摩擦加工用工具，使用它的摩擦加工裝置及摩擦加工方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種能提高工具壽命、抑制制造的工時、制造成本的摩擦加工用工具，使用它的摩擦加工裝置及摩擦加工方法。是用于由一邊相對于金屬材料的被加工件旋轉一邊壓接而產生的摩擦熱使被加工件（W1、W2）軟化來進行加工的摩擦加工用工具（20），具備圓柱狀的工具主體（21），與被加工件（W1、W2）接觸的工具主體的前端面僅由平坦的肩面（22）形成。摩擦加工用工具（20）的材質由Ni基2重復相金屬互化物合金構成。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于例如使金屬材料的被加工件彼此對接，由摩擦熱軟化而進行接合的。
技術介紹
作為上述加工法，摩擦攪拌接合(FSW)已被眾所周知。摩擦攪拌接合是通過一邊使沿著使金屬材料的被加工件彼此對接而形成的接合線的圓柱狀的工具旋轉一邊壓接，在接合方向相對移動，由產生的摩擦熱使被加工件軟化而接合的方法。另外，使用上述工具，也能進行使被加工件表面的強度及硬度等提高的摩擦攪拌改性(FSP)、將被加工件進行點接合的摩擦點接合(FSJ)，將它們和上述摩擦攪拌接合總稱為摩擦攪拌加工。上述摩擦攪拌加工用工具具備圓柱狀的工具主體、形成在工具主體的前端面上的 肩面、在肩面的中央突出設置的探頭。而且，摩擦攪拌加工用工具，與被加工件相比要求硬度、熔點、耐磨損性等物理特性高的材料，作為鋁材等低熔點材料的被加工件的接合，主要使用了 SKD鋼等工具鋼。另一方面，在接合不銹鋼等的鐵類材料的被加工件的情況下，陶瓷制、超硬合金制的摩擦攪拌加工用工具已被使用。但是，陶瓷制的摩擦攪拌加工用工具存在容易損壞，超硬合金制的摩擦攪拌加工用工具存在在短時間內容易產生磨損等問題。因此，作為摩擦攪拌加工用工具的材質，由具有高強度及優良的高溫特性的Ni基2重復相金屬互化物合金構成的材質已被提出(專利文獻I)。在先技術文獻專利文獻專利文獻I:日本特開2009-255170號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題可是，上述摩擦攪拌加工用工具的探頭，是希望使在將被加工件彼此接合的情況下軟化了的金屬材料向探頭的長度方向流動并使接合強度提高而設置的，但因為需要探頭的加工，所以工具的形狀變得復雜，制作成本高，另外，如果探頭損壞，則該摩擦攪拌加工用工具不能繼續使用。另外，根據上述探頭深度，在進行薄板彼此接合的FSW的情況下存在著在接合部容易產生開口等缺陷等的危險。本專利技術是鑒于上述狀況，提供一種能提高工具壽命，抑制制造的工時、制造成本的的專利技術。為了解決課題的手段本專利技術的摩擦加工用工具，用于由一邊相對于金屬材料的被加工件旋轉一邊壓接而產生的摩擦熱使被加工件軟化而進行加工，其特征在于，具備圓柱狀的工具主體，與被加工件接觸的工具主體的前端面僅由平坦的肩面形成。由此，由于在肩面上沒有設置容易磨損等的探頭，所以能提高摩擦加工用工具的壽命。另外，由于不需要在肩面上形成探頭，所以能抑制制造摩擦加工用工具的工時、制造成本。另外，通過與被加工件接觸的工具主體的前端面僅由平坦的肩面形成，能使被加工件由摩擦熱軟化而主要在肩面的徑向進行塑性變形乃至流動來進行加工。另外，將基于這樣的加工原理的工具稱為摩擦加工用工具。上述摩擦加工用工具的材質最好是其材質由Ni基2重復相金屬互化物合金構成。在此情況下，摩擦加工用工具成為耐熱及耐磨損性優良的工具。因此，本摩擦加工用工具，即使在被加工件的加工時在由摩擦熱產生的高溫下也能發揮需要的硬度，即使沒有探頭，對于由不銹鋼等鐵類材料構成的被加工件也能進行良好的接合等。另外，本專利技術的摩擦加工裝置，具備加工機構，該加工機構使摩擦加工用工具相對于金屬材料的被加工件一邊旋轉一邊壓接而在加工方向相對移動，其特征在于，摩擦加工用工具是權利要求I或2記載的摩擦加工用工具，其肩徑相對于成為被 加工件的薄板的板厚的比率為6. 5 15，加工機構的工具進給速度被設定成500 900mm/min。另外，上述的摩擦加工用工具及加工機構的條件，是對作為被加工件由板厚為I. 5mm以下的鐵類材料構成的薄板的設定。由此，除了上述摩擦加工用工具的作用效果以外，還能由沒有探頭的摩擦加工用工具對由不銹鋼等鐵類材料構成的被加工件的薄板也進行良好的接合等。在上述摩擦加工裝置中，具備工具再生機構，該工具再生機構由磨石磨削因摩擦加工而磨損了的摩擦加工用工具中的僅由肩面形成的前端面，工具再生機構具備控制機構，該控制機構以一邊使上述摩擦加工用工具旋轉一邊使磨石旋轉而磨削工具主體的前端面的方式進行控制，并以如果檢測上述摩擦加工用工具的旋轉轉矩或磨石的旋轉轉矩的轉矩檢測組件的輸出值達到規定的設定值則再生停止的方式進行控制。