CN1404429A - 摩擦接合方法与摩擦接合体 - Google Patents

Abstract

在板材(1、2)的对向面侧形成接合面(1A、2A)和坡口面(1B、2B)。在使两者的接合面(1A、2A)相互对接的状态下，将板材(1、2)相互固定起来，使其不动。而后，在该状态将堆焊材料(4)推压到坡口部(3)并高速转动，在两者的接触摩擦面侧产生高温摩擦热。另外，在该状态一边使堆焊材料(4)转动、一边沿板材(1、2)的接合面(1A、2A)移动堆焊材料(4)。由此而塑性流动化的堆焊材料(4)的下端侧、其一部分残留附着于板材(1、2)的坡口部(3)表面侧。由此，在坡口部(3)的表面侧可加大接合部(5)的堆焊，并可提高板材(1、2)间的接合强度。

Description

摩擦接合方法与摩擦接合体

技术领域

本发明涉及将比如平板材料等的两个构件由摩擦热接合起来的、摩擦接合方法与摩擦接合体。

背景技术

一般，在接合两个金属构件的情况下，广泛采用了使用电孤、激光、电子束等热源对接合对象的构件加热、熔化，由熔化金属的再凝固而接合的方法。

但是，在这样的利用金属熔化、再凝固的接合方法中，为将金属构件加热到熔化温度需要投入大量的能量，也不免使设备大型化。另外，在加热、熔化金属构件阶段，构件的一部分要蒸发向周围飞散，在这样蒸发金属的影响下，作业环境恶化，对人体造成不良影响。

另一方面，作为不使前述的金属构件熔化、利用摩擦热将两个构件(板材)接合起来的摩擦接合方法，在英专利第572789号说明书中所记述的内容已为公知。

这里，参照图16～图18来说明该英专利说明书中所记述的现有技术的摩擦接合方法。

图中，101、102是成为接合对象的构件的板材，这些板材101、102，比如由钢板等金属板形成的板厚为T的平板状，在其对向端侧，设有扩开成大致V字形的坡口部103。

在这种情况下，坡口部103，由将板材101、102的对向端侧以一定的角度斜着切断形成的倾斜面101A、102A所形成。从而，倾斜面101A、102A的前端，形成了相互成线接触的锐角状的边缘端101B、102B。而后，板材101、102在使边缘端101B、102B线接触相互对接状态，由后述的堆焊材料104摩擦接合。

104是用于在板材101、102间进行摩擦接合的堆焊材料，该堆焊材料104由圆柱状金属棒等形成，其下端侧端面向着板状101、102间的坡口部103内按图16中箭头A的方向加压。而后，堆焊材料104，在其下端侧端面推压于板材101、102的倾斜面101A、102A的状态下，由按图16中箭头B的方向高速转动，在其和板材101、102间产生摩擦热。

由此，堆焊材料104下端侧，因摩擦热而塑性流动化，这时，在板材101、102的倾斜面101A、102A侧、和堆焊材料104接触摩擦部分也塑性流动化。而后。在该状态使堆焊材料104按图16中箭头c方向移动。其结果，塑性流动化的堆焊材料104的下端侧，其一部分残留附着于板材101、102的坡口部103(倾斜面101A、102A)的表面侧。

在坡口部103的表面侧所产生的塑性流动化部分与附着于其上面的堆焊材料104的一部分，随着作为加热源的堆焊材料104的远离，形成图17所示的堆焊状接合部105并固化，由该接合部105使得板材101、102间被一体结合起来。

但是，在上述现有技术中，如图16所示，由于坡口部103的深度等于板材101、102的板厚T，倾斜面101A、102A的前端部成锐角状的边缘端101B、102B，因此，往往产生如下问题。

即，将堆焊材料104推压于板材101、102的倾斜面101A、102A高速转动时，由两者的摩擦热产生的塑性流动化部分，在板材101、102的边缘端101B、102B侧往往被推出到板材101、102的背面侧。因此，在现有技术中，有着对坡口部103的表面侧难以堆焊出大的接合部105，其接合强度容易降低的问题。

