BR112019002400B1

BR112019002400B1 - Método de soldagem por fricção e aparelho de soldagem por fricção

Info

Publication number: BR112019002400B1
Application number: BR112019002400-0A
Authority: BR
Inventors: Ryo Onose
Original assignee: Nittan Valve Co., Ltd
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2022-04-12
Also published as: CN109414781A; CN109414781B; JPWO2018029812A1; BR112019002400A2; TWI644748B; BR112019002400B8; US20190168335A1; US11298776B2; WO2018029812A1; JP6704996B2; PL428886A1; TW201806686A; PL239029B1

Abstract

A presente invenção fornece um método de soldagem por fricção capaz unir de modo apropriado uma peça de trabalho e uma outra peça de trabalho enquanto que assegurando um processo de fricção executado de modo apropriado. Uma superfície de extremidade de uma peça de trabalho (W1) e uma superfície de extremidade de uma peça de trabalho (W2) são giradas relativamente enquanto estando colocadas em contato uma com a outra em um estado no qual uma força de compressão é aplicada a fim de gerar um calor de fricção em uma interface de junta das peças de trabalho (W1, W2), e subsequentemente, após parar a rotação relativa das peças de trabalho (W1, W2), uma pressão de interrupção (P2) é aplicada às peças de trabalho (W1, W2). Quando a superfície de extremidade da peça de trabalho (W1) e a superfície de extremidade da peça de trabalho (W2) estão colocadas em contato uma com a outra, uma força de compressão (P) a ser usada não alcança um valor limite inferior (Pbl) de uma força de compressão de curvamento que causa curvamento da peça de trabalho (W1) em relação à peça de trabalho (W2), enquanto o calor de fricção causa uma deformação plástica entre (...).

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção diz respeito a um método de soldagem por fricção e um aparelho de soldagem por fricção.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[002] Um método de soldagem por fricção é amplamente conhecido como um método de unir peças de trabalho umas às outras, tal como descrito nos Documentos de Patente 1 e 2. Neste método de soldagem por fricção, superfícies de extremidades de ambas as peças de trabalho são giradas relativamente enquanto que sendo colocadas em contato uma com a outra em um estado no qual uma força de compressão é aplicada a fim de gerar um calor de fricção em uma interface de junta das peças de trabalho (processo de fricção), e subsequentemente, após parar a rotação relativa das peças de trabalho, uma pressão de interrupção é aplicada às peças de trabalho para integrar as peças de trabalho uma à outra (processo de interrupção). Portanto, quando este método de soldagem por fricção é usado, uma fonte de calor a não ser o calor de fricção não é exigida, e não é necessário usar uma haste de soldagem ou um fundente.

DOCUMENTOS DO ESTADO DA TÉCNICA Documentos de Patente

[003] Documento de Patente 1: publicação de patente aberta japonesa 9-47885; Documento de Patente 2: publicação de patente aberta japonesa 11-156562.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problema a Ser Resolvido Pela Invenção

[004] Entretanto, o método de soldagem por fricção pode causar um fenômeno em que uma peça de trabalho é unida a outra peça de trabalho em um estado curvado durante processamento, e é necessário impedir com segurança o fenômeno.

[005] A presente invenção foi concebida por causa das situações ao focalizar em uma força de compressão e em uma condição de superfície de extremidade de uma peça de trabalho, e por esta razão um primeiro objetivo da presente invenção é fornecer um método de soldagem por fricção capaz de unir precisamente uma peça de trabalho e a outra peça de trabalho sem causar uma relação curvada enquanto que assegurando um processo de fricção executado de modo apropriado.

[006] Um segundo objetivo é fornecer um aparelho de soldagem por fricção ao qual o método de soldagem por fricção é aplicado especificamente.

Meios Para Resolver o Problema

[007] Para alcançar o primeiro objetivo, a presente invenção é configurada com (1) a (5) a seguir. (1) Um método de soldagem por fricção de girar relativamente uma superfície de extremidade de uma peça de trabalho e uma superfície de extremidade da outra peça de trabalho enquanto estando colocadas em contato uma com a outra em um estado no qual uma força de compressão é aplicada a fim de gerar um calor de fricção em uma interface de junta das peças de trabalho, subsequentemente parar a rotação relativa das peças de trabalho e então aplicar uma pressão de interrupção às peças de trabalho, em que quando a superfície de extremidade de uma peça de trabalho e a superfície de extremidade da outra peça de trabalho são colocadas em contato uma com a outra, a força de compressão a ser usada não alcança um valor limite inferior de uma força de compressão de curvamento que causa curvamento da uma peça de trabalho em relação à outra peça de trabalho, enquanto o calor de fricção causa uma deformação plástica entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho de acordo com a força de compressão e a rotação relativa entre as peças de trabalho.

[008] De acordo com esta configuração, focalizando a atenção no fato de que a força de compressão e o estado de superfície de extremidade das peças de trabalho são fatores que causam o curvamento da uma peça de trabalho em relação à outra peça de trabalho quando a superfície de extremidade de uma peça de trabalho e a superfície de extremidade da outra peça de trabalho são colocadas em contato uma com a outra, a força de compressão a ser usada não alcança o valor limite inferior da força de compressão de curvamento que causa curvamento da uma peça de trabalho em relação à outra peça de trabalho no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho, de maneira que a uma peça de trabalho e a outra peça de trabalho podem ser impedidas de ficar em um estado curvado ao ajustar (reduzir) a força de compressão mesmo quando a influência do estado de superfície de extremidade das peças de trabalho se torna mais proeminente. Por outro lado, ao mesmo tempo, uma vez que o calor de fricção causa uma deformação plástica entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho de acordo com a força de compressão e a rotação relativa entre as peças de trabalho, o estado de superfície de extremidade propriamente dito das peças de trabalho pode ser corrigido para existir como um estado que não causa fenômeno de curvamento na uma peça de trabalho e na outra peça de trabalho, e subsequentemente a força de compressão pode ser tornada maior que a força de compressão no tempo de contato entre as superfícies de extremidades de ambas as peças de trabalho, de maneira que o calor de fricção exigido para o processo de fricção pode ser assegurado. Portanto, a presente invenção pode fornecer um método de soldagem por fricção capaz de unir precisamente uma peça de trabalho e a outra peça de trabalho sem causar uma relação curvada enquanto que assegurando um processo de fricção executado de modo apropriado. (2) De acordo com a configuração de (1), quando a superfície de extremidade de uma peça de trabalho e a superfície de extremidade da outra peça de trabalho são colocadas em contato uma com a outra, a força de compressão a ser usada está mais próxima do valor limite inferior da força de compressão de curvamento do que um valor limite superior de uma região na qual o calor de fricção não é gerado.

[009] De acordo com esta configuração, ao utilizar o fato de que quando uma tensão de escoamento é maior a temperatura para alcançar a tensão de escoamento se torna menor, a força de compressão pode ser aumentada tanto quanto possível para rapidamente deformar de forma plástica uma parte entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho. Portanto, um processo de correção do estado de superfície de extremidade de ambas as peças de trabalho pode ser terminado rapidamente. (3) De acordo com a configuração de (1), após as superfícies de extremidades das peças de trabalho serem colocadas em contato uma com a outra, pelo menos a força de compressão é tornada maior que a força de compressão no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho para tornar o calor de fricção maior que o calor de fricção no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho.

