TWI391199B - 摩擦攪拌方法 - Google Patents

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Description

摩擦攪拌方法
本發明係有關於用於接合或加工低導熱係數、高溫之金屬以及金屬合金之摩擦攪拌方法。
在本說明書中，本發明人定義「高溫金屬以及金屬合金」為熔融溫度高於鋁的熔融溫度(亦即，高於約700℃)之金屬以及金屬合金。本發明人定義「低導熱係數金屬以及金屬合金」為導熱係數小於鋁的導熱係數(通常小於250 W/mK，較佳低於150 W/mK，且最佳是低於100 W/mK)之金屬以及金屬合金。高溫、低導熱係數金屬以及金屬合金具有高熔點以及高強度，並且通常包括鐵合金、以及含有鎳、鈷、鉻、鉬、鎢、鋁、鈦、鈮、鉭、錸、以及鋯之材料。這些材料類型中有一些可稱為超級合金。這些材料類型亦可包括鈦合金，鈦合金可廣泛使用於高性能航空與航太科技以及其他應用。
低導熱係數、高溫之金屬以及金屬合金在習用上係以熔接方法加以接合，但業已確定的是使用摩擦攪拌銲接(friction stir welding,FSW)將有利於接合低導熱係數、高溫之金屬以及金屬合金。
摩擦攪拌銲接係將材料比工件材料更硬之探針置入於接合區域以及該等工件位於該接合區域其中一側之面對部分，於該探針與該等工件之間進行相對循環(cyclic)運動(例如旋轉、繞軌道運行或往復運動)，藉此產生摩擦熱而令該面對部分產生塑化現象(plasticised condition)；可選擇性朝該接合區域之方向中在該工件與該探針之間進行相對運動；移除該探針；以及允許該塑化部份與該工件固定以及接合在一起。於歐洲專利第EP－A－0615480號案以及世界專利第WO 95/26254號案中係說明了摩擦攪拌銲接之例子。
摩擦攪拌銲接之優點業已廣泛地報導於先前技術中，特別是相較於習知之熔融銲接(fusion welding)技術。這些優點包括不需使用消耗物或填料、長銲接僅有低變形、少許前加工處理(little preparation)、固態(無煙、不會產生氣孔或濺出物、減少熱輸入、以及避免固化已熔融的銲接工具)、接合上極佳的機械特性以及外型特色(forming characteristics)。
摩擦攪拌工具亦可用於處理單一工件。於摩擦攪拌加工(Friction Stir Processing,FSP)中，係將摩擦攪拌銲接所常用之工具移動通過單一工件之材料，以透露該材料之特性的改變，而不是沿著接合線移動來產生銲接。該工具之熱機械再加工動作能於微結構、物理特性(塑變行為、強度等)以及化學特性(抗腐蝕等)中導出特定局部改變。摩擦攪拌加工亦使用於固定以及修理鑄件與其他結構，以有助於移除孔隙以及改善例如汽缸罩鑄件之通道/汽門(port)周圍的特性。摩擦攪拌加工之例子可見於美國專利第6712916B號案、歐洲專利第EP－A－1160029號案、日本專利第2005－324240A號案、美國公開第2006－0032891A號案、以及美國專利第6994916B號案。
摩擦攪拌工具通常包括從較大直徑之平面、圓頂或圓錐形肩部突伸之簡單圓筒或略呈圓錐形探針或「凸銷(pin)」。此類型工具之典型例子係說明於英國專利第GB－A－2306366號案。此種簡單凸銷工具之許多改良也已見於先前技術。於先前技術中已習知的另一種常見工具類型係為「繞線工具(bobbin tool)」，如歐洲專利第EP－A－0615480號案中所述。此種類型的工具克服了對支撐構件(backing member)之需求，該支撐構件通常係用來對抗由工件上之工具的動作所產生的力量。
該工具之其他例子係習知的，視應用而定包括具有織紋(texture)表面之工具、有螺紋以及有溝之凸銷、含有可更換式凸銷以及肩部之工具、以及不同材料組合。於世界專利第WO 95/26254號案、世界專利第WO 02/092273號案、美國專利第6277430B1號案、世界專利第WO 99/52669號案、歐洲專利第EP－A－1361014號案、以及美國專利第6676004B1號案以及許多其他專利中可找到這些工具之例子。
