專利名稱：多個(gè)疊放的板的摩擦焊組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過連接主體將多個(gè)疊放的板保持在一起的摩擦焊組件，該連接主體通過擋圈(collar)設(shè)置在上部板上并形成為終止于尖端的細(xì)長(zhǎng)錐體，其中，所述連接主體包括位于其擋圈區(qū)域的驅(qū)動(dòng)元件，該驅(qū)動(dòng)元件用于與加壓旋轉(zhuǎn)工具連接。
背景技術(shù)：
這種摩擦焊組件可以從國(guó)際申請(qǐng)公開文件WO 02/062581A1中得知。在該文件的圖7c中顯示了用于這種摩擦焊組件的連接主體，該連接主體一方面包括用于與上部板鄰接的擋圈，另一方面，主要包括細(xì)長(zhǎng)錐體，該細(xì)長(zhǎng)錐體在遠(yuǎn)離擋圈的方向形成扁平的尖端(flat tip)，該扁平的尖端通過延續(xù)細(xì)長(zhǎng)錐體的相應(yīng)鈍角化的短錐體形成。該連接主體用
于在旋轉(zhuǎn)作用下按壓到兩個(gè)疊放的板內(nèi)，直到擋圈鄰接上部板。因?yàn)檫B接主體的旋轉(zhuǎn)和由此在連接主體和兩個(gè)板之間產(chǎn)生的摩擦，相互刮擦的部分的材料會(huì)熱塑化，從而產(chǎn)生摩擦焊區(qū)域，因而摩擦焊區(qū)域的材料會(huì)穿過上部板的上側(cè)的邊緣脫落。其它的連接主體顯示在圖9a至圖9d中，該連接主體包括位于擋圈區(qū)域的驅(qū)動(dòng)元件，該驅(qū)動(dòng)元件用于與加壓旋轉(zhuǎn)工具連接，其中顯示了六角頭(hex-head)和槽。

發(fā)明內(nèi)容
基于提供上述摩擦焊組件的目的提出本發(fā)明，本發(fā)明的摩擦焊組件通過特殊的形狀設(shè)計(jì)而具有非常高的強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明，這是通過由細(xì)長(zhǎng)錐體形成并從上部板穿入下部板的突出件(girder)以及從下部板突出的突出件沿其內(nèi)表面形成延伸到所述細(xì)長(zhǎng)錐體的摩擦焊區(qū)域而實(shí)現(xiàn)的。 本發(fā)明利用了所述摩擦焊區(qū)域的特殊形狀設(shè)計(jì)(即在足夠的壓力和高摩擦作用下的摩擦焊過程中形成的所述突出件)，所述摩擦焊區(qū)域使得疊放的板之間不僅通過所述連接主體連接，而且還通過在所述摩擦焊操作過程中從所述板擠壓出的材料連接。其中，特別地，使用由所述上部板形成并穿入所述下部板的突出件，該突出件主要是通過在所述摩擦焊過程中擠出的板的材料件使所述疊放的板緊密連接并因而傳遞使兩個(gè)板保持在一起的力，在所述摩擦焊過程中為實(shí)施摩擦焊的目的提供了足夠量的摩擦焊材料。由位于所述上部板上的細(xì)長(zhǎng)錐體形成的突出件延伸到所述下部板的材料內(nèi)，其中，所述突出件以類似于從所述連接主體和所述板擠壓出材料的方式形成連續(xù)的摩擦焊區(qū)域，該摩擦焊區(qū)域使兩個(gè)板彼此可靠地連接。 方便地，所述細(xì)長(zhǎng)錐體形成為使得其尖端由短錐體形成，該短錐體比延伸必要長(zhǎng)度的細(xì)長(zhǎng)錐體更陡。由于這種形狀設(shè)計(jì)，所述連接主體能夠通過相應(yīng)的軸向壓力和旋轉(zhuǎn)而容易地?cái)D壓到兩個(gè)疊放的板中，從而所述板的材料由于所述連接主體的周緣的摩擦而熔化，并因而作為具有相應(yīng)的分力的錐體沿軸向向前推動(dòng)所述板的熔化的材料，其中，由于所述連接主體的形狀，所述連接主體能夠容易地穿入兩個(gè)疊放的板并迅速使得所述兩個(gè)板在它們與所述連接主體鄰接的區(qū)域熔化，從而通過可以說是從上部板穿入下部板的突出件產(chǎn)生與兩個(gè)板的緊密連接。 在布置所述摩擦焊組件時(shí)，可以使該摩擦焊組件形成為使得所述尖端從所述下部板突出。但是，也可以使所述摩擦焊組件布置為使得所述尖端被所述下部板的材料包圍。
有利地，可以對(duì)所述尖端進(jìn)行另外的硬化。但是，也可以通過使所述尖端涂敷相比所述細(xì)長(zhǎng)錐體的材料較硬的材料而得到非常堅(jiān)硬的尖端。通過這種方式處理的尖端容易穿入所述板。 還可以在金屬件上連接作為附加件的堅(jiān)硬的尖端，例如通過焊接。 形成所述連接主體的細(xì)長(zhǎng)錐體可以在作為連接主體的作用之外具有附加作用，也
