TWI613024B - 接合方法以及複合壓延材之製造方法 - Google Patents

接合方法以及複合壓延材之製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI613024B
TWI613024B TW105102633A TW105102633A TWI613024B TW I613024 B TWI613024 B TW I613024B TW 105102633 A TW105102633 A TW 105102633A TW 105102633 A TW105102633 A TW 105102633A TW I613024 B TWI613024 B TW I613024B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
metal member
rotary tool
joining
inclined surface
tool
Prior art date
Application number
TW105102633A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201636139A (zh
Inventor
Hisashi Hori
Original Assignee
Nippon Light Metal Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Light Metal Co filed Critical Nippon Light Metal Co
Publication of TW201636139A publication Critical patent/TW201636139A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI613024B publication Critical patent/TWI613024B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/127—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding friction stir welding involving a mechanical connection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1225—Particular aspects of welding with a non-consumable tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1245—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
    • B23K20/125—Rotary tool drive mechanism
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B23K20/1245—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding characterised by the apparatus
    • B23K20/1255—Tools therefor, e.g. characterised by the shape of the probe
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/233—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
    • B23K20/2333—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer one layer being aluminium, magnesium or beryllium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/12—Copper or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18—Dissimilar materials

Abstract

本發明提出一種能夠良好接合不同種類的金屬構件的接合方法，包括：準備步驟，準備第一金屬構件(1)及第二金屬構件(2)，第一金屬構件(1)具備第一上面(1b)、第一下面(1c)以及連接第一上面(1b)及第一下面(1c)的第一傾斜面(1a)，第二金屬構件(2)具備第二上面(2b)、第二下面(2c)以及連接第二上面(2b)及第二下面(2c)的第二傾斜面(2a)；靠合步驟，靠合第一傾斜面(1a)及第二傾斜面(2a)以形成靠合部(J)；以及接合步驟，僅從第一上面(1b)插入旋轉的該旋轉工具(F)，且在僅攪拌桿(F2)接觸至少第一金屬構件(1)的狀態下，沿著靠合部(J)相對移動旋轉工具(F)，接合第一金屬構件(1)及第二金屬構件(2)。

Description

接合方法以及複合壓延材之製造方法
本發明係有關於接合方法及複合延壓材之製造方法。
例如，專利文獻1揭露了用旋轉工具摩擦攪拌接合材料不同的兩個金屬構件的技術。習知的摩擦攪拌接合中，會將旋轉工具的攪拌桿插入靠合部，將軸肩部的下端面壓向兩金屬構件數釐米左右，再沿著靠合部使旋轉工具相對移動。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2002-66765號公報
習知的摩擦攪拌接合中，利用旋轉工具的攪拌桿與軸肩部使兩金屬構件的靠合部被摩擦攪拌，但當兩金屬構件的軟化溫度差大的情況下，要良好地接合兩金屬構件的靠合部就相當困難。
一般要摩擦攪拌接合軟化溫度不同的兩金屬構件的靠合部的情況下，需要調節接合條件，加大入熱量使軟化溫 度高的金屬構件軟化。例如，要摩擦攪拌接合鋁合金構件與銅合金構件的靠合部的情況下，因為銅合金構件的軟化溫度比鋁合金構件的軟化溫度高，所以需要調節接合條件，加入入熱量使銅合金構件軟化。在這種加大入熱量的接合條件下，當鋁合金構件與銅合金構件被攪拌接合，Al/Cu的界面的面積增加，且Al/Cu的界面會發生相互擴散，Al-Cu相變成液相，從接合部產生許多毛邊而導致接合不良。又，再減小入熱量的接合條件下，銅合金構件無法充分軟化，因此旋轉工具與銅合金構件之間的摩擦阻抗變得過大，施加至旋轉工具或摩擦攪拌裝置的負荷增加而造成接合困難。
又，在入熱量增大的接合條件下進行摩擦攪拌接合時，當旋轉工具的軸肩部接觸不同的兩金屬構件時，入熱量會變得更大，因此這些構件的溫度會更加上升，可能導致接合部會產生較多的毛邊而造成接合不良。又，在入熱量減小的接合條件下進行摩擦攪拌接合時，當旋轉工具的軸肩部接觸不同的兩金屬構件時，摩擦阻抗更加增大，因此有可能如上所述，施加到摩擦攪拌裝置的負荷增大而造成接合困難。