[010] De acordo com esta configuração, uma mudança para o processo de fricção original pode ser feita enquanto que impedindo uma relação de curvamento de ocorrer entre as peças de trabalho no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho, de maneira que as peças de trabalho podem ser unidas precisamente sem causar uma relação curvada. (4) De acordo com a configuração de (3), após as superfícies de extremidades das peças de trabalho serem colocadas em contato uma com a outra, o número de rotações relativas das peças de trabalho é tornado maior que o número de rotações relativas no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho.

[011] De acordo com esta configuração, não somente a força de compressão, mas também o número de rotações relativas das peças de trabalho pode ser tornado maior para aumentar a geração de calor de fricção, e mesmo se processamento exclusivo for executado no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho, o calor de fricção exigido no processo de fricção pode ser gerado com segurança. (5) De acordo com a configuração de (1), o número de rotações relativas das peças de trabalho é mantido constante enquanto o calor de fricção é gerado.

[012] De acordo com esta configuração, o número de rotações relativas das peças de trabalho pode ser estabelecido para um único número de rotações (estado estável) por todo o processo de fricção, de maneira que não somente uma peça de trabalho e a outra peça de trabalho podem ser unidas precisamente sem causar uma relação curvada enquanto que assegurando o processo de fricção executado de modo apropriado, mas também o controle de número de rotações pode ser simplificado.

[013] Para alcançar o segundo objetivo, a presente invenção é configurada com (6) a (9) a seguir. (6) Um aparelho de soldagem por fricção girando relativamente uma superfície de extremidade de uma peça de trabalho e uma superfície de extremidade da outra peça de trabalho enquanto estando colocadas em contato uma com a outra em um estado no qual uma força de compressão é aplicada a fim de gerar um calor de fricção em uma interface de junta das peças de trabalho, subsequentemente parando a rotação relativa das peças de trabalho e então aplicando uma pressão de interrupção às peças de trabalho, o aparelho de soldagem por fricção compreendendo: um par de dispositivos de retenção, cada um tendo uma parte de mandril retendo uma peça de trabalho e os dois arranjados com as partes de mandris confrontando uma à outra; uma fonte de acionamento de movimento associada em um modo acionável com pelo menos um dos dispositivos de retenção dispostos em par e deslocando as peças de trabalho retidas respectivamente pelas partes de mandris do par de dispositivos de retenção em uma direção de aproximação relativamente; uma fonte de acionamento rotativo associada em um modo acionável rotativamente com pelo menos uma das partes de mandris do par de dispositivos de retenção e girando relativamente as peças de trabalho retidas pelas partes de mandris; uma parte de detecção de força de compressão detectando uma força de compressão com a qual as superfícies de extremidades das peças de trabalho retidas pelas partes de mandris do par de dispositivos de retenção pressionam uma contra a outra; e uma unidade de controle controlando a fonte de acionamento de movimento e a fonte de acionamento rotativo com base em informação proveniente da parte de detecção de força de compressão quando as superfícies de extremidades das peças de trabalho retidas pelas partes de mandris do par de dispositivos de retenção são colocadas em contato uma com a outra, de maneira que a força de compressão das superfícies de extremidades das peças de trabalho pressionando uma contra a outra não alcança um valor limite inferior de uma força de compressão de curvamento que causa curvamento das peças de trabalho enquanto um calor de fricção gerado entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho causa uma deformação plástica entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho de acordo com a força de compressão e o número de rotações relativas entre as peças de trabalho.

[014] Esta configuração pode fornecer especificamente um aparelho usando o método de soldagem por fricção de acordo com (1). (7) De acordo com a configuração de (6), a unidade de controle é configurada para controlar a fonte de acionamento de movimento quando as superfícies de extremidades das peças de trabalho retidas pelas partes de mandris do par de dispositivos de retenção são colocadas em contato uma com a outra, de maneira que a força de compressão das superfícies de extremidades das peças de trabalho pressionando uma contra a outra é tornada mais próxima do valor limite inferior da força de compressão de curvamento do que um valor limite superior de uma região na qual o calor de fricção não é gerado.

[015] Esta configuração pode fornecer especificamente um aparelho usando o método de soldagem por fricção de acordo com (2). (8) De acordo com a configuração de (6), a unidade de controle é configurada para controlar a fonte de acionamento de movimento de maneira que, após as superfícies de extremidades das peças de trabalho serem colocadas em contato uma com a outra, pelo menos a força de compressão das superfícies de extremidades das peças de trabalho pressionando uma contra a outra é tornada maior que a força de compressão no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho.

[016] Esta configuração pode fornecer especificamente um aparelho usando o método de soldagem por fricção de acordo com (3). (9) De acordo com a configuração de (6), a unidade de controle inclui uma parte de armazenamento armazenando como informação de configuração o número de rotações da fonte de acionamento rotativo e a força de compressão no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho, e uma parte de controle controlando a fonte de acionamento de movimento e a fonte de acionamento rotativo com base na informação proveniente da parte de detecção de força de compressão e na informação de configuração armazenada na parte de armazenamento quando as superfícies de extremidades das peças de trabalho retidas pelas partes de mandris do par de dispositivos de retenção são colocadas em contato uma com a outra, a fim de pressionar as superfícies de extremidades das peças de trabalho uma contra a outra com uma força de compressão não alcançando o valor limite inferior da força de compressão de curvamento e para gerar um calor de fricção entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho de acordo com a força de compressão e o número de rotações relativas entre as peças de trabalho de tal maneira que uma deformação plástica ocorre entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho com base no calor de fricção.

[017] Esta configuração fornece mais especificamente o aparelho de soldagem por fricção de acordo com o (6) indicado anteriormente.

Efeito da Invenção

[018] A partir do exposto anteriormente, a presente invenção pode fornecer o método de soldagem por fricção capaz de unir precisamente uma peça de trabalho e a outra peça de trabalho sem causar uma relação curvada enquanto que assegurando o processo de fricção executado de modo apropriado.

[019] Adicionalmente, a presente invenção pode fornecer o aparelho de soldagem por fricção ao qual o método de soldagem por fricção é aplicado especificamente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[020] A figura 1 é um diagrama de configuração total de um aparelho de soldagem por fricção de acordo com uma modalidade.

[021] A figura 2 é um diagrama explanativo para explicar conteúdos de controle de uma unidade de controle implementando um método de soldagem por fricção comum.

[022] A figura 3 é uma vista de um estado no qual uma peça de trabalho está curvada em relação à outra peça de trabalho.

[023] A figura 4 é um diagrama explanativo de conteúdos de controle de uma unidade de controle implementando um método de soldagem por fricção de acordo com a modalidade.

[024] A figura 5 é um diagrama de condições de teste para confirmar um efeito de incorporar um processo de fricção preliminar.

[025] A figura 6 é um diagrama de resultados das condições de teste da figura 5.

[026] A figura 7 é um diagrama de avaliação dos resultados de testes da figura 6.

[027] A figura 8 é uma vista explanativa para explicar um método de medição para obter os resultados da figura 6.

[028] A figura 9 é uma vista explanativa para explicar que um momento de flexão está envolvido ao fazer com que uma peça de trabalho curve em relação à outra peça de trabalho.

[029] A figura 10 é uma vista explanativa para explicar um estado no qual P0 (impulso) servindo como uma força de compressão excede um valor limite inferior Pbl de uma força de compressão de curvamento.

[030] A figura 11 é uma vista explanativa para explicar um estado no qual P0 (impulso) servindo como uma força de compressão é igual ou menor que um valor limite superior (força de compressão) Phu no qual calor de fricção causando uma deformação plástica não é gerado em um estado de um número de rotações predeterminado N0.

