專利名稱：摩擦焊接方法及使用摩擦焊接方法的結(jié)構(gòu)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摩擦焊接方法，該方法適用于鋁合金有軌機(jī)動(dòng)車及房屋等場(chǎng)合所用鑲板的焊接。
背景技術(shù)：
日本公開專利說(shuō)明書246863/1990公開了一種采用中空構(gòu)件的有軌機(jī)動(dòng)車用雙表面結(jié)構(gòu)板(鑲板)，而日本公開專利說(shuō)明書106661/1994則公開了一種采用蜂窩型鑲板一類層狀鑲板的方案。
摩擦焊接是通過(guò)旋轉(zhuǎn)某一插入接頭區(qū)域中的圓桿而實(shí)現(xiàn)的，圓桿的旋轉(zhuǎn)可以加熱接頭區(qū)域并使之塑化，從而達(dá)到焊接的目的。這種焊接方法適用于對(duì)接接頭及搭接接頭。該工藝在WO93/10935(同于WO0615480B1，也同于外國(guó)PCT專利申請(qǐng)指定日本而公開的專利文獻(xiàn)No.505090/1995號(hào))和期刊(Welding & Metal Fabrication，January 1995，pp.13-16)中已有介紹。
在摩擦焊接中，直接從焊接工具(圓桿)之下擠出的塑化金屬會(huì)在焊接過(guò)程中沖擊焊接表面，因而有一下驅(qū)力作用在接頭區(qū)域上。這樣，在將該焊接方法運(yùn)用于雙表面結(jié)構(gòu)板(鑲板)時(shí)，該下驅(qū)力將使接頭區(qū)域的焊接材料向下流動(dòng)并使接頭區(qū)域變形。如此便不可能獲得滿意的焊接質(zhì)量。
雙表面結(jié)構(gòu)板(鑲板)包含由擠壓鋁合金制成的中空構(gòu)件以及蜂窩型鑲板。這類鑲板的連接可以由MIG焊接法及TIG焊接法實(shí)現(xiàn)。而用摩擦焊接進(jìn)行這類連接則可能使接頭區(qū)域向下彎曲，或者使接頭區(qū)域內(nèi)的材料因焊接過(guò)程中產(chǎn)生的下驅(qū)力而被迫向下流動(dòng)。
本發(fā)明人通過(guò)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，在對(duì)中空構(gòu)件進(jìn)行摩擦焊時(shí)，能抑制連接部位的變形并獲得良好的焊接。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，按本發(fā)明提供了這樣一種摩擦焊接方法，其中使一個(gè)第二構(gòu)件的端部分別與一第一構(gòu)件的兩個(gè)角部的切口部分對(duì)接，以形成兩個(gè)對(duì)接部分，上述切口部分朝沿所述第一構(gòu)件厚度方向的外側(cè)和第一構(gòu)件的端部側(cè)張開；以及，在所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件在所述對(duì)接部分之一位置處受到支承的情況下，通過(guò)把一個(gè)旋轉(zhuǎn)工具從所述外側(cè)插在另一個(gè)所述對(duì)接部分處，對(duì)上述前一個(gè)對(duì)接部分進(jìn)行摩擦焊。
本發(fā)明提供一種摩擦焊接方法，其特征在于將一個(gè)第一構(gòu)件的一個(gè)端部與一個(gè)第二構(gòu)件的一個(gè)端部對(duì)接；所述第一構(gòu)件具有一個(gè)第一板件、一個(gè)與所述第一板件基本平行地布置的第二板件和一個(gè)連接所述第一板件和第二板件端部的第三板件；在所述第三板件和第一板件的連接部分處，提供一個(gè)朝沿第一構(gòu)件厚度方向的外側(cè)和所述第一構(gòu)件的所述端部的一側(cè)張開的切口部分；把所述第二構(gòu)件的一個(gè)端部與所述切口部分的所述第一板件的一個(gè)端部對(duì)接；在所述第二板件和第三板件的連接部分受到支承，和一旋轉(zhuǎn)工具插至所述對(duì)接部分的條件下，對(duì)所述對(duì)接部分進(jìn)行摩擦焊。
