專利名稱：用于在摩擦焊接之后通過環(huán)肩的變形而在多個(gè)平面部件之間形成摩擦焊連接的方法以及 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過連接件在保持在一起的多個(gè)層疊的平面部件之間 形成摩擦焊連接的方法，其中所述連接件的環(huán)肩支撐在上部件上，所述連接 件的前端面與下部件一起形成摩擦焊接區(qū)，所述摩擦焊接區(qū)通過連接件的旋 轉(zhuǎn)和壓力而形成。
本發(fā)明還涉及一種通過所述方法而在多個(gè)層疊的平面部件之間形成的 摩擦焊連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
美國專利3，477，115中公開了一種通過連接件在保持在一起的多個(gè)層疊 的平面部件之間形成的摩擦焊連接，其中所述連接件的環(huán)肩支撐在上部件 上，并且所述上部件設(shè)置有用于容納該連接件的穿透部(penetration)。根據(jù) 上述公開出版物中給出的信息，上述用于形成所述摩擦焊連接的方法包括 使得具有鈍頭前端面的連接件穿透打孔的上部件或未打孔的上部件而到達(dá) 下部件，其中通過連接件施加在下部件上的壓力而在連接件與下部件之間形 成摩擦焊接區(qū)，該上、下部件進(jìn)而通過其環(huán)肩支撐在上部件上的連接件以及 摩擦焊接區(qū)而連接在一起。該連接主要取決于摩擦焊接區(qū)(具體地，該摩擦 焊接區(qū)形成在連接件的前端面和下部件之間)的形成，而不會(huì)使得所述上、 下部件受到任何特定的保持壓緊力的約束，之所以如此是因?yàn)椋谀Σ梁附?操作過程中壓緊力會(huì)由于待焊接材料的軟化、并且其中待連接的部件將精確 定位在摩擦焊接區(qū)中的材料隨后將固化的位置上而降低。因此，上述公開出 版物中采用的摩擦焊接方法不能夠得到具有特定的保持壓緊力的連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)上述的摩擦焊接方法，以使得在摩擦焊接這固化 之后，除了形成摩擦焊連接之外，所述上部件還受到朝向下部件的施加壓緊 力。本發(fā)明的目的通過以下方式實(shí)現(xiàn)在第一步驟中，當(dāng)形成摩擦焊接區(qū)之 后，在第一步驟結(jié)束時(shí)使得所述連接件停止旋轉(zhuǎn)，以及在第二步驟中，當(dāng)所 述連接件停止旋轉(zhuǎn)后，在環(huán)肩與上部件接觸前，通過施壓工具在所述連接件 上施加壓力，所述壓力使得所述環(huán)肩因變形而按壓到所述上部件上。
摩擦焊連接的形成方法設(shè)計(jì)為上述兩個(gè)步驟確保了以下效果首先，形 成了摩擦焊連接本身，并使得在摩擦焊接操作結(jié)束并且連接件的旋轉(zhuǎn)停止的 情形下，連接件的環(huán)肩仍然與上部件相距較短的距離，即處于環(huán)肩與上部件 接觸之前的位置，從而，在根據(jù)本發(fā)明方法的第二步驟中，施加到環(huán)肩上的 壓力(因此使得環(huán)肩變形并扭曲回折)使得上部件受到恒定的壓力，所述恒 定的壓力完全獨(dú)立于摩擦焊連接的設(shè)計(jì)和最終狀態(tài)。
按照上述方法形成的摩擦焊連接是根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的，從而通過對(duì)連接 件施加壓力，在摩擦焊接操作結(jié)束時(shí)使得環(huán)肩形成與上部件相適應(yīng)的變形， 該變形實(shí)現(xiàn)了上部件與連接件之間的牢固連接。因此，環(huán)肩設(shè)計(jì)為允許其變 形，該變形進(jìn)而形成上部件與連接件之間的牢固連接，從而上部件通過變形 的環(huán)肩而被始終按壓到下部件上。
根據(jù)本發(fā)明的方法能夠用于連接多個(gè)層疊的平面部件，無論各個(gè)上部件 是設(shè)置有用于容納連接件的穿透部還是為未穿孔的上部件的形式均能夠形 成連接。在第一種情況下，連接件的前端面通過旋轉(zhuǎn)和按壓而使得處于該前 端面區(qū)域中的下部件的材料熔化，從而在下部件上形成摩擦焊接區(qū)。在第二 軸情況下，連接件由于上部件的軟化而被按壓穿過上部件，并且連接件與下 部件接觸以形成摩擦焊接區(qū)。
