專利名稱:結(jié)構(gòu)體的制作方法和結(jié)構(gòu)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種通過(guò)摩擦攪拌連接將擠壓型材連接,來(lái)制作結(jié)構(gòu)體例如車輛的方法。
背景技術(shù):
如特開(kāi)平9-309164號(hào)公開(kāi)(EP-0797043A2)所示,摩擦攪拌連接方法是使插入連接部的圓棒(稱作轉(zhuǎn)動(dòng)體)轉(zhuǎn)動(dòng),并沿連接線移動(dòng),使連接部發(fā)熱并軟化,成塑性流動(dòng),冷卻固化而連接的方法。轉(zhuǎn)動(dòng)體由插入連接部的小直徑部和位于外部的大直徑部構(gòu)成。大小直徑部同軸。對(duì)大直徑部側(cè)驅(qū)動(dòng)使其作轉(zhuǎn)動(dòng)。小直徑部和大直徑部的邊界局部插入到連接部?jī)?nèi)。由摩擦攪拌連接方法進(jìn)行的連接適用于對(duì)接部、重疊部。
如上述現(xiàn)有技術(shù)的圖7所示,在被連接部件的連接部處設(shè)計(jì)向轉(zhuǎn)動(dòng)體側(cè)突出的突出部,而使該部分連接。
特公平6-45340號(hào)公報(bào)披露了鐵路車輛的制作方法。在鐵路車輛的制作中,通過(guò)焊接鋁合金擠壓型材來(lái)制作車體。擠壓型材在其面板的一個(gè)表面上設(shè)有多個(gè)筋條,把沒(méi)有筋條的那一面朝下地放置于操作臺(tái)上,從筋條側(cè)進(jìn)行熔接。這種熔接會(huì)在內(nèi)側(cè)產(chǎn)生焊縫。
因?yàn)槭箾](méi)有筋條的一側(cè)朝著車體的外側(cè),所以要對(duì)上述相反側(cè)的焊縫切削使其光滑。其次,對(duì)上述外側(cè)進(jìn)行細(xì)磨(hairline)加工。若需要,還要進(jìn)行透明噴漆。或者,切削焊縫后,涂抹膩?zhàn)?,進(jìn)行噴漆。
在以熔接制作車體的方法中,由于必須對(duì)車體外側(cè)的焊縫進(jìn)行切削,所以加工步驟增多。另外,由于要進(jìn)行焊接,因此,材料溫度極高,車體會(huì)變形,裝飾效果變差。在不向車體噴漆,以細(xì)磨加工方式最后完成加工時(shí),肉眼能夠觀察到熔接部位的焊縫,裝飾效果極差。該焊縫寬度不同,有時(shí)看上去呈彎曲狀。如上理由導(dǎo)致裝飾效果差。在細(xì)磨加工后進(jìn)行透明噴漆的情況也一樣。
本發(fā)明的目的在于利用摩擦攪拌連接方法制作裝飾效果較好的車體等的結(jié)構(gòu)體。
上述目的按如下方式完成使二個(gè)部件的面板的端部彼此對(duì)接,只從一個(gè)表面?zhèn)葘?duì)面板的端部彼此進(jìn)行摩擦攪拌連接,對(duì)進(jìn)行了上述摩擦攪拌連接側(cè)的相反側(cè)的表面,進(jìn)行拋光研磨或噴砂加工或涂漆,把該表面加工成結(jié)構(gòu)體的外表面。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明
圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的摩擦攪拌連接接頭的縱斷面圖。
圖2是摩擦攪拌連接后的接頭的縱斷面圖。
符號(hào)說(shuō)明20-轉(zhuǎn)動(dòng)體,30-連接焊縫,40-操作臺(tái),100-擠壓型材,101-面板,102-突出部,105-筋條。
實(shí)施本發(fā)明的最佳形式根據(jù)圖1至圖2說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。該例是適用于鐵路車輛的車體上的情況。被連接部件是金屬部件,例如,鋁合金制的擠壓型材100。通過(guò)連接多個(gè)型材100,就能構(gòu)成鐵路車輛車體的車身側(cè)面構(gòu)件,車頂構(gòu)件,端部構(gòu)件和底盤構(gòu)件。在形成車身側(cè)面構(gòu)件,車頂構(gòu)件和底盤構(gòu)件的情況下,型材100的最大長(zhǎng)度是與車體長(zhǎng)度相同。型材100的長(zhǎng)度方向朝著車體的長(zhǎng)度方向。端部構(gòu)件構(gòu)成車體長(zhǎng)度方向的端部。
