CN102922124A - 金属壳体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属壳体的制造方法,其包括以下步骤:提供由金属材质制成的一个第一工件及一个第二工件,第一工件包括一个支承面,第二工件包括一个接合面,第一工件与第二工件用于接合的部位的外表层均为铝合金材料制成;将第二工件的接合面贴合于第一工件的支承面上;采用搅拌摩擦焊接方法将第一工件与第二工件焊接于一起以形成金属壳体,搅拌摩擦焊接方法所采用的搅拌头的轴肩直径为8~15mm;对金属壳体进行阳极氧化处理。由于采用了阳极处理,可使金属壳体整体呈现较好的外观,另外,采用的轴肩直径为8~15mm,可使经过阳极氧化处理后的焊接区域与周边材料的颜色基本趋于一致,从而进一步提高金属壳体的整体外观品质。

Description

金属壳体的制造方法
技术领域
本发明涉及一种金属壳体的制造方法。
背景技术
随着消费者对电子产品要求的不断提高,一些电子装置开始采用金属壳体。对于一些结构较为简单的金属壳体,其通常通过压铸成型制得。但是,对于一些结构较为复杂的金属壳体,则无法通过传统的一次性压铸方法制得。这种金属壳体一般由两个或者两个以上工件通过搅拌摩擦焊接方法接合于一起制得,但是经过搅拌摩擦焊接方法焊接形成的金属壳体在其焊接处常会产生材料变形过大的焊接缺陷,进而严重影响到金属壳体的整体外观。
发明内容
鉴于上述情况,有必要提供一种可提高产品外观品质的金属壳体的制造方法。
一种金属壳体的制造方法,其包括以下步骤:提供由金属材质制成的一个第一工件及一个第二工件,第一工件包括一个支承面,第二工件包括一个接合面,第一工件与第二工件用于接合的部位的外表层均为铝合金材料制成;将第二工件的接合面贴合于第一工件的支承面上;采用搅拌摩擦焊接方法将第一工件与第二工件焊接于一起以形成金属壳体,搅拌摩擦焊接方法所采用的搅拌头的轴肩直径为8~15mm;对金属壳体进行阳极氧化处理。
所述金属壳体的制造方法通过对搅拌摩擦焊接后的金属壳体进行阳极处理,可使金属壳体整体呈现较好的外观,另外,由于采用的轴肩直径为8~15mm,其直径与第一工件及第二工件接合部位处外表层采用的铝合金材料相适应,可使搅拌摩擦后接合部位处外表层的铝合金材料晶粒大小趋于正常区域的晶粒大小,因而经过阳极氧化处理后的焊接区域与周边材料的颜色基本趋于一致,从而进一步提高金属壳体的整体外观品质。
附图说明
图1是采用本发明实施方式的金属壳体的制造方法制成的金属壳体的立体图。
图2是本发明实施方式的金属壳体的制造方法的流程示意图。
图3是用于形成本发明实施方式的金属壳体的第一工件与第二工件在焊接前的立体分解示意图。
图4是图1所示第一工件与第二工件在焊接时的立体示意图。
主要元件符号说明
金属壳体 100
第一工件 110
第二工件 120
接合线 140
待焊接区域 150
底板 111
侧壁 112
散热孔 1121
支承面 1122
容纳腔室 113
开口部 1131
外侧表面 115
接合面 121
侧面 125
搅拌头 200
轴肩 210
端面 211
搅拌针 220
圆周面 221
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1及图2,本发明实施方式的金属壳体的制造方法可用于制造各类电子装置的金属壳体,例如由于金属材料制成的显示器壳体、平板电脑壳体,在本发明实施方式中金属壳体100为显示器壳体,金属壳体100包括本体(图未标)及设置于本体上以遮蔽本体的一部分的盖板(图未标),以下将以制造金属壳体100为例对金属壳体的制造方法进行详细描述。
请同时参阅图3及图4,在步骤S401中,提供由金属材质制成的一个第一工件110及一个第二工件120,第一工件110包括一个支承面1122,第二工件120包括一个接合面121,第一工件110与第二工件120用于接合的部位的外表层均由铝合金材料制成。
第一工件110包括底板111及从底板111周缘向一侧延伸的多个侧壁112,侧壁112与底板111共同形成整体式的容纳腔室113。第一工件110上形成有一个与容纳腔室113相通的开口部1131。在本实施方式中,底板111与侧壁112通过模具压铸方式一体成型。侧壁112为四个,其中一个侧壁112上开设有散热孔1121。每一侧壁112均包括一个背离容纳腔室113一侧的外侧表面115及平行且背离底板111一侧的上表面(图未标)。所述四个上表面共同形成该支承面1122。支承面1122为大致矩形环状。第二工件120为长条形平板,其包括一个对应第一工件110的支承面1122设置的接合面121。第二工件120上还形成有与第一工件110的外侧表面115相对应的多个侧面125。第一工件110与第二工件120的厚度范围均为2~4mm,在本实施方式中,第一工件110与第二工件120均为牌号为5052的铝合金材料制成,且其厚度均为2.5mm。可以理解,第一工件110与第二工件120也可以由其它铝合金材料制成,例如牌号为2024、5083、6061、7050、7075的铝合金。
