[发明专利]包括在压力下进行的焊后处理的基于固态的连接方法

说明书

相关申请的交叉参考

本专利申请要求于2011年5月3日提交的在先美国专利申请No.61/481,731和于2011年8月13日提交的在先美国专利申请No.61/523,314的优先权和权益。

技术领域

本发明总的涉及固态焊接方法和用于该方法的装置。更具体地说，本发明涉及包括对焊缝进行焊后加热和加压的固态焊接方法。

背景技术

用于将两个或更多个零部件彼此焊接在一起的基于固态的连接方法是众所周知的，并且该方法可以不受限制地包括摩擦焊接、搅拌摩擦焊接、扩散粘结、冷焊接和爆炸焊接。而且，用于改善焊缝的方法也是众所周知的，例如，在焊后对焊缝加热一段时间。这些方法已用于连接包括管件的空心金属物品。

发明内容

根据本发明的一个说明性实施例的一个方面，提供了一种方法。该方法包括通过固态方法至少将第一金属件的第一端焊接到第二金属件的第二端上，以形成包括具有焊接区域的焊缝的物品。该方法还包括通过至少将焊缝加热至一定温度并持续一段时间以及对该焊缝进行加压而至少对该焊接区域进行焊后时效处理。

根据本发明的第二说明性实施例，提供了一种根据以下段落内容的装置：

5.1:一种装置，包括：

具有第一金属件和第二金属件的组件；

其中，该第一金属件包括第一端和第二端，

该第二金属件包括第三端和第四端，

第二端和第三端通过摩擦焊接结合在一起，以及

该第二金属件具有至少一个位于所述第三端和第四端之间的扭矩传递槽；以及

至少一个具有至少第一夹孔的夹具，该夹孔用于接纳至少一个张力杆的至少第一张力杆端，所述至少一个夹具具有与所述至少一个扭矩传递槽相关联的舌片，

其中，张力杆、夹具的舌片和所述第二金属件的槽的组合在摩擦焊缝上形成了至少10ksi（千磅/平方英寸）的压力。

5.2根据5.1段的装置还包括具有至少第一端板孔的端板，该第一端板孔用于接纳至少所述的一个张力杆的至少第二张力杆端，所述端板与第一金属件的第一端相关联。

5.3在根据5.1段的装置中，张力杆、夹具的舌片和第二金属件的槽的组合在摩擦焊缝上形成了在大约20ksi至大约50ksi之间的压力。

5.4在根据5.3段的装置中，第一金属件和第二金属件为中空的铝合金柱状件。

在阅读了下面结合附图进行的详细说明后，本领域技术人员会进一步理解本发明的上述优点和有利特征以及其他重要方面。

附图说明

下面将参考附图对本文所公开的发明内容作进一步说明，其中，在各视图中，同样的结构/元件由相同的参考标号表示，按字母表排序的结构/元件表示多个不同的结构/元件，并且对镜像的结构/元件加标引号。附图不必按比例绘制，而是通常把重点放在显示本文所公开的发明的原理上。

图1A显示出已知的用于连接两个金属件的焊接方法的一个实施例的第一步骤；

图1B显示出已知的用于连接两个金属件的焊接方法的一个实施例的第二步骤；

图1C显示出已知的用于连接两个金属件的焊接方法的一个实施例的第三步骤；

图1D显示出已知的用于连接两个金属件的焊接方法的一个实施例的第四步骤；

图2为根据图1A-D中所示的步骤焊接的物品的剖视图；

图3A为图2所示焊接物品的横截面的低倍照片；

图3B为图3A的低倍照片的一部分以200微米级放大的显微图；

图3C为图3A的低倍照片的一部分以50微米级放大的显微图；

图3D为图3A的低倍照片的一部分以200微米级放大的显微图；

图3E为图3A的低倍照片图的一部分以200微米级放大的显微图；

图3F为图3A的低倍照片的一部分以200微米级放大的显微图；

图3G为图3A的低倍照片的一部分以200微米级放大的显微图；

图3H为图3A的低倍照片的一部分以50微米级放大的显微图；

图3I为图3A的低倍照片的一部分以200微米级放大的显微图；

图4A为用于将压缩载荷施加到摩擦焊接的组件的焊缝上的装置的一个实施例的侧面剖视图；

图4B为用于将压缩载荷施加到替代的摩擦焊接组件的焊缝上的第二装置的一个实施例的侧面剖视图；