專利名稱：內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具及使用其的內(nèi)角接合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用以對(duì)將一對(duì)金屬構(gòu)件對(duì)接所形成的內(nèi)角部進(jìn)行摩擦攪拌接合的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具及使用其的內(nèi)角接合方法。
背景技術(shù)：
例如，在專利文獻(xiàn)1中公開有一種對(duì)垂直對(duì)接的一對(duì)金屬構(gòu)件的內(nèi)角部進(jìn)行摩擦攪拌接合的技術(shù)。此技術(shù)中的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具具有呈三角柱的基塊(base block)及貫穿此基塊的攪拌銷(Pin)。在此技術(shù)中，使基塊的傾斜面分別抵接于一對(duì)金屬構(gòu)件，一邊將攪拌銷推入內(nèi)角部，一邊使其高速旋轉(zhuǎn)，藉此來進(jìn)行摩擦攪拌接合?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利第4240579號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在現(xiàn)有技術(shù)中，由于一邊使攪拌銷高速旋轉(zhuǎn)，一邊將其插入金屬構(gòu)件，因此會(huì)有基塊前端中與攪拌銷周圍相關(guān)的部位易于磨損的問題。由于存在即使僅有上述部位磨損亦需更換基塊整體的情形，因此會(huì)有設(shè)備成本增高的問題。從此種觀點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)異經(jīng)濟(jì)性的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，并且提供一種使用該內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具的內(nèi)角接合方法。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為了解決此種問題，本發(fā)明是對(duì)將一對(duì)金屬構(gòu)件對(duì)接所形成的內(nèi)角部進(jìn)行摩擦攪拌接合的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，其特征是具有攪拌銷(Pin)，其插入前述內(nèi)角部；以及基塊(base block)，其支撐前述攪拌銷，且與一對(duì)前述金屬構(gòu)件分別抵接，前述基塊具有形成為愈朝向前端寬度愈窄的主體部；以及可裝拆地形成于該主體部的前端的肩部，前述攪拌銷貫穿前述主體部及前述肩部。依據(jù)此種構(gòu)成，由于將安裝于基塊前端的肩部形成為可裝拆，因此可僅更換該肩部。藉此，無需更換基塊整體，因此可降低設(shè)備成本。此外，較為理想的是，在前述主體部的前端形成有與前述內(nèi)角部相對(duì)向的對(duì)向面， 前述肩部的前端較前述對(duì)向面更朝前述攪拌銷的前端側(cè)突出。依據(jù)此種構(gòu)成，由于前述主體部的對(duì)向面較肩部的前端縮進(jìn)(setback)，因此在摩擦攪拌接合時(shí)，基塊不會(huì)卡住內(nèi)角部。藉此，能順暢地進(jìn)行摩擦攪拌接合。此外，較為理想的是，在前述主體部的前端，在一方端部形成有以離開前述攪拌銷的前端側(cè)的方式傾斜的缺口部。此外，在前述肩部的前端，在一方端部形成有以離開前述攪拌銷的前端側(cè)的方式傾斜的缺口部。在進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，雖然基塊及肩部的行進(jìn)方向前側(cè)的部位容易卡住內(nèi)角部，但通過將形成于基塊及肩部的各缺口部配置在行進(jìn)方向側(cè)來進(jìn)行摩擦攪拌接合，能順暢地進(jìn)行基塊的移動(dòng)。此外，較為理想的是，在前述主體部的內(nèi)部形成有朝向前端變得尖細(xì)的主體斜錐孔，在前述攪拌銷上形成有朝向前端變得尖細(xì)的攪拌銷斜錐部，前述攪拌銷斜錐部抵接且支撐于前述主體斜錐孔的內(nèi)周面。依據(jù)此種構(gòu)成，不僅易于進(jìn)行攪拌銷相對(duì)于基塊的深度方向上的定位，且易于裝拆基塊與攪拌銷。