[發明專利]通過摩擦擠壓焊接連結兩個基本金屬片狀工件的方法

有效

• 申請號: 201280069688.8
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN104185531B
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 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-高等專科學校
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B29C59/06;B29C65/02
• 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。

根據本發明，片狀工件的要被連結的邊緣區域從各自的工件的平面分別地具有凸緣或以90°被卷邊。這樣，窄的邊緣區域被卷邊，盡管要獲得的連結焊縫的完成狀態下的形式是：兩個片狀工件被相互對接地連結，并且具有恒定的厚度。因此，在連結焊縫的完成狀態中，根據本發明的方法基本上不會引起兩個片狀工件(假設它們具有相同的厚度)的任何材料增厚。

凸緣用于理解本發明的目的，指的是金屬片狀物或管的邊緣以90°彎曲。因此，邊緣的呈直角彎曲通過在連結焊縫的區域中的金屬片狀部件的工件邊緣的傾斜而產生。根據本發明，連結焊縫可以是直的或彎曲的。在任何情況中，從片狀工件的平面抬起的邊緣是通過凸緣或卷邊形成。

在根據本發明的方法中，要被連結的邊緣區域隨后彼此相靠地放置，從而被定位。隨后，邊緣區域通過摩擦元件被加熱到預定的連結溫度并且因此受到按壓壓力。摩擦元件設置成相對于邊緣區域相對移動。通過摩擦熱，邊緣區域被加熱并因此被塑化。通過摩擦元件施加的垂直于工件的中心平面的按壓壓力因此按壓在卷邊或具有凸緣的邊緣區域上，從而引起邊緣區域的材料的卷邊，并因此導致邊緣區域被壓平。卷邊或具有凸緣的邊緣區域的材料因此作為連接工件的連結材料。

根據本發明，摩擦元件的端面被按壓在卷邊或具有凸緣的邊緣區域上；與現有技術相反，其不是位于具有凸緣的邊緣或卷邊的彎曲邊緣區域之間的。

在本發明的一種特別有利的構造中，摩擦元件相對于邊緣區域的相對移動通過摩擦元件的旋轉和/或轉動和/或擺動而產生的。這種相對移動產生連結所需要的摩擦熱。另外，相對移動可以通過摩擦元件沿著邊緣區域的縱向移動而產生，以產生長的連結焊縫。

因此，本發明適合于連結相對長的邊緣區域以形成相對長的連結焊縫，并且適合于在特定點處或被限制的空間位置處連接工件。因此，也可以通過根據本發明的摩擦焊接方法產生點焊連接。在這種情況下，要被連結的具有凸緣或卷邊的邊緣區域相對地變短，不論是在直線方向上或以圓形或部分圓形的區域的形式。

基于連結參數，特別是基于工件的幾何形狀和材料，有利地，可以根據本發明的方法進行改進：通過外部熱源另外加熱邊緣區域，或者通過另外的摩擦元件加熱它們，該另外的摩擦元件在前述的第一摩擦元件的縱向移動期間在第一摩擦元件之前移動。在通過外部熱源加熱的情況中，電阻加熱、感應加熱、通過火焰加熱(氣體火焰)、熱氣、激光、電弧、電子束、等離子流、或類似閃光對焊的隱燃接觸都可被使用。

為了產生具有基本與工件厚度相同的光滑的、沒有凸起的連結焊縫，有利地，可以通過光滑處理元件在熱的狀態下使連結的邊緣區域變光滑。光滑處理元件可以同樣地相對于邊緣區域相對移動，類似于沿著縱向焊縫移動的滾動體或旋轉銷的方式。