使用摩擦攪拌銲接而常常進行連接之典型工件材料係為低熔融溫度材料所構成，且在本說明書中一般係稱為低溫金屬或材料。這些材料中最常見於進行摩擦攪拌銲接的材料係為含有鋁、鎂、銅、鉛以及其他類似材料之金屬。
藉由摩擦攪拌銲接進行高溫材料連接之許多工作已行之有年，且相當成功。然而當對高溫材料進行摩擦攪拌銲接法時的其中一個主要問題在於選擇正確的工具材料，而習知技術已使用的工具材料是難熔金屬(refractory metals)或陶瓷材料。
世界專利第WO 99/52669號案考慮使用純鎢、鎢錸合金以及碳化鎢作為鐵材料；以及鈷材料、陶瓷或金屬陶瓷材料(cermet materials)作為其他高溫應用。
世界專利第WO 01/85385號案有關一種使用工具對金屬複合材料(Metal matrix composites,MMCs)、鐵合金、非鐵合金、以及超級合金等材料所構成之摩擦攪拌銲接，其中凸銷以及肩部至少包括由超級磨料材料所構成之塗層(coating)。此超級磨料材料通常為多晶立方氮化硼(polycrystalline cubic boron nitride,PCBN)。
英國專利第GB 2402905號案說明一種由以鎢為主的難熔材料所製成之工具，該工具有助於銲接如鎳以及鈦合金的高強度材料。
使用具有標準幾何形狀(standard geometry)的鎢－錸工具來連接某種鈦等級業已得到適當之銲接品質，雖然經報導的是，此種技術會因肩部速度快之故，於銲接頂面與底面之間呈熱不平均狀態、蟲孔缺陷、以及閃光問題，且此種工具類型會產生劣化。(見於2004年於法國梅斯舉辦之第五屆摩擦攪拌銲接法座談會中，電Loftus等人所提出之「摩擦攪拌銲接Beta 21S鈦之概論」)。於此論文中亦提出克服前述缺失之方法，包括使用繞線工具來平均熱輸入。
美國專利第A－2003/0201307號案說明另一種摩擦攪拌銲接工具之例子，其中，探針係延伸於兩肩部之間，其中一個肩部隨著該探針而轉動，另一個肩部則不隨著該探針而轉動。如此可由該二肩部提供不同的表面加熱速率，而有利於搭疊(lap)需要不同銲接參數之相異特性的銲接材料。
使用先前技術所提及之工具來進行摩擦攪拌銲接以及加工高溫材料時顯然有許多問題，不僅會劣化工具材料，而且通常在進行摩擦攪拌銲接以及加工高溫材料時會產生高熱量以及應力。當欲控制高溫材料中之熱輸入時亦會產生問題，不但是因為工具之溫度會過高，亦會因為工件過熱以及整個銲接外型熱不平均之故，如Loftus等人所提及，會導致接合特性變差。在某些高溫材料中，這樣的結果通常係肇因具有相對較大摩擦表面之工具肩部於賦予凸銷足夠之速度(velocity)來促進材料混合時所提供之高熱輸入所致。雖然對於冷卻工件之努力已成功而能伸長工具壽命，但對於接合特性卻僅具有限的效果。縮減工具之肩部部分的直徑可降低熱輸入，但亦會導致材料無法充分固化以及產生大量閃光。
根據本發明之第一態樣，一種摩擦攪拌方法包括將摩擦攪拌工具之轉動探針置入一工件或一對工件間之接合區域，該工件或各工件為低導熱係數、高熔點之金屬或金屬合金，其中該探針從單一肩部延伸而接觸該工件(該等工件)並且相對於該肩部而轉動。
根據本發明之第二態樣，一種摩擦攪拌方法包括將摩擦攪拌工具之轉動探針置入一工件或一對工件間之接合區域，該工件或各工件係介於第一與第二肩部之間而令該第一與第二肩部接觸該工件(該等工件)之相對側，並且該工件或各工件係相對於該二個肩部而轉動。
本發明人業已詳細研究摩擦攪拌銲接(FSW)所用之高溫材料，特別是金屬，並且注意到這些高溫、低導熱係數材料所產生的過多熱量，此過多熱量已證明為最嚴重之問題。由摩擦攪拌銲接工具所產生之熱量傾向於保持局部圍繞銲接區域，此能導致工件材料之過熱。