另外，因為將金屬構件的軟化溫度(K)假設為大致與金屬構件的熔點(K)成比例並不會造成問題，所以在本說明書中，會將軟化溫度高的金屬構件當作熔點高的金屬構件，將軟化溫度低的金屬構件當作熔點低的金屬構件。
從上述的觀點來看，本發明的目的是提供一種接合方法及複合壓延材的製造方法，能夠良好地接合不同種類的金屬構件。
為了解決上述問題，本發明提出一種接合方法，使用具備前端較細的攪拌桿的旋轉工具來接合材料不同的一對的金屬構件，包括：準備步驟，準備第一金屬構件及第二金屬構件，其中該第一金屬構件具備第一上面、第一下面以及連接該第一上面及該第一下面的第一傾斜面，該第二金屬構件具備第二上面、第二下面以及連接該第二上面及該第二下面的第二傾斜面，其中該第二金屬構件的熔點比該第一金屬構件高；靠合步驟，靠合該第一傾斜面及該第二傾斜面以形成靠合部，其中該第一上面及該第一傾斜面所構成的第一上交線比該第一下面及該第一傾斜面所構成的第一下交線更靠該第二金屬構件側，且該第二下面及該第二傾斜面所構成的第二下交線比該第二上面及該第二傾斜面所構成的第二上交線更靠該第一金屬構件側；以及接合步驟，僅從該第一上面插入旋轉的該旋轉工具，且在僅該攪拌桿接觸至少該第一金屬構件的狀態下，沿著該靠合部相對移動該旋轉工具，接合該第一金屬構件及該第二金屬構件，其中在該接合步驟中，在該攪拌桿的基端部露出的狀態下進行摩擦攪拌接合。
又，本發明也提出一種複合延壓材的製造方法，該複合延壓材由材料不同的一對的金屬構件形成，包括：準備步驟，準備第一金屬構件、第二金屬構件及旋轉工具，其中該第一金屬構件具備第一上面、第一下面以及連接該第一上面及該第一下面的第一傾斜面，該第二金屬構件具備第二上面、第二下面以及連接該第二上面及該第二下面的第二傾斜面，其中該 第二金屬構件的熔點比該第一金屬構件高，其中該旋轉工具具備前端較細的攪拌桿；靠合步驟，靠合該第一傾斜面及該第二傾斜面以形成靠合部，其中該第一上面及該第一傾斜面所構成的第一上交線比該第一下面及該第一傾斜面所構成的第一下交線更靠該第二金屬構件側，且該第二下面及該第二傾斜面所構成的第二下交線比該第二上面及該第二傾斜面所構成的第二上交線更靠該第一金屬構件側；接合步驟，僅從該第一上面插入旋轉的該旋轉工具，且在僅該攪拌桿接觸至少該第一金屬構件的狀態下，沿著該靠合部相對移動該旋轉工具，接合該第一金屬構件及該第二金屬構件；以及壓延步驟，以接合線為壓延方向，壓延在該接合步驟下接合的該金屬構件，其中在該接合步驟中，在該攪拌桿的基端部露出的狀態下進行摩擦攪拌接合。
根據這種製造方法，因為不讓旋轉工具的軸肩部接觸第一金屬構件及第二金屬構件，能夠抑制對第一金屬構件及第二金屬構件的入熱量。又，例如，插入旋轉工具僅接觸第一金屬構件的話，能夠配合軟化溫度低的第一金屬構件來調節接合條件，能夠抑制入熱量。因此，能夠抑制第一金屬構件大幅軟化而產生過剩的毛邊，能夠防止金屬不足造成的接合不良。
又，因為不讓旋轉工具的軸肩部接觸第一金屬構件及第二金屬構件能夠縮小摩擦阻抗，能夠縮小對旋轉工具或摩擦攪拌裝置的負荷。又因為不讓旋轉工具的軸肩部接觸第一金屬構件及第二金屬構件，能夠防止旋轉工具變高溫。藉此，旋轉工具的材料選擇變容易，且能夠拉長旋轉工具的壽命。
又，在該接合步驟，設定該旋轉工具的旋轉方向及行進方向，使得形成於該旋轉工具的移動軌跡的塑性化領域 中，該第二金屬構件側為剪切側，該第一金屬構件側為流動側為佳。
塑性化領域中，若熔點高的第二金屬構件側為流動側的話，在靠合部的第一金屬構件的溫度會下降，不會促進不同的金屬之間的界面的相互擴散，而可能導致接合不良。然而，根據本製造方法，將熔點高的第二金屬構件側設定為剪切側，能夠將在靠合部的第一金屬構件的溫度保持在比較高溫，促進不同的金屬之間的界面的相互擴散，能夠防止接合不良。另外，剪切側是旋轉工具的外周相對於接合部的速度是旋轉工具的外周的接線速度的大小加上移動速度的大小的值的一側。流動側是旋轉工具的外周相對於接合部的速度是旋轉工具的外周的接線速度的大小減去移動速度的大小的值的一側。
又，該第一金屬構件以鋁或鋁合金形成，該第二金屬構件以銅或銅合金形成，在該接合步驟，僅從該第一上面插入旋轉的該旋轉工具，且在僅該攪拌桿接觸僅該第一金屬構件的狀態下，沿著該靠合部相對移動該旋轉工具，接合該第一金屬構件及該第二金屬構件為佳。根據此製造方法，能夠良好地接合銅或銅合金製的金屬構件以及鋁或鋁合金製的金屬構件。
又，該旋轉工具的外周面從基端朝向前端刻設向左旋轉的螺旋溝的情況下，使該旋轉工具向右旋轉；該旋轉工具的外周面從基端朝向前端刻設向右旋轉的螺旋溝的情況下，使該旋轉工具向左旋轉為佳。
根據此製造方法，塑性流動化的金屬會被螺旋溝 導引而流向旋轉工具的前端側，因此能夠抑制毛邊產生。
根據本發明的接合方法及複合壓延材的製造方法，能夠良好地接合不同種類的金屬構件。
1、1A、1B、1C‧‧‧第一金屬構件
1a‧‧‧第一傾斜面
1b‧‧‧第一上面
1c‧‧‧第一下面
1d‧‧‧第一上交線
1e‧‧‧第一下交線
2、2A、2B、2C‧‧‧第二金屬構件
2a‧‧‧第二傾斜面
2b‧‧‧第二上面
2c‧‧‧第二下面
2d‧‧‧第二上交線
2e‧‧‧第二下交線
10‧‧‧複合壓延材
Ep‧‧‧結束位置
F‧‧‧旋轉工具
F1‧‧‧連結部
F2‧‧‧攪拌桿
F3‧‧‧螺旋溝
J、J1、J2‧‧‧靠合部
Q‧‧‧凹部
R‧‧‧滾輪
Sp‧‧‧開始位置
U‧‧‧破裂
V‧‧‧毛邊
W‧‧‧塑性化領域
第1(a)圖顯示本實施形態的旋轉工具的側視圖；第1(b)圖係顯示旋轉工具的接合狀態的概要剖面圖。
第2(a)圖係顯示本實施形態的準備步驟的側視圖；第2(b)圖係顯示本實施形態的靠合步驟的側視圖；第2(c)圖係顯示本實施形態的接合步驟的立體圖。
第3圖係顯示本實施形態的接合步驟的剖面圖。
第4圖係顯示本實施形態的接合步驟後的剖面圖。
第5圖係顯示本實施形態的壓延步驟的立體圖。
第6圖係顯示本實施形態的複合壓延材的剖面圖。
第7圖係顯示變形例的接合步驟圖，(a)是立體圖；(b)是I-I剖面圖。
第8(a)圖係顯示實驗1的結果表；第8(b)圖係顯示實驗體1-1、1-3、1-4的平面影像；第8(c)圖係顯示實驗體1-5、1-7、1-8的平面影像。
第9圖係實驗1中的接合步驟後的剖面圖，(a)顯示實驗體1-7；(b)顯示實驗體1-11。
第10(a)圖係顯示實驗2的結果表；第10(b)圖係顯示實驗體2-1、2-2、2-3的平面影像。
第11(a)圖係顯示實驗3的結果表；第11(b)圖係顯示實驗體3-1、3-2、3-3的平面影像。
第12圖係顯示實驗4的延壓步驟後的各實驗體的平面圖，第(a)顯示實驗體1-5、1-6、1-7；(b)顯示實驗體1-9、1-10、1-11。
第13圖係顯示實驗4的結果表。
關於本發明實施形態的複合壓延材的製造方法，將參照圖式來詳細說明。首先說明本實施形態中使用的旋轉工具。
如第1(a)圖所示，接合用旋轉工具F由連結部F1與攪拌桿F2所構成。旋轉工具F例如以工具鋼形成。連結部F1為連結至第1(b)圖所示的摩擦攪拌裝置的旋轉軸D的部位。連結部F1呈圓柱狀，形成有螺絲栓入的螺絲孔(圖式省略)。