在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述環(huán)肩可以設(shè)計(jì)為具有與所述上部件相對(duì)的鈍頭錐形的接觸表面，其中，在所述環(huán)肩變形之后，所述接觸表面的外邊緣以 環(huán)狀方式支撐在所述上部件上或穿透到所述上部件內(nèi)。
可選地，所述環(huán)肩可以在摩擦焊連接的形成方法進(jìn)行過程中才形成，更 具體地，所述環(huán)肩為由施壓工具形成的突起的形式，所述突起是所述連接件 中的孔的一部分，所述孔位于所述連接件的背向所述上部件的一側(cè)。因?yàn)闊o 需在連接件上初始便設(shè)置有環(huán)肩，因此該環(huán)肩的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了連接件的結(jié)構(gòu)。 僅通過使得連接件的孔的壁突出來產(chǎn)生環(huán)肩，并且該環(huán)肩被擠壓到上部件的 穿透部的內(nèi)錐口內(nèi)，這也確保了上部件與連接件之間的牢固連接。在優(yōu)選的 實(shí)施方式中，摩擦焊接區(qū)可以通過連接件的前端面上的環(huán)形表面形成。在該 情況下，由于連接件旋轉(zhuǎn)并且在該連接件上施加有壓力，因此環(huán)形表面的有 限面積快速地形成摩擦焊接區(qū)的變形，從而該設(shè)計(jì)對(duì)快速形成連接而言特別 有利?？蛇x地，摩擦焊接區(qū)可以由位于連接件的前端面上的基部的整個(gè)橫截 面區(qū)域形成，這使得摩擦焊接區(qū)具有特別大的面積，從而能夠經(jīng)受較高的載 荷。
為了實(shí)現(xiàn)用于驅(qū)動(dòng)連接件旋轉(zhuǎn)和受壓的有利設(shè)計(jì)，有利地，連接件在其
背向上部件的一側(cè)設(shè)置有安裝到驅(qū)動(dòng)夾具(driving chuck)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)橫截面。 例如，所述橫截面可以為六角形，該六角形可以容納在驅(qū)動(dòng)夾具的對(duì)應(yīng)的六 角形內(nèi)。所述驅(qū)動(dòng)橫截面可以為類似心軸的橫截面，從而可以安裝到設(shè)置有 相應(yīng)開口的驅(qū)動(dòng)夾具內(nèi)?？蛇x地，連接件也可以設(shè)置有適于容納類似心軸的 驅(qū)動(dòng)夾具的中空的驅(qū)動(dòng)橫截面。
如果連接件設(shè)計(jì)為具有中空的驅(qū)動(dòng)橫截面，則該連接件還可以設(shè)計(jì)為具 有內(nèi)錐孔，所述內(nèi)錐孔有利地用于容納施壓工具。這種施壓工具可以有利地 形成安裝到內(nèi)錐孔內(nèi)的外錐體，從而能夠使得內(nèi)錐孔相應(yīng)地向外張開，并且 能夠使得環(huán)肩變形以按壓到上部件上。
連接件本身可以為內(nèi)螺紋件或螺栓件的形式，從而其它部件能夠被附加
7或連接到連接件上。
通過以下方式能夠有助于使得所述環(huán)肩產(chǎn)生壓力，即連接件為具有外周 槽口的管件形式，其中，當(dāng)施加壓力時(shí)，所述外周槽口被壓縮至使得所述環(huán) 肩與所述上部件貼合接觸的程度。
為了自動(dòng)生產(chǎn)的目的，連接件可以有利地設(shè)置有能夠允許或簡(jiǎn)化自動(dòng)傳 送連接件的設(shè)計(jì)。這可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)，例如，所述連接件通過預(yù)定的 斷裂點(diǎn)連接到施壓工具上，其中，在摩擦焊接操作結(jié)束時(shí)，所述施壓工具由 于施加增大的壓力而從所述預(yù)定的斷裂點(diǎn)斷開。這種設(shè)計(jì)特別適于采用特別 短的連接件的場(chǎng)合，該特別短的連接件本身難以適于自動(dòng)傳送，但是，在連 接件通過預(yù)定的斷裂點(diǎn)連接到施壓工具上而得到加長時(shí)，該連接件可以容易 地使用公知的傳送裝置來操作，同時(shí)由于該施壓工具隨后可以通過預(yù)定的斷 裂點(diǎn)斷開，并且在必要時(shí)可以丟棄該施壓工具，因此在焊接操作之后可以移 除該施壓工具。
