JP2008529805A - 高融解温度合金の摩擦攪拌点接合のための工具形状 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図4B
Description
ある自動車製造業者は、アルミニウムドアパネルに摩擦攪拌点接合(FSSW)を使用したことに留意されたい。しかしながら、既存のFSSW工具の制限のために、アルミニウム(低融解温度合金)は、RSW工程によって結合されることができる唯一の材料である。残念なことに、アルミニウムは、フレームまたは本体などの車両における構造構成部品に使用されることができず、したがって、その使用は、自動車応用だけでなく同様に他の応用にも制限される。
以前の特許は、工具が、摩擦攪拌接合される材料より高い融解温度を有する材料を使用して形成される必要があることを教示する。いくつかの実施形態において、超研磨は、工具で使用された。
上記例は、摩擦攪拌接合を対処するが、摩擦攪拌処理および摩擦攪拌混合も、考慮されなければならない本発明の態様である。摩擦攪拌処理および接合は、互いの排他的な事象であることができ、またはそれらは、同時に生じることがあることに留意されたい。用語「摩擦攪拌処理」は、固体状態処理と交換可能に参照されることもできることにも留意されたい。固体状態処理は、典型的に液体相を含まない可塑化状態への一時的な変換として本明細書で定義される。しかしながら、いくつかの実施形態は、1つまたは複数の要素が液体相を通過することを許容し、まだ本発明の利点を得ることに留意されたい。
高融解温度材料のFSSWを可能にする材料を含むFSSWを実施するための工具を提供することが、他の態様である。
図3Bは、PCBN先端の輪郭図であり、肩部42およびピンは、短い柄46に結合される。
図4Aは、FSSW工具保持器50、および肩部の無いピン54からなるFSSW先端の輪郭図として与えられる。
図4Cは、ピン54のステップ状のらせんねじ58を示すPCBN先端の拡大輪郭図である。ステップ状のらせんねじ58は、この特定の実施形態において2つのねじ切られた開始部を使用して作られる。ピン54のこの特定の構成は、他のFSSW工具形状を使用して作られた点接合部と比べて最も大きな程度の強さを有する点接合部を結果として生じた。
FSSW結合部を作るために処理される領域が最大化されることが、本発明の一態様である。換言すれば、FSSW工具で攪拌される材料の量を最大化することが望ましい。この目的を達成する1つのやり方は、FSSW工具の大きな肩部を使用することである。理想的に、ピンを有することがあるまたはピンを有することがない円筒状加工端部を有する柄を有する工具は、FSSW工具の肩部を最大化する。
図5は、FSSWパラメータが、異なる点接合を得るために修正されたFSSW工具の図である。第1の点接合部60は、2.1秒のサイクル時間を使用して作られた。第2の点接合部62は、1.6秒のサイクル時間を使用して作られた。
本発明の他の態様は、ピンおよび肩部での非対称な特徴部を配置すること、引き出し可能なピンを使用すること、異なる程度のテーパ半径、放物線状、非線形形状を備えるピンを有すること、ピンにねじを有すること、肩部にねじを有すること、ピンに平坦部および/またはねじを有すること、ならびに工具の下の領域を増大するために突入軸から離れる方向にFSSW工具が移動されるように、FSSW工具を移動することの使用を含む。
Claims (17)
- 摩擦攪拌点接合(FSSW)工具を使用する高融解温度材料からなる2つの加工片の摩擦攪拌点接合を実施する方法であって、
(1)肩部およびピンを有する摩擦攪拌点接合(FSSW)工具を提供するステップであって、前記肩部および前記ピンは、その上に配置された超研磨被覆を有し、前記超研磨被覆は、前記2つの加工片より高い融解温度を有する、摩擦攪拌点接合工具を提供するステップと、
(2)前記FSSW工具を前記2つの加工片内に突入させ、かつ前記FSSW工具を突入軸線に対して横方向に移動することなく前記FSSW工具を引き出すことによって、前記2つの加工片を一緒に摩擦攪拌点接合するステップとを含む方法。 - 前記方法は、前記FSSW工具を前記2つの加工片から引き出す前に、前記FSSW工具を前記突入軸線に対して横方向に移動させるステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、摩擦攪拌接合工具に対する、肩部幅に対するピン長さの比率を増大させ、それによって前記2つの加工片を一緒に混合することを最大化するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、休止時間を含むステップをさらに含み、前記FSSW工具は、前記2つの加工片内に突入されたままであり、回転するが、並進移動は実施されない請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、前記ピンが、ステップ状のらせんねじを含むように修正し、それによって前記2つの加工片の前記材料の混合を最大化するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、FSSWパラメータを修正し、それによって結果として生じる点接合を修正するステップをさらに含み、前記FSSWパラメータが、休止時間、突入深さ、サイクル時間、および突入軸線に対する前記FSSW工具の並進移動からなるFSSWパラメータの群から選択される請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、前記FSSW工具を修正し、それによって結果として生じる点接合を修正するステップをさらに含み、前記FSSW工具に対する前記修正は、前記ピンのテーパ、前記ピンの断面形状、前記ピン上のねじの存在、前記肩部上のねじの存在、および前記ピン上の平坦部の存在からなる修正の群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 摩擦攪拌点接合(FSSW)工具を使用する高融解温度材料からなる2つの加工片の摩擦攪拌点接合を実施する方法であって、
(1)ピンを有する摩擦攪拌点接合(FSSW)工具を提供するステップであって、前記ピンは、その上に配置された超研磨被覆を有し、前記超研磨被覆は、前記2つの加工片より高い融解温度を有する、摩擦攪拌点接合工具を提供するステップと、
(2)前記FSSW工具を前記2つの加工片内に突入させ、かつ前記FSSW工具を突入軸線に対して横方向に移動することなく前記FSSW工具を引き出すことによって、前記2つの加工片を一緒に摩擦攪拌点接合するステップとを含む方法。 - 前記方法は、前記FSSW工具を前記2つの加工片から引き出す前に、前記FSSW工具を前記突入軸線に対して横方向に移動させるステップをさらに含む請求項8に記載の方法。
- 前記方法は、休止時間を含むステップをさらに含み、前記FSSW工具は、前記2つの加工片内に突入されたままであり、回転するが、並進移動は実施されない請求項8に記載の方法。
- 前記方法は、前記ピンが、ステップ状のらせんねじを含むように修正し、それによって前記2つの加工片の前記材料の混合を最大化するステップをさらに含む請求項8に記載の方法。
- 前記方法は、FSSWパラメータを修正し、それによって結果として生じる点接合を修正するステップをさらに含み、前記FSSWパラメータが、休止時間、突入深さ、サイクル時間、および突入軸線に対する前記FSSW工具の並進移動からなるFSSWパラメータの群から選択される請求項8に記載の方法。
- 前記方法は、前記FSSW工具を修正し、それによって結果として生じる点接合を修正するステップをさらに含み、前記FSSW工具に対する前記修正は、前記ピンのテーパ、前記ピンの断面形状、前記ピン上のねじの存在、および前記ピン上の平坦部の存在からなる修正の群から選択される請求項8に記載の方法。
- 高融解温度材料からなる2つの加工片の点接合を実施する摩擦攪拌点接合(FSSW)工具であって、
その上に配置された超研磨被覆を有する肩部と、
前記肩部に結合され、かつその上に配置された超研磨被覆を有するピンとを備え、前記超研磨被覆は、前記2つの加工片より高い融解温度を有し、
肩部幅に対するピン長さの比率が調整され、それによって前記2つの加工片の前記材料の混合を最大化するFSSW工具。 - 前記ピンが、さらにステップ状のらせんねじを備え、それによって前記2つの加工片の前記材料の混合を最大化する請求項14に記載のFSSW工具。
- 高融解温度材料からなる2つの加工片の点接合を実施する摩擦攪拌点接合(FSSW)工具であって、
柄と、
前記柄に結合され、かつその上に配置された超研磨被覆を有するピンとを備え、前記超研磨被覆は、前記2つの加工片より高い融解温度を有し、
肩部幅に対するピン長さの比率が調整され、それによって前記2つの加工片の前記材料の混合を最大化するFSSW工具。 - 前記ピンが、さらにステップ状のらせんねじを備え、それによって前記2つの加工片の前記材料の混合を最大化する請求項16に記載のFSSW工具。
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