即使縮減該肩部之直徑(以減少表面熱輸入)仍無法克服表面過熱的問題。然而，藉由本發明，可控制熱輸入同時保持足夠之混合以及固化動作。
因此，於本發明中，該探針係與任何肩部分開地轉動。這是因為接合低導熱係數、高溫金屬時最有利的是令表面加熱之來源與內部加熱之來源間不存在直接相互依賴的關係，諸如以任何固定探針/肩部態樣使用摩擦攪拌銲接工具時所存在之相互依賴關係。該肩部(或該等肩部)以及該探針之完全分開轉動可令之與提供至材料且通過該材料的熱輸入無關。尤其是，由凸銷可賦予足夠之速度來混合材料，同時該肩部(該等肩部)提供該材料表面充分之固化，而不會令表面過熱。
通常相對於該工件而言為固定的但相對於該探針係緩慢轉動之分開的該肩部(該等肩部)係施加非常少量的熱量(如果有)至該銲接表面，並且因此避免了見於習知摩擦攪拌銲接使用高溫、低導熱係數材料中之表面過熱問題。當單一肩部係提供且該肩部係位於該工件之頂面之對面時，即便可使用階狀探針結構，摩擦攪拌銲接工具中通常只有探針元件在轉動。此種轉動的探針會產生摩擦攪拌銲接加工所需要的熱量，且可於高溫、低導熱係數材料中產生良好的銲接品質。
已知的是提供具有分開的探針以及肩部之摩擦攪拌銲接工具，但從未證實此種工具於使用在銲接高溫材料中可產生特定優點。
舉例來說，日本專利第2004－358513A號案說明一種用於接合具有相當低的壓碎強度(擠壓)以及細微特徵之材料的摩擦攪拌銲接工具。此技術使用加熱工具以及獨立的肩部以降低凸銷/肩部之幾何形狀依賴關係(geometric dependence)，並且因而縮減凸銷尺寸以及連接不同幾何形狀時所需之下墜力(downforce)。但於此技術中從來不曾藉由摩擦攪拌銲接來解決銲接高溫材料之問題。
美國專利第6,811,632B號案說明一種使用摩擦攪拌銲接來接合熱塑性材料之方法以及裝置。該發明態樣涉及使用包括分開的凸銷以及固定的限制表面之工具。該發明企圖解決熱塑性材料因為轉動肩部之動作而引起吹開材料之課題。此發明主要係用於接合熱塑性材料且毫未建議使用具有類似特徵之裝置來接合該金屬。此專利所建議的是一種對金屬進行摩擦攪拌銲接時並不會對塑料進行摩擦攪拌銲接之方法，反之，對塑料進行摩擦攪拌銲接時就不對金屬來進行摩擦攪拌銲接。基於塑料與金屬所完全不同之特性已對此建議陳述許多理由。這包括在加工期間塑料會熔融但金屬不會熔融、對金屬需要賦予一定量之下墜力以促進材料之固化以及垂直流動而對塑料則不需要之事實。該專利亦強烈地指出導引通過該固定表面之熱量係為加工塑料之成功關鍵。此專利純粹針對塑料接合，而未提及使用此技術來接合金屬。該專利還特別提到需要限制構件來提供限制而非壓力。在垂直方向中之壓力會對材料有不同的影響並且會對塑料造成問題。由於該專利甚至會更進一步從塑料移除高溫材料固有之特性，而非金屬，因此可預期的是專利不會採取反方向之做法。
歐洲專利第EP－A－1021270號案有關一種使用摩擦攪拌銲接來接合工件之裝置。該專利之態樣涉及使用可彼此移動之凸銷以及本體(依照典型的摩擦攪拌銲接工具，該本體最下面之部分係為肩部)，以允許該凸銷以及本體相對於彼此進行不同圖案(pattern)之移動。該專利說明使用完全固定的本體由於缺乏藉由該肩部區域所產生之熱量，因此需要另外供應熱量至該接合區域。此專利企圖解決接合期間有關改變工件之厚度以及供應額外材料之課題。然而該專利不曾企圖解決藉由摩擦攪拌銲接來銲接高溫材料之問題，且對於使用固定肩部以及連接高溫材料之間並無明顯的關聯性。由於高溫材料有獨特的特性之故，所屬技術領域中具有通常知識者可預料到需要輸入更多的熱量。
與摩擦攪拌銲接(FSW)一樣，本發明係可應用於其他摩擦攪拌應用中，包括摩擦攪拌加工、摩擦攪拌點銲接、摩擦攪拌鑿溝(channelling)、以及使用高溫材料之其他應用。然而，雖然顯而易懂的是本發明較佳特徵係亦可應用於其他應用中，但將主要參考摩擦攪拌銲接來說明本發明。
