CN1332781C - 对接接头制造方法及摩擦搅动接合法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对接接头制造方法，对接接头，弯曲件制造方法、及摩擦搅动接合法。将两个高温变形阻力不同的接合部件(1，2)以一种对接方式设置。一个接合工具(10)的探头(12)的旋转方向设定成与从具有较低的高温变形阻力的接合部件(1)朝具有较高的高温变形阻力的接合部件(2)旋转的一个旋转方向R一致。然后，将旋转探头(12)插入接合部件(1，2)的对接部分(3)中。在探头(12)插入对接部分(3)的情况下，探头(12)沿着对接部分(3)前进，以便实施摩擦搅动接合。结果，可以得到一种具有高连接强度的对接接头。

Description

对接接头制造方法及摩擦搅动接合法

要求2002年7月8日提交的日本专利申请No.2002-198457和2003年5月15日提交的美国临时专利申请No.60/470,502的优先权，它们的公开内容通过引用被整体包括在本文中。

相关申请的交叉引用

本申请要求根据35U.S.C.§119(e)(1)的2003年5月15日提交的临时专利申请No.60/470,502的提交日期的权益。

技术领域

本发明涉及一种对接接头的制造方法，并还涉及这种对接接头，上述对接接头待用作一种供在运输设备、家用电器、工业机械诸如此类中用的金属构件。本发明还涉及一种优选的是用于制造对接接头的摩擦搅动接合(friction stir joining)(焊接)方法和一种弯曲件的制造方法。

背景技术

下面说明陈述发明人对有关现有技术的知识及其中存在的问题，并且不应看成是承认现有技术的知识。

在本说明书中，为了解释的目的，将把各接合部件在厚度方向上的一个接合工具(接缝器)的探头(probe)插入其中的一个表面称之为“上表面”。

摩擦搅动/搅拌接合法属于固体焊接法的一个范畴，并具有这些优越的优点，即待接合(焊接)的金属构件类型不受限制，并且接合(焊接)产生较少的由于按照接合的热应力而造成的畸变。因此，近年来，摩擦搅动接合法已用作制造各种结构的一种接合手段。

摩擦搅动接合法将参照图6进行说明。在图6中，标号“51”代表一种扁平形金属第一接合部件，和标号“52”代表一种扁平形金属第二接合部件。第一接合部件51的材料与第二接合部件52的材料不同。第一接合部件51的厚度t1’设定成与第二接合部件52的厚度t2’相同(亦即，t1’＝t2’)。

下面说明将根据假定第二接合部件2的高温变形阻力Y2’高于第一接合部件1的高温变形阻力Y1’(亦即，Y1’＜Y2’)进行。

这两个接合部件51和52这样设置，以使它们以这种方式相互对接，即它们的后表面和上表面分别相互齐平。第一接合部件51的对接端表面形成为具有不均匀的部分，并因此在接合部件51和52相互对接的状态下在接合部件51和52的对接部分(连接部分)53处形成若干间隙57。

在图6中，标号“60”代表一种供在摩擦搅动接合中用的接合工具。这种接合工具60具有一个柱状转子61和一个销形探头62，所述销形探头62从转子61的端表面61a中伸出。转子61的端表面61a的直径设定为大于探头62的直径。

为了用接合工具60连接接合部件51和52的对接部分53，起初，将接合工具60的旋转探头62插入对接部分53中。然后，在探头插入对接部分53中的情况下，使探头62沿着对接部分53前进。如此，对接部分53将随探头62的前进运动而在探头插入部分处连接(焊接)。在图6中，标号“53”代表一个由探头62连接/接合(焊接)的一个连接部分(焊接部分)，标号“55”代表在连接部分53’中所形成的一个摩擦搅动接合部分(摩擦搅动焊接部分)。“JD’”代表连接(焊接)方向，所述连接(焊接)方向在这个常规例子中是与探头62的移动(前进)方向(MD’)相同的方向。

在摩擦搅动接合法中，把探头62的旋转方向L与连接方向JD’一致的各接合部件一侧称之为“前进侧”，而把它们的另一侧称之为“回撤侧”。在回撤(retreating)侧处，将产生较少摩擦热。与此相反，在前进侧处，因为在接合部件中将产生较大的摩擦量，所以在位于前进侧处的接合部件51的其中一部分处，摩擦搅动接合部分55的上表面上，将产生一个咬边(undercut，凹切)部分(未示出)。在图6中，“AD”代表前进侧，而“RE”代表回撤侧。

在摩擦搅动接合法中，当连接以这种方式实施，即使在连接方向JD’后侧处探头12的旋转方向与从第二接合部件52朝第一接合部件51旋转的旋转方向一致时，将会产生下列问题。

如上所述，因为在回撤侧处所产生的摩擦热的量较少，所以位于回撤侧处的第二接合部件52很难变软。另外，因为第二接合部件52具有比第一接合部件51的高温变形阻力Y1’高的高温变形阻力Y2’，所以第二接合部件52更难以变软。结果，后表面搅动区域宽度H’(摩擦连接区域55后表面的宽度)变得更窄，上述情况可能造成在对接部分53处仍残留有若干间隙57。如果一些间隙57留下，则对接接头的连接强度(比如，弯曲强度，拉伸强度)减低/恶化。因此，在利用这种对接接头作为例如一种弯曲材料的情况下，弯曲不能如预定的那样实施。

