專利名稱：：摩擦壓接部件以及摩擦壓接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及摩擦壓接部件以及摩擦壓接方法。
背景技術(shù)：
：在上拉桿、下拉桿、扭桿等構(gòu)成懸掛(suspension)的棒狀部件(下面稱為懸掛部件)中使用鋼鐵材料，但是從車輛輕型化的觀點(diǎn)來看，近年來，多使用鋁合金材料，例如，在日本特開平11-156562號公報中，公開了通過在由鋁合金制的管狀部件構(gòu)成的兩端摩擦壓接鋁合金制的末端部件而形成的懸掛部件。另外，由于摩擦壓接為固相接合的一種，所以不會產(chǎn)生熔焊所存在的缺陷，不需要MIG焊接或TIG焊接那樣的特殊技能，也能夠以一定品質(zhì)焊接各種構(gòu)件，因此，在多種領(lǐng)域得到使用。如果進(jìn)行摩擦壓接，則由于壓接時的摩擦熱，不可避免地在接合界面周邊形成強(qiáng)度、材質(zhì)與母材不同的熱影響部(HAZ部二HeatAffectedZone),如果該熱影響部到達(dá)容易產(chǎn)生集中應(yīng)力的截面變化部(截面形狀變化的部位)，則懸掛部件的設(shè)計變得繁雜。即，如果熱影響部到達(dá)截面變化部，則必須考慮到截面變化導(dǎo)致的應(yīng)力變化、以及熱影響導(dǎo)致的強(qiáng)度變化，懸掛部件的設(shè)計變得繁雜。另外，不限于通過摩擦壓接管狀構(gòu)件和末端構(gòu)件而形成的懸掛部件，在通過摩擦壓接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件而形成的摩擦壓接部件中也同樣存在上述問題。
發(fā)明內(nèi)容基于上述觀點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種易于設(shè)計的摩擦壓接部件以及摩擦壓接方法。為了解決上述問題，本發(fā)明涉及的摩擦壓接部件，通過摩擦壓接具有截面不變化的等截面部的鋁合金制第一構(gòu)件、和具有截面不變化的等截面部的鋁合金制第二構(gòu)件而形成，其特征在于，上述等截面部彼此被摩擦壓接，并且，僅在上述等截面部形成由摩擦壓接產(chǎn)生的熱影響部。另外，本發(fā)明用于上述普通的摩擦壓接部件，尤其適用于汽車的吊桿(suspensionrod)等懸掛部件。總之，本發(fā)明的價值在于，在摩擦壓接的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件上分別設(shè)置等截面部，并且通過摩擦壓接形成的熱影響部不到達(dá)等截面部以外的部位。于是，由于僅在等截面部產(chǎn)生由熱影響導(dǎo)致的強(qiáng)度變化，因此，即使在第一構(gòu)件或者第二構(gòu)件中存在截面變化部，也易于設(shè)計。即，如果根據(jù)本發(fā)明涉及的摩擦壓接部件，則設(shè)計摩擦壓接部件的截面變化部時，不需要考慮由熱影響導(dǎo)致的強(qiáng)度變化，因此，易于設(shè)計。另外，在上述第一構(gòu)件的上述等截面部以及上述第二構(gòu)件的上述等截面部分別呈圓筒狀的情況下，優(yōu)選兩個等截面部的截面形狀相同。如果使等截面部形成圓筒狀，則在對等截面部彼此進(jìn)行摩擦壓接時，在等截面部的端面(對接面)上形成的氧化皮膜容易與毛邊一起排出。另外，如果使兩個等截面部的截面形狀相同，則在接合界面產(chǎn)生的摩擦熱在各等截面部中均勻傳遞，強(qiáng)度分布左右對稱，因此，更加易于設(shè)計。另外，易于使毛邊形狀左右相同，結(jié)果，能夠簡單設(shè)定可獲得接合部的有效結(jié)合面積的摩擦壓接條件。本發(fā)明者們認(rèn)識到，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件的等截面部和第二構(gòu)件的等截面部呈圓筒狀，且截面尺寸相同時，如果確保上述各等截面部在摩擦壓接后的長度為5mm以上，則熱影響部不會達(dá)到截面變化部。即，如果是摩擦壓接后的等截面部的長度為5mm以上的摩擦壓接部件，則設(shè)計截面變化部時，不需要考慮由熱影響導(dǎo)致的強(qiáng)度變化，因此，易于設(shè)計。尤其當(dāng)?shù)冉孛娌繛閳A筒狀，其厚度t為25mm時，如果上述各等截面部在摩擦壓接后的長度為5mm以上，則更加確實地僅在等截面部形成由摩擦壓接產(chǎn)生的熱影響部。另外，當(dāng)摩擦壓接前的上述各等截面部的長度為(6mm+t/2)時，通過摩擦壓接將等截面部的長度至少縮短t/2，從而，可以使摩擦壓接后的等截面部的長度為5mm以上。于是，不僅只在等截面部上形成通過摩擦壓接產(chǎn)生的熱影響部，而且在接合界面不存在在等截面部端面上形成的氧化皮膜，因此，接合強(qiáng)度不會產(chǎn)生波動。