此外，較為理想的是，在前述主體部中形成有供冷卻介質(zhì)流通的冷卻孔。依據(jù)此種構(gòu)成，可降低基塊內(nèi)部的溫度。此外，較為理想的是，在前述主體部與前述攪拌銷之間夾設(shè)有軸承部。依據(jù)此種構(gòu)成，可使攪拌銷的旋轉(zhuǎn)順暢。此外，本發(fā)明涉及一種內(nèi)角接合方法，其特征是，使用如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，對(duì)將第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件對(duì)接所形成的內(nèi)角部進(jìn)行摩擦攪拌接合。依據(jù)此種內(nèi)角接合方法，能容易地接合內(nèi)角部，并且可降低制造成本。此外，較為理想的是，在對(duì)前述內(nèi)角部進(jìn)行摩擦攪拌接合之前，預(yù)先以焊接方式暫時(shí)裝接固定前述內(nèi)角部。依據(jù)此種內(nèi)角接合方法，在進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，可防止一對(duì)金屬構(gòu)件離開，因此可提高作業(yè)性。此外，較為理想的是，在使前述基塊抵接于前述第一金屬構(gòu)件及前述第二金屬構(gòu)件之后，一邊將前述攪拌銷插入前述基塊，一邊進(jìn)行摩擦攪拌接合。依據(jù)此種內(nèi)角接合方法，在插入阻力較大的摩擦攪拌的開始位置，能以高精度進(jìn)行內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具的定位。此外，較為理想的是，在進(jìn)行前述摩擦攪拌接合之后，進(jìn)一步對(duì)前述內(nèi)角部進(jìn)行焊接，以焊接金屬堆焊并通過填角(fillet)來形成焊縫腰高。依據(jù)此種內(nèi)角接合方法，能修補(bǔ)因摩擦攪拌接合所形成的塑性化區(qū)域。發(fā)明效果依據(jù)本發(fā)明的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具及使用其的內(nèi)角接合方法，能降低設(shè)備成本。


圖1是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具的立體圖。圖2是表示第一實(shí)施方式的基塊的圖，圖2(a)是立體分解圖，圖2 (b)是側(cè)剖圖， 圖2 (c)是正面剖視圖。圖3是表示第一實(shí)施方式的攪拌銷的側(cè)視圖。圖4是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具的正面剖視圖。圖5是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)角接合方法的圖，圖5(a)表示準(zhǔn)備工序，圖5(b)表示基塊配置工序，圖5(c)表示摩擦攪拌接合工序。圖6是表示第一實(shí)施方式的內(nèi)角接合方法的圖，圖6(a)是立體圖，圖6(b)是從圖 5(c)的箭頭A方向觀察到的示意剖視圖。圖7是表示第二實(shí)施方式的基塊的側(cè)剖圖。圖8是表示內(nèi)角接合方法的變形例的側(cè)視圖，圖8(a)表示第一變形例，圖8 (b)表示第二變形例，圖8(c)、圖8(d)表示第三變形例，圖8(e)、圖8(f)表示第四變形例。
圖9是表示內(nèi)角接合方法的另一實(shí)施方式的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式[第一實(shí)施方式]參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。說明中的上下左右前后遵循圖1的箭頭。如圖1所示，本實(shí)施方式的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1具有基塊2 ；以及貫穿基塊2的攪拌銷3。基塊2是支撐攪拌銷3且分別抵接于欲接合的一對(duì)金屬構(gòu)件的構(gòu)件。基塊2包括 主體部4 ；以及可裝拆地形成于主體部4前端(下側(cè))的肩部5。如圖1及圖2所示，主體部4外觀大致呈梯形柱狀，且以愈朝向下方寬度愈窄的方式形成。主體部4是抵接于后述欲接合的一對(duì)金屬構(gòu)件且將攪拌銷3保持成能旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。 