CN101372067A - 异种材料的摩擦接合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种异种材料的摩擦接合方法，在烧结制品与非烧结性金属部件的接合部位中，在非烧结性金属部件的接合部位上一体形成结合空间，以使在后续加工时不会由于硬化而导致加工性降低，对烧结制品与非烧结性金属部件进行加压摩擦从而进行摩擦接合，其特征在于，还具有用于以密闭形式维持所述结合空间的密闭单元，所述密闭单元形成有密闭凸起，该密闭凸起从烧结制品或非烧结性金属部件向非烧结性金属部件或烧结制品的方向突出，在摩擦接合过程中，密闭凸起的端部与烧结制品或非烧结性金属部件连接，从而通过密闭凸起密闭结合空间。

Description

异种材料的摩擦接合方法
技术领域
本发明涉及异种材料的摩擦接合方法，更详细而言，本发明涉及提供一种可以通过摩擦把由不同种类的材质构成的材料或者部件彼此接合起来的新方法。
背景技术
作为用于接合相同或者不同种类的材料或部件的技术，有焊接接合、螺栓接合、铆钉接合、硬焊(BRAZE)接合、摩擦接合等各种方法，特别是在由不同种类的材质分离构成的情况下通过接合构成一个部件。
如前所述由异种材料构成一个部件的理由在于，当以相同材质构成时，在由于极难细致地加工或者体现复杂的形状或设计的部件、大的部件的情况等理由，而通过一道工序成形并不经济时，在由异种材质分离构成后进行接合，从而完成一个部件。
对这样由异种材质构成部件的代表性例子进行了研究，除了结构和形状复杂之外，不需要极限耐久性的部位通过烧结成形而形成，而简单但要求强度的部位则通常以钢铁或者不锈钢这样的材料加工而构成。
如前所述，在对由异种材料构成的部件进行接合时，焊接、螺栓、铆钉接合都具有在部件为小型时无法适用的缺点，而硬焊则难以维持足够的强度，最理想的方法是摩擦接合。
一般的摩擦接合是通过使两种材料固定于静止夹具上和旋转夹具上进行连接后，对固定于静止夹具上的材料施加压力，并按压向固定于旋转夹具上的材料，利用摩擦热进行两种材料的接合。
在如前所述对两种材料进行接合时，以往仅限于在材料的摩擦接合面上没有另外的加工过程，或者在不需要管孔那样的加工的情况下限时使用，因此对摩擦连接条件没有大的影响。
但是当需要在接合后加工要进行摩擦接合的材料的接合面、或通过接合面加工如孔或其它部件安装部位等的情况下，由于在通过摩擦热进行接合的过程中，材料以接合面具有相当的硬度的方式进行变形，所以难以进行接合后的加工。
为了解决这种加工性的问题，预先在接合面上加工出孔等，在该状态下进行摩擦接合，此时由于摩擦热所加工的部位发生变形，无法维持正常形状，存在更加难以进行再加工的问题点。
为了解决该问题点，本申请的申请人已经申请了中国专利申请第200710154430.9号，因此下面通过图1首先对该技术内容进行如下说明。
在对烧结制品50和一般金属制品51进行摩擦加压以进行接合的时候，烧结制品50的接合部位52上无需进行后续加工，一体地形成管孔54，在所述非烧结性金属部件51的接合部位53上已形成了结合空间55，以使在摩擦接合时，烧结部件50的接合部位52能够以在变形的同时进行插入的方式收容在该接合空间55中。
在如上所述地形成结合空间并完成了摩擦接合之后，由于非烧结性金属部件和烧结制品连接的管孔形成部位处于不受摩擦的影响的状态，所以可容易地进行管孔形成作业。
但是由于在非烧结性金属部件上形成管孔的同时所产生的切屑是残留在结合空间中的方式，因而虽然可以使用气枪或者其他吸入单元来除去切屑，但具有无法完全除去所产生的切屑全体的问题点。
也就是说，尚未被除去的一部分切屑以夹在结合空间角落中的状态与实际制品结合，从而在实际制品工作的过程中，存在于结合空间内的切屑被排出，对实际制品带来不良影响。
并且，虽然在摩擦接合过程中产生的焊蚕(BEAD)在接合初期是没有异常的状态，但由于实际使用过程中产生的摩擦和振动等会发生脱落的现象，此时也会产生与流出切屑时所产生的问题相同的问题点，从而成为对实际制品带来致命性的不良影响的原因。
在实际制品为应用在汽车的真空泵中的转子体的情况下，摩擦接合后的实际使用时，当注入了润滑油等的情况下，会在结合空间内成为涡流，因而无法维持正常的压力，从而存在工作性的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述那样的问题点而发明出的，其是一种摩擦接合方法，是对烧结制品与非烧结性金属部件进行加压摩擦以进行摩擦接合的摩擦方法，在烧结制品与非烧结性金属部件的接合部位中，在非烧结性金属部件的接合部位上一体形成结合空间，以使在后续加工时不会由于硬化而导致加工性降低，