在步骤S402中,将第二工件120的接合面121贴合于第一工件110的支承面1122上。其具体步骤如下:将第二工件120的接合面121对准第一工件110的支承面1122并将第二工件120贴合于第一工件110的容纳腔室113上以遮蔽部分开口部1131,第二工件120的每一侧面125与第一工件110相对应的一个外侧表面115处于同一平面内。第一工件110及第二工件120的贴合位置处对应形成一条接合线140。以接合线140为中轴线于第二工件120与第一工件110相接处定义出一沿着接合线140延伸的待焊接区域150。在本实施方式中,接合线140处于第一工件110及第二工件120的侧面,待焊接区域150为狭条状。在步骤S403中,采用搅拌摩擦焊接方法将第一工件110与第二工件120焊接于一起以形成金属壳体100,该搅拌摩擦焊接方法所采用的搅拌头200的轴肩210直径为8~15mm。其具体步骤如下:提供一个搅拌摩擦焊接工具(图未示),其包括驱动件、由所述驱动件驱动的搅拌头200,搅拌头200包括轴肩210及设置于轴肩210上的搅拌针220。搅拌针220固定连接于轴肩210远离所述驱动件的一端,并与轴肩210同轴设置呈阶梯轴状。轴肩210上具有一个朝向搅拌针220的端面211,搅拌针220上具有一个圆周面221。搅拌针220的直径为1~4mm。在本实施方式中,轴肩210直径为8mm,搅拌针的直径为2mm。
旋转轴肩210及搅拌针220并将搅拌针220沿着接合线140扎入第一工件110及第二工件120之间直至轴肩210部分扎入第一工件110与第二工件120。即将搅拌针220靠近待焊接区域150,轴肩210在驱动件(图未示)的驱动下带动搅拌针220以2000~5000r/min的转速旋转,并沿着接合线140以50~200mm/min的速度垂直扎入第二工件120与第一工件110之间直至轴肩210的端面211对应扎入待焊接区域150。在本实施方式中,搅拌针220的旋转速度为3000r/min,其扎入速度为100mm/min。
将轴肩210及搅拌针220旋转摩擦邻近接合线140处的金属材料一段时间以使所述邻近材料因摩擦热量而软化。轴肩210的端面211与待焊接区域150的表面层材料摩擦,搅拌针220的圆周面221与接合线140两侧的接合面121及支承面1122相互摩擦。摩擦产生的热量使第二工件120及第一工件110相接位置处的材料软化。在本实施方式中,轴肩210及搅拌针220摩擦邻近材料时间为2S以内。
将轴肩210及搅拌针220沿着接合线140的切线方向进给移动以形成焊接区域。轴肩210及搅拌针220的进给移动速度600~1000mm/min。在本实施方式中,轴肩210及搅拌针220的进给移动速度为700 mm/min。
优选地,轴肩210及搅拌针220的旋转轴线沿远离进给移动方向偏斜。轴肩210及搅拌针220的旋转轴线处于接合线140的切线与外侧表面115的法线所形成的平面内并与所述法线成5-6度夹角。
将搅拌针220停止移动一段时间后将其拔出,使所述焊接区域冷却。在本实施方式中,将搅拌针220保持旋转并停止移动的时间为2S以内。在本实施方式中,采用自然冷却方式对金属壳体100的焊接区域进行冷却。还可采用水冷、风冷等方法使焊接区域冷却,也可一边焊接一边对搅拌头200远离的焊接区域进行冷却。
在步骤S404中,对焊接区域进行铣削加工。
在步骤S405中,对金属壳体100进行阳极氧化处理。
通过以上步骤即可制成金属壳体100,请参阅图4。
可以理解,金属壳体100也可以用其他材料制成,例如,在金属壳体100内侧镶嵌一定厚度的铜,相应地其第一工件110与第二工件120用于接合的部位的外表层须为铝合金材料制成。
可以理解,当金属壳体100的焊接区域没有特殊的平面度要求时,步骤S404可以省略。
可以理解,第一工件110与第二工件120用于接合的部位的外表层为其他牌号例如2024、5083、6061、7050、7075以及其他成分的铝合金材料制成时均可以达到降低色差的效果。