本發(fā)明提供一種摩擦焊接方法，其特征在于將一個(gè)第一構(gòu)件的一個(gè)端部與一個(gè)第二構(gòu)件的一個(gè)端部的兩個(gè)角部對(duì)接；所述第一構(gòu)件具有一個(gè)第一板件、一個(gè)與所述第一板件基本平行地布置的第二板件和一個(gè)連接所述第一板件的端部和第二板件的第三板件；在所述第三板件和第一板件的連接部分處，和在所述第三板件和第二板件的連接部分處，提供切口部分，使所述切口部分朝沿第一構(gòu)件厚度方向的外側(cè)和所述第一構(gòu)件的所述端部的一側(cè)張開；把所述第二構(gòu)件的端部與所述切口部分的所述第一板件的端部對(duì)接；在所述第一板件的所述端部由所述第三板件支承、且所述第二板件的所述端部安放于所述第一板件的所述切口部分中的情況下，通過(guò)把一個(gè)旋轉(zhuǎn)工具定位在沿所述第三板件厚度方向的延長(zhǎng)線上并把所述旋轉(zhuǎn)工具從所述外側(cè)插至另一個(gè)所述對(duì)接部分上，對(duì)該對(duì)接部分進(jìn)行摩擦焊。
本發(fā)明提供一種摩擦焊接方法，其特征在于把一個(gè)第二構(gòu)件的一第一板件的端部與一個(gè)第一構(gòu)件的一角部的切口部分對(duì)接；把所述第一構(gòu)件的一第一板件的端部與所述第二構(gòu)件的一角部的切口部分對(duì)接；所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件各具有所述第一板件，布置成與所述第一板件基本平行的一第二板件，和一個(gè)位于所述第一板件中間位置和所述第二板件的一個(gè)端部處基本上垂直于所述第二板件的第三板件；在所述第三板件和第二板件的連接部分處，提供所述切口部分；各所述切口部分沿各所述構(gòu)件的厚度方向朝外側(cè)和朝所述第二板件的所述端部一側(cè)張開；以及，在所述第一板件的所述端部由所述第三板件支承、且所述第二板件的所述端部安放于所述第一板件的所述切口部分中的情況下，通過(guò)把一個(gè)旋轉(zhuǎn)工具定位在沿所述第三板件厚度方向的延長(zhǎng)線上并把所述旋轉(zhuǎn)工具從所述外側(cè)插至另一個(gè)所述對(duì)接部分上，對(duì)該另一個(gè)所述對(duì)接部分進(jìn)行摩擦焊。
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)體，其特征在于對(duì)位于一個(gè)第一構(gòu)件的一端與一個(gè)第二構(gòu)件的一端的兩個(gè)角部的切口部分的對(duì)接部分的兩個(gè)部位進(jìn)行摩擦焊；上述各部位通過(guò)在所述第一構(gòu)件的外側(cè)和所述第二構(gòu)件的外側(cè)進(jìn)行摩擦焊而形成，并在所述第一構(gòu)件一側(cè)的表面處和與所述第一構(gòu)件的所述表面基本平行的另一側(cè)的表面處形成所述摩擦焊部位；把所述第一構(gòu)件的所述一端布置在各所述摩擦焊部位的焊縫寬度的中心的上部。
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)體，其特征在于一個(gè)第一構(gòu)件和一個(gè)第二構(gòu)件各具有一個(gè)第一板件，一個(gè)布置成與所述第一板件基本平行的第二板件，和一個(gè)位于所述第一板件中間位置和所述第二板件的一個(gè)端部處基本上垂直于所述第二板件的第三板件；所述第一板件的端部從所述第二板件的端部延伸至所述構(gòu)件的端部；在所述第三板件和所述第二板件的連接部分處通過(guò)一個(gè)焊縫焊接所述第一構(gòu)件的第一板件的端部；在所述第一板件、第二板件和第三板件的連接部分處通過(guò)一個(gè)焊縫焊接所述第二構(gòu)件的第一板件的端部；按摩擦焊進(jìn)行上述各焊縫的焊接。
