專利名稱：攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝及采用該補(bǔ)焊工藝的攪拌摩擦焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種補(bǔ)焊工藝，尤其涉及一種攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝及采用該補(bǔ)焊工藝的攪拌摩擦焊接方法。
背景技術(shù)：
電子裝置一般包括金屬殼體，有的金屬殼體由于結(jié)構(gòu)的限制不能采用壓鑄方式一次成型。這種金屬殼體一般包括本體及蓋板，并通過攪拌摩擦焊接方法將本體與蓋板接合在一起以形成金屬殼體。而攪拌摩擦焊接通常會在該金屬殼體上產(chǎn)生焊接缺陷。例如攪拌摩擦焊接將攪拌針拔出時，其周緣軟化的金屬流入攪拌針拔出后所余留的空間，由于軟化金屬具有一定的黏滯作用，因而導(dǎo)致該余留的空間不會被填滿，從而產(chǎn)生一定的凹陷并在凹陷周緣產(chǎn)生一些異形的凸起，嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的美觀度。為了增加金屬殼體的美觀度，需要在攪拌摩擦焊接時增加補(bǔ)焊步驟以消除金屬殼 體的焊接缺陷。常用的補(bǔ)焊工藝為熔焊，即利用焊條將接缺陷區(qū)域的金屬熔化并凝固于一起，但這種熔焊式補(bǔ)焊工藝會導(dǎo)致金屬殼體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。業(yè)界為增加金屬殼體經(jīng)補(bǔ)焊后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，常用帶有自耗攪拌針的攪拌摩擦焊接工具進(jìn)行補(bǔ)焊，但是這種補(bǔ)焊工具每次焊接都需要安裝攪拌針，因此制造成本較高，且攪拌針需在焊接缺陷區(qū)域往復(fù)移動多次才能將其攪拌均勻，工序較多，耗時較長。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，有必要提供一種能夠節(jié)省工序和工時的攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝及采用該補(bǔ)焊工藝的攪拌摩擦焊接方法。一種攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝，用于消除工件上的焊接缺陷區(qū)域，其包括以下步驟提供一個補(bǔ)焊工具，補(bǔ)焊工具包括一個驅(qū)動件及由驅(qū)動件驅(qū)動的攪拌棒，攪拌棒具有一個工作端部且工作端部的截面邊緣上相距最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離大于焊接缺陷區(qū)域的最大直徑；控制攪拌棒旋轉(zhuǎn)并以工作端部扎入焊接缺陷區(qū)域相鄰區(qū)域；將攪拌棒沿朝向焊接缺陷區(qū)域進(jìn)給移動以完全覆蓋焊接缺陷區(qū)域；將攪拌棒拔出，使焊接缺陷區(qū)域冷卻。一種攪拌摩擦焊接方法，其包括以下步驟提供兩個金屬元件；將該兩個金屬元件拼接形成一條接合線；提供一個攪拌摩擦焊接工具，該攪拌摩擦焊接工具包括驅(qū)動件、由驅(qū)動件帶動的軸肩及設(shè)置于軸肩上的攪拌針；將該攪拌針旋轉(zhuǎn)并沿著接合線插入該兩個金屬元件之間，攪拌針摩擦鄰近材料并使鄰近材料因摩擦熱量而軟化；將攪拌針沿著接合線的切線方向進(jìn)給移動以形成焊接區(qū)域；將攪拌針拔出，使焊接區(qū)域冷卻以使兩個金屬元件接合，該兩個金屬元件產(chǎn)生有焊接缺陷區(qū)域；利用攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝對焊接缺陷區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)焊以消除焊接缺陷，該攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝包括以下步驟提供一個補(bǔ)焊工具，補(bǔ)焊工具包括一個驅(qū)動件及由驅(qū)動件驅(qū)動的攪拌棒，攪拌棒具有一個工作端部且工作端部的截面邊緣上相距最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離大于焊接缺陷區(qū)域的最大直徑；控制攪拌棒旋轉(zhuǎn)并以工作端部扎入焊接缺陷區(qū)域相鄰區(qū)域；將攪拌棒沿朝向焊接缺陷區(qū)域進(jìn)給移動以完全覆蓋焊接缺陷區(qū)域；將攪拌棒拔出，使焊接缺陷區(qū)域冷卻。