此方法亦可使用於接合非平面接合幾何形狀，諸如管件之內徑或外徑、角落或倒角(fillet)、或者甚至是階狀元件。在這些例子中，該肩部例如可設計成非轉動滑塊形式，以順著該元件之形狀或欲形成銲接之形狀。此外，本發明亦可應用於連接兩個以上之工件。
為了更進一步改善接合品質，可對一個或更多個肩部(該等肩部)以及探針施加表面塗層或表面處理。這些塗層或處理可展現低摩擦、抗磨損、抗高溫、抗擴散、以及低反應度與固態潤滑之特性。表面處理之例子包括氮化、滲碳(carburizing)、以及碳氮共滲(nitro－caburizing)。表面塗層之例子包括：諸如氧化鋁、氧化鋯(zirconia)、氮化矽與賽隆(sialon，氮氧化矽鋁)之陶瓷；以及諸如鉬、鑄鐵、以及多晶立方氮化硼(PCBN)之難熔金屬。
可施加惰性遮蔽氣體通過該肩部以及環繞該滑塊，以避免氧化以及幫助冷卻。例子包括氬以及氦。
可先進行預加熱，以於銲接之前先軟化材料。
可冷卻(水、氣體、散熱器)該肩部(該等肩部)。
可進行後加熱/冷卻，以控制在工具後由該工件材料所經歷之熱循環。
可使用雙探針法來降低所產生之橫向力(lateral force)，並且改善銲接品質與工具壽命。於此例子中，可設置延伸通過於單一肩部中個別孔洞之兩個轉動探針，該等探針不是與該探針之移動方向一致便是略為偏置。該等探針可具有不同的尺寸(長度及/或寬度)並且可反轉。
亦可於加工工件材料之不同區域時提供多個探針。
在銲接運轉期間，於該肩部(該等肩部)保持接觸該工件之際，可逐漸縮回該探針元件以漸漸結束該銲接，或者可延伸/縮回該探針元件以加工該元件較厚/較薄之區段。
該肩部或各該肩部將正常地為固定滑塊，但於接合操作期間可做成是緩慢滑動的或緩慢環繞的。通常，係以比該肩部(該等肩部)快至少10倍之速度來轉動該探針，而該肩部(該等肩部)則通常以不超過轉數為每分鐘50轉之速度進行轉動。
優先的是由超過一種類型之材料或超過一個片體來構成該肩部或各該肩部，並且使用高溫或特殊塗層嵌入件(insert)來包含靠近該轉動探針之材料。舉例來說，可主要以鎳基合金來構成肩部，但於該探針延伸通過之孔洞周圍形成嵌入件，而該嵌入件則由諸如上述提及之陶瓷或難熔金屬所製成。
該探針可藉由滑塊軸承來耦接該肩部或各該肩部，或者可於該探針與該肩部或各該肩部之間設置小間隙。
可使用雙肩部法，就像在頂面設置肩部一樣，可設置適當的接設件，以藉由該探針上之適當軸承或凸銷或者用其他辦法來將肩部固定於該工件下方。因此，第二個肩部相對於該探針而言可為固定或緩慢移動的。
該肩部(該等肩部)於使用時將正常地接受主動施加負載，典型地為500至5000公斤，通常約為3000公斤。
可接合或加工之許多不同材料類型及組合包括：鈦及合金鐵、鋼及其他合金鎳及合金釩及合金鉻及合金錳及合金鈷及合金鋯及合金鈀及合金鉿及合金鉑及合金
本發明可接合相異的材料組合。由於僅由該探針所提供之加熱與混合區很窄，該接合區域之位置可為諸如優先混合以及加熱一個材料而非其他材料。這麼做尤其有利的是，接合特性通常會因為形成金屬互化物(intermetallic compound)而受到限制。所降低之表面加熱可能會限制形成金屬互化並且可用來接合許多以前無法銲接之相異的材料組合。事實上，可使用本說明書中所述之摩擦攪拌工具來接合高溫、低導熱係數之金屬以及金屬合金以外之許多相異的材料。
除了有助於成功接合高溫材料之外，前述方法亦於接合時提供接合區域平均的熱輸入。該方法可量身訂作地給予特定接合特性以及微結構。使用該滑塊所得到的接合表面平整性通常遠佳於使用其他技術所產生的品質，包括摩擦攪拌以及熔融技術。
本方法之其他優點包括：有能力於高溫、低導熱係數材料以穩定的摩擦攪拌銲接加工來獲得良好品質之銲接。
相較於習知摩擦攪拌銲接(於此銲接過熱為限制因子)可改善高溫、低導熱係數材料之銲接速度。
相較於習知摩擦攪拌銲接可改善高溫、低導熱係數材料之銲接根(root)品質，如同僅用轉動探針一樣，會令通過銲接所輸入之熱量更平均。