特别是，成锐角状的板材101、102的边缘端101B、102B侧，由于相互仅是线接触，前述摩擦热滞留于边缘端101B、102B，该边缘端101B、102B近旁往往要过度塑性流动化(软化)。因此，过度软化的边缘端101B、102B侧，由于堆焊材料104来的推压力(图16中箭头A方向)，而向板材101、102的背面侧溢出变形，恐怕要像图18所示那样，接合部105的形状恶化。

另外，如图18所示，问题是接合部105发生异常变形时，板材101、102间将产生畸变等，不仅两者的接合强度降低，而且板材101、102间残留倾斜、降低商品价值，制品的成品率也会降低。

发明内容

本发明即是有鉴于上述现有技术的问题而提出的，其目的在于，提供在坡口部表面侧的接合部可以做成较大堆焊、可提高构件间接合强度、并可提高制品成品率的摩擦接合方法与摩擦接合体。

为解决上述课题，本发明的摩擦接合方法，其特征在于，该方法由固定工序、摩擦生热工序与接合工序构成；

其中固定工序是将具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件、在使前述接合面相互对接的状态下固定起来；

摩擦生热工序是在使前述两构件固定起来的状态下将消耗性堆焊材料的端部推压到前述坡口部的倾斜面上相对移动，从而产生摩擦热；

接合工序是将因前述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部，并沿前述接合面移动堆焊材料，由此，使前述两个构件相互接合起来。

如依本发明的摩擦接合方法，在作为接合对象的两个构件上，在其对向面侧预先形成接合面，在使该接合面相互对接状态进行接合作业。其结果，在两个构件间，不会再形成现有技术那样的成锐角的边缘端，可抑制推压堆焊材料并相对移动时产生的摩擦热在接合面的滞留，可防止接合面侧产生过度塑性流动化(软化)。

另外，由于堆焊材料摩擦接触于坡口部的倾斜面的中腹，该堆焊材料的接触面侧逐渐随着塑性流动化被推压进入坡口部的底部侧，边连续相对移动、边沿接合面移动。由此，在两个构件的倾斜面侧和堆焊材料摩擦接触部也产生塑性流动化，该塑性流动化部分和附着于其上的堆焊材料一部分，随着作为加热源的堆焊材料的远离，变成堆焊状接合部固化，由该接合部可使两个构件间结合为一体。

两个构件的对接面，可以防止因塑性流动软化的材料流到构件的背面侧。而且，两个构件的对接面可确保两个构件对堆焊材料来的推压力的刚性，故可稳定接合部分的形状。

另一方面，本发明的另一摩擦接合方法，其特征在于，它由固定工序、摩擦生热工序与接合工序构成；

其中，固定工序是将具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件、在前述接合面间夹有间隙的状态下固定起来；

摩擦生热工序是在固定前述两个构件的状态，将消耗性堆焊材料端部推压到前述坡口部的斜面上相对移动，由此产生摩擦热；

接合工序是将因上述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部侧，并沿前述接合面移动堆焊材料，由此将前述两个构件的前述间隙填满并相互接合起来。

如依本发明的摩擦接合方法，可在两个构件的接合面间夹有间隙的状态下将两个构件间摩擦接合起来。而且，在这种情况下，两个构件间由于也不会像现有技术中那样形成锐角状的边缘端，故可抑制推压堆焊材料并使之相对移动时的摩擦热在接合面的滞留，并可防止接合面过度塑性流动化(软化)。

另外，本发明的摩擦接合体，其特征在于，它是如下这样构成：对于具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件，在使前述接合面相互对接的状态下，使消耗性堆焊材料的端部推压到前述坡口部的倾斜面上并相对移动，由此产生摩擦热，将因所述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部，并沿着前述接合面移动堆焊材料，由此使前述两个构件相互接合起来。