連接件的環(huán)肩可以設(shè)置有面向所述下部件的環(huán)形凸緣，在所述環(huán)形凸緣 被按壓到上部件上之后，所述環(huán)形凸緣阻止了連接件的任何側(cè)向移動(dòng)，同時(shí) 該環(huán)形凸緣還提供密封。這特別能夠防止任何異物、尤其是濕氣滲入摩擦焊 接區(qū)內(nèi)。環(huán)形凸緣如果進(jìn)行硬化處理則尤其有效。


圖中顯示了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，在附圖中
圖1顯示了插入到上部件的穿透部中的連接件的剖視圖，所述連接件具 有中空的驅(qū)動(dòng)橫截面和用于與上部件接觸的未焊接的環(huán)形表面；
圖2顯示了類似的連接件的剖視圖，該連接件的前端面的整個(gè)橫截面區(qū) 域設(shè)置為用于摩擦焊操作；
圖3顯示了與圖1所示的連接件類似的連接件的剖視圖，但是該連接件
8不具有中空的驅(qū)動(dòng)橫截面；
圖4顯示了圖3所示的連接件的非剖視圖5顯示了與圖1所示的連接件相類似的連接件，該連接件具有中空的 驅(qū)動(dòng)橫截面和環(huán)形表面；
圖6顯示了與圖1類似的設(shè)計(jì)，其中施壓工具處于適當(dāng)位置并且形成了 摩擦焊接區(qū)；
圖7顯示了在施壓工具施加了壓力并且環(huán)肩變形之后的圖6的布置； 圖8顯示了施壓工具的一種變型設(shè)計(jì)；
圖9顯示了插入上部件中的連接件，該連接件的設(shè)計(jì)允許該連接件被壓 縮并被擠壓形成環(huán)肩；
圖10顯示了圖9所示的結(jié)構(gòu)在施壓工具施加壓力并且進(jìn)而徑向向外形 成壓入到上部件的內(nèi)錐口內(nèi)的錐形環(huán)肩后的設(shè)計(jì)；
圖11和圖12顯示了與圖9中的設(shè)計(jì)相類似的設(shè)計(jì)，其中當(dāng)所述連接件 被按照?qǐng)D12所示的那樣壓縮時(shí)，該設(shè)計(jì)在連接件上產(chǎn)生外部環(huán)形凸緣以形 成環(huán)肩；
圖13顯示了內(nèi)螺紋件(femalepart)形式的連接件；
圖14顯示了螺栓件(threaded stud)形式的連接件；
圖15顯示了具有槽口的連接件，該槽口允許連接件的壓縮變形；
圖16顯示了壓縮后的連接件；
圖17顯示了通過預(yù)定的斷裂點(diǎn)與施壓工具連接的連接件； 圖18顯示了按壓后的連接件，其中該連接件的預(yù)定的斷裂點(diǎn)已被折斷; 圖19顯示了按壓后的連接件，其中施壓工具己從該連接件上移除； 圖20顯示了螺栓形式的連接件，并且該連接件的環(huán)肩上具有環(huán)形凸緣; 圖21顯示了與驅(qū)動(dòng)工具一起處于適當(dāng)?shù)奈恢靡远ㄎ辉谖创蚩椎纳喜考?上的連接件；圖22顯示了通過摩擦穿過上部件的連接件，其中上部件的材料已經(jīng)容 納至內(nèi)孔中；
圖23顯示了在對(duì)連接件施加了特定的壓力之后的與圖22中所示的布置 相同的布置；
圖24顯示了中空的連接件，該連接件的面向下部件的一側(cè)具有沿徑向 外擴(kuò)的環(huán)狀切割刃；
圖25顯示了圖24所示的連接件的俯視圖26顯示了圖24所示的連接件的設(shè)計(jì)的變型，該連接件具有沿徑向內(nèi) 收的環(huán)狀切割刃；
