垂直的方向上的平面）所成的傾斜角（Θ ^、第二臺(tái)肩 面22相對(duì)于與軸線垂直的方向上的平面（位于中間探針14的頂端外周緣的與軸線垂直的 方向上的平面）所成的傾斜角（θ 2)通常分別被設(shè)定在0°~30°大小的范圍內(nèi)。
[0040] 更具體而言，例如，在應(yīng)該被焊接的兩個(gè)鋁材24、26各自在疊合部位處的厚度為 Imm~3mm大小的情況下，上述工具主體12的直徑（(Ici)設(shè)為6mm~20mm大小，另外中間探 針14的直徑（(I 1)和中心探針16的直徑（d2)分別被設(shè)為4mm~IOmm大小和2mm~6mm大 小。而且，如圖1所示，工具主體12的軸線方向上的、工具主體12自身的頂端與中間探針 14的頂端之間的距離（Μ、換言之中間探針14的突出長(zhǎng)度設(shè)為1mm~2mm大小，另外，中 間探針14的頂端與中心探針16的頂端之間的距離（h 2)、換言之中心探針16的突出長(zhǎng)度設(shè) 為Omm~2mm大小。
[0041] 另外，圖3中，遵照本發(fā)明而得到的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具的另一例子以與圖1 相同的形態(tài)示出，但在該例子中公開的旋轉(zhuǎn)工具10'為在圖1所示的旋轉(zhuǎn)工具10中、中心探 針16的突出長(zhǎng)度（h 2)為0的形態(tài)。即，在該例子中，在由中間探針14的第二臺(tái)肩面22而 構(gòu)成的凹陷部?jī)?nèi)突出形成有中心探針16'，而且中心探針16'的頂端面位于與中間探針14 的頂端外周緣相同的位置。在由這樣的中間探針14和中心探針16'構(gòu)成的探針形態(tài)中，即 使實(shí)施攪拌摩擦點(diǎn)焊操作，也能夠有效地提高攪拌力，且即使存在堅(jiān)固的氧化膜也能夠被 容易地破壞，因而能夠?qū)崿F(xiàn)較高的焊接強(qiáng)度。
[0042] 而且，這樣的遵照本發(fā)明而得到的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具的優(yōu)異的特征，在以 下的實(shí)驗(yàn)例中，也能夠自使用使圖4的（a)和圖4的（b)所示的各部位的尺寸進(jìn)行各種變 化而成的各種旋轉(zhuǎn)工具、來分別實(shí)施攪拌摩擦點(diǎn)焊而獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中容易地理解。
[0043] 首先，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，準(zhǔn)備將圖4的（a)和圖4的（b)所示的部位的尺寸如下述表1和 表2所示的、各種旋轉(zhuǎn)工具A~K。
[0044] 表 1
[0045]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具，該攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具對(duì)兩個(gè)鋁材的疊合部位 插入以在繞軸心旋轉(zhuǎn)的圓柱狀的工具主體的頂端中心部同軸突出的方式設(shè)置的探針，來對(duì) 這兩個(gè)鋁材的疊合物進(jìn)行攪拌摩擦點(diǎn)焊，其特征在于， 使上述探針由包括中間探針和中心探針的階梯構(gòu)造構(gòu)成，該中間探針呈圓柱狀，其自 上述工具主體的頂端部同軸突出、且外徑小于該工具主體的外徑，該中心探針呈圓柱狀，其 自該中間探針進(jìn)一步同軸突出、且外徑小于該中間探針的外徑，并且，將該工具主體的頂端 面形成為第一臺(tái)肩面，該第一臺(tái)肩面呈朝向徑向內(nèi)側(cè)去逐漸凹陷、且在比該工具主體的頂 端外周緣進(jìn)入到該工具主體內(nèi)的位置處與上述中間探針的基部連結(jié)的形狀，而且，將該中 間探針的頂端面形成為第二臺(tái)肩面，該第二臺(tái)肩面呈朝向徑向內(nèi)側(cè)去逐漸凹陷、且在比該 中間探針的頂端外周緣進(jìn)入到該中間探針內(nèi)的位置處與上述中心探針的基部連結(jié)的形狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具，其中， 上述第一臺(tái)肩面和/或上述第二臺(tái)肩面由自外周緣朝向上述工具主體或上述中間探 針的軸心以恒定角度傾斜而形成凹陷形狀的傾斜面構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具，其中， 上述中心探針的外周部由螺紋部構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具，其中， 上述中心探針的頂端面和上述中間探針的頂端外周緣設(shè)為自上述工具主體突出相同 的突出高度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具，其中， 上述兩個(gè)鋁材中的至少一者為含有3質(zhì)量％以上Mg的鋁合金材質(zhì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具，其中， 