另一方面，本发明的摩擦接合体构成为，两个构件在使其接合面相互对接的状态下，由堆焊材料接合。

进而，本发明的摩擦接合体构成为，两个构件在使其接合面间夹有间隙的状态下，由堆焊材料接合。

附图说明

图1是表示用于本发明的第一实施例的摩擦接合的两个板材与堆焊材料的立体图。

图2是表示用于第一实施例的摩擦接合装置的整体图。

图3是表示第一实施例的板材的固定工序的剖面图。

图4是表示将堆焊材料推压于图3所示板材的坡口部的状态的剖面图。

图5是表示第一实施例的摩擦生热工序的在与图4相同位置的剖面图。

图6是表示第一实施例的接合工序的剖面图。

图7是表示摩擦接合图1所示板材状态的立体图。

图8是表示使坡口部的开口角过小时、比较例的剖面图。

图9是表示使坡口部开口角过大时、另一比较例的剖面图。

图10是表示第二实施例的板材的摩擦接合状态的剖面图。

图11是表示第三实施例的板材的摩擦接合状态的剖面图。

图12是表示第四实施例的板材的摩擦接合状态的剖面图。

图13是表示第四实施例的摩擦生热工序的剖面图。

图14是表示第四实施例接合工序的剖面图。

图15是表示将第四实施例的板材摩擦接合状态的剖面图。

图16是表示现有技术的摩擦接合中所用的2块板材与堆焊材料的立体图。

图17是表示现有技术的板材的摩擦接合状态的剖面图。

图18是表示由现有技术的摩擦接合形成的接合部异常变形状态的剖面图。

具体实施方式

下边参照图1～图15详细说明本发明实施例的摩擦接合方法与摩擦接合体。首先，在图1～图7中表示了本发明的第一实施例。

图中，1、2是在本实施例中采用的作为接合对象的构件的板材，这些板材1、2，比如是钢板等金属板形成为板厚Ta的平板状，在它们的相对端侧设有扩展成大致为V字型的坡口部3。

而后，在板材1、2的对向面侧，形成高度尺寸为Ta1的结合面1A、2A，和作为以一定角度倾斜的倾斜面的坡口面1B、2B。在该坡口面1B、2B间，形成深度尺寸为Ta2(Ta2＝Ta-Ta1)的坡口部3。另外，关于坡口部3的宽度尺寸W，如图4所示，被设定为比后述的堆焊材料4的外径D还要大的尺寸(W＞A)

这里，坡口部3如图3所示，形成有比如60°～150°的开口角θ。另外，前述结合面1A、2A的高度尺寸Ta1，相对于板材1、2的板厚Ta1比如有1/10～1/2左右的尺寸，即，将该高度尺寸Ta1设定为Ta/10≤Ta1≤Ta/2。板材1、2，在结合面1A、2A相互对接状态由后述的堆焊材料4进行摩擦接合。

4是用于摩擦接合板材1、2间的堆焊材料，堆焊材料4使用与板材1、2相同的材料并形成呈细长圆柱形的棒状体。而且，堆焊材料4，如图4所示，其外径D比坡口部3的宽度尺寸W要小，成D＜W的关系。堆焊材料4，使用后述的摩擦焊接装置11，其下端侧端面向着板材1、2间的坡口部3内、被按图1中箭头A的方向加压，在该状态要相对移动，按图1中箭头B的方向高速旋转。

由此，堆焊材料4，在和板材1、2的坡口部3之间产生摩擦热，由该摩擦热在两者摩擦接触部产生塑性流动，而后由该塑性流动化部分慢慢固化，形成如图7所示的焊状接合部5。

这种情况下，堆焊材料4的塑性流动化的下端侧部分，其一部分成堆焊状的接合部5附着于坡口部3的表面侧。而其剩余的塑性流动化部分，如图6所示，成斜楔状的凝固部分6残留于堆焊材料4的下端侧。

下面，参照图2来说明在本实施例中所采用的摩擦焊接装置11，该摩擦焊接装置11由下侧的腿部12、对该腿部12可上下升降设置的升降台13、后述的电动马达19与夹头20等构成。

14是设于升降台13上的支承台，15、15是加压缸。在这里，各加压缸15配置于摩擦焊接装置11的腿部12与升降台13之间，如在图2中箭头A1方向推动升降台13，可使堆焊材料4向着板材1、2按箭头A方向相对加压。