在本實(shí)施方式中，主體部4由硬質(zhì)的金屬構(gòu)件所構(gòu)成。主體部4包括上表面11 ；主體部?jī)A斜面12、13 ；與上表面11平行的對(duì)向面14 ；以及前方側(cè)面15和后方側(cè)面16。主體部?jī)A斜面12、13是分別抵接于一對(duì)金屬構(gòu)件的部位。在本實(shí)施方式中，由于將后述一對(duì)金屬構(gòu)件的張開角度(內(nèi)角部角度)設(shè)定為90度，因此主體部?jī)A斜面12、13的張開角度形成為90度。主體部?jī)A斜面12、13的張開角度可依據(jù)一對(duì)金屬構(gòu)件的內(nèi)角部的張開角度而適當(dāng)設(shè)定。在主體部?jī)A斜面12、13中分別形成有連通孔12a、13a(參照?qǐng)D2(c))。 連通孔12a、13a與形成于主體部4內(nèi)部的主體中空部21連通。連通孔12a、13a是在進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)用以將主體部4內(nèi)的熱釋放至外部的孔。對(duì)向面14在主體部4的下端與上表面11平行形成。在對(duì)向面14的中央，形成有退縮至較對(duì)向面14更上方位置的設(shè)置面14a。在設(shè)置面14a的中央，形成有與形成于主體部4內(nèi)部的主體中空部21連通的開口。此外，在設(shè)置面14a中，在主體中空部21的開口兩側(cè)，形成有槽孔14c、14c。另外，對(duì)向面14雖形成為平坦，但亦可是其它形狀。例如對(duì)向面 14可形成凸?fàn)钋?。在主體部4中形成有從前方側(cè)面15貫穿至后方側(cè)面16的冷卻孔17、17。在本實(shí)施方式中，冷卻孔17以隔著主體中空部21的方式在左右方向上分離地設(shè)于二處。雖未具體圖示，但經(jīng)由例如連結(jié)托架(bracket)將管路(pipe)等連結(jié)于冷卻孔17，藉此可使冷卻介質(zhì)在冷卻孔17中流通。雖未特別限定，但在本實(shí)施方式中使用冷水作為冷卻介質(zhì)。通過使冷水在冷卻孔17中流通，能抑制主體部4內(nèi)的溫度上升。在主體部4的前方側(cè)面15及后方側(cè)面16的上側(cè)中央，形成有用以將主體部4固定于未圖示的摩擦攪拌裝置的固定夾具的安裝孔18、18。如圖2(b)所示，在主體部4中形成有用以供攪拌銷3貫穿的主體中空部21。主體中空部21在主體部4的內(nèi)部由形成于上側(cè)的主體圓筒狀孔22、斜錐狀形成于下側(cè)的主體斜錐孔所構(gòu)成。主體圓筒狀孔22是配設(shè)有后述攪拌銷3的基軸部51 (參照?qǐng)D幻的部位，且形成為大致圓筒狀。主體斜錐孔23形成為朝向下側(cè)寬度變窄的斜錐狀。主體斜錐孔23呈倒圓錐臺(tái)形。主體斜錐孔23是配設(shè)有后述攪拌銷3的攪拌銷斜錐部52 (參照?qǐng)D3)的部位。雖然主體斜錐孔23與垂直線所成的傾斜角度可形成與后述攪拌銷斜錐部52的傾斜角度相等的角度，但在本實(shí)施方式中形成為大致35度。
如圖2(b)、圖2(c)所示，在主體斜錐孔23的內(nèi)周面配置有軸承部24。軸承部M 設(shè)于主體部4與攪拌銷3之間，使攪拌銷3相對(duì)于主體部4順暢地旋轉(zhuǎn)。軸承部M的種類雖無特別限定，但在本實(shí)施方式中使用圓錐滾子軸承(taper roller bearing)。另外，雖然在本實(shí)施方式中，將軸承部M設(shè)置于主體斜錐孔23的內(nèi)周面，但亦可將其設(shè)于主體圓筒狀孔22的內(nèi)周面。雖然在本實(shí)施方式中主體中空部21以前述方式形成，但不限定于此。只要能支撐攪拌銷3，使攪拌銷3能繞軸旋轉(zhuǎn)即可。此外，軸承部M可視需要適當(dāng)設(shè)置。如圖2(a)至圖2(c)所示，肩部5具有基板部31 ；以及設(shè)于基板部31下表面的突出部32。肩部5是可裝拆地安裝于主體部4的設(shè)置面14a的構(gòu)件。在肩部5的內(nèi)部中央，形成有供攪拌銷3插通的肩中空部41。肩部5的組成雖未特別限定，但在本實(shí)施方式中，其由與主體部4相同組成的金屬所構(gòu)成。基板部31是板狀的部位，且在突出部32的兩側(cè)邊形成有安裝孔31a、31a。若將基板部31設(shè)置于設(shè)置面14a，則安裝孔31a、31a與主體部4的槽孔14c、Hc連通。突出部32具有包括圓筒面的本體部33，在該本體部33上形成有朝向前端寬度變窄的肩部?jī)A斜面；34、35。