[發明專利]摩擦點焊和摩擦縫焊

在審

• 申請號: 201480011230.6
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN105209209A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: P·R·卡勒瓦拉;J·阿克拉姆;A·I·齊賓德;A·L·朱洛維茨基;M·米斯拉;B·薩爾瑪
• 申請（專利權）人: 猶他大學研究基金會
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K31/02;B32B15/00
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 潘飛;楊勇

1.一種使上部材料層相對于焊接軸點焊到下部材料層的方法，所述上部材料層與所述下部材料層的至少一部分以覆蓋關系定位，所述上部和下部材料層具有相應的頂表面和底表面，所述方法包括：

使棒材相對于所述焊接軸軸向地前進和旋轉，以使得所述棒材的遠端接觸所述上部材料層的所述頂表面；

向所述旋轉棒材施加軸向力以使得所述棒材的所述遠端與所述上部材料層之間的摩擦熱使所述上部材料層的一部分增塑；

在所述上部材料層的一部分增塑的情況下，向所述旋轉棒材施加所述軸向力以使得所述上部材料層的所述底表面的一部分和所述下部材料層的所述頂表面的一部分變形，由此在所述上部材料層與所述下部材料層之間形成冶金結合；以及

使所述棒材相對于所述焊接軸軸向地縮回，以使得所述棒材的所述遠端脫離與所述上部材料層的所述頂表面的接觸。

2.如權利要求1所述的方法，其中當所述棒材的所述遠端接觸所述上部材料層的所述頂表面時，所述棒材基本上垂直于所述上部材料層的所述頂表面。

3.如權利要求1所述的方法，其中所述上部材料層和所述下部材料層具有相應的厚度，并且其中所述上部材料層的厚度和所述下部材料層的厚度均在約0.5mm至約3.25mm的范圍內。

4.如權利要求1所述的方法，其中所述上部材料層和所述下部材料層包含第一材料。

5.如權利要求4所述的方法，其中所述棒材的至少所述遠端包含所述第一材料。

6.如權利要求4所述的方法，其中所述棒材的至少所述遠端包含不同于所述第一材料的第二材料。

7.如權利要求1所述的方法，其中所述上部材料層包含第一材料，并且其中所述下部材料層包含不同于所述第一材料的第二材料。

8.如權利要求7所述的方法，其中所述棒材的至少所述遠端包含所述第一材料。

9.如權利要求7所述的方法，其中所述棒材的至少所述遠端包含所述第二材料。

10.如權利要求7所述的方法，其中所述棒材的至少所述遠端包含不同于所述第一材料和所述第二材料的第三材料。

11.如權利要求1所述的方法，其中使至少一個中間材料層定位在所述上部材料層與所述下部材料層之間，其中所述至少一個中間材料層中的每個中間材料層均具有頂表面和底表面，并且其中向所述旋轉棒材施加所述軸向力以使得所述棒材的所述遠端穿透所述上部材料層的步驟包括向所述旋轉棒材施加所述軸向力以使得每個中間材料層的所述頂表面和所述底表面的至少一部分變形，由此在所述上部材料層、所述至少一個中間材料層和所述下部材料層之間形成冶金結合。

12.如權利要求3所述的方法，其中所述棒材為非消耗性棒材。

13.如權利要求3所述的方法，其中所述棒材為消耗性棒材。

14.如權利要求13所述的方法，其中向所述旋轉棒材施加軸向力的步驟包括向所述旋轉棒材施加軸向力以使得所述棒材的所述遠端與所述上部材料層之間的摩擦熱使所述棒材的所述遠端的一部分增塑，其中，在所述棒材的所述遠端的一部分和所述上部材料層的一部分增塑的情況下，向所述旋轉棒材施加所述軸向力以使得所述棒材的所述遠端穿透所述上部材料層的至少一部分，由此界定腔體，并且其中在所述消耗性棒材軸向縮回之前，所述棒材的所述遠端的所述增塑部分填充所述腔體。

15.如權利要求14所述的方法，其中所述棒材具有在約5mm至約25mm范圍內的直徑，其中在所述棒材的所述遠端增塑之前，所述棒材具有在約50mm至約100mm范圍內的縱向長度，并且其中在由所述棒材的所述遠端的所述增塑部分填充所述腔體后，所述棒材的所述縱向長度在約45mm至約90mm的范圍內。

16.如權利要求1所述的方法，其中所述棒材以在約500RPM至約3,000RPM范圍內的旋轉速率旋轉。

17.如權利要求1所述的方法，其中施加到所述棒材的所述軸向力在約1,000N至約25,000N的范圍內。