TW201808588A - 接合方法 - Google Patents

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TW201808588A
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TW
Taiwan
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hole
opening
resin
joining method
joining
Prior art date
Application number
TW106129367A
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English (en)
Inventor
上野泰弘
清野誉晃
廣田豊和
稲沢幸一
中田達郎
Original Assignee
豐田自動車股份有限公司
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Abstract

接合方法，用以將具有開口於至少一表面的洞之第一構件接合到包括熔化溫度係低於第一構件的構成材料之熔化溫度的材料之第二構件，接合方法包括：將第二構件疊層於第一構件上，以便覆蓋洞的開口；以及經由開口，將軟化或熔化之第二構件的材料引進洞內，及固化第二構件的材料。

Description

接合方法
本發明係相關於接合方法，尤其是用以將不同種類的構件彼此接合之接合方法，如、金屬構件接合到金屬構件、金屬構件接合到樹脂構件、及樹脂構件接合到樹脂構件。
作為用以接合金屬構件、樹脂構件等不同種類的構件之方法，例如，已知有使用黏著劑之方法(如、日本專利申請案公開號碼11-173356(JP 11-173356 A))及使用諸如鉚釘或螺釘等緊固構件之方法。然而，前一方法具有花時間固化黏著劑的問題，及由於黏著劑的年久劣化等而可能減少黏著強度之問題。另外，後一方法具有由於鉚釘、螺釘等而增加產品重量之問題，及花時間及工時來緊固鉚釘、螺釘等之問題。
為了處理此種問題，日本專利申請案公開號碼2008-162115(JP 2008-162115 A)及日本專利申請案公開號碼2008-213379(JP 2008-213379 A)說明在未使用黏著劑或緊固構件下能更合理地將金屬構件接合到樹脂構件之技 術。
JP 2008-162115 A所揭示之接合方法為將熱塑性樹脂注射在形成含膜的精細多孔羥基之金屬的表面上之方法，使得金屬係透過膜與熱塑性樹脂整合在一起。
另外，JP 2008-213379 A所說明之接合方法為包括如下步驟之方法：備製金屬基座部位的基座部位備製步驟；在基座部位備製步驟之後，形成凹處部位的凹處部位形成步驟，凹處部位具有在基座構件的表面之至少一部分上的開口，及具有朝向開口的周邊部分之至少一部分的下側延伸的內部空間，以便形成突出物；以及在凹處部位形成步驟之後，形成由樹脂所製成的覆層部位的覆層部位形成步驟，且覆層部位包括充填凹處部位之合併部位以及與合併部位整合在一起及覆蓋基座部位的表面之皮層部位。
在JP 2008-162115 A所說明之接合方法中，將熱塑性樹脂注射在形成含膜的精細多孔羥基之金屬的表面上，使得金屬係透過膜與熱塑性樹脂整合在一起。因此，由於含膜的精細多孔羥基之錨作用及化學操作，金屬可以足夠接合強度與熱塑性樹脂整合在一起。另外，藉由在金屬的表面上執行熱水處理，可在不使用聯氨之下以低成本容易地形成此種含膜的羥基。因此，能夠以低成本且無任何不良氣味地安全製造合成物，在合成物中將金屬及以想要的形狀塑模之熱塑性樹脂彼此整合式形成在一起。
另外，在JP 2008-213379 A所說明之接合方法中，具有突出物結構之凹處部位，及進入凹處部位以充填凹處部 位之合併部位係形成在覆層部位的基座部位中。因此，藉由凹處部位及合併部位獲得錨作用，使得由於錨作用而發生抗力，及限制由於覆層部位的熱膨脹等所導致之收縮應力。結果，與合併部位整合式地形成之皮層部位與基座部位的表面緊密接觸，藉以能夠防止覆層部位與基座部位的表面分離。
然而，在JP 2008-162115 A所說明之接合方法中，在將含膜的精細多孔羥基形成在金屬的表面上之後，必須將熱塑性樹脂注射到表面上。此會產生其製造處理變得複雜且製造成本增加之此種問題。
再者，在JP 2008-213379 A所說明之接合方法，未特別具體說明如何形成覆層部位，其由樹脂形成、及包括充填凹處部位之合併部位，以及與合併部位整合式形成之皮層部位以便覆蓋基座部位的表面，及根本未提及如何使合併部位進入凹處部位的內部空間。
本發明提供以低成本容易地接合不同種類的構件之接合方法，例如，金屬構件接合到金屬構件、金屬構件接合到樹脂構件、及樹脂構件接合到樹脂構件。
本發明的第一態樣係相關於用以將具有開口於至少一表面上的洞之第一構件接合到包括熔化溫度係低於第一構件的構成材料之熔化溫度的材料之第二構件的接合方法。接合方法包括：將第二構件疊層在第一構件上，以便覆蓋 洞的開口；以及經由開口將軟化或熔化之第二構件的那材料引進洞內，並且固化第二構件的材料。
在上述接合方法中，第二構件係疊層於第一構件上，以便覆蓋設置在第一構件中之洞的開口，及經由洞的開口將軟化或熔化之第二構件的那材料引進洞內而後固化。此能夠以低成本容易地接合第一構件及第二構件，它們是不同種類的構件。
此處，引進及固化第二構件的材料可包括軟化或熔化第二構件的材料，經由開口引進第二構件之軟化或熔化的材料到洞內，以及固化如此引進洞內之材料。
也就是說，在上述接合方法中，在軟化或熔化第二構件的材料之後，第二構件的材料係經由洞的開口引進第一構件的洞內，而後固化如此引進洞內之第二構件的材料。如此能夠更確實地接合第一構件及第二構件，它們是不同種類的構件。
另外，在上述態樣中，第二構件係可由纖維強化樹脂構件所製成，纖維強化樹脂構件可被組構成使得將纖維材料混合在樹脂中，樹脂的熔化溫度係低於第一構件之構成材料的熔化溫度。
在上述接合方法中，第二構件係由纖維強化樹脂構件所製成，纖維強化樹脂構件可被組構成使得將纖維材料混合在樹脂中，樹脂的熔化溫度係低於第一構件之構成材料的熔化溫度。因此，在引進及固化第二構件的材料中，當經由洞的開口將第二構件的軟化或熔化樹脂引進第一構件 的洞內時，第二構件所含有之纖維材料係定位在洞的開口附近之疊層方向上。此能夠有效增加第一構件與第二構件之間的接合強度。
另外，在上述態樣中，第一構件的洞可具有連續地或以步階方式朝向開口在直徑上縮減之縮減直徑部位。