肩部?jī)A斜面34、35的張開角度形成為90度。在肩部?jī)A斜面34、35 相交的部分形成有棱線部36。棱線部36在摩擦攪拌接合時(shí)抵接于內(nèi)角部或與內(nèi)角部隔開微小的間隙而相對(duì)向。如圖2(b)所示，在棱線部36上形成有朝離開棱線部36的方向傾斜的缺口部37、37。雖然在本實(shí)施方式中，缺口部37設(shè)于棱線部36的兩端側(cè)，但只要設(shè)于至少任一端側(cè)即可。如圖2(b)所示，在突出部32的內(nèi)部形成有肩中空部41。肩中空部41是供攪拌銷3插通的部位。肩中空部41由形成于上側(cè)的肩斜錐孔42及形成于肩斜錐孔42下側(cè)的前端圓筒孔43所構(gòu)成。肩斜錐孔42形成為朝向下側(cè)寬度變窄的斜錐狀。肩斜錐孔42呈倒圓錐臺(tái)形。肩斜錐孔42與垂直線所成的傾斜角度形成為與前述主體部4的主體斜錐孔 23的傾斜角度相等的角度。肩斜錐孔42是抵接于后述攪拌銷3的攪拌銷斜錐部52 (參照?qǐng)D3)或與攪拌銷斜錐部52隔開微小的間隙而相對(duì)向的部位。前端圓筒孔43與肩斜錐孔42的下側(cè)連續(xù)形成，呈圓筒狀。前端圓筒孔43的外徑形成為較后述攪拌銷3的前端部53 (參照?qǐng)D3)的外徑稍大。接著說明將肩部5安裝于主體部4的狀態(tài)。如圖2(b)所示，肩部5通過緊固件 3lb、3Ib可裝拆地形成于主體部4。肩部5的棱線部36突出到較主體部4的對(duì)向面14更下方。如圖2 (c)所示，主體部4的主體部?jī)A斜面13形成于與肩部5的肩部?jī)A斜面34相同的平面上。此外，主體部4的主體部?jī)A斜面12形成于與肩部5的肩部?jī)A斜面35相同的平面上。另外，雖然如前所述，基塊2的傾斜面分別形成為齊平，但不限定于此。例如，亦可形成為肩部5的肩部?jī)A斜面34、35較主體部4的主體部?jī)A斜面12、13朝更下方(內(nèi)角部) 側(cè)突出。如圖3所示，攪拌銷3具有基軸部51、攪拌銷斜錐部52及前端部53。基軸部51、 攪拌銷斜錐部52及前端部53分別形成為同軸。攪拌銷3是抵接支撐于基塊2且在一對(duì)金屬構(gòu)件的內(nèi)角部?jī)?nèi)旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。
基軸部51是呈圓柱狀的構(gòu)件，連結(jié)于未圖示的摩擦攪拌裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。基軸部 51配設(shè)于主體部4的主體圓筒狀孔22 (參照?qǐng)D4)內(nèi)。攪拌銷斜錐部52形成為朝向前端寬度變窄。攪拌銷斜錐部52的垂直剖面呈倒圓錐臺(tái)形。攪拌銷斜錐部52配設(shè)于主體部4的主體斜錐孔23內(nèi)及肩部5的肩斜錐孔42內(nèi)。前端部53從攪拌銷斜錐部52的下部垂下，呈大致圓柱狀。在前端部53的外周面刻設(shè)有螺旋狀槽。較為理想的是，將前端部53的長度設(shè)定成在使攪拌銷3抵接支撐于基塊 2時(shí)，其前端較基塊2的前端朝更下方突出。如圖4所示，使基塊2與攪拌銷3 —體化的情形下，將攪拌銷3插入基塊2的中空部，且使攪拌銷3的攪拌銷斜錐部52抵接支撐于主體斜錐孔23的內(nèi)周面。在本實(shí)施方式中，由于將軸承部24配置于主體斜錐孔23的內(nèi)周面，因此攪拌銷斜錐部52與軸承部M 抵接。攪拌銷3的前端部53配置成插通肩部5的前端圓筒孔43內(nèi)且較肩部5的棱線部 36(參照?qǐng)D2(b))朝更下方突出。另外，如圖4所示，在本實(shí)施方式中，在主體部4的內(nèi)部固設(shè)有大致圓筒狀的夾設(shè)構(gòu)件55。夾設(shè)構(gòu)件55是用以使攪拌銷3相對(duì)于主體部4穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)所設(shè)的構(gòu)件。夾設(shè)構(gòu)件 55可視需要適當(dāng)設(shè)置。此外，在不設(shè)置軸承部M而將主體斜錐孔23與肩斜錐孔42形成為齊平的情形下，亦可使攪拌銷3的攪拌銷斜錐部52抵接于主體斜錐孔23的內(nèi)周面及肩斜錐孔42的內(nèi)周面。此外，雖然在本實(shí)施方式中，在主體部4及攪拌銷3上形成斜錐部分，且使這些斜錐部分彼此隔著軸承部M而相對(duì)向，但不限定于此。例如，亦可在主體部4的內(nèi)部及攪拌銷3的外周設(shè)置相對(duì)向的水平面，且在該相對(duì)向的水平面之間夾設(shè)推力軸承(thrust bearing)。