攪拌桿F2從連結部F1垂下，與連結部F1同軸。攪拌桿F2越離開連結部F1就變得越細。從側面看時，鉛直軸C與攪拌桿F2的外周面之間形成的傾斜角度α在本實施形態設定為20°。傾斜角度α適當地設定在10~60°的範圍內。若傾斜角度α不滿10°的話，接合時攪拌桿F2的外周面可能會排出毛邊而產生接合缺陷，因此較適合。若傾斜角度α超過60°的話，旋轉工具F的徑長變得太大使得對旋轉工具F或摩擦角扮裝至的負荷變大，因此也較不適合。
攪拌桿F2的外周面刻設有螺旋溝F3。本實施型態中，因為使接合用旋轉工具F向右旋轉，因此螺旋溝F3從基端 朝向前端朝左旋。換言之，當從基端朝向前端沿著螺旋溝F3前進時，從上往下觀看螺旋溝F3是朝左旋地形成。
將接合用旋轉工具F朝左旋轉的情況下，則螺旋溝F3最好由基端而尖端朝右旋地形成。換言之，在這個情況下，從基端朝向前端沿著螺旋溝F3前進，從上往下觀看螺旋溝F3是朝右旋地形成。將螺旋溝F3做這樣的設定，摩擦攪拌時塑性流動化的金屬會因為螺旋溝F3而導引至攪拌桿F2的前端側。藉此，能夠減少金屬溢出被接合金屬構件(後述的第一金屬構件1與第二金屬構件2)的外部的量。
如第1(b)圖所示，使用接合用旋轉工具F進行摩擦攪拌接合時，僅將旋轉的攪拌桿F2插入被接合金屬構件，並且在被接合金屬構件與連結部F1分離的狀態下移動。換言之，在攪拌桿F2的基端部露出的狀態下進行摩擦攪拌接合。接合用旋轉工具F的移動軌跡會因為被摩擦攪拌的金屬硬化而形成塑性化領域W。
接著，說明本實施形態的複合壓延材的製造方法。本實施形態的複合壓延材的製造方法是將一對的金屬構件以旋轉工具F接合後進行壓延，而得到複合壓延材。
如第2(a)圖所示，第一金屬構件1呈板狀。第一金屬構件1具有第一上面1b、第一下面1c、連繫第一上面1b與第一下面1c的第一傾斜面1a。第一金屬構件1在本實施形態中是以鋁合金形成，但也可以用鋁、銅、銅合金、鈦、鈦合金、鎂、鎂合金等的可摩擦攪拌金屬材料來形成。
第二金屬構件2呈板狀。第二金屬構件2具有第二 上面2b、第二下面2c、連繫第二上面2b與第二下面2c的第二傾斜面2a。第二傾斜面2a是與第一傾斜面1a平行。第二金屬構件2是以比第一金屬構件1熔點更高且可摩擦攪拌的材料形成，第二金屬構件2在本實施形態中是以銅(Cu1020)形成。
本實施形態的複合壓延材的製造方法會進行準備步驟、靠合步驟、接合步驟、壓延步驟。申請專利範圍的接合方法會進行準備步驟、靠合步驟、接合步驟。
準備步驟是準備上述第一金屬構件1、第二金屬構件2及旋轉工具F的步驟。
靠合步驟如第2(b)圖所示，是靠合第一金屬構件1與第2金屬構件2的端部的步驟。靠合步驟中，使第一金屬構件1的第一傾斜面1a與第二金屬構件2的第二傾斜面2a面接觸而形成靠合部J。又，第一金屬構件1的第一上面1b與第二金屬構件2的第二上面2b會形成同一平面，且第一金屬構件1的第一下面1c與第二金屬構件2的第二下面2c會形成同一平面。
更詳細地說，靠合步驟中，從側面觀看時，第一傾斜面1a與第二傾斜面2a靠合而形成靠合部J，會使得第一上面1b與第一傾斜面1a所構成的第一上交線1d會位於比第一下面1c與第一傾斜面1a所構成的第一下交線1e更靠向相對的第二金屬構件2側，且第二下面2c與第二傾斜面2a所構成的第二下交線2e會位於比第二上面2b與第二傾斜面2a所構成的第二上交線2d更靠向相對的第一金屬構件1側。
靠合部J的傾斜角度(鉛直軸C與靠合面形成的角度)β在本實施形態中設定為20°。攪拌桿F2的外周面的傾斜 角度α(參照第1(a)圖)與靠合部J的傾斜角度β形成同一角度。將第一金屬構件1與第二金屬構件2靠合後，使用設置於架台上的夾鉗(圖式省略)限制各構件使其無法移動。
接合步驟是使用旋轉工具F來接合第一金屬構件1與第二金屬構件2的步驟。如第2(c)圖所示，接合步驟中，一邊使旋轉工具F的攪拌桿F2旋轉，一邊將旋轉工具F從設定於第一金屬構件1的第一上面1b上且靠近靠合部J的開始位置Sp插入。然後，讓旋轉工具F平行於靠合部J的延長方向相對移動。旋轉工具F的移動軌跡會形成塑性化領域W。
接合步驟中，設定為塑性化領域W中的第二金屬構件2側(靠近第二金屬構件2的一側)是剪切側，第一金屬構件1側(離開第二金屬構件2的一側)是流動側。也就是，本實施形態的接合步驟中，第一金屬構件1配置成位於行進方向的右側，使旋轉工具F向右旋轉。另外，當第二金屬構件2配置成位於行進方向的右側的情況下，則讓旋轉工具向左旋轉，藉此第一金屬構件1成為流動側。
如第3圖所示，攪拌桿F2的插入深度可以適當設定，但本實施形態中，設定為第一金屬構件1的板厚90%左右的深度。又，本實施形態的接合步驟中，會設定開始位置Sp使旋轉工具F不接觸第二金屬構件2，且透過摩擦攪拌會讓第一金屬構件1與第二金屬構件2擴散接合。
在此，若旋轉工具F的外周面與第二金屬構件2分離過大，在靠合部J第一金屬與第二金屬不會彼此擴散而無法穩固地接合第一金屬構件1與第二金屬構件2。另一方面，若使 旋轉工具F與第二金屬構件2接觸，在增加兩者的重疊量的狀態下進行摩擦攪拌的話，會因為要讓第二金屬構件2軟化，而需要調節接合條件增大入熱量，可能會造成接合不良。因此，為了在靠合部J第一金屬與第二金屬互相擴散接合，使旋轉工具F的外周面與第二金屬構件2輕微接觸的狀態下接合，或者是使旋轉工具F的外周面不與第二金屬構件2接觸而極力接近的狀態下接合為佳。
又，如本實施例形態，第一金屬構件1是鋁合金構件，第二金屬構件2是銅構件的情況下，在接合步驟中旋轉工具F的外周面與第二金屬構件2(銅構件)不接觸但極力靠近的狀態下接合為佳。另外，在入熱量增大的接合條件下，假設使旋轉工具F的外周面與第二金屬構件2(銅構件)接觸的話，鋁合金構件中會攪拌混入少量的銅構件，促進Al/Cu相互擴散，分散於鋁合金中的Al-Cu相成為液相，鋁合金構件側會發生許多毛邊而形成接合不良。
如第4圖所示，塑性化領域W的上面形成有毛邊V，且沿著靠合部J形成有凹部Q。塑性化領域W的傾斜角度γ與靠合部J的傾斜角度β略相同。塑性化領域W與第二金屬構件2鄰接。也就是，塑性化領域W不會超過靠合部J形成在第二金屬構件2側。凹部Q是因為摩擦攪拌使金屬溢出外部而形成的凹溝。當接合步驟結束後，進行切除毛邊V的毛邊切除步驟為佳。又，也可以進行削薄第一金屬構件1的第一上面1b及第二金屬構件2的第二上面2b來除去凹部Q的切削步驟。
壓延步驟是將接合的第一金屬構件1及第二金屬 構件2進行壓延的步驟。如第5圖所示，壓延步驟中，使用具備滾輪R、R的壓延裝置進行冷壓延。壓延步驟中，將接合步驟中的接合線(塑性化領域W)設定成壓延方向進行壓延。藉此，形成第6圖所示的複合壓延材10。壓延步驟的壓下率會因應第一金屬構件1及第二金屬構件2的材料或複合壓延材10的用途而適當設定。
根據以上說明的複合壓延材的製造方法及接合方法，在接合步驟中，因為軸肩部不會接觸第一金屬構件1及第二金屬構件2，能夠盡可能地減低入熱量，縮小摩擦阻抗，因此能夠減小給予旋轉工具F或摩擦攪拌裝置的負荷。又，如本實施形態，第一金屬構件1是鋁合金構件，第二金屬構件2是銅構件的情況下，在接合步驟中，旋轉工具F的外周面不與第二金屬構件2(銅構件)接觸，且在極力接近的狀態下接合為佳。這樣一來，鋁合金構件側不會產生過剩的毛邊V，促進第一金屬構件1與第二金屬構件2在靠合部J的相互擴散，更強固地接合。因此，能夠比起習知技術更加抑制對第一金屬構件1及第二金屬構件2的入熱量，減小給予旋轉工具F或摩擦攪拌裝置的負荷，且同時能夠抑制第一金屬構件1側產生過剩的毛邊V。又，因為不讓軸肩部接觸第一金屬構件1及第二金屬構件2，能夠防止旋轉工具F變高溫。藉此，選擇旋轉工具F的材料變得容易，且能夠拉長旋轉工具F的壽命。