在本發(fā)明中，對第一構(gòu)件以及第二構(gòu)件的形態(tài)等沒有特別限制，將摩擦壓接部件作為吊桿等懸掛部件使用時等，可以將管狀擠壓型材作為上述第一構(gòu)件，將利用擠壓型材形成的末端構(gòu)件作為上述第二構(gòu)件。優(yōu)選上述第二構(gòu)件的上述等截面部形成圓筒狀，在摩擦壓接前的長度為該等截面部的外徑以下。另外，通過對上述擠壓型材的一部分實施切削加工和鉆孔加工，可形成第二構(gòu)件的等截面部。如果上述第二構(gòu)件的上述等截面部在摩擦壓接前的長度小于或等于其外徑，則可以防止切削加工或鉆孔加工所需的時間變長或費(fèi)用增大，另外，由于去除的鋁合金的體積減小，因此，不會浪費(fèi)材料。換句話說，如果第二構(gòu)件的等截面部在摩擦壓接前的長度大于外徑，則切削加工或鉆孔加工所需的時間變長或費(fèi)用增大，另外，由于去除的鋁合金的體積增大，因此浪費(fèi)材料。為了解決上述問題，本發(fā)明涉及的摩擦壓接方法，其是摩擦壓接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的方法，其中，上述第一構(gòu)件為鋁合金制，具有厚度t在25mm的范圍內(nèi)、長度為(6mm+t/2)以上的圓筒狀等截面部，上述第二構(gòu)件為鋁合金制，具有與上述第一構(gòu)件的上述等截面部相同的截面形狀、并且具有長度為(6mm+t/2)以上的圓筒狀等截面部，上述摩擦壓接方法的特征在于，包括一邊使上述第一構(gòu)件和上述第二構(gòu)件相對轉(zhuǎn)動，一邊使上述等截面部對接且施加摩擦壓力的摩擦過程；和從開始停止上述相對轉(zhuǎn)動的時刻起0.5秒鐘以內(nèi)，施加比上述摩擦壓力大的頂鍛壓力的頂鍛過程，使總的總留量為t以上，且使摩擦壓接后的上述各等截面部的長度為5mm以上。如上所述，不僅只在等截面部形成通過摩擦壓接產(chǎn)生的熱影響部，而且在接合界面不存在在等截面部端面形成的氧化皮膜，因此接合強(qiáng)度不會產(chǎn)生波動。即使對于本發(fā)明涉及的摩擦壓接方法，對第一構(gòu)件以及第二構(gòu)件的形態(tài)等也沒有特別限制，在將獲得的摩擦壓接部件作為吊桿等懸掛部件使用時等，可以將管狀擠壓型材作為上述第一構(gòu)件，將利用擠壓型材形成的末端構(gòu)件作為上述第二構(gòu)件。優(yōu)選上述第二構(gòu)件的上述等6截面部為圓筒狀，并且，在摩擦壓接前的長度為該等截面部外徑以下。另外，通過對上述擠壓型材的一部分進(jìn)行切削加工和鉆孔加工，可形成第二構(gòu)件的等截面部。如果上述第二構(gòu)件的上述等截面部在摩擦壓接前的長度小于或等于其外徑，則可以防止切削加工或鉆孔加工所需的時間變長或費(fèi)用增大，另外，由于通過加工去除的鋁合金的體積減小，因此，不會浪費(fèi)材料。根據(jù)本發(fā)明涉及的摩擦壓接部件，其設(shè)計變得容易。另外，如果根據(jù)本發(fā)明涉及的摩擦壓接方法，則可以獲得易于設(shè)計的摩擦壓接部件。圖1(a)是表示本發(fā)明實施方式涉及的摩擦壓接部件的截面圖，(b)是表示摩擦壓接前的第一構(gòu)件以及第二構(gòu)件的截面圖。圖2(a)是表示經(jīng)過摩擦壓接的部位的周邊的放大截面圖，(b)是表示切除由摩擦壓接產(chǎn)生的毛邊后的狀態(tài)的放大截面圖。圖3是用于說明本發(fā)明實施方式涉及的摩擦壓接方法的時間圖。圖4(a)是表示具備等截面部的第一構(gòu)件和不具備等截面部的第二構(gòu)件的截面圖，(b)是表示摩擦壓接(a)所示第一構(gòu)件和第二構(gòu)件后的狀態(tài)的截面圖。圖5(a)是表示具備等截面部的第一構(gòu)件和不具備等截面部的第二構(gòu)件的截面圖，(b)是表示摩擦壓接(a)所示第一構(gòu)件和第二構(gòu)件后的狀態(tài)的截面圖。圖6(a)(c)是表示第二構(gòu)件的成型順序的說明圖。符號說明1摩擦壓接部件10第一構(gòu)件11等截面部20第二構(gòu)件21等截面部H熱影響部J接合界面具體實施例方式參照附圖對本發(fā)明的最佳實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，在下述實施方式中，對摩擦壓接部件是作為懸掛部件的一種的吊桿的情況進(jìn)行舉例說明，但沒有限定本發(fā)明涉及的摩擦壓接部件的用途的意思。如圖1(a)所示，本實施方式涉及的摩擦壓接部件1是將作為末端構(gòu)件的第二構(gòu)件20、20摩擦壓接到作為管狀構(gòu)件的第一構(gòu)件10的兩端而形成的，在第一構(gòu)件10與第二構(gòu)件20的接合界面J的周圍形成有熱影響部H。