在上述接合方法中，第一構件的洞具有連續地或以步階方式朝向開口在直徑上縮減之縮減直徑部位。由於縮減直徑部位之錨作用，此能夠有效增加第一構件與第二構件之間的接合強度。
另外，在上述態樣中，在開口中可最小化沿著垂直於疊層方向之方向的第一構件之洞的截面積。
在上述接合方法中，在開口中可最小化沿著垂直於疊層方向之方向的第一構件之洞的截面積。此能夠確實限制第二構件不會從第一構件落下以及確實接合第一構件到第二構件。
另外，在上述態樣中，可形成第一構件的洞，以便從一表面貫穿到與一表面相對的另一表面。
在上述接合方法中，形成第一構件的洞，以便從一表面貫穿到另一表面。因此，在引進及固化第二構件的材料中，當經由形成在一表面上之洞的那開口將第二構件之軟化或熔化的樹脂引進第一構件的洞內時，可經由另一表面上的開口移除留在洞中之諸如空氣等氣體，藉以能夠更有效地增加第一構件與第二構件之間的接合強度。
從上述可瞭解，在根據本發明的第一態樣之接合方法 中，在例如金屬構件接合到金屬構件、金屬構件接合到樹脂構件、及樹脂構件接合到樹脂構件之將不同種類的構件彼此接合在一起之案例中，例如，藉由執行將第二構件疊層在第一構件上以便覆蓋設置在第一構件中之洞的開口，以及經由洞的開口將第二構件的軟化或熔化材料引進第一構件的洞內而後固化之此種極度簡易的方法，能夠在未使用黏著劑或緊固構件下以低成本容易地將不同種類的構件彼此接合在一起。
R‧‧‧區域
1‧‧‧第一構件
1’‧‧‧第一構件
1”‧‧‧第一構件
1A‧‧‧第一構件
1B‧‧‧第一構件
1C‧‧‧第一構件
1B’‧‧‧第一構件
1A’‧‧‧第一構件
1A”‧‧‧第一構件
1A’’’‧‧‧第一構件
1a‧‧‧頂面
1aA‧‧‧表面
1aB‧‧‧表面
1aC‧‧‧表面
1aA’‧‧‧表面
1aA”‧‧‧表面
1aA’’’‧‧‧表面
1bA‧‧‧表面
1bB‧‧‧表面
1bC‧‧‧表面
1bB’‧‧‧底面
1bA’‧‧‧表面
2‧‧‧第二構件
2A‧‧‧第二構件
2B‧‧‧第二構件
2C‧‧‧第二構件
2a‧‧‧頂面
2aA‧‧‧頂面
2aB‧‧‧頂面
2aC‧‧‧頂面
2c‧‧‧構成材料
2cA‧‧‧構成材料
2cB‧‧‧構成材料
2cC‧‧‧構成材料
2dC‧‧‧凸出
3‧‧‧凹洞
3’‧‧‧洞
3”‧‧‧洞
3A‧‧‧洞
3B‧‧‧洞
3C‧‧‧洞
3A”‧‧‧洞
3A’’’‧‧‧洞
3a‧‧‧開口
3a’‧‧‧開口
3a”‧‧‧開口
3aA‧‧‧開口
3aB‧‧‧開口
3aC‧‧‧開口
3aA’‧‧‧開口
3aA”‧‧‧開口
3bA‧‧‧開口
3bA’‧‧‧開口
3bB‧‧‧開口
3bC‧‧‧開口
4”‧‧‧縮減直徑部位
4A”‧‧‧縮減直徑部位
5”‧‧‧直線部位
5A”‧‧‧直線部位
5A’’’‧‧‧溝槽
5B’‧‧‧溝槽
11‧‧‧插梢構件
11a‧‧‧鄰接表面
12‧‧‧肩構件
12a‧‧‧鄰接表面
30‧‧‧接合設備
31‧‧‧加熱器
31a‧‧‧鄰接表面
34‧‧‧夾箝構件
34a‧‧‧鄰接表面
40‧‧‧摩擦攪拌焊接設備
41‧‧‧轉動工具部位
41a‧‧‧鄰接表面
43‧‧‧彈簧
44‧‧‧夾箝構件
44a‧‧‧鄰接表面
50‧‧‧摩擦攪拌焊接設備
51‧‧‧轉動工具部位
53‧‧‧彈簧
54‧‧‧夾箝構件
54a‧‧‧鄰接表面
55‧‧‧襯底構件
55a‧‧‧凹陷
1’’’‧‧‧第一構件
1a’‧‧‧頂面
1a”‧‧‧頂面
1a’’’‧‧‧頂面
2’‧‧‧第二構件
2a’‧‧‧頂面
2c’‧‧‧構成材料
3A’‧‧‧洞
3B’‧‧‧洞
3aB’‧‧‧開口
3bB’‧‧‧開口
1aB’‧‧‧表面
2A’‧‧‧第二構件
2aA’‧‧‧頂面
2cA’‧‧‧構成材料
2cB’‧‧‧構成材料
2B’‧‧‧第二構件
2aB’‧‧‧頂面
下面將參考附圖說明本發明的例示實施例之特徵、有利點、及技術與工業重要性，在附圖中相同號碼代表相同元件，及在附圖中：圖1A為說明本發明之接合方法的實施例1之縱向剖面圖，及說明其疊層步驟；圖1B為說明本發明之接合方法的實施例1之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化/引進步驟；圖1C為說明本發明之接合方法的實施例1之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化/引進步驟；圖1D為說明本發明之接合方法的實施例1之縱向剖面圖，及說明其固化步驟；圖2A為說明本發明之接合方法的實施例2之縱向剖面圖，及說明其疊層步驟；圖2B為說明本發明之接合方法的實施例2之縱向剖 面圖，及說明其軟化-熔化/引進步驟；圖2C為說明本發明之接合方法的實施例2之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化/引進步驟；圖2D為說明本發明之接合方法的實施例2之縱向剖面圖，及說明其固化步驟；圖3A為說明本發明之接合方法的實施例3之縱向剖面圖，及說明其疊層步驟；圖3B為說明本發明之接合方法的實施例3之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化步驟；圖3C為說明本發明之接合方法的實施例3之縱向剖面圖，及說明其引進步驟；圖3D為說明本發明之接合方法的實施例3之縱向剖面圖，及說明其固化步驟；圖4A為說明圖3所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其疊層步驟；圖4B為說明圖3所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化步驟；圖4C為說明圖3所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其引進步驟；圖4D為說明圖3所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其固化步驟；圖5為繪示圖3所示之第一構件的洞之另一例子的縱向剖面圖；圖6A為繪示圖3所示之第一構件的洞之一例子的平 