型材100由面板101和設(shè)在該板一側(cè)的多個(gè)筋條105構(gòu)成。在筋條105的前端上設(shè)置與面板平行的板106。將多個(gè)型材連接后,在板106上焊接柱、車身彎梁、機(jī)器安裝座等。對(duì)于車體的車身側(cè)面構(gòu)件,車頂構(gòu)件,端部構(gòu)件的情況,筋條105側(cè)是車內(nèi)側(cè),另一面?zhèn)仁擒囃鈧?cè)。
在型材100和型材100連接的端部上具備向筋條105側(cè)突出的突出部102。突出部102具有一定程度的寬度和厚度。突出部102可稱作為厚壁部。端部是與面板101垂直的垂直面。
在進(jìn)行摩擦攪拌連接時(shí),把多個(gè)型材100、100以筋條105側(cè)朝上地放置到操作臺(tái)40上。使型材100的端部垂直面彼此接觸。在該狀態(tài)下,將型材100、100限制在操作臺(tái)40上。操作臺(tái)40位于端部垂直面的下方。當(dāng)連接時(shí),從上方用臺(tái)鉗和裝置向下壓,將型材100、100壓住在操作臺(tái)40上。型材100、100端部間的間隙被壓小。放置在操作臺(tái)40上的型材100的數(shù)量是2個(gè)或2個(gè)以上。
在此狀態(tài)下進(jìn)行摩擦攪拌連接。該裝置具有滾子,當(dāng)連接時(shí),上述滾子隨著摩擦攪拌連接用的轉(zhuǎn)動(dòng)體20的移動(dòng)而移動(dòng)。滾子位于轉(zhuǎn)動(dòng)體20的移動(dòng)方向的前后位置上。滾子壓住突出部102、102的左右或突出部的上面。
轉(zhuǎn)動(dòng)體20是在一大直徑圓棒的前端上設(shè)置有小直徑的小直徑部21的部件。轉(zhuǎn)動(dòng)體20的大直徑部20A和小直徑部21的邊界20B成為向大直徑部20A側(cè)凹入的圓弧狀。小直徑部21是螺子。連接是這樣進(jìn)行的使轉(zhuǎn)動(dòng)體20轉(zhuǎn)動(dòng),小直徑部21插入部件100、100內(nèi),并沿連接線移動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體20的軸心相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)體20的移動(dòng)方向,應(yīng)使大直徑部20A側(cè)向后方傾斜。因此,邊界20B的后端嵌入部件100、100內(nèi),而其前端位于突出部102、102上表面(圖1上方)的外側(cè)上(上方)。邊界20B的后端位于突出部102、102和非突出部的面板101的外表面101C(筋條105側(cè)的面,圖1中上方)之間。上述[后端]、[前端]等以轉(zhuǎn)動(dòng)體20的移動(dòng)方向?yàn)榛鶞?zhǔn)。小直徑部21的前端不貫通型材100、100。小直徑部21的前端位于操作臺(tái)40的附近。
2個(gè)突出部102、102的上表面總寬度大于轉(zhuǎn)動(dòng)體20的大直徑部20A的直徑。2個(gè)突出部的寬度相同。轉(zhuǎn)動(dòng)體20的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心與2個(gè)突出部的寬度中心相吻合。