以此方式構(gòu)成主體部4及攪拌銷3，亦可使攪拌銷3相對(duì)于主體部4順暢地旋轉(zhuǎn)。接著說明使用內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1的內(nèi)角接合方法。內(nèi)角接合方法包括(1)準(zhǔn)備工序、(2)基塊配置工序及( 摩擦攪拌接合工序。(1)準(zhǔn)備工序在準(zhǔn)備工序中，如圖5(a)所示，使第一金屬構(gòu)件101與第二金屬構(gòu)件102對(duì)接，并配置襯墊構(gòu)件T。第一金屬構(gòu)件101及第二金屬構(gòu)件102是板狀構(gòu)件，使第二金屬構(gòu)件102 的端面102c對(duì)接于第一金屬構(gòu)件101的內(nèi)側(cè)面101b。第一金屬構(gòu)件101的端面IOlc與第二金屬構(gòu)件102的外側(cè)面10 形成為齊平。第一金屬構(gòu)件101與第二金屬構(gòu)件102的張開角度為90度。第一金屬構(gòu)件101及第二金屬構(gòu)件102由可摩擦攪拌的金屬所構(gòu)成。將由第一金屬構(gòu)件101的內(nèi)側(cè)面IOlb與第二金屬構(gòu)件102的內(nèi)側(cè)面102b所構(gòu)成的角部設(shè)為內(nèi)角部Z。此外，將第一金屬構(gòu)件101的內(nèi)側(cè)面IOlb與第二金屬構(gòu)件102的端面102c對(duì)接的部分設(shè)為對(duì)接部J。襯墊構(gòu)件T配置成抵接于第一金屬構(gòu)件101的外側(cè)面IOla及第二金屬構(gòu)件102 的外側(cè)面102ao另外，在準(zhǔn)備工序中，雖未具體圖示，但可在內(nèi)角部Z預(yù)先設(shè)置底孔。底孔是為減低將攪拌銷3插入內(nèi)角部Z時(shí)的壓入阻力所設(shè)的。底孔的形狀并無特別限定，但例如形成為圓柱狀，且設(shè)定為較攪拌銷3的前端部53的外徑稍小的直徑。
此外，在準(zhǔn)備工序中，亦可沿著內(nèi)角部Z進(jìn)行焊接而預(yù)先將第一金屬構(gòu)件101與第二金屬構(gòu)件102暫時(shí)裝接固定。通過暫時(shí)裝接固定，能防止將攪拌銷3插入內(nèi)角部Z時(shí)，第一金屬構(gòu)件101與第二金屬構(gòu)件102分離。(2)基塊配置工序在基塊配置工序中，如圖5(b)所示，在內(nèi)角部Z僅配置基塊2。使基塊2的肩部5 的棱線部36抵接于內(nèi)角部Z，或隔開微小的間隙予以配置。接著，使主體部4的主體部?jī)A斜面12及肩部5的肩部?jī)A斜面35抵接于第二金屬構(gòu)件102的內(nèi)側(cè)面102b。此外，使主體部 4的主體部?jī)A斜面13及肩部5的肩部?jī)A斜面34抵接于第一金屬構(gòu)件101的內(nèi)側(cè)面101b。 如此，基塊2雖可朝內(nèi)角部Z的長度方向移動(dòng)，但由于構(gòu)成基塊2的一對(duì)傾斜面分別抵接于第一金屬構(gòu)件101及第二金屬構(gòu)件102，因此可阻止進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)基塊2繞著垂直軸旋轉(zhuǎn)。(3)摩擦攪拌接合工序在摩擦攪拌接合工序中，如圖5(c)所示，一邊將攪拌銷3插入基塊2，一邊進(jìn)行摩擦攪拌接合。在摩擦攪拌接合工序中，將攪拌銷3插入基塊2的中空部，直到攪拌銷3抵接于內(nèi)角部Z (或底孔)。然后，一邊使攪拌銷3旋轉(zhuǎn)，一邊進(jìn)行推入，直到攪拌銷3的攪拌銷斜錐部52(參照第四圖)抵接于軸承部M。接著，如圖6 (a)所示，一邊使攪拌銷3旋轉(zhuǎn)，一邊使基塊2及攪拌銷3沿著內(nèi)角部 Z移動(dòng)。由于通過摩擦攪拌接合使對(duì)接部J周圍的金屬塑性化流動(dòng)而一體化，因此能使第一金屬構(gòu)件101與第二金屬構(gòu)件102接合。在內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1的移動(dòng)軌跡中，形成有塑性化區(qū)域W。依據(jù)以上所說明的本實(shí)施方式的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1，由于可裝拆地形成基塊 2中靠近內(nèi)角部Z的肩部5，因此一旦肩部5磨損，只要僅將肩部5更換為新品即可。