CN1212194A - 结构体及摩擦移动焊法 - Google Patents

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Abstract

在使用摩擦移动焊焊接部件的场合,通过焊接限制接合部分的间隙的产生和提供有良好的接合部的接合件。部件10和11的接合部的对接面由倾斜面构成。摩擦移动焊从上部进行。通过连接或接近焊缝30,对准倾斜面12完成焊接。由于提供了倾斜面12,可以限制部件的流出。而且在焊接的起始端和结束端配置了接合片,之后进行焊接。

Description

结构体及摩擦移动焊法
本发明涉及一种摩擦移动焊接法并涉及一种接头形状部件及其焊接方法。例如，本发明涉及一种适用于铁路车厢车身及结构体等的铝合金部件的摩擦移动焊法。
摩擦移动焊法是通过旋转一根插入到接合区的圆形棒(以下称之为旋转体)并沿接合线移动圆形棒，接合区就被加热，而材料软化并呈塑性流动，于是材料就接合成为固相。
旋转体包括一个插在接合区的小直径部和一个位于小直径部外边的大直径部。小直径部和大直径部位于同一轴线上。大直径部的一端是可以旋转的。小直径部和大直径部之间的交界部可以插进接合区一点点。
采用摩擦移动焊法形成的连接可用于对接件及搭接件。上述技术公开在，例如，日本专利公报公开说明书No.505090(EP 0615480 B1)和“Welding & Metal Fabrication”(1995年1月)，第13-14和16页。
日本专利公开说明书No.平9-309164于1997年12月2日公开。相应的EP专利申请EP 0797043 A2于1997年9月24日公开。日本专利公开说明书No.平9-309164或EP专利申请EP 0797043 A2涉及一种中空件的摩擦移动焊法，并公开了摩擦移动焊是通过将用于连接两个面板的筋条定位于焊接加工中心。换言之，旋转体定位于用来连接的两个面板的筋条的中心而进行摩擦移动焊。
此外，在连接部的面板上设置有一个凸形部。而且此日本专利公开说明书是在本申请的第一次申请(日本专利申请No.平9-196761(申请日期：1997年7月23日))之后公开的。
在摩擦移动焊法中，由于作为接合工具的旋转体是插入到待焊接部件中，有很大的力作用在待焊接部件上。与此相反，在传统的电弧焊方法中，由于焊接部件是经熔化而焊接在一起，就不会产生如在摩擦焊过程中所产生的力。
由于这一原因，对用于传统电弧焊的Ⅰ型连接形状部件采用摩擦移动焊法时，因为在接头形状部件之间有间隙出现，故无法获得良好的焊接质量。
图18至图20可以具体说明上述情况。要焊接的两个(例如铝合金)部件310和311的连接部厚度大致相同，并且彼此平行放置，而且对接面313垂直。在对接面313彼此接触的条件下并且在两个部件310和311固定在台座40之上的条件下，可以采用摩擦移动焊法。
通过旋转作为连接用具的、由一根下端是凸形小直径部21的圆形棒构成的旋转体20，此凸形小直径部21可插入到连接形状部件中，在此条件下，旋转体20沿两个部件310和311的对接面移动，而此时两个部件310和311就焊接起来。
小直径部21和大直径部20a之间大体平直的交界部20b的位置为从两个部件310和311的上部略为朝向下部。由于小直径部21的长度小于两个部件310和311的厚度，焊接仅仅在两个部件310和311的面侧上部进行。也就是说，所实现的只是非穿透性摩擦移动焊。
在图19中，旋转体20的周围存在塑性流动条件。塑性流动区30中的塑性流动体会力图向表面排出，但在绝大部分地方，这种移动受到交界部20b的限制。
结果，对于两个部件310和311的对接面313，在向下的方向上和在侧向方向上都有力作用。于是，塑性流动区30中的塑性流体就从对接面313和313之间推向下部，并且对接面313和313之间的间隙会增大。
结果，如图20所示，塑性流动体31流向塑性流动区30下部，并且使下部间隙313s增大。而且，朝塑性流动区30流动的塑性流动体31的体积并不充分，在塑性流动区30中会产生导致缺陷的空洞380。因此无法实现正常的焊接。而且塑性流动区中会出现明显的焊缝30。
本发明的发明人通过各种试验发现了上面所陈述的现象。在上面所陈述的非穿透性Ⅰ型接头形状部件中，他们发现，在一个焊接前对接面313和313之间形成的间隙超过0.2mm的实例中，无法实现良好焊接。
并且，如上所述，摩擦移动焊的完成是以下面一点为前提而实现的：对接面313和313之间构成的间隙极其微小。大尺寸规格的结构体，如铁路车厢车身，在一个进行摩擦移动焊的挤压成型框架部件大约有25m的实例中，由于挤压框架部件的精确度的缘故使间隙变大，致使焊接难于进行。