本發(fā)明提供一種車輛結(jié)構(gòu)體，其特征在于一個(gè)第一構(gòu)件具有一個(gè)第一板件、一個(gè)與上述第一板件基本上平行的第二板件和一個(gè)用于連接上述第一板件和第二板件的第三板件；一個(gè)第二構(gòu)件具有一個(gè)第一板件、一個(gè)與上述第一板件基本上平行的第二板件和一個(gè)用于連接上述第一板件和第二板件并與上述第一板件垂直的第三板件；所述第一構(gòu)件的第一板件與第三板件的連接部分按摩擦焊方式焊接于所述第一構(gòu)件的第一板件和第二板件；所述第二構(gòu)件的第二板件與第三板件的連接部分按摩擦焊方式焊接于所述第一構(gòu)件的第一板件和第二板件；上述摩擦焊的焊縫的寬度中心位于所述第三板件的厚度的范圍內(nèi)。
本發(fā)明提供一種車輛結(jié)構(gòu)體，其特征在于一個(gè)第一構(gòu)件和一個(gè)第二構(gòu)件各具有一個(gè)第一板件、一個(gè)與上述第一板件基本上平行的第二板件和一個(gè)在所述第二板件的端部處基本上垂直于該第二板件并用于在上述第一板件的中間位置連接第一板件的第三板件；所述第一構(gòu)件的第一板件通過(guò)一個(gè)焊縫焊接于所述第二構(gòu)件的第二板件和第三板件的連接部分上；所述第二構(gòu)件的第一板件的端部通過(guò)一個(gè)焊縫焊接于所述第二構(gòu)件的第一板件和所述第一構(gòu)件的第二板件之間的連接部分上；上述各焊縫均是按摩擦焊進(jìn)行焊接的。


圖1是本發(fā)明某一實(shí)施例的垂直截面。
圖2是圖1在摩擦焊之后的垂直截面。
圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例的垂直截面。
圖4是圖3在摩擦焊之后的垂直截面。
圖5是本發(fā)明又一實(shí)施例的垂直截面。
圖6是圖5的摩擦焊之后的垂直截面。
圖7是本發(fā)明再一實(shí)施例的垂直截面。
圖8是圖7在摩擦焊之后的垂直截面。
圖9是表示如本發(fā)明又一實(shí)施例所述摩擦焊過(guò)程的垂直截面。
圖10是本發(fā)明又一實(shí)施例的垂直截面。
圖11是本發(fā)明又一實(shí)施例的垂直截面。
圖12是本發(fā)明又一實(shí)施例的垂直截面。
圖13是本發(fā)明又一實(shí)施例的垂直截面。
圖14是本發(fā)明又一實(shí)施例的垂直截面。
圖15是有軌機(jī)動(dòng)車的車身透視圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1所示實(shí)施例中，作為鑲板的中空構(gòu)件31，32之間具有對(duì)接式的接頭結(jié)構(gòu)。中空構(gòu)件31、32寬度方向的端部設(shè)有垂直板36，36。垂直板36，36在焊接之前被直接置于旋轉(zhuǎn)工具50的下方。垂直板36，36彼此面對(duì)面接觸。即便彼此分離，二者間的距離也很小并大約為1mm。凸部52的中心軸線位于二垂直板36，36之間界面的延伸面上。垂直板36，36的剛度足以承受前面提及的下驅(qū)力。垂直板36垂直于另外兩塊板件33，34。中空構(gòu)件31，32由鋁合金擠壓成形。中空構(gòu)件31的上表面和下表面與中空構(gòu)件32上對(duì)應(yīng)的上表面及下表面齊平。亦即中空構(gòu)件31和32具有相等的厚度。下文所述的實(shí)施例也是如此。在摩擦焊接中，旋轉(zhuǎn)工具50大徑部分51與小徑凸部52之間的邊緣53位于中空構(gòu)件31，32上表面的上方。標(biāo)識(shí)符35表示用來(lái)連接兩塊板件33，34并以桁架結(jié)構(gòu)形式設(shè)置的若干個(gè)構(gòu)件。兩個(gè)中空構(gòu)件31，32都具有兩邊對(duì)稱的端部。中空構(gòu)件31，32被裝在某一底架(圖中未加表示)上并被固死。底架也位于垂直板36，36下方。
摩擦焊接的實(shí)施方式是使工具50旋轉(zhuǎn)，將凸部52插入中空構(gòu)件31，32的接頭區(qū)域并使凸部52沿接頭區(qū)域移動(dòng)。凸部52的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸線位于兩個(gè)垂直板36，36之間。
圖2表示兩個(gè)經(jīng)過(guò)摩擦焊接之后的鑲板。標(biāo)識(shí)符45表示焊接后形成的焊道。焊道45的寬度中心位于垂直板36，36接合線的延長(zhǎng)線上。焊道45位于垂直板36，36厚度范圍內(nèi)的某一區(qū)域內(nèi)。焊道45深度取決于旋轉(zhuǎn)工具50底端凸部52插入接頭區(qū)域中的高度。