因此， 不再需要更換基塊2整體，可降低設(shè)備成本。圖6(b)是從圖5 (c)的箭頭A方向觀察到的第一實(shí)施方式的摩擦攪拌接合工序的示意圖。如圖6(b)所示，由于主體部4的對(duì)向面14較肩部5的前端(棱線部36)朝離開內(nèi)角部Z的方向縮入，因此可防止進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)基塊2卡住內(nèi)角部Z。此外，如圖6(b)所示，由于在肩部5的棱線部36中行進(jìn)方向前側(cè)設(shè)有缺口部37， 因此進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，可使肩部5順暢地移動(dòng)。此外，在本實(shí)施方式中，由于還在行進(jìn)方向后側(cè)設(shè)有缺口部37，因此在使內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1往返移動(dòng)時(shí)，亦可使肩部5順暢地移動(dòng)。此外，由于在主體部4上形成有攪拌銷3的攪拌銷斜錐部52與主體斜錐孔23 (軸承部24)，因此只要使這些斜錐部彼此抵接或脫離，就能易于裝拆基塊2與攪拌銷3。此外， 只要使這些斜錐彼此抵接，能易于進(jìn)行攪拌銷3相對(duì)于基塊2的深度方向的定位。此外，依據(jù)本實(shí)施方式的內(nèi)角接合方法，由于在摩擦攪拌接合之前，在僅將基塊2 配置于內(nèi)角部Z之后再將攪拌銷3插入基塊2，因此在插入阻力較大的摩擦攪拌的開始位置，可以高精度地進(jìn)行內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1的定位。[第二實(shí)施方式]接著說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。如圖7所示，第二實(shí)施方式的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具就在主體部4的對(duì)向面14上形成有缺口部61這點(diǎn)，與第一實(shí)施方式不同。由于主體部4(基塊2)以外的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式大致相等，因此省略重復(fù)的說明。在主體部4的下端，從對(duì)向面14至前方側(cè)面15、后方側(cè)面16分別形成有傾斜的缺口部61、61。缺口部61以對(duì)向面14為基端，依規(guī)定角度以從內(nèi)角部離開的方式傾斜。通過在主體部4上設(shè)置缺口部61，在摩擦攪拌接合時(shí)，可防止基塊2卡住內(nèi)角部Z，從而能順暢地移動(dòng)。如圖7所示，在肩部5的棱線部36與主體部4的對(duì)向面14之間的距離H較短的情形下，如第二實(shí)施方式所示在主體部4上也設(shè)置缺口部61是較為理想的。另外，內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具并不限定于第一實(shí)施方式及第二實(shí)施方式的構(gòu)成，亦可進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)變更。例如，雖未具體圖示，參照?qǐng)D7可知，在第一實(shí)施方式中，使肩部5的棱線部36較主體部4的對(duì)向面14突出，但亦可使主體部4的對(duì)向面14與肩部5的棱線部 36形成在同一平面上。此外，在第一實(shí)施方式中，通過緊固件31b、31b使主體部4與肩部5 裝拆，但只要將主體部4與肩部5形成為可裝拆，亦可是其它方式。[變形例]接著說明內(nèi)角接合方法的變形例。在第一實(shí)施方式中，使第一金屬構(gòu)件的內(nèi)側(cè)面與第二金屬構(gòu)件的端面抵接，但金屬構(gòu)件的接縫方法不予限定。例如，圖8所示的第一變形例至第四變形例的方式對(duì)接亦可。(第一變形例)如圖8(a)所示，在第一變形例中，將第一金屬構(gòu)件201及第二金屬構(gòu)件202的端部分別切削為45度，再將兩端面201c、202c彼此對(duì)接(填角接縫)。以第一金屬構(gòu)件201 的內(nèi)側(cè)面201b與第二金屬構(gòu)件202的內(nèi)側(cè)面202b形成內(nèi)角部Z1。在內(nèi)角接合方法中，亦可使用內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1對(duì)該內(nèi)角部Zl進(jìn)行摩擦攪拌接合。