[031] A figura 12 é uma vista explanativa para explicar que P0 (impulso) de acordo com a modalidade pertence a uma região mais baixa que o valor limite inferior Pbl da força de compressão de curvamento e uma região (região de força de compressão) em que o calor de fricção causando uma deformação plástica é gerado.

[032] A figura 13 é um diagrama característico de uma relação entre uma tensão de escoamento de uma peça de trabalho e uma temperatura para alcançar a tensão de escoamento.

[033] A figura 14 é um fluxograma de um exemplo de controle da unidade de controle implementando o método de soldagem por fricção de acordo com a modalidade.

[034] A figura 15 é um diagrama explanativo para explicar conteúdos de controle de uma unidade de controle implementando um método de soldagem por fricção de acordo com uma outra modalidade.

MODOS PARA EXECUTAR A INVENÇÃO

[035] Uma modalidade da presente invenção será descrita com referência para os desenhos.

[036] Um método de soldagem por fricção de acordo com esta modalidade de uma maneira geral inclui executar sequencialmente um processo de fricção de girar relativamente superfícies de extremidades de duas peças de trabalho em um estado mutuamente pressionado (estado de pressão de fricção aplicada) para gerar calor de fricção em uma interface de junta e um processo de interrupção de parar a rotação relativa entre as peças de trabalho e pressionar as peças de trabalho com uma pressão de interrupção e, no processo de fricção, um processo de fricção preliminar é incorporado além do processo de fricção original. Antes de descrever o método de soldagem por fricção de acordo com esta modalidade, um aparelho de soldagem por fricção usando o método de soldagem por fricção será descrito.

[037] Tal como mostrado na figura 1, um aparelho de soldagem por fricção 1 tem uma função de integrar as duas peças de trabalho W1, W2 por meio de soldagem por fricção.

[038] Nesta modalidade, um componente de eixo é usado como a uma peça de trabalho W1 (o número de referência W1 também é usado quando um componente de eixo é usado especificamente) e um componente de cabeça é usado como a outra peça de trabalho W2 (o número de referência W2 também é usado quando um componente de cabeça é usado especificamente). O componente de eixo servindo como a uma peça de trabalho W1 tem uma forma de uma maneira geral de eixo (por exemplo, com seção transversal circular de 6 mm), e o componente de cabeça servindo como a outra peça de trabalho W2 integralmente tem uma parte de corpo de válvula W21 e uma parte de eixo W22 (por exemplo, com seção transversal circular de 6 mm) se estendendo da parte de corpo de válvula W21. Estes estão em uma relação em que a parte de eixo W22 do componente de cabeça W2 e o componente de eixo W1 estão unidos e integrados para constituir uma válvula de motor.

[039] Nesta modalidade, a peça de trabalho W1 e a peça de trabalho W2 são feitas de materiais diferentes. Especificamente, SUH11 é usado para a peça de trabalho W1 (componente de eixo), e SUH35 é usado para a peça de trabalho W2 (componente de cabeça).

[040] Tal como mostrado na figura 1, o aparelho de soldagem por fricção 1 inclui um dispositivo de árvore 3 e um dispositivo deslizador 4 arranjados adjacentes um ao outro como um par de dispositivos de retenção sobre uma base de suporte alongada 2 se estendendo em uma direção.

[041] O dispositivo de árvore 3 é fixado a uma superfície superior da base de suporte 2 em um lado longitudinal da mesma (o lado direito na figura 1). O dispositivo de árvore 3 inclui uma parte de mandril 5 prendendo (retendo) uma parte do componente de eixo servindo como a uma peça de trabalho W1 no lado interno longitudinalmente da base de suporte 2, e a parte de mandril 5 é acionada rotativamente por uma parte de acionamento rotativo 6 servindo como uma fonte de acionamento rotativo incluída no dispositivo de árvore 3.

[042] O dispositivo deslizador 4 é arranjado sobre a superfície superior da base de suporte 2 no outro lado longitudinal (o lado esquerdo na figura 1). O dispositivo deslizador 4 é associado com um par dos trilhos guias 7, um mecanismo de fuso de esferas conhecido 8 e com um motor de acionamento 9 servindo como uma fonte de acionamento de movimento para operar o mecanismo de fuso de esferas 8, e o dispositivo deslizador 4 desse modo é móvel para perto e para longe do dispositivo de árvore 3.

[043] O dispositivo deslizador 4 inclui uma parte de mandril 11 no lado interno longitudinalmente da base de suporte 2. A parte de mandril 11 prende (retém) a parte de eixo W22 do componente de cabeça servindo como a outra peça de trabalho W2 e, quando a parte de eixo W22 está presa pela parte de mandril 11, a parte de eixo W22 se estende em uma direção para longe da parte de mandril 11 em relação à parte de corpo de válvula W21, de maneira que uma superfície de extremidade da parte de eixo W22 desloca para perto e para longe de uma superfície de extremidade do componente de eixo W1 retido pelo dispositivo de árvore 3 de acordo com uma operação de deslizamento do dispositivo deslizador 4.

[044] Tal como mostrado na figura 1, o aparelho de soldagem por fricção 1 inclui uma unidade de controle (recurso de controle, dispositivo de controle) U para controlar a parte de acionamento rotativo 6 no dispositivo de árvore 3 e o motor de acionamento 9 no dispositivo deslizador 4.

[045] Portanto, a unidade de controle U recebe entrada de vários sinais de um sensor de pressão (parte de detecção de força de compressão) 12 detectando uma pressão agindo entre as peças de trabalho W1, W2 e de um sensor de detecção de número de rotações 35 detectando o número de rotações da parte de acionamento rotativo (fonte de acionamento rotativo) 6 no dispositivo de árvore 3, e a unidade de controle U envia os respectivos sinais de controle para a parte de acionamento rotativo 6 no dispositivo de árvore 3 e para o motor de acionamento 9 no dispositivo deslizador 4. A unidade de controle U tem um circuito de timer incorporado executando uma função de timer.

[046] Tal como mostrado na figura 1, a unidade de controle U inclui uma parte de armazenamento 13 e uma parte de controle 14 a fim de assegurar funções para um computador.

[047] A parte de armazenamento 13 é constituída de elementos de armazenamento tais como uma ROM (memória somente de leitura) e uma RAM (memória de acesso aleatório), e a parte de armazenamento 13 armazena vários programas necessários para soldagem por fricção entre peças de trabalho, e informação de configuração tal como uma velocidade de deslizamento do dispositivo deslizador 4, um primeiro número de rotações e um segundo número de rotações (número de rotações estável) da parte de acionamento rotativo 6 no dispositivo de árvore 3, os tempos estabelecidos Δt00, Δt0, Δt1, Δt2 descritos mais tarde, e as pressões estabelecidas P0 e P1 descritas mais tarde. Estes vários programas, etc. são lidos pela parte de controle 14, tal como necessário e a informação necessária é armazenada de modo apropriado na parte de armazenamento 13.

[048] A parte de controle 14 é constituída de uma CPU (unidade central de processamento) e a parte de controle 14 funciona como uma parte de configuração 15 e uma parte de controle aritmético 16 de acordo com os programas lidos na parte de armazenamento 13.

[049] A parte de configuração 15 estabelece o tempo Δt00 até que o número de rotações da parte de acionamento rotativo 6 no dispositivo de árvore 3 alcance o primeiro número de rotações (número de rotações estável), o primeiro número de rotações (número de rotações estável) e o segundo número de rotações (número de rotações estável) maior que o primeiro número de rotações da parte de acionamento rotativo 6 no dispositivo de árvore 3, a pressão de fricção preliminar (força de compressão) P0 e o tempo de fricção preliminar Δt0 no processo de fricção preliminar (processo de fricção), a pressão de fricção (força de compressão) P1 e o tempo de controle de pressão de fricção Δt1 no processo de fricção original, a pressão de interrupção (força de compressão) P2 e o tempo de controle de pressão de interrupção Δt2 no processo de interrupção, etc. (ver a figura 4).