面圖；圖6B為繪示圖3所示之第一構件的洞之另一例子的平面圖；圖7A為說明本發明之接合方法的實施例4之縱向剖面圖，及說明其疊層步驟；圖7B為說明本發明之接合方法的實施例4之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化步驟；圖7C為說明本發明之接合方法的實施例4之縱向剖面圖，及說明其引進步驟；圖7D為說明本發明之接合方法的實施例4之縱向剖面圖，及說明其固化步驟；圖8A為說明圖7所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其疊層步驟；圖8B為說明圖7所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化步驟；圖8C為說明圖7所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其引進步驟；圖8D為說明圖7所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其固化步驟；圖9為繪示圖7所示之第一構件的洞之另一例子的縱向剖面圖；圖10為繪示圖8所示之第一構件的洞之另一例子的縱向剖面圖；圖11A為說明本發明之接合方法的實施例5之縱向剖 面圖，及說明其疊層步驟；圖11B為說明本發明之接合方法的實施例5之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化步驟；圖11C為說明本發明之接合方法的實施例5之縱向剖面圖，及說明其引進步驟；圖11D為說明本發明之接合方法的實施例5之縱向剖面圖，及說明其固化步驟；圖12A為說明圖11所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其疊層步驟；圖12B為說明圖11所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化步驟；圖12C為說明圖11所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其引進步驟；圖12D為說明圖11所示之接合方法的修改之縱向剖面圖，及說明其固化步驟；圖13A為說明本發明之接合方法的實施例6之縱向剖面圖，及說明其疊層步驟；圖13B為說明本發明之接合方法的實施例6之縱向剖面圖，及說明其軟化-熔化步驟；圖13C為說明本發明之接合方法的實施例6之縱向剖面圖，及說明其引進步驟；圖13D為說明本發明之接合方法的實施例6之縱向剖面圖，及說明其固化步驟；圖14A為繪示在第二構件係由纖維強化樹脂材料所製 成之案例中的第一構件與第二構件之間的接合狀態之縱向剖面圖；圖14B為繪示在第二構件係由纖維強化樹脂材料所製成之案例中的第一構件與第二構件之間的接合狀態之縱向剖面圖；圖14C為繪示在第二構件係由纖維強化樹脂材料所製成之案例中的第一構件與第二構件之間的接合狀態之縱向剖面圖；以及圖14D為繪示在第二構件係由纖維強化樹脂材料所製成之案例中的第一構件與第二構件之間的接合狀態之縱向剖面圖。
參考圖式，下面說明本發明的接合方法之實施例。
[實施例1]
圖1為說明本發明的接合方法之實施例1的縱向剖面圖：圖1A為說明其疊層步驟圖；圖1B及圖1C為說明其軟化-熔化/引進步驟圖；以及圖1D為說明其固化步驟圖。
<本發明的接合方法之實施例1所使用的接合設備>
根據本發明的實施例1之接合方法係藉由使用包括加熱器的接合設備來執行。接合設備30主要包括加熱器 31、及夾箝構件34，如圖1A所示，並且也包括支撐這些構件等之支撐構件等等，但是未圖示於圖1A。例如、夾箝構件34具有有著空洞之管形狀(如、大致圓柱形狀)，且作為加熱機構之加熱器31係插入到空洞內。例如、夾箝構件34係透過彈簧(未圖示)藉由支撐構件(未圖示)來支撐，以便從其一表面(圖1A中之頂面)按壓工作件(第二構件2)。
如此組構之加熱器31及夾箝構件34各別包括鄰接表面31a及鄰接表面34a。夾箝構件34的鄰接表面34a係藉由驅動機構(未圖示)在軸Xr方向上移動，以便與工作件的一表面鄰接。加熱器31的鄰接表面31a係藉由驅動機構(未圖示)在軸Xr方向上移動到工作件的一表面之稍微上側。
<使用接合設備之接合方法>
接著將參考圖1大致說明使用根據實施例1之接合設備30的接合方法。實施例1具體說明將由具有開口於一表面(圖1中之頂面)1a的大致凹洞3之由金屬構件、樹脂構件、木頭材料等所製成的大致平坦形狀之第一構件1接合到由包括熔化溫度係低於第一構件1的構成材料之熔化溫度的材料之金屬構件、樹脂構件等所製成的大致平面形狀的第二構件2之方法。
根據實施例1之接合方法主要包括疊層步驟、軟化-熔化/引進步驟、及固化步驟。
首先，在疊層步驟中，將第二構件2疊層在第一構件1上，以便覆蓋設置在第一構件1中之洞3的開口3a，如圖1A所示。隨後，接合設備30係定位及配置在第二構件2的頂面2a上，使得第一構件1的洞3之開口3a位在軸Xr上，換言之，加熱器31位在第一構件1的洞3之開口3a上方，及第二構件2的一表面(圖1中之頂面)2a與夾箝構件34的鄰接表面34a鄰接。需注意的是，第一構件1係藉由支撐構件(未圖示)所支撐，且第二構件2係以藉由夾箝構件34將第二構件2壓向第一構件1之此種方式來支撐。
然後，在軟化-熔化/引進步驟中，第二構件2的構成材料，尤其是位在第一構件1的洞3上之第二構件2的那部分之構成材料係藉由使用加熱器31的熱來軟化或熔化，如圖1B所示。藉由重力(藉由其自身重量)，經由開口3a，將第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c引進洞3內，如圖1C所示。
另外，在固化步驟中，如圖1D所示，第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c(引進第一構件1的洞3內之第二構件2的那構成材料以及留在洞3四周之第一構件1的頂面1a上之第二構件2的那構成材料)被固化，使得第一構件1與第二構件2整合在一起，而後從第二構件2的頂面2a移除接合設備30。
如此，實施例1的接合方法被執行，使得：第二構件2係疊層於第一構件1上，以便覆蓋設置在第一構件1中 之洞3的開口3a；位在洞3的開口3a上之第二構件2的那部分之構成材料係藉由使用加熱器31的熱局部軟化或熔化；經由洞3的開口3a，將第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c引進第一構件1之洞3內；以及固化如此引進洞3內之第二構件2的構成材料2c。如此能夠以低成本容易地將第一構件1接合到第二構件2，它們為不同種類的構件。
[實施例2]
圖2為說明本發明的接合方法之實施例2的縱向剖面圖：圖2A為說明其疊層步驟圖；圖2B及圖2C為說明其軟化-熔化/引進步驟圖；以及圖2D為說明其固化步驟圖。