在其它出版物中所公开的各种特点、实施例、方法和设备的优点和缺点的说明一点也不打算限制本发明。实际上，本发明的某些特点能克服某些缺点，而同时仍保持本文所公开的某些或全部特点、实施例、方法，和设备。

发明内容

本发明按照上述技术背景作出。

本发明的一个目的提供一种对接接头的制造方法，所述方法能增加一个后表面搅动区域宽度(一个连接部分的后表面的宽度)和接合强度。

本发明的另一个目的是提供一种通过上述方法制造的对接接头，一种利用制造对接接头的方法制造一种弯曲件的方法及一种优选的是用于制造对接接头的摩擦搅动接合法。

按照本发明的第一方面，一种对接接头的制造方法，包括：

将两个高温变形阻力不同的接合部件设置成相互对接；及

在一个接合工具的旋转探头插入对接部分中的情况下，通过使旋转探头沿着各接合部件的对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中摩擦搅动接合是在下述一种状态下实施，在所述状态中将接合工具探头的旋转方向设定成与在一个连接方向的后侧处、从各接合部件其中具有一较低的高温变形阻力的接合部件朝各接合部件中具有一较高的高温变形阻力的另一个接合部件旋转的旋转方向一致。

在本发明的第一方面中，通过将接合工具探头的旋转方向设定成与在连接方向的后侧处从各接合部件其中具有一较低的高温变形阻力的接合部件朝各连接部件中具有一较高的高温变形阻力的另一个接合部件旋转的旋转方向一致，具有较低的高温变形阻力的接合部件位于回撤侧处。因此，接合部件很容易变软，同时导致一种增加的后表面搅动区域宽度(亦即，连接部分后表面的宽度)。结果，即使在各接合部件的对接部分中形成若干间隙的情况下，这些间隙也可确保充填有各接合部件的材料，上述情况本身又可以改良所得到的对接接头的接合强度。另外，因为后表面搅动区域宽度增加，所以在连接时即使探头插入部分不是准确地定位到对接部分，对接部分也可以用一种良好的方式连接，同时产生一种改良的连接操作。

在本发明中，各接合部件的高温变形阻力的比较是根据在连接温度下的变形阻力进行。具体地说，在两个接合部件是用铝或铝合金制造的情况下，比较优选的是根据在200-600℃，更优选的是在400-550℃温度范围内的平均变形阻力进行。在这种情况下，可以确保后表面搅动区域宽度增加。

在本发明中，作为接合部件，例如，可以采用金属构件。尤其是，可以优选地采用铝或铝合金，铜或铜合金。

按照本发明的第二方面，一种对接接头的制造方法，包括：

将两个材料相同但厚度不同的接合部件设置成使它们相互对接并在各接合部件的上表面侧上形成一个阶梯；及

在一个接合工具的旋转探头插入对接部分中的情况下，通过使旋转探头沿着各接合部件的一个对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中摩擦搅动接合是在下述一种状态下进行，在所述状态中将接合工具探头的旋转方向设定成与在一个连接方向的后侧处以各接合部件中具有一较薄厚度的一个接合部件朝各接合部件中具有一较厚厚度的另一个接合部件旋转的旋转方向一致。

在本发明的第二方面中，通过将接合工具探头的旋转方向设定成与在连接方向的后侧处从各连接部件中具有一较薄厚度的一个连接部件朝各连接部件中具有一较厚厚度的另一个连接部件旋转的旋转方向一致，将较薄的接合部件定位在回撤侧处，从而可产生一个增加的后表面搅动区域宽度。因此，可以得到与本发明第一方面相同的功能。

按照本发明的第三方面，一种对接接头的制造方法，包括：

制备一个高温变形阻力为Y1和厚度为t1的第一接合部件及一个高温变形阻力为Y2和厚度为t2的第二接合部件；及

在一个接合工具的旋转探头插入对接部分的情况下，通过使旋转探头沿着各接合部件的对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中，在各接合部件在满足一个关系式(Y1×t1)＞(Y2×t2)的状态下以一种对接方式设置的情况下，摩擦搅动接合是在下述一种状态下进行，在所述状态中，将接合工具探头的旋转方向设定成与在一个接合方向的后侧处从第二接合部件朝第一接合部件旋转的旋转方向一致，及

其中，在各接合部件在满足一种关系式(Y1×t1)＜(Y2×t2)的状态中以一种对接方式设置的情况下，摩擦搅动接合在下述一种状态下进行，在所述状态中将接合工具探头的旋转方向设定成与在连接方向的后侧处从第一接合部件朝第二接合部件旋转的旋转方向一致。

在本发明的第三方面中，通过考虑各接合部件的高温变形阻力和厚度二者设定探头的旋转方向，可以增加后表面搅动区域宽度。

在本发明的第一-第三方面中，优选的是对接接头是一种待用作弯曲加工材料的构件。

另外，在本发明的第一-第三方面中，优选的是对接接头是一种待用作制造汽车部件的特制坯件的构件。

按照本发明的第四方面，一种对接接头的可弯曲性很好，并可用上述本发明第一-第三方面其中之一所述的制造方法得到。

在本发明第四方面情况下，在用按照本发明第一-第三方面其中之一所述的对接接头制造方法所得到的对接接头中，在对接部分中所形成的若干间隙可确保充满有各接合部件的材料。因此，对接接头可弯曲性很好。结果，通过对于对接接头实施弯曲操作，可以防止产生弯曲加工缺陷，同时产生一种高质量的弯曲件。