[050] A parte de controle aritmético 16 executa processamento aritmético de acordo com vários programas com base na informação de configuração na parte de configuração 15 e na informação de entrada proveniente dos sensores 12, 35 e envia vários sinais de controle para a parte de acionamento rotativo 6 no dispositivo de árvore 3 e para o motor de acionamento 9 no dispositivo deslizador 4.

[051] No controle de soldagem por fricção pela unidade de controle U, o método de soldagem por fricção de acordo com a modalidade é refletido. Após descrever um controle de soldagem por fricção comum pela unidade de controle U, um controle de soldagem por fricção básico de acordo com a modalidade, e problemas do mesmo, um controle de soldagem por fricção geral pela unidade de controle U será descrito com base no método de soldagem por fricção de acordo com a modalidade. Controle de Soldagem por Fricção Comum

[052] Tal como mostrado na figura 2, o controle de soldagem por fricção comum inclui executar sequencialmente um processo de fricção de girar relativamente uma superfície de extremidade da peça de trabalho W1 presa pelo dispositivo de árvore 3 e uma superfície de extremidade da peça de trabalho W2 presa pelo dispositivo deslizador 4 (no número de rotações constante: nesta modalidade, somente a peça de trabalho W1 gira em volta de um eixo geométrico da mesma) enquanto as superfícies de extremidades são pressionadas uma contra a outra na pressão de fricção P1 a fim de gerar um calor de fricção em uma interface de junta entre as peças de trabalho W1, W2 e um processo de interrupção de parar a rotação relativa entre as peças de trabalho W1, W2 e então pressionar as peças de trabalho W1, W2 uma contra a outra com a pressão de interrupção P2 maior que a pressão de fricção P1, e no processo de fricção cada um de a pressão de fricção P1 e o número de rotações relativas das peças de trabalho W1, W2 é mantido constante no processo completo.

[053] Quando um controle de soldagem por fricção comum como este é executado, tal como mostrado na figura 3, o componente de eixo servindo como a uma peça de trabalho W1 pode ser unido (integrado) em um modo curvado à parte de eixo W22 do componente de cabeça servindo como a outra peça de trabalho W2. O presente inventor tem estudado este fenômeno de curvamento e acredita que estados acabados da superfície de extremidade da parte de eixo W22 do componente de cabeça W2 e da superfície de extremidade do componente de eixo W1 (particularmente o estado acabado da superfície de extremidade do componente de eixo W1) e a pressão de fricção (força de compressão) afetam o fenômeno de curvamento e que, dentre eles, os estados das superfícies de extremidades (tais como uma superfície inclinada e uma superfície curva) resultam de uma diferença em uma máquina de corte (por exemplo, uma máquina de corte de cisalhamento). Na figura 3, as letras de referência CH denotam uma região de fixação do componente de eixo W2 na parte de mandril 5. Controle de Soldagem Por Fricção Básico de Acordo Com a Modalidade

[054] (1) No controle de soldagem por fricção de acordo com a modalidade, tal como mostrado na figura 4, um processo de fricção preliminar é incorporado ao processo de fricção antes do processo de fricção original ao considerar os fenômenos descritos anteriormente, etc., enquanto que sendo baseado no controle de soldagem por fricção comum descrito anteriormente. Isto é porque é pensado que o componente de eixo W1 é unido em um modo curvado à parte de eixo W22 do componente de cabeça W2 no tempo de contato entre os componentes W1, W2, em que as formas de superfícies de extremidades dos componentes W1, W2 têm a influência mais significativa. Neste processo de fricção preliminar, a pressão de fricção preliminar P0 menor que a pressão de fricção original P1 é usada, e o componente de eixo W1 é girado em um número de rotações menor que o número de rotações no processo de fricção original para adaptar as superfícies de extremidades do componente de cabeça W2 e do componente de eixo W1 uma à outra antes de introduzir o processo de fricção original.

[055] Entretanto, de acordo com resultados de testes das figuras 5 a 7 para confirmar um efeito de incorporação do processo de fricção preliminar, um resultado de melhoramento confiável não é necessariamente obtido mesmo se o processo de fricção preliminar for incorporado no processo de fricção.

[056] A figura 5 mostra condições de teste para confirmar o efeito de incorporação do processo de fricção preliminar. Na figura 5, um número de rotações (número de rotações de eixo principal) (rpm) representa o número de rotações da parte de mandril 5 girada pela parte de acionamento rotativo 6 no dispositivo de árvore 3, e P0 (impulso) indica que um impulso (kN) foi usado para o teste em vez de a pressão de fricção P0 (MPa) como uma força de compressão para pressionar a superfície de extremidade da parte de eixo W22 do componente de cabeça W2 e a superfície de extremidade do componente de eixo W1 colocadas conjuntamente. Enquanto que o teste foi conduzido ao usar as peças de trabalho comuns seguintes W1, W2, o processo de fricção preliminar foi executado de acordo com as condições de No. 1 a No. 20 da figura 5 com o número de rotações (rpm) e P0 (impulso) mudados de modo apropriado, e subsequentemente o processo de fricção original e o processo de interrupção foram executados de acordo com as condições comuns seguintes.

[057] Condições comuns de teste: Peça de trabalho W1: componente de eixo (feito de SUH11), diâmetro de 6 mm, projetado 16 mm a partir da parte de mandril 5; Peça de trabalho W2: componente de cabeça (feito de SUH35), diâmetro de 6 mm da parte de eixo do componente de cabeça, projetado 11 mm a partir da parte de mandril 11; Processo de fricção preliminar: tempo de fricção preliminar de 0,5 s; Processo de fricção original: P1 (impulso) (impulso usado em vez de pressão: referido em seguida como P1 (impulso)) de 6,5 kN, tempo de fricção de 0,78 s, número de rotações de 3.600 rpm; Processo de interrupção: P2 (impulso) (impulso usado em vez de pressão: referido em seguida como P2 (impulso)) de 11,3 kN, tempo de interrupção de 0,31 s, P2L (tempo de atraso a partir de uma instrução de paralisação de rotação para a parte de mandril 5 para comutar para P2) de 0,05 s.

[058] A figura 6 mostra um resultado de medição de curvamento do componente de eixo W1 em relação à parte de eixo W22 do componente de cabeça W2 após unir do componente de cabeça W2 e o componente de eixo W1 de acordo com as condições de No. 1 a No. 20 mostradas na figura 5.

[059] Neste caso, para medir o curvamento do componente de eixo W1 em relação à parte de eixo W22 do componente de cabeça W2, tal como mostrado na figura 8, um objeto (objeto a ser medido) adquirido ao unir o componente de cabeça W2 e o componente de eixo W1 foi colocado em um dispositivo de graduação e girado em volta de uma linha de centro do mesmo para medir um valor de mudança em relação ao diâmetro original do componente de eixo W1 em volta da linha de centro com uma ferramenta de medição 30 em uma posição de 2 mm a partir da interface de junta entre o componente de cabeça W2 e o componente de eixo W1, e um valor máximo e um valor mínimo foram obtidos para um (1/2) valor do valor de mudança. Na figura 6, MÁX é o valor máximo, MÍN é o valor mínimo, MÉD é um valor médio de todos os resultados de medição de acordo com cada uma das condições de teste, e R é uma diferença entre o valor máximo e o valor mínimo. O teste No. B/M da figura 6 mostra resultados obtidos de acordo com o controle de soldagem por fricção comum mostrado na figura 2.

