。
就面板14的板厚说明一例，型材10的面板14的板厚为：4mm，型材12的面板14的板厚为：3mm，型材11的面板14的板厚：型材10一侧是4mm、型材12一侧是3mm。接合部A的凸部18凸出量：2mm，接合部B的凸部18凸出量为2mm。凸部18的宽度：6.5mm。
因此，接合部A的旋转工具30的小径部32的长度为5mm，接合部B的旋转工具30的小径部32的长度为3mm，对应接合部A、B而需要小径部32的长度不同的旋转工具30。
因此，在有多个摩擦接合地方的场合，必须为每一个摩擦搅拌接合地方准备旋转工具。
发明内容
本发明的目的提供使旋转工具30的大小能够相同的摩擦搅拌接合方法以及摩擦搅拌接合用材料组。
所述目的能够通过以下方案来实现，即具有多个部件，且该多个部件在板的端部具有沿板厚方向突出的凸部；使所述板的端部和相邻的所述板的端部对接，所述部件的板的厚度与其它所述部件的板的厚度不同，所述板的厚度厚的地方的所述对接部的从所述板凸出的所述凸部凸出量比所述板厚薄的地方的所述对接部的从所述板凸出的所述凸部凸出量小，所述板厚薄的地方的从所述板凸出的所述凸部的所述突出量比所述板厚厚的地方的突出量大；以相同插入量从所述凸部一侧插入相同大小的旋转工具来进行摩擦搅拌接合。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的摩擦搅拌接合时的侧构架的纵剖视图。
图2是图1的A部的纵剖视图。
图3是图1的B部的纵剖视图。
图4是本发明的其它实施例的侧构架摩擦搅拌接合时的主视图。
图5是图4的A部的纵剖视图。
图6是图4的B部的纵剖视图。
图7是原有的侧构架摩擦搅拌接合时的主视图。
图8是图7的A部的纵剖视图。
图9是图7的B部的纵剖视图。
图中：10、11、12、100、110、120-型材，13、14-面板，15-夹具，18-凸部，30-旋转工具，31-大径部，32-小径部，A、B-摩擦搅拌接合部。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行说明。
实施例1
以下根据图1～图3对本发明的实施例1进行说明。在图1中，型材10、11、12的面板14的板厚与图7相同。型材10的面板14的板厚为4mm，型材12的面板14的板厚为3mm，型材11的面板14的板厚：型材10一侧是4mm，型材12一侧是3mm。
型材10和型材11的接合部A凸部18、18的凸出量为2mm，型材12和型材11的接合部B的凸部18、18的凸出量为3mm。接合部B凸部的凸出量大于接合部A凸部18的凸出量。因此，在多个型材10、11、12中的、包含凸部18、面板14在内的型材10、11、12的板厚全都相同。
旋转工具30的小径部32的长度对所有的接合部A、B的旋转工具而言也都相同。即，接合部B的旋转工具30的小径部32的长度与接合部A的旋转工具相同。小径部32的长度比面板14的板厚厚的地方长。具体地说，如果面板14厚的地方A的板厚为4mm的话，旋转工具的小径部32的长度就是5mm，凸部18和小径部32重叠量就是1mm。如果面板薄的地方B的板厚为3mm的话，凸部18和小径部32重叠量就是1mm。各接合部A、B的旋转工具30的大直径31的外形相同。小径部32的外形也相同。
在这种结构中，在各接合部A、B中配置所述大小的旋转工具30来进行摩擦搅拌接合。在板厚厚的地方的接合部A由于旋转工具的小径部30插入量与以前相同，所以，进行与以前相同的摩擦搅拌接合。
在板的板厚薄的地方的接合部B，使小径部32和大径部31的边界位于面板14的上面向下方1mm地进行摩擦搅拌接合。旋转工具30的小径部32插入的地方全都进行相同的管理。该下方1mm在接合部A、B都相同。
因此，无需在每一接合部A、B改变旋转工具30的大小，并且旋转工具30插入量也可以相同。
因此，能够很容易地进行作业。
如果凸部18一侧在构架的外面一侧的话，在摩擦搅拌接合后，切削凸部18将其除去，而与板13的外面对齐。
在所述实施例中，虽然是在每一接合部配置旋转工具并同时进行摩擦搅拌作业，但是，也可以：先摩擦搅拌接合一方的接合部A，然后使用在接合部A中使用的旋转工具30对另一方的接合部B进行摩擦搅拌接合作业。