由於可更平均分佈銲接中之熱量，因此可能減少摩擦攪拌銲接工具磨損以及改善工具壽命。
使用做為分開部件之轉動探針可減少用於摩擦攪拌銲接工具所需之高溫材料份量，如此可使用高階或更高品質的材料、給予改善的工具效能。
使用非轉動滑塊肩部以及降低表面熱輸入可降低銲接污染之可能性，尤其是當接合諸如鈦之材料時，因為該肩部會把該接合或加工區域與外部環境隔離之故。
以下將參考附圖來說明根據本發明之方法所進行的方法與裝置之一些例子。
第1以及第2圖係說明使用習知摩擦攪拌銲接方法來銲接高溫材料之問題，於此例子中，兩工件係由Ti－6Al－4V之鈦合金所製成。如於這兩圖中所看到的，接合表面的總過熱(gross overheating)會導致材料過度軟化、不當的材料污染以及不良的材料平整性。於第1圖中，直徑25公釐(mm)之肩部係使用直徑15公釐之探針，而該探針以轉數為分鐘200轉之速度轉動並且以每分鐘100公釐之速度移動。於第2圖中，直徑15公釐之肩部係使用直徑6公釐之探針或凸銷，而該探針或凸銷以轉數為每分鐘250轉之速度轉動並且移動速度在每分鐘60至90公釐之間。
第3圖說明用於實施本發明之方法的簡單裝置之例子。於此例子中，伸長的探針1於機器主軸2施加負載之下延伸至位於一對對接在一起的高溫金屬工件8,9間之接合區域7中。該機器主軸係形成軸頸於主工具頭軸承3中，而該主工具頭軸承3則隨後由做為肩部元件且亦位於負載下之非轉動滑塊4予以支撐。該探針可為諸如鎢或鉬之難熔合金所製成或者可為包括鋁、鋯或類似物所製成之陶瓷。該滑塊4通常係由鎳基合金或其他高溫材料所製成並且具有嵌入件，如前所述，該嵌入件位於靠近該探針1之處。
於使用時，係以高速轉動該機器主軸2並且接著帶動該探針1轉動，例如轉數為每分鐘10至1000轉，通常轉數為約每分鐘500轉，並且係將該探針1插設於該等工件8,9之間。然後於箭頭10之方向中於施加負載之下移動該探針與接觸該等工件8,9的上表面之滑塊4，以便沿著接合區域5來一起摩擦攪拌銲接該等工件。由該滑塊4所橫跨且並未轉動之區域係以元件符號6標示之。
於第3圖中所顯示的係為基本之裝置，於第4圖中則顯示更實際之實施例。第4圖說明包括主殼體20之摩擦攪拌銲接工具，該主殼體20係藉由主軸軸承11而轉動自如地支撐機器主軸13，該機器主軸13之上端將連接至驅動轉子，以轉動自如地驅動該機器主軸，該機器主軸13之下端則由固定至該殼體20之主工具頭軸承14所支撐。
設於保持器中之摩擦攪拌銲接探針17係連接至該機器主軸13之端部並且凸伸通過該殼體20之下部15中所形成的開口21。
該殼體20之下部15支撐相當於習知摩擦攪拌銲接工具之肩部的非轉動滑塊元件18，該滑塊元件具有位於中央、高溫材料製成之插塞22，該插塞22係插入該開口21中且該開口21係作為該探針17延伸通過之孔洞。
可供應惰性遮蔽氣體通過進入孔12，並使惰性遮蔽氣體通過排出孔16而排出。
第5圖係使用第4圖中所示之裝置以Ti－6Al－4V之鈦合金所形成的對接銲接之相片。於此例子中，該探針之直徑為8公釐，以轉數為每分鐘300轉進行轉動且以每分鐘80公釐之速度移動。應注意的是，並未進行後銲接平整(post－weld finishing)，但可看到的是業已得到改善很大的接合結果。於第6圖之橫剖視圖中亦顯示相同的接合結果。
1、17．．．探針
2．．．機器主軸
3、14．．．主工具頭軸承
4．．．非轉動滑塊
5、7．．．接合區域
6．．．滑塊所橫跨且並未轉動之區域
8、9．．．工件
10．．．箭頭
11．．．主軸軸承
12．．．進入孔
13．．．機器主軸
15．．．下部
16．．．排出孔
18．．．滑塊元件
20．．．殼體
21．．．開口
22．．．插塞
第1以及第2圖係說明使用習知摩擦攪拌銲接方法於高溫材料之間進行接合的現象之照片；第3圖係以第一實施例之摩擦攪拌銲接裝置進行根據本發明之方法之概略示意圖；第4圖係透過第二實施例之裝置進行根據本發明之方法之剖視圖；第5圖係使用根據本發明之方法所形成的對接銲接之相片；以及第6圖係第5圖中所示銲接之橫向示意照片。
