[发明专利]摩擦搅拌盲孔铆钉接合系统和方法

权利要求书

1.一种用于接合工件的摩擦搅拌盲孔铆钉(FSBR)接合系统，包括：

心轴，其具有形成尖端的第一头部，杆从所述第一头部延伸，其中所述杆具有狭窄部分，所述狭窄部分形成凹口，所述凹口被配置为使得所述心轴的尾部断裂，其中所述心轴从所述尖端到断裂端；

柄部，其具有第二头部和从所述第二头部延伸的主体，通孔被限定穿过所述柄部，包括穿过所述第二头部和所述主体，其中所述第二头部包括形成表面的肩部，所述表面接触所述工件中的一个，并且所述第二头部具有与所述表面相对的最外点，其中限定所述第二头部的最外点与所述表面之间的范围；以及

壁，其从所述工件中的另一个突出并且围绕所述主体形成；

其中所述壁具有由所述心轴形成并且被控制以使得所述主体能够变形的尺寸。

2.根据权利要求1所述的FSBR接合系统，其中通过使用等式伪热指数来控制所述壁的尺寸，其中ω是所述心轴的转速，并且V是所述心轴的进给速率。

3.根据权利要求1所述的FSBR接合系统，其中所述主体通过屈曲而变形以形成抵靠所述工件向外凸出的环形部分。

4.根据权利要求1所述的FSBR接合系统，其中所述凹口形成为与所述尖端相距距离d_凹口使得所述断裂端被设置在所述范围内。

5.根据权利要求4所述的FSBR接合系统，其中所述工件具有在由t_最小≤t≤t_最小+d_头部限定的握持范围内变化的堆叠厚度，其中t是所述工件的总体堆叠厚度，t_最小是最小允许堆叠厚度，并且d_头部是被限定为从所述第二头部的所述最外点到所述表面的第二距离。

6.根据权利要求1所述的FSBR接合系统，其中所述断裂端的位置被设置在由d_拉动-(d_进给-d_凹口)限定的位置(l_{心轴至柄部})处，其中d_拉动是所述心轴被拉动以压缩所述柄部的第一量，d_进给是所述心轴进给到所述工件中的第二量，并且d_凹口是从所述尖端到所述凹口的距离。

7.一种摩擦搅拌盲孔铆钉(FSBR)接合方法，包括：

提供FSBR，其包括具有尖端和凹口的心轴；

将所述心轴延伸穿过具有头部的柄部，所述头部具有最外点和与所述最外点相对的表面；

确定包括心轴转速(ω)、进给速率(V)、心轴强度以及从所述尖端到所述凹口的距离d_凹口的参数；

使用所述参数设定机器来进行操作；

操作所述机器以向工件施加所述FSBR；以及

操作所述机器以拉回所述心轴以使尾部从所述心轴断裂，使得所述心轴从所述尖端延伸到所述断裂端，并且使得所述断裂端被设置在所述头部内。

8.根据权利要求7所述的方法，其中确定所述参数包括通过以下步骤测试所述心轴转速(ω)和所述进给速率(V)：

通过所述机器施加所述心轴以穿透第一和第二工件；

通过所述机器拉回所述心轴；

通过所述机器使所述心轴的尾部断裂；

确定是否由于屈曲而发生了所述主体变形使得形成了环形部分；以及

当确定变形尚未发生时，通过降低ω和/或增大由所述机器赋予的所述V来调整伪热指数。