<本發明的接合方法之實施例2所使用的摩擦攪拌焊接設備>
根據本發明的實施例2之接合方法係藉由使用單動式摩擦攪拌焊接設備作為摩擦攪拌焊接設備的例子來執行。因此，首先，參考圖2A，下面大致說明根據實施例2之接合方法所使用的單動式摩擦攪拌焊接設備(FSW)之例子。
如圖2A所示，根據實施例2之接合方法所使用的FSW設備40主要包括轉動工具部位41及夾箝構件44，並且也包括支撐這些構件之支撐構件、驅動轉動工具部位 41之驅動機構等等，但並未圖示於圖2A。夾箝構件44係透過彈簧43固定於支撐構件(未圖示)。
轉動工具部位41具有大致圓柱形狀。轉動工具部位41係組構成藉由驅動機構(未圖示)繞著軸(轉動軸)Xr轉動，及沿著虛線箭頭Q1的方向(即、軸Xr方向(圖2A中之上下方向))相對夾箝構件44可滑動。
夾箝構件44係設置在轉動工具部位41外面，及具有有著空洞之大致圓柱形狀。轉動工具部位41係插入空洞內。夾箝構件44係透過彈簧43藉由支撐構件(未圖示)支撐，以便從其一表面(圖2A中之頂面)按壓工作件(第二構件2)。因此，夾箝構件44係組構成在虛線箭頭Q3的方向上(即、朝工作件偏壓夾箝構件44之狀態中的軸Xr方向)可移動。
如此組構之轉動工具部位41及夾箝構件44分別包括鄰接表面41a、44a。鄰接表面41a、44a係藉由驅動機構(未圖示)在軸Xr方向上移動，以便與工作件的一表面鄰接。
需注意的是，本實施例中之單動式摩擦攪拌焊接(FSW)設備40的特有組態並未限於上述組態，且可包括在FSW設備40方面未說明之其他構件。
<使用摩擦攪拌焊接接合設備之接合方法>
接著將參考圖2大致說明使用根據實施例2之FSW設備40的接合方法。實施例2具體說明用以接合第一構 件1與第二構件2之方法，其類似於實施例1的方法。
類似於根據實施例1之接合方法，根據實施例2之接合方法主要包括疊層步驟、軟化-熔化/引進步驟、及固化步驟。
首先，在疊層步驟中，第二構件2係疊層於第一構件1上，以便覆蓋設置在第一構件1中之洞3的開口3a，如圖2A所示。隨後，FSW設備40係定位及配置在第二構件2的頂面2a上，使得第一構件1之洞3的開口3a係位在軸Xr上，換言之，轉動工具部位(插梢構件)41係位在第一構件1之洞3的開口3a上方，且第二構件2的一表面(圖2中的頂面)2a與轉動工具部位41和夾箝構件44的鄰接表面41a、44a鄰接。需注意的是，第一構件1係藉由支撐構件(未圖示)支撐，且第二構件2係以藉由夾箝構件44將第二構件2壓向第一構件1之此種方式來支撐。
然後，在軟化-熔化/引進步驟中，轉動工具部位41係繞著軸Xr轉動，使得藉由使用產生在轉動工具部位41的鄰接表面41a與第二構件2的頂面2a之間的摩擦熱來軟化或熔化第二構件2的構成材料(尤其是位在第一構件1的洞3上之第二構件2的那部分之構成材料)，如圖2B所示。藉由重力(藉由其自身重量)，經由開口3a將第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c引進洞3內，如圖2C所示。需注意的是，在軟化-熔化/引進步驟中，以沿著軸Xr方向向下移動轉動工具部位41使得在轉動工具部位 41下方之第二構件2的那部分之構成材料2c係局部推進到第一構件1的洞3內之此種方式，將第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c引進洞3內。
另外，在固化步驟中，如圖2D所示，第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c(引進第一構件1的洞3內之第二構件2的那構成材料以及留在洞3四周之第一構件1的頂面1a上之第二構件2的那構成材料)被固化，使得第一構件1與第二構件2整合在一起，而後從第二構件2的頂面2a移除FSW設備40。
如此，實施例2的接合方法被執行，使得：第二構件2係疊層於第一構件1上，以便覆蓋設置在第一構件1中之洞3的開口3a；位在洞3的開口3a上之第二構件2的那部分之構成材料係藉由使用摩擦熱局部軟化或熔化；經由第一構件1之洞3的開口3a，將第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c引進洞3內；以及固化如此引進洞3內之第二構件2的構成材料2c。如此能夠以低成本容易地接合第一構件1與第二構件2，它們為不同種類的構件。
另外，在實施例2的接合方法中，藉由使用摩擦熱軟化或熔化位在洞3的開口3a上之第二構件2的那部分之構成材料，藉此產生可更確實軟化或熔化第二構件2的構成材料之此種有利點。
[實施例3]
圖3為說明本發明的接合方法之實施例3的縱向剖面圖：圖3A為說明其疊層步驟圖；圖3B為說明其軟化-熔化驟圖；圖3C為說明其引進步驟圖；以及圖3D為說明其固化步驟圖。
<本發明的接合方法之實施例3所使用的摩擦攪拌焊接設備>
根據本發明的實施例3之接合方法係藉由使用雙動式摩擦攪拌焊接設備作為摩擦攪拌焊接設備的典型例子來執行。因此，首先，參考圖3A，下面大致說明根據實施例3之接合方法所使用的雙動式摩擦攪拌焊接設備(FSW)之典型例子。
如圖3A所示，根據實施例3之接合方法所使用的FSW設備50主要包括轉動工具部位51及夾箝構件54，並且也包括支撐這些構件之支撐構件、驅動轉動工具部位51之驅動機構等等，但並未圖示於圖3A。夾箝構件54係透過彈簧53固定於支撐構件(未圖示)。
轉動工具部位51係由插梢構件11及肩構件12所構成。插梢構件11具有大致圓柱形狀。插梢構件11係組構成藉由驅動機構(未圖示)繞著軸(轉動軸)Xr轉動，及沿著虛線箭頭P1的方向(即、軸Xr方向(圖3A中之上下方向))相對肩構件12可移動。肩構件12具有有著空洞之大致圓柱形狀。插梢構件11係插入空洞內，及肩構件12係藉由插梢構件11外面的支撐構件(未圖示)支 撐，以便包圍插梢構件11。肩構件12係組構成由驅動機構(未圖示)繞著軸Xr轉動(此同於插梢構件11)，以及沿著虛線箭頭P2方向的方向(即、沿著軸Xr方向)相對插梢構件11可移動(在與插梢構件11相同的方向上或與插梢構件11相反的方向上)。因此，構成轉動工具部位51之插梢構件11及肩構件12係組構成繞著軸Xr整體地轉動，及沿著軸Xr方向相對彼此(以相同方向或相反方向)可移動。