就是作為螺栓或螺母，其中，所述細(xì)長(zhǎng)錐體包括用于該目的的盲 L。為了吸收因摩擦焊而在
所述擋圈的方向流出的熱塑化的材料(尤其是來自所述上部板的材料)，可以方便地在所
述擋圈的面對(duì)所述上部板的側(cè)設(shè)置槽。 可以使所述摩擦焊區(qū)域穿過所述突出件的區(qū)域延伸到所述擋圈的面對(duì)所述上部金屬板的側(cè)，從而為所述摩擦焊區(qū)域提供非常高的強(qiáng)度。 可以通過在所述擋圈的面對(duì)所述上部板的側(cè)上涂敷熱熔性粘結(jié)劑而實(shí)現(xiàn)所述連接主體和所述上部板之間非常強(qiáng)的連接。所述熱熔性粘結(jié)劑也會(huì)在進(jìn)行摩擦焊布置的過程
中被加熱并因而熔化且在冷卻后在所述擋圈和板之間提供額外的連接，其中，該連接還可以提供腐蝕防護(hù)。 特別薄的板通常需要加強(qiáng)。在這種情況下，可以通過使一個(gè)板形成為另一個(gè)板的加強(qiáng)件的方式而有利地使用所述摩擦焊組件。因而，所述兩個(gè)板能夠通過所述摩擦焊組件而彼此牢固連接，從而對(duì)延伸超過所述加強(qiáng)件的板提供必要的連接強(qiáng)度，從而為了摩擦焊的目的而使兩個(gè)板相對(duì)于彼此鎖止。 為了引導(dǎo)所述細(xì)長(zhǎng)錐體而使其向下放置并進(jìn)入兩個(gè)板，該兩個(gè)板中的至少一個(gè)板可以設(shè)置有孔。特別地，這里涉及的上部板通過孔接納所述細(xì)長(zhǎng)錐體的尖端，但是各個(gè)孔本身必須狹窄，從而通過來自所述孔的壁的所述細(xì)長(zhǎng)錐體能夠獲得用于形成摩擦焊和突出件的足夠的材料。另外，因此能夠更迅速地穿入兩個(gè)板。 還可以有利地通過對(duì)所述連接主體增加形成所述連接主體的尖端的驅(qū)動(dòng)銷來提供用于所述連接主體的非常堅(jiān)硬的尖端的材料。因而，在這種情況下所述連接主體為兩部分結(jié)構(gòu)。 首先可以用金屬作為所述板和連接主體的材料，但是，也可以使用由塑料或復(fù)合材料制成的所述板和連接主體。


附圖顯示了本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖中 圖1顯示了兩個(gè)疊放的板和在降低到兩個(gè)板上之前位于其上方的連接主體；
圖2顯示了通過形成摩擦焊區(qū)域以及位于兩個(gè)板中的突出件而旋入兩個(gè)板內(nèi)的連接主體，其中，連接主體完全被下部板的材料包圍； 圖3是與圖2中所示的布置類似的布置，但是，連接主體的尖端從下部板突出；
圖4顯示了具有螺栓的連接主體；
圖5顯示了設(shè)置有同軸盲孔的連接主體；
圖6顯示了在其擋圈的下邊緣具有凹陷的連接主體； 圖7顯示了在形成延伸到連接主體的擋圈下方的摩擦焊區(qū)域的同時(shí)旋入兩個(gè)板的連接主體； 圖8顯示了在其擋圈的下邊緣具有熱熔性粘結(jié)劑層的連接主體； 圖9顯示了連接主體和兩個(gè)板， 一個(gè)板形成加強(qiáng)件； 圖10顯示了連接主體和預(yù)先設(shè)置有孔的板； 圖11顯示了連接主體和僅在上部板預(yù)先設(shè)置有孔的板； 圖12和圖13顯示了適于由兩部分組裝的連接主體。
具體實(shí)施例方式
圖1中顯示了兩個(gè)疊放的板1和2以及連接主體3，連接主體3包括形成為六角頭的擋圈4、基本形成連接主體3的大部分長(zhǎng)度的細(xì)長(zhǎng)錐體5以及作為細(xì)長(zhǎng)錐體5的延長(zhǎng)部分的更陡的短錐體6。連接主體3以及兩個(gè)板1和2顯示為位于開始將它們形成摩擦焊組件之前的位置。 由圖1所示的結(jié)構(gòu)部件形成的摩擦焊組件顯示于圖2中。通過旋轉(zhuǎn)和按壓插入連接主體3，使連接主體3穿入板1和2，其中，連接主體3不完全穿過板2。