按照本发明的第五方面，一种弯曲件的制造方法对通过上述本发明的第一-第三方面其中之一所述的制造方法得到的对接接头实施一种弯曲操作。

在这种制造方法情况下，一种高质量的弯曲件可以用与本发明第四方面相同的理由得到。

在本发明的第五方面中，弯曲加工的类型不限于一种具体的类型，并且弯曲加工可以是利用压机阴模、拉模或轧辊的压弯加工或各种弯曲加工。

按照本发明的第六方面，一种对接接头是通过一种摩擦搅动接合法将两个相互对接的接合部件整体式连接所形成的一种接头，

其中各接合部件的其中之一具有一个高温变形阻力Y1和一个厚度t1，各接合部件其中另一个具有一个高温变形阻力Y2和一个厚度t2，及

其中在各接合部件其中具有一较大值(Y1×t1)或(Y2×t2)的一个接合部件一侧处的一个摩擦搅动接合部分的表面上形成有一个咬边部分。

在这种对接接头情况下，因为在各接合部件中具有一较大值(Y1×t1)或(Y2×t2)的一个接合部件一侧处的摩擦搅动接合部分的表面上形成咬边部分，所以通过咬边部分对接合强度产生较少的影响，同时几乎不造成接合强度减低。因此，对接接头是接合强度很好。

按照本发明第六方面所述的对接接头可以确保通过按照本发明第一-第三方面其中之一所述的一种对接接头制造方法得到。另外，按照本发明第六方面所述的对接接头可以确保通过按照本发明第七-第九方面其中之一所述的摩擦搅动接合得到。

在本发明的第六方面中，在具有一较大(Y2×t2)值的接合部件和具有一较小值(Y1×t1)的接合部件二者每一侧处的摩擦搅动接合部分的表面上形成咬边部分的情况下，优选的是在具有较大值的接合部件侧的摩擦搅动接合部分的表面上所形成的咬边部分，比在具有较小值的接合部件一侧的摩擦搅动接合部分的表面上所形成的咬边部分相对较大。

在本发明的第六方面中，优选的是对接接头是一种待用作弯曲加工材料的构件。

在本发明的第六方面中，优选的是对接接头是一种待用作制造汽车部件特制坯件的构件。

按照本发明的第七方面，一种摩擦搅动接合方法，包括：

将两个高温变形阻力不同的接合部件设置成使它们相互对接；及

在一个接合工具的旋转探头插入对接部分中情况下，通过使旋转探头沿着各接合部件的对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中摩擦搅动接合在下述一种状态下实施，在所述状态中将接合工具探头的旋转方向设定成与在连接方向的后侧处从各接合部件中具有一较低的高温变形阻力的一个接合部件朝各接合部件中具有一较高的高温变形阻力的另一个接合部件旋转的旋转方向一致。

在本发明的第七方面中，可以得到与本发明第一方面相同的功能。

按照本发明的第八方面，一种摩擦搅动接合方法，包括：

将两个材料相同但厚度不同的接合部件设置成使它们相互对接并在各接合部件的上表面侧形成一个阶梯；及

在一接合工具的旋转探头插入对接部分中的情况下，通过使旋转探头沿着各接合部件的对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中摩擦搅动接合是在下述一种状态下实施，在所述状态中将接合工具探头的旋转方向设定成与在接合方向的后侧处从各接合部件中具有一较薄厚度的接合部件朝各接合部件中具有一较厚厚度的另一个接合部件旋转的旋转方向一致。

在本发明的第八方面中，可以得到与本发明第二方面相同的功能。

按照本发明的第九方面，一种摩擦搅动接合方法，包括：

制备一个高温变形阻力为Y1和厚度为t1的第一接合部件和一个高温变形阻力为Y2和厚度为t2的第二接合部件；及

在一个接合工具的旋转探头插入对接部分中的情况下，通过使旋转探头沿着各接合部件的对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中在各接合部件在满足一种关系式(Y1×t1)＞(Y2×t2)的状态中以一种对接方式设置的情况下，摩擦搅动接合是在下述一种状态下进行，在所述状态中将接合工具的探头的旋转方向设定成与在接合方向的后侧处从第二接合部件朝第一接合部件旋转的旋转方向一致，及

其中，在各接合部件在满足一种关系式(Y1×t1)＜(Y2×t2)的状态中以一种对接方式设置的情况下，摩擦搅动接合是在下述一种状态下进行，在所述状态中将接合工具的探头的旋转方向设定成与在接合方向的后侧处从第一接合部件朝第二接合部件旋转的旋转方向一致。

