專利名稱：一種摩擦焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摩擦焊接方洗摩擦焊接是一種固相連接方法，這已為公眾所知超過(guò)30年。在摩擦焊接過(guò)程中，熱是由一個(gè)構(gòu)件在壓力下摩擦另一個(gè)構(gòu)件產(chǎn)生的。一旦產(chǎn)生足夠的熱之后，摩擦運(yùn)動(dòng)可以終止，可以保持或增大壓力一個(gè)時(shí)期以促進(jìn)固相連接。最普通的摩擦焊接形式是采用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)構(gòu)件在其中心軸線處于固定位置之下按單一旋轉(zhuǎn)方向恒定轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)另一個(gè)靜止的構(gòu)件進(jìn)行摩擦。
在另一種已知的摩擦焊接形式—弧形摩擦焊接中，在兩個(gè)待焊接在一起的表面之間產(chǎn)生相對(duì)的弧形往復(fù)運(yùn)動(dòng)。該已知技術(shù)在先有技術(shù)中已經(jīng)被應(yīng)用來(lái)連接要求有好的直線對(duì)中性的構(gòu)件，例如車輛恒溫廂和汽車燃油箱。
在另一種已知的摩擦焊接形式—線性摩擦焊接中，使一個(gè)構(gòu)件在待連接平面上以一個(gè)小的直線位移往復(fù)移動(dòng)。該方法已經(jīng)主要應(yīng)用于塑料焊接。
再一種摩擦焊接形式是公轉(zhuǎn)摩擦焊接。該方法是線性摩擦焊接和旋轉(zhuǎn)摩擦焊接的組合，其中，一個(gè)構(gòu)件的中心線繞例如一個(gè)環(huán)形的二維曲線相對(duì)另一個(gè)構(gòu)件移動(dòng)，以提供摩擦動(dòng)作。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種摩擦焊接方法，包括將要焊接在一起的兩構(gòu)件壓在一起，并在兩構(gòu)件之間提供相對(duì)振動(dòng)以使兩構(gòu)件互相摩擦來(lái)提供摩擦焊接，所述振動(dòng)是由作用在所述兩構(gòu)件中至少一個(gè)上面的裝置來(lái)引起的，該裝置包括一磁致伸縮變換器。
振動(dòng)摩擦焊接包括線性的、弧形的或公轉(zhuǎn)的摩擦焊接，所有這些本身如上所述是已知的，并且它們均包含至少其中一個(gè)構(gòu)件是相對(duì)于另一構(gòu)件在作振動(dòng)。
振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)頻率可以大于5KHz，最好約為或大于10KHz，與先有技術(shù)中采用的低頻旋轉(zhuǎn)摩擦焊接不同。
磁致伸縮變換器可有利地包括至少一根磁致伸縮材料的例如桿，再加上用以將振動(dòng)磁場(chǎng)施加穿過(guò)該桿從而使該桿的一個(gè)尺度按振動(dòng)方式，例如在頻率為5KHz或更高之下變化的裝置。用以施加磁場(chǎng)的裝置可有利地施加一固定磁場(chǎng)，在其上疊加振動(dòng)場(chǎng)，由此，上述桿具有恒定的磁化分量，并且在磁化曲線的大致直線部分產(chǎn)生振動(dòng)。
磁致伸縮材料最好包括一種或多種稀土金屬和一種或多種選自Fe、Ni、Co和Mn的金屬。稀土金屬或金屬最好包含鋱和其它可包含鐵的金屬。舉例來(lái)說(shuō)，磁致伸縮材料可包括Tbp Dyq Fer，其中p的范圍是0.25至3.0，包括0.25和3.0，q的范圍是0.65至0.75，包括0.65和0.75，r的范圍是1.8至2.2，包括1.8和2.2。例如，該材料可包括Tb0.27Dy0.73Fe2，這在市場(chǎng)上可以買(mǎi)到，其商標(biāo)是Terfenol-D。該材料可結(jié)合成粘接劑，例如，構(gòu)成一種金屬基體復(fù)合物，如由Feredyn Europe，Seminariegatan 30，S-75228，Upsala，Sweden提供的Magmek 91(商標(biāo)名)。