當塑性化領域W中熔點高的第二金屬構件2側成為流動側，在靠合部J的第一金屬構件1的溫度下降，無法促進不同的金屬構件之間的界面的相互擴散，而可能造成接合不良。 因此，若調節接合條件使入熱量增大，作為剪切側的第一金屬構件1側會產生過剩的毛邊而形成接合缺陷。然而，如本實施形態，將塑性化領域W中熔點高的第案金屬構件2側設定為剪切側，能夠保持在靠合部J的第一金屬構件1的溫度在比較高溫，促進不同的金屬構件之間的界面的相互擴散，能夠防止接合不良。
也可以使旋轉工具F的外周面稍微接觸第二金屬構件2，但本實施形態中設定旋轉工具F不與第二金屬構件2接觸，因此能夠防止第一金屬構件1與第二金屬構件2混合攪拌，能夠更確實地防止產生過剩的毛邊V而造成的接合不良。
又，如本實施形態，第一金屬構件1及第二金屬構件2的端部分別具有第一傾斜面1a及第二傾斜面2a，因此比起靠合部(靠合面)平行於鉛直軸C的情況下，能夠增大靠合部J的接觸面積。因此，能夠提高接合強度。
又，在本實施形態中，攪拌桿F2的外周面的傾斜角度α(參照第1(a)圖)與靠合部J的傾斜角度β(參照第2(b)圖)是同一角度。雖然也可以設定傾斜角度α與傾斜角度β是不同角度，但使兩者相同的話，旋轉工具F與第二金屬構件2之間的距離設定會較容易。也就是說，旋轉工具F的外周面不與第二金屬構件2接觸的狀態下極力靠近兩者的作業會較容易。
接著，說明本發明的變形例。第7圖係顯示變形例的接合步驟圖，(a)是立體圖；(b)是(a)的I-I剖面圖。如第7(a)圖所示，變形例的靠合步驟中，將第一金屬構件1及 第二金屬構件2構成的組並排設置複數組(第7圖中是三組)，利用設置於架台的夾鉗固定使其不能移動。
本變形例中，平排第一金屬構件1A與第二金屬構件2A構成的第一組、第一金屬構件1B與第二金屬構件2B構成的第二組、第一金屬構件1C與第二金屬構件2C構成的第三組。第一組、第二組及第三組的靠合部J靠合後彼此平行。
又，本變形例中，相鄰的組之間的靠合部也傾斜地靠合。也就是第一金屬構件1A與第二金屬構件2B靠合而形成的靠合部J1以及第一金屬構件1B與第二金屬構件2C靠合而形成的靠合部J2都是傾斜地靠合。靠合部J1及靠合部J2的傾斜角度(相對於鉛直軸垂直的角度)都設定為-20°。靠合部J1及靠合部J2的傾斜方向與靠合部J的傾斜方向相反。靠合部J1及靠合部J2彼此平行。
接合步驟中，以與上述實施形態相同的要領使用旋轉工具F進行摩擦攪拌，接合各靠合部J。又，接合步驟中，也以與上述實施形態相同的方式使用旋轉工具F對靠合部J1及靠合部J2進行摩擦攪拌。
也就是，變形例的接合步驟中，將向右旋轉的旋轉工具F插入在靠合部J1附近的第一金屬構件1A的上面的後側(第7(a)圖中的內側)，將旋轉工具F沿著靠合部J1移動到第一金屬構件1A的前側。也就是，在靠合部J1，設定旋轉工具F的旋轉方向及移動方向使得第二金屬構件2B側成為剪切側。即使在靠合部J2，也是以與靠合部J1相同的要領來進行摩擦攪拌。如第7(a)圖及第7(b)圖所示，本變形例中，第二金屬 構件2(2A、2B、2C)上不會形成塑性化領域W，塑性化領域W只會形成在第一金屬構件1(1A、1B、1C)上。
因為第一金屬構件1與第二金屬構件2以不同材料形成，硬度也不相同。如本實施形態，將鋁合金形成的第一金屬構件1與銅形成的第二金屬構件2壓延的情況下，鋁合金構件比銅構件硬度低，因此第一金屬構件1變形較大。因此，壓延後獲得的複合壓延構件從平面觀看下會彎曲成弓形，第一金屬構件1在外側，第二金屬構件2在內側(參照第12(a)圖及第12(b)圖)。
然而，根據變形例的接合步驟，因為在相鄰的金屬構件組並排的狀態下固定住不動，能夠抑制各金屬構件從平面看變成弓形。又，一次的夾鉗作業，能連續地對複數的靠合部J、J1、J2進行摩擦攪拌，所以能夠加快製造週期。
[實施例]
接著，說明本發明的實施例。實施例中，第一金屬構件1以A1050(JIS)形成，第二金屬構件2以Cu1020(JIS)形成。第一金屬構件1及第二金屬構件2都設定為厚度10mm寬度60mm。旋轉工具F的前端徑的外徑設定為4mm。攪拌桿F2的外周面的傾斜角度α(參照第1(a)圖)及靠合部J的傾斜角度β(參照第2(b)圖)都設定為20°。
另外，鋁合金A1050的成分為Si：0.25%以下；Fe：0.40%以下；Cu：0.05%以下；Mn：0.05%以下；Mg：0.05%以下；Zn：0.05%以下；V：0.05%以下；Ti：0.03%以下；其他：0.03%以下；Al：99.50%以上。銅Cu1020的成分為Cu：99.96% 以上。
<實驗1>
如第8(a)圖所示，實驗1中，是為了確認接合步驟的旋轉工具F的前進速度及旋轉速度的影響而進行的實驗。
實驗1中，將旋轉工具F的插入深度設定為9.0mm，將旋轉工具F及第二金屬構件2間的距離設定為0mm，將第二金屬構件2側設定為剪切側(Ad側)。將前進速度及旋轉速度作為參數。旋轉工具F設定為向右旋轉。另外，「旋轉工具F及第二金屬構件2間的距離」是攪拌桿F2的外周面到第二金屬構件2的第二傾斜面2a的距離，但本實施形態中旋轉工具F與第二金屬構件2間的距離為0的情況下，假設為攪拌桿F的外周面與第二金屬構件2的第二傾斜面沒有接觸。
旋轉工具F的前進速度設定為100、150、200、300mm/min。又，旋轉工具F的旋轉速度設定為750、900、1050rpm。如第8(b)圖及第8(c)圖所示，接合步驟中，在開始位置Sp插入旋轉工具F，使旋轉工具F相對移動後，在結束位置Ep使旋轉具F脫離。又，接合步驟中，對於一對的第一金屬構件1及第二金屬構件2，使旋轉速度固定，在一次通過中適當地變化前進速度來製作各實驗體。
關於製作的實驗體1-1~實驗體1-12，將以平面即微組織剖面觀察接合狀態。在觀察下，凹部Q的深度在1.5mm以下(金屬構件的板厚的15%以下)的情況下標示「○」，凹部Q的深度超過1.5mm的情況下標示「×」。
如第8(b)圖所示，實驗體1-1的凹部Q微小且幾 乎不產生毛邊，接合狀態為「○」。另一方面，實驗體1-3、1-4的凹部Q變大，產生許多毛邊V，接合狀態為「×」。實驗體1-3、1-4的毛邊V產生於第一金屬構件1側，幾乎不產生於第二金屬構件2側。
如第8(c)圖所示，實驗體1-5、1-7幾乎不產生凹部Q，毛邊V也極為少量，接合狀態是「○」。另一方面，如果是試驗體1-8的話，凹部Q變大產生許多毛邊V，接合狀態是「×」。可知當旋轉工具F的旋轉速度維持一定的情況下，前進速度比較慢的接合狀態良好。另外，實驗體1-5、1-7、1-8的毛邊V產生於第一金屬構件1側，幾乎不會產生於第二金屬構件2側。