通過使短錐體6和細(xì)長(zhǎng)錐體5穿入兩個(gè)板1和2的材料中進(jìn)行連接主體3的摩擦焊操作，在該操作過程中，由于所述連接主體的旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致連接主體3相對(duì)于板1和2的材料產(chǎn)生很大的摩擦力，從而沿細(xì)長(zhǎng)錐體5和短錐體6形成如圖中粗實(shí)線7所示的摩擦焊區(qū)域。其中，分別從板1和2上擠出突出件(girder)8和突出件9。其中，突出件8部分地延伸至板2的材料的區(qū)域中，而突出件9形成覆蓋短錐體6和尖端10的覆蓋物。 由于這種布置，致使在板1和板2之間沿摩擦焊區(qū)域7形成牢固連接，該牢固連接能夠承受足夠大的分離力而不會(huì)使板1和板2分離。 圖3中顯示了對(duì)圖2說明的實(shí)施方式的修改，其中，所述細(xì)長(zhǎng)錐體形成的長(zhǎng)度使得所述連接主體的尖端10能夠完全穿過板2，而且使所述短錐體的區(qū)域和尖端10完全穿過下部板并延伸超過下部板。在圖3中，摩擦焊區(qū)域也用附圖標(biāo)記7表示。圖1至圖3中所示的連接主體都在其上部邊緣具有擋圈，每個(gè)擋圈形成為六角頭。因此，各個(gè)連接主體能夠通過適當(dāng)快地操作旋轉(zhuǎn)工具而容易地插入，進(jìn)而所述連接主體能夠通過該旋轉(zhuǎn)工具而進(jìn)行產(chǎn)生摩擦焊區(qū)域7所需的旋轉(zhuǎn)。 圖4所示的連接主體包括另一具體特征。該連接主體的細(xì)長(zhǎng)錐體12以相同的錐角穩(wěn)定地延伸到尖端13中，該連接主體的摩擦焊區(qū)域繼而從擋圈4連續(xù)且均勻地延伸到尖端13。然后可以將任意其它的結(jié)構(gòu)元件通過螺栓11的螺紋固定到螺栓11上。
根據(jù)所述連接主體所需要旋入的材料來選擇所述連接主體的形狀(即具有陡的短錐體或具有連續(xù)的細(xì)長(zhǎng)錐體)，以用于各種應(yīng)用。 圖5中顯示的連接主體與圖1和圖2中的連接主體相似。但是，連接主體3的錐體的形狀與圖1和圖2中所示的不同，由于細(xì)長(zhǎng)錐體14的圓滑(rounded)的過渡件15緊接最后終止于尖端17的更陡的端錐(end cone) 16。另外，圖5的連接主體3具有盲孔18，該盲孔18例如設(shè)置有內(nèi)螺紋以隨后將螺栓螺固到連接主體3上。 圖6中顯示的連接主體大致相應(yīng)于圖1至圖3中的連接主體3，但是，該連接主體3具有用于實(shí)施旋轉(zhuǎn)的內(nèi)驅(qū)動(dòng)件19，任何具有相應(yīng)的外部接合表面的工具都能夠插入內(nèi)驅(qū)動(dòng)件19內(nèi)。另外，連接主體3的擋圈20的下側(cè)具有槽21，該槽21用于在應(yīng)用時(shí)吸收因?qū)⑺鲞B接主體驅(qū)動(dòng)至要與連接主體焊接在一起的疊放的板1和板2內(nèi)而上升的材料。
圖7中顯示的連接主體大致相應(yīng)于圖3中的連接主體。但是，該連接主體螺固到兩個(gè)板1和2內(nèi)的程度使得摩擦焊區(qū)域還形成在所述擋圈的下側(cè)，形成在所述擋圈的下側(cè)的區(qū)域連續(xù)地連接到沿所述細(xì)長(zhǎng)錐體延伸的摩擦焊區(qū)域。應(yīng)用時(shí)，擋圈4下方的摩擦焊區(qū)域22是通過將所述連接主體在非常大的壓力下插入板1和2所產(chǎn)生的，從而在該摩擦焊區(qū)域冷卻后在所述連接主體與兩個(gè)板1和2之間形成非常牢固的連接。 圖8中顯示的連接主體與根據(jù)圖1的連接主體相似，但是，該連接主體的擋圈的下側(cè)涂覆有熱熔性粘結(jié)劑23。通過使連接主體3的擋圈4與上部板接合而得到熱熔性粘結(jié)劑23和各個(gè)板的上表面之間的摩擦力，從而所述熱熔性粘結(jié)劑熔化，在形成所述摩擦焊區(qū)域和接下來完成的對(duì)所述連接主體的驅(qū)動(dòng)以后，按壓所述上部板并由于熱熔性粘結(jié)劑23的冷卻，最終也在該區(qū)域形成類似的連接，該連接尤其適用于密封用途和用作腐蝕防護(hù)。