由于該補(bǔ)焊工具僅包括驅(qū)動件和攪拌棒，因而其制造成本較低。將攪拌棒旋轉(zhuǎn)并以其工作端部扎入焊接缺陷區(qū)域且沿朝向焊接缺陷區(qū)域進(jìn)給移動一次即可使焊接缺陷區(qū)域的金屬材料軟化且將該軟化的金屬材料攪拌均勻，從而于冷卻后形成一個整體式結(jié)構(gòu)，因而該攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝可節(jié)約工序與工時。


圖I是本發(fā)明實(shí)施方式的攪拌摩擦焊接方法中所采用的攪拌摩擦焊接工具對金屬殼體進(jìn)行焊接時的示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的攪拌摩擦焊接方法在焊接金屬殼體時的流程示意圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝采用的補(bǔ)焊工具對金屬殼體進(jìn)行補(bǔ)焊時的立體示意圖。
圖4是圖3所示補(bǔ)焊工具的立體放大圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施方式的攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝對金屬殼體進(jìn)行補(bǔ)焊時的流程示意圖。圖6是圖3所不補(bǔ)焊工具補(bǔ)焊路徑不意圖。圖7是圖3所示金屬殼體經(jīng)補(bǔ)焊后的立體示意圖。主要元件符號說明 _
金屬殼體_100
逾拌摩擦焊接工冥—200~
補(bǔ)焊工具_(dá)300
本體_101
蓋板_102
_接合線T0F
待焊接區(qū)域_104
焊接缺陷區(qū)域105
軸肩_210
端面_211
攪拌針 圓周面 _ 攪拌棒
_工作端部MT
圓周側(cè)面
凹面一3015
刃尖|3017_
如下具體實(shí)施方式
將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1，本發(fā)明的攪拌摩擦焊接方法用于對兩個金屬元件進(jìn)行焊接以使其接合。在本實(shí)施方式中，該兩個金屬元件分別為本體101與蓋板102，本體101和蓋板102通過攪拌摩擦焊接接合為金屬殼體100。請一并參閱圖2，以下將以焊接金屬殼體100為例對本實(shí)施方式的攪拌摩擦焊接方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
在步驟S201中，提供本體101及蓋板102。在本實(shí)施方式中，本體101與蓋板102為招合金材料制成。在步驟S202中，將蓋板102貼合于本體101上并于其貼合位置處對應(yīng)形成一條接合線103。在本實(shí)施方式中，接合線103處于本體101及蓋板102的側(cè)面。以接合線103為中軸線于蓋板102與本體101相接處定義出一個沿著接合線103延伸的待焊接區(qū)域104。在本實(shí)施方式中，待焊接區(qū)域104為狹條狀。在步驟S203中，提供一個攪拌摩擦焊接工具200，該攪拌摩擦焊接工具200包括驅(qū)動件(圖未示)、由所述驅(qū)動件帶動的軸肩210及設(shè)置于軸肩210上的攪拌針220。在本實(shí)施方式中，攪拌針220為非自耗攪拌針且固定設(shè)置于軸肩210遠(yuǎn)離所述驅(qū)動件的一端。軸肩210與攪拌針220呈階梯軸狀，并且軸肩210上具有一個靠近攪拌針220的端面211。攪拌針220工作末端具有一個圓周面221。在步驟S204中，控制攪拌針220旋轉(zhuǎn)并沿著接合線103扎入本體101與蓋板102 之間，攪拌針220摩擦鄰近材料并使所述鄰近材料因摩擦熱量而軟化。