如圖1(b)所示，第一構(gòu)件10由呈圓管狀的鋁合金制擠壓型材構(gòu)成，具備本體部12、分別在該本體部12兩端部形成的等截面部11。摩擦壓接前的等截面部11沿著擠壓方向形成沒有截面變化的圓筒狀。在摩擦壓接前，優(yōu)選等截面部11的厚度t在25mm的范圍內(nèi)、優(yōu)選長度"為(6mm+t/2)以上。優(yōu)選等截面部11的外徑在作為最適用于汽車的吊桿等懸掛部件的尺寸的2028mm的范圍內(nèi)。另外，如圖1(a)所示，優(yōu)選在摩擦壓接后，接合界面J以及其附近的等截面部ll的厚度t，(參照圖2(a))為摩擦壓接前的厚度t的1.4倍以上，確保長度L/為5mm以上。另外，在本實施方式中，本體部12也沿著擠壓方向形成截面沒有變化的圓筒狀，截面形狀與等截面部11相同。第二構(gòu)件20、20分別利用鋁合金制擠壓型材形成，具備等截面部21和截面變化部22。另外，由于兩個第二構(gòu)件20、20的主要結(jié)構(gòu)相同，所以在以下說明中，僅對其中一個(圖l右側(cè))第二構(gòu)件20進(jìn)行說明，省略對另一個第二構(gòu)件20的詳細(xì)說明。如圖1(b)所示，摩擦壓接前的等截面部21為沒有截面變化的圓筒狀，并且，形成與第一構(gòu)件10的等截面部11相同的截面形狀。優(yōu)選摩擦壓接前的等截面部21的長度L2為(6mm+t/2)以上外徑以下。另外，如圖2(a)所示，優(yōu)選在摩擦壓接后，接合界面J處的等截面部21、以及其附近的厚度t'為摩擦壓接前的厚度t的1.4倍以上，優(yōu)選長度IV為5mm以上。另外，即使在使摩擦壓接前的等截面部21的截面形狀(厚度、外徑、內(nèi)徑)與第一構(gòu)件10的等截面部11不同的情況下，也優(yōu)選摩擦壓接前的等截面部21的厚度t在25mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選在摩擦壓接后，接合界面J及其附近的等截面部21的厚度t，為摩擦壓接前的厚度t的1.4倍以上。如圖6(a)所示，將沿著擠壓方向較長形成的鋁合金制擠壓型材200切出規(guī)定尺寸后對其進(jìn)行加工而形成第二構(gòu)件(末端構(gòu)件)20。另外，由于從擠壓型材200切出的第二構(gòu)件20的等截面部21形成棱柱狀，所以通過對其切削加工，將等截面部21形成圓柱狀(參照圖6(b))，另外，通過對圓柱狀等截面部21進(jìn)行鉆孔加工，將等截面部21形成有底圓筒狀(參照圖6(c))。另外，當(dāng)然也可以在鉆孔加工之后，進(jìn)行切削加工。熱影響部H為通過由摩擦熱引起的熱滯后而形成強(qiáng)度和材質(zhì)與母材不同的部位，例如在JIS規(guī)格的6000類鋁合金(Al-Mg-Si類合金)的摩擦壓接時，該熱影響部H相當(dāng)于溫度升高到300度以上，強(qiáng)度小于母材強(qiáng)度且無法達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度的部位。熱影響部H僅在等截面部11、21形成，沒有達(dá)到截面變化部22。另外，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件10以及第二構(gòu)件20由熱處理型合金(JIS規(guī)格的2000類鋁合金(Al-Cu-Mg類合金)、JIS規(guī)格的6000類鋁合金(Al-Mg-Si類合金)、JIS規(guī)格的7000類鋁合金(Al-Zn-Mg類合金))形成時，熱影響部H的強(qiáng)度小于母材，當(dāng)該第一構(gòu)件10以及該第二構(gòu)件20由非熱處理型合金(JIS規(guī)格的1000類鋁合金(純鋁類)、JIS規(guī)格的3000類鋁合金(Al-Mn類合金)、JIS規(guī)格的5000類鋁合金(Al-Mg合金))形成時，該熱影響部H的強(qiáng)度大于母材。接合界面J為等截面部11、12的對接面。接合界面J面積大于或等于等截面部ll、21的端面lla、21a在摩擦壓接前的面積的1.4倍。另外，當(dāng)端面lla、21a的面積不同時，接合界面J面積大于或等于面積小的一方的面積的1.4倍即可。另外，鋁合金的種類并沒有特別的限定，在將摩擦壓接部件1作為懸掛部件使用的情況下，優(yōu)選是實施了T6處理的Al-Mg-Si類合金(是JIS規(guī)格的6000類鋁合金，在進(jìn)行固溶處理后進(jìn)行淬火處理，之后進(jìn)行人工時效處理的鋁合金)。特別是，如果是實施了T6處理的Al-Mg-Si類合金(JIS規(guī)格的鋁合金6061-T6)，由于強(qiáng)度高(0.2%彈性極限應(yīng)力為245MPa以上)、耐久性(應(yīng)力腐蝕破壞型和耐候性等)也高，所以更加優(yōu)選。