在這種結(jié)構(gòu)中，垂直于板件33，34的垂直板36，36支承著摩擦焊接過(guò)程中產(chǎn)生的垂向力，所以接頭區(qū)域不會(huì)發(fā)生彎曲，由此可獲得圖2所示的令人滿意的接頭。制做垂直板36時(shí)應(yīng)使之盡可能地垂直于板33，34。
垂直板36上可以打孔，以減輕重量，下文所述實(shí)施例也是如此。
焊接中空構(gòu)件底側(cè)時(shí)可將其上下翻轉(zhuǎn)。
在圖3所示實(shí)施例中，某一中空構(gòu)件31的端部設(shè)有垂直板36，而另一中空構(gòu)件32的對(duì)應(yīng)端部卻沒(méi)有。在中空構(gòu)件31的垂直板36上，其垂直方向上的角部被做出切口，由此可嵌接中空構(gòu)件32上突出體38，38的端部。該切口部分沿中空構(gòu)件31的厚度方向及厚度的垂直方向(朝向中空構(gòu)件32一側(cè))張開。當(dāng)突出體38被放置(嵌套)于切口部分中時(shí)，二者之間留有一定的間隙，盡管在圖中看來(lái)是彼此相接觸的。這些構(gòu)件的前端之間(即突出體38，38與角邊33b，34b之間)也留有間隙。兩個(gè)中空構(gòu)件31，32及垂直板36上表面一側(cè)的對(duì)接接頭部分直接位于旋轉(zhuǎn)工具50中心軸線的下方。焊接工具50凸部52的旋轉(zhuǎn)中心軸線位于垂直板36厚度中心線的延長(zhǎng)線上。也就是說(shuō)，板件33(34)和板件34(33)的接頭區(qū)域位于垂直板36厚度中心線的延長(zhǎng)線上。從板件33，34延伸至切口部分的角邊33b，34b位于垂直板36厚度中心線的延長(zhǎng)線上?？紤]到角邊33b，34b與突出體38之間的間隙，角邊33b，34b位置應(yīng)稍稍偏向垂直板36厚度中心線延長(zhǎng)線的左側(cè)。垂直板36的剛度應(yīng)足以承受下驅(qū)力。突出體38前端與中空構(gòu)件31之間的水平間隙同于圖1所示情形。焊接工具50凸部52的高度與突出體38的厚度大致相等。塑性流動(dòng)區(qū)域在突出體38下側(cè)擴(kuò)展，逐漸形成大于凸部52直徑的區(qū)域，由此完成兩個(gè)中空構(gòu)件31，32的摩擦焊接。對(duì)于突出體38下側(cè)與垂直板36間的接觸區(qū)域來(lái)說(shuō)，其下側(cè)也必須分布著按上述方式形成的摩擦焊縫。
圖4表示焊接后的接頭狀況。焊道45的成形特點(diǎn)在于其寬度中心位于垂直板36，36厚度中心線的延長(zhǎng)線上。
為了能承受垂向力，必須使工具50的旋轉(zhuǎn)中心軸線位于垂直板36，36厚度中心線的延長(zhǎng)線上。為使左右中空構(gòu)件31，32的接合量相同，角邊33b，34b也必須位于垂直板36，36厚度中心線的延長(zhǎng)線上。作為優(yōu)選方案，工具50的凸部52位于垂直板36厚度延長(zhǎng)線的范圍內(nèi)，而垂直板36的厚度又取決于垂向力的大小、凸部52的位置以及垂直板36的強(qiáng)度。因此，垂直板36厚度小于凸部52直徑的情況是存在的。鑒于旋轉(zhuǎn)工具50及角邊33b，34b可能存在的位置誤差，應(yīng)使角邊33b，34b定位于垂直板36厚度延長(zhǎng)線的范圍內(nèi)，而且凸部52也應(yīng)至少有一部分位于該范圍內(nèi)。這種設(shè)置可使垂直板36至少承擔(dān)一部分垂向力，從而基本實(shí)現(xiàn)對(duì)接頭變形的結(jié)構(gòu)性預(yù)防。如此便可獲得滿意的焊接效果。就焊道45來(lái)說(shuō)，即使其尺寸略大于凸部52，上述結(jié)論仍然是有效的。對(duì)于其它實(shí)施例來(lái)說(shuō)也同樣如此。