夾箝構件54係設置在轉動工具部位51的肩構件12外面，且具有有著空洞之大致圓柱形狀，類似於肩構件12。肩構件12係插入空洞內。因此，具有大致圓柱形狀之肩構件12係位在插梢構件11的外周圍上，且具有大致圓柱形狀之夾箝構件54係位在肩構件12的外周圍上。換言之，夾箝構件54、肩構件12、及插梢構件11具有它們被同軸地放置之套疊結構。夾箝構件54係透過彈簧53藉由支撐構件(未圖示)支撐，以便從其一表面(圖3A中之頂面)按壓工作件(第二構件2)。因此，夾箝構件54係組構成在虛線箭頭P3的方向上(即、朝工作件偏壓夾箝構件54之狀態中的軸Xr方向)可移動。
構成轉動工具部位51之插梢構件11及肩構件12與夾箝構件54分別包括鄰接表面11a、鄰接表面12a、及鄰接表面54a。鄰接表面11a、12a及54a係藉由驅動機構(未圖示)在軸Xr方向上移動，以便與工作件的一表面鄰接。
需注意的是，本實施例之轉動工具部位51的具體組態並不限於上述組態，且可適當使用FSW領域中之眾所皆知的組態。另外，摩擦攪拌焊接設備並不限於具有上述組態之FSW設備50，且可具有夾箝構件54係設置在插梢構件11外面之組態，或者可包括在FSW設備50方面未說明之其他構件。
<使用摩擦攪拌焊接設備之接合方法>
接著將參考圖3大致說明使用根據實施例3之FSW設備50的接合方法。實施例3具體說明用以接合第一構件1與第二構件2之方法，其類似於實施例1、2的方法。
根據實施例3之接合方法主要包括疊層步驟、軟化-熔化步驟、引進步驟、及固化步驟。
首先，在疊層步驟中，第二構件2係疊層在第一構件1上，以便覆蓋設置在第一構件1中之洞3的開口3a，如圖3A所示。隨後，FSW設備50係定位及配置在第二構件2的頂面2a上，使得第一構件1的洞3之開口3a位在軸Xr上，換言之，轉動工具部位51的插梢構件11係位在第一構件1的洞3之開口3a上方，且第二構件2的一表面(圖3中之頂面)2a與插梢構件11、肩構件12、及夾箝構件54的鄰接表面11a、12a、54a鄰接。需注意的是，第一構件1係藉由支撐構件(未圖示)所支撐，且第二構件2係以藉由夾箝構件54將第二構件2壓向第一構 件1之此種方式來支撐。
然後，在軟化-熔化步驟中，插梢構件11及肩構件12繞著軸Xr整體地轉動，使得藉由使用產生在插梢構件11及肩構件12的鄰接表面11a、12a與第二構件2的頂面2a之間的摩擦熱來軟化或熔化第二構件2的構成材料(尤其是位在第一構件1的洞3上之第二構件2的那部分之構成材料)，如圖3B所示。此時，沿著軸Xr方向以預定量向下移動肩構件12，及沿著軸Xr方向向上移動插梢構件11，使得在插梢構件11下方引導第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c。
然後，在引進步驟中，如圖3C所示，停止插梢構件11及肩構件12的轉動，及沿著軸Xr方向向下移動插梢構件11，使得在插梢構件11下方所引導的第二構件2之構成材料2c局部被推進到第一構件1的洞3內。此時，例如，根據第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c之體積、第一構件1的洞3之體積等等，沿著軸Xr方向以預定量向上移動肩構件12，使得插梢構件11的鄰接表面11a及肩構件12的鄰接表面12a係位在大致相同高度上。
另外，在固化步驟中，如圖3D所示，軟化-熔化步驟中的第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c(引進第一構件1的洞3內之第二構件2的那構成材料以及留在洞3四周之第一構件1的頂面1a上之第二構件2的那構成材料)被固化，使得第一構件1與第二構件2整合，而後從第二構件2的頂面2a移除FSW設備50。
如此，實施例3的接合方法被執行，使得：第二構件2係疊層於第一構件1上，以便覆蓋設置在第一構件1中之洞3的開口3a；位在洞3的開口3a上之第二構件2的那部分之構成材料係藉由使用摩擦熱來局部軟化或熔化；經由洞3的開口3a，將第二構件2之軟化或熔化的構成材料2c引進第一構件1之洞3內；以及固化如此引進洞3內之第二構件2的構成材料2c。如此能夠以低成本容易地接合第一構件1與第二構件2，它們為不同種類的構件。
需注意的是，可根據第一構件與第二構件之間的接合強度等等，適當設計設置在第一構件中之洞的形狀(縱向剖面形狀及橫剖面形狀)。
例如，在上述實施例中，為了獲得錨作用，朝向一表面(頂面)上之開口3a在直徑上連續縮減設置在第一構件1中之洞3，使得在開口3a中沿著垂直疊層方向(軸Xr方向)之方向的洞3之截面積被最小化。然而，發明人已證實下面事實：在此種事例中，由於洞3的錐形角等等，導致在第一構件1的洞3中固化之部位從第二構件2碎裂，使得第二構件2可與第一構件1分離，或者由於第二構件2的彈性等等，導致在第一構件1的洞3中固化之部位從洞3脫落。鑑於此，例如，如圖4A至4D所示，設置在第一構件1’中之洞3’可被形成，以便朝向一表面(頂面)上之開口3a’以步階方式在直徑上縮減。
另外，藉由適當組合連續地或以步階方式朝向一表面 (頂面)上之開口在直徑上縮減之縮減直徑部位、在第一構件的厚度方向(疊層方向)上具有相同內直徑之直線部位、及連續地或以步階方式朝向一表面(頂面)上之開口在直徑上增大之增大直徑部位來形成設置在第一構件中之洞。例如，如圖5所示，連續地或以步階方式朝向一表面(頂面)1a”上之開口3a”在直徑上縮減之縮減直徑部位4”(圖5中之連續在直徑上縮減的縮減直徑部位)可設置在設置於第一構件1”中之洞3”的下端側上，以及沿著第一構件1”的厚度方向具有相同內直徑之直線部位5”係可設置在其上端側上。
另外，無須說，在平面圖中，設置於第一構件中之洞的開口之形狀可以是大致圓形形狀(見圖6A)、大致橢圓形狀、大致細長洞形狀(見圖6B)、諸如矩形等多邊形狀等等。
[實施例4]
圖7為說明本發明的接合方法之實施例4的縱向剖面圖：圖7A為說明其疊層步驟圖；圖7B為說明其軟化-熔化驟圖；圖7C為說明其引進步驟圖；以及圖7D為說明其固化步驟圖。需注意的是，根據實施例4之接合方法係藉由使用上述根據實施例3的接合方法所使用之FSW設備50來執行。實施例4具體說明將具有從一表面(圖7中之頂面)1aA朝向另一表面(圖7中之底面)1bA所形成之洞(通孔)3A的由金屬構件、樹脂構件、木頭材料 等所製成之大致平坦形狀的第一構件1A接合到由包括熔化溫度係低於第一構件1A的構成材料之熔化溫度的材料之金屬構件、樹脂構件等等所製成的大致平坦形狀的第二構件2A之方法。
類似於上述根據實施例3之接合方法，根據實施例4之接合方法主要包括疊層步驟、軟化-熔化步驟、引進步驟、及固化步驟。