(第二變形例)如圖8(b)所示，在第二變形例中，將第一金屬構(gòu)件211的內(nèi)側(cè)面211b與第二金屬構(gòu)件212的端面212c對(duì)接而使一對(duì)金屬構(gòu)件形成為T字狀。以第一金屬構(gòu)件211的內(nèi)側(cè)面211b與第二金屬構(gòu)件212的內(nèi)側(cè)面212b形成內(nèi)角部Z2。此外，以第一金屬構(gòu)件211的內(nèi)側(cè)面211b與第二金屬構(gòu)件212的外側(cè)面21 形成內(nèi)角部Z2’。在內(nèi)角接合方法中，亦可使用內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1對(duì)該內(nèi)角部Z2、Z2’進(jìn)行摩擦攪拌接合。(第三變形例)如圖8(c)所示，在第三變形例中，將形成于第一金屬構(gòu)件221端部的臺(tái)階部223 與第二金屬構(gòu)件222的端面222c對(duì)接。臺(tái)階部223具有底面223a及從底面223a立起的壁部22北。底面223a與第二金屬構(gòu)件222的端面222c抵接，而壁部22 與第二金屬構(gòu)件 222的內(nèi)側(cè)面222b抵接。如圖8(d)所示，以第一金屬構(gòu)件221的內(nèi)側(cè)面221b與第二金屬構(gòu)件222的內(nèi)側(cè)面222b形成內(nèi)角部Ti。通過形成臺(tái)階部223，能使第一金屬構(gòu)件221與第二金屬構(gòu)件222穩(wěn)定地對(duì)接。在內(nèi)角接合方法中，亦可使用內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1對(duì)該內(nèi)角部Z3進(jìn)行摩擦攪拌接合。(第四變形例)如圖8(e)所示，在第四變形例中，將形成于第一金屬構(gòu)件231的凹槽233與第二金屬構(gòu)件232的端面232c對(duì)接而使一對(duì)金屬構(gòu)件形成為T字狀。凹槽233具有底面233a 及從底面233a立起的壁部23!3b、233c。底面233a與第二金屬構(gòu)件232的端面232c抵接， 而壁部23 抵接于第二金屬構(gòu)件232的外側(cè)面23 ，壁部233c抵接于第二金屬構(gòu)件232的內(nèi)側(cè)面232b。如圖8(f)所示，以第一金屬構(gòu)件231的內(nèi)側(cè)面231b與第二金屬構(gòu)件232 的內(nèi)側(cè)面232b形成內(nèi)角部Z4。此外，以第一金屬構(gòu)件231的內(nèi)側(cè)面231b與第二金屬構(gòu)件 232的外側(cè)面23 形成內(nèi)角部Z4’。通過形成凹槽233，能使第一金屬構(gòu)件231與第二金屬構(gòu)件232穩(wěn)定地對(duì)接。在內(nèi)角接合方法中，亦可使用內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具1對(duì)該內(nèi)角部 Z4、Z4’進(jìn)行摩擦攪拌接合。(其它實(shí)施方式)如圖9所示，在內(nèi)角接合方法的其它實(shí)施方式中，在前述內(nèi)角接合方法的摩擦攪拌接合工序結(jié)束后，對(duì)塑性化區(qū)域W進(jìn)行焊接而進(jìn)行修補(bǔ)工序。在修補(bǔ)工序中，進(jìn)行堆焊焊接再以焊接金屬F覆蓋塑性化區(qū)域W的表面。換言之，對(duì)內(nèi)角部Z通過填角形成焊縫腰高。 藉此，通過摩擦攪拌接合，即使塑性化區(qū)域W的表面形成凹凸，亦可使其平坦。
0095](符號(hào)說明)0096]1內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具0097]2基塊0098]3攪拌銷0099]4主體部0100]5肩部0101]12主體部?jī)A斜面0102]13主體部?jī)A斜面0103]14對(duì)向面0104]17冷卻孔0105]21主體中空部0106]22主體圓筒狀孔0107]23主體斜錐孔0108]24軸承部0109] 34肩部?jī)A斜面0110]35肩部?jī)A斜面0111]36棱線部0112]37缺口部0113]41肩中空部0114]42肩斜錐孔0115]43前端圓筒孔0116]51基軸部0117]52攪拌銷斜錐部0118]53前端部0119]61缺口部