與圖1所示的情形相比，這種接頭結(jié)構(gòu)即使在突出體38與中空構(gòu)件31之間間隙較大時(shí)，也能夠使接頭區(qū)域的表面凹陷減至最低程度。這一特點(diǎn)可以使該接頭獲得較好的外觀質(zhì)量，并可減少噴漆時(shí)的膩?zhàn)佑昧?。其原因在于，兩個(gè)構(gòu)件之間的間隙終止于與突出體38厚度相等的深度位置上。還需要指出這種接頭結(jié)構(gòu)可以減輕重量。此外，由于兩個(gè)中空構(gòu)件彼此嵌接，所以二者在高度方向上的定位也易于實(shí)現(xiàn)。
中空構(gòu)件31的端部具有兩邊對(duì)稱的形狀。中空構(gòu)件32也是兩邊對(duì)稱的。另外，中空構(gòu)件31的一端可以是圖3所示形狀，而其另一端則可做成圖3所示中空構(gòu)件32端部的形狀。
在圖5所示實(shí)施例中，中空構(gòu)件31上切口部分的角邊33b，34b下側(cè)實(shí)際上并沒(méi)有直接設(shè)置垂直板36。垂直板36的右端位于角邊33b，34b的延伸部分上。工具50的旋轉(zhuǎn)中心軸線對(duì)準(zhǔn)該延伸部分。中空構(gòu)件31的端部應(yīng)具有足以承受垂向力的剛度，為此，可以增厚接頭處的下側(cè)突出體37并增大從突出體37的前端部至垂直板36的過(guò)渡圓角尺寸。象以上圖3所示的實(shí)施例一樣，另一中空構(gòu)件32的突出體38可嵌入突出體37的切口部分中。第二個(gè)中空構(gòu)件32的突出體38附近設(shè)有用來(lái)連接上側(cè)板件33和下側(cè)板件34的垂直板36。對(duì)于這種設(shè)置來(lái)說(shuō)，即使切口部分的角邊正下方?jīng)]有垂直板36，接頭區(qū)域中也不會(huì)出現(xiàn)凹陷。不過(guò)需要指出，焊道45下側(cè)設(shè)有中空構(gòu)件31的垂直板36。圖6表示了焊接之后的狀況。
在圖5所示實(shí)施例中，中空構(gòu)件32的板件36是可以去除的。
圖7表示作為圖5所示實(shí)施例之改型的另一個(gè)實(shí)施例，其中，兩個(gè)中空構(gòu)件31，32的接頭區(qū)域設(shè)有向外伸出的凸出部分37a，38a。這可以使接頭區(qū)域增厚。兩個(gè)凸出部分37a，38a的高度是相等的。除垂直板36和凸部37稍薄以外，該結(jié)構(gòu)的其它部分同于圖5所示結(jié)構(gòu)。
對(duì)這種結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，如果兩個(gè)凸出部分37a，38a之間在焊接前存在間隙，那么在焊接時(shí)就需要用凸出部分37a，38a的材料填充該間隙，由此可改進(jìn)外觀質(zhì)量并降低膩?zhàn)佑昧俊?br> 在普通焊縫中，下驅(qū)力使材料41向下流動(dòng)，焊道中的凹陷部分便對(duì)應(yīng)著材料41流失所形成的空隙。在圖7所示接頭結(jié)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)工具使凸出部分37a，38a塑化并迫使其彌補(bǔ)材料41的流失空隙。這樣便避免了形成凹陷，從而獲得滿意的焊接頭。圖8表示焊接后的焊道45的形狀。焊接之后如果存在多余部分，可如圖所示將其切除。
設(shè)置凸出部分37a，38a的做法也適用于圖1，3，5及下文所述的各實(shí)施例。
圖9表示另一實(shí)施例，該實(shí)施例只允許從一側(cè)對(duì)在上下表面進(jìn)行焊接。中空構(gòu)件31，32底側(cè)的端部設(shè)有突出體34a，34a，該突出體與下側(cè)板件34，34齊平并顯著地伸向?qū)γ娴闹锌諛?gòu)件一側(cè)。兩個(gè)突出體34a，34a的前端彼此大致相接觸。上側(cè)板件33，33的前端比下側(cè)板件34，34的前端靠后一些。上側(cè)板件33，33的前端通過(guò)垂直板36，36與下側(cè)板件34，34相接。垂直板36，36接在下側(cè)板件34的中部。垂直板36，36的頂部設(shè)有可容納某一連接件60的切口部分39，39。當(dāng)連接件60被裝在切口部分39，39上時(shí)，其上表面可與上側(cè)板件33，33的上表面齊平。兩個(gè)垂直板36，36間的距離應(yīng)盡可能小，但也應(yīng)足以保證旋轉(zhuǎn)工具50的插入。垂直板36，36與切口部分39間的關(guān)系同于對(duì)圖5和圖7所示實(shí)施例的描述。