當(dāng)摩擦焊接是弧形摩擦焊接時(shí)，變換器可使至少其中一個(gè)構(gòu)件的一端按一個(gè)角方向作角運(yùn)動(dòng)。由變換器提供的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間構(gòu)件傳遞到被振動(dòng)的構(gòu)件上。
返回角運(yùn)動(dòng)可由變換器提供。其之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，如前面所述，是因?yàn)樽儞Q器的平衡位置是處于最大伸展可能的半途，即，其具有一個(gè)移位的平衡位置，以取得磁化循環(huán)的直線部分的優(yōu)點(diǎn)。在循環(huán)的返回運(yùn)動(dòng)中，設(shè)置的磁場(chǎng)趨向零，而變換器返回其真實(shí)平衡位置。該松馳作用提供返回角運(yùn)動(dòng)。換句話說(shuō)，變換器能夠進(jìn)行推和拉，只要機(jī)械連接裝置允許發(fā)生該動(dòng)作。
兩構(gòu)件之一或者兩構(gòu)件可包括管狀構(gòu)件，其一端部被摩擦焊接至另一構(gòu)件上。為了進(jìn)行弧形摩擦焊接，最好設(shè)置至少兩個(gè)變換器。
在采用兩個(gè)變換器的一個(gè)實(shí)例中，變換器可以按異相關(guān)系進(jìn)行工作，由此該兩構(gòu)件按相反的角方向運(yùn)動(dòng)。
在采用兩個(gè)變換器進(jìn)行弧形摩擦焊接的另一個(gè)實(shí)例中，變換器可以同相工作，直接或間接作用在反作用面上，該反作用面是夾持在被焊接在一起的兩構(gòu)件之一的夾緊構(gòu)件上的例如凸起或翼板，反作用面相對(duì)振動(dòng)軸線角間隔180°，由此兩變換器一起工作，使夾緊構(gòu)件和被其夾緊的要焊接的構(gòu)件進(jìn)行振動(dòng)。
當(dāng)摩擦焊接是線性摩擦焊接時(shí)，可以使用磁致伸縮變換器來(lái)使一個(gè)構(gòu)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)。另一個(gè)構(gòu)件可以是靜止的，或者可以是相對(duì)第一構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)反相地往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由此該兩構(gòu)件在摩擦動(dòng)作時(shí)按相反方向運(yùn)行。第二構(gòu)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以由另一個(gè)磁致伸縮變換器來(lái)提供。每一個(gè)往復(fù)構(gòu)件另一端的位置可以由例如彈簧的復(fù)位裝置來(lái)復(fù)位，該復(fù)位裝置對(duì)抗由上述磁致伸縮變換器提供的運(yùn)動(dòng)而起作用。換個(gè)方式，可用另一個(gè)磁致變換器作用在該或每個(gè)往復(fù)構(gòu)件的另一端，也就是說(shuō)，使磁致伸縮變換器作用在同一構(gòu)件的兩端。在該實(shí)例中，在兩端上的變換器按反相起作用，由此，在一端上的變換器由磁致伸縮的伸展振動(dòng)，而在另一端上的變換器承受磁致伸縮的收縮，反之亦然。
