[发明专利]摩擦搅拌焊接装置

说明书

本发明要求享有2007年9月7日提交的美国专利申请系列号为11/852,072、发明名称为“摩擦搅拌焊接装置，”的优先权，其通过参引结合在本文中。

技术领域

本发明的一个实施例通常涉及摩擦搅拌焊接和表面处理，尤其涉及用于摩擦搅拌焊接和表面处理工艺的便携式装置。

背景技术

目前使用的摩擦搅拌焊接机通常被设计成固定安装在建筑物中，在该建筑物中设有用于容纳工具的壳体和用于旋转该工具的电机。根据所使用的工具，焊缝的类型形成为例如对接、搭接等，焊接的数目例如为单一、双重等。

发明内容

这里披露的便携式摩擦搅拌焊接机可以被构造为一种履带牵引装置(crawler)，该履带牵引装置具有支撑电机例如扭矩电机的顶部件(该电机具有使摩擦搅拌焊接工具旋转的旋转轴)，以及用于沿着工件的预定焊接路径拉动该履带牵引装置的驱动机构。所述的履带牵引装置可以包括至少两个物理相隔的部件，其中一个部件适于设置在工件上方，另一部件适于设置在工件下方。影响焊接的摩擦搅拌焊接工具可旋转地连接到履带牵引装置的每个部件上并有效地限制例如两个物理相隔的部件相对于彼此的轴向位移。因此，摩擦搅拌焊接工具可旋转地连接到履带牵引装置的所述两个部件的每个上并防止所述至少两个部件相对于彼此轴向位移。

通过在工件中的一个或两个上设置轨道或导向装置，可以防止所述至少两个部件相对于彼此和/或相对于工件旋转位移。根据用来防止履带牵引装置相对于工件旋转位移的方法，所使用的旋转工具的类型，以及焊接是否在工件的边缘或者从工件的边缘开始和结束，当进行焊接时需要一个或多个以下的功能：履带牵引装置沿着工件前进的速度，工具的旋转速度，操纵该履带牵引装置，等等。

本发明的一个实施例是一种构造，其易于运输并可以移动至工作场地而不是将工件移动至设有固定摩擦搅拌焊接机的建筑物。

上文已经相当宽泛地概述了本发明的实施例，因此本领域的技术人员可以较好地理解以下对本发明的详细描述。下文将描述构成本发明的权利要求主题的本发明的其他特征。本领域技术人员应理解，他们可以容易地使用所披露的构思和特定实施例作为基础来设计或修改用于实现本发明相同目的的其他构造，且所述的其他构造不偏离本发明最宽形式的宗旨和范围。

附图说明

根据以下的详细说明、附随的权利要求、以及附图，本发明的其他方面、特征、和优点将会更显然，其中，在附图中相同的参考标号标示相同的部件：

图1为本发明的摩擦搅拌焊接装配件的一个实施例的透视图，该装配件具有带三个独立部件的壳体，每个部件具有与共用工具相连的两个部分；

图1A为图1所示的两个被焊接工件的实施例的前截面图；

图1B为履带牵引装置的部件中的一个中的夹紧预加载部件的侧截面图；

图2为本发明的摩擦搅拌焊接装配件的另一个实施例的侧截面图，该装配件具有带两个独立部件的壳体，每个部件具有与共用工具相连的两个部分；

图3为图2的实施例的前截面图；

图4为本发明的摩擦搅拌焊接装配件的又一个实施例的侧截面图，该装配件具有带一个部件的壳体，该部件具有与工具相连的两个部分；

图5为与工件上的导向装置相连以防止所述壳体旋转的摩擦搅拌焊接工具的透视图；

图6-8显示了可以用来进行焊接的各个搅拌焊接工具；

图9-20显示了各种工件构造以及可以用这里所公开的装置形成的焊接类型。

具体实施方式

摩擦搅拌焊接(FSW)是可以用于将各种材料及它们的合金例如铝、铜、铁、钢、不锈钢等焊接在一起的工艺。这种焊接通过将旋转的非可以消耗的销型工具插入到要利用对接焊接或搭焊而焊接在一起的工件内而形成。在焊接处理过程中，当销型工具起初在焊接线上插入到工件内时，所述材料在低于熔融温度的温度下且一般在材料的锻造温度范围内被摩擦加热并塑化。当所述金属足够软且塑性时，且所述工具到达适当的穿透深度时，所述工具沿着焊接线前进。当工具沿着所述工件移动时，金属流动至销型工具的后面，在该工具的后面被混合，并在其冷却时凝固以形成坚固的冶金结合。摩擦搅拌焊接除了用于将相同的金属结合在一起，还可以用于将不同的金属或塑料或在摩擦加热条件下会软化和凝固的其他材料结合以形成整体地结合。摩擦搅拌焊接可以用来进行对接、角连接、搭接、以及其他类型的连接，还可以用来修补给定材料中的缺陷以及用于形成中空部例如圆形的、方形的、或矩形的管。