CN104708195B - 用于摩擦搅拌焊接的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于摩擦搅拌焊接的装置和方法。本公开的一个方面涉及一种摩擦搅拌焊接装置(202)。该摩擦搅拌焊接装置(202)包括心轴壳体(204)和针工具(206)，该针工具(206)与轴(208)同心并且可围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)旋转。该摩擦搅拌焊接装置(202)还包括围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)基本上不可旋转的第一肩部(210)和围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)基本上不可旋转的第二肩部(212)。针工具(206)相对于第一肩部(210)和第二肩部(212)是可旋转的。

Description

用于摩擦搅拌焊接的装置和方法
技术领域
本公开涉及摩擦搅拌焊接(friction stir welding)装置和方法。
背景技术
通常与诸如对接接头(butt joints)的简单的接合构造相关联的摩擦搅拌焊接可以接合由诸如2000系和7000系铝合金的各种金属形成的零件。具有诸如角接接头(cornerjoint)的复杂的接头几何构型的工件(workpiece)是仅从限制焊接透入(weldpenetration)的一侧或者以顺序的方式从两侧进行摩擦搅拌焊接，这需要多个固定操作和额外的固定设备，导致周期时间和制造成本的增加。
发明内容
因此，会发现旨在解决上述所关注的问题的摩擦搅拌焊接装置和方法具有实用性。
本公开的一个实例涉及一种摩擦搅拌焊接装置。该摩擦搅拌焊接装置包括心轴壳体(spindle housing)和与轴同心并且围绕轴相对于心轴壳体可旋转的针工具(pintool)。摩擦搅拌焊接装置还包括围绕轴相对于心轴壳体基本上不可旋转的第一肩部和围绕轴相对于心轴壳体基本上不可旋转的第二肩部。针工具相对于第一肩部和第二肩部是可旋转的。
本公开的一个实例涉及一种接合至少两个零件的方法。该方法包括：通过使摩擦搅拌焊接装置的针工具围绕与针工具同心的轴相对于摩擦搅拌焊接装置的心轴壳体旋转，在该至少两个零件的接合接触面上形成塑化材料(plasticized material)；并且将塑化材料限制在摩擦搅拌焊接装置的第一肩部与第二肩部之间。第一肩部与第二肩部沿着轴彼此相对并且围绕轴相对于心轴壳体基本上是不可旋转的。
本公开的一个实例涉及一种摩擦搅拌焊接装置。该摩擦搅拌焊接装置包括心轴壳体和与轴同心并且围绕轴相对于心轴壳体可旋转的针工具。该摩擦搅拌焊接装置还包括第一肩部和第二肩部。第一肩部和第二肩部中的一个围绕轴相对于心轴壳体是可旋转的。第一肩部和第二肩部中的另一个围绕轴相对于心轴壳体基本上是不可旋转的。
本公开的一个实例涉及一种接合至少两个零件的方法。该方法包括：通过使摩擦搅拌焊接装置的针工具围绕与针工具同心的轴相对于摩擦搅拌焊接装置的心轴壳体旋转，而在该至少两个零件的接合接触面上形成塑化材料；并且将塑化材料限制在摩擦搅拌焊接装置的第一肩部与第二肩部之间。第一肩部和第二肩部中的一个围绕轴相对于心轴壳体是可旋转的。第一肩部和第二肩部中的另一个围绕轴相对于心轴壳体基本上是不可旋转的。第一肩部沿着轴与第二肩部相对。
附图说明
因此已从整体上描述了本公开的实例，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中贯穿几幅图的相同的参考符号指代相同或者相似的零件，在附图中：
图1是其中可以实施本公开的说明性实例的飞行器的示图；
图2是示出了根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置的框图；
图3是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部的详细的正视图的示意图；
图4是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部的正视图的详细的示意图；
图5是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的至少两个零件以及摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的正视图的示意图；
图6是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的至少两个零件以及摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的正视图的示意图；
图7是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意图；
图8是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意图；
图9是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意图；
图10是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意图；
图11是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意图；
图12是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意图；
图13是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的正视图的详细示意图；
图14是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图15至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置和至少两个零件的立体图；
图15是根据本公开的一个方面的诸如如在图2、图14以及图16至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置和至少两个部件的详细的立体图；
图16是根据本公开的一个方面的诸如如在图2、图14至图15以及图17至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的详细的立体图；
图17是根据本公开的一个方面的诸如如在图2、图14至图16以及图18至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的详细的正视图；
图18是根据本公开的一个方面的诸如如在图2、图14至图17以及图19至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的细节侧视图；
图19是根据本公开的一个方面的诸如如在图2、图14至图18以及图20至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的截面立体图；
图20是根据本公开的一个方面的诸如如在图2、图14至图19以及图21至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的详细的截面立体图；
图21是根据本公开的一个方面的诸如如在图2、图14至图20以及图22至图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的详细的截面侧视图；
图22是根据本公开的一个方面的诸如如在图2、图14至图21以及图23中所示的摩擦搅拌焊接装置的详细的截面正视图；
图23是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图22中所示的摩擦搅拌焊接装置的详细的截面侧视图；
图24是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的使用摩擦搅拌焊接装置使至少两个零件接合的工艺的流程图；
图25是根据本公开的一个方面的诸如如在图2和图14至图23中所示的使用摩擦搅拌焊接装置使至少两个零件接合的工艺的流程图；
图26是根据说明性实例的飞行器制造和保养方法的框图；以及
图27是其中可以实施说明性实例的飞行器的框图。