接著，參照圖1圖3對摩擦壓接第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件20的方法(即，摩擦壓接部件1的制造方法)進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，假設(shè)一個制造工序中的接合位置為1處時(即，將1個第二構(gòu)件20摩擦壓接到第一構(gòu)件10上時)，下述摩擦總留量為x、頂鍛總留量為y、總的總留量為z，因此，將兩個第二構(gòu)件20、20同時摩擦壓接到第一構(gòu)件10上時(即，在1個制造工序中的接合位置為2處時)，摩擦總留量x'、頂鍛總留量y'以及總的總留量z'分別為2x、2y、2z。本實施方式涉及的摩擦壓接方法包括準(zhǔn)備過程、摩擦過程和頂鍛過程。在準(zhǔn)備過程中，用未圖示的摩擦壓接裝置的夾子保持第一構(gòu)件10，并且用未圖示的摩擦壓接裝置主軸上的夾具保持第二構(gòu)件20，使其等截面部21的中心軸線與第一構(gòu)件10的等截面部11中心軸線同軸。在摩擦過程中，一邊使第一構(gòu)件10與第二構(gòu)件20相對轉(zhuǎn)動，一邊使第二構(gòu)件20朝第一構(gòu)件10前進(jìn)，使第一構(gòu)件10的等截面部11的端面lla(參照圖1(b))與第二構(gòu)件20的等截面部21端面21a(參照圖1(b))對接，向?qū)用?即，等截面部11的端面lla與等截面部21的端面21a)施加摩擦壓力P,。如果一邊使等截面部11、21相對轉(zhuǎn)動一邊向?qū)用媸┘訅毫?，則通過摩擦熱在對接面周圍形成比母材軟的軟化部。另外，如果軟化部的流動性增強(qiáng)，則軟化部被向等截面部ll、21的內(nèi)外擠壓而成為飛邊，其結(jié)果是，接合界面J附近的厚度增大(參照圖2(a))。另外，存在于摩擦壓接前的等截面部ll、21的端面lla、21a上的氧化皮膜或附著物等與毛邊一同排出。如圖3所示，相對旋轉(zhuǎn)數(shù)(主軸的旋轉(zhuǎn)數(shù))，從使第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件20對接的時點(diǎn)(時刻T。)的相對變位量(主軸的前進(jìn)量)達(dá)到摩擦總留量x的時刻T,為止保持一定，之后開始減少。摩擦壓力P,至少在對接第一構(gòu)件10與第二構(gòu)件20、保持相對轉(zhuǎn)數(shù)N的時間內(nèi)保持一定。另外，在本實施方式中，在開始停止相對旋轉(zhuǎn)之后(即達(dá)到摩擦總留量X之后)到時刻T2為止向?qū)用媸┘幽Σ翂毫j。對接面的溫度上升至摩擦壓接所需要的溫度的時間，主軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)(第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件20的相對旋轉(zhuǎn)數(shù))越小，此外，摩擦壓10力P,越小(即摩擦過程中的總留量生成速度小)，該時間越長，但如果花費(fèi)時間使對接面升溫，則由于摩擦熱從對接面擴(kuò)散到各母材側(cè)，所以不僅在摩擦壓接中利用的摩擦熱的比例降低，而且熱影響部H的范圍增大。從這樣的觀點(diǎn)來看，適于優(yōu)選將主軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在每分鐘1000旋轉(zhuǎn)以上，并且將摩擦壓力P,設(shè)定在15MPa以上。此外，當(dāng)摩擦壓力P!超過40MPa，存在通過旋轉(zhuǎn)力螺紋切削等截面部11、21等的可能性，所以優(yōu)選設(shè)定在40MPa以下。另外，如果將第一構(gòu)件10的等截面部11和第二構(gòu)件20的等截面部21的厚度設(shè)定在25mm的范圍內(nèi)，則將主軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在每分鐘1800轉(zhuǎn)左右，如果將摩擦壓力P!設(shè)定在30MPa左右，則升溫后的對接面的溫度分布穩(wěn)定，并且熱影響部H的范圍縮小。摩擦過程中的總留量生成速度由相對轉(zhuǎn)數(shù)N和摩擦壓力P,所決定。將相對轉(zhuǎn)數(shù)N設(shè)定為每分鐘1000轉(zhuǎn)以上，將摩擦壓力P,設(shè)定為1540MPa，則摩擦總速度為2.58.0mm/秒。優(yōu)選摩擦總留量x為等截面部11、21的厚度t以上。在摩擦總留量x不到t的情況下，有存在于等截面部ll、21的端面lla、21a(參照圖1(b))的氧化皮膜和附著物等未被完全排出的狀態(tài)下就結(jié)束壓接的可能性。