當(dāng)摩擦焊接是公轉(zhuǎn)摩擦焊接時(shí)，要焊接到第二構(gòu)件上的第一構(gòu)件，利用至少兩個(gè)磁致伸縮變換器，沿著在第一構(gòu)件的表面平面上互成角度、最好互成直角的兩軸線起作用，可以在橫過(guò)第二構(gòu)件的表面的兩個(gè)尺度上移動(dòng)(以提供摩擦)。沿著所述軸線中之一軸線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以由所述變換器中之一變換器來(lái)提供，而沿著另一軸線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以由所述變換器中的另一變換器來(lái)提供。該兩往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以有90°位相差，由此，當(dāng)一個(gè)變換器處于其全伸出或全縮回的位置時(shí)，另一個(gè)變換器處于其中性位置(全伸出與全縮回之間的中途)，反之亦然。被移動(dòng)構(gòu)件的位置可以由例如復(fù)位彈簧的無(wú)源的復(fù)位裝置或者由另一個(gè)磁致伸縮變換器來(lái)復(fù)位，它們對(duì)抗由磁致伸縮變換器提供的運(yùn)動(dòng)作用在被移動(dòng)構(gòu)件的另一側(cè)的相同軸線上。在該情況下，各對(duì)置的成對(duì)的磁致伸縮變換器最好以反相作用在構(gòu)件上，從而一個(gè)在伸出，而另一個(gè)在縮回。這樣，該裝置可包括四個(gè)磁致伸縮變換器，以90°間隔繞被運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的外側(cè)配置，每個(gè)變換器在其磁致伸縮的伸一縮循環(huán)中相對(duì)其相鄰兩變換器的相位差是90°。被運(yùn)動(dòng)構(gòu)件最好具有環(huán)形斷面，例如其可以是管狀構(gòu)件，雖然其可以具有大致平的外側(cè)表面，例如正方斷面構(gòu)形。變換器的外端可以作用在一固定結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)表面上，該固定結(jié)構(gòu)例如是一環(huán)狀柱體，或是一具有平內(nèi)表面者。凈效果是第一構(gòu)件的中心在另一(第二)構(gòu)件的表面上作圓周運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明對(duì)于將兩管子焊接在一起特別有用。本發(fā)明也可用于將一管狀構(gòu)件摩擦焊接至某些其它構(gòu)件上。被焊接構(gòu)件不需要具有細(xì)長(zhǎng)形式，可以是構(gòu)件的一部分，例如一短截管部被焊接至一容器上。應(yīng)該理解，被焊接的構(gòu)件不需要具有管狀形式。
在應(yīng)用本發(fā)明時(shí)有可能發(fā)生其它焊接效果，例如可能發(fā)生兩構(gòu)件的熔化連接在一起。
被摩擦焊接在一起的兩個(gè)表面可以是金屬表面，它們可以是相同金屬，也可以是不同金屬?；蛘?，一個(gè)表面可以是金屬的，而另一表面可以是非金屬的，例如是陶瓷材料或聚合材料。一個(gè)或者兩個(gè)表面可以包括復(fù)合材料，例如充填粉末復(fù)合物或增強(qiáng)纖維復(fù)合物，其可以包含聚合物基體、陶瓷基體或金屬基體的復(fù)合物。
當(dāng)采用本發(fā)明來(lái)提供線性摩擦焊接時(shí)，兩片材，例如金屬片材，包括兩構(gòu)件可以被焊接在一起。安裝在一構(gòu)件，例如焊接機(jī)臂上的振動(dòng)墊，由磁致伸縮變換器進(jìn)行振動(dòng)，可以在壓力下施加該振動(dòng)墊，將片材摩擦和一起壓靠一固定板。
本發(fā)明的焊接方法提供以下好處。其提供了一種全電氣摩擦焊機(jī)的可能性，這對(duì)于某些應(yīng)用可能是非常有利的。由于增塑使采用本發(fā)明方法來(lái)對(duì)金屬高頻率焊接能夠?qū)崿F(xiàn)，這樣使焊接設(shè)備在處理某些應(yīng)用方面更具靈活性，并且使使用的設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備相比體積更小。本發(fā)明方法使摩擦焊接能比在先有技術(shù)中更快速地進(jìn)行，相應(yīng)節(jié)省操作時(shí)間和成本，同時(shí)增加生產(chǎn)速率。