首先，在疊層步驟中，第二構件2A係疊層在第一構件1A上，以便覆蓋設置在第一構件1A中之洞3A的頂面1aA上之開口3aA，如圖7A所示。隨後，FSW設備50係定位及配置在第二構件2A的頂面2aA上，使得第一構件1A的洞3A之開口3aA位在軸Xr上，換言之，轉動工具部位51的插梢構件11係位在第一構件1A的洞3A之開口3aA上方，及第二構件2A的一表面(圖7中之頂面)2aA與插梢構件11、肩構件12、及夾箝構件54的鄰接表面11a、12a、54a鄰接。另外，大致平坦形狀的襯底構件(亦稱作底座工具)55係定位及配置，以便覆蓋第一構件1A的洞3A之底面1bA上的開口3bA。需注意的是，襯底構件55係藉由支撐構件(未圖示)所支撐，且第二構件2A及第一構件1A係藉由以夾箝構件54將第二構件2A及第一構件1A壓向襯底構件55之此種方式來支撐第二構件2A及第一構件1A。
隨後，執行類似於根據實施例3之接合方法的那些步驟之軟化-熔化步驟(見圖7B)、引進步驟(見圖7C)、 及固化步驟(見圖7D)，使得第一構件1A及第二構件2A係彼此接合，以便彼此整合在一起。
如此，實施例4的接合方法被執行，使得：第二構件2A係疊層於第一構件1A上，以便覆蓋設置在第一構件1A中之洞3A的一表面1aA上之開口3aA；位在洞3A的開口3aA上之第二構件2A的那部分之構成材料係藉由使用摩擦熱來局部軟化或熔化；經由第一構件1A之洞3A的開口3aA，將第二構件2A之軟化或熔化的構成材料2cA引進洞3A內；以及固化如此引進洞3A內之第二構件2A的構成材料2cA。如此能夠以低成本容易地接合第一構件1A與第二構件2A，它們為不同種類的構件。
另外，在實施例4之接合方法中，第一構件1A的洞3A被形成，以便從一表面1aA貫穿到另一表面1bA。因此，在引進步驟中，在存在於第一構件1A的洞3A中之諸如空氣等氣體正經由洞3A的另一表面1bA上之開口3bA排出的同時，可將第二構件2A之軟化或熔化的構成材料2cA引進第一構件1A的洞3A內。如此能夠容易地更牢固及強力地將第一構件1A接合到第二構件2A，藉以產生可更有效地增加第一構件1A與第二構件2A之間的接合強度之此種有利點。
需注意的是，類似於實施例3之接合方法，在實施例4的接合方法中，可根據第一構件與第二構件之間的接合強度等等，適當設計設置在第一構件中之洞的形狀(縱向剖面形狀及橫剖面形狀)。
也就是說，例如，如圖8A至8D所示，設置在第一構件1A’中之洞3A’係可形成，以便從另一表面(底面)1bA’上之開口3bA’朝向一表面(頂面)1aA’上之開口3aA’以步階方式在直徑上縮減。
另外，藉由適當組合連續地或以步階方式朝向一表面(頂面)上之開口在直徑上縮減之縮減直徑部位、在第一構件的厚度方向(疊層方向)上具有相同內直徑之直線部位、及連續地或以步階方式朝向一表面(頂面)上之開口在直徑上增大之增大直徑部位來形成設置在第一構件中之洞。例如，如圖9所示，連續地或以步階方式朝向一表面(頂面)1aA”上之開口3aA”在直徑上縮減之縮減直徑部位4A”(圖9中之連續在直徑上縮減的縮減直徑部位)可設置在設置於第一構件1A”中之洞3A”的底面上，以及沿著第一構件1A”的厚度方向具有相同內直徑之直線部位5A”係可設置在其上側上。
另外，例如，如圖10所示，朝一表面(頂面)1aA’’’中空之環狀溝槽5A’’’係可形成在以步階方式在直徑上縮減之第一構件1A’’’的那洞3A’’’之部分中(圖10中之洞3A’’’的外周圍部位中)，以及在上述引進步驟中第二構件之軟化或熔化的構成材料亦可引進溝槽5A’’’內，而後固化。在此事例中，能夠增加第一構件1A’’’與引進洞3A’’’內之第二構件的那構成材料之間的接觸面積，及能夠增加錨作用，藉以能夠進一步增加第一構件與第二構件之間的接合強度。
另外，無須說，在平面圖中，設置於第一構件中之洞的開口之形狀可以是大致圓形形狀、大致橢圓形狀、大致細長洞形狀、諸如矩形等多邊形狀等等。
[實施例5]
圖11為說明本發明的接合方法之實施例5的縱向剖面圖：圖11A為說明其疊層步驟圖；圖11B為說明其軟化-熔化驟圖；圖11C為說明其引進步驟圖；以及圖11D為說明其固化步驟圖。需注意的是，根據實施例5之接合方法係藉由使用上述根據實施例3、4的接合方法所使用之FSW設備50來執行。實施例5具體說明將具有從一表面(圖11中之頂面)1aB朝向另一表面(圖11中之底面)1bB所形成之線性洞(通孔)3B的由金屬構件、樹脂構件、木頭材料等所製成之大致平坦形狀的第一構件1B接合到由包括熔化溫度係低於第一構件1B的構成材料之熔化溫度的材料之金屬構件、樹脂構件等等所製成的大致平坦形狀的第二構件2B之方法。
類似於根據實施例3、4之接合方法，根據實施例5之接合方法主要包括疊層步驟、軟化-熔化步驟、引進步驟、及固化步驟。
首先，在疊層步驟中，第二構件2B係疊層在第一構件1B上，以便覆蓋設置在第一構件1B中之洞3B的開口3aB，開口3aB係形成在頂面1aB上，如圖11A所示。隨後，FSW設備50係定位及配置在第二構件2B的頂面2aB 上，使得第一構件1B的洞3B之開口3aB位在軸Xr上，換言之，轉動工具部位51的插梢構件11係位在第一構件1B的洞3B之開口3aB上方，及第二構件2B的一表面(圖11中之頂面)2aB與插梢構件11、肩構件12、及夾箝構件54的鄰接表面11a、12a、54a鄰接。另外，事先備製具有有著內直徑或橫截面積大於第一構件1B的洞3B之直徑或橫截面積(沿著垂直疊層方向的方向之洞3B的截面積)的凹下凹陷55a之襯底構件(亦稱作底座工具)55。然後，襯底構件55係定位及配置，以便襯底構件55覆蓋開口3bB係形成在底面1bB上之第一構件1B的洞3B之開口3bB，及襯底構件55的凹陷55a係與第一構件1B的洞3B相通。需注意的是，襯底構件55係藉由支撐構件(未圖示)所支撐，且第二構件2B及第一構件1B係藉由以夾箝構件54將第二構件2B及第一構件1B壓向襯底構件55之此種方式來支撐。
隨後，執行類似於根據實施例3、4之接合方法的軟化-熔化步驟之軟化-熔化步驟(見圖11B)。在引進步驟中，如圖11C所示，插梢構件11係沿著軸Xr方向向下移動，使得在插梢構件11下方所引導之第二構件2B的構成材料2cB被局部推進到第一構件1B的洞3B及襯底構件55的凹陷55a內。此時，例如，根據第二構件2B之軟化或熔化的構成材料2cB之體積、第一構件1B的洞3B及襯底構件55的凹陷55a之體積等等，沿著軸Xr方向以預定量向上移動肩構件12，使得插梢構件11的鄰接表面 11a及肩構件12的鄰接表面12a係位在大致相同高度上。