根據(jù)本發(fā)明的摩擦焊組件還可以用于對(duì)需要加強(qiáng)的相對(duì)薄的板的相應(yīng)處理。這在圖9中予以顯示。在下部板24的下方設(shè)置有用作較薄的板24的加強(qiáng)件的足夠厚的支撐板(加強(qiáng)板)25。通過加強(qiáng)板25賦予板24的各個(gè)區(qū)域非常高的強(qiáng)度。其中，通過凹陷26和位于支撐板25上的相應(yīng)的容納件賦予整個(gè)結(jié)構(gòu)非常高的強(qiáng)度。其中，如根據(jù)圖2和圖3的實(shí)施方式中那樣形成有突出件8和9。 圖10和圖11中顯示的連接主體與根據(jù)圖3的連接主體類似，該連接主體可以插入預(yù)先設(shè)置有孔的板1和2中。在圖10中，所述孔為延伸穿過兩個(gè)板1和2的通孔27，而在根據(jù)圖11的另一個(gè)連接主體中，僅上部板1設(shè)置有通孔28。類似于根據(jù)圖3的布置，這兩種情況都致使形成突出件并在表面上形成摩擦焊區(qū)域，兩個(gè)板1和2通過該摩擦焊區(qū)域彼此牢固地連接，從而所述連接主體僅各自通過通孔27或28就可以迅速旋入板中，這尤其有利于非常硬的固體材料。 圖12和圖13中顯示了所述連接主體的另一種修改，其中，所述尖端不是由所述連接主體自身形成，而是由驅(qū)動(dòng)銷29形成。驅(qū)動(dòng)銷29可以插入連接主體31的通孔30內(nèi)并通過完全插入而延伸穿過通孔30(如圖13所示)，該延伸穿過的程度使得連接主體31的細(xì)長(zhǎng)錐體32與具有尖端33的鈍角錐體34基本無過渡地結(jié)合。這里，驅(qū)動(dòng)銷29通過位于驅(qū)動(dòng)銷29的端部的六角頭35起到驅(qū)動(dòng)作用，該六角頭35配合在位于連接主體31的擋圈37中的相應(yīng)的容納件36內(nèi)。這里，連接主體31通過如圖1中的布置的六角頭起到驅(qū)動(dòng)作用。在驅(qū)動(dòng)銷29具有高硬度的情況下驅(qū)動(dòng)銷29尤其有利，而且因而能夠穿入堅(jiān)硬的材料中。在完成焊接以后可以撤回驅(qū)動(dòng)銷29，以使其用于其它摩擦焊操作。
權(quán)利要求
通過連接主體(3，31)將多個(gè)疊放的板(1，2；24，25)保持在一起的摩擦焊組件，所述連接主體(3，31)通過擋圈(4，37)設(shè)置在上部板上并形成為終止于尖端(10，13，17，33)的細(xì)長(zhǎng)錐體(5)，其中，所述連接主體(3，31)包括位于其擋圈(4，37)區(qū)域的驅(qū)動(dòng)元件(4)，該驅(qū)動(dòng)元件(4)用于連接加壓旋轉(zhuǎn)工具，其特征在于，由所述細(xì)長(zhǎng)錐體(5，14，32)形成的并從上部板(1)穿入下部板(2)的突出件(8)和從所述下部板(2)突出的突出件(9)沿其內(nèi)表面形成延伸到所述細(xì)長(zhǎng)錐體(5)上的摩擦焊區(qū)域(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述尖端(10)由短錐體(6)形成， 該短錐體(6)比所述細(xì)長(zhǎng)錐體(5)更陡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述尖端(10)從所述下部板 (2)突出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述尖端(10)被所 述下部板(2)的材料包圍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l-4中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述尖端(10)被另 外硬化。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述尖端(10)涂敷 有比所述細(xì)長(zhǎng)錐體的材料更硬的材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-4中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述尖端(10)作為 附加的部件固定到所述細(xì)長(zhǎng)錐體上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-7中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)錐體(12) 