在参考上述的框图中，连接各种元件和/或部件的实线可表示机械、电气、流体、光学、电磁以及其他耦接和/或其组合。如本文中所使用的，“耦接”指相关的直接以及间接耦接。例如，构件A可以直接与构件B相关联，或者例如可以经由另一构件C与其间接地相关联。可能还存在不同于框图中所描述的耦接。连接各种元件和/或部件的虚线(如果有的话)表示由实线所表示的功能和目的相似的耦接；然而，选择性地提供由虚线所表示的耦接或者由虚线所表示的耦接涉及本公开的可替代或者可选方面。同样，以虚线表示的任何元件和/或部件指示本公开的可替代或者可选的方面。点线表示环境要素(如果有的话)。
具体实施方式
为了提供对所呈现的构思的完全理解，在下列描述中阐述了许多具体细节。可以在没有这些具体细节中的一些或者全部的情况下实现所呈现的构思。在其他情况下，为了避免使所描述的构思变得晦涩难懂，故没有详细描述众所周知的处理操作。尽管将结合具体实例描述一些构思，但应当理解的是这些实例并不旨在限制。
现参考图，具体地，参考图1，描述了其中可以实施说明性实例的飞行器的示图。在说明性实例中，飞行器100具有附接至主体106的机翼102和机翼104。飞行器100包括附接至机翼102的引擎108和附接至机翼104的引擎110。
主体106具有尾部(tail section)112。水平尾翼(horizontal stabilizer)114、水平尾翼116以及垂直尾翼118被附接至主体106的尾部112。
飞行器100是其中可以使用本文中所示出或者所描述的装置和方的法使零件接合的飞行器的实例。例如，使用本文中所示出或者所描述的装置和方法可以接合机翼102、机翼104或者主体106的零件。
图1中的飞行器100的示图并不意指暗示对其中可以实施说明性实例的方式的物理或者架构的限制。例如，尽管飞行器100是商用飞机，然而，飞行器100可以是军用飞机、旋翼飞机、直升机、无人驾驶飞行器或者任何其他合适的飞行器。
尽管已经描述了有关飞行器的说明性实例，然而，装置和方法可以应用于其他类型的平台。例如，该平台可以是移动平台、固定平台、以地面为基础的结构、以水上为基础的结构以及以空间为基础的结构。更具体地，该平台可以是水面舰艇、坦克、人员运输车、火车、列车、航天器、太空站、卫星、潜水艇、汽车、发电站、桥梁、大坝、房屋、风车、制造工厂、楼宇以及其他合适的平台。
例如，如在图2和图16中所示，本公开的一个实例涉及一种摩擦搅拌焊接装置202。摩擦搅拌焊接装置202包括心轴壳体204和与轴208同心并且围绕轴208相对于心轴壳体204可旋转的针工具206。摩擦搅拌焊接装置202还包括第一肩部210和第二肩部212，第一肩部210围绕轴208相对于心轴壳体204基本上是不可旋转的，并且第二肩部212围绕轴208相对于心轴壳体204基本上是不可旋转的。针工具206相对于第一肩部210和第二肩部212使可旋转的。
摩擦搅拌焊接装置202可被配置为使具有不同的接合接触面几何构型的至少两个零件252接合。如本文中所使用的，诸如至少两个零件252的接合接触面250的接合接触面是在摩擦搅拌焊接操作过程中与第一肩部210和第二肩部212接触的至少两个零件252的一部分。
通过针保持器216可以保持针工具206在针工具206与针保持器216之间没有相对移动。针保持器216可以被定位在心轴壳体204中。针保持器216可以起到使针工具206沿着轴208移动的作用。此外，针保持器216可起到使针工具206围绕轴208旋转的作用。
针工具206可延伸通过摩擦搅拌焊接装置202的第一结构222。针工具206可以被可旋转地连接至摩擦搅拌焊接装置202的第二结构238。
摩擦搅拌焊接装置202的第一结构222可以连接至心轴壳体204，这样使得针工具206可以在第一结构222没有相对于心轴壳体204旋转的同时而相对于心轴壳体204旋转。摩擦搅拌焊接装置202的第一结构222包括第一肩部210、第一冷却护套224以及至少一个径向止推轴承(radial and thrust bearing)228。第一结构222还可包括其他部件(未示出)。例如，第一结构222可包括紧固件、轴承、连接件或者其他部件。
第一肩部210可在摩擦搅拌焊接操作过程中接触至少两个零件252的接合接触面250的一部分。第一冷却护套224可以热耦接至第一肩部210以及至少一个径向止推轴承228。在第一冷却护套224的内部的冷却液可从该至少一个径向止推轴承228和第一肩部210中的至少一个移除热量。
该至少一个径向止推轴承228可以被定位在第一冷却护套224与结构适配器218之间，以允许结构适配器218相对于第一冷却护套224旋转。结构适配器218可以以基本上与针工具206相同的转速旋转。来自针工具206的轴向和横向负荷被传输至结构适配器218中并且进一步被传输至心轴壳体204中。
针工具206可以被可旋转地连接至第二结构238。摩擦搅拌焊接装置202的第二结构238包括第二肩部212、第二冷却护套236以及至少一个径向止推轴承244。第二结构238还可包括其他已知的元件(未示出)。例如，第二结构238可包括紧固件、轴承、连接件或者其他已知的元件。
第二肩部212可在摩擦搅拌焊接操作过程中接触至少两个零件252的接合接触面250的一部分。第二冷却护套236可热耦接至至少一个径向止推轴承244以及第二肩部212。具体地，在一些实例中，第二冷却护套236的内部中的冷却液可移除来自至少一个径向止推轴承244以及第二肩部212的热量。该至少一个径向止推轴承244可以采用角接触轴承的形式，其可允许针工具206和线轴螺母(bobbin nut)240独立于第二肩部212和第二冷却护套236旋转。
在一个或者多个实例中，如下面所详细描述的，因为例如通过抗旋转设备(anti-rotation device)232基本上限制了第一肩部210围绕轴208相对于心轴壳体204的旋转，故如上所述，第一肩部210相对于心轴壳体204基本上是不可旋转的。另外地或者可替代地，在一些实例中，通过至少两个零件252的接合接触面几何构型基本上限制了第一肩部210相对于心轴壳体204旋转。例如，相对于第一肩部210的形状的该至少两个零件252的接合接触面几何构型可以这样的，用于基本上限制第一肩部210相对于该至少两个零件252和心轴壳体204的旋转。
在一个或者多个实例中，第二肩部212相对于心轴壳体204基本上是不可旋转。针工具206可经由至少一个径向止推轴承244沿着轴208与第二肩部212可旋转地耦接。径向止推轴承的一个实例可包括角接触轴承。通过该至少两个零件252的接合接触面形状基本上限制了第二肩部212相对于心轴壳体204的旋转，而针工具206可相对于心轴壳体204旋转。
根据本公开的一个或者多个实例，通过基本上限制第一肩部210和第二肩部212中的一个或者两个围绕轴208旋转，摩擦搅拌焊接装置202能够使具有多个不同接合接触面构造的至少两个零件252接合。例如。如在图5至图10中所示，摩擦搅拌焊接装置202(例如，图16)能够使具有第一接合接触面表面258和相对的第二接合接触面表面260的至少两个零件252接合，其中的一个或者两个不是平面。
在一个方面中，第一接合接触面表面258可以是非平面的，但可包括基本上是平面的部分。例如，如图5、图6以及图10所示，第一接合接触面表面258的基本上是平面的部分可以被定向为彼此成角264(其大于或者小于180度)。另外地或者可替代地，第二接合接触面表面260可以是非平面的，但可包括基本上是平面的部分。例如，如图5、图6以及图10所示，第二接合接触面表面260的基本上是平面的部分可以被定向为彼此为成角265(其大于或者小于180度)。在另一方面中，例如，如图7至图9所示，第一接合接触面表面258和第二接合接触面表面260中的至少一个可弯曲。
如本文中所使用的，当列表中的各项使用短语“至少一个”时意指可以使用列出的项中的一个或者多个的组合，并且可仅需要列表中的每个项中的一项。例如，“项A、项B以及项C中的至少一个”可包括但不限于项A或者项A和项B。该实例还可包括项A、项B以及项C或者项B和项C。该项可以是具体的对象、事物或者类别。换言之，至少一个意指可以使用列表中的各项和多项的任意组合但不要求是列表中的所有项。
例如，如在图2、图8以及图9中所示，本公开的一个实例涉及摩擦搅拌焊接装置202。摩擦搅拌焊接装置包括(例如，在图14中所示出的)心轴壳体204和与轴208同心并且围绕轴208相对于心轴壳体204可旋转的针工具206。摩擦搅拌焊接装置202还包括第一肩部210和第二肩部212。第一肩部210和第二肩部212中的一个围绕轴208相对于心轴壳体204是可旋转的。第一肩部210和第二肩部212中的另一个围绕轴208相对于心轴壳体204基本上是不可旋转的。
在本公开的一个方面中，如在图8中所示，第二肩部212可被配置为在第二接合接触面表面260是平面或者基本上是平面时旋转。在说明性实例中，其中第二肩部212围绕轴208相对于心轴壳体204基本是可旋转的(例如，图16中所示)，如在图8中所示，第二肩部212可以可旋转地耦接至针工具206并且可以通过被设置成使第二肩部212围绕轴208相对于心轴壳体204旋转的驱动器而旋转。在其他说明性实例中，第二肩部212可耦接至针工具206，这样使得第二肩部212可通过针工具206相对于心轴壳体204的旋转而旋转。
