[发明专利]通过摩擦挤压焊接使用填充材料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。

因此，本发明描述了一种用于连结两个基本金属片状工件的方法，其中，工件的要被连结的边缘区域被定位成相对于彼此具有间隙，其中至少一个以线的形式的填充材料在连结操作之前或期间被导入边缘区域之间的区域中，并且边缘区域和填充材料随后通过至少第一摩擦元件相对于边缘区域和填充材料的相对移动被加热到预定的连结温度，并且经受按压压力并在产生变形的同时被连结。

在根据本发明的用于接合两个基本金属片状工件的摩擦挤压焊接方法中，用于接合所需要的填充材料因此以线或带的形式被供应。该线可以为圆形或矩形或所期望的任意形状的横截面。因此，一方面可以桥接当工件被切割尺寸时产生的边缘间隙。因此，也同样可以补偿形状的不规则等等。这在整体效果上有产生通过足够量的填充材料实现高质量连结(焊缝)的可能性。

在根据本发明的方法中，工件和填充材料可以由相同的材料构成，但也可使用不同的材料。因此，也可以连结由不同的材料生产的工件。

本发明的必要方面是，连结区域不被融化，而只是被塑化。这对于微观结构的特性是特别有利的。此外，也可以通过根据本发明的方法焊接通过传统连结方法彼此不能被连接的材料。

在通过焊接连接金属片状物的情况中，片状物也可以紧靠地放置而具有小的间隙，圆形或矩形的线放置在该间隙中，作为填充材料。间隙优选地被选定为其通过随后由于摩擦磨损的线填充。

通过摩擦元件，填充材料和片状物的边缘通过旋转和/或摆动摩擦移动而被塑化，因此作为摩擦元件的按压力的结果，它们进入压焊连接。

在根据本发明的方法中，要被连结的边缘区域因此彼此相邻放置，从而被定位。填充线通过馈送装置或手动地定位，以在塑化后通过摩擦元件进入片状物之间的连结区域。之后，边缘区域和填充材料通过摩擦元件被加热到预定的连结温度，同时经受按压压力。摩擦元件被设置成相对于边缘区域和填充材料相对移动。摩擦热具有使边缘区域和填充材料被加热并从而被塑化的效果。通过摩擦元件施加的按压压力垂直地作用在工件的中心平面上并因此按压在边缘区域和以线的形式的填充材料上，从而引起边缘区域的材料和填充材料的塑化，因此挤压边缘区域和填充材料。这样产生片状物和填充材料之间的压焊连接。

根据本发明，摩擦元件作为摩擦盘，其圆周按压边缘区域，或摩擦元件作为摩擦柱，其端面按压边缘区域；与现有技术相反，其不像摩擦搅拌焊接情况中那样在片状物之间。

在本发明的特别有利的构造中，摩擦元件相对于边缘区域和填充材料的相对移动通过摩擦元件的旋转和/或转动和/或摆动产生。该相对移动产生连结所需要的摩擦热。为了产生长的焊缝，前进移动被沿着边缘区域执行，并且同时供应填充线。