16是可滑动地设于支承台14上的滑动台，该滑动台16由滑动装置17按图2中箭头C的方向驱动。在滑动台16上，板材1、2在如图1所示使结合面1A、2A相对接状态由螺栓(图中未示出)等牢固固定。

18是位于支承台14后侧设于腿部12上的马达支架，19是设于马达支架18上部侧的作为转动源的电动马达，该电动马达19按箭头B的方向驱动夹持着堆焊材料4的夹头20转动。由此，堆焊材料4，比如以1600～3000转/分左右的转速转动。

另外，将堆焊材料4对着板材1、2按箭头A的方向推压的加压力，比如设定为5～90MPa左右，由滑动台16将板材1、2向堆焊材料4按箭头C方向移动的进给速度比如设定为0.1～6.0mm/秒左右。

本实施例的摩擦焊接装置11具有如上所述之构成，下边对由摩擦焊接装置11对板材1、2间的接合方法，参照图2～图6加以说明。

首先，如图3所示，在焊接对象板材1、2上，预先形成在其对向面侧相接合面1A、2A和以一定角度倾斜的坡口面1B、2B。

而后，将板材1、2载置于图2所示的滑动台16上，在使两接合面1A、2A相互对接状态，将该板材1、2以螺栓等连结固定于滑动台16上、使之不动(固定工序)。

接着，在将板材1、2固定于滑动台16上的状态下，如图4所示，将堆焊材料4插入坡口部3内，使堆焊材料4的下端面压贴于坡口面1B、2B的中腹部位。

即，驱动图2中所示摩擦焊接装置11的加压缸15、使支承台14同升降台13一起按箭头A1所示方向推压，由此使堆焊材料4向着板材1、2按箭头A所示方向相对加压。而后，在该状态驱动电动马达19，比如以1600～3000转/分左右的转速使堆焊材料4高速转动。

其结果，堆焊材料4的下端侧，如图4所示，对于坡口部3的坡口面1B、2B在其中腹部位连续摩擦接触，在两者的接触面侧产生比如800～1200℃左右的摩擦热(摩擦生热工序)。而且，这时由摩擦热产生的温度，设定为要比板材1、2的熔点(比如1500℃左右)要低。

而后，由于该摩擦热，如图5、6所示，板材1、2的坡口面1B、2B与堆焊材料4的接触面侧逐渐塑性流动、软化。另外，堆焊材料4，由前述箭头A方向的加压力，伴随着接触面侧的塑性流动而被推压着向坡口部3的底部侧深入。

这里，由摩擦接触所产生的发热能量En，可按下述(1)式由摩擦系数μ、常数K、堆焊材料4在箭头A方向的加压力下与移动距离L的乘积来求出。

En＝μ·K·F·L                         (1)

在堆焊材料4转动运动时，堆焊材料4各部分的移动距离L，在其外周部分比其内周部分要大。

其结果，堆焊材料4的外周侧成了摩擦接触的坡口面1B、2B的中腹部分发热的起点，摩擦热传至坡口部3的整个表面侧，该中腹部分成了由接触摩擦引起发热的中心。

另外，堆焊材料4，其外周侧方的发热量大，塑性流动化的体积也大。因此，堆焊材料4的外周侧与坡口面1B、2B的中腹部分间所产生的塑性流动化部分，从坡口面1B、2B的中腹向下方或上方扩展，该塑性流动化部分被供给向坡口部3的底部侧深入。

其次，在这种状态，如由滑动装置17将滑动台16按图2中箭头C方向开始驱动，堆焊材料4，即沿着板材1、2的结合面1A、2A按图1中箭头C的方向相对移动。而后，塑性流动化的堆焊材料4的下端侧，其一部分残留附着于板材1、2的坡口部3(坡口面1B、2B)的表面侧。

然后，在坡口部3的表面侧产生的塑性流动部分与附着在它上面的堆焊材料1的一部分，随着成为加热源的堆焊材料4的远离，如图6、图7所示，成堆焊状的接合部并固化，由该接合部5可将板材1、2一体结合起来(接合工序)。

这种情况下，堆焊材料4的塑性流动化了的下端侧部分，其一部分成堆焊状的接合部5附着于坡口部3的表面侧，残留的塑性流动化部分，如图6所示，成了斜楔状的凝固部分6残留于堆焊材料4的下端侧。

