[发明专利]摩擦搅拌焊接方法

说明书

本发明涉及一种摩擦搅拌焊接方法和一种中空挤制框架部件的摩擦搅拌焊接方法以及一种摩擦搅拌焊接设备，还涉及一种结构体以及一种摩擦搅拌焊接所用的中空挤制框架部件。例如，本发明涉及一种铝合金中空挤制框架部件(例如铁路车辆、飞机和建筑结构等)的摩擦搅拌焊接方法，并涉及一种摩擦搅拌焊接设备、一种结构体以及一种摩擦搅拌焊接所用的中空挤制框架部件。

摩擦搅拌焊接方法是这样一种方法，其中通过转动一根插入在焊接部分中的圆杆(它被称作“旋转工具”)并且使该旋转工具沿挤制框架部件的焊接线向前移动，从而加热该焊接部分，使焊接部分变软并且使之塑性流动，然后被坚固地焊住。

旋转工具包括一个插入在焊接部分中的小直径部分和一个位于所述小直径部分的外侧处的大直径部分。该旋转工具的小直径部分和大直径部分具有相同的轴线。旋转工具的小直径部分和大直径部分之间的边界稍稍插入焊接部分。例如在公开号为平9-309164(EP0797043A2)的日本专利申请中披露了上述的技术

在采用所述旋转工具进行摩擦搅拌焊接期间，较大负载作用在所要进行焊接的中空挤制框架部件上。因此，当焊接这些中空挤制框架部件的时候，要在焊接部分设置一根肋条，从而由该肋条来支撑上述的负载。因此，该中空挤制框架部件的重量会变重，所以在要求轻结构的铁路车辆和飞机领域中，所述重量的增加变成一个大问题。

本发明的目的在于提供一种摩擦搅拌焊接方法，其中可以降低在中空挤制框架部件中的重量增加并且实现了降低中空挤制框架部件中的重量增加。

上述目的可以通过一种摩擦搅拌焊接方法来实现，其特征在于，放在框架座上的第一部件的焊接部分背面和用于焊接该第一部件的第二部件中将一块垫板设置在一个至少由第一部件所占据的空间中，从该空间的外面部分通过该垫板表面和框架座作为支撑部件，从而对第一部件和第二部件进行摩擦搅拌焊接，然后从该空间中将垫板除去。

图1为纵向断面图，显示出在根据本发明的一个实施例的摩擦搅拌焊接方法的焊接部分的焊接之前的情况；

图2为侧视图，显示出根据本发明的一个实施例的摩擦搅拌焊接方法的焊接设备；

图3为纵向断面图，显示出所要加工的中空挤制框架部件；

图4为透视图，显示出铁路车辆的车体；

图5为侧视图，显示出根据本发明另一个实施例的摩擦搅拌焊接方法的焊接设备；

图6为根据本发明另一个实施例的摩擦搅拌焊接方法的垫板的纵向断面图；

图7为纵向断面图，显示出根据本发明另一个实施例的摩擦搅拌焊接方法的焊接部分；

图8为纵向断面图，显示出根据本发明另一个实施例的摩擦搅拌焊接方法的焊接部分；

图9为纵向断面图，显示出根据本发明另一个实施例的摩擦搅拌焊接方法的焊接部分。

下面将参照图1至图4对本发明的一个实施例进行说明。图3为沿着图4的Ⅲ-Ⅲ线剖开的断面图。铁路车辆结构主体100由用于构成侧面的侧面结构体101、用于构成顶部的顶部结构体102、用于构成底板的支架103以及用于构成端部的侧面结构体104构成。侧面结构体101、顶部结构体102以及支架103都是分别通过焊接多个中空挤制框架部件来构成的。中空挤制框架部件的纵向方向朝着铁路车辆的车体的纵向方向。该中空挤制框架部件是一种由铝合金制成的中空挤制框架部件。下面将对用于构成侧面结构体101的中空挤制框架部件10和20的结构进行说明。其它部分和其它结构体与上面的类似。

中空挤制框架部件10由两块面板11和12以及多个用于上述两块面板11和12的肋条13和14构成。面板11和12基本上是平行的。肋条13和14是倾斜的。肋条13和14设有桁架结构。

中空挤制框架部件20由两块面板21和22以及多个用于上述两块面板21和22的肋条23和24构成。面板21和22基本上是平行的。肋条23和24是倾斜的。肋条23和24设有桁架结构。

设在铁路车辆的车体100的外表面处的面板12的端部从车体100的内部侧面的面板12的端部突起到相邻中空挤制部件20的侧面上。该在端部突起的面板被称作12b。面板12b的板厚比其他部分面板的板厚更厚。面板12b的端部设有一个突出到上面部分的凸起部分12c。将包括凸起部分12c在内的面板12b的端部被对接并且按照摩擦搅拌焊接方法进行。