在本发明的第九方面中，可以得到与本发明第三方面相同的功能。

根据下面结合附图所作的说明，各种实施例的上述和/或其它方面、特点和/或优点将会进一步理解。各种实施例可以包括和/或排除可以应用的不同方面、特点和/或优点。此外，各种实施例可以结合可应用的另一些实施例的其中一个或多个方面或特点。一些特定实施例的各方面、特点和/或优点的说明，不应看成是限制其它实施例或权利要求。

附图说明

图1是一种对接接头制造方法的说明性视图，它示出其中一种连接操作正在按照本发明第一实施例进行中的状态；

图2是示出其中对通过该制造方法得到的对接接头实施弯曲加工的状态的透视图；

图3是一种对接接头制造方法的说明性视图，它示出其中一种连接操作正在按照本发明第二实施例进行中的状态；

图4是沿着图3中线A-A所取的一种放大剖视图；

图5是沿着图3中线B-B所取的一种放大剖视图；及

图6是一种对接接头制造方法的说明性视图，它示出一种连接操作正在按照一种对接接头常规制造方法进行中的状态。

具体实施方式

本发明的一些优选实施例将参照附图详细说明。

图1示出一种说明性视图，该图示出按照本发明第一实施例所述的一种对接接头制造方法。

在图1中，标号“1”代表一种板状第一接合部件，标号“2”代表一种板状第二接合部件。

下面，假定第一接合部件1的高温变形阻力为“Y1”和厚度为“t1”。另外，假定第二接合部件2的高温变形阻力为“Y2”和厚度为“t2”。

在第一实施例中，第一接合部件1的厚度t1和第二接合部件2的厚度t2设定为相同(亦即，t1＝t2)。

另一方面，第一接合部件1的材料和第二接合部件2的材料相互不同。因此，第一接合部件1的高温变形阻力Y1和第二接合部件2的高温变形阻力Y2相互不同(亦即，Y1≠Y2)。详细地说，把第二接合部件2的高温变形阻力Y2设定成高于第一接合部件1的高温变形阻力Y1(亦即，Y1＜Y2)。

结果，当把第一接合部件1的高温变形阻力Y1与厚度t1的乘积(Y1×t1)同第二接合部件2的高温变形阻力Y2与厚度t2的乘积(Y2×t2)进行比较时，(Y2×t2)的值大于(Y1×t1)的值(亦即，(Y1×t1)＜(Y2×t2))。

在这个第一实施例中，第一接合部件1和第二接合部件2用材料相互不同的铝或铝合金制成。

这两个接合部件1和2以这种方式设置，即，使接合部件1和2对应的端表面相互对接，同时它们的后表面和上表面分别相互齐平。在这种对接状态下，接合部件1和2二者被一个支承件(未示出)从它们的后表面支承。另外，在这些接合部件1和2的对接部分3的后表面上，附加一个垫板/支承件(未示出)。

在接合部件1和2的至少其中之一(在图1所示实施例中，是第一接合部件1)上，具有一个通过切削法或类似方法产生的不均匀的时接端表面。因此，在其中接合部件1和2相互对接的状态下，在接合部件1和2的对接部分3处，由于不均匀的对接端表面而形成若干间隙7。在图1中，请注意，各间隙7放大示出用于举例说明的目的。

在图1中，标号“10”代表一种用于摩擦搅动接合的接合工具。这种接合工具10具有一个柱状转子11和一个销形探头12，所述销形探头12从转子11的端表面11a中伸出。转子11端表面11a的直径设定成大于探头12的直径。转子11和探头12用耐热材料制造，上述耐热材料比接合部件1和2更硬，并能耐/抵抗连接处理期间产生的摩擦热。在探头12的外表面上，以一种螺旋方式形成若干搅动伸出部分(未示出)，所述搅动伸出部分用于搅动接合部件1和2通过摩擦热软化的材料。

在这种接合工具10中，至少转子11的外周末端部分是在垂直于旋转轴线P的平面上。在这个实施例中，转子11的端表面11a形成一种扁平形状。然而，在本发明中，转子11的端表面11a可以形成为从外端周边到旋转的中心部分向内凹的一种中凹形状。

接着，将说明一种利用接合工具10连接接合部件1和2的对接部分3的方法。在这个实施例中，待用这种方法得到的对接接头20将经受一种弯曲加工(见图2)。具体地说，对接接头20可以作为一种特制的坯件用于制造各种汽车部件(比如，车门内壁板、车架、立柱、汽车车身)。然而，在本发明中，对接接头20不限于一种用作一种弯曲加工材料或一种特制毛坯材料的构件。

起初，如图1中所示，接合工具10的转子11和探头12绕旋转轴线P的中心朝预定的旋转方向(这个旋转方向在后面详述)旋转。然后，将旋转探头12从接合部件1和2的上表面侧插入接合部件1和2的对接部分3。另外，将转子11的端表面11a设置成压在接合部件1和2的表面上。探头12插入对接部分3可以从接合部件1和2的一个纵向端实施。

从这种状态，探头12沿着接合部件1和2的对接部分3前进。按照这种前进运动，在探头插入部分处接合部件1和2的对接部分3将通过探头12沿着对接部分3按顺序连接(焊接)。在图1中，标号“3’”代表通过探头12连接(焊接)的一个对接部分，和标号“5”代表在对接部分3’处所形成的一种摩擦搅动接合(焊接)部分。“MD”代表探头12的移动(前进)方向。在这个实施例中，探头12的移动方向MD与连接方向“JD”一致。