在进行下一个摩擦焊接作业时，堆焊材料4从其前述凝固部分6一侧再次逐渐塑性流动化，由此，在下一个接合对象的坡口部侧形成使用了堆焊材料4的接合部。

这样，如依本实施例，对于接合对象的板材1、2，在其相对面侧预先形成了接合面1A、2A和以一定角度倾斜的坡口面1B、2B。而后，使板材1、2的接合面1A、2A相互对接。在该状态，将堆焊材料4推压到板材1、2的坡口部3并高速转动(相对移动)，由于这样，在两者的摩擦接触面侧产生高温摩擦热。

在该状态由于一边使堆焊材料4转动，一边使堆焊材料4沿板材1、2的接合面1A、2A移动，塑性流动化的堆焊材料4的下端侧，其一部分成为接合部5残留附着于板材1、2的坡口部3表面侧。另外，在坡口部3的坡口面1B、2B侧，也可使与堆焊材料4接触摩擦部塑性流动化。

其结果，随着作为加热源的堆焊材料4的远离，坡口部3侧的塑性流动化部分与附着于它上面的堆焊材料4的一部分、可作为堆焊状的接合部5固化；由该接合部5可在坡口部3的位置将板材1、2间一体结合起来。

另外，作为接合对象的板材1、2，由于在使接合面1A、2A相互对接状态进行接合作业，在板材1、2间并不像现有技术那样形成呈锐角状的边缘端。从而，一边推压堆焊材料4一边转动时的摩擦热，并不滞留于两者接合面1A、2A侧，可增大接合面1A、2A侧的热容量，同时还可以防止该接合面1A、2A侧的过度塑性流动软化。

另外，板材1、2间的对接面1A、2A，可防止由塑料流动软化的材料流出板材1、2的背面侧。而且，该对接面1A、1B可确保板材1、2对来自堆焊材料4的推压力的刚性，同时可将接合部5的形状做成图7所示稳定的接合形状。

从而，如依本实施例，可在设于板材1、2间的坡口部3的表面侧将接合部5的堆焊做大，可确实提高板材1、2间的接合强度。另外，通过使接合部5形状稳定，可提高施行摩擦接合的板材1、2等的商品价值，可提高制品的成品率。

另外，板材1、2间的坡口部3，如图3所示，由于将坡口面1B、2B间的开口角度θ设定于比如60～150°范围内，可稳定接合部5的形状，并且经实验确认可提高板材1、2间的接合强度。

即，如图8所示比较例那样，如将板材1’、2’间的坡口部3’的开口角度θ’设定为比如比60°还小的角度，即使在堆焊材料4’的下端侧产生塑性流动化，该塑性流动化部分也不能深达坡口部3’的底部侧，在坡口部3’底部侧产生接合部5’的未接合部分。

据推测，其理由在于，如将坡口部3’的开口角θ’做小，由此，从作为发热中心的坡口部3’的中腹处到坡口部3’的底部的距离变大，由于这样，坡口部3’的底部保留较低温度。因此推测，在坡口部3’的底部侧，产生了接合部5’的未接合部分。

另外，如图9所示另一比较例那样，在将板材1’、2’间的坡口部3’的开口角度θ’比如设定得比150°还大的角度的情况下，在坡口部3’底部侧也产生接合部5’的未接合部分。

尚且，如将堆焊材料4的外径尺寸做得比坡口部3’的宽度尺寸足够小，即使将坡口部分的开口角θ’做得比150°还要大，在坡口部3’的底部侧也不会产生未接合部分。

因此，在本实施例中，如图4所示，如将堆焊材料4的外径D做得比坡口部3的坡口宽度W还小(D＜W)使堆焊材料4的下端面推压到坡口面1B、2B的中腹部位、进行接合摩擦作业。同时，如图3所示，将坡口部3的开口角度θ设定于60°～150°的范围内。由此，可使前述接合部5的形状稳定，并可确实提高板材1、2间的接合强度。