以下介紹焊接過(guò)程。在圖9(A)所示狀態(tài)下，用旋轉(zhuǎn)工具50焊接下側(cè)板件的前端。此時(shí)，包含板件34，34之接頭區(qū)域在內(nèi)的中空構(gòu)件31，32被裝在底架上。底架的上表面(即焊道背后)為平面。旋轉(zhuǎn)工具50之凸部52的高度小于板件34，34的厚度。這種設(shè)計(jì)可保證底面在焊接后仍然平整。因此，底面一側(cè)無(wú)疑可以作為有軌機(jī)動(dòng)車或房屋結(jié)構(gòu)的外表面(該外表面是指未裝裝飾板的表面)。通常，摩擦焊接區(qū)的上表面(在邊緣部分51)是不易于平整的。
此后，如圖9(B)所示，將連接件60裝在兩個(gè)中空構(gòu)件31，32之間，連接件60具有T形垂直截面。當(dāng)連接件60的兩端被裝在切口部分39，39上時(shí)，垂直部分61的底端與下側(cè)板件上的焊道之間將形成一定的間隙。垂直部分61可被省去。
接著，如圖9(C)所示，用旋轉(zhuǎn)工具50對(duì)連接件60與中空構(gòu)件31之間的接頭部分進(jìn)行摩擦焊接。旋轉(zhuǎn)工具50無(wú)需與圖9(A)中所用的工具相同。
然后，如圖9(D)所示，用旋轉(zhuǎn)工具50對(duì)連接件60與中空構(gòu)件32之間的接頭部分進(jìn)行摩擦焊接。
上述方法允許從一側(cè)進(jìn)行焊接，因而除去了翻轉(zhuǎn)操作。除去翻轉(zhuǎn)操作的優(yōu)點(diǎn)在于省去了翻轉(zhuǎn)及定位操作所需的工時(shí)，并省去了翻轉(zhuǎn)裝置，而且裝配精度也進(jìn)而得以改善。
圖10表示另一實(shí)施例，其中采用了對(duì)中空構(gòu)件51，52的上下兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行摩擦焊接的方法。用于下側(cè)的旋轉(zhuǎn)工具50a在上側(cè)所用焊接工具50的垂直下方布置。第二個(gè)焊接工具50a的凸部52朝向上方。兩個(gè)彼此相向的焊接工具50，50a在進(jìn)行摩擦焊接時(shí)以相同的速度運(yùn)動(dòng)。標(biāo)識(shí)符70，70表示底架(臺(tái)面)。工具50和50a的旋轉(zhuǎn)中心軸線位于同一條直線上，中空構(gòu)件31，32的接頭區(qū)域也在該直線上。
采用這種布置可以使第二工具50a的旋轉(zhuǎn)中心軸線定位于第一工具50旋轉(zhuǎn)中心軸線的延長(zhǎng)線上，二者間的力學(xué)平衡有助于在較短的時(shí)間內(nèi)以比較小的變形完成接頭的焊接。此外，由于無(wú)需翻轉(zhuǎn)中空構(gòu)件31，32，焊接過(guò)程將在短時(shí)間內(nèi)完成，而且接頭的變形也比較小。
該實(shí)施例也適用于其它實(shí)施例。
上述各實(shí)施例以中空構(gòu)件為待焊接的鑲板。下文的實(shí)施例將介紹適用于蜂窩型鑲板的摩擦焊接方法。如圖11所示，蜂窩型鑲板80a，80b包括以下部分兩塊表面板件81，82；具有蜂窩狀內(nèi)腔的芯骨構(gòu)件83；以及沿表面板件81，82邊緣布置的邊緣構(gòu)件84，其中，芯骨構(gòu)件83和邊緣構(gòu)件84被纖焊在表面板件81，82上，從而形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。表面板件81，82，芯骨構(gòu)件83及邊緣構(gòu)件84均由鋁合金制成。邊緣構(gòu)件84為擠壓成形件并具有矩形截面。該矩形截面上每一條邊的厚度都大于表面板件81，82的厚度。類似于圖1所示情形，對(duì)于相互接觸的兩個(gè)邊緣構(gòu)件84，84來(lái)說(shuō)，二者垂直邊的厚度是相等的。兩個(gè)蜂窩型鑲板80a，80b具有相等的厚度。