进一步，在一个焊接中空形状部件的实例中，面板下凹，因而难以进行良好的焊接。而且，在焊接的开始点难以进行良好的焊接。而在焊接的结束点也难以进行良好的焊接。
本发明的第一个目的是实现良好的摩擦移动焊。
本发明的第二个目的是对诸如中空形状的部件进行合适的焊接。
本发明的第三个目的是实现诸如中空形状部件的轻型结构。
本发明的第四个目的是在焊接的开始点和结束点进行良好的焊接。
上述第一个目的可以通过在焊接的两个部件的对接面上提供一个倾斜的表面，并且采用摩擦移动焊法将上述倾斜表面的附近部分焊接起来而实现。
上述第二个目的可以通过在其中一个中空形状部件的一端提供一个V型突出部，并在另一个中空形状部件上提供一个可以将上述突出部插入的下凹部而实现。
上述第三个目的可以通过采用一个直径大于用来连接其中一个中空形状部件的两个面板的筋条与用来连接上述另一个中空形状部件的上述两个面板的筋条的空间的旋转体来实现。
上述第四个目的可以通过在焊接的起始点和结束点设置一个接合片及通过焊接包括上述接合片的结构体来实现。
图1是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的一个实施例的纵向剖面图。
图2是示出图1中的的接头部件在摩擦移动焊之后的纵向剖面图。
图3是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的另一个实施例的纵向剖面图。
图4是示出图3中的的接头部件在摩擦移动焊之后的纵向剖面图。
图5是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的又一个实施例的纵向剖面图。
图6是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的又一个实施例的纵向剖面图。
图7是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的又一个实施例的纵向剖面图。
图8是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的又一个实施例的纵向剖面图。
图9是示出图8中的的接头部件在摩擦移动焊之后的纵向剖面图。
图10是示出采用本发明的铁路车厢车身的实施例的斜视图。
图11是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的又一个实施例在焊接前的纵向剖面图。
图12是示出根据本发明的接头部件的基本部分在焊接前的纵向剖面图。
图13是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的又一个实施例在焊接前的纵向剖面图。
图14是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的又一个实施例在焊接前的纵向剖面图。
图15是示出根据本发明的摩擦移动焊接头部件的又一个实施例在焊接前的纵向剖面图。
图16是示出根据本发明的摩擦移动焊过程中的接头部件的一个实施例的平面图。
图17是图16的接头部件的基本部分的放大图。
图18是示出对比示例的摩擦移动焊的接头部件的纵向剖面图。
图19是示出图18中的接头部件在摩擦移动焊过程中的纵向剖面图。
图20是示出图18接头部件在摩擦移动焊之后的纵向剖面图。
图21是示出对比示例的接头部件在摩擦移动焊之后的纵向剖面图。
下面将参考图1至图10来说明本发明的实施例。图1至图7示出了基本结构。作为待焊接的部件，例如，每一个金属部件10和11的材料均是铝合金。每一个金属部件都可用于图8至图10中所示出的铁路车厢的车身。
下面说明图1和图2所示的实施例。在待焊接(例如铝合金)部件10和11的对接面的所有面上做出倾斜面12。旋转体20的小直径部21的中心位于部件10和11的面侧上部的对接部分上。
旋转体20包括顶端是具有小直径21的小直径部和一个具有大直径的圆形棒。通过旋转旋转体20进行焊接，旋转体20插入到部件10和11中，并且旋转体20沿接合线移动。
旋转体20的大直径部20a和小直径部21之间形成的交界部20b朝大直径头20a一侧凹进并且呈圆弧状。小直径部21由螺旋件形成。在焊接过程中，相对于旋转体20的轴线中心来说，大直径部20a向着旋转体20的移动方向的后方倾斜。