下边，图10示出了本发明第二实施例。在本实施例中，对与前述第一实施例相同的构成要素给予相同符号，而省略其说明。本实施例的特征在于对于接合对象的板材31、32，构成为：在其对向面侧形成接合面31A、32A，第一坡口面31B、32B，和第二坡口面31C、32C。

在这里，作为接合对象的板材31、32，与第一实施例所述的板材1、2大致同样构成。在板材31、32间，略成梯形的坡口部33由坡口面31B、32B和坡口面31C、32C形成。

具体而言，形成坡口部33的坡口面31B、32B与坡口面31C、32C，相互以不同的角度倾斜构成。即，位于坡口面33内侧的坡口面31B、32B比外侧的坡口面31C、32C相对接合面31A、32A的倾斜角要大，比如，相对接合面31A、32A设定为大约90°的角度。另一方面，外侧的坡口面31C、32C，相对接合面31A、32A具有比如大约60°左右的倾斜角。

这样，在这样构成的本实施例中，也是使接合面31A、32A成相互对接状态，将堆焊材料4推压于板材31、32的坡口部33并高速转动，由此在两者的接触摩擦面侧产生塑性流动、形成接合部34，故可取得与前述第一实施例大致同样的作用效果。

在这种情况下，由于在坡口部33设置了内侧坡口面31B、32B和外侧坡口面31C、32C，从成为发热中心的坡口面31C、32C的中腹处到坡口部33的底部的距离可缩小，同时，可加大底部侧的热容量，其结果，可抑制在坡口部33的底部的温度降低，不会产生未接合部分，可在坡口部33的底部侧形成稳定形状的接合部34。

再下边，图11示出了本发明的第三实施例。在本实施例中，对于与前述第一实施例相同构成要素给予相同的符号，省略其说明。本实施例的特征在于，对于接合对象的板材41、42，在其对向面侧形成了接合面41A、42A，和成凹弯曲状倾斜的倾斜面的坡口面41B、42B。

在这里，作为接合对象的板材41、42，与第一实施例所述的板材1、2大致同样构成，在板材41、42间由坡口面41B、42B形成了略成U字形的坡口部43。

这样，在这样构成的本实施例中，也是在使接合面41A、42A相互对接状态，将堆焊材料4推压向板材41、42的坡口部43、并高速转动。由此，在两者的接触摩擦面侧产生塑性流动，可形成接合部44，可取得与前述第一实施例同样的作用效果。

在这种情况下，由于在凹弯曲状倾斜的坡口面41B、42B间形成坡口部43，可使从成为发热中心的坡口面41B、42B的中腹处到坡口部43的底部的距离减小，同时可加大底部侧的热容量。其结果，可抑制在坡口部43底部的温度降低，不会产生不接合部分，在坡口部43底部侧可形成稳定形状的接合部44。

接下来，图12～图15表示了本发明第四实施例。在本实施例中，对与前述第一实施例相同构成要素给予相同符号，省略其说明。

本实施例的特征在于，对于作为接合对象的板材51、52，在其对向面侧形成接合面51A、52A，和作为倾斜面的坡口面51B、52B，同时，在接合面51A、52A间夹着间隙S的状态下将板材51、52间摩擦接合来构成。

在这里，作为接合对象的板材51、52，坡口部53与堆焊材料54，与在第一实施例中所述的板材1、2，坡口部3与堆焊材料4大致同样构成。而在本实施例中，在板材51、52的接合面51A、52A间形成图12所示间隙S这一点上，是与第一实施例不同的。

这样，在这样构成的本实施例中，由将堆焊材料54推压到板材51、52的坡口部53上并高速转动，在两者的接触摩擦面侧产生塑性流动，可形成图15所示的接合部55，可取得与前述第一实施例大致同样的作用效果。

即，在本实施例中，首先在固定工序中，不像图12所示那样使接合对象的板材51、52相互对向状态，以螺栓(图中未示出)等将其固定。但在这种情况下，两者接合面51A、52A间夹有间隙S，在这种状态，将板材51、52连结固定于图2所示滑动台16上，使其不能移动。

