[发明专利]通过摩擦挤压焊接连结两个基本金属片状工件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过摩擦挤压焊接连结两个基本金属片状工件的方法。

背景技术

为了金属片状工件或类似的工件的材料粘合连结，熔焊和压焊两种方法都能被使用。

在熔焊方法中，被连接的两个部件的普通熔池利用可选择的另外的填充材料而产生，该填充材料通常为焊条的形式。随后产生池凝固结构。在连结区域中的组件的热负载相当于要被连结的材料的熔化温度。

在压焊方法中，除了通过各种热源加热，例如电阻加热之外，使材料到达软化温度并且通过按压力被按压在一起，从而产生焊接连接。

在已知的摩擦搅拌焊接中，要被连接的材料通过搅拌处理被加热并且在焊接区域中被混合。然而，这种方法仅限于特定的易形变的材料，以及使材料厚度最小化。

在冷压焊中，同样有较软材料和特定材料厚度的限制。

由于在连结区域中的可用于工件的材料的体积非常小，并且由于金属片状物的相邻区域必须避免损坏，薄壁工件的连结，特别是金属片状物的连结需要特定测量。因此，现已经提出在摩擦焊接方法中，在摩擦焊接之前，将薄壁金属管连结至其他物体以加宽金属管的边缘，从而阻止凹口。这在DE3802300C1中被描述。另一种通过EP1236533A1展示的方法，其中接触区域被制成尽可能的与摩擦工具一样大。

发明内容

本发明基于提供一种用于连结两个基本金属片状工件的方法的目的，其具有简单的结构，并且容易以低成本进行应用，需要少量的设备支出并使片状工件能够被可靠地连结。

根据本发明，这个目的通过权利要求1的特征组合实现，从属权利要求显示本发明的进一步的优势的构造。

根据本发明，片状工件的要被连结的边缘区域从各自的工件的平面分别地具有凸缘或以90°被卷边。这样，窄的边缘区域被卷边，尽管要获得的连结焊缝的完成状态下的形式是：两个片状工件被相互对接地连结，并且具有恒定的厚度。因此，在连结焊缝的完成状态中，根据本发明的方法基本上不会引起两个片状工件(假设它们具有相同的厚度)的任何材料增厚。

凸缘用于理解本发明的目的，指的是金属片状物或管的边缘以90°弯曲。因此，边缘的呈直角弯曲通过在连结焊缝的区域中的金属片状部件的工件边缘的倾斜而产生。根据本发明，连结焊缝可以是直的或弯曲的。在任何情况中，从片状工件的平面抬起的边缘是通过凸缘或卷边形成。

在根据本发明的方法中，要被连结的边缘区域随后彼此相靠地放置，从而被定位。随后，边缘区域通过摩擦元件被加热到预定的连结温度并且因此受到按压压力。摩擦元件设置成相对于边缘区域相对移动。通过摩擦热，边缘区域被加热并因此被塑化。通过摩擦元件施加的垂直于工件的中心平面的按压压力因此按压在卷边或具有凸缘的边缘区域上，从而引起边缘区域的材料的卷边，并因此导致边缘区域被压平。卷边或具有凸缘的边缘区域的材料因此作为连接工件的连结材料。

根据本发明，摩擦元件的端面被按压在卷边或具有凸缘的边缘区域上；与现有技术相反，其不是位于具有凸缘的边缘或卷边的弯曲边缘区域之间的。

在本发明的一种特别有利的构造中，摩擦元件相对于边缘区域的相对移动通过摩擦元件的旋转和/或转动和/或摆动而产生的。这种相对移动产生连结所需要的摩擦热。另外，相对移动可以通过摩擦元件沿着边缘区域的纵向移动而产生，以产生长的连结焊缝。

因此，本发明适合于连结相对长的边缘区域以形成相对长的连结焊缝，并且适合于在特定点处或被限制的空间位置处连接工件。因此，也可以通过根据本发明的摩擦焊接方法产生点焊连接。在这种情况下，要被连结的具有凸缘或卷边的边缘区域相对地变短，不论是在直线方向上或以圆形或部分圆形的区域的形式。

基于连结参数，特别是基于工件的几何形状和材料，有利地，可以根据本发明的方法进行改进：通过外部热源另外加热边缘区域，或者通过另外的摩擦元件加热它们，该另外的摩擦元件在前述的第一摩擦元件的纵向移动期间在第一摩擦元件之前移动。在通过外部热源加热的情况中，电阻加热、感应加热、通过火焰加热(气体火焰)、热气、激光、电弧、电子束、等离子流、或类似闪光对焊的隐燃接触都可被使用。

为了产生具有基本与工件厚度相同的光滑的、没有凸起的连结焊缝，有利地，可以通过光滑处理元件在热的状态下使连结的边缘区域变光滑。光滑处理元件可以同样地相对于边缘区域相对移动，类似于沿着纵向焊缝移动的滚动体或旋转销的方式。