[發明專利]線性摩擦焊接裝置及方法

有效

• 申請號: 200810109984.1
• 申請日: 2008-06-16
• 公開（公告）號: CN101323049A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 薩伐托兒·亞雷希;賴利·亞歷山大·波廉;納爾·達利
• 申請（專利權）人: 西瑞爾貝茲公司
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K37/00;B23K37/02;B23K37/04
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 許靜

技術領域

本發明涉及線性摩擦焊接的領域，且更明確地說，是指一種用于線性摩擦 焊接機器的雙軸鍛造的裝置和方法。

背景技術

線性摩擦焊接是接合類似或不同金屬的固態工藝，所述工藝在焊接和受熱 區中產生需要的微結構，從而產生最小組件變形和高強度焊接。另外，線性摩 擦焊接也是自我清理工藝，因為工藝的振蕩運動使得表面不規則物和污染物 (如在焊接期間產生的毛邊)被驅除，從而削減了生產步驟。

如工藝名稱所暗示，線性摩擦焊接涉及通過以零件相對于彼此振蕩的受控 方式所產生的摩擦來加熱將要焊接的零件。除了振蕩以外，將零件在垂直于接 觸表面所施加的受控負載(本文中稱作“鍛造負載”)下強制于一起。參看現 有技術的圖8，在這個工藝中，基座零件800通常保持為靜止的，而將要焊接 到基座零件上的零件802沿著振蕩軸804振蕩。通過所施加的鍛造負載806， 振蕩運動使得零件在摩擦表面808處受熱以達到焊接溫度，所述焊接溫度低于 正進行焊接的材料的熔點。局部受熱使得材料達到材料呈“塑性狀態”的預定 溫度。當相鄰材料處于其塑料狀態時，停止振蕩運動且增加鍛造移動中的鍛造 負載力以將兩個零件強制于一起。一旦強制于一起，就保持鍛造負載直到零件 冷卻且最終降為零為止，從而完成焊接循環。

已展示通過線性摩擦焊接所生產的焊接結構上是合理的且具有高質量?？? 使用這個工藝來成功地焊接無法通過常規方法容易地進行焊接的材料(例如， 鈦)。出于這個原因，以此方式焊接的零件在要求高度結構完整性以及最小重 量的應用(例如，航空)中為特別需要的。

線性摩擦焊接機器和工藝正不斷發展以使得可制造出近凈成形(Near?Net Shape，NNS)結構，所述近凈成形結構可經機器加工以生產出成品零件。這 種組裝接近成品零件的結構的方法減少了生產最終零件所要求的材料和機器 加工時間量，因此大大地降低了零件生產成本。能夠制造出近凈成形結構的常 規線性摩擦焊接機器當前利用沿著單一鍛造軸的鍛造負載來完成焊接，這適用 于焊接兩個簡單、分離的板狀垂直焊接結構，其中可精確地控制焊接界面處的 負載控制。

當需要連續板狀零件焊接或在一個以上接觸平面處的焊接時，利用單一鍛 造軸來完成焊接的線性摩擦焊接工藝呈現很多缺點。參看現有技術的圖9，展 示零件902正在基板焊接904和成角焊接界面906兩者處焊接到基座零件900 上，所述兩個界面處的焊接是同時進行的。通過沿著振蕩平面908進行的受控 摩擦來產生熱。當前工藝包含沿著單一鍛造軸910施加的鍛造負載，所述單一 鍛造軸可垂直于焊接界面904和906中的一者而定位或在鍛造軸910的平面中 與焊接界面成預定角而定位。由于僅在一個軸上存在鍛造負載控制，所以進行 兩個平面焊接所需要的鍛造負載是產生足以焊接成角焊接界面906的所得鍛 造負載和足以進行基板焊接904的所得鍛造負載之間的折衷。

在這點上，同時進行兩個平面焊接需要的是一種提供額外鍛造軸以改進焊 接性能且擴展線性摩擦焊接機器的焊接能力的裝置和方法。通過提供第二鍛造 軸，不再需要兩個板之間的成角接觸，且實現了第二軸上的鍛造負載的準確控 制。此外，通過增加與第一鍛造軸成角度而起作用的第二鍛造軸(沿所述第二 鍛造軸施加額外鍛造負載)，增加了線性摩擦焊接工藝的控制的數量級，從而 改進了焊接性能。

發明內容

因此，本發明的一目的是提供用于在一個以上接觸平面中同時進行焊接的 線性摩擦焊接裝置和方法。

本發明的另一目的是提供用于產生高強度焊接和最小組件變形的線性摩 擦焊接裝置和方法。

本發明的進一步目的是提供用于改進焊接工藝的控制的線性摩擦焊接裝 置和方法。

本發明的進一步目的是提供用于擴展線性摩擦焊接機器的能力的裝置和 方法。

本發明的進一步目的是提供用于雙鍛造軸控制的裝置和方法，所述雙鍛造 軸控制提供將要精確地施加到零件的鍛造負載，所述零件具有并不垂直于鍛造 軸的平面的焊接表面。