[060] A figura 7 mostra resultados de avaliação para os resultados de medição da figura 6. Na figura 7, resultados coloridos com cinza são resultados favoráveis substancialmente sem curvamento, e nesta avaliação os resultados tendo um valor de 0,1 mm ou menos como o valor médio (MÉD) mostrado na figura 6 foram avaliados como os resultados favoráveis substancialmente sem curvamento.

[061] De acordo com a figura 7, quando o número de rotações foi de 1.250 rpm ou mais e P0 (impulso) estava na faixa de 1,0 a 2,0 kN, os resultados favoráveis foram obtidos, e quando P0 (impulso) foi de 4 kN ou mais ou 0,5 kN ou menos, nenhum resultado favorável não foi obtido independente do número de rotações. Quando o número de rotações foi 1.000 rpm ou menos, nenhum resultado favorável não foi obtido independente de P0 (impulso). Conhecimentos Obtidos do Controle de Soldagem Por Fricção Básico de Acordo Com a Modalidade

[062] Com base nos resultados de avaliação tais como descritos anteriormente, o presente inventor acredita que os conhecimentos seguintes existem. (10) Quando a superfície de extremidade de uma peça de trabalho (componente de eixo) W1 entra em contato com a superfície de extremidade da outra peça de trabalho (componente de cabeça) W2, a uma peça de trabalho W1 é curvada em relação à outra peça de trabalho W2 se as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 forem pressionadas uma contra a outra por uma força de compressão predeterminada ou maior.

[063] Isto é porque um fenômeno de curvamento sempre ocorre independente do número de rotações se P0 (impulso) for de 4 kN ou mais de acordo com os resultados de avaliação do teste, de maneira que a presença de um valor limite inferior é reconhecida em termos de uma força de compressão de curvamento causando o curvamento da uma peça de trabalho W1 em relação à outra peça de trabalho W2. Isto também é porque, embora a força de compressão e o estado de superfície de extremidade das peças de trabalho W1, W2 sejam considerados como fatores que causam o fenômeno de curvamento do uma peça de trabalho W1 em relação à outra peça de trabalho W2, é pensado que o grau do estado de superfície de extremidade da peça de trabalho W1 (W2) não difere significativamente e que se o fenômeno de curvamento ocorre dependendo de um valor da força de compressão.

[064] Por outro lado, o presente inventor pensa que, quando a superfície de extremidade de uma peça de trabalho (componente de eixo) W1 é colocada em contato com a superfície de extremidade da outra peça de trabalho (componente de cabeça) W2, uma tensão compressiva age sobre a peça de trabalho W1 (W2) enquanto que uma tensão por causa de um momento de flexão age sobre a mesma tal como mostrado na figura 9 e pensa que isto afeta a ocorrência do fenômeno de curvamento quando as peças de trabalho W1, W2 estão em contato uma com a outra. Portanto, um cálculo de experimentação de um impulso de geração de curvamento Py foi tentado para a peça de trabalho W1 (SUH11) tendendo a curvar facilmente em relação à peça de trabalho W2. O cálculo pode ser representado pela equação seguinte. Na figura 9, a letra de referência L denota um comprimento de projeção da peça de trabalho W1 a partir da parte de mandril 5. :: (tensão total)=P/A (tensão compressiva)+M/Z (tensão por causa de momento de flexão) =(P/(πd2/4))+P(d/2)/(πd3/32) onde P é um impulso (N), d é um diâmetro de peça de trabalho (mm), A=πd2/4 é uma área seccional transversal de peça de trabalho (mm2), M=P(d/2) é um momento de flexão (Nmm), Z=πd3/32 é um módulo de resistência de uma seção transversal circular.

[065] A equação é transformada tal como se segue: P=α/(1/ (πd2/4) + (d/2)/ (πd3/32) ) = oπd2/20 . . . (A) .

[066] Ao substituir uma tensão de prova oy=685 (N/mm2) da peça de trabalho (SUH11) e um diâmetro d=6 (mm) da peça de trabalho (SUH11) na Equação A, o impulso de curvamento Py da peça de trabalho (SUH11) é obtido tal como se segue: Py=3,87 (kN).

[067] Este valor está próximo ao resultado de teste (P0 (impulso)=4,0 (kN)) em que o fenômeno de curvamento sempre ocorre quando as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 são colocadas em contato uma com a outra, e é considerado que o momento de flexão afeta o fenômeno de curvamento quando as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 são colocadas em contato uma com a outra e que este momento de flexão resulta em um valor limite inferior Pbl da força de compressão de curvamento.

[068] Portanto, é considerado que, nos resultados de testes descritos anteriormente, o fenômeno de curvamento ocorre nas peças de trabalho W1, W2 em P0 (impulso)=4,0 (kN) ou mais porque P0 (impulso) se torna igual ou maior que um valor limite inferior Pbl de uma região de impulso de curvamento (região de força de compressão de curvamento) que causa o fenômeno de curvamento, tal como mostrado na figura 10, quando as peças de trabalho W1, W2 são colocadas em contato uma com a outra. (11) Quando a superfície de extremidade de uma peça de trabalho W1 é colocada em contato com a superfície de extremidade da outra peça de trabalho W2, a uma peça de trabalho W1 é curvada em relação à outra peça de trabalho W2 se o calor de fricção não causar deformação plástica mesmo que o calor de fricção ocorra entre as peças de trabalho W1, W2.

[069] A partir dos resultados de avaliação do teste, a uma peça de trabalho W1 é curvada em relação à outra peça de trabalho W2 no número de rotações de 1.000 rpm ou menor quando P0 (impulso) está na faixa de 1,0 a 2,0 kN, enquanto que a uma peça de trabalho W1 é curvada em relação à outra peça de trabalho W2 em P0 (impulso) menor que 0,5 kN quando o número de rotações está na faixa de até 3.000 rpm, e um motivo concebível é que em um número de rotações e P0 (impulso) como estes no processo de fricção preliminar o calor de fricção preliminar gerado disto não causa deformação plástica entre as peças de trabalho W1, W2 e permite que uma mudança para o processo de fricção original ocorra enquanto o estado de superfície de extremidade da peça de trabalho W1 (W2) é mantido em um estado inicial, o que faz com que as peças de trabalho W1, W2 recebam P1 (impulso) excedendo o valor limite inferior (força de compressão) Pbl (4 kN) do fenômeno de curvamento.

[070] Descrição específica será feita com referência para a figura 11. Para gerar o calor de fricção preliminar que causa uma deformação plástica entre as peças de trabalho W1, W2 no processo de fricção preliminar, quando o número de rotações é N0, P0 (impulso) deve exceder um valor limite superior Phu da região de força de compressão na qual o calor de fricção preliminar que causa uma deformação plástica não é gerado, no número de rotações N0 (por exemplo, P0 (impulso)=0,5 kN com N0=3.000 rpm). Entretanto, se P0 (impulso) for igual ou menor que o valor limite superior Phu com o número de rotações N0 (por exemplo, no caso de P0 (impulso)=0,4 kN com N0=3.000 rpm), o calor de fricção preliminar não causa deformação plástica entre as peças de trabalho W1, W2, e a peça de trabalho W1 (W2) é mantida em um estado de superfície de extremidade inicial e mudada para o processo de fricção original. Portanto, as peças de trabalho W1 e W2 recebem P1 (impulso) excedendo o valor limite inferior Pbl (4 kN) do fenômeno de curvamento no estado de superfície de extremidade inicial, e isto é considerado como causa para o fenômeno de curvamento entre as peças de trabalho W1, W2.

