專利名稱：鋼制緊固件與平的鋁制部件的連接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼制緊固件與平的鋁制部件的連接。
技術(shù)背景本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)對(duì)稱鋼制緊固件與平的鋁制部件的連接，此類型在DE 196 20 814 Al中的多部件組件中陳述。所述公開描述了一種用于產(chǎn)生 所述多部件組件的方法，其中兩個(gè)重疊的平的鋁制部件通過摩擦焊接的方 法由鋼制連接部件連接在一起，連接部件穿過兩個(gè)重疊部件的上部件，并 通過摩擦焊接區(qū)域連接到下部件，所述摩擦焊接區(qū)域形成在連接部件的前 側(cè)上。為此目的，連接部件的前側(cè)設(shè)置有錐形部分，其中，考慮到需要穿 過上部件，所述錐形部分的表面具有在5°和10°之間的錐角，更具體為 7° ，并且通過徑向延伸的、截面為鋸齒形狀的槽附加支持其效果。鋼和鋁之間的連接同樣在DE-0S 2 126 596中論述，其首先描述了較 老的公知方法，其中例如通過電鍍將鋁層涂覆到鋁制部件上，這樣的處理 的部件焊接到另一個(gè)鋁制件。 一方面，通過電鍍鍍覆鋁層由于強(qiáng)度值減小 是不利的；另一方面，沒有給出關(guān)于進(jìn)行實(shí)際焊接操作的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，結(jié) 果，所述現(xiàn)有技術(shù)中包含的教導(dǎo)是非生產(chǎn)性的。鑄鋁部件焊接到非鋁金屬部件(例如鋼制部件)的進(jìn)一步參考在DE-AS-27 52 584中描述，其中連續(xù)地進(jìn)行兩個(gè)焊接操作，即進(jìn)行以爆炸焊接為 形式的第一焊接操作以在非鋁金屬部件上形成鋁層，接著，進(jìn)行第二焊接 操作，以將兩個(gè)部件連接，其中，也提及摩擦焊接，然而沒有對(duì)與具體進(jìn) 行這種焊接操作的有關(guān)內(nèi)容作任何公開。無論如何，尤其是因?yàn)樾枰M(jìn)行 兩個(gè)連續(xù)的焊接操作，所述公知的方法沒有考慮用于快速自動(dòng)化生產(chǎn)。如眾所周知，鋼制部件和鋁制部件通過摩擦焊接進(jìn)行連接是難以形成 的，其原因是摩擦焊接至少需要兩種材料塑化，其中這樣塑化操作還必須 包括這樣的鋼，其熔點(diǎn)比鋁要高很多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用不同的、特殊的方法將旋轉(zhuǎn)對(duì)稱鋼制緊固件與平的鋁制部 件連接起來，所述方法是基于摩擦焊接操作。本發(fā)明的目的是以這樣的方 式準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)緊固件，使得能夠在生產(chǎn)過程中簡(jiǎn)單地將旋轉(zhuǎn)對(duì)稱鋼制緊固 件連接到平的鋁制部件。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的緊固件設(shè)置有電鍍鋁涂層，并且在緊 固件朝著部件的端部形成錐角至少為0 = 174°的錐體，其中通過抵著部件 旋轉(zhuǎn)和擠壓，所述錐體經(jīng)由摩擦焊接區(qū)域比較淺地連接到部件。因而，此問題的技術(shù)解決方案基本上包括提供具有電鍍鋁涂層的 鋼制緊固件，當(dāng)然在摩擦焊接操作過程中該鋁涂層毫無困難地與鋁制部件 一起塑化，并且如果需要還能夠熔化，其中，如實(shí)驗(yàn)所顯示，在過渡到緊 固件中的鋼的區(qū)域中，至少塑化鋁擴(kuò)散到其中，由此形成從緊固件的鋁通 過鋁涂層的區(qū)域中的摩擦焊接區(qū)域延伸進(jìn)入鋼制緊固件的過渡區(qū)域，此形 成了牢固的摩擦焊接連接，其能夠很快地并且容易地在自動(dòng)化制造方法的 框架內(nèi)形成。在這點(diǎn)上，鋁涂層為緊固件提供了腐蝕保護(hù)的附加優(yōu)點(diǎn)，結(jié) 果，所述緊固件還尤其可以防潮，而受潮會(huì)導(dǎo)致緊固件生銹。