圖11所示實(shí)施例對(duì)應(yīng)于圖1所示實(shí)施例。旋轉(zhuǎn)工具50凸部52的高度大于表面板件81，82的厚度。這樣便于對(duì)表面板件81，82和邊緣構(gòu)件84，84進(jìn)行焊接。加在鑲板80a，80b上的載荷主要通過(guò)邊緣構(gòu)件84傳遞。對(duì)已完工的鑲板80a，80b可進(jìn)行裝配及摩擦焊接。
圖12所示實(shí)施例對(duì)應(yīng)于圖3所示實(shí)施例。蜂窩型鑲板80a的邊緣構(gòu)件84具有大致為矩形的截面，且角邊處設(shè)有切口。而蜂窩型鑲板80b的邊緣構(gòu)件84則象一個(gè)開口朝向蜂窩型鑲板80a的管道。邊緣構(gòu)件84的開口端被接在蜂窩型鑲板80a之邊緣構(gòu)件84的切口部分上。
對(duì)應(yīng)于圖5的蜂窩型鑲板可按同樣方法制造。
圖13表示對(duì)應(yīng)于圖7的又一個(gè)實(shí)施例。在裝配好兩個(gè)蜂窩型鑲板80a，80b之后，將板件86放在表面板件81，81上并臨時(shí)性地將其焊在表面板件81，81上。板件86可對(duì)塑化并流出的材料加以補(bǔ)償。圖12所示蜂窩型鑲板80a之邊緣構(gòu)件的垂直部分被去掉了，垂向力被邊緣構(gòu)件84的水平部分及其周圍其它部分承受。
圖14表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在圖13及其之前的各實(shí)施例中，鑲板具有兩個(gè)表面(表面板件)，而圖14所示實(shí)施例中的鑲板91，92實(shí)際上只有一個(gè)表面(表面板件94，94)。摩擦焊接在鑲板91，92毗連端的兩個(gè)位置上進(jìn)行，即具有表面板件94的外側(cè)以及沒(méi)有表面板件的內(nèi)側(cè)。因此，內(nèi)側(cè)的接頭部分設(shè)有較窄的表面板件(表面板件93，93)。較窄的表面板件93，93由垂直板96，96支承。在該例中，垂直板96也大體垂直于表面板件93，94。與圖7所示情形類似，表面板件93，94上也設(shè)有凸出部分37a，38a。表面板件94，94具有若干個(gè)以一定間距分布的加強(qiáng)肋(板件)95，95。這些加強(qiáng)肋95的截面為T形。加強(qiáng)肋95的頂面與接頭部分的表面板件93的頂面齊平?？稍陧斆婧干霞庸虡?gòu)件(如支柱)，也可將頂面作為物體的安裝座。此外，頂面93，93也可以充當(dāng)控制焊接工具50高度的基準(zhǔn)座。工具50的移動(dòng)載體可以沿著表面板件93，93運(yùn)動(dòng)。由于表面板件93和94的存在，可以說(shuō)鑲板91，92也是一個(gè)雙表面結(jié)構(gòu)。鑲板91，92是擠壓成形構(gòu)件。
圖14表示了彼此相對(duì)的兩個(gè)鑲板91及92在其接頭部分處的垂直板96，96，其結(jié)構(gòu)類似于圖1，不過(guò)對(duì)此也可以采取圖3，5及7所示的方式，亦即將垂直板彼此裝配起來(lái)。
圖15表示該實(shí)施例在有軌機(jī)動(dòng)車車身結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用實(shí)例。該車身結(jié)構(gòu)具有側(cè)部車身101，車頂結(jié)構(gòu)102，底板結(jié)構(gòu)103以及位于縱向端部的角形結(jié)構(gòu)104。側(cè)部車身101和車頂結(jié)構(gòu)102使用了長(zhǎng)邊指向車輛縱向的鑲板31，32，80a，80b，91，92。側(cè)部車身101與車頂結(jié)構(gòu)102之間以及側(cè)部車身101與底板結(jié)構(gòu)103之間的接合由MIG焊接法實(shí)現(xiàn)。車頂結(jié)構(gòu)102及側(cè)部車身101一般做成弧形截面。當(dāng)用鑲板91，92做側(cè)部車身101時(shí)，具有垂直板96和加強(qiáng)肋96的一側(cè)朝向車輛內(nèi)側(cè)，而且支柱由加固構(gòu)件構(gòu)成。