[071] Obviamente, neste caso, se o número de rotações N0 mudar, o valor limite superior Phu também mudará de modo correspondente, e neste caso P0 (impulso) deve exceder o valor limite superior Phu correspondendo ao número de rotações N0 mudado. Isto é porque o calor de fricção preliminar exigido é constante enquanto que o calor de fricção preliminar é determinado pelo número de rotações e pela força de compressão (P0 (impulso)).

[072] Os detalhes descritos anteriormente podem ser suportados a partir de calor de fricção específico para as condições de teste mostradas na figura 7. Isto será descrito especificamente.

[073] Um calor de fricção Q gerado entre as peças de trabalho W1, W2 é proporcional a P0 (impulso) e ao número de rotações N0 quando o tempo de fricção é constante, e o calor de fricção Q pode ser expressado pela seguinte equação: Q=k x P0 (impulso) x NO (k é uma constante).

[074] Quando o calor de fricção Q é calculado com base nesta equação, as condições mostrando resultados favoráveis na figura 7 assumem 1.500 k (1.500 k a 7.200 k) mesmo no valor mínimo, enquanto que as condições não mostrando resultados favoráveis na figura 7 assumem 2.000 k (750 k a 2.000 k) mesmo no valor máximo. A partir deste fato, uma tendência pode ser vista em que o calor de fricção Q é insuficiente nesses não mostrando resultados favoráveis na figura 7 quando comparados àqueles mostrando resultados favoráveis na figura 7, e é considerado que as peças de trabalho W1, W2 são mudadas para o processo de fricção original sem correção para o estado de superfície de extremidade no processo de fricção preliminar tal como mostrado na figura 11. Controle de Soldagem Por Fricção Geral Pela Unidade de Controle U

[075] A partir dos conhecimentos (1) e (2), no controle de soldagem por fricção pela unidade de controle U de acordo com a modalidade, o processo de fricção preliminar é incorporado ao processo de fricção além do processo de fricção original tal como mostrado nas figuras 4 e 12, e no processo de fricção preliminar uma pressão usada como a pressão de fricção preliminar P0 (força de compressão) não alcança o valor limite inferior Pbl da força de compressão de curvamento que causa o curvamento da uma peça de trabalho W1 em relação à outra peça de trabalho W2, enquanto que ao calor de fricção é permitido causar uma deformação plástica entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 ao ajustar a pressão de fricção preliminar P0 e o número de rotações da peça de trabalho W1.

[076] Portanto, nas condições comuns para o caso das condições de teste descritas anteriormente, quando um impulso é usado como a força de compressão para especificação, P0 (impulso) é estabelecido para um valor predeterminado (por exemplo, 2 kN) em uma faixa maior que 0,5 kN e menor que 4 kN com o número de rotações da peça de trabalho W1 de 1.250 rpm ou mais (por exemplo, 3.000 rpm).

[077] Neste caso, a pressão de fricção preliminar P0 preferivelmente é tão próxima quanto possível do valor limite inferior Pbl (4 kN nas condições de teste descritas anteriormente) da força de compressão de curvamento que causa o curvamento da uma peça de trabalho W1 em relação à outra peça de trabalho W2 para a extensão de não alcançar o valor limite inferior Pbl, e a pressão de fricção preliminar P0 é tornada mais próxima do valor limite inferior Pbl da força de compressão do que do valor limite superior Phu que deve ser excedido para gerar um calor de fricção predeterminado. Isto é porque uma parte entre as superfícies de extremidades de ambas as peças de trabalho é deformada rapidamente de forma plástica ao utilizar o fato de que, quando uma tensão de escoamento é maior, a temperatura para alcançar a tensão de escoamento se torna menor tal como mostrado na figura 13. Como um resultado, um processo de correção do estado de superfície de extremidade de ambas as peças de trabalho pode ser terminado rapidamente.

[078] Um exemplo de controle da unidade de controle U será descrito especificamente com referência para os diagramas explanativos de operação de parâmetros mostrados nas figuras 4 e 12 e para um fluxograma mostrado na figura 14. S na figura 14 denota uma etapa. É assumido que várias partes de informação tal como informação de configuração são lidas antecipadamente.

[079] Quando as peças de trabalho W1, W2 são retidas pelo dispositivo de árvore 3 e pelo dispositivo deslizador 4 e uma condição de início de controle é satisfeita, um timer é ajustado, e a parte de acionamento rotativo 6 do dispositivo de árvore 3 é girada com o primeiro número de rotações (por exemplo, 3.000 rpm (número de rotações estável) nas condições comuns para o caso das condições de teste descritas anteriormente) (S1 a S3).

[080] Após o timer ser ajustado (S2), quando o tempo definido Δt00 tiver decorrido, o dispositivo deslizador 4 inicia deslocamento (S4, S5) a fim de colocar as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 em contato uma com a outra, e é determinado em S6 se a pressão de fricção (força de compressão) se tornou igual ou maior que a pressão de fricção preliminar P0. Isto é por causa de as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 serem colocadas em contato uma com a outra sob a pressão de fricção preliminar P0 para gerar o calor de fricção entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 (controle de pressão de fricção preliminar). Neste caso, uma pressão (por exemplo, 2,0 kN) usada como a pressão de fricção preliminar P0 não alcança o valor limite inferior Pbl da força de compressão de curvamento que causa o curvamento da uma peça de trabalho W1 em relação à outra peça de trabalho W2 (por exemplo, 4 kN em termos de impulso nas condições comuns para o caso das condições de teste descritas anteriormente), e o calor de fricção gerado pela pressão de fricção preliminar P0 e pelo primeiro número de rotações coloca a parte entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 em um estado deformado de forma plástica. Isto é por causa de o fenômeno de curvamento ser impedido de ocorrer nas peças de trabalho W1, W2 ao usar a pressão de fricção preliminar P0 não alcançando o valor limite inferior Pbl da força de compressão de curvamento quando as peças de trabalho W1, W2 são colocadas em contato uma com a outra, e o estado de superfície de extremidade das peças de trabalho W1, W2 é corrigido por meio de uma deformação plástica a fim de impedir que o fenômeno de curvamento ocorra nas peças de trabalho W1, W2 mesmo quando pressionamento é executado subsequentemente com a pressão de fricção original P1.

[081] Portanto, se S6 for NÃO, o movimento do dispositivo deslizador 4 é continuado para aumentar a força de compressão entre as peças de trabalho W1, W2, e se S6 for SIM o timer é restabelecido para começar a contar um tempo, e o controle de pressão de fricção preliminar é fornecido (S7, S8). No controle de pressão de fricção preliminar, a força de compressão P é mantida na pressão de fricção preliminar P0 por meio de controle de movimento do dispositivo deslizador 4, e o calor de fricção é gerado entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 no tempo predeterminado Δt0 sob a pressão de fricção preliminar P0, (S8, S9).

[082] Quando o tempo predeterminado Δt0 tiver decorrido a partir do reinício do timer em S7, o número de rotações da parte de acionamento rotativo 6 é mudado para o segundo número de rotações (por exemplo, 3.600 rpm (número de rotações estável) nas condições comuns para o caso das condições de teste descritas anteriormente), e o controle de pressão de fricção preliminar é terminado de maneira que movimento normal do dispositivo deslizador 4 é iniciado (S9 a S11). Isto faz com que a força de compressão (pressão de fricção) P entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 comece a aumentar para a pressão de fricção preliminar P0 ou mais.