现在，将说明接合工具10的探头12的旋转方向。

在这个实施例中，如上所述，接合部件1和2是在其中满足关系式(Y1×t1)＜(Y2×t2)的条件下以一种对接方式设置。因此，将探头12在连接方向JD后部处的旋转方向设定为从第一接合部件1朝第二接合部件2旋转的旋转方向。然后，当朝旋转方向R旋转转子11和探头12时，探头12插入接合部件1和2的对接部分3中。随后，探头12沿着对接部分3前进。

结果，通过由于探头12旋转所产生的摩擦热和由转子11的端表面11a与接合部件1和2的上表面之间的摩擦所产生的摩擦热，接合部件1和2在探头插入部分及其附近处变软。接合部件1和2变软的材料通过探头12的旋转力被搅动。然后，变软的材料在探头12周围开始充填前进中的探头所形成的槽，并通过释放摩擦热而快速固化。这种现象随后按照探头12的前进运动重复，因而沿着探头12前进部分使接合部件1和2连接，所述连接造成接合部件1和2的整体连接。

在上述摩擦搅动接合方法中，第一接合部件1设置在回撤侧RE处，并且如上所述第一接合部件1的(Y1×t1)值小于第二接合部件2的(Y2×t2)值(亦即，(Y1×t1)＜(Y2×t2))。因此，第一接合部件1可以比第二接合部件2更容易变软。结果，后表面搅动区域宽度H(亦即，已连接部分5的后表面宽度)增加。因此，在接合部件1和2的对接部分3处所产生的若干间隙7可以确保充满接合部件1和2的材料。因此通过上述制造方法所得到的对接接头20具有高接合强度。

图2是示出对接接头20的透视图，利用已知的压机对上述对接接头20实施U形压制(或V形压制)。在图2所示的这个实施例中，将对接接头20沿着摩擦搅动接合部分5弯成U形横截面(或V形横截面)，以使已连接部分5的后表面朝外。如上所述，在对接接头20中，对接部分3中所产生的若干间隙7确保充填有接合部件1和2的材料，并因此对接接头具有高接合强度。结果，在对该对接接头20实施U形挤压弯曲的情况下，没有弯曲缺陷如裂纹将不在已连接部分5中产生，这样能得到高质量的弯曲件。因此，对接接头20可以尤其是用作汽车的特坯件。

在本发明中，弯曲不限于U形弯曲(或V形弯曲)，并且各种弯曲都可以应用。

按照这种对接接头的制造方法，因为后表面搅动区域宽度H可以增加，所以可以在不精确设定探头12插入到对接部分3中位置的良好条件下，实施对接部分3的连接。这使得能进行一种有效的连接操作。

图3-5示出按照本发明第二实施例所述的一种对接接头的制造方法。在这些图中，与第一实施例中相同的标号指示对应的部分。下面，将主要说明第二实施例和第一实施例之间的不同处。

在这个第二实施例中，第一接合部件1的厚度t1和第二接合部件2的厚度t2彼此不同(亦即，t1≠t2)。详细地说，第二接合部件2的厚度t2设定得比第一接合部件1的厚度t1厚(亦即，t1＜t2)。

另一方面，第一接合部件1的材料与第二接合部件2的材料相同(亦即，Y1＝Y2)。

结果，当把第一接合部件1的高温变形阻力Y1与厚度t1的乘积(Y1×t1)同第二接合部件2的高温变形阻力Y2与厚度t2的值大于(Y2×t2)进行比较时，(Y2×t2)的值大于(Y1×t1)的值(亦即，(Y1×t1)＜(Y2×t2))。

在这个第二实施例中，第一接合部件1和第二接合部件2用同样材料的铝或铝合金制成。

这两个连接部件1和2设置成接合部件1和2的对应端表面相互对接，同时它们的后表面相互齐平。因此，在接合部件1和2的上表面侧上形成一个与它们厚度差相对应的阶梯部分。在图4中，标号“4”代表阶梯部分，和标号“4a”代表阶梯部分4的拐角部分。

这些接合部件1和2的其余结构与第一实施例中的结构相同。也就是说，在图3和4中，标号“7”代表在接合部件1和2对接部分3处所形成的一个间隙。

接合工具10的结构与第一实施例中相同，并因此将略去重复的说明。

接着，将说明利用接合工具10连接接合部件1和2的对接部分3的方法。

起初，使接合工具10的转子11和探头12绕旋转轴线P的中心朝预定的旋转方向(这个旋转方向将在后面详述)旋转。然后，在旋转探头12朝第一接合部件一侧方向倾斜的情况下，将旋转探头12从接合部件1和2的上表面侧插入接合部件1和2的对接部分3中。另外，将转子11的端表面11a设置成压紧在接合部件1和2的表面上。在这个第二实施例中，转子11的端表面11a设置成压紧到从对接部分3向上伸出的凸肩部分(见图4，“2a”)上。将探头12插入对接部分3可以从连接部件1和2的一个纵向端进行。另外，在探头12插入对接部分3之后，旋转轴线P可以朝第一接合部件一侧倾斜。可供选择地，在不倾斜旋转轴线P的情况下，上述倾斜状态可以通过倾斜接合部件1和2实现。