下面通過(guò)實(shí)例并參照附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，其中

圖1是兩管狀構(gòu)件的側(cè)視圖，該兩管狀構(gòu)件的端部以角狀方式相互振動(dòng)，以提供弧形摩擦焊接。
圖2是進(jìn)行弧形摩擦焊接的更詳細(xì)裝置的透視圖。
圖3是沿圖2中的線III-III所在平面的局部端剖視圖。
圖4是進(jìn)行弧形摩擦焊接的另一種裝置的側(cè)視圖。
圖5是沿圖4中所示線V-V的俯剖視圖。
圖6、7和8是進(jìn)行線性摩擦焊接的另一種裝置的局部側(cè)視示意圖。
圖9a至9e是進(jìn)行公轉(zhuǎn)摩擦焊接的裝置的局部端視示意圖，示出裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的各個(gè)階段。
圖10是進(jìn)行線性摩擦焊接的裝置的側(cè)視示意圖。
參照?qǐng)D1，圖中示出了本發(fā)明一種形式的原理，管子1、2形式的兩管狀構(gòu)件分別具有對(duì)接端部3、4。該兩端部3、4(例如通過(guò)液壓或氣壓裝置—圖中未示)在壓力下被壓在一起，并且其中一根管子作角狀振動(dòng)，即在頻率約為10KHz之下沿著一弧形路徑往復(fù)運(yùn)動(dòng)。管子1畫(huà)出的弧相對(duì)另一根管子2延伸幾度。由磁致伸縮變換器(未示)提供位移，使端部3、4產(chǎn)生弧形摩擦熱，從而將端部3、4焊接在一起。
參照?qǐng)D2和3，圖中示出在另一種摩擦焊接裝置中的管子5、6，由螺絲(未示)將對(duì)開(kāi)套環(huán)7、8分別夾緊在其上。套環(huán)7、8被制成一定形狀，在套環(huán)7、8的各自一側(cè)上形成有互補(bǔ)的階梯部9、10。在各互補(bǔ)的階梯部9、10之間延伸有一相應(yīng)的磁致伸縮變換器11。液壓缸(未示)作用在套環(huán)7、8上，將套環(huán)7、8相互偏壓，由此使管子5、6的端部(未示)相對(duì)接。
在操作圖2和圖3中所示的裝置時(shí)，用180°反相的交流電分別對(duì)電磁鐵(未示)供電，由電磁鐵激勵(lì)的變換器26使變換器11按相應(yīng)的異相關(guān)系伸縮，其結(jié)果使套環(huán)7、8從而使管子5、6在頻率約為10KHz之下彼此相對(duì)角狀振動(dòng)幾度。管子5、6的兩相鄰端部之間互相摩擦而產(chǎn)生足夠的摩擦熱以實(shí)現(xiàn)其焊接。
對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施例，在弧形摩擦焊接裝置中，可以根據(jù)為實(shí)現(xiàn)套環(huán)7、8之間的振動(dòng)所要求的傳輸扭矩的大小來(lái)采用多個(gè)變換器11，作用在相應(yīng)的階梯部之間。對(duì)于其它一些用途，采用單個(gè)變換器11可能已經(jīng)足夠，管子5、6固有的彈性撓度對(duì)套管7、8的角狀振動(dòng)施加復(fù)原力。
圖4和圖5中示出了另一種實(shí)現(xiàn)弧形摩擦焊接的裝置。第一管子61要被焊接到第二管子63上去。該兩根管子61和63是同軸的，要在其相應(yīng)的端部上被焊接。管子61由一固定夾具(未示)保持在靜止位置上。管子63由夾具65夾持，該夾具65繞管子63的軸線振動(dòng)，使管子63作相應(yīng)的弧形振動(dòng)。固定不動(dòng)的管子61伸入夾具65的內(nèi)腔中，并裝有一由聚四氟乙烯(PTFE)制成的支承襯套，但夾具65可繞襯套自由振動(dòng)。管子63通過(guò)軸承67支承在接近管子63的遠(yuǎn)離管子61的一端的構(gòu)件69上。
夾具65具有凸起或翼板69、71，相對(duì)管子63的軸線角狀間隔180°。一磁致伸縮桿73通過(guò)動(dòng)力傳輸構(gòu)件75作用在凸起69上，另一磁致伸縮桿傳輸構(gòu)件75作用在凸起69上，另一磁致伸縮桿77通過(guò)動(dòng)力傳輸構(gòu)件79按相反方向作用在凸起71上?？梢园郊拥膭?dòng)力傳輸構(gòu)件81、83(在圖4中用虛線表示)，將分別由桿73、77提供的運(yùn)動(dòng)在分別與構(gòu)件79、75相反一側(cè)上傳遞到凸起71、69上。