即將攪拌針220靠近待焊接區(qū)域104，軸肩210在驅(qū)動件的驅(qū)動下帶動攪拌針220以270(T3000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并沿著接合線103以2(T40mm/min的速度垂直扎入蓋板102與本體101之間直至軸肩210的端面211對應(yīng)抵接于待焊接區(qū)域104上。攪拌針220的圓周面221與接合線103兩側(cè)的蓋板102及本體101摩擦并使鄰近處的金屬材料軟化。在本實(shí)施方式中，攪拌針220及軸肩210的轉(zhuǎn)速為2800r/min，攪拌針220的扎入速度為30mm/min。在步驟S205中，將攪拌針220沿著接合線103的切線方向進(jìn)給移動以形成焊接區(qū)域。攪拌針220的進(jìn)給移動速度優(yōu)選為4(T600 mm/min。在本實(shí)施方式在中，攪拌針220的進(jìn)給移動速度為100 mm/min?？蛇x擇的是攪拌針220的旋轉(zhuǎn)軸線可沿遠(yuǎn)離其移動方向偏斜一定角度，如5到6度左右。在步驟S206中，將攪拌針220拔出，使所述焊接區(qū)域冷卻。在本實(shí)施方式中，采用自然冷卻方式對焊接區(qū)域進(jìn)行冷卻以形成金屬殼體100。當(dāng)然還可采用水冷、風(fēng)冷等方法使焊接區(qū)域冷卻，也可邊焊接邊對攪拌針220遠(yuǎn)離處的焊接區(qū)域進(jìn)行冷卻。請參閱圖3及圖4，經(jīng)過上述步驟處理后的金屬殼體100產(chǎn)生焊接缺陷區(qū)域105，即攪拌摩擦焊接過程中，攪拌針220拔出時，其周緣軟化的金屬流入攪拌針220拔出后所余留的近似攪拌針220末端大小的凹陷，且在凹陷周緣產(chǎn)生一些微小凸起(圖未示)。在本實(shí)施方式中，焊接缺陷區(qū)域105為將攪拌針220拔出時于焊接區(qū)域留下的圓形凹陷。在步驟S207中，利用攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝對焊接缺陷區(qū)域105進(jìn)行補(bǔ)焊以消除焊接缺陷。請參閱圖5，以下將以金屬殼體100為例對本實(shí)施方式的攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝進(jìn)行詳細(xì)描述。在步驟S401中，提供一個補(bǔ)焊工具300，補(bǔ)焊工具300包括一個驅(qū)動件(圖未示)及由驅(qū)動件驅(qū)動的攪拌棒301，攪拌棒301具有一個工作端部3011且工作端部3011的截面邊緣上相距最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離大于焊接缺陷區(qū)域105的最大直徑。本實(shí)施方式中，攪拌棒301為圓柱桿狀的軸肩且其上的工作端部3011處于攪拌棒301遠(yuǎn)離驅(qū)動件的一端。環(huán)繞工作端部3011周緣形成有圓周側(cè)面3013并于工作端部3011的端面中心形成有凹面3015。工作端部3011的邊緣相對凹面3015形成一個環(huán)形的刃尖3017。在本實(shí)施方式中，工作端部3011沿環(huán)形的刃尖3017的截面為圓形，其面積大于焊接缺陷區(qū)域105。在本實(shí)施方式中，凹面3015為由刃尖3017向內(nèi)漸縮的圓弧形凹面，凹面3015的凹陷深度為O. 5 1mm。在步驟S402中，控制攪拌棒301旋轉(zhuǎn)并以其工作端部3011扎入焊接缺陷區(qū)域105相鄰區(qū)域。即將攪拌棒301的凹面3015靠近焊接缺陷區(qū)域105，驅(qū)動件驅(qū)動攪拌棒301以200(T4000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，然后將攪拌棒301的刃尖3017對應(yīng)焊接缺陷區(qū)域105的鄰近區(qū)域以5(T200mm/min的速度垂直扎入。在本實(shí)施方式中，扎入后的攪拌棒301邊緣與焊接缺陷區(qū)域105的邊緣相切。攪拌棒301上的圓周側(cè)面3013及凹面3015與焊接缺陷區(qū)域105的金屬材料相互摩擦產(chǎn)生熱量并使焊接缺陷區(qū)域105的金屬材料軟化。在本實(shí)施方式中，攪拌棒301的轉(zhuǎn)速為3000r/min,其扎入速度為100mm/min。請一并參閱圖6，在步驟S403中，將攪拌棒301沿朝向焊接缺陷區(qū)域105進(jìn)給移動以完全覆蓋焊接缺陷區(qū)域105。攪拌棒301的移動速度為50(T2000mm/min。在本實(shí)施方式中，攪拌棒301沿焊接缺陷區(qū)域105的一端沿A方向向另一端以600 mm/min的速度直線移動。