雖然型材100、100的端部彼此接觸著,但因型材100很長(zhǎng),仍存在不接觸的部分。金屬?gòu)耐怀霾?02、102流出填入間隙內(nèi)。突出部側(cè)102、102側(cè)的連接焊縫30的外表面(在圖2的上面)從周圍的突出部102、102向內(nèi)凹。連接焊縫30的外表面是接近于圓弧狀,中央凹進(jìn)。連接后,對(duì)通過(guò)連接得到的結(jié)構(gòu)體進(jìn)一步用摩擦攪拌連接或通常的焊接方式進(jìn)行連接制成車體。構(gòu)成車體后,對(duì)車體的外面?zhèn)鹊谋匾课?,例如,車身?cè)面構(gòu)件,端部構(gòu)件的外面進(jìn)行細(xì)磨加工完成。特別,能夠獲得表面裝飾美觀的車身側(cè)面構(gòu)件。
對(duì)于摩擦攪拌連接,雖然小直徑部21的前端不與操作臺(tái)40接觸,但小直徑部21產(chǎn)生的影響將影響到小直徑部21前端下方。金屬流向2個(gè)型材100、100間的間隙。該間隙應(yīng)該變小。因此,2個(gè)型材100、100在板厚方向被實(shí)質(zhì)性地連接在一起。由于型材100的外表面?zhèn)?突出部102的相反側(cè)的面,筋條105的相反側(cè)的面,圖1中下面?zhèn)?通過(guò)細(xì)磨加工,而被切削掉若干,即使有若干未連接部,但肉眼已不能察覺(jué)。即使少許金屬?gòu)男筒?00、100的對(duì)接面的間隙處流出到面板101的外表面?zhèn)?,通過(guò)細(xì)磨加工而能將它們切削掉。通過(guò)相應(yīng)的作業(yè)管理,即不發(fā)生上述未連接部,上述金屬不流出,在對(duì)接部的外表面?zhèn)炔划a(chǎn)生臺(tái)階,就可以不必要用其它手段進(jìn)行切削。因而,能夠提供通過(guò)從筋條側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌連接,只做細(xì)磨加工的車體。
對(duì)通常焊接的情況,即使切削突出的焊縫,但因焊條材質(zhì)焊縫會(huì)變色,如果進(jìn)行細(xì)磨加工,焊縫就容易看見(jiàn),裝飾效果不好。即使焊條的材質(zhì)與母材相同,焊縫也容易看見(jiàn)。但是由于摩擦攪拌連接不增加其它材料,且溫度低,這種變色情況不易發(fā)生,連接部難以看見(jiàn),可提高裝飾效果。
摩擦攪拌連接形成的連接縫的寬度保持一定,且為直線,與通常的焊縫相比,其裝飾效果極好。
由于摩擦攪拌連接不是融化型材,因此溫度較低,可以減小連接部附近的面板的平整度變形。
由于突出部102不是作為外面?zhèn)龋虼?,可不?duì)該突出部102切削,價(jià)格可更便宜。在通常焊接的情況下,由于在下面會(huì)產(chǎn)生焊縫(反焊縫),必須要對(duì)進(jìn)行切削。但是,若按上述實(shí)施例所示方式連接,則不需要對(duì)焊縫切削,可降低價(jià)格。
根據(jù)具體情況,之后進(jìn)行透明噴漆。
細(xì)磨加工是這樣的一種加工方法,即如使外表面上繞設(shè)了金剛砂布片的圓住轉(zhuǎn)動(dòng),來(lái)切削面板,接著,使繞有多根線的圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)再次對(duì)面板進(jìn)行切削的方法。因此,這可以說(shuō)是拋光研磨中的一種。也可以用拋光研磨來(lái)代替細(xì)磨加工。也可以用噴砂加工來(lái)代替。例如??梢岳貌Aт撝檫M(jìn)行亞光處理。
如上所述,通過(guò)摩擦攪拌連接制作車身側(cè)面構(gòu)件,端部構(gòu)件,再將它們組裝構(gòu)成車體,在車體外面上進(jìn)行拋光研磨或噴砂加工,能夠提供裝飾良好,價(jià)格便宜的車體。特別,易看得見(jiàn)的車身側(cè)面構(gòu)件應(yīng)用更好。
在不需要進(jìn)行透明噴漆的情況下,就不必切削焊縫,從而,可大幅度減少制作工序。這是如果與把突出部102、102側(cè)作為車輛外表面?zhèn)鹊那闆r相比,能夠非常容易理解的。
可以使從型材100的端部(突出部102)到其相鄰的筋條105處的面板101的整個(gè)板厚比其它部分(例如,筋長(zhǎng)105和筋條105之間)的面板101厚。