从这种状态，探头12沿着接合部件1和2的对接部分3前进。按照这种前进运动，在探头插入部分处接合部件1和2的对接部分3随后将通过探头12沿着对接部分3连接(焊接)。

结果，通过由于探头12旋转所产生的摩擦热和由转子11的端表面11a与第二接合部件2的凸肩部分2a之间摩擦所产生的摩擦热，接合部件1和2在探头插入部分及其附近处变软。另外，第二接合部件2的凸肩部分2a被转子11的端表面11a挤压，并因此凸肩部分2a的表面弹性变形成一个斜的表面。由于凸肩部分2a的弹性变形，所以凸肩部分2a的其中部分材料将充填梯形部分4的拐角部分4a。

在凸肩部分2a变形的情况下，接合部件1和2通过摩擦热变软的材料被探头12的旋转力搅动。然后，变软的材料开始在探头12周围充填由前进中探头12所形成的槽，并通过释放摩擦热而快速固化。这种现象随后按照探头12的前进运动重复，因而沿着探头前进部分将接合部件1和2连接，这样造成接合部件1和2的整体连接。

现在，将说明转子10的探头12的旋转方向。

在这个第二实施例中，如上所述，接合部件1和2在满足关系式(Y1×t1)＜(Y2×t2)的条件下以对接方式设置。因此，将探头12在连接方向JD后侧处的旋转方向设定为从第一连接部件1朝第二接合部件2旋转的旋转方向。然后，当使转子11和探头12朝旋转方向R旋转时，探头12沿着对接部分3前进，以便实施上述摩擦搅动接合。

在该摩擦搅动接合方法中，第一接合部件1设置在回撤侧RE处，并且第一接合部件的(Y1×t1)的值小于第二接合部件的(Y2×t2)的值(亦即，(Y1×t1)＜(Y2×t2))。因此，第一接合部件1可以比第二接合部件2更容易变软。结果，后表面搅动区域宽度H增加。因此，在接合部件1和2的对接部分3处所产生的若干间隙7可以确保充满有接合部件1和2的材料。因此，用上述制造方法得到的对接接头20具有与第一实施例中相同方式的高接合强度。另外，即使在通过利用已知压机将U形压弯(或V形压弯)施加到对接接头上的情况下，也几乎没有形成缺陷在连接部分5处产生，这样可以实现一种高质量的弯曲件。

尤其是，这种对接接头制造方法具有下列优越的优点。也就是说，如上所述，接合工具10的转子11的端表面11a设置成端表面朝第一接合部件1方向倾斜，并且转子11的端表面11a设置成压在第二接合部件2的凸肩部分2a上。因此，连接部分5的表面形成为一种桥接第一接合部件1上表面和第二接合部件2上表面的倾斜表面。结果，即使在对这种对接接头实施弯曲处理的情况下，也可以减少往往是弯曲时在阶梯部分处(见图4中“4”)产生的应力集中。因此，对接接头在弯曲加工性上很好。因此，在对这种对接接头实施弯曲的情况下，可以得到一种具有极高质量的弯曲件。

另外，如图5中所示，在这种对接接头中，在邻近连接部分5表面上第二接合部件2的一部分处，形成一个咬边部分8。然而，因为第二接合部件2的(Y2×t2)值大于第一接合部件1的(Y1×t1)值，所以在这种对接接头中，咬边部分8对接合强度产生较小影响，其结果是几乎没有造成接合强度的降低。因此，这种对接接头保持优越的接合强度。在图5中，为了说明起见，将咬边部分8放大示出。

这个第二实施例的对接接头制造方法的另一些优点与第一实施例中相同，因此说明略去。

在上述第一和第二实施例的制造方法中，接合部件1和2二者在满足关系式(Y1×t1)＜(Y2×t2)的状态下设置。然而，相反地，在接合部件1和2在满足关系式(Y1×t1)＞(Y2×t2)的状态下设置的情况下，探头12在连接方向JD后侧处的旋转方向设定成与从第二接合部件2朝第一接合部件1旋转的旋转方向一致。这能得到上述效果。在这种情况下的连接方法与第一和第二实施例中的连接方法相同，因此重复说明将略去。

本发明不限于上述实施例，并可以用各种方式改变。

例如，在上述各实施例中，第一第二接合部件1和2的对接部分3的连接，可以是在第一和第二接合部件1和2固定的情况下通过使从接合部件1和2上表面侧插入对接部分3的旋转探头12前进来完成。然而，在本发明中，第一和第二接合部件1和2的对接部分3的连接，可以是在从接合部件1和2的上表面侧插入对接部分3中的旋转探头12固定的情况下，通过使第一和第二接合部件1和2相对旋转探头12前进来完成。在这种情况下，与接合部件1和2前进方向相反的方向是连接方向。

接下来，将说明一些具体例子和参照例。

<例1>

制备一个平板形铝合金第一接合部件(JIS-A6061-T6，厚度t1＝2mm)和一个平板形铝合金第二接合部件(JIS-A5083-0，厚度t2＝2mm)。

一般已知，A6061-T6在400-550℃温度范围内的平均变形阻力低于A5083-0在同一温度范围内的平均变形阻力。因此，在上述温度范围内，第一接合部件1的高温变形阻力Y1和厚度t1的乘积，亦即值(Y1×t1)是小于第二接合部件2的高温变形阻力Y2和厚度t2的乘积，亦即值(Y2×t2)(亦即，(Y1×t1)＜(Y2×t2))。