第9圖係實驗1中的接合步驟後的剖面圖，(a)顯示實驗體1-7；(b)顯示實驗體1-11。第9(b)圖的旋轉工具F的旋轉速度為1050rpm的實驗體1-11的凹部Q會比第9(a)圖所示的旋轉工具F的旋轉速度為900rpm的實驗體1-7的凹部Q小。可知旋轉工具F的前進速度維持一定的情況下，旋轉工具F的旋轉速度比較快的接合狀態良好。
又，將各實驗體沿著垂直於接合方向(塑性化領域W)的方向切開，做成拉伸實驗體(長度100mm×寬度20mm)，並量測各該實驗體的拉伸強度。旋轉工具F的前進速度為100mm/min的實驗體1-5的拉伸強度為79MPa，旋轉工具F的前進速度為200mm/min的實驗體1-7的拉伸強度為45MPa。可知旋轉工具F的旋轉速度維持一定的情況下，旋轉工具的前進速度比較慢的拉伸強度高。
又，雖省略具體圖式，但量測完拉伸強度後，觀察第一金屬構件1及第二金屬構件2的破斷面中的第二金屬構件2側(銅構件側)的破斷面的鋁合金的附著量。從該觀察結果可知實驗體1-5的破斷面比實驗體1-7的破斷面附著更多的鋁合金。旋轉工具F的前進速度慢的實驗體1-5中，第二金屬構件2側附著許多鋁合金，可知接合時的入熱量大，在靠合部J的Al/Cu先前有持續發生相互擴散。
總結以上內容，在實驗1當中，可知若在旋轉工具F不接觸第二金屬構件2的狀態下的話，旋轉工具F的前進速度慢，且旋轉工具F的旋轉速度越快接合狀態就越良好。換言之，可知各金屬構件的入熱量越大接合狀態就越良好。
<實驗2>
如第10(a)圖所示，實驗2中，是為了確認接合步驟的旋轉工具F與第二金屬構件2間的距離的影響而進行的實驗。
實驗2中，製作實驗體2-1、2-2、2-3。這些實驗中，設定旋轉工具F的插入深度為9.0mm，設定旋轉速度為750rpm，設定剪切側(Ad側)為第二金屬構件2側，將前進速度與旋轉工具F及第二金屬構件2之間的距離當作參數。旋轉工具F設定為向右旋轉。
實驗2中，設定旋轉工具F的前進速度為100、150、200mm/min，設定旋轉工具F與第二金屬構件2間的距離為0mm、-1mm。旋轉工具F與第二金屬構件2間的距離為-1mm表示第二金屬構件2與旋轉工具F的外周面重疊1mm。
如第10(a)圖所示，當旋轉工具F與第二金屬構件2間的距離為0mm，旋轉工具F的前進速度為100mm/min的實驗體1-1的接合狀態為「○」。另一方面，當旋轉工具F與第二金屬構件2間的距離為-1mm的話，可知旋轉工具F的前進速度在100~200mm/min的範圍內，接合狀態為「×」。第8(b)圖的實驗體1-1中，塑性化領域W的表面看不出明顯的溝，但第10(b)圖的實驗體2-1中，實驗體2-1的塑性化領域W的中央具有大溝，且塑性化領域W的兩側產生許多毛邊V。也就是，可知若是讓旋轉工具F的外周面進入第二金屬構件2側1mm的話，接合狀態不良。又，如第10(b)圖所示，可知旋轉工具F的前進速度越慢(=入熱量大)，溝會變大。
若是讓旋轉工具F進入第二金屬構件2側1mm的話，第二金屬構件2(銅構件)會被攪拌混入第一金屬構件1(鋁合金構件)，Al/Cu界面的面積增加，且促進Al/Cu的相互擴散，分散的Al-Cu相的熔點下降而成為液相，鋁合金構件側產生許多毛邊而造成接合不良。
<實驗3>
如第11(a)圖所示，實驗3中，是為了確認接合步驟的旋轉工具F的剪切側與流動側的影響而進行的實驗。
實驗3中，製作實驗體3-1、3-2、3-3。這些實驗中，設定旋轉工具F的插入深度為9.0mm，設定旋轉速度為900rpm，設定旋轉工具F與第二金屬構件2間的距離為0mm。將旋轉工具F的前進速度作為參數。旋轉工具F設定為向右旋轉。
實驗3中，設定旋轉工具F的前進速度為100、150、 200mm/min。如第11(b)圖所示，實驗體3-1、3-2、3-3中，設定第二金屬構件2側是旋轉工具F的流動側(Re)側(第一金屬構件1側為旋轉工具的剪切(Ad)側)。實驗體3-1、3-2、3-3中，一邊使旋轉工具F向右旋轉，一邊使第二金屬構件2位於行進方向的右側，用與前述實施形態相同的要領進行摩擦攪拌。
如第11(a)圖的實驗體1-5、1-6、1-7所示，當設定第二金屬構件2側為旋轉工具F的剪切(Ad)側時，旋轉工具F的前進速度在100~200mm/min的範圍內，接合狀態為「○」。即使看第8(c)圖的實驗體1-5、1-7，塑性化領域W也沒有形成凹溝。像這樣，將塑性化領域W中熔點高的第二金屬構件2側設定為剪切側，能夠保持第一金屬構件與第二金屬構件的界面的溫度在比較高溫，能夠防止形成接合不良。
另一方面，如第11(b)圖的實驗體3-1、3-2、3-3所示，當設定第二金屬構件2側為旋轉工具F的流動(Re)側(第一金屬構件1側為剪切(Ad)側)時，接合狀態為「×」。如第11(b)圖所示，可知實驗體3-1、3-2、3-3的塑性化領域W的靠合部J側形成大凹溝。像這樣，若塑性化領域W中熔點高的第二金屬構件2側為流動側的話，第一金屬構件1與第二金屬構件2的界面溫度下降，無法促進在界面上不同的金屬之間彼此擴散，可能造成接合不良。另一方面，若熔點低的第一金屬構件1側為剪切側的話，因為入熱量會比流動側更大且不與熱傳導性良好的第二金屬構件2(Cu)接觸，所以無法放出摩擦熱，產生過剩的毛邊而形成接合缺陷。
<實驗4>
如第12(a)圖、第12(b)圖及第13圖所示，實驗4中，是為了確認壓延步驟中形成的複合壓延材10的接合狀態及拉伸強度而進行的實驗。
實驗4中，對實驗體1-5、1-6、1-7、實驗體1-9、1-10、1-11進行冷壓延，觀察各實驗體的平面的接合狀態，並且量測各實驗體的拉伸強度。壓延步驟中，將接合的第一金屬構件1及第二金屬構件2分成複數次通過壓延裝置，逐漸壓薄。進行壓延步驟時，將靠合部J發生破裂的情況判定為「×」，將沒有發生破裂的情況判定為「○」。
如第12(a)圖所示，實驗體1-5、1-6、1-7中，厚度在5.4mm(壓下率46%)時實驗體1-7的的一部分產生破裂U。另一方面，如第13(b)圖所示，實驗體1-9、1-10、1-11中，即使厚度為3.0mm(70%)，各實驗體沒有也發生破裂。又，如第12(a)圖及第12(b)圖所示，第一金屬構件1及第二金屬構件2為不同的金屬，因此硬度不同。本實施例中，第一金屬構件1(鋁合金構件)比第二金屬構件2(銅構件)硬度低因而變形大。因此複合壓延材10在平面觀看下會形成弓形狀，第二金屬構件2在內側，第一金屬構件1在外側。
又，將各實驗體沿著垂直於接合方向(塑性化領域W)的方向切開，製作拉伸實驗體(長度100mm×寬度20mm)，量測各實驗體的拉伸強度。如第13圖所示，實驗體1-6的拉伸強度為112MPa，實驗體1-9的拉伸強度為147MPa，實驗體1-10的拉伸強度為134MPa。這個結果顯示與僅進行接合步驟的實驗1的結果有相同傾向。可知即使是經過壓延步驟的複合壓延 材10，接合步驟時的入熱量越大，拉伸強度就越大。
雖省略具體圖式，但量測完拉伸強度後，觀察第一金屬構件1及第二金屬構件2的破斷面，實驗體1-9、1-10、1-11中，附著於第二金屬構件2(銅構件)側的破斷面的鋁合金以實驗體1-9最多，實驗體1-11最少。接合時入熱量大的實驗體會附著較多的鋁合金於第二金屬構件2側，可知在靠合部J的Al/Cu先前有持續發生相互擴散。
1‧‧‧第一金屬構件
1a‧‧‧第一傾斜面
1b‧‧‧第一上面
1c‧‧‧第一下面
1d‧‧‧第一上交線
