[发明专利]摩擦点焊和摩擦缝焊

权利要求书

1.一种使上部材料层相对于焊接轴点焊到下部材料层的方法，所述上部材料层与所述下部材料层的至少一部分以覆盖关系定位，所述上部和下部材料层具有相应的顶表面和底表面，所述方法包括：

使棒材相对于所述焊接轴轴向地前进和旋转，以使得所述棒材的远端接触所述上部材料层的所述顶表面；

向所述旋转棒材施加轴向力以使得所述棒材的所述远端与所述上部材料层之间的摩擦热使所述上部材料层的一部分增塑；

在所述上部材料层的一部分增塑的情况下，向所述旋转棒材施加所述轴向力以使得所述上部材料层的所述底表面的一部分和所述下部材料层的所述顶表面的一部分变形，由此在所述上部材料层与所述下部材料层之间形成冶金结合；以及

使所述棒材相对于所述焊接轴轴向地缩回，以使得所述棒材的所述远端脱离与所述上部材料层的所述顶表面的接触。

2.如权利要求1所述的方法，其中当所述棒材的所述远端接触所述上部材料层的所述顶表面时，所述棒材基本上垂直于所述上部材料层的所述顶表面。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述上部材料层和所述下部材料层具有相应的厚度，并且其中所述上部材料层的厚度和所述下部材料层的厚度均在约0.5mm至约3.25mm的范围内。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述上部材料层和所述下部材料层包含第一材料。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述棒材的至少所述远端包含所述第一材料。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述棒材的至少所述远端包含不同于所述第一材料的第二材料。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述上部材料层包含第一材料，并且其中所述下部材料层包含不同于所述第一材料的第二材料。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述棒材的至少所述远端包含所述第一材料。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述棒材的至少所述远端包含所述第二材料。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述棒材的至少所述远端包含不同于所述第一材料和所述第二材料的第三材料。

11.如权利要求1所述的方法，其中使至少一个中间材料层定位在所述上部材料层与所述下部材料层之间，其中所述至少一个中间材料层中的每个中间材料层均具有顶表面和底表面，并且其中向所述旋转棒材施加所述轴向力以使得所述棒材的所述远端穿透所述上部材料层的步骤包括向所述旋转棒材施加所述轴向力以使得每个中间材料层的所述顶表面和所述底表面的至少一部分变形，由此在所述上部材料层、所述至少一个中间材料层和所述下部材料层之间形成冶金结合。

12.如权利要求3所述的方法，其中所述棒材为非消耗性棒材。

13.如权利要求3所述的方法，其中所述棒材为消耗性棒材。

14.如权利要求13所述的方法，其中向所述旋转棒材施加轴向力的步骤包括向所述旋转棒材施加轴向力以使得所述棒材的所述远端与所述上部材料层之间的摩擦热使所述棒材的所述远端的一部分增塑，其中，在所述棒材的所述远端的一部分和所述上部材料层的一部分增塑的情况下，向所述旋转棒材施加所述轴向力以使得所述棒材的所述远端穿透所述上部材料层的至少一部分，由此界定腔体，并且其中在所述消耗性棒材轴向缩回之前，所述棒材的所述远端的所述增塑部分填充所述腔体。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述棒材具有在约5mm至约25mm范围内的直径，其中在所述棒材的所述远端增塑之前，所述棒材具有在约50mm至约100mm范围内的纵向长度，并且其中在由所述棒材的所述远端的所述增塑部分填充所述腔体后，所述棒材的所述纵向长度在约45mm至约90mm的范围内。

16.如权利要求1所述的方法，其中所述棒材以在约500RPM至约3,000RPM范围内的旋转速率旋转。

17.如权利要求1所述的方法，其中施加到所述棒材的所述轴向力在约1,000N至约25,000N的范围内。