[发明专利]用于摩擦搅拌焊接的工具和用于制造面板的方法

说明书

本发明提供一种用于摩擦搅拌焊接的工具，其能够以降低的耗费将两个对接接合的面板元件通过摩擦搅拌焊接彼此连接，其中，在彼此对接的侧面区域中通过通道状成型到相关侧面中的凹口形成通道。为此，工具具有居中的销状构造并且设置用于连接到驱动装置的轴(21)、由中心轴(21)承载的第一摩擦肩(22)、在中心轴(21)的纵向方向(LR)上与第一摩擦肩(22)间隔地由中心轴(21)承载的第二摩擦肩(23)、由中心轴(21)承载的、布置在摩擦肩(22、23)之间的两个支撑肩(24、25)，其中一个支撑肩在中心轴(21)上可轴向移动地支承，以及弹性元件(26)，其布置在支撑肩(24、25)之间并且在可轴向移动的支撑肩(24、25)上施加弹性力，该弹性力指向分别与可轴向移动的支撑肩(24、25)紧邻布置的摩擦肩(22、23)的方向(LR)上。根据本发明，调节装置(26’)包括调节件(33)，在使用中，调节件(33)通过随后作用的离心力(Ff)在径向方向上向外远离工具(20’)的中心轴(21)驱动，并且在此向构造在相应的支撑肩(24’、25’)处的斜面(34、35)作用。

技术领域

本发明涉及一种用于摩擦搅拌焊接的工具，其中，该工具包括：中心轴，该中心轴构造成销状并且设置用于连接到驱动装置处；第一摩擦肩，该第一摩擦肩由中心轴承载；第二摩擦肩，该第二摩擦肩在中心轴的纵向方向上与第一摩擦肩间隔地由中心轴承载；由中心轴承载的两个支撑肩，该两个支撑肩布置在摩擦肩之间并且其中至少一个支撑肩可轴向移动地支承在中心轴上；以及调节装置，该调节装置布置在支撑肩之间并且设置成在使用中至少在可轴向移动的支撑肩上施加力，该力指向分别与可轴向移动的支撑肩紧邻布置的摩擦肩的方向。

本发明还涉及一种用于由面板元件制造面板的方法，所述面板元件由可焊接的材料预制，其中，面板元件通过上述类型的工具被摩擦搅拌焊接。

背景技术

这种类型的工具也可从EP 2 995 411 A1中获知。在该工具中，由盘弹簧构成的组合用作调节装置，这些盘弹簧以弹性的、指向各自相关联的摩擦肩的方向的力加载可轴向移动的支撑肩。

DE 10 2005 030 800 A1包含从其他现有技术中公知的用于摩擦搅拌焊接的工具的总结。如在那里所解释的以及在WO 93/10935中详细描述的那样，为了摩擦搅拌焊接使待彼此焊接的工件接触。摩擦搅拌工具的围绕其纵轴转动驱动的销被插入到如此形成在工件之间的接合区域中，直到在焊接销上方布置在工具处的肩安置在工件的表面上。在此，通过销和工件之间的相对运动产生摩擦热，从而工件的在接合区中彼此相邻的材料区域进入塑化状态，并且工件的材料在接合区中彼此混合。在旋转的焊接销与存在于接合区中的材料接触期间，工具沿待彼此焊接的工件之间的连接线连续运动，使得在连续的前进的过程中，位于焊接销周围的材料软化、混合并随后固化。如在DE 10 2005 030 800 A1中进一步阐述的那样，根据相应的待完成的焊接任务可为适宜的是，摩擦肩与焊接销的旋转运动连接，以引起接合区的尽可能高强度的加工。然而在其它应用中也可以适宜的是，使摩擦肩与焊接销的转动脱连接，以在接合区域中使产生变形的危险最小化。同时，焊接销可以构造成沿轴向方向可调节，以能够使深度与相应给定的材料厚度相匹配，焊接销浸入到待彼此焊接的工件的材料中直至所述的相应给定的深度。

除了上述现有技术之外，由US 2009/0230173 A1公知一种多肩摩擦搅拌焊接工具，该摩擦搅拌焊接工具具有中心轴，该中心轴设置用于连接到驱动装置。中心轴构造为螺纹杆并且承载两个摩擦搅拌模块以及相应朝向这些摩擦搅拌模块的肩。肩和摩擦搅拌模块与中心轴同轴地定向并且经由与其螺纹相配合的螺纹与中心轴连接。以这种方式，可通过中心轴或相关构件转动来调节摩擦搅拌模块和肩的相对位置。同时，经由中心轴实现了用于彼此对接的板构件的摩擦搅拌焊接的摩擦搅拌模块和肩的转动驱动。

典型地，面板元件由轻金属材料制成并且以对接方式接合，根据本发明的工具特别适合于所述面板元件的焊接，并且通过使用根据本发明的方法可以由所述面板元件制造大面积的面板。特别是在相互对接的面板元件之间，可以特别快速和经济地通过摩擦搅拌焊接来建立焊接连接。