1e‧‧‧第一下交線
2‧‧‧第二金屬構件
2a‧‧‧第二傾斜面
2b‧‧‧第二上面
2c‧‧‧第二下面
2d‧‧‧第二上交線
2e‧‧‧第二下交線
F‧‧‧旋轉工具
F1‧‧‧連結部
F2‧‧‧攪拌桿
J‧‧‧靠合部
Sp‧‧‧開始位置
W‧‧‧塑性化領域

Claims (5)

  1. 一種接合方法，使用具備前端較細的攪拌桿的旋轉工具來接合材料不同的一對的金屬構件，包括：準備步驟，準備第一金屬構件及第二金屬構件，其中該第一金屬構件具備第一上面、第一下面以及連接該第一上面及該第一下面的第一傾斜面，該第二金屬構件具備第二上面、第二下面以及連接該第二上面及該第二下面的第二傾斜面，其中該第二金屬構件的熔點比該第一金屬構件高；靠合步驟，靠合該第一傾斜面及該第二傾斜面以形成靠合部，其中該第一上面及該第一傾斜面所構成的第一上交線比該第一下面及該第一傾斜面所構成的第一下交線更靠該第二金屬構件側，且該第二下面及該第二傾斜面所構成的第二下交線比該第二上面及該第二傾斜面所構成的第二上交線更靠該第一金屬構件側；以及接合步驟，僅從該第一上面插入旋轉的該旋轉工具，且在僅該攪拌桿接觸至少該第一金屬構件的狀態下，沿著該靠合部相對移動該旋轉工具，接合該第一金屬構件及該第二金屬構件，其中在該接合步驟中，在該攪拌桿的基端部露出的狀態下進行摩擦攪拌接合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之接合方法，其中在該接合步驟，設定該旋轉工具的旋轉方向及行進方向，使得形成於該旋轉工具的移動軌跡的塑性化領域中，該第二金屬構件側為剪切側，該第一金屬構件側為流動側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之接合方法，其中該第一金屬構件以鋁或鋁合金形成，該第二金屬構件以銅或銅合金形成，在該接合步驟，僅從該第一上面插入旋轉的該旋轉工具，且在僅該攪拌桿接觸僅該第一金屬構件的狀態下，沿著該靠合部相對移動該旋轉工具，接合該第一金屬構件及該第二金屬構件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之接合方法，其中該旋轉工具的外周面從基端朝向前端刻設向左旋轉的螺旋溝的情況下，使該旋轉工具向右旋轉，該旋轉工具的外周面從基端朝向前端刻設向右旋轉的螺旋溝的情況下，使該旋轉工具向左旋轉。
  5. 一種複合延壓材的製造方法，該複合延壓材由材料不同的一對的金屬構件形成，包括：準備步驟，準備第一金屬構件、第二金屬構件及旋轉工具，其中該第一金屬構件具備第一上面、第一下面以及連接該第一上面及該第一下面的第一傾斜面，該第二金屬構件具備第二上面、第二下面以及連接該第二上面及該第二下面的第二傾斜面，其中該第二金屬構件的熔點比該第一金屬構件高，其中該旋轉工具具備前端較細的攪拌桿；靠合步驟，靠合該第一傾斜面及該第二傾斜面以形成靠合部，其中該第一上面及該第一傾斜面所構成的第一上交線比該第一下面及該第一傾斜面所構成的第一下交線更靠該第二金屬構件側，且該第二下面及該第二傾斜面所構成的第二下交線比該第二上面及該第二傾斜面所構成的第二上 交線更靠該第一金屬構件側；接合步驟，僅從該第一上面插入旋轉的該旋轉工具，且在僅該攪拌桿接觸至少該第一金屬構件的狀態下，沿著該靠合部相對移動該旋轉工具，接合該第一金屬構件及該第二金屬構件；以及壓延步驟，以接合線為壓延方向，壓延在該接合步驟下接合的該金屬構件，其中在該接合步驟中，在該攪拌桿的基端部露出的狀態下進行摩擦攪拌接合。
TW105102633A 2015-02-19 2016-01-28 接合方法以及複合壓延材之製造方法 TWI613024B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015030604A JP6350334B2 (ja) 2015-02-19 2015-02-19 接合方法及び複合圧延材の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201636139A TW201636139A (zh) 2016-10-16
TWI613024B true TWI613024B (zh) 2018-02-01

Family

ID=56692340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105102633A TWI613024B (zh) 2015-02-19 2016-01-28 接合方法以及複合壓延材之製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180043465A1 (zh)
EP (1) EP3260230B1 (zh)
JP (1) JP6350334B2 (zh)
KR (1) KR20170066633A (zh)
CN (1) CN107107255A (zh)
TW (1) TWI613024B (zh)
WO (1) WO2016132768A1 (zh)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018193639A1 (ja) * 2017-04-18 2018-10-25 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6885262B2 (ja) * 2017-08-22 2021-06-09 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6885263B2 (ja) * 2017-08-22 2021-06-09 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP2019038009A (ja) * 2017-08-24 2019-03-14 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6834850B2 (ja) * 2017-08-24 2021-02-24 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP2019058933A (ja) 2017-09-27 2019-04-18 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP2019058934A (ja) 2017-09-27 2019-04-18 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6950569B2 (ja) * 2018-02-21 2021-10-13 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