1．．．探針
2．．．機器主軸
3．．．主工具頭軸承
4．．．非轉動滑塊
5．．．接合區域
6．．．滑塊所橫跨且並未轉動之區域
7．．．接合區域
8、9．．．工件
10．．．箭頭

Claims (15)

  1. 一種摩擦攪拌方法，包括將摩擦攪拌工具之轉動探針置入一工件或一對工件間之接合區域，該工件或各工件為低導熱係數、高熔點之金屬或金屬合金，其中，該探針從單一肩部延伸而接觸該工件(該等工件)並且相對於該肩部而轉動，並且該肩部係相對於該探針而緩慢轉動。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，復包括用於接合一對工件時，沿著該等工件間之接合線來移動該工具。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，復包括用於加工一工件時，沿著沿該工件延伸之線來移動該工具。
  4. 一種摩擦攪拌方法，包括將摩擦攪拌工具之轉動探針置入一工件或一對工件間之接合區域，該工件或各工件為低導熱係數、高熔點之金屬或金屬合金，其中，該探針從單一肩部延伸而接觸該工件(該等工件)並且相對於該肩部而轉動，並且該肩部係未相對於該工件(該等工件)而轉動。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中，該肩部或各肩部之形狀係與其對接之該工件(該等工件)的表面或數個表面一致。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中，係對該肩部及該探針之其中一者或二者提供展現低摩擦、抗磨損、抗高溫、抗擴散、低反應度及固態潤滑之其中一者或更多者之表面塗層或表面處理。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，復包括供 應遮蔽氣體至該肩部與該工件(該等工件)間之區域。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，復包括供應冷卻劑及/或潤滑劑至該肩部與該工件(該等工件)間之區域。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法，其中，該肩部係由超過一片片體所構成，該片體係靠近具有高熔點之該探針。
  10. 一種摩擦攪拌方法，包括將摩擦攪拌工具之轉動探針置入一工件或一對工件間之接合區域，該工件或各工件為低導熱係數、高熔點之金屬或金屬合金，其中，該探針延伸於第一與第二肩部之間而接觸該工件(該等工件)之相對側，並且該探針係相對於該等肩部而轉動。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中，該等肩部之其中一者或二者並未相對於該工件(該等工件)而轉動、或者係相對於該探針而緩慢轉動。
  12. 如申請專利範圍第1至4、10及11項中任一項之方法，其中，該工件或各工件係選自包括下列材料之群組：鈦(Ti)及合金，鐵(Fe)、鋼及其他合金，鎳(Ni)及合金，釩(V)及合金，鉻(Cr)及合金，錳(Mn)及合金，鈷(Co)及合金， 鋯(Zr)及合金，鈀(Pd)及合金，鉿(Hf)及合金，鉑(Pt)及合金。
  13. 如申請專利範圍第1至4、10及11項中任一項之方法，其中，用於接合一對工件時，該等工件係由不同材料所製成。
  14. 如至少申請專利範圍第2項或第3項之方法，其中，當該工具接近該線之終點時，該探針於轉動之際係縮回，而該肩部則維持接觸該工件(該等工件)。
  15. 一對低導熱係數、高熔點之金屬或金屬合金之工件，係由如申請專利範圍第1至4、10及11項中任一項之方法加以接合。
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