如果在接合截面J上殘存氧化皮膜，則有抗拉強(qiáng)度不足的可能性。此外，如果摩擦總留量x超過2t，則由于摩擦所引起的發(fā)熱多，向第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件20的熱量輸入變得過剩，所以存在由材質(zhì)的軟化而發(fā)生需要以上的飛邊，或熱影響部H廣泛擴(kuò)大的可能性。另外，在第一構(gòu)件10的等截面部11以及第二構(gòu)件20的等截面部21厚度為25mm的范圍內(nèi)，在本實施方式中，可以將摩擦總留量x設(shè)定為1.5t左右。頂鍛過程是施加頂鍛壓力P2的過程。在本實施方式中，從開始停止相對旋轉(zhuǎn)的時刻T,(即達(dá)到摩擦總留量的時點(diǎn))之后且相對旋轉(zhuǎn)變?yōu)榱愕臅r刻T3之前的時刻T2使對接面的壓力向頂鍛壓力P2開始增加。如果壓力達(dá)到頂鍛壓力P2，則將其保持規(guī)定時間并壓接等截面部11、21。另外，由于鋁合金等的導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，與鐵類材料相比部件的溫度易于降低，所以當(dāng)從開始停止相對旋轉(zhuǎn)的時刻T!至到達(dá)頂鍛壓力P2的時間(即T4-T,)長時，存在由于伴隨著急劇的溫度降低的收縮而在接合部產(chǎn)生間隙，空氣進(jìn)入該間隙形成氧化皮膜的可能性。從這樣的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選從開始停止第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件20的相對旋轉(zhuǎn)的時點(diǎn)(時刻T。起0.5秒以內(nèi)，施加預(yù)先規(guī)定的頂鍛壓力P2。如果施加頂鍛壓力P2，繼續(xù)摩擦過程，在摩擦過程中形成的軟化部被向等截面部ll、21的內(nèi)外擠壓，結(jié)果，形成沒有氧化皮膜等的接合界面J。如果向等截面部11、21的內(nèi)外擠壓軟化部，則接合界面J的面積增大到摩擦壓接前的等截面部11、21的端面lla、21a的面積的1.4倍以上。雖然頂鍛壓力P2比摩擦壓力P,大即可，但如果未滿50MPa，則存在發(fā)生伴隨著溫度降低的熱收縮而在部件界面產(chǎn)生間隙，空氣進(jìn)入該間隙形成氧化皮膜的可能性，所以優(yōu)選設(shè)為50MPa以上。此外，如果頂鍛壓力P2大于200MPa，則不僅需要大型的摩擦壓接裝置，而且存在發(fā)生母材的壓曲或變形的可能性，因此優(yōu)選設(shè)為200MPa以下。另外，在將第一構(gòu)件10的等截面部11和第二構(gòu)件20的等截面部21的厚度設(shè)在25mm的范圍的情況下，在本實施方式中，如果將頂鍛壓力P2設(shè)定為llOMPa左右，則氧化皮膜等被確實地排出，所以能夠形成抗拉強(qiáng)度高的接合部。另外，當(dāng)摩擦總留量x小于厚度t時，通過增大頂鍛壓力P2，可以增大頂鍛總留量y，使摩擦總留量x與頂鍛總留量y的總和的總的總留量z大于或等于厚度t。g卩，在將摩擦總留量x設(shè)定為小于厚度t時，優(yōu)選將頂鍛總留量y設(shè)定為大于或等于t-x，使總的總留量z(=x+y)大于或等于等截面部ll、21的厚度t，縮小等截面部ll、21的長度，使其分別大于或等于t/2。另外，如果總的總留量z小于等截面部ll、21的厚度t，則存在于等截面部11、21的端面lla、21a上的氧化皮膜等可能殘存在接合界面J中。另外，本發(fā)明者們認(rèn)識到，當(dāng)?shù)谝粯?gòu)件10的等截面部11和第二構(gòu)件20的等截面部21形成圓筒狀，且截面尺寸相同時，如果確保摩擦壓接后的等截面部11、21的長度為5mm以上，則熱影響部H到達(dá)截面變化部22的可能性非常小。因此，優(yōu)選設(shè)定總的總留量z，使得摩擦壓接后的等截面部11、21的長度為5mm以上。另外，如圖2(b)所示，在頂鍛過程完成后，根據(jù)需要，可以切12除在接合部外周側(cè)形成的毛邊，使接合部平滑，但優(yōu)選即使在切除毛邊后，也使接合界面J面積大于或等于等截面部11、21的端面Ua、21a在摩擦壓接前的面積的1.4倍。對于通過實施上述摩擦壓接方法獲得的摩擦壓接部件1，由于確保等截面部11、21在摩擦壓接后的長度為5mm以上，因此，僅在等截面部ll、21形成由摩擦壓接而產(chǎn)生的熱影響部H。即，熱影響部H不會達(dá)到等截面部11、21以外的部位。如果根據(jù)上述摩擦壓接部件1，則僅在等截面部ll、21產(chǎn)生由熱影響導(dǎo)致的強(qiáng)度變化。S卩，如果根據(jù)該摩擦壓接部件l，則在設(shè)計截面變化部22時，不需要考慮因熱影響導(dǎo)致的強(qiáng)度變化，因此易于設(shè)計。