该异种材料的摩擦接合方法的特征在于，在所述结合空间中还具有密闭单元，该密闭单元用于以密闭形式维持结合空间，以防止在摩擦接合后在烧结制品或非烧结性金属部件上通过后续加工来形成管孔时产生的切屑的蓄积，同时使切屑易于排出，并防止使用过程中的因切屑而导致的不良和损伤，
上述密闭单元形成有密闭凸起，该密闭凸起从烧结制品或非烧结性金属部件向非烧结性金属部件或烧结制品的方向突出，在摩擦接合过程中，密闭凸起的端部与烧结制品或非烧结性金属部件连接，从而通过密闭凸起密闭结合空间。
如上所述，本发明能够防止由于在摩擦接合过程中容易产生的摩擦热所导致的硬化现象，同时通过以密闭形式维持结合空间，容易在烧结制品和非烧结性金属部件上形成管孔，提高了加工的容易性，并且可以完全去除加工过程中产生的切屑，所以能够解决使用加工完成的实际制品的过程中由于切屑而导致的工作不良等问题。
附图说明
图1是表示应用了现有技术的异种材料的摩擦接合完成的状态的剖面图。
图2表示应用了本发明技术的异种材料的摩擦接合方法的第一实施例，是表示摩擦接合前的状态的剖面图。
图3表示应用了本发明技术的异种材料的摩擦接合方法的第一实施例，是表示摩擦接合完成的状态的剖面图。
图4表示应用了本发明技术的异种材料的摩擦接合方法的第二实施例，是表示摩擦接合前的状态的剖面图。
图5表示应用了本发明技术的异种材料的摩擦接合方法的第二实施例，是表示摩擦接合完成的状态的剖面图。
图6表示应用了本发明技术的异种材料的摩擦接合方法的第三实施例，是表示摩擦接合前的状态的剖面图。
图7表示应用了本发明技术的异种材料的摩擦接合方法的第三实施例，是表示摩擦接合完成的状态的剖面图。
图8表示应用了本发明技术的异种材料的摩擦接合方法的第四实施例，是表示摩擦接合前的状态的剖面图。
图9表示应用了本发明技术的异种材料的摩擦接合方法的第四实施例，是表示摩擦接合完成的状态的剖面图。
标号说明
100：烧结制品；101：非烧结性金属部件；105：结合空间；110：密闭单元；112：密闭凸起。
具体实施方式
下面根据附图与实施例一起说明本发明的优选接合方法。本发明通过实施例来说明这样的加工方法：提供应用于汽车的真空泵的转子体作为烧结部件，提供与转子体结合的转子轴作为非烧结性金属部件，在将烧结部件和非烧结性金属部件分别固定在接合装置的静止夹具和旋转夹具上之后，在使旋转夹具旋转的同时，对旋转夹具向静止夹具的后方施加压力。
通常在对烧结制品100与非烧结性金属部件101进行加压摩擦以进行摩擦接合时，在烧结制品100与非烧结性金属部件101的接合部位102、103中，在非烧结性金属部件101的接合部位102上一体形成结合空间105，以使后续加工时不会由于硬化而导致加工性降低。
在本发明中，其特征在于，在所述结合空间105中还具有密闭单元110，该密闭单元110用于以密闭形式维持结合空间105，以防止在摩擦接合后在烧结制品100或非烧结性金属部件101上通过后续加工形成管孔106时产生的切屑的蓄积，同时使切屑易于排出，并防止使用过程中的因切屑而导致的不良和工作过程中的损伤。
在上述密闭单元110先形成了烧结制品100的管孔111的情况下，在非烧结性金属部件101的结合空间105的中央部使密闭凸起112突出，使其向管孔111的方向突出，通过在摩擦接合过程中使密闭凸起112与管孔111连接或者结合于管孔111的内部，使结合空间105通过密闭凸起112被密闭。
当然，在上述摩擦接合之后，当在非烧结性金属部件101上形成管孔106的时候，由于贯穿密闭凸起112，所以在形成管孔106时产生的切屑等不会蓄积在结合空间105中。
优选的是，上述密闭凸起112形成为：从密闭凸起112的端部113到形成于烧结制品100的管孔111的入口114为止的长度，比烧结制品100与非烧结性金属部件101摩擦接合时所需的接合深度略长，摩擦接合后，密闭凸起112的端部113位于管孔111的内部，从而完全密闭结合空间105。
使从上述密闭凸起112的端部113到形成于烧结制品100的管孔111的入口114为止的长度比接合深度要长的程度为：在摩擦接合完成的时刻即使密闭凸起112的端部113与烧结制品100摩擦也不会硬化、并且烧结制品100与非烧结性金属部件101之间没有间隔或空间的程度，实际上为1～3mm以下。
如上所述，可以通过密闭凸起112在密闭凸起112的端部113为较弱的摩擦的情况下，以完美的密闭形式维持结合空间105。
作为本发明的第二实施例，在上述密闭凸起112的端部113上形成倾斜面115，在进行摩擦接合时，倾斜面115插入到管孔111中，倾斜面115的外径部116与管孔111的内径部117紧密结合，从而以完全密闭形式来维持结合空间105。