[083] Quando o dispositivo deslizador 4 começa a deslocar de novo (S11), é determinado em S12 se a força de compressão (pressão de fricção) P foi aumentada para a pressão de fricção original P1. Isto é porque o calor de fricção no processo de fricção original é gerado entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 sob a pressão de fricção P1. Neste ponto, embora a pressão de fricção P1 seja maior que a pressão de fricção preliminar P0, o estado de superfície de extremidade das peças de trabalho W1, W2 é corrigido por meio de uma deformação plástica no processo de fricção preliminar, e o fenômeno de curvamento não ocorre nas peças de trabalho W1, W2.

[084] Se S12 for NÃO, o movimento normal do dispositivo deslizador 4 é continuado para aumentar a força de compressão (pressão de fricção) P, e se S12 for SIM o timer é restabelecido para começar a contar um tempo, e um controle de pressão de fricção é fornecido (S13, S14). Por meio deste controle de pressão de fricção, o controle de movimento do dispositivo deslizador 4 é fornecido, e a força de compressão P é mantida na pressão de fricção original P1 (por exemplo, 6,5 kN em termos de impulso nas condições comuns para o caso das condições de teste descritas anteriormente) para o tempo predeterminado Δt1 (S14, S15).

[085] Quando o controle de pressão de fricção é fornecido para o tempo predeterminado Δt1 (S15), é considerado que o processo de fricção terminou, e um controle de segundo número de rotações da parte de acionamento rotativo 6 é terminado no dispositivo de árvore 3 de tal maneira que a rotação da peça de trabalho W1 baseada na parte de acionamento rotativo 6 é parada (S16). Subsequentemente, na próxima etapa S17, o movimento normal do dispositivo deslizador 4 é reiniciado para aumentar a força de compressão P, e na próxima etapa S18 é determinado se a força de compressão P alcançou a pressão de interrupção P2. Se S18 for NÃO, a força de compressão P continua a ser aumentada, e se S18 for SIM o timer é restabelecido para começar a contar um tempo, e um controle de pressão de interrupção é fornecido (S19, S20). Por meio deste controle de pressão de interrupção, o controle de movimento do dispositivo deslizador 4 é fornecido, e a força de compressão P é mantida na pressão de interrupção original P2 (por exemplo, 11,3 kN em termos de impulso nas condições comuns para o caso das condições de teste descritas anteriormente) para o tempo predeterminado Δt2 (S20, S21).

[086] Quando o tempo de processo de interrupção Δt2 tiver decorrido a partir do reinício do timer em S19 (S21), o controle de pressão de interrupção é terminado (S22). O término do controle de pressão de interrupção é acompanhado pela supressão do pressionamento entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2 com base no dispositivo deslizador 4 e na liberação da pressão de interrupção, etc. (S23), e as peças de trabalho W1, W2 integradas são retiradas do aparelho de soldagem por fricção 1.

[087] A figura 15 mostra uma modificação da modalidade como uma outra modalidade. Na outra modalidade, a pressão de fricção preliminar P0 usada no processo de fricção preliminar é uma pressão (P0 (impulso)=2 kN) que não alcança o valor limite inferior Pbl da força de compressão de curvamento, enquanto que o número de rotações da peça de trabalho W1 usada no processo de fricção original é igual ao número de rotações da peça de trabalho W1 no processo de fricção (por exemplo, 3.600 rpm), e o número de rotações (estado estável) no processo de fricção (o processo de fricção preliminar e o processo de fricção original) é mantido constante. Obviamente, o número de rotações desta peça de trabalho W1 e a pressão de fricção preliminar P0 trabalham de comum acordo um com o outro para gerar o calor de fricção que causa uma deformação plástica entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho W1, W2.

[088] Portanto, na outra modalidade, não somente as peças de trabalho W1, W2 podem ser unidas uma à outra de modo apropriado sem causar uma relação curvada enquanto que assegurando o processo de fricção executado de modo apropriado tal como na modalidade descrita anteriormente, mas também o número de rotações da peça de trabalho W1 pode ser estabelecido para um único número de rotações (estado estável) no processo de fricção (o processo de fricção preliminar e o processo de fricção original), de maneira que o controle de número de rotações pode ser simplificado.

[089] Embora as modalidades tenham sido descritas acima, a presente invenção inclui as formas seguintes. (1) Nesta modalidade, a parte de acionamento rotativo 6 é controlada para alcançar um número de rotações estabelecido (estado estável) com base em informação de detecção proveniente do sensor de detecção de número de rotações 35; entretanto, um servomotor é usado como a parte de acionamento rotativo 6 de tal maneira que um estado de rotação do servomotor é monitorado por um codificador, e se um resultado de monitoramento estiver fora do número de rotações estabelecido, o servomotor é considerado como estando em um estado de erro de tal maneira que a rotação do mesmo é parada. (2) As peças de trabalho W1, W2 podem ser quaisquer peças de trabalho desde que superfícies de extremidades de formas de hastes sejam unidas e integradas umas às outras. (3) O valor limite inferior da força de compressão de curvamento que causa curvamento das peças de trabalho W1, W2 é descoberta de modo apropriado dependendo de uma máquina de corte, do diâmetro de superfície de extremidade das peças de trabalho, etc. (4) Ambas as peças de trabalho W1, W2 são acionadas rotativamente de tal maneira que as peças de trabalho W1, W2 são giradas uma em relação à outra. EXPLICAÇÕES DE LETRAS OU NÚMEROS

[090] 1 aparelho de soldagem por fricção 3 dispositivo de árvore (dispositivo de retenção) 4 dispositivo deslizador (dispositivo de retenção) 5 parte de mandril 6 parte de acionamento rotativo (fonte de acionamento rotativo) 9 motor de acionamento (fonte de acionamento de movimento) 12 sensor de pressão (parte de detecção de força de compressão) P0 pressão de fricção preliminar (força de compressão) P1 pressão de fricção (força de compressão) P2 pressão de interrupção W1, W2 peça de trabalho Pbl limite inferior de força de compressão de curvamento Phu valor limite superior de região (força de compressão) em que calor de fricção que causa deformação plástica não é gerado Q calor de fricção N0 número de rotações em processo de fricção preliminar U parte de controle

Claims

1. Método de soldagem por fricção, caracterizado pelo fato de que compreende girar relativamente uma superfície de extremidade de uma peça de trabalho (W1) e uma superfície de extremidade da outra peça de trabalho (W2) enquanto estando colocadas em contato uma com a outra em um estado no qual uma força de compressão (P) é aplicada a fim de gerar um calor de fricção em uma interface de junta das peças de trabalho (W1,W2), subsequentemente parar a rotação relativa das peças de trabalho (W1,W2) e então aplicar uma pressão de interrupção (P2) às peças de trabalho (W1,W2), em que o calor de fricção é gerado ao executar um processo de fricção preliminar iniciado por meio de contato entre a superfície de extremidade de uma peça de trabalho (W1) e a superfície de extremidade da outra peça de trabalho (W2) e um processo de fricção original continuado a partir do processo de fricção preliminar, em que, no processo de fricção preliminar, a força de compressão (P) a ser usada não alcança um valor limite inferior (Pbl) de uma força de compressão de curvamento que causa curvamento da uma peça de trabalho (W1) em relação à outra peça de trabalho (W2), enquanto que o calor de fricção no processo de fricção preliminar causa uma deformação plástica entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho de acordo com a força de compressão (P) e a rotação relativa entre as peças de trabalho (W1,W2) para corrigir estado de superfície de extremidade das peças de trabalho (W1,W2) de tal maneira que curvamento das peças de trabalho (W1,W2) dificilmente ocorre, e em que o valor limite inferior (Pbl) da força de compressão de curvamento a ser usada é determinado com base no estado de superfície de extremidade antes do contato entre a uma peça de trabalho (W1) e a outra peça de trabalho (W2) e em diâmetros de superfícies de extremidades da uma peça de trabalho (W1) e da outra peça de trabalho (W2).