若摩擦攪拌連接,則連接焊縫處的板厚變薄,但如果強(qiáng)度足夠,也可適用于無(wú)突出部的部件。當(dāng)然,摩擦攪拌連接是從非外表面(例如筋條側(cè))處進(jìn)行。
可以使2個(gè)型材100、100的對(duì)接部向筋條側(cè)擴(kuò)大方向傾斜而呈V狀,但必須增大來(lái)自突出部102、102的金屬移動(dòng)量。另外,還可以使對(duì)接部的面板101、101的外表面?zhèn)?圖1的下面?zhèn)?局部呈反V字狀。
上述實(shí)施例雖然以細(xì)磨加工為前提,但也可以不采用細(xì)磨加工,而是進(jìn)行通常的噴漆加工。
本實(shí)施例也適用于連接中空擠壓型材,制作結(jié)構(gòu)體和車體的場(chǎng)合。中空擠壓型材如上述特開(kāi)平9-309164號(hào)公報(bào)(EP0797043A2)所示,是由2塊平行面板和連接兩者的多個(gè)筋條構(gòu)成。如現(xiàn)有技術(shù)的圖7所示,在對(duì)接部上具有向型材外表面?zhèn)韧怀龅耐怀霾?。突出部位于型材雙方的外表面。如上述實(shí)施例,從突出部側(cè)通過(guò)摩擦攪拌連接方式連接。連接焊縫的外表面?zhèn)任挥诜峭怀霾康耐鈧?cè)。連接后,對(duì)成為車體外表面?zhèn)鹊哪且煌怀霾窟M(jìn)行切削。切削到與面板處于同一平面內(nèi)。因此,在車體的外表面?zhèn)壬喜淮嬖诎纪?。之后,?duì)該表面進(jìn)行細(xì)磨加工直到完成。
在這種情況下,要切削由摩擦攪拌連接形成的連接部。根據(jù)上述理由,因摩擦攪拌連接部幾乎不變色,所以切削連接部后作為外表面,其裝飾仍很好。
如上述特開(kāi)平9-300164(EP0797043A2)號(hào)公報(bào)的圖9所示,也可適用于從一側(cè)摩擦攪拌連接中空擠壓型材的場(chǎng)合。這種場(chǎng)合應(yīng)使中空押出型的一個(gè)面板向相鄰的中空擠壓型材側(cè)突出。從另一面板側(cè)按上述圖1及圖2所示方式對(duì)該突出的面板彼此進(jìn)行摩擦攪拌連接。接著,借助于第3板通過(guò)摩擦攪拌連接使另一方的面板彼此連接。對(duì)上述突出的面板的外表面?zhèn)?與進(jìn)行摩擦攪拌連接的面相反的面)進(jìn)行細(xì)磨加工。突出的面板的外面?zhèn)瘸蔀槿缟鲜鰣D2所示的平坦面。
本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于專利申請(qǐng)范圍的各權(quán)利要求記載的文字或解決問(wèn)題的手段所記載的文字,而是還涉及從業(yè)者根據(jù)該構(gòu)思容易變換的范圍內(nèi)。
本發(fā)明能夠提供利用摩擦攪拌連接方法裝飾效果很好的結(jié)構(gòu)體。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于將2個(gè)部件的面板端部彼此對(duì)接,只從一個(gè)表面對(duì)上述面板的端部彼此進(jìn)行摩擦攪拌連接,對(duì)與進(jìn)行上述摩擦攪拌連接側(cè)的相反側(cè)表面進(jìn)行拋光研磨或噴砂加工,將該表面做成結(jié)構(gòu)體外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于上述拋光研磨或噴砂加工是細(xì)磨加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于上述面板在上述端部具有向上述一個(gè)表面?zhèn)韧怀龅暮癖诓?,并將該厚壁部彼此?duì)接,從上述厚壁部進(jìn)行上述摩擦攪拌連接。