另外，當(dāng)摩擦壓接后的等截面部ll、21中的至少一個的長度小于5mm時，在等截面部11、21中由摩擦熱軟化的領(lǐng)域變得不均勻，因此，在等截面部ll、21處毛邊的排出量也不均勻。另外，如僅表示形成圓筒狀的接合部的側(cè)面的圖4(a)所示，在摩擦壓接具有等截面部ll的第一構(gòu)件IO、和端面21a'附近的截面積逐漸增大的第二構(gòu)件20'(不具備等截面部的第二構(gòu)件20')的情況下，在第二構(gòu)件20，一側(cè)傳遞(擴(kuò)散)更多的摩擦熱，因此，如圖4(b)所示，在第二構(gòu)件20'—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量比在第一構(gòu)件10—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量少，根據(jù)情況，可能在接合界面殘存氧化皮膜F。即，接縫效率可能降低。如果增大第二構(gòu)件20'—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量，則可消除氧化皮膜，但在這種情況下，由于第一構(gòu)件10—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量增多，因此，導(dǎo)致成品率惡化。與此相對，在第二構(gòu)件20也設(shè)置等截面部21的本實施方式中，在第二構(gòu)件20—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量與在第一構(gòu)件IO—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量相同(參照圖1(a))，因此，在接合界面J上難以殘存氧化皮膜，另外，毛邊的排出量也變得正合適，因而，成品率也變得良好。另外，在本實施方式中，分別在第一構(gòu)件IO以及第二構(gòu)件20上形成截面積不變的等截面部11、21,因此，在摩擦壓接等截面部ll、21時，從兩個構(gòu)件IO、20排出相同形狀的毛邊，存在于等截面部ll、21的端面lla、21a上的氧化皮膜等容易與毛邊一起排出。另外，由于等截面積ll、21的截面形狀相同，因此，由對接面產(chǎn)生的摩擦熱在等13截面部11、21中均勻傳遞，強(qiáng)度分布左右對稱，因此，更加易于設(shè)計。另外，變得易于使毛邊的形狀左右相同，結(jié)果，易于設(shè)定可獲得接合部的有效接合面積的摩擦壓接條件。另外，如圖5(a)所示，如果使等截面部21"的端面21a"截面積大于等截面部11的端面lla截面積，則通過第二構(gòu)件20"傳遞(擴(kuò)散)更多的摩擦熱，因此，如圖5(b)所示，在第二構(gòu)件20"—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量少于在第一構(gòu)件IO—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量，根據(jù)情況，可能在接合界面殘留氧化皮膜F。即，可能降低接縫效率。如果增大第二構(gòu)件20"—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量，則可消除氧化皮膜，但這時，由于第一構(gòu)件10—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量增大，因此，成品率變得惡化。與此相對，在等截面部ll、21截面形狀相同的本實施方式中，在第二構(gòu)件20—側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量與在第一構(gòu)件一側(cè)產(chǎn)生的毛邊的排出量相同(參照圖1(a))，因此，在接合界面J中難以殘存氧化皮膜，另外，毛邊的排出量也變得正合適，因此，成品率也變得良好。另外，雖然熱影響部中的熱處理型鋁合金的強(qiáng)度低于母材，但接合界面J處的強(qiáng)度最低。接合界面J附近的0.2%彈性極限應(yīng)力減小，為母材的0.2%彈性極限應(yīng)力的0.7倍(=1/1.4)左右，但由于增大了接合界面J的面積，使其大于或等于等截面部11、21的端面lla、21a在摩擦壓接前的面積的1.4倍，因此，接合界面J附近的屈服載荷與沒有受到熱影響的母材部分相同，厚度開始增大的部位K附近的屈服載荷小于或等于上述屈服載荷。因此，不必說在由于摩擦壓接時的熱影響，接合界面J附近的強(qiáng)度變得比母材的強(qiáng)度高，即使在變得比母材的強(qiáng)度低的情況下，接合界面J附近也不會成為弱點(diǎn)(降低設(shè)計標(biāo)準(zhǔn))。