各桿73、73的長(zhǎng)度根據(jù)相關(guān)連的電磁鐵(未示)按振動(dòng)方式變化，該電磁鐵提供電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)包括高頻分量，疊加在如上所述的基本恒定的分量上。兩桿73、73的長(zhǎng)度根據(jù)施加在其上的磁場(chǎng)同相變化，使構(gòu)件81推動(dòng)凸起69，而構(gòu)件83推動(dòng)凸起71。
在操作圖4和圖5所示的裝置時(shí)，管子63以高頻振動(dòng)方式摩擦管子61，同時(shí)在兩管子之間按方向P施加壓力。在由摩擦產(chǎn)生足夠的熱并且管子63的振動(dòng)停止之后，壓力可以繼續(xù)保持。
圖6示出一種實(shí)現(xiàn)線性摩擦焊接的簡(jiǎn)單裝置。一構(gòu)件C1在垂直于圖面平面的平面上要焊接到一構(gòu)件C2上。構(gòu)件C1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是由促動(dòng)器22沿著線L1所示的軸線提供的，該促動(dòng)器22包括一磁致伸縮桿24和一電磁鐵26。桿24的長(zhǎng)度根據(jù)由電磁鐵26提供的磁場(chǎng)沿著軸線L1而變化。該磁場(chǎng)包括一高頻分量疊加在如上所述的一基本恒定的分量上。桿24作用在構(gòu)件C1的一端上。構(gòu)件C1的另一端由復(fù)位彈簧28推向桿24。在構(gòu)件C1和C2之間，沿著如圖中箭頭P所示的垂直于連接平面的軸線，按傳統(tǒng)方式施加壓力。
構(gòu)件C2是靜止的。在構(gòu)件C1摩擦構(gòu)件C2的同時(shí)施加壓力。當(dāng)產(chǎn)生足夠的熱量之后，摩擦動(dòng)作可以停止，但壓力可以保持或增大。
圖7示出用于線性摩擦焊接的另一種裝置。在圖7中，所示裝置大部分與圖6中所示裝置相同(并且相同的構(gòu)件用同一標(biāo)號(hào)標(biāo)示)，只是圖6中的彈簧28在圖7中是用與促動(dòng)器22相同的促動(dòng)器30來(lái)代替，該促動(dòng)器30包括改變磁致伸縮桿34的長(zhǎng)度的電磁鐵32。桿34作用在構(gòu)件C1的與桿24作用端相反的一端上。桿24和34按180°相位差被促動(dòng)，由此當(dāng)桿24縮回時(shí)桿34伸出，反之亦然。壓力是按參照?qǐng)D6所作說(shuō)明的方式來(lái)施加。
圖8示出用于線性摩擦焊接的另一種裝置。在圖8中，所示裝置大部分與圖7中所示裝置相同，并且相同的物件用同一標(biāo)號(hào)。在圖8中，構(gòu)件C2也沿著由平行于軸線L1的線L2所示的軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)件C2的運(yùn)動(dòng)是由促動(dòng)器36、38產(chǎn)生的，促動(dòng)器36包括電磁鐵40，該電磁鐵40對(duì)作用在構(gòu)件C2一端上的磁致伸縮桿42的長(zhǎng)度產(chǎn)生變化；促動(dòng)器38包括電磁鐵43，該電磁鐵43對(duì)作用在構(gòu)件C2另一端上的磁致伸縮桿44的長(zhǎng)度產(chǎn)生變化。
構(gòu)件C2沿著軸線L2的運(yùn)動(dòng)與構(gòu)件C1沿著軸線L1的運(yùn)動(dòng)相位差是180°，由此，當(dāng)構(gòu)件C2如圖8所示向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，構(gòu)件C1向下運(yùn)動(dòng)，反之亦然。壓力P按圖6和圖7中所示裝置那樣來(lái)施加。