WO2019082439A1 (ja) * 2017-10-27 2019-05-02 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6943140B2 (ja) * 2017-10-27 2021-09-29 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
CN111093880B (zh) * 2017-10-27 2022-01-14 日本轻金属株式会社 液冷套的制造方法
JP6950580B2 (ja) * 2018-02-28 2021-10-13 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6809436B2 (ja) * 2017-10-27 2021-01-06 日本軽金属株式会社 接合方法及び複合圧延材の製造方法
JP6943139B2 (ja) * 2017-10-27 2021-09-29 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6769427B2 (ja) 2017-12-18 2020-10-14 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
CN108127244B (zh) * 2017-12-20 2020-03-17 哈尔滨万洲焊接技术有限公司 一种异种材料错配处理双道搅拌摩擦焊方法
JP2019111547A (ja) * 2017-12-21 2019-07-11 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6927128B2 (ja) * 2018-04-02 2021-08-25 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP2019181473A (ja) * 2018-04-02 2019-10-24 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
WO2019202754A1 (ja) * 2018-04-20 2019-10-24 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6927134B2 (ja) * 2018-04-20 2021-08-25 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6927163B2 (ja) * 2018-06-15 2021-08-25 日本軽金属株式会社 接合方法及び複合圧延材の製造方法
JP2020044545A (ja) * 2018-09-18 2020-03-26 日本軽金属株式会社 接合方法及び複合圧延材の製造方法
JP7246161B2 (ja) * 2018-10-25 2023-03-27 日本発條株式会社 接合体
JP7070389B2 (ja) 2018-12-19 2022-05-18 日本軽金属株式会社 接合方法
JP2020124715A (ja) * 2019-02-01 2020-08-20 日本軽金属株式会社 接合方法
EP3954491A4 (en) * 2019-04-12 2023-02-01 Nippon Light Metal Co., Ltd. BONDING PROCESS
JP7127614B2 (ja) * 2019-05-31 2022-08-30 日本軽金属株式会社 接合方法
JP7127602B2 (ja) * 2019-04-12 2022-08-30 日本軽金属株式会社 接合方法
WO2020213185A1 (ja) * 2019-04-15 2020-10-22 日本軽金属株式会社 液冷ジャケットの製造方法
JP6964840B2 (ja) * 2019-05-16 2021-11-10 三菱電機株式会社 摩擦攪拌接合用回転工具及び摩擦攪拌接合方法
JP7163867B2 (ja) * 2019-05-17 2022-11-01 日本軽金属株式会社 中空容器の製造方法
EP3957431A4 (en) * 2019-05-17 2023-07-05 Nippon Light Metal Company, Ltd. PROCESS FOR MAKING A HOLLOW CONTAINER
JP7163866B2 (ja) * 2019-05-17 2022-11-01 日本軽金属株式会社 中空容器の製造方法
CN113199205A (zh) * 2020-01-30 2021-08-03 阿发屋株式会社 薄板制造方法
CN113523534A (zh) * 2020-04-13 2021-10-22 中国科学院金属研究所 一种实现异种材料连接的增材法搅拌摩擦焊接工艺
CN114043227B (zh) * 2021-12-13 2023-03-28 天津大学 一种用于搅拌摩擦焊焊缝根部强化的机械辊压装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030024965A1 (en) * 2001-07-25 2003-02-06 Hisanori Okamura Friction stir welding method and component part welded by the method
US20040134971A1 (en) * 2001-03-07 2004-07-15 Masayuki Narita Friction agitation joining method method for manufacturing joined butted members and friction agitation joining apparatus

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10305372A (ja) * 1997-05-07 1998-11-17 Amada Co Ltd 溶接装置
JPH10328855A (ja) * 1997-05-30 1998-12-15 Showa Alum Corp 異種金属が接合された導電性接合体の製造方法
US6045027A (en) * 1998-03-04 2000-04-04 The Boeing Company Friction stir welding interlocking joint design and method
JP2001001165A (ja) * 1999-06-15 2001-01-09 Showa Alum Corp 幅寸法が調整された摩擦撹拌接合品の製造方法
JP2003039183A (ja) * 2001-07-25 2003-02-12 Hitachi Ltd 摩擦攪拌接合方法及び接合体
