[发明专利]摩擦焊

说明书

本发明涉及摩擦焊，特别是一种往复式摩擦焊。在进行往复式摩擦焊时，将要焊在一起的两个工件放在一起，使得其中一个工件的一个面贴合在另一个工件的一个面上，两个工件间产生相应的往复运动，由于两个工件的相对面压在一起，产生了摩擦热，当相压面附近的温度达到一个足够高的值时，两工件间产生热量的相应运动停止，而两个工件被焊接在一起。

工件的相互贴合面通常是平面，但是表面的形状如何并不是主要的，只要在它们之间能产生往复运动，而在往复运动时，贴合面不会相互分离。

在热量产生期间，邻近贴合面的工件的材料变软，由于工件被压在一起，一些变软的材料被压向旁边，其结果是工件逐渐地相互移近。在工件间产生热量的相应运动停止后，这种移动还可以持续一个短的时间，在这期间，温度下降，由于工件正被焊在一起，保留在工件间的任何变软的材料或是被压向旁边或是固化，使工件逐渐趋向一起的相应运动在下文被称作焊接运动，同时用以产生摩擦热的相应运动在下文称作产生热量的运动。同时应当理解到，发生焊接运动的方向垂直于产生热量运动的方向。

当采用往复式摩擦焊来焊接金属工件时，常常需要使用相当大的力。为了简化所用的这些力，实践中通常是安排一个工件来进行所有的产生热量的运动，而另一个工件用来进行所有的焊接运动，但是这将导致一些问题，本发明的目的有助于克服或至少减少这些问题。

本发明的第一个方面是包括一个将第一个工件摩擦焊到第二个工件上的设备。该设备包括以产生往复运动的驱动装置;一个用来夹持第一个工件的工件夹持器;一个将驱动装置输出的往复运动传送到工件夹持器上，从而使第一个工件进行往复式产生热运动的连接装置;一个将压力施加到工件夹持器上，从而使第一工件也进行焊接运动的压力装置;连接装置是这样的，在摩擦焊期间，能配合焊接运动，而压力装置是这样的，在摩擦焊期间，能配合产生热量的运动。

该设备最好是进一步包括释放装置，在摩擦焊之后，能将工件夹持器从驱动装置上脱开，并能使工件夹持器从焊好的工件上退下。

连接装置至少包括一个铰连杆，在摩擦焊期间，该连杆能配合工件夹持器的焊接运动。然而，如果采用这样一个铰连杆，在产生热运动期间，有必要使得连杆有一个足以避免产生后冲的预载值。为了取消上述预载要求，连接装置最好至少包括一个能弯曲以适应焊接运动的可弯曲件，最好是有多个可弯曲件，这些件包括可在任何横向进行同一弯曲的杆或棒。然而，这些件最好是包括可弯曲叶片，其在横向弯曲，而在垂直于横向的方向上是刚性的。

提供释放装置时，最好是将工件夹持器与驱动装置分开。分开的动作在沿着连接装置的一个设定位置上发生，最好是在工件夹持器和连接装置的部件（如一个或多个铰连杆，或一个或多个可弯曲件）之间发生，在摩擦焊期间，该部件能配合工件夹持器的焊接运动。

工件夹持器可直接夹持第一个工件，但是，最好是工件夹持器与一个依次夹持工件的夹具相结合，借助于夹具的变换，在不同的场合下，就可以采用同一工件夹持器来夹持不同形状和尺寸的工件。

压力装置最好包括油缸机构，用来将力施加到一个非往复运动的压头上，通过能使工件夹持器产生热运动的可弯曲连接装置，使非往复运动的压头连到工件夹持器上。连接装置可包括一个或多个铰连杆，但是最好包括一个或多个可弯曲件。这些可弯曲件可包括可弯曲的杆或棒。但是最好包括可弯曲叶片，并且其定向是这样的，以防止工件夹持器在垂直于它的产生热运动的方向上运动。最好是用引导装置阻挡平行于工件夹持器的产生热量的往复运动方向的往复压头的运动，而引导装置仍然能使压头和工件夹持器进行焊接运动。引导装置最好是由预载的滚筒装置构成以防止使用中的后冲和拍击。

本发明的第二个方面是用按照本发明第一个方面的设备，将第一和第二个工件焊接在一起。

本发明第三个方面是一个摩擦焊的方法，在焊接台，借助于往复式摩擦焊，将第一个工件与第二个工件焊接在一起。第一个工件即能进行必要的往复式产生热量的运动，也能进行必要的焊接运动。第二个工件与焊接到其上的第一个工件一起整体运动，而在焊接台上，在往复式摩擦焊作用下，第三个工件焊到第二个工件上，第三个工件即可进行必要的产生热量的运动，也可进行必要的焊接运动。

同样地，另外的工件可依次地摩擦焊接到第二个工件上，在焊接台上，在下一个工件焊接到第二个工件上之前，第二个工件可带着已焊在其上的工件一起整体运动。

摩擦焊最好是按照本发明的第一个方面的设备的帮助下进行。

第二个工件的整体运动最好包括第二个工件的旋转运动。