在本公开的一方面中，如在图9中所示，第一肩部210可被配置为在第一肩部210与该至少两个零件252的第一接合接触面表面258啮合并且第一接合接触面表面258是平面或者基本上是平面时旋转。如在图9中所示，当第一肩部210围绕轴208相对于心轴壳体204基本上可旋转(例如，图16中所示)时，可能不存在(如在图16中所示出的)抗旋转设备232。此外，在说明性实例中，第一肩部210可旋转地耦接至心轴壳体204。
在一些说明性实例中，第一肩部210通过被设置成使第一肩部210围绕轴208相对于心轴壳体204旋转的驱动器而旋转。在其他说明性实例中，第一肩部210可通过针工具206相对于心轴壳体204的旋转而旋转。在又一些其他说明性实例中，第一肩部210可连接至(例如，图16中所示的)结构适配器218。在说明性实例中，第一肩部210可通过使结构适配器218旋转的机构而旋转。
例如，如图5至图19所示，在本公开的一方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，摩擦搅拌焊接装置202的针工具206沿着轴208相对于第一肩部210是可移动的并且沿着轴208相对于第二肩部212被固定。
例如，如在图16中所描述的，针工具206可延伸通过结构适配器218、结构保持器220以及第一结构222。在一些说明性实例中，结构适配器218和结构保持器220可行使为相对于心轴壳体204定位并且保持第一结构222。在一些实例中，结构适配器218和结构保持器220可使第一结构222物理地耦接至心轴壳体204。
第一结构222沿着轴208相对于心轴壳体204是不可移动。因此，当针工具206沿着轴208移动时，针工具206可相对于心轴壳体204和第一肩部210移动。
针工具206可以被可旋转地耦接至包括第二肩部212的第二结构238。更具体地，例如，针工具206可经由至少一个径向止推轴承244而相对于可旋转地耦接至第二结构238的线轴螺母240被固定。因为针工具206被固定至线轴螺母240，故当针工具206沿着轴208移动时，第二肩部212还沿着轴208移动。
在本公开的一方面中，其可包括任意之前和/或之后的实例和各个方面中的主题的至少一部分，摩擦搅拌焊接装置202还包括热耦接至第一肩部210的第一冷却护套224和热耦接至第二肩部212的第二冷却护套236。
如在图2中所示，第一冷却护套224可包括流体冷却口226。冷却设备230经由流体冷却口226耦接至第一冷却护套224。如上所述，冷却设备230可将冷却液供应至热耦接至至少第二肩部212的第一冷却护套224的内部。冷却液可移除来自该至少一个径向止推轴承228和第一肩部210过多的热量。另外地或者可替代地，另一冷却设备可以耦接至第一冷却护套224。
第二冷却护套236可包括流体冷却口242。冷却设备246经由流体冷却口242耦接至第二冷却护套236。在一些实例中，第二冷却护套236可另外地或者可替代地耦接至冷却设备230。因此，如上所述，一个或者多个冷却设备可将冷却液供应至热耦接至至少第二肩部212的第二冷却护套236的内部。冷却液可移除来自该至少一个径向止推轴承244以及第二肩部212的过多的热量。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面中的主题的至少一部分，摩擦搅拌焊接装置202的第一冷却护套224和第二冷却护套236围绕轴208相对于心轴壳体204基本上是不可旋转的。
在一些说明性实例中，第一冷却护套224可直接耦接至第一肩部210。因此，第一冷却护套224和第一肩部210均可基本上被限制围绕轴208相对于心轴壳体204旋转。如上所述，针工具206围绕轴208相对于第一肩部210和第一冷却护套224是可旋转的。
在又一些说明性实例中，通过(例如，图16中所示的)抗旋转设备232基本上可限制第一冷却护套224围绕轴208相对于心轴壳体204旋转。在一些说明性实例中，抗旋转设备232可物理地耦接至第一结构222的第一冷却护套224。抗旋转设备232还可包括高度调整设备234。高度调整设备234可用于调整第一冷却护套224的高度。
在一个或者多个实例中，第二肩部212相对于心轴壳体204基本上是不可旋转的。在一些说明性实例中，第二冷却护套236可直接物理地耦接至第二肩部212。
在一些说明性实例中，针工具206可经由至少一个径向止推轴承244与第二冷却护套236可旋转地耦接。径向止推轴承的一个实例可包括角接触轴承。如上所述，第二冷却护套236围绕轴208相对于心轴壳体204基本上是不可旋转的。在一些说明性实例中，抗旋转设备可物理地耦接至第二结构238的第二冷却护套236。
例如，参考图5、图6以及图10，在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面中的主题的至少一部分，第一肩部210包括第一接触部254并且第二肩部212包括面向第一接触部254的第二接触部256。第一接触部254和第二接触部256可分别补充接合接触面250的第一接合接触面表面258和第二接合接触面表面260。第一接触部254的形状262可影响该至少两个零件252的第一接合接触面表面258的角264。第二接触部256的形状266可影响该至少两个零件252的第二接合接触面表面260的角265。
在一个说明性实例中，该至少两个零件252可形成具有不等于180度的角264的接合接触面250。图5和图6描述了具有不等于180度的角264的接合接触面250的两个说明性实例。图5描述了具有小于180度的角264的接合接触面250的实例。图6是具有大于180度的角264的接合接触面250的实例。
在一些说明性实例中，第一接触部254和第二接触部256中的至少一个是连续的。例如，在图7至图9中，第一接触部254和第二接触部256两者是连续的。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一接触部254和第二接触部256中的至少一个是不连续的。如在图3和图4中所示，由于第三接触部268被插入在第一接触部254的两个表面之间，故第一接触部254可以是不连续的。如在图6和图10中所示，由于第四接触部270被插入在第二接触部256的两个表面之间，故第二接触部256可以是不连续的。
图3是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部的详细的正视图的示图。具体地，图3是(如在图2和图16中所示出的)摩擦搅拌焊接装置202的第一肩部210的正视图。如所描述的，第一肩部210具有第一接触部254和第三接触部268。第一接触部254包括不连续的表面。具体地，第一接触部254的表面与第三接触部268分离。在此说明性实例中，第三接触部268是平滑的轮廓线或者辐射式表面。第三接触部268的半径影响由第一肩部210所产生的摩擦搅拌焊接接头的圆角轮廓线(fillet contour)。
例如，参考图5和图6，在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一接触部254和第二接触部256中的一个的至少一部分是非平面的。如果角264和265中的每一个均不等于180度，则第一接触部254和第二接触部256是非平面的。图5和图6描述了其中第一接触部254和第二接触部256是非平面的两个说明性实例。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一接触部254与第二接触部256互补。如本文中所使用的，当表面彼此基本被反转时，表面互补。例如，第一接触部254可以是凸面，而第二接触部256可以是互补的凹面。图6描述了其中第一接触部254与第二接触部256互补的说明性实例。
图6是根据本公开的一个方面的至少两个零件以及摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意性正视图。具体地，描述了相对于该至少两个零件252的相对表面的(例如，图16中示出的)摩擦搅拌焊接装置202的第一肩部210和第二肩部212。针工具206延伸通过第一肩部210、第二肩部212以及该至少两个零件252。在焊接操作过程中，促使第一肩部210的第一接触部254抵靠该至少两个零件252的第一接合接触面表面258。促使第二肩部212的第二接触部256抵靠该至少两个零件252的第二接合接触面表面260。因此，基于该至少两个零件252的角264选择第一接触部254的形状262。此外，基于该至少两个零件252的角265选择第二接触部256的形状266。
