[發明專利]攪拌摩擦焊接方法及其使用的焊接夾具

無效

• 申請號: 201210058561.8
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102672341A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 山內亮;小針健太郎
• 申請（專利權）人: 鈴木株式會社
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及一種攪拌摩擦焊接方法(實施攪拌摩擦焊接的方法)及用于該方法的焊接夾具。

背景技術

如圖16和17中所示，攪拌摩擦焊接(FSW)方法是一種將待焊接構件101和102焊接在一起的方法，在該方法中，在被按壓在待焊接構件101和102(以下可以簡稱為“構件101和102)上的同時，旋轉的焊接用具103被移動，構件101和102隨后被焊接用具103和構件101和102之間產生的摩擦熱軟化。隨后，待焊接構件101和102通過固相焊接方式彼此接合，該固相焊接方式利用由焊接用具103的旋轉而導致的塑性流動行為。

該攪拌摩擦焊接在低熱量輸入下實施，從而不同于一般的焊接方法，攪拌摩擦焊接部分104的基材的熱應變以及強度降低被有利地減小。

在通常的攪拌摩擦焊接中，不利地，由于其焊接原理以及焊接用具103的形狀，未焊接部分105保留在焊接體100中，且由焊接用具103形成的用具孔106(圖18)也保留在焊接端點上。這一面可能會降低焊接體100的強度。

為了解決這個問題，如圖19和20中所示以及日本特開平10-71477號公報中所披露，富余部分107(端片)以伸出的方式被設置到待焊接構件101和102各自的端部，將該富余部分107用作焊接端點來實施攪拌摩擦焊接(FSW)，在焊接后，該富余部分107被沿著切斷線108切斷。根據該方法，可防止剩下未焊接部分105，可通過切斷包含用具孔106的富余部分107，而得到例如如圖21中所示的不包含用具孔106的產品110。

然而，不利地，當形成有富余部分107的構件101和102通過攪拌摩擦焊接被彼此接合時，每個富余部分107需要支撐由焊接用具103施加的按壓載荷，因此，需要增大該富余部分107的尺寸以保證其剛性。因此，如圖21A和圖21B中所示，通過切斷富余部分107而形成的富余切斷表面109的面積變大，這是不利的。

另外，富余切斷表面109的外觀與產品110表面的其它部分不同，導致產品110的外觀品質降低。特別地，在將產品110例如用作需要提供精細外觀的二輪車框架的情況下，該外觀品質的降低將導致顯著的問題。

發明內容

考慮到以上提到的現有技術中遇到的問題，而構思出本發明，本發明的目的是提供攪拌摩擦焊接方法并提供焊接夾具，其能夠減小富余部分的切斷面積，從而提高產品的外觀品質，并可靠地防止由富余部分的變形導致的待焊接構件的焊接故障。

一個方面，根據本發明，可以通過提供一種攪拌摩擦方法來實現以上及其它目的，該攪拌摩擦焊接方法包括：準備一對待焊接構件，每個待焊接構件均包括對接面和以伸出形式設置的富余部分，所述富余部分包括與所述對接面連續的焊接面；準備用于進行攪拌摩擦焊接的焊接用具，所述焊接用具一體地包括柱形的肩部和形成在所述肩部的末端面的探頭部，所述探頭部的直徑小于所述肩部的直徑；使所述對接面彼此接觸，使所述焊接面彼此接觸，以及保持所述一對待焊接構件從而在所述一對待焊接構件之間形成連續的焊接線；在該狀態下，將載荷支撐夾具部分安置在一對所述富余部分的底面側，同時將變形限制夾具部分安置在一對所述富余部分的頂面側，所述載荷支撐夾具部分用于支撐由所述焊接用具施加的按壓載荷，所述變形限制夾具部分用于限制所述富余部分朝向其頂面的變形；以及在所述焊接用具旋轉的同時，將所述焊接用具按壓到所述待焊接構件的頂面，并使所述焊接用具沿著所述焊接線移動直至所述焊接用具到達所述富余部分為止，從而通過攪拌摩擦焊接，使所述待焊接構件彼此接合并使所述富余部分彼此接合。

在本發明的另一方面，也提供了一種用于攪拌摩擦焊接方法的焊接夾具，該攪拌摩擦焊接方法包括以上提及的各步驟，該焊接夾具包括：載荷支撐夾具部分；和變形限制夾具部分，其中，所述載荷支撐夾具部分被安置在一對富余部分的底面側，用于支撐由焊接用具施加的按壓載荷，并且所述變形限制夾具部分被安置在一對富余部分的頂面側，用于限制富余部分朝向其頂面的變形。

根據該攪拌摩擦焊接方法及該焊接夾具，在焊接用具旋轉的同時，焊接用具被按壓并沿著待焊接構件之間以及富余部分之間的焊接線移動，從而通過攪拌摩擦焊接，使待焊接構件彼此接合且使富余部分彼此接合。此時，載荷支撐夾具部分支撐由焊接用具施加到富余部分的按壓載荷。因此，富余部分的截面面積可減小，富余部分因此可被小型化，從而通過切斷富余部分而形成的切斷面積可變小。從而，產品的外觀品質可得到提高。