[发明专利]高速摩擦搅拌焊接

权利要求书

1.将第一基础材料摩擦搅拌焊接到第二基础材料的方法，其中该第一和第二基础材料中的至少一种包括钢，所述方法包括：

将工具安装在摩擦搅拌焊接装置的芯轴中；

以允许以临界横向速度焊接的芯轴偏心量操作该装置以在该第一和第二基础材料之间形成焊缝；

其中该焊缝具有等于或大于该第一和第二基础材料中较弱的那个的抗张强度、屈服强度和Charpy冲击强度的至少之一；且

其中该临界横向速度为至少12英寸/分钟。

2.权利要求1的方法，其中该芯轴在零负荷时的偏心量等于或小于5×10E-4英寸。

3.权利要求1的方法，其中该第一和第二材料选自由钢、不锈钢和钢合金构成的组。

4.权利要求1的方法，其中该第一和第二材料选自由以下构成的组：碳钢ASTM A106 Grade B、碳钢ASTM A333 Grade 6、API X42碳钢、API X52碳钢、API X60碳钢和API X70碳钢。

5.权利要求1的方法，其中该工具包括多晶立方氮化硼、难熔钨-铼合金或多晶金刚石且被构造为非消耗性工具。

6.权利要求1的方法，其中该工具具有200～800rpm的角速度。

7.权利要求1的方法，其中该横向速度为12～40英寸/分钟。

8.权利要求6或7的方法，其中该横向速度和角速度经选择使得该焊缝中的温度低于该第一和第二基础材料的相变温度或固态转变点。

9.权利要求1的方法，其中该第一和第二基础材料具有圆柱形状或平面形状。

10.在将第一基础材料摩擦搅拌焊接到第二基础材料中提高横向速度的方法，其中该第一和第二基础材料中的至少一种包括钢，所述方法包括：

提供具有允许以临界横向速度焊接以在该第一和第二基础材料之间形成焊缝的芯轴偏心量的摩擦搅拌焊接装置的芯轴；或

将该摩擦搅拌焊接装置的芯轴偏心量降低到允许以该临界横向速度焊接以形成焊缝的偏心量；

其中该焊缝具有等于或大于该第一和第二基础材料中较弱的那个的抗张强度、屈服强度和Charpy冲击强度的至少之一；且

其中该临界横向速度为至少12英寸/分钟。

11.权利要求10的方法，其中该芯轴在零负荷时的偏心量等于或小于5×10E-4英寸。

12.权利要求10的方法，其中该第一和第二材料选自由钢、不锈钢和钢合金构成的组。

13.权利要求10的方法，其中该第一和第二材料选自由以下构成的组：碳钢ASTM A106 Grade B、碳钢ASTM A333 Grade 6、API X42碳钢、API X52碳钢、API X60碳钢和API X70碳钢。

14.权利要求10的方法，其中该工具包括多晶立方氮化硼、难熔钨-铼合金或多晶金刚石且被构造为非消耗性工具。

15.权利要求10的方法，其中该工具具有200～800rpm的角速度。

16.权利要求10的方法，其中该横向速度为12～40英寸/分钟。

17.权利要求15或16的方法，其中该横向速度和角速度经选择使得该焊缝中的温度低于该第一和第二基础材料的相变温度或固态转变点。

18.权利要求10的方法，其中该第一和第二基础材料具有圆柱形状或平面形状。