4.一種結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于將面板的一個(gè)面上具有多個(gè)筋條的2個(gè)部件以沒(méi)有上述筋條的面向下地放置到操作臺(tái)上,且使上述面板的端部彼此對(duì)接,只從上述筋條側(cè)對(duì)上述面板的端部彼此進(jìn)行摩擦攪拌連接,該摩擦攪拌連接以金屬不會(huì)流出到?jīng)]有上述筋條的側(cè)面下方的方式進(jìn)行,對(duì)沒(méi)有上述筋條的表面進(jìn)行拋光研磨或噴砂加工,把該面加工成結(jié)構(gòu)體的外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于上述拋光研磨或噴砂加工是細(xì)磨加工。
6.一種結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于將第一部件的面板的端部的突出部和第二部件的面板的端部的突出部對(duì)接,從上述突出部側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌連接,切削上述突出部,使其與其它部位的上述面板實(shí)質(zhì)上處于同一平面上,和對(duì)具有上述突出部的那側(cè)的表面進(jìn)行研磨或拋光加工,把該面加工成結(jié)構(gòu)體的外表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于上述拋光研磨或噴砂加工是細(xì)磨加工。
8.一種結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于準(zhǔn)備好用多根筋條連接在2塊面板之間的一個(gè)面板比另一面板的端部更為突出的2個(gè)部件,把上述一個(gè)面板的端部彼此對(duì)接,從上述另一面板側(cè)對(duì)上述對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌連接,通過(guò)第3板連接2塊上述另一側(cè)的面板,對(duì)上述一個(gè)面板的外面?zhèn)冗M(jìn)行拋光研磨或噴砂加工,把該外表面?zhèn)燃庸こ山Y(jié)構(gòu)體的外表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于上述拋光研磨或噴砂加工是細(xì)磨加工。
10.一種車體的制造方法,其特征在于將2個(gè)部件的面板端部彼此對(duì)接,只從一個(gè)表面對(duì)上述面板的端部彼此進(jìn)行摩擦攪拌連接,對(duì)與進(jìn)行上述摩擦攪拌連接側(cè)的相反側(cè)表面進(jìn)行拋光研磨或噴砂加工,將該表面做成結(jié)構(gòu)體外表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于上述拋光研磨或噴砂加工是細(xì)磨加工。
12.一種車體的制造方法,其特征在于將第一部件的面板的端部的突出部和第二部件的面板的端部的突出部對(duì)接,從上述突出部側(cè)進(jìn)行摩擦攪拌連接,切削上述突出部,使其與其它部位的上述面板實(shí)質(zhì)上處于同一平面上,和對(duì)具有上述突出部的那側(cè)的表面進(jìn)行研磨或拋光加工,把該面加工成結(jié)構(gòu)體的外表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于上述拋光研磨或噴砂加工是細(xì)磨加工。
14.一種車體的制造方法,其特征在于準(zhǔn)備好用多根筋條連接在2塊面板之間的一個(gè)面板比另一面板的端部更為突出的2個(gè)部件,把上述一個(gè)面板的端部彼此對(duì)接,從上述另一面板側(cè)對(duì)上述對(duì)接部進(jìn)行摩擦攪拌連接,通過(guò)第3板連接2塊上述另一側(cè)的面板,對(duì)上述一個(gè)面板的外面?zhèn)冗M(jìn)行拋光研磨或噴砂加工,把該外表面?zhèn)燃庸こ山Y(jié)構(gòu)體的外表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)體的制造方法,其特征在于上述拋光研磨或噴砂加工是細(xì)磨加工。