另外，在固化步驟中，如圖11D所示，軟化-熔化步驟中的第二構件2B之軟化或熔化的構成材料2cB(引進第一構件1B的洞3B及襯底構件55的凹陷55a內之第二構件2B的那構成材料以及留在洞3B四周之第一構件1B的頂面1aB上之第二構件2B的那構成材料)被固化，使得第一構件1B與第二構件2B整合。然後，從第二構件2B的頂面2aB移除FSW設備50，及從第一構件1B的底面1bB移除襯底構件55。
如此，實施例5的接合方法被執行成如下此種方法：第二構件2B係疊層於第一構件1B上，以便覆蓋設置在第一構件1B中之線性洞(通孔)3B的一表面1aB上之開口3aB；襯底構件55係設置於第一構件1B的另一表面1bB上，使得襯底構件55覆蓋第一構件1B的洞3B中之底面1bB上的開口3bB，及襯底構件55的凹陷55a與第一構件1B的洞3B相通；位在洞3B的開口3aB上之第二構件2B的那部分之構成材料係藉由使用摩擦熱來局部軟化或熔化；經由洞3B的開口3aB，將第二構件2B之軟化或熔化的構成材料2cB引進第一構件1B的洞3B及襯底構件55的凹陷55a內；以及固化如此引進洞3B及襯底構件55的凹陷55a內之第二構件2B的構成材料2cB。如此能夠以低成本容易地接合第一構件1B與第二構件2B，它們為不同種類的構件。
另外，在實施例5的接合方法中，在第一構件1B中 事先形成線性洞(通孔)3B。鑑於此，與實施例3、4的接合方法比較，例如能夠限制機械加工第一構件1B的洞3B所需之成本，藉以產生能夠限制藉此所製造的產品之製造成本的大幅增加之此種有利點。
另外，例如，在實施例3的接合方法中，朝向一表面(頂面)上之開口3a在直徑上連續縮減設置在第一構件1中之洞3，使得在開口3a中沿著垂直疊層方向(軸Xr方向)之方向的洞3之截面積被最小化。在此案例中，若第一構件1的強度低或第一構件1的厚度薄，例如，在圖3C所示之引進步驟等等中洞3的開口3a會變形。同時，在實施例5的接合方法中，設置在第一構件1B中之洞(通孔)3B具有線性形狀。因此，能夠在引進步驟等等中限制洞3B之開口3aB的變形，藉以產生第一構件1B能夠確實接合到第二構件2B之此種有利點。
需注意的是，類似於實施例3、4的接合方法，在實施例5的接合方法中，可根據第一構件與第二構件之間的接合強度等等，適當設計設置在第一構件中之洞的形狀(縱向剖面形狀及橫剖面形狀)。另外，例如，假若在固化步驟之後能夠容易地從第一構件的底面移除襯底構件，可適當設計形成在配置於第一構件之底面上的襯底構件中之凹陷的形狀。
另外，如圖12所示，例如形成在軸Xr四周且與襯底構件55的凹陷55a相通之環狀溝槽5B’係可形成在第一構件1B’的底面1bB’之部分中(對應於圖12之襯底構件 55的凹陷55a之外周圍部位)，及在引進步驟中第二構件之軟化或熔化的構成材料亦被引進溝槽5B’’’內，而後固化。在此案例中，能夠增加第一構件1B’與透過洞3B’引進之第二構件的那構成材料之間的接觸面積；及能夠增加錨作用，藉以能夠進一步增加第一構件與第二構件之間的接合強度。
[實施例6]
實施例1至5論及將具有大致平坦形狀之第一構件與第二構件彼此接合的組態。然而，可適當設定作為接合物件之構件的每一個之形狀。在像實施例1至5使用平坦形狀的第二構件之案例中，當在引進步驟中將第二構件的部分引進第一構件的洞等內時，第二構件之部分中的厚度在固化第二構件之軟化或熔化的構成材料時被減少，以便將第一構件接合到第二構件。鑑於此，若第二構件包括對應於事先引進第一構件的洞等內之部分的額外材料量，則需考慮到會限制接合第一構件到第二構件時之第二構件的厚度之減少。
圖13為說明本發明的接合方法之實施例6的縱向剖面圖：圖13A為說明其疊層步驟圖；圖13B為說明其軟化-熔化驟圖；圖13C為說明其引進步驟圖；以及圖13D為說明其固化步驟圖。需注意的是，根據實施例6之接合方法係藉由使用上述根據實施例3至5的接合方法所使用之FSW設備50來執行。實施例6具體說明將具有從一表 面(圖13中之頂面)1aC朝向另一表面(圖13中之底面)1bC所形成之洞3C的由金屬構件、樹脂構件、木頭材料等所製成之大致平坦形狀的第一構件1C接合到由包括熔化溫度係低於第一構件1C的構成材料之熔化溫度的材料之金屬構件、樹脂構件等等所製成的大致平坦形狀的第二構件2C之方法，第二構件2C在其一表面(圖13中之頂面)2aC上具有凸出2dC。
類似於根據實施例3至5之接合方法，根據實施例6之接合方法主要包括疊層步驟、軟化-熔化步驟、引進步驟、及固化步驟。
首先，在疊層步驟中，第二構件2C係疊層在第一構件1C上，以便第二構件2C覆蓋設置在第一構件1C中之洞3C的頂面1aC上之開口3aC，且第二構件2C的凸出2dC大致位在洞3C上方，如圖13A所示。此處，第二構件2C的凸出2dC被形成，以便位在FSW設備50的夾箝構件54內部。尤其是，凸出2dC被形成，使得其頂面與FSW設備50之插梢構件11及肩構件12的鄰接表面11a、12a鄰接。另外，第二構件2C的凸出2dC被形成，使得其體積與設置在第一構件1C中之洞3C的體積大致相同。隨後，FSW設備50係定位及配置在第二構件2C的頂面2aC上，使得第一構件1C的洞3C之開口3aC位在軸Xr上，換言之，轉動工具部位51的插梢構件11係位在第一構件1C的洞3C之開口3aC上方，及第二構件2C的一表面2aC與夾箝構件54的鄰接表面54a鄰接，及 第二構件2C的凸出2dC之頂面與插梢構件11和肩構件12的鄰接表面11a、12a鄰接。另外，大致平坦形狀的襯底構件55被定位及配置，以便覆蓋第一構件1C的洞3C之底面1bC上的開口3bC。需注意的是，襯底構件55係藉由支撐構件(未圖示)所支撐，且第二構件2C及第一構件1C係藉由以夾箝構件54將第二構件2C及第一構件1C壓向襯底構件55之此種方式來支撐。
然後，在軟化-熔化步驟中，插梢構件11及肩構件12繞著軸Xr整體地轉動，使得藉由使用產生在插梢構件11及肩構件12的鄰接表面11a、12a與第二構件2C之凸出2dC的頂面之間的摩擦熱來軟化或熔化包括凸出2dC之第二構件2C的構成材料，如圖13B所示。此時，沿著軸Xr方向以預定量向下移動肩構件12，及沿著軸Xr方向向上移動插梢構件11，使得在插梢構件11下方引導第二構件2C之軟化或熔化的構成材料2cC。
隨後，類似於根據實施例4之接合方法中的那些步驟之引進步驟(見圖13C)及固化步驟(見圖13D)被執行，使得第一構件1C及第二構件2C彼此接合，以便彼此整合在一起。