本发明的第三实施例和第四实施例可以应用于不先在烧结制品100上形成管孔111的情况，使密闭凸起112从烧结制品100向非烧结性金属部件101的方向突出，或使密闭凸起112从非烧结性金属部件101向烧结制品100的方向突出，在摩擦接合时，密闭凸起112的端部113与非烧结性金属部件101或烧结制品100连接，从而以密闭形式维持结合空间105。
应用了上述本发明技术的异种材料的摩擦接合方法是将烧结制品100与非烧结性金属部件101连接起来之后，一边加压一边旋转，通过在该过程中产生的摩擦热使两个制品结合。
在该过程中，通过在结合空间105中提供的密闭单元110使结合空间105成为完全密闭的状态，在这种状态下形成通过烧结制品100或非烧结性金属部件101的管孔106、111。
如上所述，即使形成了管孔106、111，构成结合空间105的密闭单元110的密闭凸起112也不会在摩擦接合过程中产生过度的摩擦热，因而不会成为进行了摩擦接合的部位那样的硬化状态，所以即使在通常的钻孔那样的作业中，也能充分形成管孔106、111。
该从烧结制品100或非烧结性金属部件101突出的密闭凸起112的端部113开始时处于离开烧结制品100或非烧结性金属部件101的状态，但在进行摩擦接合的过程中，端部113逐渐接近烧结制品100或非烧结性金属部件101，在摩擦接合完成的时刻，端部113为微小的摩擦，处于端部113与烧结制品100或非烧结性金属部件101之间的间隔或空间消失的状态。
于是结合空间105变成密闭形式，并且密闭凸起112为微小的摩擦，成为未被硬化的状态，可以容易地形成管孔106、111。
如上所述，能够防止由于在摩擦接合过程中容易产生的摩擦热所导致的硬化现象，同时通过以密闭形式维持结合空间105，在烧结制品100和非烧结性金属部件101上容易形成管孔106、111，提高了加工的容易性，并且可以完全去除加工过程中产生的切屑，所以能够解决使用加工完成的实际制品的过程中由于切屑而导致的工作不良等问题。

Claims (4)

1.一种异种材料的摩擦接合方法，该异种材料的摩擦接合方法是对烧结制品(100)与非烧结性金属部件(101)进行加压摩擦以进行摩擦接合的方法，在烧结制品(100)与非烧结性金属部件(101)的接合部位(102、103)中，在非烧结性金属部件(101)的接合部位(102)上一体形成结合空间(105)，以使在后续加工时不会由于硬化而导致加工性降低，该异种材料的摩擦接合方法的特征在于，
在上述结合空间(105)中还具有密闭单元(110)，该密闭单元(110)用于以密闭形式维持结合空间(105)，以防止在摩擦接合后在烧结制品(100)或非烧结性金属部件(101)上通过后续加工来形成管孔(106、111)时所产生的切屑的蓄积，同时使切屑易于排出，并防止使用过程中因切屑而导致的不良和损伤，
上述密闭单元(110)形成有密闭凸起(112)，该密闭凸起(112)从烧结制品(100)或非烧结性金属部件(101)向非烧结性金属部件(101)或烧结制品(100)的方向突出，在摩擦接合过程中，密闭凸起(112)的端部(113)与烧结制品(100)或非烧结性金属部件(101)连接，从而通过密闭凸起(112)密闭结合空间(105)。
2.根据权利要求1所述的异种材料的摩擦接合方法，其特征在于，
在先于烧结制品(100)的管孔(111)形成上述密闭凸起(112)的情况下，使上述密闭凸起(112)以从非烧结性金属部件(101)的结合空间(105)的中央部向管孔(111)的方向突出的方式突出，在摩擦接合过程中，密闭凸起(112)与管孔(111)连接或者结合于管孔(111)的内部。
3.根据权利要求1所述的异种材料的摩擦接合方法，其特征在于，
从上述密闭凸起(112)的端部(113)到形成于烧结制品(100)的管孔(111)的入口(114)为止的长度，形成得比烧结制品(100)与非烧结性金属部件(101)进行摩擦接合时所需的接合深度略长，在进行摩擦接合之后，结合空间(105)被密闭凸起(112)完全密闭。
4.根据权利要求2所述的异种材料的摩擦接合方法，其特征在于，
在上述密闭凸起(112)的端部(113)上形成了倾斜面(115)，在进行摩擦接合时，倾斜面(115)插入到管孔(111)中，倾斜面(115)的外径部(116)与管孔(111)的内径部(117)紧密接触。
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