圖27顯示了具有實(shí)心的內(nèi)部部分和鈍頭錐形前端面的連接件；以及 圖28顯示了與圖23中的摩擦焊連接相類似的摩擦焊連接，其中所述環(huán) 肩上具有環(huán)形凸緣。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了連接件1與兩個(gè)層疊的平面部件(即上部件2和下部件3) 的結(jié)合。所述連接件(下文將對(duì)其細(xì)節(jié)進(jìn)行更詳細(xì)的說明)包括內(nèi)部構(gòu)件4， 環(huán)肩5從該內(nèi)部構(gòu)件4徑向向外延伸。環(huán)肩5為與內(nèi)部構(gòu)件4連接成一體的 錐形盤的形式。環(huán)肩5的厚度朝向外側(cè)減小，從而，當(dāng)向環(huán)肩5的外邊緣施 加壓力時(shí)，環(huán)肩5呈現(xiàn)出一定程度的軸向撓性。連接件1為中空管件的形式， 該中空管件的內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)六角形，該內(nèi)六角形形成為驅(qū)動(dòng)橫截面，類似心 軸(mandrel)的六角形工具可以插入連接件1內(nèi)，以使得連接件1旋轉(zhuǎn)，這 將在下文中更詳細(xì)地說明。連接件1插入到上部件2的穿透部7內(nèi)，并且使 得環(huán)形表面8支撐在下部件3的面向連接件1的側(cè)面上，如下文所更詳細(xì)說 明的那樣，其后在下部件3的該側(cè)面上將形成摩擦焊接區(qū)。
圖2至圖5顯示了連接件1的各種變型。在圖2的剖視示意圖中，具有內(nèi)部構(gòu)件4的連接件為中空形式，并且設(shè)置有基部9，該基部9設(shè)計(jì)為用于 通過其前端面形成摩擦焊接區(qū)。環(huán)肩10從內(nèi)部構(gòu)件4向外延伸，環(huán)肩10的 橫截面與圖1中的環(huán)肩5的設(shè)計(jì)類似。
圖3的剖視示意圖中的連接件1包括基本實(shí)心的內(nèi)部構(gòu)件11，內(nèi)部構(gòu)件 11的用于定位在下部件上的一端設(shè)置有環(huán)形表面12，該環(huán)形表面12設(shè)置為 用于形成摩擦焊接區(qū)。環(huán)肩10從內(nèi)部構(gòu)件11向外延伸，環(huán)肩10與圖2中 的環(huán)肩10的設(shè)計(jì)類似。
圖4表示如圖3所示的連接件1的整體視圖，從圖中能夠明顯看出，內(nèi) 部構(gòu)件11為外六角形13的形式，從而能夠通過內(nèi)六角驅(qū)動(dòng)工具旋轉(zhuǎn)。
圖5顯示了圖3和圖4所示的連接件的變型的剖視圖，其中，僅內(nèi)部構(gòu) 件14為連續(xù)的中空設(shè)計(jì)，以形成內(nèi)六角形空間15。與圖3和圖4所示的設(shè) 計(jì)類似，圖5中的連接件1設(shè)置有用于形成摩擦焊接區(qū)的環(huán)形表面。
圖6顯示了圖l加上施壓工具16的布置，該施壓工具16通過其六角形 施壓心軸17與連接件1的內(nèi)六角形19嚙合，其中，在與施壓工具16嚙合 時(shí)，外錐體18會(huì)迫使連接件1的上邊緣分開或張開，這會(huì)將環(huán)肩5朝上部 件2的方向按壓。此外，內(nèi)部構(gòu)件4的環(huán)形表面8與下部件3的朝向內(nèi)部構(gòu) 件4的表面接觸。接觸位置的加黑部分表示，在該位置上，通過施壓工具16 的旋轉(zhuǎn)并且在連接件l上施加壓力，摩擦熱會(huì)導(dǎo)致摩擦焊接區(qū)的形成，該摩 擦焊接區(qū)在固化后最終會(huì)在下部件3與連接件1之間形成固定連接。
圖6顯示了用于形成摩擦焊接區(qū)的本發(fā)明方法的第一步驟的效果。在形 成所述摩擦焊接區(qū)之后，施壓工具16停止旋轉(zhuǎn)，但同時(shí)繼續(xù)維持其作用在 連接件l上的壓力。
現(xiàn)在，施壓工具16停止旋轉(zhuǎn)之后進(jìn)行本發(fā)明方法的第二步驟，其中， 如圖7所示，在該第二步驟中，施壓工具16以增大的壓力按壓在連接件1 上，以使得連接件1的環(huán)肩5回折的程度更大，從而在上部件2的相應(yīng)表面