如所描述的，第一接触部254是凹面并且第一接合接触面表面258是凸面。第二接触部256是凸面并且第二接合接触面表面260是凹面。如所描述的，角264和角265总和近似为360度。因此，第一接触部254和第二接触部256互补。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一接触部254与第二接触部256相互对称。如本文中所使用的，当表面相对于平面反射对称时，表面相互对称。图5描述了其中第一接触部254与第二接触部256相互对称的说明性实例。
图5是根据本公开的一个方面的至少两个零件以及摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的详细的示意性正视图。具体地，相对于该至少两个零件252的相对表面描述了(例如，图16中示出的)摩擦搅拌焊接装置202的第一肩部210和第二肩部212。针工具206延伸通过第一肩部210、第二肩部212以及该至少两个零件252。在焊接操作过程中，促使第一肩部210的第一接触部254抵靠该至少两个零件252的第一接合接触面表面258。促使第二肩部212的第二接触部256抵靠该至少两个零件252的第二接合接触面表面260。因此，基于该至少两个零件252的第一接合接触面表面258的角264选择第一接触部254的形状262，并且基于第二接合接触面表面260的角265选择第二接触部256的形状266。第一接触部254是凸面并且第一接合接触面表面258是凹面。第二接触部256是凸面并且第二接合接触面表面260是凹面。如所描述的，角264与角265基本相同。因此，第一接触部254与第二接触部256基本上相互对称。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一接触部254具有不同于第二接触部256的形状。图6和图8描述了其中第一接触部254具有不同于第二接触部256的形状的说明性实例。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一肩部210进一步包括(例如，图3中所示出的)第三接触部268，并且第二肩部212进一步包括与第三接触部268相对的(例如，图10中所示出的)第四接触部270。例如，参考图2，第三接触部268和第四接触部270可在接合接触面250处接触该至少两个零件252。第三接触部268可具有形状272。该形状272可被选择为在期望形状的接合接触面250中形成圆角轮廓线255。如本文中所使用的，圆角轮廓线是在焊接过程中接头塑化的材料的形状。在一些实例中，圆角轮廓线255可以是圆角半径(fillet radius)257。
第四接触部270可具有形状274。该形状274可被选择为在期望形状的接合接触面250中形成圆角轮廓线251。在一些实例中，圆角轮廓线251可以是圆角半径253。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第三接触部268和第四接触部270中的至少一个是非平面的。图3示出了其中第三接触部268和第四接触部270中的至少一个是是非平面的实例。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和方面的主题的至少一部分，第三接触部268和第四接触部270相互对称。图11描述了其中第三接触部268和第四接触部270相互对称的实例。
图11是根据本公开的一个方面的至少两个零件以及摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意性正视图。针工具206延伸通过第一肩部210、第二肩部212以及该至少两个零件252。如所描述的，第一肩部210的第三接触部268是轮廓线或者辐射式的。如所描述的，第二肩部212的第四接触部270是轮廓线或者辐射式的。此外，第三接触部268和第四接触部270相互对称。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第三接触部268具有不同于第四接触部270的形状。图12描述了其中第三接触部268具有不同于第四接触部270的形状的说明性实例。
图12是根据本公开的一个方面的至少两个零件以及摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意性正视图。针工具206延伸通过第一肩部210、第二肩部212以及该至少两个零件252。如所描述的，第二肩部212的第四接触部270是平面的。当第二肩部212是平面时，第二肩部212围绕轴相对于心轴壳体是可旋转的。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第三接触部268和第四接触部270中的至少一个形成边缘。诸如图4至图6描述了其中第三接触部268和第四接触部270中的至少一个形成边缘的说明性实例。
图4是根据本公开的一方面的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部的详细的示意性正视图。具体地，图4是(例如，图16中所示出的)摩擦搅拌焊接装置202的第一肩部210的正视图。如所描述的，第一肩部210具有第一接触部254和第三接触部268。第一接触部254包括不连续的表面。具体地，通过第三接触部268使第一接触部254的表面分离。在此说明性实例中，第三接触部268形成边缘。如上所示，第三接触部268的轮廓线影响所产生接合处的圆角轮廓线。
图10是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的示意图。针工具206延伸通过第一肩部210、第二肩部212以及该至少两个零件252。如所描述的，第一肩部210的第三接触部268形成边缘。如所描述的，第二肩部212的第四接触部270形成边缘。
在图13中所示的另一实例中，第三接触部268和第四接触部270中的一个可具有平面形状。图13是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置的第一肩部和第二肩部的详细的示意性正视图。具体地，图13是(例如，图16中所示出的)摩擦搅拌焊接装置202的第一肩部210的正视图。如所描述的，第一肩部210具有第一接触部254和第三接触部268。第一接触部254包括不连续的表面。具体地，通过第三接触部268将第一接触部254的表面分离。如所描述的，第三接触部268具有平面形状。
如所描述的，第二肩部212具有第二接触部256和第四接触部270。第三接触部268包括不连续的表面。具体地，通过第四接触部270将第二接触部256的表面分离。如所描述的，第四接触部270具有平面形状。
现转向其余的图，图14至图23描述了摩擦搅拌焊接装置202的物理实施方式。图14是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置和至少两个零件的立体图的示图。图14示出了图2的摩擦搅拌焊接装置202。心轴壳体204与第一结构222相关联。还可以看到至少两个零件252。
图15是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置和至少两个零件的详细的立体图的示图。具体地，图15是图14的细节15-15的视图。如在图15中可以看出，该至少两个零件252具有接合接触面250。该至少两个零件252具有第一接合接触面表面258和第二接合接触面表面260。第一接合接触面表面258不同于第二接合接触面表面260，位于接合接触面250的相对侧。
摩擦搅拌焊接装置202被定位成使得第一结构222与第一接合接触面表面258相关联，第二结构238与第二接合接触面表面260相关联。
图16是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置的详细的立体图的示图，示出了至少两个零件252。如所描述的，抗旋转设备232与第一结构222相关联。抗旋转设备232可防止或者限制包括第一冷却护套224和第一肩部210的第一结构222的旋转。抗旋转设备232包括高度调整设备234。在本实例中，抗旋转设备直接耦接至第一冷却护套224。在一些说明性实例中，抗旋转设备232可不包括高度调整设备234。此外，在一些说明性实例中，抗旋转设备232可使用不同的耦接机构耦接至第一结构222。在其他说明性实例中，可能不存在抗旋转设备232。
第二结构238包括第二肩部212、第二冷却护套236、盖241以及线轴螺母240。线轴螺母240可被固定至针工具206的末端。