優(yōu)選地，攪拌棒301的旋轉(zhuǎn)軸線沿遠(yuǎn)離所述移動方向偏斜，且攪拌棒301的旋轉(zhuǎn)軸線與焊接缺陷區(qū)域105的表面的法線成5度夾角。在步驟S404中，將攪拌棒301拔出，使焊接缺陷區(qū)域105冷卻。在本實(shí)施方式中，采用自然冷卻方式對焊接缺陷區(qū)域105進(jìn)行冷卻。還可采用水冷、風(fēng)冷等方法使焊接缺陷區(qū)域105冷卻。請參閱圖7，經(jīng)過補(bǔ)焊工藝處理后的金屬殼體100上的焊接缺陷區(qū)域105消除了，以上完成了本實(shí)施方式的攪拌摩擦焊接方法?？梢岳斫猓ぷ鞫瞬?011的截面可為長方形或正方形等其他形狀，相應(yīng)地，其端部的截面邊緣上相距最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離大于焊接缺陷區(qū)域105的最大直徑。工作端部3011的端面也可以不為凹面。凹面3015的凹陷深度可以根據(jù)需要調(diào)整?？梢岳斫猓瑪嚢璋?01扎入焊接缺陷區(qū)域105的鄰近區(qū)域后，其工作端部3011可與焊接缺陷區(qū)域105部分重疊。攪拌棒301扎入焊接缺陷區(qū)域105的鄰近區(qū)域后，其工作端部3011的邊緣可與焊接缺陷區(qū)域105隔開一定距離。由于補(bǔ)焊工具200僅包括驅(qū)動件和攪拌棒，因而其制造成本較低，制造簡易，不易損壞。將攪拌棒301旋轉(zhuǎn)并以工作端部3011扎入焊接缺陷區(qū)域105并沿焊接缺陷區(qū)域105進(jìn)給移動一次即可使焊接缺陷區(qū)域105的金屬材料軟化且將該軟化的金屬材料攪拌均勻，從而于冷卻后形成一個整體式結(jié)構(gòu)，因而該攪拌摩擦焊補(bǔ)焊工藝可節(jié)約工序與工時。進(jìn)一步地，由于攪拌棒301的旋轉(zhuǎn)軸線與焊接缺陷區(qū)域105的表面的法線成5度夾角，可使攪拌棒301在移動過程中帶動凹面3015朝一側(cè)擠壓軟化后的金屬材料，使得軟化后的金屬材料均布于焊接缺陷區(qū)域105，從而使得焊接缺陷區(qū)域105的表面較為平實(shí)，達(dá)到較好的外觀效果和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝，用于消除工件上的焊接缺陷區(qū)域，其包括以下步驟 提供一個補(bǔ)焊工具，所述補(bǔ)焊工具包括一個驅(qū)動件及由驅(qū)動件驅(qū)動的攪拌棒，攪拌棒具有一個工作端部且工作端部的截面邊緣上相距最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離大于焊接缺陷區(qū)域的最大直徑； 控制所述攪拌棒旋轉(zhuǎn)并以所述工作端部扎入焊接缺陷區(qū)域相鄰區(qū)域； 將所述攪拌棒沿朝向所述焊接缺陷區(qū)域進(jìn)給移動以完全覆蓋所述焊接缺陷區(qū)域； 將所述攪拌棒拔出，使所述焊接缺陷區(qū)域冷卻。
2.如權(quán)利要求I所述的攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝，其特征在于所述工作端部的端面中心形成有凹面，所述工作端部的邊緣相對所述凹面形成一個環(huán)形的刃尖。
3.如權(quán)利要求2所述的補(bǔ)焊工藝，其特征在于所述攪拌棒為圓柱形，所述凹面為圓弧形凹面。
4.如權(quán)利要求2所述的補(bǔ)焊工藝，其特征在于所述凹面的凹陷深度為O.5^1毫米。
5.如權(quán)利要求I所述的補(bǔ)焊工藝，其特征在于所述攪拌棒的轉(zhuǎn)速為200(Γ4000轉(zhuǎn)/分鐘，所述攪拌棒的工作端部扎入焊接缺陷區(qū)域的速度為5(Γ200毫米/分鐘，所述攪拌棒沿朝向所述焊接缺陷區(qū)域進(jìn)給移動的速度為50(Γ2000毫米/分鐘。