ii上施加相對(duì)高的壓力。這形成了兩個(gè)部件2， 3之間的連接，即通過連接件l 的中介作用形成該連接，該連接件1的一側(cè)通過環(huán)形表面8以及在該環(huán)形表 面8處形成的摩擦焊接區(qū)而固定連接到下部件3上，并且該連接件1通過輕 微回折的環(huán)肩5而朝下部件3的方向按壓上部件2，從而兩個(gè)部件通過連接 件1而牢固地保持在結(jié)合位置上。
圖8顯示了施壓工具的設(shè)計(jì)的變型。圖8中的施壓工具20設(shè)置有基本 平坦的徑向延伸的施壓表面21，與圖7中施加到連接件1上的作用過程相似， 該施壓表面21使得環(huán)肩5側(cè)向向外張開，所述環(huán)肩5被按壓到上部件的相 應(yīng)表面上。除此之外，圖8中表示的內(nèi)容與圖7中的相同，從而，對(duì)于各個(gè) 部件的操作原理的解釋可以參考圖7。
圖9和圖10顯示了連接件22的設(shè)計(jì)，該連接件22通過施壓工具24的 施壓操作而形成環(huán)肩23。圖9顯示連接件22為基本呈圓柱形的部件，并且 具有內(nèi)六角形25和環(huán)形表面26，該環(huán)形表面26在該情況下被加黑以表示摩 擦焊接區(qū)。內(nèi)六角形25與施壓工具24的六角形心軸27配合。上部件28設(shè) 置有內(nèi)錐口31，上部件28的穿透部30容納連接件22，內(nèi)錐口31設(shè)置在上 部件28的面向施壓工具24的一側(cè)。所述內(nèi)錐口 31具有用于在連接件22與 施壓工具24配合時(shí)容納移位的材料的空間，其中，所述材料從連接件22的 壁朝徑向向外的方向形成錐形的環(huán)肩23，如圖10所示。
圖10顯示了在第一步驟結(jié)束并且施壓工具24的旋轉(zhuǎn)停止之后的圖9的 布置，其中，作為根據(jù)本發(fā)明方法的第二步驟的結(jié)果，源自施壓工具24的 軸向壓力現(xiàn)在已經(jīng)將連接件22的壁按壓至如下程度，即使得連接件22的材 料沿向外的方向成錐形地進(jìn)入內(nèi)錐口 31內(nèi)，從而形成環(huán)肩23，該環(huán)肩23 永久性地將上部件28按壓到下部件29上。
圖11和圖12顯示了連接件通過施壓工具而形成環(huán)肩的方式的變型。在 圖11和圖12中，兩個(gè)部件(上部件32和下部件33)層疊布置，上部件32設(shè)置有穿透部34。連接件35插入該穿透部34，該連接件35設(shè)置有與圖9 中所示的內(nèi)六角形類似的內(nèi)六角形，并且由施壓工具36通過相應(yīng)的外六角 形心軸來驅(qū)動(dòng)。就該連接中的驅(qū)動(dòng)過程而言，可以參考與圖8和圖9有關(guān)的 說明。在圖12中，驅(qū)動(dòng)工具36施加的壓力足夠大以擠壓連接件35的面向 施壓工具36的一側(cè)，從而從連接件35上擠壓出環(huán)形凸緣37，所述環(huán)形凸緣 37起到環(huán)肩的作用，從而將上部件32按壓到下部件33上。下部件33通過 環(huán)形表面38并借助于摩擦焊接區(qū)(通過加黑部分來表示)連接到下部件33 上，其中通過環(huán)形凸緣37作用于上部件32的相應(yīng)表面上的壓力確保了兩個(gè) 部件32， 33牢固地連接在一起。
上述圖中顯示的連接件也能夠用作內(nèi)螺紋件(female part)或螺栓件 .(threaded stud)。
在圖13中，連接件39設(shè)置有連續(xù)的螺紋孔40，從而將兩個(gè)部件2， 3 連接在一起的連接件39也可以用于通過其螺紋孔40容納螺栓以固定任何額 外的部件。
圖14顯示了呈螺栓件42形式的連接件41，該螺栓42固定連接到連接 件41的基本結(jié)構(gòu)上。此處連接件39， 41與上部件2和下部件3的連接分別 通過上述連接方式來實(shí)現(xiàn)，例如參照?qǐng)D6所說明的連接方式來實(shí)現(xiàn)。