與螺栓(11)結(jié)合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-7中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)錐體(14) 包括盲孔(18)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述擋圈(4)包括 位于其面對(duì)所述上部板(1)的一側(cè)(20)上的槽(21)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述摩擦焊區(qū)域 (22)延伸至所述擋圈(4)的面對(duì)所述上部板(1)的一側(cè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l-ll中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述擋圈(4)在其 面對(duì)所述上部板(1)的一側(cè)上涂敷有熱熔性粘結(jié)劑(23)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-12中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，一個(gè)板(24)形成 為另一個(gè)板(25)的加強(qiáng)件。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1-13中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，至少一個(gè)所述板 預(yù)先設(shè)置有孔。
15. 根據(jù)權(quán)利要求2-14中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述短錐體通過 驅(qū)動(dòng)件形成，該驅(qū)動(dòng)件穿入位于所述細(xì)長(zhǎng)錐體上的通孔，所述驅(qū)動(dòng)件形成所述細(xì)長(zhǎng)錐體的 延長(zhǎng)部分并適于配合在位于所述擋圈上的相應(yīng)的容納件內(nèi)，所述細(xì)長(zhǎng)錐體與所述短錐體相 對(duì)設(shè)置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述板和所述連 接主體由金屬制成。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述板和所述連接主體由塑料材料制成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任意材料制成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任意 成且所述連接主體由金屬制成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任意 括塑料涂層。項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述板由不同的 項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述板由塑料制 項(xiàng)所述的摩擦焊組件，其特征在于，所述連接主體包
全文摘要
本發(fā)明涉及通過連接主體將多個(gè)疊放的板保持在一起的摩擦焊組件，該連接主體通過擋圈設(shè)置在上部板上并形成為終止于尖端的細(xì)長(zhǎng)錐體。所述連接主體在其擋圈區(qū)域包括驅(qū)動(dòng)元件，該驅(qū)動(dòng)元件用于連接加壓旋轉(zhuǎn)工具。由所述細(xì)長(zhǎng)錐體形成并從上部板穿入下部板的突出件和從下部板突出的突出件沿其內(nèi)表面形成朝向所述細(xì)長(zhǎng)錐體延伸的摩擦焊區(qū)域。
文檔編號(hào)B23K20/12GK101730606SQ200880023311
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者E·克里斯特 申請(qǐng)人:伊卓特有限兩合公司