结果，交界部20的后端进到部件10和11中，而其前端则处于部件10和11的上部。上面所述的“后端”和“前端”等是以旋转体20的移动方向为准。小直径部21的顶端并不穿透部件10和11。
于是在焊接时，部件10和11被向下压并从上部利用夹具或某种装置钳到台座40上。部件10和11在水平方向上留出的间隔很小，而倾斜面互相接触或使对接面之间的间隙尽可能地小。
通过将部件10朝部件11推压(在图1中的左右方向上)，可使倾斜缝隙12接触上。在焊接时，旋转体20的左侧和右侧从上部压着台座40。
由于倾斜面12大体接触，就可以使塑性流体向下部的流出受到限制。结果，防止了由于部件流出而产生间隙，并如图2所示，可实现良好的摩擦移动焊。标号30代表由摩擦移动焊形成的焊缝。图2示意性地示出焊缝30的形状。
部件10上部的焊缝30由部件11的下部的倾斜面12支撑。这样，在焊缝30的附近，部件10不会由于摩擦移动焊施加的很大的垂直力而弯曲。这一点在将倾斜面12从部件11中去掉就容易理解了。
进一步，由于提供了倾斜面12，部件11不能定位在紧靠部件10的上部，由此上表面高度的滑脱情况可以减少。特别是，在部件10和11的倾斜表面12接触的情况下会有更大的作用。
采用了上述结构，例如，即使在焊接前对接面的间隙大于0.2mm的情况下，也可以获得良好的焊接。结构体由部件10和11焊接而成。
倾斜面12可以由直线线段或稍微位于上部的具有凸部的圆弧线构成。通过将部件反转或使用如图5中的实施例所示的结构，可以将对接面的下部一侧焊接起来。
在图3和图4中所示的实施例中，按照摩擦移动焊，部件10和11的接合部分的对接面是由垂直面13构成的，并且垂直面的下部是由倾斜面12构成的。至少在焊缝30处的下部有一倾斜面12。
倾斜面12最好同焊缝30接触。垂直面13同部件10和11的上部外表面垂直。而且在垂直面13的上部，有一突出部14突出，此突出部从部件10和11的外表面向外部突出(在图3中的上部)。
当两个突出部14和14对接起来时，突出部14的形状如图3所示呈梯形。在焊接过程中，交界部20b位于部件10和11的非突出部的外表面的外部。即，交界部20b位于突出部14的顶部和非突出部之间，换句话说，交界部位于突出部14上。
旋转体20的移动方向的前端位于突出部14和14的外表面的上部。小直径部21的顶端(图3中的下端)位于倾斜面12的上端。h2≤h1。
采用上述结构，对比图1中的情况，由于焊接部(焊缝30)是垂直面，焊接部以小直径部21为中心而对称。
进一步，即使部件10和11之间构成的间隙大，由于有了突出部14和14，突出部14和14中的塑性流体部件可以流到垂直面13的间隙中。这样，在焊缝30中就不会有空洞出现。
在一个部件10和11的尾端对接的实例中，即使垂直面13和13彼此并不接触，也要控制尺寸，倾斜面12和12要彼此接触上或彼此靠近。
另外，在焊接过程中，旋转体20的小直径部21和大直径部20a的交界部20b的高度位于高度h3的范围内。即一个突出部14的中心位于垂直面13上。两个突出部14和14的上端的宽度L1大于旋转体20的大直径部20a的直径。
这一点在小直径部21的位置沿垂直面滑脱的情况下需要得到考虑。在进行摩擦移动焊之后，构成铁路车厢车身外侧的突出部14和14被切掉。如上所述，由于旋转体20的交界部20b的高度位置位于突出部14上，所以有要切掉的部分。
结果，当突出部14和14切掉后，就变成了没有下凹部的平面。因此，突出部14一侧可以安排作为车身的外侧。
通过旋转体20，突出部14和14的金属体移进垂直面13和13的间隙，间隙就被填埋。结果，根据铝合金部件的试验，发明人明白无误地确认了在焊接前垂直面13和13的间隙的容限可以增大约1mm。
在焊接加工中，即使当小直径部21的下端定位于比作为部件10和11的对接面的倾斜面12和垂直面13之间的连接部稍为靠上一些的侧部垂直面13，也可以得到良好的焊接。
在图5中的实施例中，摩擦移动焊是在图1所示的实施例的部件10和11上从上下两面同时进行。上面的旋转体20的小直径部21的中心对准部件10和11的上面侧的对接面。
下面的旋转体20的小直径部21的中心对准部件10和11的下面侧的对接面。下面的旋转体20的的小直径部21的指向朝上。如果两个旋转体20和20的在移动方向上的位置相同，两个旋转体20和20移动的速度也相同，则可以实现摩擦移动焊。
也就是说，上面的旋转体20的载荷(旋转体20插入部件的作用力)的作用点以及下面的旋转体20的载荷作用点不能分开太远。从而可以防止部件10和11弯曲。在下面的旋转体20的周围没有台座40存在。而在上面的旋转体20的垂直方向底下设置有台座40。