圖13和圖14中顯示的設(shè)計(jì)可以用于多種用途，例如用于形成接地點(diǎn) (ground contact)。圖15和圖16中顯示了連接件的其它可能的變形。在圖 15中，連接件45通過具有六角形心軸44的施壓工具43按壓到下部件3上。 圍繞連接件45的外周延伸的槽口 46允許連接件45的變形，其中，在施壓 操作結(jié)束時(shí)，變形的連接件45具有如圖16所示的形狀，其中圖15中所示 的槽口 46已經(jīng)變形為狹窄的外周折縫47，連接件45上的環(huán)肩48與上部件 2貼合接觸，從而兩個(gè)部件2， 3通過連接件45牢固地接合。
圖17至圖19顯示了連接件的其它特殊設(shè)計(jì)，這些圖旨在提供一種連接件與施壓工具連接的擴(kuò)展形式，該擴(kuò)展形式特別適于自動(dòng)供給系統(tǒng)，在該自 動(dòng)供給系統(tǒng)中，特別小的連接件在使用時(shí)難以傳送和正確的使用。所述連接 件的擴(kuò)展形式包括將與圖1所示的連接件相同的有效連接件初始固定連接到 施壓工具上。
在圖17中，連接件49通過預(yù)定的斷裂點(diǎn)50而與施壓工具51連接為一 體，該施壓工具51朝向連接件49的一側(cè)設(shè)置有錐形部分52，該錐形部分 52僅在摩擦焊接操作過程中起作用，這如同參照?qǐng)D6和圖7所述的情形一樣。 施壓工具51為心軸的形式，該心軸的后端形成有用于與驅(qū)動(dòng)工具配合的六 角形部分53。當(dāng)壓力施加到連接件49上并且在繼而進(jìn)行的摩擦焊接操作中 (如參照上述附圖所述)，預(yù)定的斷裂點(diǎn)50由于施壓工具51增加的壓力而 最終被折斷，從而施壓工具51的錐形部分52能夠部分地穿入連接件49的 內(nèi)部，并且使得連接件49的環(huán)肩54相應(yīng)地變形(參見圖18)，這在連接件 49通過摩擦焊接操作連接到下部件3上之后，最終使得連接件49具有與如 圖7所示的相應(yīng)的形式。在進(jìn)行摩擦焊接操作之后，進(jìn)而可以將施壓工具51 從連接件49上移除(如圖19所示)，從而使得施壓工具51不再處于由連接 件49在部件2、 3之間形成的連接中。
圖20顯示了與圖14所示的摩擦焊連接大致相同的摩擦焊連接，因此也 可以參考圖14。連接件55的環(huán)肩56的外邊緣上設(shè)置有環(huán)形凸緣57，該環(huán) 形凸緣57在其整個(gè)高度上基本被壓進(jìn)上部件58的材料中。環(huán)形凸緣57與 上部件58之間的所述連接使得環(huán)肩56相對(duì)于上部件58形成特定的密封， 并且也使得連接件55能夠克服側(cè)向移動(dòng)力而固定。
圖21顯示了已經(jīng)與旋轉(zhuǎn)的施壓工具59配合的連接件60，并且該連接件 60設(shè)置在未打孔的上部件61上。圖22另外顯示了連接到兩個(gè)部件61， 62 上的連接件60，其中在連接件60和下部件62之間形成了摩擦焊接區(qū)63。 在上部件61的塑性化過程中轉(zhuǎn)移的材料65進(jìn)入到連接件60的內(nèi)部64，此外，在穿透上部件61的過程中，塑化(即因摩擦而使材料塑性化或軟化)
的材料66還沉積在環(huán)肩67下方。
圖23顯示了在連接件60隨后被按壓到兩個(gè)部件61， 62上之后圖22的 布置，其中，環(huán)肩67已經(jīng)稍微回折，從而能夠通過按壓而將其彈力施加到 上部件61上。
圖24顯示了中空的連接件68，該連接件68雖然與圖1和圖5所示的連 接件基本相同，但是該連接件68的面向待接合部件的前側(cè)具有呈錐形延伸 的開口 69，該開口 69具有徑向外擴(kuò)的鈍切割刃70。這種設(shè)計(jì)使得連接件68 能夠更容易地穿透未打孔的上部件并且使得轉(zhuǎn)移的材料更易于向內(nèi)流動(dòng)。
圖25顯示了如圖24所示的連接件的俯視圖，該圖還顯示出連接件68 的后側(cè)為六角形71的形式，該六角形71能夠與適當(dāng)形狀的施壓工具配合。