艮口，對于本實施方式涉及的摩擦壓接部件1，不需要將接合界面J附近的強(qiáng)度作為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)定等截面部11、21的厚度，能夠根據(jù)接合界面J附近以外的熱影響部H的強(qiáng)度設(shè)定等截面部ll、21的厚度，因此，不需要使等截面部ll、21的厚度大于或等于所需厚度。即，能夠使摩擦壓接部件1變輕。另外，在本實施方式中，使第二構(gòu)件20的等截面部21在摩擦壓接前的長度L2小于或等于等截面部21的外徑，因此，可以防止切削加工或鉆孔加工所需的時間變長或費(fèi)用增大，另外，由于通過加工去除的鋁合金的體積減小，因此，不會浪費(fèi)材料。另外，第一構(gòu)件IO以及第二構(gòu)件20不需是擠壓型材，也可以是鑄造品(包含壓鑄件)。順便提一下，在使用由鑄造品形成的第一構(gòu)件10以及第二構(gòu)件20構(gòu)成懸掛部件時，優(yōu)選使用AC4C類合金或ADC3悉合全(實施例)1.熱影響部的范圍以調(diào)査摩擦壓接第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件20時形成的熱影響部H的范圍為目的進(jìn)行試驗。在摩擦壓接中使用的第一構(gòu)架IO和第二構(gòu)件20為進(jìn)行T6處理(在固溶處理后進(jìn)行淬火處理，然后進(jìn)行人工時效處理)而調(diào)質(zhì)的Al-Mg-Si類合金(JIS規(guī)格的6061鋁合金)，兩個構(gòu)件都由擠壓型材形成。另外，切斷管狀擠壓型材而形成第一構(gòu)件10，并且在切斷擠壓型材之后，實施切削加工，形成第二構(gòu)件20。另外，在實驗中，第一構(gòu)件10的等截面部11和第二構(gòu)件20的等截面部21形成圓筒狀，且截面尺寸相同。順便說一下，確保等截面部ll、21的長度"、L2大于或等于10mm。表1表示等截面部11、21的規(guī)格、摩擦壓接條件以及熱影響部H的范圍。在本實施例中，判斷出維氏硬度小于或等于100(Hv)的領(lǐng)域為由于熱影響沒有達(dá)到母材的規(guī)定強(qiáng)度的部分(熱影響部H)。另外，無論在哪種情況，都設(shè)定摩擦過程中的相對轉(zhuǎn)數(shù)N為1800轉(zhuǎn)/分、摩擦壓力P！為30MPa、頂鍛壓力P2為lOOMPa。[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如表1所示，在第一構(gòu)件10的等截面部11和第二構(gòu)件20的等截面部21為圓筒狀，且截面尺寸相同時，熱影響部H的范圍小于5mm。即，如果確保等截面部11、21在摩擦壓接后的長度為5mm以上，則熱影響部H達(dá)到本體部12或截面變化部22的可能性極小。另外，在No.l-3以外的情況，總的總留量z都大于厚度t，而表1中沒有記載的是，能夠獲得足夠大的接合強(qiáng)度(55kN以上)。另一方面，總的總留量z小于厚度t(3mm)的No.l-3中的接合強(qiáng)度(43kN)小于其他情況。其原因在于，由于毛邊的排出量小，因此，不能充分排出端面lla上的氧化皮膜，在接合界面J中嵌入氧化皮膜。2.接合部的品質(zhì)與摩擦壓接條件的關(guān)系以調(diào)查摩擦壓接條件的差異對接合部品質(zhì)的影響為目的進(jìn)行試驗。在本實施例中，調(diào)查摩擦壓接后、在接合部的外周面以及內(nèi)周面有無縫隙，從而，判斷接合部的品質(zhì)是否高。另外，在摩擦壓接中使用的第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件20為進(jìn)行T6處理(在固溶處理之后進(jìn)行淬火處理，然后進(jìn)行人工時效處理)而調(diào)質(zhì)的Al-Mg-Si類合金(JIS規(guī)格的6061鋁合金)，兩個構(gòu)件都由擠壓型材形成。另外，切斷管狀擠壓型材形成第一構(gòu)件10，并且切斷擠壓型材之后，進(jìn)行切削加工，形成第二構(gòu)件20。等截面部11、21形成厚度為3mm的圓筒狀，其內(nèi)徑為16mm，外徑為22mm。表2表示頂鍛壓力P2與接合部的縫隙的關(guān)系。另外，表2中的"T"為從開始停止相對轉(zhuǎn)動起、到施加頂鍛壓力為止的時間。[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>如表2的No.2-22-6所示，如果頂鍛壓力P2大于摩擦壓力P"且大于或等于50MPa，則不會在接合部中產(chǎn)生縫隙，能夠獲得高品質(zhì)的接合品。