[發明專利]金屬板件和旋轉體之間的摩擦焊接連接

有效

• 申請號: 200580042495.3
• 申請日: 2005-12-07
• 公開（公告）號: CN101076427A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 埃伯哈·克里斯特
• 申請（專利權）人: EJOT合資有限公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;F16B37/06;B21C37/29;B23K33/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 趙飛

技術領域

本發明涉及金屬板件和插入金屬板件中的旋轉體之間的摩擦焊接。?

背景技術

這種摩擦焊接出現在Technik?Berlin于1991年出版的NeumannSchober的書“Reibschweissen?on?Metallen”(金屬摩擦焊接)中第67頁。其涉及穿孔的金屬板件和旋轉的柱頭螺栓之間的摩擦焊接連接，其中金屬板件中的孔可以是錐形或者圓柱形，并且其中柱頭螺栓的伸入金屬板件中的孔的端部的形狀同樣是錐形。柱頭螺栓的有關端部和金屬板件中的孔都可以是錐形設計，兩個部件的錐角可以相同。對于這種設計的不利之處，一般認為是對應于金屬板件的厚度的連接區域比較小。?

而且，DE?199?27?369?A1和US-PS?4,850,772都提供了扁平未穿孔金屬板件和柱頭螺栓之間的摩擦焊接連接，其中，摩擦焊接連接包括柱頭螺栓的端面，在適合之處該端面徑向上比柱頭螺栓的直徑要寬。?

為了產生摩擦焊接，包括扁平未穿孔的部件的摩擦焊接連接要求在轉動柱頭螺栓的同時用相當大的壓力將有關柱頭螺栓作用到金屬板件，這要求金屬板件產生相應的阻力，使得金屬板件不變彎而不產生變形。盡管在起初提及的帶有錐形端部的柱頭螺栓和穿孔的金屬板件之間的摩擦焊接連接減少了，這種影響尤其在薄金屬板件的情況下導致在柱頭螺栓作用到金屬板件的同時難以產生足夠的阻力抵抗柱頭螺栓，因為薄金屬板件不能夠產生足夠的阻力。結果，形成這種摩擦焊接需要使用反支撐架以從遠離柱頭螺栓的側面支撐金屬板件。?

發明內容

本發明的目的是盡管前述的困難，使得有利地實現其自身在金屬板件?上形成摩擦焊接連接的有利方法。本發明的目的通過以下方案得以實現，金屬板件設置有凸起圓環形壁作為壓力面，該壓力面適應于由旋轉體通過反壓力面配合。至少一個壓力面具有使得旋轉體的插入以逐漸增大的壓力裝入環形壁的錐度，由于旋轉體的旋轉，形成了旋轉體和環形壁之間的摩擦焊接連接。?

例如通過沖壓或者印壓，圓環形壁從金屬板件凸起，該圓環形壁為將來摩擦焊接連接的區域中的金屬板件提供了顯著增強的穩定性(與扁平金屬板件相比)以抵抗由旋轉體施加的壓力，從而產生所需的熱量，這極大地省卻了對用于在將來摩擦焊接連接的區域中支撐金屬板件的反支撐架的需要。結果，在近似0.6mm厚度的相對薄的金屬板的情況下，設置有這樣環形壁的金屬板件能夠在沒有反支撐架的支撐的條件下直接暴露于旋轉體的壓力下以形成摩擦焊接連接。尤其是在較大金屬板件的自動化生產的情況(諸如汽車車身)下尤其重要，這是因為在這樣的生產中，反支撐難以接近與旋轉體施加工具相反的側面。這個問題通過使用環形壁而得到補救，其中環形壁由金屬板件形成為所需摩擦焊接連接的組成部件，這是因為根據本發明的金屬板件和旋轉體之間的摩擦焊接連接的設計免去了對反支撐架的需要。?

為了生產摩擦焊接連接，可以僅僅使壓力面或者反壓力面為錐形。但是，可選地，可以使兩個壓力面為錐形。在任何情況下，通過形成摩擦焊接連接的兩個部件中至少一個為錐形形狀，可以確保旋轉體作用在金屬板件上并進入其孔中首先產生相當大的徑向壓縮力，且徑向壓縮力越大，錐角越小，例如可以規定錐角為5°和15°之間的角度。使用從金屬板件凸起的環形壁以形成摩擦焊接連接的兩個部件中至少一個是錐形意味著在旋轉體插入金屬板件中的孔時，會有特別高的徑向力和因此相應的徑向壓力，且金屬板件沒有不可接受地變彎。?

另一方面，對于環形壁的設計，一方面，所述環形壁可以在金屬板件中形成為凹部的形狀，或者環形壁由管口形成，凹部或者管口可以沿旋轉體的插入方向或者與插入方向相對地形成。為此目的需要適合的沖壓或者印壓工具，該沖壓或者印壓工具以公知的方式通過深拉延操作產生凹部，?或者通過沖壓或者印壓操作產生管口。然后凹部和管口具有錐形，尤其是，各個環形壁的錐角可以適應于旋轉體的錐角。此外，旋轉體的錐形可以設置有進入斜角，由此便于旋轉體引入金屬板件中的孔中。?

如果凹部具有圓形的S形狀的橫截面且具有內環形壁和外環形壁，則實現特別有利的設計，內環形壁和外環形壁可以具有錐形形狀。為了將相應成形的旋轉體與環形壁的這種設計相對應，旋轉體在其朝向金屬板件的前側上設置有圓形延伸槽，圓形延伸槽的壁適應于內環形壁和外環形壁。?

為了改進摩擦焊接連接，旋轉體可以徑向向外地設置有大致扁平的端面，所述端面和管口的前端包括在錐體上的摩擦焊接連接中。在這種情況下，摩擦焊接連接不僅集中在管口區域，而且形成在其前端之外。?