6.如權(quán)利要求I所述的補(bǔ)焊工藝，其特征在于扎入焊接缺陷區(qū)域相鄰區(qū)域后的攪拌棒的工作端部邊緣與所述焊接缺陷區(qū)域的邊緣相切。
7.如權(quán)利要求I所述的補(bǔ)焊工藝，其特征在于扎入焊接缺陷區(qū)域相鄰區(qū)域后的攪拌棒的工作端部與所述焊接缺陷區(qū)域部分重疊或隔開一定距離。
8.一種攪拌摩擦焊接方法，其包括以下步驟 提供兩個金屬元件； 將所述兩個金屬元件拼接形成一條接合線； 提供一個攪拌摩擦焊接工具，所述攪拌摩擦焊接工具包括驅(qū)動件、由所述驅(qū)動件帶動的軸肩及設(shè)置于所述軸肩上的攪拌針； 將所述攪拌針旋轉(zhuǎn)并沿著所述接合線插入所述兩個金屬元件之間，所述攪拌針摩擦鄰近材料并使所述鄰近材料因摩擦熱量而軟化； 將所述攪拌針沿著所述接合線的切線方向進(jìn)給移動以形成焊接區(qū)域； 將所述攪拌針拔出，使所述焊接區(qū)域冷卻以使所述兩個金屬元件接合，所述兩個金屬元件產(chǎn)生有焊接缺陷區(qū)域； 利用攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝對焊接缺陷區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)焊以消除焊接缺陷，該攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝包括以下步驟提供一個補(bǔ)焊工具，所述補(bǔ)焊工具包括一個驅(qū)動件及由驅(qū)動件驅(qū)動的攪拌棒，攪拌棒具有一個工作端部且工作端部的截面邊緣上相距最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離大于焊接缺陷區(qū)域的最大直徑；控制所述攪拌棒旋轉(zhuǎn)并以所述工作端部扎入焊接缺陷區(qū)域相鄰區(qū)域；將所述攪拌棒沿朝向所述焊接缺陷區(qū)域進(jìn)給移動以完全覆蓋所述焊接缺陷區(qū)域；將所述攪拌棒拔出，使所述焊接缺陷區(qū)域冷卻。
9.如權(quán)利要求8所述的攪拌摩擦焊接方法，其特征在于所述攪拌棒為圓柱形，其工作端部的端面中心形成有圓弧形的凹面，所述工作端部的邊緣相對所述凹面形成一個環(huán)形的刃尖，且所述凹面的凹陷深度為O. 5^1毫米。
10.如權(quán)利要求8所述的攪拌摩擦焊接方法，其特征在于所述攪拌棒的轉(zhuǎn)速為200(Γ4000轉(zhuǎn)/分 鐘，所述攪拌棒的工作端部扎入焊接缺陷區(qū)域的速度為5(Γ200毫米/分鐘，所述攪拌棒沿朝向所述焊接缺陷區(qū)域進(jìn)給移動的速度為50(Γ2000毫米/分鐘。
全文摘要
一種攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝，用于消除工件上的焊接缺陷區(qū)域，其包括以下步驟提供一個補(bǔ)焊工具，補(bǔ)焊工具包括一個驅(qū)動件及由驅(qū)動件驅(qū)動的攪拌棒，攪拌棒具有一個工作端部且工作端部的截面邊緣上相距最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的距離大于焊接缺陷區(qū)域的最大直徑；控制攪拌棒旋轉(zhuǎn)并以工作端部扎入焊接缺陷區(qū)域相鄰區(qū)域；將攪拌棒沿朝向焊接缺陷區(qū)域進(jìn)給移動以完全覆蓋焊接缺陷區(qū)域；將攪拌棒拔出，使焊接缺陷區(qū)域冷卻。本發(fā)明還提供一種采用該補(bǔ)焊工藝的攪拌摩擦焊接方法。由于該補(bǔ)焊工具僅包括驅(qū)動件和攪拌棒，因而其制造成本較低，且該攪拌摩擦補(bǔ)焊工藝可節(jié)約工序與工時。
文檔編號B23K20/12GK102909472SQ20111022357
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者王威珽, 李俊郎, 邱郁玟 申請人:富泰華工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司