圖9所示鑲板31和32可以以鏡像布置方式配合使用。將各鑲板之伸出板件34的端部置于另一鑲板上板件33的切口部分39處。這樣將無(wú)需使用連接件60，而且可以對(duì)上下兩側(cè)的接頭區(qū)域同時(shí)進(jìn)行摩擦焊接。如圖7所示，鑲板33，34上可設(shè)置凸出部分。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)體，其特征在于一個(gè)第一構(gòu)件和一個(gè)第二構(gòu)件各具有一個(gè)第一板件，一個(gè)布置成與所述第一板件基本平行的第二板件，和一個(gè)位于所述第一板件中間位置和所述第二板件的一個(gè)端部處基本上垂直于所述第二板件的第三板件；所述第一板件的端部從所述第二板件的端部延伸至所述構(gòu)件的端部；在所述第三板件和所述第二板件的連接部分處通過(guò)一個(gè)焊縫焊接所述第一構(gòu)件的第一板件的端部；在所述第一板件、第二板件和第三板件的連接部分處通過(guò)一個(gè)焊縫焊接所述第二構(gòu)件的第一板件的端部；按摩擦焊進(jìn)行上述各焊縫的焊接。
2.一種車輛結(jié)構(gòu)體，其特征在于一個(gè)第一構(gòu)件具有一個(gè)第一板件、一個(gè)與上述第一板件基本上平行的第二板件和一個(gè)用于連接上述第一板件和第二板件的第三板件；一個(gè)第二構(gòu)件具有一個(gè)第一板件、一個(gè)與上述第一板件基本上平行的第二板件和一個(gè)用于連接上述第一板件和第二板件并與上述第一板件垂直的第三板件；所述第一構(gòu)件的第一板件與第三板件的連接部分按摩擦焊方式焊接于所述第一構(gòu)件的第一板件和第二板件；所述第二構(gòu)件的第二板件與第三板件的連接部分按摩擦焊方式焊接于所述第一構(gòu)件的第一板件和第二板件；上述摩擦焊的焊縫的寬度中心位于所述第三板件的厚度的范圍內(nèi)。
3.一種車輛結(jié)構(gòu)體，其特征在于一個(gè)第一構(gòu)件和一個(gè)第二構(gòu)件各具有一個(gè)第一板件、一個(gè)與上述第一板件基本上平行的第二板件和一個(gè)在所述第二板件的端部處基本上垂直于該第二板件并用于在上述第一板件的中間位置連接第一板件的第三板件；所述第一構(gòu)件的第一板件通過(guò)一個(gè)焊縫焊接于所述第二構(gòu)件的第二板件和第三板件的連接部分上；所述第二構(gòu)件的第一板件的端部通過(guò)一個(gè)焊縫焊接于所述第二構(gòu)件的第一板件和所述第一構(gòu)件的第二板件之間的連接部分上；上述各焊縫均是按摩擦焊進(jìn)行焊接的。
全文摘要
本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)體，其特征在于一個(gè)第一構(gòu)件和一個(gè)第二構(gòu)件各具有一個(gè)第一板件，一個(gè)布置成與所述第一板件基本平行的第二板件，和一個(gè)位于所述第一板件中間位置和所述第二板件的一個(gè)端部處基本上垂直于所述第二板件的第三板件；所述第一板件的端部從所述第二板件的端部延伸至所述構(gòu)件的端部；在所述第三板件和所述第二板件的連接部分處通過(guò)一個(gè)焊縫焊接所述第一構(gòu)件的第一板件的端部；在所述第一板件、第二板件和第三板件的連接部分處通過(guò)一個(gè)焊縫焊接所述第二構(gòu)件的第一板件的端部；按摩擦焊進(jìn)行上述各焊縫的焊接。按本發(fā)明，由于對(duì)接部位受到支承，可以抑制夠連接部位的變形并獲得良好的焊接。
文檔編號(hào)B23K33/00GK1626836SQ20041010467
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期1997年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月19日
發(fā)明者青田欣也, 竹中剛, 石丸靖男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所