图17是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置的详细的正视图的示图。具体地，图17是图16的摩擦搅拌焊接装置202的正视图。如所描述的，第一肩部210具有第一接触部254和第三接触部268。第二肩部212具有第二接触部256和第四接触部270。第一接触部254与第二接触部256相对。第一接触部254在处理过程中可接触该至少两个零件252(未示出)的第一接合接触面表面258。如所描述的，第一接触部254是与第三接触部268分离的非连续表面。如所描述的，第三接触部268形成平滑的轮廓线或者辐射式表面。第三接触部268与第四接触部270相对。
第二接触部256在处理过程中可接触该至少两个零件252的第二接合接触面260(未描述)。如所描述的，第二接触部256是通过第四接触部270分离的非连续表面。如所描述的，第四接触部270形成平滑的轮廓线和辐射式表面。
如所描述的，第一冷却护套224具有形状1702。第二冷却护套236具有形状1704。(例如，图12中所示出的)该至少两个零件252的形状可影响形状1702。具体地，可选择形状1702，这样使得第一结构222可相对于该至少两个零件252定位以接合该至少两个零件252。可选择形状1704，这样使得第二结构238可靠近于该至少两个零件252定位以接合该至少两个零件252。
图18是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置的详细的侧视图的示图。具体地，图18是图17的摩擦搅拌焊接装置202的侧视图。因此，流体冷却口226与第一冷却护套224相关联。此外，流体冷却口242与第二冷却护套236相关联。
图19是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置和至少两个零件的截面立体图的示图。具体地，图19是图12的摩擦搅拌焊接装置202和至少两个零件252的立体图。图19是沿着接合接触面250截取的截面。
从图19中可以看出，第一结构222通过各个零件连接至心轴壳体204。具体地，第一结构222通过结构适配器218和结构保持器220连接至心轴壳体204。结构保持器220可接合至心轴壳体204和结构适配器218。结构适配器218被定位在第一结构222与结构保持器220之间。
如所描述的，针工具206包括针保持器216和针工具206。针工具206延伸通过心轴壳体204、第一结构222以及第二结构238。如所描述的，摩擦搅拌焊接装置202位于接合操作的中间。例如，在接合操作开始之前，摩擦搅拌焊接装置202被定位成接近于例如该至少两个零件252的接合接触面250的边缘1902。然后，针工具206旋转并且朝向接合接触面250平移。当旋转的针工具206开始使接合接触面250塑化时，第二结构238沿着轴208移动直至接合接触面250被夹持在第一结构222与第二结构238之间，更具体地，夹持在第一肩部210与第二肩部212之间。通过使用针保持器216移动针工具206可以实现沿着轴208移动第二结构238。
随着针工具206旋转，可以沿着接合接触面250推进摩擦搅拌焊接装置202。具体地，摩擦搅拌焊接装置202可以沿着轴1906移动。
图20是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置和至少两个零件的详细的截面立体图的示图。具体地，图20是图19的细节20-20的示图。
在此说明性实例中，可以看到各种轴承。例如，在图20中描述了第一结构222的至少一个径向止推轴承228。该至少一个径向止推轴承228可从第一结构222将负荷传送至结构适配器218和心轴壳体204中。第二结构238具有至少一个径向止推轴承244。该至少一个径向止推轴承244可允许针工具206和线轴螺母240相对于第二肩部212和第二冷却护套236旋转。换言之，在没有使第二肩部212和第二冷却护套236围绕轴208旋转的情况下，针工具206可围绕轴208旋转。该至少两个零件252可被夹持在第一肩部210与第二肩部212之间。
图21是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置的详细的截面侧视图的示图。具体地，图21是图20的摩擦搅拌焊接装置202的截面侧视图。
图22是根据本公开的一个方面的摩擦搅拌焊接装置的详细的截面正视图的示图。具体地，图22是图21的摩擦搅拌焊接装置202的截面正视图。
图14至图23示出了其中第一肩部210和第二肩部212围绕轴208相对于心轴壳体204基本上不可旋转的摩擦搅拌焊接装置202。图14至图23中的摩擦搅拌焊接装置202的示图并不指暗示对其中可以实施说明性实施方式的方式的物理或者架构限制。除了另外的或者代替所示出的部件，可以使用其他部件。可能不需要某些部件。
例如，尽管图14至图23中描述了至少一个径向止推轴承228，但在一些说明性实例中，可能不存在至少一个径向止推轴承228。在这些说明性实例中，可存在该至少一个径向止推轴承228的可替代物。例如，第一结构222可以非可旋转地耦接至心轴壳体204。
在其他的说明性实例中，第一肩部210可旋转地耦接至第一冷却护套224。在又一些其他说明性实例中，摩擦搅拌焊接装置202中可不存在第一冷却护套224。
在其中第一肩部210和第二肩部212中的一个围绕轴208相对于心轴壳体204基本上可旋转的说明性实例中，诸如图8和图9，可以使用一些之前所描述的部件并且可能不需要其他部件。例如，在其中第一肩部210围绕轴208相对于心轴壳体204基本上可旋转的说明性实例中，如在图9中，可不存在抗旋转设备232。此外，在这些说明性实例中，第一肩部210可旋转地耦接至心轴壳体204。在一些说明性实例中，第一肩部210通过被设置成使第一肩部210围绕轴相对于心轴壳体204旋转的驱动器而旋转。在其他的说明性实例中，第一肩部210可耦接至针工具206并且通过针工具206而相对于心轴壳体204旋转。
在其中第二肩部212围绕轴208相对于心轴壳体204可旋转的说明性实例中，如在图8中，第二肩部212可被固定至针工具206。在这些实例中，第二肩部212可通过针工具206而相对于心轴壳体204旋转。在其他的说明性实例中，第二肩部212可通过被设置成使第二肩部212围绕轴208相对于心轴壳体204旋转的驱动器来旋转。
主要参考图24，本公开的一个实例涉及一种接合至少两个零件252的方法。该方法包括通过使摩擦搅拌焊接装置202的针工具206围绕与针工具206同心的轴208相对于摩擦搅拌焊接装置202的心轴壳体204旋转而在该至少两个零件252的接合接触面250处形成塑化材料(操作2402)；并且将塑化材料限制在摩擦搅拌焊接装置202的第一肩部210与第二肩部212之间。第一肩部210与第二肩部212沿着轴彼此相对并且围绕轴相对于心轴壳体204基本上是不可旋转的(操作2404)。第一肩部210和第二肩部212可基于第一肩部210与第二肩部212之间的距离来限制塑化材料。第一肩部210和第二肩部212可进一步基于第一肩部210和第二肩部212中的至少一个的形状来限制塑化材料。
本公开和描述本文中所阐述的方法的操作的附图不应被解释为必须确定其中执行各项操作的顺序。更确切地，尽管指示了一种说明性顺序，然而，应当理解的是，可根据需要对操作的顺序进行修改。此外，就本公开的某些方面而言，不需要执行本公开中所描述的所有操作。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，方法2400还包括在使针工具206旋转的同时沿着接合接触面250推进第一肩部210和第二肩部212(操作2406)。通过在使针工具206旋转的同时沿着接合接触面250推进第一肩部210和第二肩部212，可以沿着接合接触面250的长度形成接头。当沿着接合接触面250推进针工具206时，通过使针工具206旋转，该至少两个零件252的材料沿着接合接触面的长度可以被塑化为形成接头。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，轴208是第一轴并且沿着基本垂直于第一轴的第二轴(例如，图19和图20中示出的轴1906)设置接合接触面250。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，方法2400还包括使该至少两个零件252相对于彼此成角度地定向(操作2408)。在一些说明性实例中，该至少两个零件252可相对于彼此被定向成近似180度。在其他说明性实例中，通过使该至少两个零件252成角度地定向而形成的角264和角265中的至少一个可以小于180度。在其他说明性实例中，通过使该至少两个零件252成角度地定向而形成的角264和角265中的至少一个可以大于180度。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，该至少两个零件包括位于接合接触面250的一侧上的第一接合接触面表面258和位于接合接触面250的相对侧上的第二接合接触面表面260。