在从下部进行焊接时，由于部件11的接合部通过部件11的倾斜表面支撑，这就可以限制部件的弯曲。
在图6所示的实施例中，部件10和11的上面侧和下面侧的对接面由垂直面13和13形成。在上部垂直面13的垂直方向上不存在下部垂直面13。在两个垂直面之间靠倾斜面12连接。
在图7所示的实施例中，部件10和11的上面侧和下面侧的对接面由垂直面13和13形成。下面部分的垂直面13和13处在上面部分的垂直面13和13的延长线上。
上、下垂直面13和13之间的对接面由V型的倾斜面12和12形成。部件11的端部由V型凸部形成，而部件10的端部由V型下凹部形成。
在部件10和11的端部对接的情况下，即使当垂直面彼此并不接触、倾斜面12和12彼此接触或彼此靠近，也需要控制尺寸。例如下凹部的倾斜面12和12的间隔要小于凸部的倾斜面12和12的间隔。
采用上述结构，由于下面的旋转体20大体位于上面的旋转体20的下部，可以进一步减少部件10和11的弯曲。而且通过设置V型倾斜面12，可以防止部件10和11朝上下两个方向滑脱。这样就可以实现良好的摩擦移动焊。
而且，没有设置部件10的V型下凹部的底部和部件11的V型下凹部的顶部，但却构成一个梯形结构。而且部件10和11的垂直对接面15和15之间留有间隙16。采用这样的结构，上下垂直面13和13之间就很容易形成接触。
通过设置部件10和11的倾斜面12，在摩擦移动焊过程中可以防止金属的流失。如图21所示，作为一种对应于倾斜面12的结构，特意使面345和346平行于部件340和341的外表面并且借助这些面防止金属的流失。
然而，必须要使部件340的面345和345之间的间距大于部件341的面356和356之间的间距。面345和面356之间就形成间隙。结果，塑性流体可以流到这一间隙中并容易产生缺陷。或者造成部件340的凸边343和343向内侧弯曲。
在没有突出部14的情况下会看到弯曲。在有突出部14的情况下，考虑到上述间隙，必须加大突出部14，而这会增加成本。在图7所示的实施例中，在部件10和11的间距加大的情况下，也会出现类似的情况，但由于有倾斜面，在强度上增强了，于是部件10的端部的弯曲就会减小。
如上所述，在图21中的结构件中容易出现下面两个间隙。其中一个是面345和356之间的间隙。另一个是在凸边343的顶端(垂直面)和形状部件341的接合面(垂直面)之间的间隙。这两个间隙对摩擦移动焊影响很大。
可以不考虑这种情况，特别是在自图7至图13中所示的实施例中。即，由于使倾斜面12接触，只剩下了垂直面13的间隙，这样就可以实现良好的焊接。
在自图8至图15中所示的实施例中，示出了一种在铁路车厢的车身上的应用例。在图10中，铁路车厢的车身由组成车厢侧面的侧面结构体50、车厢的顶部结构体51、底板结构体52，以及在纵向上的端部结构体53的端部构成。
侧面结构体50包括一组平行的、对接面由摩擦移动焊焊接的挤压成型框架部件60和70构成。各顶部结构体51和底板结构体52的结构也同侧面结构体50类似。
侧面结构体50和顶部结构体51之间以及侧面结构体50和底板结构体52之间的焊接均采用MIG(金属电极惰性气体保护焊)等焊接方式。
在图8和图9中，挤压成型框架部件60和70同图1至图7中所示的实施例中的部件10和11分别对应。
挤压成型框架部件60和70包括面板61和71，它们构成车身的外表面，一组位于车身内侧的筋条62、63和72，73，以及筋条端部上的面板65、66和75、76。沿挤压成型框架部件60和70的宽度方向上设置有一组筋条63和73以及一组面板66和76。在面板65、66和75、76上，焊接有支柱(在侧面结构体50的情况下，未示出)，支架(在顶部结构体51的情况下，未示出)，侧梁(在底板结构体52的情况下，未示出)以及安装各种配件用的底座等。
接头形状部件的形状大体同图7的情况类似。类似于图7中所示的实施例，可以在上下两个面上同时进行摩擦移动焊。
在面板65和75上安装了用于支撑上面的旋转体20的滚柱(未示出)。框架部件60的一端有一个梯形凸部，而框架部件70的一端有一个梯形的凹面。框架部件60的另一端的形状与上述部件70的一端的形状相同或与上述部件60的一端的形状相同。两个部件可以组合在一起。
挤压成型部件60和70具有如上所述的双平面结构。一个平面是面板61和71，而另一个平面是面板65、66和75、76。与上述双平面结构相反，在从外侧进行摩擦移动焊的情况下，考虑到由于上述焊接中存在着垂直载荷，接头部件的面板会朝另一个面板一侧弯曲。