由于肩面進行磨損，肩面和被加工件的接觸狀態變得不穩定，不能獲得良好的接合狀態。與此相對，根據上述工具再生機構，即使摩擦加工用工具的肩面磨損等，也能由工具再生機構將肩面復原成平面狀態而進行再生。因此，由于能將磨損等的摩擦加工用工具通過再生進行再使用，所以摩擦加工用工具的壽命被進一步提高，能減少工具更換頻度。特別是，由于在本摩擦加工用工具上沒有探頭，所以上述工具再生機構中的磨石的結構也能簡易地形成，再生變得容易。另外，通過在工具再生時由轉矩檢測部檢測摩擦加工用工具的旋轉轉矩，例如將肩面成為平滑的平面時的旋轉轉矩的值作為設定值，旋轉轉矩成為此設定值時再生停止，能沒有時間的浪費也不會過分切削地進行良好的工具再生。另一方面，本專利技術的摩擦加工方法，一種摩擦加工方法，通過使摩擦加工用工具相對于金屬材料的被加工件一邊旋轉一邊壓接而在加工方向相對移動，由摩擦熱使被加工件軟化來進行加工，其特征在于，摩擦加工用工具是權利要求I或者2記載的摩擦加工用工具，作為被加工件使用肩徑相對于由板厚為I. 5mm以下的鐵類材料構成的薄板的板厚的比率為6. 5 15的被加工件，對被加工件進行加工。由此，上述的摩擦加工用工具，能發揮與摩擦加工裝置同樣的作用效果。專利技術的效果如上所述，根據本專利技術，能提高摩擦加工用工具的工具壽命，抑制制造的工時、制造成本。而且，即使沒有探頭，對由不銹鋼等鐵類材料等構成的被加工件的薄板等也可以進行良好的接合等。附圖說明圖I是表示實施方式的摩擦加工用工具的圖，圖(A)是工具的立體圖，圖(B)是其側視圖。圖2是表示摩擦攪拌接合裝置的整體結構的立體圖。 圖3是放大了作為摩擦攪拌接合裝置的工具再生機構的工具磨削裝置的部分的首1J視圖。圖4是表示工件加工操作位置和工具再生操作位置的關系的模式圖。圖5是從表側拍攝了由實施例I的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖6是從表側拍攝了由實施例2的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖7是從表側拍攝了由實施例3的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖8是從表側拍攝了由實施例4的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖9是從表側拍攝了由實施例5的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖10是從表側拍攝了由實施例6的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖11是從表側拍攝了由實施例7的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖12是從表側拍攝了由實施例8的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖13是從表側拍攝了由實施例9的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖14是從表側拍攝了由實施例10的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖15是從表側拍攝了由實施例11的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖16是從表側拍攝了由實施例12的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖17是從表側拍攝了由實施例13的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。圖18是從表側拍攝了由參考例的摩擦接合得到的薄板的接合部的照片。具體實施例方式為了實施專利技術的方式(摩擦加工用工具)摩擦加工用工具，是由相對于金屬材料的被加工件一邊旋轉一邊壓接而產生的摩擦熱使被加工件軟化，主要用于在肩面的徑向產生塑性變形乃至流動地進行加工的工具。摩擦加工用工具(以下本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高杉隆幸，金野泰幸，沖幸男，久保圭史，望月昇，平田智丈，
申請(專利權)人：公立大學法人大阪府立大學，學校法人近畿大學，亞伊色爾株式會社，
類型：
國別省市：