另外，不光是铝挤出型材，也能够适用于其他部件。
实施例2
虽然上述实施例是单面型材，但也可以用于双面型材(中空型材)。中空型材由于接合部的里面不接触夹具15，所以，旋转工具30的接合厚度不准确地说基本上是板厚。
在图4中，中空型材100、110、120由2张平行的面板13、14和连接面板13、14的连接板16、17，型材宽度方向的端部凸部18构成。型材100、110、120的面板13、14的板厚与图5的面板14的板厚相同。型材100的面板13、14的板厚比型材120的面板13、14的板厚厚(型材120的面板13、14的板厚薄)。型材110和120的接合部B附近的型材110的面板13、14的板厚薄，型材100和110的接合部A附近的型材110的面板13、14的板厚厚。
对接部的凸部18在面板13、14的端部向中空型材的外面突出。凸部18凸出量对接合部A来说与前述相同。接合部B的凸部18凸出量比接合部A凸出量大。多个接合部A、B所使用的旋转工具30、30的大小以及插入量全都相同。具体地说，假如面板14厚的地方的板厚是4mm的话，则旋转工具的小径部的长度是5mm，凸部18和小径部32重叠量大约是1mm。假如面板厚的地方B的面板13、14的板厚是3mm的话，凸部18和小径部32重叠量大约是2mm。(由于小直径32的长度是5mm)。因此，包含凸部18、面板13、14在内的型材100、110、120的板厚全都相同。
旋转工具的大径部31的外形与接合部A的旋转工具30相同。小径部32的外形与接合部B的旋转工具30也相同。
在对接部A、B中，一方的型材110、120嵌入另一方的型材100、110的端部。在连接板16的板厚中心的延长线上有凸部18、18(面板13、14)的端部。连接板16和凸部18(面板13、14)的接合部形成凹部。另一方的中空型材的面板13、14嵌入该凹部。
型材100、110、120放在夹具15上，不摩擦搅拌接合的一侧的面板13的凸部18的顶面放在夹具15上。
在该结构中，在各接合部分别配置所述大小的旋转工具30来进行摩擦搅拌接合。在面板厚的地方的接合部A上，由于旋转工具的小径部32插入的地方与以前相同，所以进行与以前相同的摩擦搅拌接合。
在面板薄的地方的接合部B，使小径部32和大径部31的边界位于面板的上面向上方2mm地进行摩擦搅拌接合。插入的旋转工具30的插入力介由连接板16、凸部18、18而从凸部18、18传递给夹具15。
因此，在每个接合部A、B上，不必改变旋转工具30的大小，并且旋转工具30插入量也可以相同。
在面板14一侧的摩擦搅拌接合结束后，将型材100、110、120翻过来，使面板13一侧的凸部向上方突出，使用同一工具30、以相同的插入量进行摩擦搅拌接合。

Claims (4)

1.一种摩擦搅拌接合方法，其特征在于：
具有多个部件，且该多个部件在板的端部具有沿板厚方向突出的凸部，
使所述板的端部和相邻的所述板的端部对接，所述部件的板的厚度与其它所述部件的板的厚度不同，所述板的厚度厚的地方的所述对接部的从所述板凸出的所述凸部凸出量、比所述板厚薄的地方的从所述板凸出的所述凸部凸出量小，所述板厚薄的地方的从所述板凸出的所述凸部的所述突出量比所述板厚厚的地方的突出量大，
以相同插入量从所述凸部一侧插入相同大小的旋转工具来进行摩擦搅拌接合。
2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌接合方法，其特征在于：所述部件是中空型材，
该中空型材由平行的2张面板、连接两者的连接板、设置在该中空型材的宽度方向端部的凸部构成。
3.一种摩擦搅拌接合用型材组，在由在端部具有凸部的多个型材构成，并使多个所述型材对接而摩擦搅拌接合多个对接部的型材组中，其特征在于：板厚厚的地方的所述对接部的从所述凸部的板凸出的所述凸部凸出量、比板厚薄的地方的所述凸部的凸出量小，板厚薄的地方的所述凸部的所述突出量比所述板厚厚的地方的突出量大。
4.根据权利要求3所述的摩擦搅拌接合用型材组，其特征在于：包含所述凸部以及所述板的所述型材在所有的型材组中为相同板厚。
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