另一方面，作为一种接合工具10，制备一种接合工具，所述的接合工具10具有一个直径是12mm的转子11的端表面11a和一个直径为5mm的探头12。

上述接合部件1和2在它们的后表面和它们的上表面分别相互齐平的情况下，以对接的方式设置。然后，将接合工具10的转子11的旋转方向和探头12的旋转方向设定成与在连接方向JD的后侧处与从第一接合部件1朝第二接合部件2旋转的旋转方向R一致。然后，按照第一实施例中所表明的连接步骤，将接合部件1和2的对接部分3连接。

因此，在这个例1中，第一接合部件1位于回撤侧RE处，而第二接合部件2位于前进侧处。

<对照例1>

将接合工具10的转子11的旋转方向和探头12的旋转方向设定成与在连接方向JD后侧处从第二接合部件2朝第一接合部件1旋转的旋转方向一致，并将第一接合部件1和第二接合部件2的对接部分3连接。另一些连接条件与例1相同。

因此，在这个对照例1中，第二接合部件2位于回撤侧RE处，而第一接合部件1位于前进侧处。

<例2>

制备一个扁平板形铝合金第一接合部件(JIS-A5052-O，厚度t1＝1mm)和一个扁平板形铝合金第二接合部件(JIS-A5052-O，厚度t2＝2mm)。

因为第一接合部件1的材料和第二接合部件2的材料相同，所以第一接合部件1的值(Y1×t1)小于第二接合部件的值(Y2×t2)(亦即，(Y1×t1)＜(Y2×t2))。

将上述接合部件1和2在它们的后表面相互齐平的情况下以一种对接的方式设置。然后，将接合工具10的转子11的旋转方向和探头12的旋转方向设定成与在连接方向JD后侧处从第一接合部件1朝第二接合部件2旋转的旋转方向R一致。然后，按照第二实施例中所表明的连接步骤，将接合部件1和2的对接部分3连接。作为接合工具，使用与第一实施例中相同的接合工具。

因此，在这个第二例2中，第一接合部件1位于回撤侧RE处，而第二接合部件2位于前进侧处。

<对照例2>

将接合工具10的转子11的旋转方向和探头12的旋转方向设定成与在连接方向JD后侧处从第二接合部件2朝第一接合部件1旋转的旋转方向一致，并将第一接合部件1和第二接合部件2的对接部分3连接。其它连接条件与例2中相同。

因此，在这个对照例2中，第二接合部件2位于回撤侧RE处，和第一接合部件1位于前进侧处。

[连接的结果]

测量由例1，对照例1，例2，对照例2所得到的对接接头每个的后表面搅动区域宽度H。结果示于表1中。

表1

	回撤侧		前进侧		后表面搅动区域宽度H
						材料	厚度	材料	厚度
	例1	A6061-T6	2mm	A5058-O						2mm	3.1mm
对照例1					A5083-O	2mm	A6061-T6	2mm	2.5mm
	例2	A5052-O	1mm	A5052-O						2mm	3.8mm
对照例2					A5052-O	2mm	A5052-O	1mm	3.0mm

如表1中所示，例1和例2所得到的对接接头其中每个的后表面搅动区域宽度H都大于由对照例1和对照例2所得到的对接接头其中每个的后表面搅动区域宽度H。因此，证明按照本发明所述的对接接头制造方法可以增加后表面搅动区域宽度H。

另外，即使对例1和例2中所得到的相应对接接头实施U形挤压，也没有加工缺陷产生，并得到一种高质量的弯曲件。

本发明的效果可以综述如下。

按照本发明的第一方面，因为摩擦搅动接合是在接合工具探头的旋转方向与预定方向一致的情况下进行，所以可以增加后表面搅动区域宽度(连接部分的后表面宽度)。因此，即使在各接合部件的对接部分中形成若干间隙的情况下，各间隙也可以确保充满各接合部件的材料，上述备接合部件的材料本身又可以改良对接接头的接合强度。另外，因为后表面搅动区域宽度可以增加，所以即使在连接时探头插入部分不是正确地定位到对接部分处，对接部分也可以用一种良好的方式连接，从而进行有效的连接操作。

按照本发明的第二方面，可以得到与本发明第一方面相同的效果。

按照本发明的第三方面，因为探头的旋转方向是考虑到各接合部件的高温变形阻力和厚度二者设定，所以可以确保增加后表面搅动区域宽度。因此，对接接头的连接强度可以确保增加，并且连接操作可以更有效地进行。

按照本发明的第四方面，可以确保防止产生弯曲加工缺陷，同时产生一种高质量的弯曲件。

按照本发明的第五方面，可以得到一种高质量的弯曲件。

按照本发明的第六方面，在接合部件部分处形成一个咬边部分，所述接合部件的Y1(Y2)和t1(t2)的乘积大于摩擦搅动接合表面上另一个接合部件的Y2(Y1)和t2(t1)的乘积，咬边部分对连接强度有较小的影响，同时造成连接强度有较小的减低。结果，可以提供一种具有很好接合强度的对接接头。