表3表示時間T與接合部的縫隙的關(guān)系，其中，該時間T為從開始停止相對轉(zhuǎn)動時起、到施加頂鍛壓力P2為止的時間。[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>如表3所示，驗證了無論摩擦壓力Pi是15MPa、還是30MPa，從開始停止轉(zhuǎn)動、到施加頂鍛壓力P2為止的時間T都為0.45秒以內(nèi)，則不會在接合部中產(chǎn)生縫隙，可保持理想的接合狀態(tài)。另外，即使從開始停止轉(zhuǎn)動、到施加頂鍛壓力P2為止的時間T為0.50秒，當(dāng)摩擦壓力P為15MPa時(No.3-6)，也不會在接合部中產(chǎn)生縫隙，即使當(dāng)摩擦壓力P,為30MPa時(No.3-5)，也不會在內(nèi)周面產(chǎn)生縫隙，因此，可以獲得較理想的接合狀態(tài)。另外，如果切除在接合部外周側(cè)形成的毛邊(參照圖2(b))，則可以消除在接合部外周面產(chǎn)生的縫隙。如上所述，在從開始停止第一構(gòu)件10和第二構(gòu)件20相對轉(zhuǎn)動時起的0.50秒鐘以內(nèi)，更加理想的是在0.45秒鐘以內(nèi)施加頂鍛壓力P2，則能夠獲得理想的接合狀態(tài)。權(quán)利要求1.一種摩擦壓接部件，其通過摩擦壓接具有截面不變化的等截面部的鋁合金制第一構(gòu)件、和具有截面不變化的等截面部的鋁合金制第二構(gòu)件而形成，其特征在于所述等截面部彼此被摩擦壓接，并且，僅在所述等截面部形成由摩擦壓接產(chǎn)生的熱影響部。2.如權(quán)利要求1所述的摩擦壓接部件，其特征在于所述第一構(gòu)件的所述等截面部以及所述第二構(gòu)件的所述等截面部分別呈圓筒狀，并且，截面尺寸相同。3.如權(quán)利要求2所述的摩擦壓接部件，其特征在于摩擦壓接后的所述各等截面部的長度為5mm以上。4.如權(quán)利要求2所述的摩擦壓接部件，其特征在于所述各等截面部的厚度t在25mm的范圍內(nèi)，摩擦壓接后的所述各等截面部的長度為5mm以上。5.如權(quán)利要求4所述的摩擦壓接部件，其特征在于摩擦壓接前的所述各等截面部的長度為(6mm+t/2)以上。6.如權(quán)利要求15中任一項所述的摩擦壓接部件，其特征在于所述第一構(gòu)件由管狀擠壓型材構(gòu)成，所述第二構(gòu)件由利用擠壓型材形成的末端構(gòu)件構(gòu)成，所述第二構(gòu)件的所述等截面部通過對所述擠壓型材的一部分實施切削加工和鉆孔加工而形成，并呈圓筒狀，而且摩擦壓接前的長度為外徑以下。7.—種摩擦壓接方法，其是摩擦壓接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的方法，其中，所述第一構(gòu)件為鋁合金制，具有厚度t在25mm的范圍內(nèi)、長度為(6mm+t/2)以上的圓筒狀等截面部，所述第二構(gòu)件為鋁合金制，具有與所述第一構(gòu)件的所述等截面部相同的截面形狀、并且具有長度為(6mm+t/2)以上的圓筒狀等截面部，所述摩擦壓接方法的特征在于，包括一邊使所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件相對轉(zhuǎn)動，一邊使所述等截面部對接且施加摩擦壓力的摩擦過程；和從開始停止所述相對轉(zhuǎn)動的時刻起0.5秒鐘以內(nèi)，施加比所述摩擦壓力大的頂鍛壓力的頂鍛過程，使總的總留量為t以上，且使摩擦壓接后的所述各等截面部的長度為5mm以上。8.如權(quán)利要求7所述的摩擦壓接方法，其特征在于所述第一構(gòu)件由管狀擠壓型材構(gòu)成，所述第二構(gòu)件由利用擠壓型材形成的末端構(gòu)件構(gòu)成，所述第二構(gòu)件的所述等截面部通過對所述擠壓型材的一部分實施切削加工而形成，并呈圓筒狀，而且摩擦壓接前的長度為外徑以下。全文摘要作為課題，本發(fā)明提供一種易于設(shè)計的摩擦壓接部件以及摩擦壓接方法。一種摩擦壓接部件(1)，通過摩擦壓接具有截面不變化的等截面部(11)的鋁合金制第一構(gòu)件(10)、和具有截面不變化的等截面部(21)的鋁合金制第二構(gòu)件(20)而形成，其特征在于，摩擦壓接等截面部(11)、(21)，并且，僅在等截面部(11)、(21)形成由摩擦壓接產(chǎn)生的熱影響部(H)。優(yōu)選第一構(gòu)件(10)的等截面部(11)以及第二構(gòu)件(20)的等截面部(21)分別呈圓筒狀，并且，截面尺寸相同。文檔編號B60G7/00GK101500743SQ20068005539公開日2009年8月5日申請日期2006年7月19日優(yōu)先權(quán)日2006年7月19日發(fā)明者中倉和宏,望月浩行,水口興,角慎一郎申請人:日本輕金屬株式會社;日輕金Act株式會社