如此，實施例6的接合方法被執行，使得：具有與第一構件1C的洞3C大致相同體積之凸出2dC係形成在第二構件2C的一表面2aC上(與第一構件1C的鄰接表面相對之表面)；在軟化-熔化步驟中軟化-熔化包括凸出2dC之第二構件2C的構成材料；以及將第二構件2C的構 成材料引進洞3C內，而後固化。如此能夠在第一構件1C接合到第二構件2C時確實限制第二構件2C的厚度減少，並以大致齊平方式形成第二構件2C的一表面2aC，使得能夠大幅增加第一構件1C與第二構件2C之間的接合後之設計特徵等。
需注意的是，尤其是，根據實施例1至6之接合方法未具有對於作為接合物件之構件的種類上的限制。然而，發明人已證實第二構件較佳係由被組構成使得纖維材料係混合在熔化溫度係低於第一構件的構成材料之樹脂(基質樹脂)中的纖維強化樹脂構件製成。
尤其是，在第二構件係由被組構成使得纖維材料係混合在熔化溫度係低於第一構件的構成材料之樹脂(基質樹脂)中的纖維強化樹脂構件製成之案例中，在引進步驟中，包括在第二構件中之纖維材料被取向在洞的開口附近(圖14A至14D中之區域R)之疊層方向上(即、垂直於第一構件與第二構件之間的疊層平面之方向)，如圖14A至14D所示。然後，在那狀態中固化基質樹脂，藉此能夠有效增加第一構件與第二構件之間的接合強度。
尤其是，在第二構件所含有之纖維材料的纖維長度係大於第一構件的洞之開口的直徑等之案例中，第二構件所含有之纖維材料係一定取向在洞的開口附近之疊層方向上(即、增加取向在疊層方向上之纖維材料)，藉此能夠更有效增加第一構件與第二構件之間的接合強度。
需注意的是，在第二構件係由纖維強化樹脂構件所製 成之案例中，構成第二構件之樹脂(基質樹脂)可以是熱固性樹脂或熱塑性樹脂。熱固性樹脂的例子包括環氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂等。熱塑性樹脂可以是例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、AS(丙烯腈-苯乙烯)樹脂、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)樹脂、聚氯乙烯(PVC)、甲基丙烯酸樹脂、聚醯胺(PA)、聚酯、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚偏二氟乙烯、聚氧二甲苯、聚酚硫、聚醚醚酮、液晶聚合物、聚醚醯亞胺、聚硫醚、聚醯胺-亞醯胺、熱塑性環氧樹脂等等之一或更多個摻合物。另外，亦可引進主要含有熱塑性樹脂、及接枝樹脂及摻合樹脂之共聚合物，如、乙烯-氯乙烯共聚合物、乙酸乙烯酯-乙烯共聚合物、乙酸乙烯酯-氯乙烯共聚合物、胺基甲酸乙酯-氯乙烯共聚合物、丙烯酸改性聚丙烯、順丁稀二酸改性聚丙烯等。
另外，構成第二構件之強化纖維材料可以是例如諸如硼、礬土、碳化矽、氮化矽、及氧化鋯等陶瓷纖維、諸如玻璃纖維及碳纖維等無機纖維、諸如銅、鋼、鋁、及不銹鋼等金屬纖維、及諸如聚醯胺、聚酯、及纖維素等有機纖維的一或更多個摻合物。
另外，在實施例1至6中，為了將具有洞之第一構件接合到包括熔化溫度係低於第一構件的構成材料之熔化溫度的材料之第二構件，使用包括加熱器或摩擦攪拌焊接設 備之接合設備。然而，假若可將第二構件的構成材料軟化或熔化及可將第二構件之軟化或熔化的構成材料引進第一構件的洞內，則可使用任何設備。可藉由使用超音波振動之熱產生或者藉由使用事先加熱的熱板等來軟化或熔化第二構件的構成材料，來取代摩擦熱。另外，類似於實施例1、2，實施例3至6可被執行，使得在未使用藉由設備等的向下推進力之下將第二構件定位在第一構件上，及僅藉由重力將第二構件之軟化或熔化的構成材料引進第一構件的洞內。
另外，實施例1、2論及經由包括疊層步驟、軟化-熔化/引進步驟、及固化步驟之複數個步驟將第一構件接合到第二構件的組態，以及實施例3至6論及經由包括疊層步驟、軟化-熔化、引進步驟、及固化步驟之複數個步驟將第一構件接合到第二構件的組態。然而，無須說，在軟化或熔化構成材料的同時，經由洞的開口可將第二構件的構成材料引進第一構件的洞內，及在將構成材料引進洞內的同時，在第一構件的洞中可固化第二構件的構成材料。
如此，已參考圖式說明本發明的實施例，但是本發明的具體組態並不侷限於上述實施例。即使具有未脫離本發明的主旨之範圍內的設計變化，它們仍包括在本發明中。
1‧‧‧第一構件
1a‧‧‧頂面
2‧‧‧第二構件
2a‧‧‧頂面
2c‧‧‧構成材料
3‧‧‧凹洞
3a‧‧‧開口
30‧‧‧接合設備
31‧‧‧加熱器
31a‧‧‧鄰接表面
34‧‧‧夾箝構件
34a‧‧‧鄰接表面

Claims (8)

  1. 一種接合方法，用以將第一構件接合於第二構件，該第一構件具有在至少一表面上開口的洞，該第二構件由纖維強化樹脂構件所製成，該纖維強化樹脂構件被組構成在熔化溫度低於該第一構件的構成材料的熔化溫度之樹脂中混合了纖維材料，該接合方法包含：將該第二構件疊層於該第一構件上，以便覆蓋該洞的第一開口；在軟化或熔化該洞的該第一開口上方之該第二構件的該樹脂時，將該第二構件中所含有的該纖維材料定向在疊層方向上；藉由將該纖維強化樹脂構件推進來將混合有軟化或熔化的該樹脂之該纖維強化樹脂構件經由該第一開口引進該洞內；及固化被引進該洞內的該樹脂。
  2. 根據申請專利範圍第1項之接合方法，其中：該第二構件包括長度大於該洞的該第一開口的直徑之該纖維材料。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之接合方法，其中：該第一構件的該洞具有縮減直徑部位，該縮減直徑部位連續地或以步階方式朝向該第一開口在直徑上縮減。
  4. 根據申請專利範圍第3項之接合方法，其中：將該第一構件的該洞的沿著垂直於該疊層方向的方向 的截面積在該第一開口處最小化。
  5. 根據申請專利範圍第1至4項之接合方法，其中：該第一構件的該洞被形成為從該一表面貫穿到與該一表面相對的另一表面。
  6. 根據申請專利範圍第5項之接合方法，其中：配置襯底構件，該襯底構件被組構成覆蓋該洞的形成於該另一表面上的第二開口。
  7. 根據申請專利範圍第6項之接合方法，其中：該襯底構件包括凹陷，該凹陷透過該洞的形成於該另一表面上的該第二開口而與該洞相通，且該凹陷被組構成該凹陷的沿著垂直於該疊層方向的該方向的截面積大於該另一表面上的該第二開口的截面積；以及在引進及固化該第二構件的該樹脂時，將該第二構件的該樹脂引進該凹陷及該洞內，而後固化。
  8. 根據申請專利範圍第1至7項中任一項之接合方法，其中：在引進及固化該第二構件的該樹脂時，藉由使用摩擦熱來軟化或熔化該第二構件的該樹脂。
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