[发明专利]固态挤出和结合方法

说明书

提供一种固态方法，其将挤出的金属材料焊道(4)结合到金属基板(6)的表面上。所述方法包括：使所述基板的所述表面变形；将挤出材料挤出以形成挤出物；将所述挤出物沉积到所述基板的所述表面上以在所述基板上形成材料焊道，所述材料焊道结合到所述基板。还提供一种衔接两个金属部件(30，31)的固态方法。所述方法包括：将金属挤出材料挤出以形成挤出物(32)；将挤出物沉积到所述两个部件之间，使得所述挤出物接触每个所述部件以在所述部件之间形成初始接头；使所述初始接头的表面变形；以及将进一步的挤出物(38)沉积到所述两个部件之间的所述初始接头上。

技术领域

本发明涉及一种固态挤出和结合方法。特别地，本发明涉及一种固态金属处理方法，其中包括挤出金属并将其结合到金属基板。

背景技术

多种技术已知用于将两个部件衔接到一起。这些技术包括：熔焊(例如，激光焊接、电子束焊接、金属惰性气体(MIG)焊接、或钨惰性气体(TIG)焊接)、摩擦焊接或已知为搅拌摩擦焊接(FSW)的变体、钎焊、铆接和粘接结合。不过，这些衔接方法存在各种问题，降低接头质量或者使衔接过程困难。

用于衔接部件的可替代的固态方法(例如如WO 03/043 775中所述)已知适合用于衔接用于结构应用的铝(或其它轻质金属)部件。这种方法涉及：从拟衔接的表面去除氧化物，然后立刻将填充材料挤出到拟衔接表面之间的间隙中以将两个表面相互结合。此方法可被称为复合式金属挤出和结合(HYB)过程。此方法基于填充/结合材料的挤出的原理，目的在于减少或消除现有技术方法的缺点，例如与FSW相关的过度加热和/或由于使用在熔接结合中常需要的保护气体而可在接头中形成的孔隙。

HYB过程背后的基本思路是：能够使用填充材料附加物来实现板(例如铝板)和型材的固态衔接，而不会如在传统熔焊和FSW中那样导致形成薄弱/软弱焊接区(其可已知为热影响区(HAZ))。

发明内容

已认识到，存在这种固态复合式金属挤出和结合过程的可替代应用。

所述方法可通过一种被布置以执行所述方法的挤出和结合工具执行。

本发明可提供一种固态方法，将挤出金属材料焊道(bead)/层结合到金属基板的表面上，该方法包括：使所述基板的所述表面变形；将挤出材料挤出以形成挤出物；以及将所述挤出物沉积到所述基板的所述表面上以在所述基板上形成材料焊道/层(其结合到所述基板)。

已经认识到：复合式金属挤出和结合过程可用于沉积和结合挤出材料焊道(即，层/条)到基板表面上，而非仅用于使用挤出物将两个部件衔接到一起。

因此，所述方法可以是在基板表面上形成附加层的方法。

挤出的材料焊道/层可仅结合于其已被挤出到的基板，即，挤出物不用作两个部件之间的接头中的填充材料，而是附加层，其挤出和结合到部件表面上。挤出的焊道可随后衔接到其它挤出的材料。因此，当挤出物沉积时，其可仅结合于其已被挤出到的基板。

因此，挤出物的挤出和结合可不用于将基板结合到第二基板的目的，而是，仅将这样的附加材料沉积到基板上。

例如，如果基板是板，则所述方法可包括：将挤出的挤出材料沉积和结合到所述板的顶部平坦表面上。

所述方法可被称为板上堆焊(bead-on-plate)沉积。

基板可为板，挤出的焊道可结合于顶部平坦表面(即，在挤出材料沉积过程中，所述板的表面面向挤出工具)。换言之，挤出的焊道不沉积到两个部件之间的间隙或缝隙中。

挤出的材料焊道可以是基板表面上的挤出材料的线(例如，纵材焊道)。

基板的变形表面可为基板的一区域(即，并非整个基板表面)。基板表面的变形区域与接触基板的挤出焊道区域相比可具有相等或更大的尺寸。