接着，在使板材51、52相互固定状态，如图12、13所示，将堆焊材料54插入坡口部53内，将堆焊材料54的下端面按箭头A所示方向推压到坡口面51B、52B的中腹部位。而后，在该状态使堆焊材料54按箭头B的方向高速转动，在两者接触面侧产生比如800～1200℃左右温度的摩擦热(摩擦生热工序)。

而后，由于这种摩擦热，板材51、52的坡口面51B、52B与堆焊材料54的接触面侧，如图13、图14所示，逐渐塑性流动软化。另外，堆焊材料54由前述箭头A方向的加压力，伴随着接触面侧的塑性流动被推压向坡口部53的底部侧深入进去。

然后，在这种状态，如使图2所示滑动台16沿图2中箭头C方向开始驱动，堆焊材料54沿板材51、52的接合面51A、52A相对移动。塑性流动化的堆焊材料54的下端侧，其一部分残留附着于板材51、52的坡口部53(坡口面51B、52B)的表面侧。

由此，在坡口部53的表面侧产生塑性流动部分与附着其上面的堆焊材料54的一部分，随着作为加热源的堆焊材料54的远离，如图14、图15所示，形成堆焊状接合部55并固化。由该接合部55可使板材51、52一体结合起来(接合工序)。

这种情况下，堆焊材料54的塑性流动化的下端侧部分，其一部分形成堆焊状接合部55附着于坡口部53的表面侧；剩余的塑性流动化部分，如图14所示，成斜楔状的凝固部分56、残留于堆焊材料54的下端侧。

从而，在本实施例中，也是对于接合对象的板材51、52，在其对向面侧形成接合面51A、52A，和成倾斜面的坡口面51B、52B。因此，可以减小从成为发热中心的坡口面51B、52B的中腹处到坡口部53的底部(接合面51A、52A)的距离，并可加大底部侧的热容量；还可在坡口部53的表面侧形成稳定形状的接合部55。

在接合面51A、52A间，在夹着间隙S状态下可对板材51、52间摩擦接合。由此，在以比如电孤、激光等热源接合接合对象构件间的通常的焊接手段难以胜任处，也能在夹着间隙S的状态下牢固接合板材51、52，故可提高其通用性。

而且，即使在前述第二(第三)实施例中，也可以在板材31、32(41、42)的接合面31A、32A(41A、42A)间，像前述第四实施例所述那样，夹装间隙S，将板材31、32(41、42)进行摩擦接合。

另外，在前述第一实施例中，由将堆焊材料4推压于板材1、2的坡口部3并高速转动，使得在两者的接触摩擦面侧产生高温摩擦热。但是，本发明也不限于此，比如也可以将堆焊材料4推压于坡口部3、由高速反复进行小行程的往复运动产生摩擦热，即，只要使堆焊材料4相对板材1、2相对移动来产生摩擦热就行。这一点对第二～第四实施例也同样。

另外，在前述第一实施例中，对平板状的板材1、2进行摩擦接合的情况举例进行了说明，但本发明并不局限于此，作为接合对象的两个构件，比如也可以使用于曲面状板材、梁材或厚板材等。这一点对第二～第四实施例也一样。

还有，作为接合对象的两个构件，不限于钢板等铁系列材料，比如也可以用于铜、铝、或它们的合金材料等。另外，也不限于金属例如也可以用由加热而产生塑性流动性的塑料。从而，基本上只要两个构件与堆焊材料可用同一材料形成即可。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种摩擦接合方法，其特征在于，该方法由固定工序、摩擦生热工序与接合工序构成；

其中，固定工序是将具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件、在使前述接合面相互对接的状态下固定起来；

摩擦生热工序是在使前述两构件固定起来的状态下，将消耗性堆焊材料的下端面推压到前述坡口部的各个倾斜面的中腹部上相对移动，从而产生摩擦热；

接合工序是将因前述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部，并沿前述接合面移动堆焊材料，由此，使前述两个构件相互接合起来。

2.(修改后)一种摩擦接合方法，其特征在于，它由固定工序、摩擦生热工序与接合工序构成；

其中，固定工序是将具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件、在前述接合面间夹有间隙的状态下固定起来；