16.一種車體,其特征在于2個(gè)部件端部彼此通過(guò)摩擦攪拌連接方式連接,對(duì)由上述摩擦攪拌連接的連接部的一個(gè)表面進(jìn)行拋光研磨或噴砂加工處理,該表面是結(jié)構(gòu)體的外表面。
17.一種結(jié)構(gòu)體,該結(jié)構(gòu)體以權(quán)利要求16所述的車體為基礎(chǔ),上述連接部是面板和面板的對(duì)接部,上述摩擦攪拌連接從另一面?zhèn)冗M(jìn)行。
18.一種結(jié)構(gòu)體,其特征在于第一部件和第二部件是通過(guò)摩擦攪拌連接方式將第一部件和第二部件的2個(gè)面雙方連接起來(lái),上述一部件的面的連接焊縫和非連接縫是在同一平面內(nèi),該另一部件的面經(jīng)拋光研磨或噴砂加工,該面是結(jié)構(gòu)體的外表面。
19.一種結(jié)構(gòu)體,其特征在于具有用多根筋條連接在2塊面板之間的一個(gè)面板比另一面板的端部更為突出的2個(gè)部件,從面板的另一側(cè)通過(guò)摩擦攪拌連接方式連接上述一側(cè)的兩塊面板,通過(guò)第3板連接上述另一側(cè)的2塊面板,對(duì)上述一個(gè)面板的外面?zhèn)冗M(jìn)行拋光研磨或噴砂加工,把該外表面?zhèn)燃庸こ山Y(jié)構(gòu)體的外表面。
20.一種車體,其特征在于2個(gè)部件端部彼此通過(guò)摩擦攪拌連接方式連接,對(duì)由上述摩擦攪拌連接的連接部的一個(gè)表面進(jìn)行拋光研磨或噴砂加工處理,該表面是結(jié)構(gòu)體的外表面。
21.一種車體,其特征在于第一部件和第二部件是通過(guò)摩擦攪拌連接方式將該第一部件和第二部件的2個(gè)面雙方連接起來(lái),上述一部件的面的連接焊縫和非連接縫是在同一平面內(nèi),該另一部件的面經(jīng)拋光研磨或噴砂加工,該面是結(jié)構(gòu)體的外表面。
22.一種結(jié)構(gòu)體,其特征在于具有用多根筋條連接在2塊面板之間的一個(gè)面板比另一面板的端部更為突出的2個(gè)部件,從面板的另一側(cè)通過(guò)摩擦攪拌連接方式連接上述一側(cè)的兩塊面板,通過(guò)第3板連接上述另一側(cè)的2塊面板,對(duì)上述一個(gè)面板的外面?zhèn)冗M(jìn)行拋光研磨或噴砂加工,把該外表面?zhèn)燃庸こ山Y(jié)構(gòu)體的外表面。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于在通過(guò)摩擦攪拌連接方式連接在面板的一個(gè)表面上具有筋條的車體的情況下能夠提高車的裝飾性能降低制作成本。具體地說(shuō),將在面板101的一側(cè)上具有多個(gè)筋條105的多塊擠壓型材100以沒(méi)有筋條105的表面朝下地放置在操作臺(tái)40上,并使型材100,100的端部彼此對(duì)接,接著,從上方由轉(zhuǎn)動(dòng)體20對(duì)型材100的端部彼此進(jìn)行摩擦攪拌連接,然后,對(duì)沒(méi)有筋條105的那一側(cè)進(jìn)行細(xì)磨加工,制作成車體外表面。實(shí)質(zhì)上,這種車體不需要對(duì)連接縫進(jìn)行切削加工,可以降低成本的同時(shí)提高車體的裝飾效果。
文檔編號(hào)B23K20/12GK1297391SQ9980514
公開(kāi)日2001年5月30日 申請(qǐng)日期1999年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月16日
發(fā)明者江角昌邦, 佐藤章弘, 福寄一成 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所