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，其對(duì)將一對(duì)金屬構(gòu)件對(duì)接所形成的內(nèi)角部進(jìn)行摩擦攪拌接合，其特征在于，具有攪拌銷，該攪拌銷插入前述內(nèi)角部；以及基塊，該基塊支撐前述攪拌銷，且與一對(duì)前述金屬構(gòu)件分別抵接，前述基塊具有形成為朝向前端寬度變窄的主體部；以及能裝拆地形成于該主體部的前端的肩部， 前述攪拌銷貫穿前述主體部及前述肩部。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 在前述主體部的前端形成有與前述內(nèi)角部相對(duì)向的對(duì)向面， 前述肩部的前端較前述對(duì)向面更朝前述攪拌銷的前端側(cè)突出。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，在前述主體部的前端，在一方端部形成有缺口部，該缺口部以離開前述攪拌銷的前端側(cè)的方式傾斜。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，在前述肩部的前端，在一方端部形成有缺口部，該缺口部以離開前述攪拌銷的前端側(cè)的方式傾斜。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 在前述主體部的內(nèi)部形成有朝向前端變得尖細(xì)的主體斜錐孔， 在前述攪拌銷上形成有朝向前端變得尖細(xì)的攪拌銷斜錐部， 前述攪拌銷斜錐部抵接且支撐于前述主體斜錐孔的內(nèi)周面。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 在前述主體部中形成有使冷卻介質(zhì)流通的冷卻孔。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于， 在前述主體部與前述攪拌銷之間夾設(shè)有軸承部。
8.一種內(nèi)角接合方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，對(duì)將第一金屬構(gòu)件與第二金屬構(gòu)件對(duì)接所形成的內(nèi)角部進(jìn)行摩擦攪拌接合。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)角接合方法，其特征在于，在對(duì)前述內(nèi)角部進(jìn)行摩擦攪拌接合之前，預(yù)先以焊接方式暫時(shí)裝接固定前述內(nèi)角部。
10.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)角接合方法，其特征在于，在使前述基塊抵接于前述第一金屬構(gòu)件及前述第二金屬構(gòu)件之后，一邊將前述攪拌銷插入前述基塊，一邊進(jìn)行摩擦攪拌接合。
11.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)角接合方法，其特征在于，在進(jìn)行前述摩擦攪拌接合之后，進(jìn)一步對(duì)前述內(nèi)角部進(jìn)行焊接，以焊接金屬堆焊并通過填角形成焊縫腰高。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有優(yōu)異經(jīng)濟(jì)性的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具，并且提供一種使用該內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具的內(nèi)角接合方法。本發(fā)明是對(duì)將一對(duì)金屬構(gòu)件對(duì)接所形成的內(nèi)角部進(jìn)行摩擦攪拌接合的內(nèi)角接合用旋轉(zhuǎn)工具(1)，其特征是具有攪拌銷(3)，其插入內(nèi)角部；以及基塊(2)，其支撐攪拌銷(3)且與一對(duì)金屬構(gòu)件分別抵接，基塊(2)具有形成為朝向前端寬度變窄的主體部(4)；以及可裝拆地形成于該主體部(4)前端的肩部(5)，攪拌銷(3)貫穿主體部(4)及肩部(5)。
文檔編號(hào)B23K28/02GK102574239SQ201080045798
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者堀久司, 瀨尾伸城 申請(qǐng)人:日本輕金屬株式會(huì)社