本發(fā)明示例性實(shí)施例在附圖中提供，其中 圖l示出了以螺栓為形式的緊固件的立體圖；圖2示出了沿著圖i中的線n-n所取的緊固件的截面圖；圖3示出了通過摩擦焊接區(qū)域連接到部件的相同的緊固件；以及 圖4示出了以螺母為形式的緊固件。
具體實(shí)施方式
圖l表示鋼制螺栓1的立體圖，螺栓l設(shè)置有桿部2和凸緣3。凸緣3 具有六角輪廓，由此其能夠卡在工具中，以使螺栓1以公知的方式旋轉(zhuǎn)來
進(jìn)行摩擦焊接操作。螺栓1的端面4由錐體形成，其尖端于點(diǎn)5重合。在此情況下，如圖2所示，錐角是174° 。圖2示出了螺栓的截面。圖2清楚地示出了端面4的設(shè)計(jì)形式是具有 錐尖5的錐體。錐體具有0 = 174°的錐角。當(dāng)螺栓l施加到部件時(shí)，螺栓 1首先以其錐尖5接觸部件，從這里，摩擦焊接區(qū)域向外徑向擴(kuò)展，直到 其到達(dá)凸緣3的邊緣6。電鍍鋁涂層在圖2中由外輪廓的較粗的線表示。圖3表示的螺栓1已經(jīng)通過摩擦焊接區(qū)域7連接到平的鋁制部件8。 明顯可見，僅僅通過摩擦焊接區(qū)域7就完成了螺栓1經(jīng)由凸緣4與部件8 的連接，摩擦焊接區(qū)域7比較淺地在凸緣3的端面4和部件8的表面上延 伸。由于螺栓1的鋁涂層，在摩擦焊接過程中首先在端面4和部件8的接 觸表面處造成塑化，由此涂層中的鋁變成連接到部件8中的鋁，塑化和可 能熔化的鋁還滲透進(jìn)入鋼制螺栓1的材料中，這形成了部件8和螺栓1之 間的名副其實(shí)的連續(xù)金屬連接。在這點(diǎn)上，起決定作用的重要方面不僅在 于由螺栓1表示的部件的鋁涂層，而且還在于螺栓的端面4的尤其小的錐 角a，因?yàn)樵谀Σ梁附硬僮鬟^程中是具有中心點(diǎn)5的端面首先接觸部件 8，此時(shí)，由于接觸面積很有限，利用螺栓1的適合的旋轉(zhuǎn)就很快地獲得 比較高的溫度，結(jié)果，凸緣3的錐尖5周圍的中心區(qū)域很快加熱到塑化點(diǎn) 以上，使得由于錐角較小，凸緣3的端面4的進(jìn)一步向外布置的區(qū)域非常 快地接觸部件8的表面，這最終在凸緣3的整個(gè)端面4上形成了僅僅二維 的比較淺的接觸，結(jié)果，整個(gè)端面4變?yōu)榕c部件8接觸的摩擦焊接區(qū)域 7。圖4中的緊固件是涂有鋁的鋼制螺母9，其一側(cè)設(shè)置有環(huán)形突起10， 所述環(huán)形突起10的端面具有與錐體的表面相應(yīng)的角度a = 174° 。所述端 面然后形成與平的鋁制部件的摩擦焊接連接，其中，由于緊固件是螺母9 的形式，在其施加到部件時(shí)，是突起10的環(huán)形外邊緣與部件接觸(在原 理上，這等同于圖3中螺栓1和部件8之間首先接觸的點(diǎn))。當(dāng)螺母9施 加到部件時(shí)，在原理上所進(jìn)行的摩擦焊接操作與之前參照?qǐng)D3所描述的操 作相同，這顯示了，根據(jù)本發(fā)明，不僅以螺栓為形式的鋼制緊固件，而且 以螺母形式的鋼制緊固件也能夠通過摩擦焊接連接到平的鋁制部件，其中涂覆到螺母9的鋁涂層的效果與結(jié)合圖3中的螺栓1進(jìn)行的描述相同。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱鋼制緊固件(1、9)與平的鋁制部件(8)的連接，其特征在于，所述緊固件(1、9)設(shè)置有電鍍鋁涂層，并且在所述緊固件朝著所述部件的端部形成錐角至少為α＝174°的錐體，其中，通過抵著所述部件(8)旋轉(zhuǎn)和擠壓，所述錐體經(jīng)由摩擦焊接區(qū)域(7)比較淺地連接到所述部件(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱鋼制緊固件與平的鋁制部件的連接。緊固件設(shè)置有電鍍鋁涂層，并且在緊固件朝著部件的端部形成錐角至少為α＝174°的錐體，其中通過抵著部件旋轉(zhuǎn)和擠壓，所述錐體經(jīng)由摩擦焊接區(qū)域比較淺地連接到部件。
文檔編號(hào)B23K20/12GK101157158SQ200710154650
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者埃伯哈德·克里斯特, 韋爾弗里得·平茨爾 申請(qǐng)人:Ejot合資有限公司