2. Método de soldagem por fricção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no processo de fricção preliminar, quando a superfície de extremidade de uma peça de trabalho (W1) e a superfície de extremidade da outra peça de trabalho (W2) são colocadas em contato uma com a outra, a força de compressão (P) a ser usada está mais próxima do valor limite inferior (Pbl) da força de compressão de curvamento do que um valor limite superior (Phu) de uma região na qual o calor de fricção não é gerado.

3. Método de soldagem por fricção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que após as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) serem colocadas em contato uma com a outra, no processo de fricção original, a força de compressão (P) e o número de rotações relativas das peças de trabalho (W1,W2) são tornados maiores que aqueles no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) para tornar o calor de fricção maior que o calor de fricção no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2).

4. Método de soldagem por fricção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o número de rotações relativas das peças de trabalho (W1,W2) é mantido constante enquanto o calor de fricção é gerado.

5. Aparelho de soldagem por fricção (1) girando relativamente uma superfície de extremidade de uma peça de trabalho (W1) e uma superfície de extremidade da outra peça de trabalho (W2) enquanto estando colocadas em contato uma com a outra em um estado no qual uma força de compressão é aplicada a fim de gerar um calor de fricção em uma interface de junta das peças de trabalho (W1,W2), subsequentemente parando a rotação relativa das peças de trabalho (W1,W2) e então aplicando uma pressão de interrupção (P2) às peças de trabalho (W1,W2), o aparelho de soldagem por fricção (1) caracterizado pelo fato de que compreende: um par de dispositivos de retenção (3,4), cada um tendo uma parte de mandril (5) retendo uma peça de trabalho e os dois arranjados com as partes de mandris (5) confrontando uma à outra; uma fonte de acionamento de movimento (9) associada em um modo acionável com pelo menos um dos dispositivos de retenção dispostos em par (3,4) e deslocando as peças de trabalho (W1,W2) retidas respectivamente pelas partes de mandris (5) do par de dispositivos de retenção (3,4) em uma direção de aproximação relativamente; uma fonte de acionamento rotativo (6) associada em um modo acionável rotativamente com pelo menos uma das partes de mandris (5) do par de dispositivos de retenção (3,4) e girando relativamente as peças de trabalho (W1,W2) retidas pelas partes de mandris (5); uma parte de detecção de força de compressão (12) detectando uma força de compressão com a qual as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) retidas pelas partes de mandris (5) do par de dispositivos de retenção (3,4) pressionam uma contra a outra; e uma unidade de controle (U) controlando a fonte de acionamento de movimento (9) e a fonte de acionamento rotativo (6) com base em informação proveniente da parte de detecção de força de compressão (12) quando as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) retidas pelas partes de mandris (5) do par de dispositivos de retenção (3,4) são colocadas em contato uma com a outra, de maneira que a força de compressão (P) das superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) pressionando uma contra a outra não alcança um valor limite inferior (Pbl) de uma força de compressão de curvamento que causa curvamento das peças de trabalho (W1,W2) enquanto um calor de fricção gerado entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho causa uma deformação plástica entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho de acordo com a força de compressão (P) e o número de rotações relativas entre as peças de trabalho (W1,W2), em que a unidade de controle (U) inclui uma parte de armazenamento (13) armazenando como informação de configuração o número de rotações da fonte de acionamento rotativo (6) e a força de compressão (P) no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2), e uma parte de controle (14) controlando a fonte de acionamento de movimento (9) e a fonte de acionamento rotativo (6) com base na informação proveniente da parte de detecção de força de compressão (12) e na informação de configuração armazenada na parte de armazenamento (13) quando as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) retidas pelas partes de mandris do par (5) de dispositivos de retenção (3,4) são colocadas em contato uma com a outra, a fim de pressionar as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) uma contra a outra com uma força de compressão não alcançando o valor limite inferior (Pbl) da força de compressão de curvamento e para gerar um calor de fricção entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho de acordo com a força de compressão (P) e o número de rotações relativas entre as peças de trabalho (W1,W2) de tal maneira que uma deformação plástica ocorre entre as superfícies de extremidades de peças de trabalho com base no calor de fricção.

6. Aparelho de soldagem por fricção (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a parte de armazenamento (13) é configurada para armazenar, como a força de compressão (P) no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2), uma força de compressão mais próxima do valor limite inferior (Pbl) da força de compressão de curvamento do que um valor limite superior (Phu) de uma região na qual o calor de fricção não é gerado, e em que a parte de controle (14) é configurada para controlar a fonte de acionamento de movimento (9) quando as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) retidas pelas partes de mandris do par (5) de dispositivos de retenção (3,4) são colocadas em contato uma com a outra, de maneira que a força de compressão (P) das superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) pressionando uma contra a outra é tornada igual à força de compressão armazenada na parte de armazenamento (13).

7. Aparelho de soldagem por fricção (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a parte de armazenamento (13) é configurada para armazenar uma força de compressão maior que a força de compressão no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) como uma força de compressão das superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) pressionando uma contra a outra após as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) serem colocadas em contato uma com a outra e para armazenar um número de rotações relativas maior que o número de rotações relativas no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) como um número de rotações relativas após as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) serem colocadas em contato uma com a outra, e em que a parte de controle (14) é configurada para controlar a fonte de acionamento de movimento (9) e a fonte de acionamento rotativo (6) de maneira que, após as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) serem colocadas em contato uma com a outra, a força de compressão das superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) pressionando uma contra a outra é tornada maior que a força de compressão no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) e que o número de rotações relativas das peças de trabalho (W1,W2) é tornado maior que o número de rotações relativas no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2).

8. Método de soldagem por fricção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que após as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) serem colocadas em contato uma com a outra, no processo de fricção original, pelo menos o número de rotações relativas das peças de trabalho (W1,W2) é tornado maior que o número de rotações relativas no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) para tornar o calor de fricção maior que o calor de fricção no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2).

9. Método de soldagem por fricção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, imediatamente após a conclusão do processo de fricção preliminar, uma mudança é feita para o processo de fricção original para elevar a força de compressão (P) diretamente sem passar por estágios a partir da força de compressão (P0) no processo de fricção preliminar para a força de compressão (P1) no processo de fricção original maior que a força de compressão (P0) no processo de fricção preliminar, e em que imediatamente após a conclusão do processo de fricção original a força de compressão (P) é elevada para a pressão de interrupção (P2) diretamente sem passar por estágios.

10. Aparelho de soldagem por fricção (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a parte de armazenamento (13) é configurada para armazenar uma força de compressão maior que a força de compressão no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) como uma força de compressão das superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) pressionando uma contra a outra após as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) serem colocadas em contato uma com a outra e para armazenar como um número de rotações da fonte de acionamento rotativo (6) um número de rotações constante usado por todo o processo de gerar o calor de fricção, e em que a parte de controle (14) é configurada para controlar a fonte de acionamento de movimento (9) e a fonte de acionamento rotativo (6) de tal maneira que o número de rotações relativas das peças de trabalho (W1,W2) é mantido constante no número de rotações constante enquanto o calor de fricção é gerado, enquanto que a força de compressão das superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) pressionando uma contra a outra após as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2) serem colocadas em contato uma com a outra é tornada maior que a força de compressão no tempo de contato entre as superfícies de extremidades das peças de trabalho (W1,W2).