JP2008006451A - 摩擦撹拌点接合体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム合金板2と鋼板3を積層した積層体に対して、回転工具を回転させつつ、該アルミニウム合金板2側より鋼板3までは達しないようにアルミニウム合金板2の残層を残しつつ挿入して摩擦撹拌点接合を行うことで、上記アルミニウム合金板2と鋼板3との間にアモルファス層からなる接合界面4を有するものとすることで、該アモルファス層からなる接合界面4が、集中する応力を緩和し、両者を一体に強固に接合するものである。
【選択図】図2
Description
即ち、アルミニウム合金板と鋼板が接合された摩擦撹拌点接合体において0.1〜50nmの厚さのアモルファス層からなる接合界面が、該接合界面において脆い金属間化合物が生成されることを防ぎつつ、異種金属間の接合界面における熱収縮の差による応力集中を緩和することによって、該アルミニウム合金板と鋼板とを強固、且つ一体に接合する。
即ち、前記アモルファス層に酸素が含まれることにより、上記アルミニウム合金板と鋼板の間の接合界面に形成され易い、脆い金属間化合物の生成を特に妨げる一方で、アモルファス層の形成が促進される。その結果、該アモルファス層による応力集中の緩和性能が向上することから、異種金属の接合界面の接合強度が向上するものである。
なお、これらの実施例は、本願発明の好ましい一実施態様を説明するためのものであって、これらにより本願発明が制限されるものでない。
まず、アルミニウム合金板2と鋼板3とを積層し、両者を一体に固定して積層体とする。
そして、径大な円柱状のショルダー部とその先端に径小且つ円柱状のプローブが一体に形成される段付きの回転工具を1000〜2000rpmで回転させながら、前記プローブを積層体のアルミニウム合金板2側より挿入する。このとき、該回転工具のプローブの先端は、鋼板3の表面3’まで達しないようにアルミニウム合金板2の残層を0.21〜0.36mm残して挿入するものである。このため、回転工具は、その先端のプローブ及びショルダー部により、アルミニウム合金板の残層と該アルミニウム合金板2の残層の挿入方向延長線上に存在する鋼板3の表面3’との間で摩擦撹拌点接合を行うこととなる。その後、同様の作業を一定の間隔で繰り返すことにより、アルミニウム合金板2と鋼板3よりなる積層体を強固且つ一体に接合することができる。
このように本願発明の摩擦撹拌点接合体1は、上記アルミニウム合金板2と鋼板3との間で、0.1〜50nmの厚さのアモルファス層からなる接合界面4を形成し、該アルミニウム合金板2と鋼板3とを強固且つ一体に接合するものである。
その結果、上記異種金属の摩擦撹拌点接合体1は、最大約3.6kN/点という引張剪断強度を示し、強固な接合強度を有する異種金属の摩擦撹拌点接合体1となった。
このとき、摩擦撹拌点接合における接合条件として、プローブ先端がアルミニウム合金板2の表面2’に接触後、所定の差込み深さに到達し、その後プローブ先端がアルミニウム合金板2から離れるまでの時間、即ち接合時間は2.0秒、該回転工具のプローブの回転数は1000、1500及び2000rpm、更に上記アルミニウム合金板2の残層の厚さは0.21、0.26、0.31及び0.36mmとした。
即ち、2000rpmの方が1000rpmの場合よりも摩擦発熱が全体的に50〜80度高くなっていることから、該摩擦撹拌点接合において、アルミニウム合金板2の塑性流動は、回転工具近傍ではショルダー部とアルミニウム合金板2との摩擦力により撹拌されて生じるのに対して、回転工具から離れた部分ではアルミニウム合金板2に対して働く剪断摩擦力により撹拌されて生じる。そのため、回転工具の回転数が高くなり発生する摩擦発熱が大きくなると、アルミニウム合金板2の変形抵抗が小さくなることから該剪断摩擦力が十分に働かず、回転工具から離れた領域までは撹拌することが困難となって、塑性流動域(例えば、図2の点線部分内)が小さくなるためである。
2 アルミニウム合金板
2’ (アルミニウム合金板の)表面
3 鋼板
3’ (鋼板の)表面
4 接合界面
5 接合箇所
Claims (2)
- アルミニウム合金板と鋼板を重ね合わせて、アルミニウム合金板側から鋼板近傍の位置までプローブを挿入することで、アルミニウム合金板と鋼板が接合された摩擦撹拌点接合体であって、0.1〜50nmの厚さのアモルファス層からなる接合界面を有してなることを特徴とする摩擦撹拌点接合体。
- 前記アモルファス層には酸素が含まれていることを特徴とする請求項1記載の摩擦撹拌点接合体。
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