圖9a至圖9e示出用于進(jìn)行公轉(zhuǎn)摩擦焊接的裝置的各個(gè)階段。在該實(shí)施例中，一環(huán)狀構(gòu)件C3在一平行于圖面平面(位于后方)的平面上待焊接到另一構(gòu)件(未示)上。各磁致伸縮桿46、48、50及52安裝在構(gòu)件C3的外表面與一固定的環(huán)狀柱體54的內(nèi)表面之間。桿46、48、50、52的軸線均通過(guò)裝置的中心軸線，如圖8a中所示，該中心軸線在激勵(lì)之前是與構(gòu)件C3的中心軸線重合。桿46、48、50、52的軸線在徑向上繞圖9a至圖9e中的構(gòu)件C3的圓周間隔90°。在圖9a至圖9e中，示出各桿46、48、50、52的相應(yīng)內(nèi)端是平的，它們也可以是中凹的，以與構(gòu)件C3的外表面相配合，而桿46、48、50、52的相應(yīng)外端是中凸的，以與柱體54的內(nèi)表面相配合。
各桿46、48、50、52受到相關(guān)連的電磁鐵(未示)按上面參照?qǐng)D6進(jìn)行說(shuō)明的方式的影響。從四個(gè)電磁鐵中的每一個(gè)施加的磁場(chǎng)的高頻分量的相位角，與從兩相鄰電磁鐵中的每一個(gè)施加的磁場(chǎng)的高頻分量的相位角相差90°。因此，桿46、48、50及52中的每一個(gè)在其磁致伸縮循環(huán)中相對(duì)相鄰者具有90°相位間隔。
這樣，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)桿46處于其最大長(zhǎng)度并且對(duì)向的桿50是處于其最小長(zhǎng)度，則桿48和52處于其平均或中間長(zhǎng)度，如圖9b所示，同樣，如圖9c中所示，當(dāng)桿48處于其最大長(zhǎng)度并且對(duì)向的桿52是處于其最小長(zhǎng)度，則桿46和50處于其平均長(zhǎng)度。桿50和52分別處于其最大長(zhǎng)度時(shí)的狀況分別在圖9d和圖9e中示出。
按此方式改變桿46、48、50、52的長(zhǎng)度的作用是構(gòu)件C3作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其具有旋轉(zhuǎn)往復(fù)分量和直線往復(fù)分量。構(gòu)件C3的中心本身在圖面平面上作圓周運(yùn)動(dòng)，這從圖9b至圖9e可以清楚地看到。在構(gòu)件C3和與之相連接的構(gòu)件之間，按照上面參照?qǐng)D6所作說(shuō)明的方式(沿著垂直于圖面的軸線)施加壓力。
下面參照?qǐng)D10說(shuō)明本發(fā)明涉及兩片材的線性摩擦焊接的一個(gè)實(shí)施例。片材材料可以包括相同的或不同的金屬，例如銅和/或鋁。舉例來(lái)說(shuō)，約1mm厚的鋁片材可以被焊接至約0.1mm厚的銅箔上，或者兩片約0.1mm厚的銅箔可被焊接在一起。
如圖10中所示，由例如鋼或鈦制成的焊接機(jī)臂91用保持架93懸掛，使該機(jī)臂被在沿其軸線的選定位置上的最小區(qū)域夾持器94夾持住。一與terfenol(商標(biāo)名)為基的變換95固定在機(jī)臂91的較寬的一端。將壓力通過(guò)壓力墊97施加在機(jī)臂91的另一端。要焊接在一起的片材99和101放置在焊接平臺(tái)105的固定板103的上表面上并保持在端頭107下方，該端頭107由例如碳化鎢制成，固定在機(jī)臂91上位于壓力墊97下方。
在操作過(guò)程中，在變換器95的兩端部設(shè)置產(chǎn)生超聲波波腹A，并在兩端部之間的中途設(shè)置產(chǎn)生波節(jié)N。同樣，在機(jī)臂91的兩端部設(shè)置產(chǎn)生波腹A，并在保持架93的兩夾持器94之間設(shè)置產(chǎn)生波節(jié)N。變換器95(由電磁鐵—未示)的激勵(lì)導(dǎo)致相鄰的機(jī)臂91在其窄端產(chǎn)生線性振動(dòng)，由此使端頭107沿軸線Z產(chǎn)生線性振動(dòng)。施加在壓力墊97上的壓力導(dǎo)致在端頭107振動(dòng)的同時(shí)端頭107將片材99和101一起壓靠板103。從而在要焊接在一起的片材99和101之間施加振動(dòng)摩擦動(dòng)作。
