專利名稱：用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個板狀件的連接元件的制作方法
用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個板狀件的連接元件本發(fā)明涉及一種用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個板狀件的連接元件。所述連接元件包括旋轉(zhuǎn)的和施壓的心軸，該心軸的長度與上部元件的厚度相適應，使得心軸穿透上部元件，并且心軸具有多邊形非圓形輪廓，該多邊形非圓形輪廓具有圓形的邊角區(qū)域。此種類型的連接元件顯示在DE102009006775A1中的圖5A和圖5B中。正如在相關的說明書中描述的，非圓形輪廓產(chǎn)生自由空間，該自由空間用于移除碎屑和磨損顆粒。另外，在英國專利說明書732203中已經(jīng)公開了驅(qū)動到金屬中的錨固彈丸。此彈丸具有驅(qū)動到金屬中的心軸，并且顯示相對較短的和稍微傾斜的筋部(ribs)，這些筋部彼此毗鄰地緊密地設置，從而保證此彈丸以特定的緊固方式錨固在金屬中。
本發(fā)明是一種用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個板狀件的連接元件。本發(fā)明的目的是在摩擦焊接過程中特別地產(chǎn)生用于移除材料的空間——為了這個目的同樣需要施加力——藉此可以將該材料排出。根據(jù)本發(fā)明，通過如下方式實現(xiàn)非圓形輪廓為螺線狀結(jié)構(gòu)，并且在非圓形輪廓中邊角區(qū)域沿著心軸延伸，邊角區(qū)域形成螺段(pitch)，該螺段的長度短于一個完整的螺線圈的長度。通過非圓形輪廓的螺線狀結(jié)構(gòu)，位于邊角區(qū)域之間的凹部以如下的方式延伸凹部的螺線狀結(jié)構(gòu)特別地引導所移除的材料從摩擦焊接部位離開。同時，在連接元件的旋轉(zhuǎn)過程中凹部的螺線式的引導使得所移除的材料以吸出的方式從焊接部位離開。如此可以阻止由于熔化材料過多而發(fā)生聚集和/或阻塞，并且保證連接元件和下部板狀件之間的連接以特定的可靠的方式實現(xiàn)。非圓形輪廓的螺段可以構(gòu)造為右手螺旋或者左手螺旋。這取決于在摩擦焊接過程中連接元件的旋轉(zhuǎn)方向。優(yōu)選地，螺段的方向選擇為與摩擦焊接過程中的旋轉(zhuǎn)方向一致。附圖
示出了本發(fā)明的實施方式。詳細地，圖I是具有頭部的包括卡圈和與卡圈相連接的心軸的用于實現(xiàn)摩擦焊接連接的連接元件的視圖，所述心軸具有由線條表示的圓形邊角區(qū)域；圖2是圖I中的連接元件以及兩個板狀的上部元件和一個板狀的下部元件的視圖，其中連接元件已經(jīng)通過熔化工藝穿透兩個上部元件；圖3是同樣的連接元件的視圖，其中心軸已經(jīng)完全穿透兩個上部板狀件，并且已經(jīng)部分穿透下部板狀件并完成了與下部板狀件的摩擦焊接連接；圖4是沿圖I中的IV - IV線剖開的剖視圖，其中，一方面顯示剖視圖中的心軸的材料，還顯示一相對于的虛線的圓形線一在圓形邊角區(qū)域之間的凹槽部；以及圖5顯示基本上與圖I相同的視圖，只是其中邊角區(qū)域的螺段沿著相反的方向延伸。圖I示出了連接元件1，該連接元件I包括心軸2和與該心軸2相連接的卡圈3。在心軸2的遠離卡圈3的側(cè)面上，心軸2以截錐體4終止，這在摩擦焊接工藝中具有特定的對心效果。不過，也可以將心軸2設置為具有平面端面。沿著心軸2傾斜延伸畫出的兩條線5a和5b表示圓形的邊角區(qū)域，邊角區(qū)域之間限定出自由空間，下文將結(jié)合圖4更加詳細地對自由空間的效果和結(jié)構(gòu)進行說明。邊角區(qū)域5a和5b相對于連接元件I的縱向軸線傾斜地延伸，表示邊角區(qū)域5a和5b的結(jié)構(gòu)是在通過較少的偏置量而延伸的情形中所形成的螺線的形式。更準確地，沿著心軸2的長度的邊角區(qū)域5a和5b的偏置量短于一個完整的螺線圈的長度。因此螺線圈5a和5b是螺段(pitch)，螺線圈5a和5b每一個都短于一個完整的螺線圈所具有的長度。圖I示意性地示出了邊角區(qū)域的偏置量，即，通過從邊角區(qū)域5a和5b的端部延伸到距離6的點劃線，直接顯示實際的偏置量。