例如，如在图6、图8以及图9所示，在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一接合接触面表面258具有不同于第二接合接触面表面260的形状。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，方法2400还包括沿着第一接合接触面表面258和第二接合接触面表面260中的至少一个在接合接触面250处形成(例如，图23中的)圆角轮廓线251(操作2410)。在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，圆角轮廓线251是圆角半径253。在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，圆角半径253基本上是零。例如，如在图4中所示，该圆角半径可与形成边缘的第三接触部268和/或第四接触部270相关联。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一肩部210包括补充第一接合接触面表面258的第一接触部254，第二肩部212包括面向第一接触部254的的第二接触部256，该第二接触部补充第二接合接触面表面260的并且面向第一接触部254，第一肩部210包括第三接触部268，并且第二肩部212包括面向第三接触部268的第四接触部270。方法2400还包括在针工具206旋转的同时沿着接合接触面250推进摩擦搅拌焊接装置202，其中，第三接触部268和第四接触部270中的至少一个沿着第一接合接触面表面258和第二接合接触面表面260中的至少一个在接合接触面250处形成圆角轮廓线251。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，方法2400还包括使用相对于心轴壳体204基本上不可旋转的至少一个冷却护套(224或者236)来冷却第一肩部210和第二肩部212中的至少一个(操作2412)。
主要参考图25，本公开的一个实例涉及一种接合至少两个零件的方法。该方法包括通过使摩擦搅拌焊接装置202的针工具206围绕与针工具206同心的轴208相对于摩擦搅拌焊接装置202的心轴壳体204旋转而在该至少两个零件252的接合接触面250上形成塑化材料(操作2502)；并且将塑化材料限制在摩擦搅拌焊接装置202的第一肩部210与第二肩部212之间。第一肩部210和第二肩部212中的一个围绕轴208相对于心轴壳体204是可旋转的。第一肩部210和第二肩部212中的另一个围绕轴208相对于心轴壳体204基本上是不可旋转的(操作2504)。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，方法2500还包括在旋转针工具206的同时沿着接合接触面250推进第一肩部210和第二肩部212(操作2506)。通过在旋转针工具206的同时沿着接合接触面250推进第一肩部210和第二肩部212，可以沿着接合接触面250的长度形成接头。当沿着接合接触面250推进针工具206时，通过使针工具206旋转，该至少两个零件252的材料沿着接合接触面的长度可以被塑化为形成接头。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，方法2500还包括将至少两个零件相对于彼此成角度地定向(操作2508)。在一些说明性实例中，该至少两个零件252可相对于彼此被定向成近似180度。在其他说明性实例中，通过使该至少两个零件252成角度地定向而形成的角264和角265中的至少一个可以小于180度。在其他说明性实例中，通过使至少两个零件252成角度地定向而形成的角264和角265中的至少一个可以大于180度。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，该至少两个零件包括位于接合接触面250的一侧上的第一接合接触面表面258和位于接合接触面250的相对侧上的第二接合接触面表面260。在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一接合接触面表面258具有不同于第二接合接触面表面260的形状。在其中通过使该至少两个零件252成角度地定向而形成的角264和角265不同的说明性实例中(例如，如在图6中所示)，所产生的第一接合接触面表面258和所产生的第二接合接触面表面260的形状不同。在其他实例中，例如，诸如在图8和图9中所示出的那些，即使该至少两个零件相对于彼此不成角度，单第一接合接触面表面258的形状可以不同于第二接合接触面表面260的形状。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，方法2500还包括沿着第一接合接触面表面258和第二接合接触面表面260中的至少一个在接合接触面250处形成圆角轮廓线251。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，圆角轮廓线251是圆角半径253。在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，圆角半径253基本上为零。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，第一肩部210包括补充第一接合接触面表面258的第一接触部254，第二肩部212包括补充第二接合接触面表面260(面向第一接触部254)并且面向第一接触部254的第二接触部256，第一肩部210包括第三接触部268，并且第二肩部212包括面向第三接触部268的第四接触部270。方法2500还包括在旋转针工具206的同时沿着接合接触面250推进摩擦搅拌焊接装置202，其中，第三接触部268和第四接触部270中的至少一个沿着第一接合接触面表面258和第二接合接触面表面260中的至少一个在接合接触面250处形成圆角轮廓线251。
在本公开的一个方面中，其可包括任意之前和/或之后实例和各个方面的主题的至少一部分，方法2500还包括使用相对于心轴壳体204基本上不可旋转的至少一个冷却护套(224或者236)来冷却第一肩部210和第二肩部212中的至少一个。
下面条款A1至D52中提供了根据本公开的主题的可要求保护或者不可要求保护的说明性的非穷举实例。
A1.一种摩擦搅拌焊接装置(202)，包括：
心轴壳体(204)；
针工具(206)，与轴(208)同心并且围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)可旋转；
第一肩部(210)，围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)基本上是不可旋转的；以及
第二肩部(212)，围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)基本上是不可旋转的，其中，针工具(206)相对于第一肩部(210)和第二肩部(212)是可旋转的。
A2.根据条款A1的装置(202)，其中，针工具(206)沿着轴(208)相对于第一肩部(210)是可移动的并且沿着轴(208)相对于第二肩部(212)被固定。
A3.根据条款A1至A2中任一项的装置(202)，进一步包括：
第一冷却护套(224)，热耦接至第一肩部(210)；以及
第二冷却护套(236)，热耦接至第二肩部(212)。
A4.根据条款A3所述的装置(202)，其中，第一冷却护套(224)和第二冷却护套(236)围绕所述轴(208)相对于所述心轴壳体(204)基本上是不可旋转的。
A5.根据条款A1至A4中任一项的装置(202)，其中，第一肩部(210)包括第一接触部(254)，并且其中，第二肩部(212)包括面向第一接触部(254)的第二接触部(256)。
A6.根据条款A5的装置(202)，其中，第一接触部(254)和第二接触部(256)中的至少一个是不连续的。
A7.根据条款A5至A6中任一项的装置(202)，其中，第一接触部(254)和第二接触部(256)中的一个的至少一部分是非平面的。
A8.根据条款A5的装置(202)，其中，第一接触部(254)和第二接触部(256)互补。
A9.根据条款A5的装置(202)，其中，第一接触部(254)和第二接触部(256)相互对称。
A10.根据条款A5的装置(202)，其中，第一接触部(254)具有不同于第二接触部(256)的形状的形状。
A11.根据条款A1至A6中任一项的装置(202)，其中，第一肩部(210)进一步包括第三接触部(268)，并且其中，第二肩部(212)进一步包括与第三接触部(268)相对的第四接触部(270)。