可以理解,搅拌针220扎入第一工件110及第二工件120之间可不做停留即刻沿着接合线140的切线方向进给移动,结束焊接时可将搅拌针220不做停留直接拔出,相应地,搅拌针220的扎入速度在50~200mm/min之间做一定的调整,其沿接合线140的切线方向的进给移动速度在200~600mm/min之间做一定的调整,进而可以抑制该两处色差的产生,进一步提高金属壳体的整体外观品质。
可以理解,为使金属壳体100达到外观更佳,在步骤104之前还可以包括对金属壳体100进喷砂处理等步骤。
金属壳体的制造方法通过对搅拌摩擦焊接后的金属壳体100进行阳极处理,可使金属壳体100整体呈现较好的外观。由于制造金属壳体100的过程中所采用的搅拌头200的轴肩210直径为8~15mm,其直径与第一工件110及第二工件120接合部位处外表层采用的铝合金材料相适应,因而经过阳极氧化处理后的焊接区域与周边材料的颜色基本趋于一致,从而进一步提高金属壳体100的整体外观品质。另外,搅拌针220的直径为1~4mm与轴肩210的直径8~15mm相匹配从而可使金属壳体100外表层的熔融区域面积大于内部的熔融区域面积,因而可以遮盖内部熔融区域对外观的影响。搅拌针220扎入第一工件110及第二工件120之间以及搅拌针220进给移动时,轴肩210及搅拌针220的转速为2000~5000r/min,搅拌针220沿着接合线140扎入第一工件110及第二工件120之间的速度为50~200mm/min,轴肩210及搅拌针220沿着接合线140切线方向的进给移动速度为600~1000mm/min,这些参数都有利于金属壳体100外观品质的提升。
另外,本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化,当然,这些依据本发明精神所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种金属壳体的制造方法,其包括以下步骤:
提供由金属材质制成的一个第一工件及一个第二工件,所述第一工件包括一个支承面,所述第二工件包括一个接合面,所述第一工件与所述第二工件用于接合的部位的外表层均为铝合金材料制成;
将所述第二工件的接合面贴合于所述第一工件的支承面上;
采用搅拌摩擦焊接方法将所述第一工件与所述第二工件焊接于一起以形成金属壳体,所述搅拌摩擦焊接方法所采用的搅拌头的轴肩直径为8-15mm;
对所述金属壳体进行阳极氧化处理。
2.如权利要求1所述的金属壳体的制造方法,其特征在于:所述搅拌头包括设置于所述轴肩上的搅拌针,所述搅拌针的直径为1~4毫米。
3.如权利要求1所述的金属壳体的制造方法,其特征在于:将所述第二工件的接合面贴合于所述第一工件的支承面上时对应形成有一条接合线,所述搅拌摩擦焊接方法包括以下步骤:提供一个搅拌摩擦焊接工具,其包括所述搅拌头及驱动所述搅拌头的驱动件,所述搅拌头包括所述轴肩及设置于所述轴肩上的搅拌针;旋转所述轴肩及搅拌针并将所述搅拌针沿着所述接合线扎入所述第一工件及第二工件之间直至所述轴肩部分扎入所述第一工件与第二工件;将所述轴肩及搅拌针沿着所述接合线的切线方向进给移动以形成焊接区域;将所述搅拌针拔出,使所述焊接区域冷却。
4.如权利要求3所述的金属壳体的制造方法,其特征在于:在将所述轴肩及搅拌针沿着所述接合线的切线方向进给移动以形成焊接区域之前还可包括以下步骤:将所述轴肩及所述搅拌针旋转摩擦邻近所述接合线处的金属材料一段时间以使所述金属材料因摩擦热量而软化。
5.如权利要求4所述的金属壳体的制造方法,其特征在于:将所述轴肩及搅拌针旋转摩擦所述金属材料的时间为2秒以内。
6.如权利要求3所述的金属壳体的制造方法,其特征在于:在将所述搅拌针拔出之前还可包括以下步骤:使所述搅拌针保持旋转停止移动一段时间。
7.如权利要求6所述的金属壳体的制造方法,其特征在于:将所述搅拌针保持旋转停止移动的时间为2秒以内。
8.如权利要求3所述的金属壳体的制造方法,其特征在于:所述搅拌针扎入所述第一工件及第二工件之间以及所述搅拌针进给移动时,所述轴肩及所述搅拌针的转速为2000~5000转/分钟,所述搅拌针沿着所述接合线扎入所述第一工件及所述第二工件之间的速度为50~200毫米/分钟,所述轴肩及搅拌针沿着所述接合线切线方向的进给移动速度为600~1000毫米/分钟。
9.如权利要求1所述的金属壳体的制造方法,其特征在于:所述第一工件及第二工件的厚度范围均为2~4mm,所述铝合金的牌号为5052。
10.如权利要求1所述的金属壳体的制造方法,其特征在于:在对所述第一工件及第二工件进行阳极氧化处理的步骤之前还可以包括以下步骤:对所述焊接区域进行铣削加工。
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