[发明专利]用于摩擦搅拌焊接的衬背配置

说明书

技术领域

本发明提供了一种根据专利权利要求1的前言所述的衬背配置，其用来支撑用与衬背配置分离的焊接工具通过摩擦搅拌焊接形成在两个弯曲工件之间的以弯曲路径延伸的焊缝。本发明还提供一种根据专利权利要求12的前言所述的方法，其用于经由摩擦搅拌焊接沿着以弯曲路径在工件之间延伸的缝隙将两个弯曲工件安装在一起。

背景技术

摩擦搅拌焊接是熟知且证实的焊接方法，其尤其可用于将工件安装在一起且用于修复工件中的裂缝。借助于摩擦搅拌焊接相互安装的两个工件通过来自旋转焊接工具的摩擦生热而沿着其接合线塑化，所述旋转焊接工具横穿工件之间的缝隙同时抵着工件按压，在焊接操作期间，其将相对于彼此固定。焊接工具包括：旋转主体，其在焊接操作期间抵着工件按压；和销，其从主体延伸，其被向前导引同时在工件之间的缝隙中旋转且与工件按压作用。如WO 93/10935 A1和WO95/26254 A1中描述，焊接工具由比工件更硬的材料制造。焊接工具可制成为通过沿着或与固定放置的工件一起移动焊接工具或通过相对于以固定方式放置的焊接工具移动工件而横穿工件之间的缝隙。

在摩擦搅拌焊接下，必须抵着工件用大力按压焊接工具才可能使其摩擦生成足够热量来造成工件之间缝隙中工件的期望塑化。如果使用的焊接工具具有固定或可回缩销，那么必须抵着与焊接工具相反的工件背侧施加衬背来接收由焊接工具工件施加的压缩力的至少一部分并且使焊接操作期间塑化的材料保持在焊缝区域中。在平坦工件的焊接期间，举例来说，通常简单地抵着工件的后侧配置衬背，举例来说，通过使工件抵着呈长形梁或工作台形式的平面衬背静置。举例来说，当沿着在工件圆周方向上延伸的缝隙使用摩擦搅拌焊接来接合中空圆筒形工件时，然而其变得更难以建立必需的衬背，尤其是在工件将被接合来形成具有相对较小入孔的容器的情况下，例如(举例来说)航天器或飞机的燃料箱。在后一情况中，举例来说，可使用抵着其内部工件张紧的可移除环形衬背，举例来说，如美国专利US 6,247,634 B1中描述。然而，这种衬背的一个缺点是其必须特别适于将要接合的工件的尺寸，且工件内衬背的安装和移除会困难且耗时。在美国专利US6,070,784 A中，描述了一种替代解决方案，其中由支撑臂携载的可旋转衬背滚轮被施加到其内的工件。后一解决方案的一个缺点是支撑滚轮抵着工件显示有限的线性接触表面，其使得强烈需要衬背滚轮相对于施加到工件外部的焊接工具的正确定位，使得可建立良好品质的焊接。

在摩擦搅拌焊接下，还重要的是使用呈所谓的线轴工具形式的焊接工具，所述线轴工具是一种其中衬背件固定到焊接工具销的焊接工具。在这种情况中，衬背装置与焊接工具一起横穿将要接合的工件之间的缝隙。举例来说，美国专利US 6,237,835 B1中描述的这种解决方案可尤其用于沿着在工件圆周方向上延伸的缝隙接合中空圆筒形工件。然而，这种解决方案的一个缺点是其需要相对较昂贵的制备来使焊接工具开始焊接，包括在工件中预备钻孔用于焊接工具从工件内部扣住。在已经完成焊接操作之后，工件中另外保留了孔。另一缺点是这种类型的摩擦搅拌焊接是相对较敏感的焊接工艺且需要使用相对较昂贵的焊接工具。

发明内容

本发明的目标是生产一种新颖且有利的衬背配置，其适于支撑通过摩擦搅拌焊接形成在两个弯曲工件之间的以弯曲路径延伸的焊缝。

根据本发明，借助于专利权利要求1中定义的特征所示的衬背配置来实现目标。

本发明特定衬背配置包括：

-衬背主体，其旨在相对于与衬背配置分离的焊接工具承载在工件上来承担由焊接工具抵着工件施加的压缩力的至少一部分来使焊接操作期间塑化的材料保持在焊缝区域中，其中衬背主体装备有肩部，肩部呈现向外翻转的底面，衬背主体经由底面装备来承载在工件上，

-机械支座，其用来固定衬背主体，和

-驱动机构，其被定位成使肩部旋转和/或振动使得肩部的底面可因此抵着工件执行旋转和/或振动运动用于在其中产生摩擦热。

在焊接操作期间，本发明特定衬背配置中的衬背主体应相对于焊接工具保持定位，如果工件在焊接操作期间相对于固定焊接工具移动，那么衬背装置还应保持在固定位置，且如果焊接工具相对于固定工件移动，那么衬背主体应与焊接工具同时移动。