A12.根据条款A11的装置(202)，其中，第三接触部(268)和第四接触部(270)中的至少一个是非平面的。
A13.根据条款A11至A12中任一项的装置(202)，其中，第三接触部(268)和第四接触部(270)相互对称。
A14.根据条款A11至A12中任一项的装置(202)，其中，第三接触部(268)具有不同于第四接触部(270)的形状的形状。
A15.根据条款A11至A13中任一项的装置(202)，其中，第三接触部(268)和第四接触部(270)中的至少一个形成边缘。
B16.一种接合至少两个零件的方法，方法包括：
通过使摩擦搅拌焊接装置(202)的针工具(206)围绕与针工具(206)同心的轴(208)相对于摩擦搅拌焊接装置(202)的心轴壳体(204)旋转，在至少两个零件的接合接触面(250)上形成(2402)塑化材料；并且
将塑化材料限制在摩擦搅拌焊接装置(202)的第一肩部(210)与第二肩部(212)之间，其中，第一肩部(210)与第二肩部(212)沿着轴(208)彼此相对并且围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)基本上是不可旋转的。
B17.根据条款B16的方法，进一步包括：
在使针工具(206)旋转的同时沿着接合接触面(250)推进(2406)第一肩部(210)和第二肩部(212)。
B18.根据条款B17的方法，其中，轴(208)是第一轴并且沿着基本垂直于第一轴的第二轴设置接合接触面(250)。
B19.根据条款B16至B18中任一项的方法，进一步包括将至少两个零件相对于彼此成角度地定向(2408)。
B20.根据条款B16至B19中任一项的方法，其中，接合接触面(250)包括位于接合接触面(250)的一侧上的第一接合接触面表面(258)和位于接合接触面(250)的相对侧上的第二接合接触面表面(260)。
B21.根据条款B20的方法，其中，第一接合接触面表面(258)具有不同于第二接合接触面表面(260)的形状的形状。
B22.根据条款B20至B21中任一项的方法，进一步包括沿着第一接合接触面表面(258)和第二接合接触面表面(260)中的至少一个在接合接触面(250)上形成(2410)圆角轮廓线(251)。
B23.根据条款B22的方法，其中，圆角轮廓线(251)是圆角半径(253)。
B24.根据条款B23的方法，其中，圆角半径(253)基本上是零。
B25.根据条款B22至B24中任一项的方法，其中，第一肩部(210)包括补充第一接合接触面表面(258)的第一接触部(254)，第二肩部(212)包括补充第二接合接触面表面(260)并且面向第一接触部(254)的第二接触部(256)，第一肩部(210)包括第三接触部(268)，并且第二肩部(212)包括面向第三接触部(268)的第四接触部(270)，并且进一步包括：
在使针工具(206)旋转的同时沿着接合接触面(250)推进摩擦搅拌焊接装置(202)，其中，第三接触部(268)和第四接触部(270)中的至少一个沿着第一接合接触面表面(258)和第二接合接触面表面(260)中的至少一个在接合接触面(250)上形成圆角轮廓线(251)。
B26.根据条款B22至B25中任一项的方法，进一步包括使用相对于心轴壳体(204)基本上不可旋转的至少一个冷却护套(224或者226)来冷却(2412)第一肩部(210)和第二肩部(212)中的至少一个。
C27.一种摩擦搅拌焊接装置(202)，包括：
心轴壳体(204)；
针工具(206)，针工具(206)与轴(208)同心并且围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)是可旋转的；
第一肩部(210)；以及
第二肩部(212)，其中，第一肩部(210)和第二肩部(212)中的一个围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)是可旋转的，并且其中，第一肩部(210)和第二肩部(212)中的另一个围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)基本上是不可旋转的。
C28.根据条款C27的装置(202)，其中，针工具(206)沿着轴(208)相对于第一肩部(210)是可移动的并且沿着轴(208)相对于第二肩部(212)被固定。
C29.根据条款C27至C28中任一项的装置(202)，进一步包括：
第一冷却护套(224)，热耦接至第一肩部(210)；以及
第二冷却护套(236)，热耦接至第二肩部(212)。
C30.根据条款C29的装置(202)，其中，第一冷却护套(224)围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)基本上是不可旋转的。
C31.根据条款C27至C30中任一项的装置(202)，其中，第一肩部(210)包括第一接触部(254)，并且其中，第二肩部(212)包括面向第一接触部(254)的第二接触部(256)。
C32.根据条款C31的装置(202)，其中，第一接触部(254)和第二接触部(256)中的至少一个是不连续的。
C33.根据条款C31至C32中任一项的装置(202)，其中，第一接触部(254)和第二接触部(256)中的至少一部分是非平面的。
C34.根据条款C31的装置(202)，其中，第一接触部(254)与第二接触部(256)互补。
C35.根据条款C31的装置(202)，其中，第一接触部(254)与第二接触部(256)相互对称。
C36.根据条款C31至C33中任一项的装置(202)，其中，第一接触部(254)具有不同于第二接触部(256)的形状的形状。
C37.根据条款C31的装置(202)，其中，第一肩部(210)进一步包括第三接触部(268)，并且其中，第二肩部(212)进一步包括与第三接触部(268)相对的第四接触部(270)。
C38.根据条款C37的装置(202)，其中，第三接触部(268)和第四接触部(270)中的至少一个是非平面的。
C39.根据条款C37的装置(202),其中，第三接触部(268)与第四接触部(270)相互对称。
C40.根据条款C37的装置(202)，其中，第三接触部(268)具有不同于第四接触部(270)的形状的形状。
C41.根据条款C37的装置(202)，其中，第三接触部(268)和第四接触部(270)中的至少一个形成边缘。
D42.一种接合至少两个零件的方法，所述方法包括：
通过使摩擦搅拌焊接装置(202)的针工具(206)围绕与针工具(206)同心的轴(208)相对于摩擦搅拌焊接装置(202)的心轴壳体(204)旋转，在至少两个零件的接合接触面(250)上形成(2402)塑化材料；并且
将塑化材料限制在摩擦搅拌焊接装置(202)的第一肩部(210)与第二肩部(212)之间，其中，第一肩部(210)和第二肩部(212)中的一个围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)是可旋转的，其中，第一肩部(210)和第二肩部(212)中的另一个围绕轴(208)相对于心轴壳体(204)基本上是不可旋转的，并且其中，第一肩部(210)沿着轴(208)与第二肩部(212)相对。
D43.根据条款D42的方法，进一步包括：
在使针工具(206)旋转的同时沿着接合接触面(250)推进(2406)第一肩部(210)和第二肩部(212)。
D44.根据条款D43的方法，其中，轴(208)是第一轴并且沿着基本垂直于第一轴的第二轴设置接合接触面(250)。
D45.根据条款D42至D44中任一项的方法，进一步包括将至少两个零件(252)相对于彼此成角度地定向(2408)。
D46.根据条款D42至D45中任一项的方法，其中，至少两个零件(252)包括位于接合接触面(250)的一侧上的第一接合接触面表面(258)和位于接合接触面(250)的相对侧上的第二接合接触面表面(260)。
D47.根据条款D46的方法，其中，第一接合接触面表面(258)具有不同于第二接合接触面表面(260)的形状的形状。
D48.根据条款D46至D47中任一项的方法，进一步包括沿着第一接合接触面表面(258)和第二接合接触面表面(260)中的至少一个在接合接触面(250)上形成(2410)圆角轮廓线(251)。
D49.根据条款D48的方法，其中，圆角轮廓线(251)是圆角半径(253)。
D50.根据条款D49的方法，其中，圆角半径(253)基本上是零。
D51.根据条款D48至D50中任一项的方法，其中，第一肩部(210)包括补充第一接合接触面表面(258)的第一接触部(254)，第二肩部(212)包括补充第二接合接触面表面(260)并且面向第一接触部(254)的第二接触部(256)，第一肩部(210)包括第三接触部(268)，并且第二肩部(212)包括面向第三接触部(268)的第四接触部(270)，并且进一步包括：