圖2顯示的是連接元件I以及兩個上部板狀件7、8和基板9。在此情況中，例如，板狀件7和8可以是鋁板，而基板9是鋼板。在此視圖中，通過施壓和旋轉(zhuǎn)，連接元件I的心軸2完全穿透兩個板狀件7和8，使得板狀件的材料熔化。圖2顯示心軸2處于這樣的位置心軸2的截錐體4抵靠基板9并且通過在這一點的旋轉(zhuǎn)和施壓的影響使得錐體的材料熔化。根據(jù)對基板9所選擇的材料，可以熔化到一定的程度，由此產(chǎn)生摩擦焊接連接。圖3顯示圖2中示出的工藝的最終狀態(tài)，其中連接元件I以已知的方式完成了與·基板9的摩擦焊接連接10。因此，現(xiàn)在三個板狀件7、8、9彼此牢固地連接，即，從基板9沿著整個連接元件I直到連接元件I的卡圈3。也就是說，完成了這些部件的固態(tài)連接。應該注意到的是，根據(jù)連接部件的最終構(gòu)造，還可以僅使用單個的板狀件來代替所述的兩個上部板狀件7和8。圖4是沿著圖I中的IV - IV線剖開的剖視圖，并且示出了心軸2的形狀。為了更清楚地顯示非圓形輪廓的實施方式，在圖4中畫出了虛線的圓形線14。容納在此圓形線14中的是沿著圖I的IV — IV線剖開的剖視圖，表示心軸2的外部形狀。如圖4中所示，心軸4具有5個圓形邊角區(qū)域，其中的兩個邊角區(qū)域標記為5a和5b。在這些邊角區(qū)域之間，當如圖2中所示的心軸2穿透板狀件7和8的材料時，圖4中的非圓形實施方式具有由此產(chǎn)生的凹部15。這些凹部15可以用于將從板狀件7和8以及從摩擦焊接部位10移除的材料排出。圖5是與圖I的連接元件相似的連接元件11的示意圖，該連接元件包括卡圈12和心軸13，心軸13具有示意性地示出的位于心軸13外表面上的邊角區(qū)域14a和14b。正如在圖5中清楚地顯示的那樣，邊角區(qū)域14a和14b沿著與圖I中的邊角區(qū)域5a和5b的螺段相反的螺段延伸?；谠谀Σ梁附庸に囍械母鱾€連接元件的旋轉(zhuǎn)的方向來選擇螺段的各自的方向，即在這樣的方式中螺段的方向與各個心軸2或者13的旋轉(zhuǎn)方向一致，正如在螺旋鉆中的一樣。這就是說，對于根據(jù)圖I的連接元件，其旋轉(zhuǎn)方向可以與右手螺旋相似，而當使用圖5中所示的類型的連接元件時，用于摩擦焊接工藝的旋轉(zhuǎn)方向可以是相反的形式，即與左手螺旋相似。附圖標記列表I.連接元件2.心軸3.相連接的卡圈4.截錐體5.圓形邊角區(qū)域5a和5b6·距離7.上部板狀件
8.上部板狀件9.基板10.摩擦焊接連接11.連接元件12.卡圈13.心軸 14.圓形邊角區(qū)域14a和14b15.凹部
權利要求
1.一種用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個板狀件(8，9)的連接元件(1)，該連接元件(I)包括旋轉(zhuǎn)的和施壓的心軸(2，13 )，該心軸(2，13 )的長度與上部元件(7，8 )的厚度相適應，使得所述心軸穿透所述上部元件(7，8)，并且所述心軸(2，13)具有多邊形的非圓形輪廓，該非圓形輪廓具有圓形的邊角區(qū)域(5a，5b)，其特征在于，所述非圓形輪廓具有螺線狀結(jié)構(gòu)，沿著所述心軸(2)延伸的所述邊角區(qū)域形成螺段，該螺段的長度短于一個完整的螺線圈的長度。
2.根據(jù)權利要求I所述的連接元件，其特征在于所述螺段以右手螺旋的方式延伸。
3.根據(jù)權利要求I所述的連接元件，其特征在于所述螺段以左手螺旋的方式延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個板狀件(8，9)的連接元件(1)，該連接元件包括旋轉(zhuǎn)的和施壓的心軸(2，13)，該心軸的長度與上部元件(7，8)的厚度相適應，使得心軸穿透上部元件(7，8)，并且所述心軸具有多邊形的非圓形輪廓，該非圓形輪廓具有圓形的邊角區(qū)域(5a，5b)。非圓形輪廓具有螺線狀結(jié)構(gòu)并且具有螺段，該螺段的長度短于一個完整的螺線圈的長度。
文檔編號B23K20/12GK102947044SQ201180030982
公開日2013年2月27日 申請日期2011年6月21日 優(yōu)先權日2010年6月23日
發(fā)明者E·克里斯特, J·蒂姆, M·馬爾瓦爾特, G·杜比爾, S·澤比史, N·奧詩曼, M·外爾科邁斯特 申請人:伊卓特有限兩合公司