使用圖10所示裝置，并采用下述條件，可以實(shí)現(xiàn)0.1mm厚銅箔與1.3mm厚的鋁片材，或者0.1mm厚銅箔與0.1mm厚銅箔的成功的焊接工作頻率 10KHz加到變換器上的直流偏壓在2A下20V輸送到負(fù)載上的交流功率500W焊接時(shí)間 5秒焊接壓力 177Nmm-權(quán)利要求
1.一種摩擦焊接方法，包括將要焊接在一起的兩構(gòu)件壓在一起，并在兩構(gòu)件之間提供相對(duì)振動(dòng)以使兩構(gòu)件互相摩擦來(lái)提供摩擦焊接，所述振動(dòng)是由作用在所述兩構(gòu)件中至少一個(gè)上面的裝置來(lái)引起的，該裝置包括一磁致伸縮變換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦焊接方法，其特征在于，摩擦焊接包括線性的，弧形的或公轉(zhuǎn)的摩擦焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦焊接方法，其特征在于，振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)的頻率高于5KHz。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦焊接方法，其特征在于，磁致伸縮變換器包括一磁致伸縮桿和將振動(dòng)磁場(chǎng)施加穿過(guò)該桿以使該桿的一個(gè)尺度按振動(dòng)方式變化的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的摩擦焊接方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)包括一振動(dòng)分量疊加在基本恒定的分量之上。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦焊接方法，其特征在于，由所述變換器提供的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間構(gòu)件傳遞至被振動(dòng)的構(gòu)件上。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦焊接方法，其特征在于，至少有兩個(gè)磁致伸縮變換器來(lái)對(duì)所述構(gòu)件中之一提供振動(dòng)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的摩擦焊接方法，其特征在于，該變換器或每一個(gè)變換器包括一由結(jié)合有鋱和鐵的磁致伸縮材料制成的桿。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的摩擦焊接方法，其特征在于，磁致伸縮材料包括化學(xué)式為T(mén)bp DYq Fer的材料，其中P范圍是0.25至0.3，包括0.25和3.0，q的范圍是0.65至0.75，包括0.65和0.75，r的范圍是1.8至2.2，包括1.8和2.2。
全文摘要
一種摩擦焊接方法，包括將要焊接在一起的兩構(gòu)件壓在一起，并在兩構(gòu)件之間提供相對(duì)振動(dòng)以使兩構(gòu)件互相摩擦來(lái)提供摩擦焊接，所述振動(dòng)是由作用在所述兩構(gòu)件中至少一個(gè)上面的裝置來(lái)引起的，該裝置包括一磁致伸縮變換器。
文檔編號(hào)B23K20/12GK1130365SQ9519063
公開(kāi)日1996年9月4日 申請(qǐng)日期1995年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月15日
發(fā)明者H·T·詹寧斯, R·J·懷斯 申請(qǐng)人:英國(guó)核子燃料公司