US7416102B1 (en) * 2004-10-22 2008-08-26 Edison Welding Institute, Inc. Method of friction stir welding and multi-section faced shoulderless retractable variable penetration friction stir welding tool for same
JP4359291B2 (ja) * 2006-04-19 2009-11-04 日本車輌製造株式会社 被接合部材
US7405377B2 (en) * 2006-06-05 2008-07-29 Lincoln Global, Inc. Method for testing undercut on the inner diameter of pipe welds
JP2010036230A (ja) * 2008-08-06 2010-02-18 Toshiba Corp 異種材料接合部の摩擦攪拌処理方法および異種材料の摩擦攪拌接合方法
US10843291B2 (en) * 2008-11-15 2020-11-24 The Boeing Company Welding in preparation for superplastic forming
JP5519166B2 (ja) * 2009-03-05 2014-06-11 本田技研工業株式会社 摩擦撹拌接合方法
CN101612690A (zh) * 2009-07-14 2009-12-30 哈尔滨工业大学 一种铜-铝异种材料对接阻隔搅拌摩擦焊方法
US20110076419A1 (en) * 2009-09-28 2011-03-31 Hitachi America, Ltd. Method for developing fine grained, thermally stable metallic material
SE535938C2 (sv) * 2009-12-16 2013-02-26 Sapa Ab Kompositledare samt metod för tillverkning av kompositledare
EP2745972B1 (en) * 2011-08-19 2021-11-10 Nippon Light Metal Company, Ltd. Friction stir welding method
JP2014094409A (ja) * 2012-10-10 2014-05-22 Nippon Light Metal Co Ltd 伝熱板の製造方法及び摩擦攪拌接合方法
WO2014189735A1 (en) * 2013-05-20 2014-11-27 Apple Inc. Solid state deposition for cosmetic enhancement of anodized friction stir processed parts
US20140367452A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-18 Focus: Hope Method of friction stir welding
JP6358276B2 (ja) * 2016-02-26 2018-07-18 トヨタ自動車株式会社 シリンダブロックの製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040134971A1 (en) * 2001-03-07 2004-07-15 Masayuki Narita Friction agitation joining method method for manufacturing joined butted members and friction agitation joining apparatus
US20030024965A1 (en) * 2001-07-25 2003-02-06 Hisanori Okamura Friction stir welding method and component part welded by the method

Also Published As

Publication number Publication date
CN107107255A (zh) 2017-08-29
JP6350334B2 (ja) 2018-07-04
JP2016150380A (ja) 2016-08-22
US20180043465A1 (en) 2018-02-15
WO2016132768A1 (ja) 2016-08-25
EP3260230A1 (en) 2017-12-27
KR20170066633A (ko) 2017-06-14
TW201636139A (zh) 2016-10-16
EP3260230B1 (en) 2021-03-03
EP3260230A4 (en) 2018-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI613024B (zh) 接合方法以及複合壓延材之製造方法
JP6737347B2 (ja) 金属板の両面摩擦撹拌接合方法および両面摩擦撹拌接合装置
US8393522B2 (en) Joining method and joining tool
JP2002514512A (ja) 摩擦回転溶接工具
JP2001269779A (ja) 接合方法及びテーラードブランク板材並びに接合ツール
JP7247996B2 (ja) 両面摩擦撹拌接合用回転ツール及び両面摩擦撹拌接合方法
JP6927163B2 (ja) 接合方法及び複合圧延材の製造方法
JP2007301573A (ja) 摩擦攪拌接合方法および摩擦攪拌接合構造体
JP6631437B2 (ja) 異種材接合方法
JP2015131322A (ja) 摩擦攪拌接合方法
JP7070642B2 (ja) 金属板の両面摩擦撹拌接合方法および両面摩擦撹拌接合装置
JP2008238224A (ja) 摩擦攪拌接合方法
JP6192040B2 (ja) 継手の製造方法及び複合材料の製造方法
JP6675554B2 (ja) 異材摩擦攪拌接合方法
CN110691668A (zh) 接合方法以及复合轧制材料的制造方法
WO2020059218A1 (ja) 接合方法及び複合圧延材の製造方法
JP7272153B2 (ja) 接合方法及び複合圧延材の製造方法
JP7019161B2 (ja) 摩擦攪拌接合用ツール
TWI742882B (zh) 用於摩擦銲接接合的螺柱及應用其之多層鈑件結合結構
WO2020213191A1 (ja) 接合方法及び複合圧延材の製造方法
JP2005271016A (ja) 鋼管とアルミニウム合金中空部材の摩擦圧接方法
WO2020170480A1 (ja) 接合方法及び複合圧延材の製造方法
JP2009233697A (ja) 摩擦攪拌接合方法
JP2009208121A (ja) 摩擦攪拌接合方法
JP2020175403A (ja) 接合方法及び複合圧延材の製造方法