[發明專利]通過摩擦擠壓焊接使用填充材料連結兩個基本金屬片狀工件的方法

有效

• 申請號: 201280069682.0
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN104159696B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 保羅·辛德勒
• 申請（專利權）人: 肯普滕應用技術大學-高等?？茖W校
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所31210
• 代理人: 梅高強,崔巍

技術領域

本發明涉及一種通過摩擦擠壓焊接連結兩個基本金屬片狀工件的方法。

背景技術

為了金屬片狀工件或類似的工件的材料粘合連結，熔焊和壓焊兩種方法都能被使用。

在熔焊方法中，被連接的兩個部件的普通熔池利用可選擇的另外的填充材料而產生，該填充材料通常為焊條的形式。隨后產生池凝固結構。在連結區域中的組件的熱負載相當于要被連結的材料的熔化溫度。

在壓焊方法中，除了通過各種熱源加熱，例如電阻加熱之外，使材料到達軟化溫度并且通過按壓力被按壓在一起，從而產生焊接連接。

在已知的摩擦攪拌焊接中，要被連接的材料通過攪拌處理被加熱并且在焊接區域中被混合。然而，這種方法僅限于特定的易形變的材料，以及使材料厚度最小化。

在冷壓焊中，同樣有較軟材料和特定材料厚度的限制。

由于在連結區域中的可用于工件的材料的體積非常小，并且由于金屬片狀物的相鄰區域必須避免損壞，薄壁工件的連結，特別是金屬片狀物的連結需要特定測量。因此，現已經提出在摩擦焊接方法中，在摩擦焊接之前，將薄壁金屬管連結至其他物體以加寬金屬管的邊緣，從而阻止凹口。這在DE3802300C1中被描述。另一種通過EP1236533A1展示的方法，其中接觸區域被制成盡可能的與摩擦工具一樣大。

發明內容

本發明基于提供一種用于連結兩個基本金屬片狀工件的方法的目的，其具有簡單的結構，并且容易以低成本進行應用，需要少量的設備支出并使片狀工件能夠被可靠地連結。

根據本發明，這個目的通過權利要求1的特征組合實現，從屬權利要求顯示本發明的進一步的優勢的構造。

因此，本發明描述了一種用于連結兩個基本金屬片狀工件的方法，其中，工件的要被連結的邊緣區域被定位成相對于彼此具有間隙，其中至少一個以線的形式的填充材料在連結操作之前或期間被導入邊緣區域之間的區域中，并且邊緣區域和填充材料隨后通過至少第一摩擦元件相對于邊緣區域和填充材料的相對移動被加熱到預定的連結溫度，并且經受按壓壓力并在產生變形的同時被連結。

在根據本發明的用于接合兩個基本金屬片狀工件的摩擦擠壓焊接方法中，用于接合所需要的填充材料因此以線或帶的形式被供應。該線可以為圓形或矩形或所期望的任意形狀的橫截面。因此，一方面可以橋接當工件被切割尺寸時產生的邊緣間隙。因此，也同樣可以補償形狀的不規則等等。這在整體效果上有產生通過足夠量的填充材料實現高質量連結(焊縫)的可能性。

在根據本發明的方法中，工件和填充材料可以由相同的材料構成，但也可使用不同的材料。因此，也可以連結由不同的材料生產的工件。

本發明的必要方面是，連結區域不被融化，而只是被塑化。這對于微觀結構的特性是特別有利的。此外，也可以通過根據本發明的方法焊接通過傳統連結方法彼此不能被連接的材料。

在通過焊接連接金屬片狀物的情況中，片狀物也可以緊靠地放置而具有小的間隙，圓形或矩形的線放置在該間隙中，作為填充材料。間隙優選地被選定為其通過隨后由于摩擦磨損的線填充。

通過摩擦元件，填充材料和片狀物的邊緣通過旋轉和/或擺動摩擦移動而被塑化，因此作為摩擦元件的按壓力的結果，它們進入壓焊連接。

在根據本發明的方法中，要被連結的邊緣區域因此彼此相鄰放置，從而被定位。填充線通過饋送裝置或手動地定位，以在塑化后通過摩擦元件進入片狀物之間的連結區域。之后，邊緣區域和填充材料通過摩擦元件被加熱到預定的連結溫度，同時經受按壓壓力。摩擦元件被設置成相對于邊緣區域和填充材料相對移動。摩擦熱具有使邊緣區域和填充材料被加熱并從而被塑化的效果。通過摩擦元件施加的按壓壓力垂直地作用在工件的中心平面上并因此按壓在邊緣區域和以線的形式的填充材料上，從而引起邊緣區域的材料和填充材料的塑化，因此擠壓邊緣區域和填充材料。這樣產生片狀物和填充材料之間的壓焊連接。

根據本發明，摩擦元件作為摩擦盤，其圓周按壓邊緣區域，或摩擦元件作為摩擦柱，其端面按壓邊緣區域；與現有技術相反，其不像摩擦攪拌焊接情況中那樣在片狀物之間。

在本發明的特別有利的構造中，摩擦元件相對于邊緣區域和填充材料的相對移動通過摩擦元件的旋轉和/或轉動和/或擺動產生。該相對移動產生連結所需要的摩擦熱。為了產生長的焊縫，前進移動被沿著邊緣區域執行，并且同時供應填充線。