在使针工具(206)旋转的同时沿着接合接触面(250)推进摩擦搅拌焊接装置(202)，其中，第三接触部(268)和第四接触部(270)中的至少一个沿着第一接合接触面表面(258)和第二接合接触面表面(260)中的至少一个在接合接触面(250)上形成圆角轮廓线(251)。
D52.根据条款D48至D51中任一项的方法，进一步包括使用相对于心轴壳体(204)基本上不可旋转的至少一个冷却护套(224或者226)来冷却(2412)第一肩部(210)和第二肩部(212)中的至少一个。
可在如图26中所示的飞行器制造和保养方法2600和如图27所示的飞行器2700的上下文中描述本公开的实例。在预生产(pre-production)过程中，制造和保养方法2600可包括飞行器2700的规格和设计2602以及材料采购2604。在生产过程中，进行飞行器2700的部件和子组件制造2606以及系统集成2608。之后，飞行器2700可进行认证和交付2610以投入服役2612。在为客户服役时，定期对飞行器2700进行例行维护和保养2614(还可包括维修、改造、翻新等)。
系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)可执行或者完成制造和保养方法2600的各个过程。出于描述的目的，系统集成商可包括，但不限于任何数目的飞行器制造商和主系统分包商(subcontractor)；第三方可包括但不限于任何数目的销售商、分包商以及供应商；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军队、服务组织等。
如在图27中所示，通过制造和保养方法2600所生产的飞行器2700可包括具有至少两个高级系统2704和内部2706的机身2702。高级系统2704的实例包括推进系统2708、电气系统2710、液压系统2712以及环境系统2714中的一个或者多个。可以包括任何数目的其他系统。尽管示出了航空实例，然而，本发明的原理可应用于诸如汽车行业的其他行业。
在制造和保养方法2600的一个或者多个阶段可以采用本发明中所示或者所描述的装置和方法。例如，可以类似于在飞行器2700服役时所生产的部件或者子组件的方式生产或者制造对应于部件和子组件制造2606的部件或者子组件。此外，在部件和子组件制造2606以及系统集成2608期间可以利用装置、方法或者其组合的一个或者多个方面，例如，显著加快飞行器2700的组装或者减少飞行器2700的成本。同样，例如但不限于，在飞行器2700投入服役时，例如，维护和保养2614，可以利用装置或者方法实现或者其组合的一个或者多个方面。
本发明中公开了包括各种部件、特性以及功能的装置和方法的不同实例和各个方面。应当理解的是，本发明中所公开的装置和方法的各种实例和各个方面可包括本发明中所公开的装置和方法的任何其他实例和各个方面的任何部件、特性以及功能的任何组合，并且所有该等可能性旨在位于本公开的精神和范围内。
在具备前述描述和关联附图中所给定的教导益处之后，所公开的主题的许多变形对本公开所属领域的技术人员将变得显而易见。因此，应当理解的是，本公开并不局限于所提供的具体实例和各个方面并且其变形旨在处于所附权利要求的范围内。而且，尽管前述公开和关联附图描述了某些元件和/或功能的说明性组合，然而，应当认识到，在不背离所附权利要求的范围内，可以实现元件和/或功能的不同组合。

Claims (16)

1.一种摩擦搅拌焊接装置(202)，包括：
心轴壳体(204)；
针工具(206)，与轴(208)同心并且能够围绕所述轴(208)相对于所述心轴壳体(204)旋转；
第一肩部(210)，不能围绕所述轴(208)相对于所述心轴壳体(204)旋转，其中，
所述第一肩部包括平面接触部，所述平面接触部相对于彼此以一角并且相对于所述轴倾斜布置；并且
所述轴在所述角的顶点处将所述角一分为二，
第二肩部(212)，与所述第一肩部相对并且不能围绕所述轴(208)相对于所述心轴壳体(204)旋转，其中，所述轴穿过所述第二肩部，所述针工具(206)相对于所述第一肩部(210)和所述第二肩部(212)是能够旋转的。
2.根据权利要求1所述的装置(202)，其中，所述针工具(206)沿着所述轴(208)相对于所述第一肩部(210)是能够移动的并且沿着所述轴(208)相对于所述第二肩部(212)是固定的。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置(202)，进一步包括：
第一冷却护套(224)，热耦接至所述第一肩部(210)；以及
第二冷却护套(236)，热耦接至所述第二肩部(212)。
4.根据权利要求3所述的装置(202)，其中，所述第一冷却护套(224)和所述第二冷却护套(236)不能围绕所述轴(208)相对于所述心轴壳体(204)旋转。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的装置(202)，其中，所述第一肩部(210)包括第一接触部(254)，并且其中，所述第二肩部(212)包括面向所述第一接触部(254)的第二接触部(256)。
6.根据权利要求5所述的装置(202)，其中，所述第一接触部(254)和所述第二接触部(256)中的至少一个是不连续的。
7.根据权利要求5所述的装置(202)，其中，所述第一接触部(254)和所述第二接触部(256)中的一个的至少一部分是非平面的。
8.根据权利要求5所述的装置(202)，其中，所述第一接触部(254)与所述第二接触部(256)互补。
9.根据权利要求5所述的装置(202)，其中，所述第一接触部(254)与所述第二接触部(256)相互对称。
10.根据权利要求5所述的装置(202)，其中，所述第一接触部(254)具有不同于所述第二接触部(256)的形状的形状。
11.一种接合至少两个零件的方法，所述方法包括：
通过使摩擦搅拌焊接装置(202)的针工具(206)围绕与所述针工具(206)同心的轴(208)相对于所述摩擦搅拌焊接装置(202)的心轴壳体(204)旋转，在所述至少两个零件的接合接触面(250)上形成(2402)塑化材料，并且
将所述塑化材料限制在所述摩擦搅拌焊接装置(202)的第一肩部(210)与第二肩部(212)之间，其中，所述第一肩部(210)和所述第二肩部(212)沿着所述轴(208)彼此相对并且不能围绕所述轴(208)相对于所述心轴壳体(204)旋转，其中，所述第一肩部包括平面接触部，所述平面接触部相对于彼此以一角并且相对于所述轴倾斜布置，并且其中，所述轴在所述角的顶点处将所述角一分为二。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
在使所述针工具(206)旋转的同时沿着所述接合接触面(250)推进(2406)所述第一肩部(210)和所述第二肩部(212)。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，进一步包括将所述至少两个零件相对于彼此成角度地定向(2408)。
14.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其中，所述接合接触面(250)包括位于所述接合接触面(250)的一侧上的第一接合接触面表面(258)和位于所述接合接触面(250)的相对侧上的第二接合接触面表面(260)。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括沿着所述第一接合接触面表面(258)和所述第二接合接触面表面(260)中的至少一个在所述接合接触面(250)上形成(2410)圆角轮廓线(251)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第一肩部(210)包括补充所述第一接合接触面表面(258)的第一接触部(254)，所述第二肩部(212)包括补充所述第二接合接触面表面(260)并且面向所述第一接触部(254)的第二接触部(256)，所述第一肩部(210)包括第三接触部(268)并且所述第二肩部(212)包括面向所述第三接触部(268)的第四接触部(270)，并且进一步包括：
在使所述针工具(206)旋转的同时沿着所述接合接触面(250)推进所述摩擦搅拌焊接装置(202)，其中，所述第三接触部(268)和所述第四接触部(270)中的至少一个沿着所述第一接合接触面表面(258)和所述第二接合接触面表面(260)中的至少一个在所述接合接触面(250)上形成所述圆角轮廓线(251)。
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