圖26顯示了另一種連接件72，該連接件72與圖24所示的連接件的區(qū) 別在于，該連接件72的前側(cè)設(shè)置有外錐體73，在該情況下該外錐體73終止 于沿徑向內(nèi)收的切割刃74。再次說明的是，該切割刃使得連接件72更容易 穿透未打孔的上部件，并且使得轉(zhuǎn)移的材料更易于向外流出。
圖27顯示了連接件75，該連接件75的內(nèi)部部分為具有鈍頭錐形前端面 的柱栓76的形式，因此連接件75可以為未打孔的部件。
圖28顯示了初始未打孔的上部件77與下部件78之間的摩擦焊連接， 其中，與圖22所示的情形類似，材料80流入連接件82的中空空間79內(nèi)， 所述材料80源自上部件77的相關(guān)部分的熔化。此外，連接件82的環(huán)肩81 設(shè)置有環(huán)形凸緣83，該環(huán)形凸緣83在其高度范圍內(nèi)穿透進(jìn)上部件77的材料 內(nèi)。因此該設(shè)計(jì)與圖20所示的設(shè)計(jì)基本類似。
權(quán)利要求
1.一種用于通過連接件(1，22，35，39)在保持在一起的多個(gè)層疊的平面部件(2，3)之間形成摩擦焊連接的方法，其中，所述連接件(1，22，35，39)的環(huán)肩(5，10，23)支撐在上部件(2，28，32)上，并且所述連接件(1，22，35，39)的前端面與下部件(3)一起形成摩擦焊接區(qū)，所述摩擦焊接區(qū)通過所述連接件(1，22，35，39)的旋轉(zhuǎn)和壓力而產(chǎn)生，其特征在于，在第一步驟中，當(dāng)形成所述摩擦焊接區(qū)之后，在所述第一步驟結(jié)束時(shí)使得所述連接件(1，22，35，39)停止旋轉(zhuǎn)，以及在第二步驟中，當(dāng)所述連接件(1，22，35，39)停止旋轉(zhuǎn)后，在所述環(huán)肩(5，10，23)與所述上部件(2，28，32)接觸之前，通過施壓工具在所述連接件(1，22，35，39)上施加壓力，所述壓力使得所述環(huán)肩(5，10，23)因變形而按壓到所述上部件(2，28，32)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述下部件(3， 29， 33)上形成所述摩擦焊接區(qū)之前，所述連接件(1， 22， 35， 39)由所述上 部件(2， 28， 32)中的穿透部(7， 30， 34)引導(dǎo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述連接件(1， 22， 35， 39)的前端面通過旋轉(zhuǎn)和壓力來熔化位于該前端面區(qū)域中的所述上部件(2， 28， 32)的材料，從而在所述下部件(3， 29， 33)上形成所述摩擦焊接區(qū)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的摩擦焊連接，其特征在于，在摩擦焊接操 作結(jié)束時(shí)，通過在所述連接件(1， 22, 39)上施加壓力而使得所述環(huán)肩(5) 產(chǎn)生適合于所述上部件(2， 28， 32)的變形，該變形實(shí)現(xiàn)了所述上部件(2， 28， 32)與所述連接件(1， 22， 39)之間的連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的摩擦焊連接，其特征在于，所述環(huán)肩(5)具 有與所述上部件(2)相對(duì)的鈍頭錐形接觸表面，其中，在所述環(huán)肩變形之 后，所述接觸表面的外邊緣以環(huán)狀方式支撐在所述上部件(2)上或穿透進(jìn) 所述上部件(2)內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的摩擦焊連接，其特征在于，所述環(huán)肩(23)為 由施壓工具形成的突起的形式，所述突起是所述連接件(22)中的孔的一部 分，該孔位于所述連接件(22)的背向所述上部件(28)的一側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的摩擦焊連接，其特征在于，在所述環(huán)肩變形之 