按照本发明的第七方面，可以得到与第一实施例中相同的效果。

按照本发明的第八方面，可以得到与第二实施例中相同的效果。

按照本发明的第九方面，可以得到与第三实施例中相同的效果。

尽管本文已经说明了本发明的一些示例性的实施例，但本发明不限于本文所述的各种优选实施例，而是包括如该技术的技术人员基于本公开所理解的任何和所有具有一些修改、省略、组合(比如，越过各个实施例各方面的组合)、适应和/或更替的实施例。权利要求的限制可以基于在权利要求中所使用的语言在较宽的范围内解释，并且并不局限于在本说明书中或者在申请及审查阶段所描述的示例，示例也非唯一的解释。例如在本发明内容公开中，术语“优选地”是非唯一的，也可解释为“优选地，但并不局限于”。装置加功能或者方法/步骤加功能限制仅应用于当对于一具体的权利要求特征所有的下述条件都存在于其中时：a)明确地表达了“用于...的装置”、“用于...的方法”；b)明确地表达了一相应功能；和c)未表达结构、材料或者支持该结构的动作。

工业适用性

用于制造按照本发明所述对接接头的方法可以在制造用于运输设备、家用电器、工业机械等诸如此类的一种金属构件中使用。对接接头可以优选地用作这种金属构件。

Claims (8)

1.一种对接接头的制造方法，包括：

将两个高温变形阻力不同的接合部件设置成相互对接；及

在一个接合工具的旋转探头插入对接部分中的情况下，通过使所述旋转探头沿着各接合部件的对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中所述摩擦搅动接合是在下述一种状态下实施，在所述状态中将所述接合工具探头的旋转方向设定成与在一个连接方向的后侧处、从各接合部件中具有一较低的高温变形阻力的接合部件朝各接合部件中具有一较高的高温变形阻力的另一个接合部件旋转的旋转方向一致。

2.一种对接接头的制造方法，包括：

制备一个高温变形阻力为Y1和厚度为t1的第一接合部件及一个高温变形阻力为Y2和厚度为t2的第二接合部件；及

在一个接合工具的旋转探头插入对接部分的情况下，通过使所述旋转探头沿着各接合部件的对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中，在各接合部件在满足一个关系式(Y1×t1)＞(Y2×t2)的状态下以一种对接方式设置的情况下，所述摩擦搅动接合是在下述一种状态下进行，在所述状态中，将所述接合工具探头的旋转方向设定成与在一个接合方向的后侧处从所述第二接合部件朝所述第一接合部件旋转的旋转方向一致，及

其中，在各接合部件在满足一种关系式(Y1×t1)＜(Y2×t2)的状态中以一种对接方式设置的情况下，所述摩擦搅动接合在下述一种状态下进行，在所述状态中将所述接合工具探头的旋转方向设定成与在连接方向的后侧处从所述第一接合部件朝所述第二接合部件旋转的旋转方向一致。

3.按照权利要求1-2其中之一所述的对接接头制造方法，其特征在于，所述对接接头是一种待用作一种弯曲加工材料的构件。

4.按照权利要求1-2其中之一所述的对接接头制造方法，其特征在于，所述对接接头是一种待用作制造汽车部件的一种特制坯件的构件。

5.一种通过权利要求1-2其中之一所述的制造方法得到的可弯曲性很好的对接接头。

6.一种对通过权利要求1-2所述的制造方法得到的对接接头实施一种弯曲操作的弯曲件的制造方法。

7.一种摩擦搅动接合方法，包括：

将两个高温变形阻力不同的接合部件设置成相互对接；及

在一个接合工具的旋转探头插入对接部分中情况下，通过使所述旋转探头沿着各接合部件的对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中所述摩擦搅动接合在下述一种状态下实施，在所述状态中将所述接合工具探头的旋转方向设定成与在连接方向的后侧处从各接合部件中具有一较低的高温变形阻力的一个接合部件朝各接合部件中具有一较高的高温变形阻力的另一个接合部件旋转的旋转方向一致。

8.一种摩擦搅动接合方法，包括：

制备一个高温变形阻力为Y1和厚度为t1的第一接合部件和一个高温变形阻力为Y2和厚度为t2的第二接合部件；及

在一个接合工具的旋转探头插入对接部分中的情况下，通过使所述旋转探头沿着各接合部件的对接部分前进，实施摩擦搅动接合，

其中在各接合部件在满足一种关系式(Y1×t1)＞(Y2×t2)的状态中以一种对接方式设置的情况下，所述摩擦搅动接合是在下述一种状态下进行，在所述状态中将所述接合工具的探头的旋转方向设定成与在接合方向的后侧处从所述第二接合部件朝所述第一接合部件旋转的旋转方向一致，及

其中，在各接合部件在满足一种关系式(Y1×t1)＜(Y2×t2)的状态中以一种对接方式设置的情况下，所述摩擦搅动接合是在下述一种状态下进行，在所述状态中将所述接合工具的探头的旋转方向设定成与在接合方向的后侧处从第一接合部件朝第二接合部件旋转的旋转方向一致。

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