[发明专利]摩擦塞焊方法及系统

说明书

技术领域

本发明总的涉及焊接方法及系统。在优选形式中，本发明涉及用于塞住构成部件中的孔的摩擦塞焊，其中渐缩的阳型塞可插入孔中并被摩擦焊接到孔的限定表面。

背景技术

摩擦塞焊是公知的技术，通过该技术，构成部件(尤其是金属部件)中的孔可被填充有相类似的材料，以便基本上保持部件的机械性能。例如，在公布于2006年6月22日的美国专利申请公布2006/0131364中(其全部内容在此通过参考明确地并入)公开了一种摩擦塞焊技术，其利用了限制部件，该限制部件限定了与待塞住的孔同轴地对准的盲腔，以便在焊接操作期间接纳阳型塞的末端。该盲腔的底部表面用作阳型塞的限制阻挡，并且其接纳在焊接期间产生的在构成部件的后表面离开孔的焊接混合材料的浇流(flash flow)。也可能在构成部件的前表面产生过量的浇流。这样的浇流是不期望的，因为其能导致构成部件的前表面和后表面产生环形焊接缺陷。

发明内容

因此，如果能提供使这样的环形焊接缺陷(如果不是完全消除的话)最小化的摩擦塞焊技术，则将是理想的。本发明涉及提供这样的解决方案。

提供了一种摩擦塞焊方法及系统，以便塞住从构成部件的前表面和后表面延伸通过构成部件的孔。在一些实施例中，具有贯穿的开口的牺牲板定位成抵靠着构成部件的后表面，使得开口与待塞住的孔同轴地对准。当在摩擦塞焊条件下使塞杆的阳型塞前进进入孔中时，将因此在阳型塞与延伸通过构成部件的孔和延伸通过牺牲板的开口这两者的限定表面之间形成摩擦焊接区域。

在某些有利的实施例中，塞杆设置有环形台肩凸缘，该环形台肩凸缘限定出与构成部件的前表面平行的平面。因而，使塞杆的阳型塞前进进入孔中将使得环形台肩凸缘邻接前表面的包围孔的对应区域。这样，来自摩擦焊接的浇流从孔横向地移位。阳型塞优选地为渐缩的，即具有截头锥形形状。还可设置有将阳型塞结合到台肩凸缘的拱形环形表面。

根据某些实施例，利用限制部件将牺牲板定位成抵靠着构成部件的后表面。限制部件可设置有凹进区域，该凹进区域邻接构成部件的后表面开放，且凹进区域被确定尺寸并构造成在其中接纳牺牲板。限制部件还可设置有用于在摩擦塞焊期间在其中接纳阳型塞的末端部分的具有足够深度的空间(例如，通孔或凹进腔)。

通常优选地是，阳型塞和牺牲板均由与构成部件的材料相同的材料或相容的类似的材料形成。

在摩擦塞焊操作之后，可沿与构成部件的前表面和后表面重合的相应平面从构成部件移走塞杆和牺牲板。因此，当移走时，阳型塞的一段将定位成位于孔内的塞子并被焊接到构成部件。因而，可形成通过阳型塞的这个保留段的新孔。

在仔细考虑本发明的优选的示例性实施例的以下详述之后，本发明的这些和其他方面及优点将变得更加显而易见。

附图说明

下面将参考附图，其中在各个图中相似的附图标记表示相似的结构元件，且其中：

图1是根据本发明的摩擦塞焊技术的实施例的示意性剖视图，示出处于焊接操作开始时的状态；

图2是与图1类似的摩擦塞焊技术的实施例的示意性剖视图，但是示出了焊接结束时的状态；以及

图3A-3C逐步地描述了对塞焊孔进行修整并重新钻孔的方式。

具体实施方式

附图1和2示出实施本发明的塞焊技术。关于此，构成部件P具有所要被塞住的通孔H，该通孔H限定在构成部件的前表面F_f和后表面F_b之间。按照常规实践，孔H之前已由适当的机加工技术加工而成，以便纠正可能存在的任何形状缺陷，且产生具有中心轴线A_C的基本上截头锥形构造。

柱状塞杆10设置成在其末端具有阳型塞10a，该阳型塞10a具有基本上与孔H的截头锥形形状一致的截头锥形形状。阳型塞10a优选地由与构成部件P的材料相容(如果不相同的话)的材料形成。就此而言，尽管构成部件P和阳型塞10a可由金属(例如，铝合金)形成，但是也可设想它们可由相容的非金属材料(如热塑性塑料或树脂复合材料)形成。因而，尽管附图描述了金属材料，但是此处公开的技术能等同地适用于非金属材料。

塞杆10限定环形台肩凸缘10b，该环形台肩凸缘10b通过凹入拱状环形表面10c结合到阳型塞10a。因而，环形表面10c提供截头锥形阳型塞10a和台肩凸缘10b之间的平滑过渡，台肩凸缘10b限定与构成部件P的前表面F_f平行的平面。