后，所述突起被擠壓到所述上部件(28)的穿透部(30)的內(nèi)錐口 (31)中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊連接，其特征在于，所 述摩擦焊接區(qū)由所述連接件(22)的前端面上的環(huán)形表面(38)形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊連接，其特征在于，所 述摩擦焊接區(qū)由所述連接件(1)的前端面上的基部(9)的整個(gè)橫截面區(qū)域 形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊連接，其特征在于， 所述連接件(1)在背向所述上部件的一側(cè)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)橫截面(13， 15)，所 述驅(qū)動(dòng)橫截面(13， 15)安裝到驅(qū)動(dòng)夾具內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊連接，其特征在于， 所述連接件在背向所述上部件的一側(cè)設(shè)置有用于容納所述施壓工具(18)的 內(nèi)錐孔。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊連接，其特征在于， 所述連接件(39)為內(nèi)螺紋件的形式。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊連接，其特征在于， 所述連接件(41)為螺栓件的形式。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊連接，其特征在于， 所述連接件(45)為具有外周槽口 (46)的管件形式，其中，當(dāng)對(duì)該連接件 施加壓力時(shí)，所述外周槽口 (46)被壓縮至使得所述環(huán)肩(48)與所述上部 件(2)貼合接觸的程度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的摩擦焊連接，其特征在于，所 述連接件(49)通過預(yù)定的斷裂點(diǎn)(50)連接到施壓工具(51)上，其中， 在摩擦焊接操作結(jié)束時(shí)，所述施壓工具(51)由于施加增大的壓力而從所述 預(yù)定的斷裂點(diǎn)(52)斷開。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1至15中任意一項(xiàng)所述的摩擦焊連接，其特征在于， 所述連接件(82)的所述環(huán)肩(81)設(shè)置有環(huán)形凸緣(83)。
17.根據(jù)權(quán)利要求6所述的摩擦焊連接，其特征在于，所述連接件的所 述環(huán)形凸緣經(jīng)過硬化處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過連接件(60)在保持在一起的多個(gè)層疊的平面部件(61，62)之間形成摩擦焊連接的方法，其中所述連接件的環(huán)肩(67)支撐在上部件(61)上，所述連接件的前端面與下部件(62)一起形成摩擦焊接區(qū)(63)，所述摩擦焊接區(qū)通過連接件(60)的旋轉(zhuǎn)和壓力而形成。在第一步驟中，當(dāng)形成摩擦焊接區(qū)(63)后，使得所述連接件(60)停止旋轉(zhuǎn)，以及在第二步驟中，在環(huán)肩(67)與上部件(61)接觸前，在所述連接件(60)停止旋轉(zhuǎn)后，通過施壓工具在所述連接件上施加壓力，所述壓力使得所述環(huán)肩(67)因變形而按壓到所述上部件上。
文檔編號(hào)B23K20/12GK101678499SQ200780052890
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月10日
發(fā)明者E·克里斯特, G·杜比爾, J·蒂姆, T·富克斯 申請(qǐng)人:伊卓特有限兩合公司