摩擦生热工序是在固定前述两个构件的状态下，将消耗性堆焊材料的下端面推压到前述坡口部的各个斜面的中腹部上相对移动，由此产生摩擦热；

接合工序是将因上述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部侧，并沿前述接合面移动堆焊材料，由此将前述两个构件的前述间隙填满并相互接合起来。

3.(修改后)一种摩擦接合体，其特征在于，它是如下这样构成：对于具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件，在使前述接合面相互对接的状态下，使消耗性堆焊材料的下端面推压到前述坡口部的各个倾斜面的中腹部上并相对移动，由此产生摩擦热；将因所述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部，并沿着前述接合面移动堆焊材料，由此使前述两个构件相互接合起来。

4.按权利要求3所述的摩擦接合体，其特征在于，它构成为；前述两个构件、在使接合面相互对接的状态下，由前述堆焊材料接合。

5.按权利要求3所述的摩擦接合体，其特征在于，它构成为：前述两个构件、在接合面间夹有间隙的状态下，由前述堆焊材料接合。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

根据专利合作条约(PCT)第19条的修改说明

本发明，将具有相互对接的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件摩擦接合。通过对权利要求1，2，3的修改，使得“将消耗性堆焊材料的端面推压到坡口部的倾斜面的中腹部分上相对移动，从而产生摩擦热”的构成更为清楚明了。

这样，本发明可以获得以下效果：与堆焊材料的端面进行摩擦接触的坡口面的中腹部分成为发热的起点，摩擦热被传递到坡口部的整体，塑性流动化的堆焊材料稳定地附着到坡口部的底部一侧。

对此，检索报告中引用的对比文件“Welding & MetalFabrication”的报告“Friction processes benefit from a gas shield”中记载的发明则是通过在进行摩擦接合的部位使用保护气体，降低大气污染、抑制附着面的氧化。

但是，在所述对比文件中，对两个构件之间的坡口形状并没有明确记载，因而并不能启发获得如本发明所述的、具有相对的结合面和形成坡口部的倾斜面的构成。

而且，在对比文件中根本没有记载，将堆焊材料推压到形成坡口部的倾斜面的中腹部的构成。

另外，在JP11-267857A中仅记载了水槽内的摩擦接合方法、而在JP61-176484A中仅记载了使用旋转芯棒对金属板的接合方法，所以它们并不能启发获得本发明。

Claims (5)

1.一种摩擦接合方法，其特征在于，该方法由固定工序、摩擦生热工序与接合工序构成；

其中固定工序是将具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件、在使前述接合面相互对接的状态下固定起来；

摩擦生热工序是在使前述两构件固定起来的状态下将消耗性堆焊材料的端部推压到前述坡口部的倾斜面上相对移动，从而产生摩擦热；

接合工序是将因前述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部，并沿前述接合面移动堆焊材料，由此，使前述两个构件相互接合起来。

2.一种摩擦接合方法，其特征在于，它由固定工序、摩擦生热工序与接合工序构成；

其中，固定工序是将具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件、在前述接合面间夹有间隙的状态下固定起来；

摩擦生热工序是在固定前述两个构件的状态，将消耗性堆焊材料端部推压到前述坡口部的斜面上相对移动，由此产生摩擦热；

接合工序是将因上述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部侧，并沿前述接合面移动堆焊材料，由此将前述两个构件的前述间隙填满并相互接合起来。

3.一种摩擦接合体，其特征在于，它是如下这样构成：对于具有位于对向面侧的接合面和形成坡口部的倾斜面的两个构件，在使前述接合面相互对接的状态下，使消耗性堆焊材料的端部推压到前述坡口部的倾斜面上并相对移动，由此产生摩擦热，将因所述摩擦热而塑性流动化的前述堆焊材料供向两个构件的坡口部，并沿着前述接合面移动堆焊材料，由此使前述两个构件相互接合起来。

4.按权利要求3所述的摩擦接合体，其特征在于，它构成为；前述两个构件、在使接合面相互对接的状态下，由前述堆焊材料接合。

5.按权利要求3所述的摩擦接合体，其特征在于，它构成为：前述两个构件，在接合面间夹有间隙的状态下，由前述堆焊材料接合。

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