[发明专利]用于摩擦焊接接合的固定元件

说明书

技术领域

本发明涉及固定元件，其具有形成摩擦表面的同心端面，并在端面上 还具有多个径向取向的脊，所述摩擦表面用于通过由固定元件向平坦部件 施加的旋转力及轴向力而摩擦焊接接合至该部件。

背景技术

在设计成如DE 201 09 359 U1中描述的轻质金属螺栓的固定元件中， 螺栓的同心端面已经设置有用于摩擦焊接的径向取向的脊，这些脊起星形 切割边缘的作用，并且因为这种设计，能够机械地切割通过形成在金属板 上的氧化层，由此可在轻质金属螺栓与铝板之间形成稳固的摩擦焊接接 合。根据上述现有技术，被设计为铣轧刀具状切割边缘的脊将存在于板上 的氧化层与因摩擦焊接处理而塑化的材料一起向外输送离开环形脊中的接 合区域。由此，作为污染物的氧化物与塑化的螺栓材料混合在一起，并向 外输送至环形脊，在该位置，渗入污染物的螺栓材料对环形脊形式的螺栓 焊接接合部而言影响稳定性，同时实际的接合区域对于在螺栓端面的区域 中的螺栓焊接接合而言不对任何螺栓材料进行处置。

发明内容

本发明的目的在于对上述在其端面上设置有多个径向取向脊的固定元 件进行设计，使得一方面在摩擦焊接过程中安全地去除污染物，但另一方 面优选地利用固定元件以及将固定至其的部件的被塑化的材料来形成摩擦 焊接接合。根据本发明，通过以下设置实现了上述目的，即通过引入摩擦 表面内的前侧槽来对脊进行限界，脊仅在轴向上略微高出摩擦表面，并设 置有刮擦表面，刮擦表面在摩擦焊接处理过程中将废料推入前侧槽中。

在固定元件的端面上，在各个脊的前侧形成前侧槽，使得将前侧槽引 入摩擦表面内，并且脊仅在轴向上略高于摩擦表面，使得刮擦表面首先刮 去污染物(具体如氧化物)，其在摩擦焊接过程中被脊推入前侧槽，但因 为脊略高于摩擦表面，故其在焊接螺栓的过程中会迅速磨损，由此固定元 件的摩擦表面会非常迅速地与部件表面发生直接接触，非常迅速地导致摩 擦动作，由此使固定元件及部件两者的材料塑化，实际上所有这些材料都 可随后用于在固定元件的整个端面上形成摩擦焊接接合。由此，基于给定 的尺寸，在固定元件与部件之间形成极为稳固的接合，其也可在自动制造 处于中迅速完成。在设计摩擦表面时，也可通过由前侧槽及后侧槽在旋转 方向上的两侧对各个脊进行限界，使被摩擦表面刮去的相关脊的残余材料 通过塑性变形被推入后侧槽。除了前侧槽之外，通过还设置后侧槽，使得 后侧槽也可容纳在摩擦焊接过程中被刮去的相关脊的残余材料，由此残余 材料不会被推入摩擦焊接接头，否则会导致问题。在摩擦表面上具有前侧 槽及后侧槽的固定元件的设计还使得能够沿任一方向来旋转固定元件以进 行摩擦焊接。

可以基于平坦部件的材料来适当地选择脊的设计。如果平坦部件是钢 部件，则在刮擦表面上的任一侧或两侧设置锋利边缘对于去除氧化物而言 是有利的。就相关固定元件的制造工程而言，两侧的锋利边缘是非常有利 的。但是，如果使用相对柔软的材料(例如铝)作为平坦部件，则设置与 脊汇合的被倒圆的刮擦表面就已足够。

为了容纳因摩擦焊接处理而产生的磨损材料(其也沿径向向外行 进)，在端面的外侧区域中适当地设置同心周向环形槽。该环形槽可方便 地容纳在脊的前侧被沿径向推动的材料。在已经完全焊接上固定元件之 后，环形槽在外侧被径向密封，由此被推入环形槽内的材料被安全地封 闭，而不会造成任何污染。

固定元件自身可被具体设计为螺栓；但为了实现本发明的目的，也可 使用螺母作为固定元件。

固定元件的摩擦表面可形成为具有锥角a＝160度至178度的平锥面。 如果使用凸锥面，则具有以下优点，即通过施加极高的压力，在摩擦焊接 处理过程中，摩擦表面首先通过其锥面尖端与部件发生接触，当两个部件 要接合熔化时锥面向外流动，由此逐渐覆盖整个摩擦表面。但是，也可设 计凹摩擦表面作为平锥面。在此情况下，当固定元件压靠部件时，摩擦表 面的外边缘首先进行接触，然后摩擦表面在摩擦焊接处理过程中使塑化材 料陷入其内部而不允许其散逸至外部。

附图说明

在附图中示出了本发明的示例性实施例，其中：

图1a示出了设计成螺栓的固定元件的立体图，其在摩擦表面上具有三 个径向脊，每个脊都具有一个前侧槽；

图1b示出了图1a中视图的一部分，使图1a中脊的设计更明晰；