上述中間探針的直徑在上述工具主體的直徑的40%~80%的范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具，其中， 上述中心探針的直徑在上述中間探針的直徑的50 %~90 %的范圍內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具，其中， 上述第一臺(tái)肩面的傾斜角度（9J在10°~30°的范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1~8中任一項(xiàng)所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊用旋轉(zhuǎn)工具，其中， 上述第二臺(tái)肩面的傾斜角度（9 2)在10°~30°的范圍內(nèi)。
10. -種攪拌摩擦點(diǎn)焊方法，該攪拌摩擦點(diǎn)焊方法為：對(duì)兩個(gè)鋁材的疊合部位插入旋 轉(zhuǎn)工具中的以在繞軸心旋轉(zhuǎn)的圓柱狀的工具主體的頂端中心部同軸突出的方式設(shè)置的探 針，來對(duì)這兩個(gè)鋁材的疊合物進(jìn)行攪拌摩擦點(diǎn)焊，其特征在于， 作為上述旋轉(zhuǎn)工具，上述探針由包括中間探針和中心探針的階梯構(gòu)造構(gòu)成，該中間探 針呈圓柱狀，其自上述工具主體的頂端部同軸突出、且外徑小于該工具主體的外徑，該中心 探針呈圓柱狀，其自該中間探針進(jìn)一步同軸突出、且外徑小于該中間探針的外徑，并且，將 該工具主體的頂端面形成為第一臺(tái)肩面，該第一臺(tái)肩面呈朝向徑向內(nèi)側(cè)去逐漸凹陷、且在 比該工具主體的頂端外周緣進(jìn)入到該工具主體內(nèi)的位置處與上述中間探針的基部連結(jié)的 形狀，而且，將該中間探針的頂端面形成為第二臺(tái)肩面，該第二臺(tái)肩面呈朝向徑向內(nèi)側(cè)去逐 漸凹陷、且在比該中間探針的頂端外周緣進(jìn)入到該中間探針內(nèi)的位置處與上述中心探針的 基部連結(jié)的形狀，并使該旋轉(zhuǎn)工具的上述中心探針的頂端插入到該中心探針的插入方向前 方側(cè)的鋁材內(nèi)，從而進(jìn)行上述攪拌摩擦點(diǎn)焊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊方法，其中， 上述兩個(gè)鋁材中的至少一者為含有3質(zhì)量％以上Mg的鋁合金材質(zhì)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊方法，其中， 上述疊合的兩個(gè)鋁材之中、靠上述旋轉(zhuǎn)工具的探針的插入側(cè)的鋁材為含有3質(zhì)量％以 上Mg的鋁合金材質(zhì)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10~12中任一項(xiàng)所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊方法，其中， 使上述旋轉(zhuǎn)工具的中間探針的頂端插入到上述中心探針的插入方向前方側(cè)的鋁材內(nèi) 來進(jìn)行上述攪拌摩擦點(diǎn)焊。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10~12中任一項(xiàng)所述的攪拌摩擦點(diǎn)焊方法，其中， 僅使上述旋轉(zhuǎn)工具的中心探針位于該中心探針的插入方向前方側(cè)的鋁材內(nèi)從而進(jìn)行 上述攪拌摩擦點(diǎn)焊。
【專利摘要】在使鋁材(24)、(26)的疊合部位攪拌摩擦點(diǎn)焊的旋轉(zhuǎn)工具(10)中，以在圓柱狀的工具主體(12)的頂端中心部同軸突出的方式設(shè)置的探針由包括同軸突出的中間探針(14)和中心探針(16)的階梯構(gòu)造構(gòu)成，并且將工具主體(12)的頂端面構(gòu)成為第一臺(tái)肩面(20)，該第一臺(tái)肩面(20)呈朝向徑向內(nèi)側(cè)去逐漸凹陷、且與中間探針(14)的基部連結(jié)的形狀，將中間探針(14)的頂端面構(gòu)成為第二臺(tái)肩面(22)，該第二臺(tái)肩面(22)呈朝向徑向內(nèi)側(cè)去逐漸凹陷、且與中心探針(16)的基部連結(jié)的形狀，從而在使兩個(gè)鋁材疊合并進(jìn)行攪拌摩擦點(diǎn)焊時(shí)，實(shí)現(xiàn)較高的焊接強(qiáng)度。
【IPC分類】B23K20-12
【公開號(hào)】CN104718046
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380045773
【發(fā)明人】福田敏彥
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社Uacj
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年9月2日
【公告號(hào)】CA2884230A1, US20150174697, WO2014038505A1