然而，在图8所示的接头部件中，由于挤压成型部件60的一端设有筋条62，而摩擦移动焊在此端部的上部和下部进行，这样，框架60和70的接头部件就不会弯曲。即筋条62可以起到一个支撑部件的作用而在摩擦移动焊过程中吸收垂直载荷。即筋条62位于连接垂直面13和13直线上。
另一方面，由于框架部件70安装在筋条62的倾斜面上，而且筋条72也在部件70的接头部件的附近，框架部件70的接头部件就不会出现弯曲。对比图19中所示的结构就可以理解这一事实。
换言之，垂直面13和13处在筋条62的板厚度的延长线范围内。至少部分焊缝30和30处在上述范围之内。
上述接头形状部件可以应用于连接面板65、66(75、76、77)的中空挤压成型框架部件。
侧面结构体50制作完成后，切去突出部14使外表面成为平滑结构。在车身内侧并不一定需要将凸部切去。之后，通过喷漆装修进行精修，不过这一点将在进行喷漆装修的情况下进行解释。
之后，对喷漆面进行细纹处理或使用透明漆进行精修。由于进行摩擦移动焊，与MIG焊接相比，不能靠视觉肯定接头部件。结果，会出现织构，而侧面结构体有良好的外观。它的成本低。
侧面结构体50、顶部结构体51、底板结构体52，以及端部结构体53的焊接部处于在侧面结构体难以看见的位置。
下面参考图11和图12，对双平面结构体的的挤压成型框架部件中的一个接头进行说明。挤压成型框架部件100(110)包括大体平行的两个面板101和102(111和112)、一组用来连接两个面板的筋条103和106(113和116)、一个其接头端部朝框架部件100和110的厚度方向突出的突出部104(114)以及从端部筋条106朝对面框架部件110突出的突出部件117和117。
沿框架部件100和110的宽度方向上有一组筋条103和113。筋条103(113)斜顶着面板101和102(111和112)。筋条106(116)垂直于面板101和102(111和112)。标号109和119各代表一个中空体。
在框架部件100和110的端部设置有垂直面121和倾斜面122。垂直面121位于面板101、102和111、112的端部。框架部件110的倾斜面122位于突出部件117的面板的面上。框架部件110的倾斜面122位于中空件的下凹部，此处可容纳突出部件117。倾斜面122从垂直面121进入处向框架部件的厚度方向倾斜。
突出部件117在框架部件100的宽度方向上朝外(框架部件100侧)突出。突出部104和114分别位于面板101、102和111、112的端部。
框架部件110的筋条116位于接头部件的延长线上。假定旋转体20的中心轴位于筋条116的板厚中心的延长线上。框架部件110的垂直面121从筋条116的板厚中心相对框架部件110的宽度方向略有一点偏移。
两个垂直面121在筋条116的板厚度的延长线的范围内。筋条116的板厚度大于筋条106的板厚度。
在通过安装框架部件100和110使倾斜面122和122接触时，在框架部件100的垂直面121和框架部件110的垂直面之间形成间隙。例如，下凹部的倾斜面122和122的间距要小于凸部的倾斜面121和121的间距。或使倾斜面122的间隙很小。
由于框架部件100上设置了筋条106，突出部104的厚度和倾斜面122的精确度可以提高，并且易于在端部制造。
由于框架部件100的倾斜面122和筋条106之间的连接部有从斜面122的延长线向内凹入的下凹部，框架部件100的端部的截面区就可以做得小些，从而得到轻型结构。
在图13所示的实施例中，对接部位于筋条106和筋条116b的中间位置。垂直面121至框架部件100的筋条106的距离大致等于从垂直面121至框架部件110的筋条116b的距离。两个筋条106和116b的板厚度相同。
两个筋条106和116b之间的间隙L5大于小直径部21的直径，但小于大直径部20b的直径。突出部104的宽度(也为朝框架部件的宽度方向)与突出部114的宽度相同。
通过光学传感器检测垂直面并使旋转体20的轴线中心定位在垂直面121和121之间的中间位置上进行摩擦移动焊。于是，旋转体20的轴线中心定位在两个筋条106和116b之间的中间位置上。
而且，旋转体20的轴线中心定位在突出部104和114的宽度上的中间位置处。焊缝的中心定位在两个筋条106和116之间的中间位置。旋转体20的尺寸和位置，以及其它构造与上述实施例类似。
采用上述结构，由于在焊接过程中，载荷加在两个筋条106和116b上，筋条116b的板厚度可以做得较图12中所示的实施例中的更小。于是，可使筋条106和116b的板厚度的总值小于图12中的实施例所示的板厚度的总值。于是，可以得到轻型结构。进一步，在图12中所示的实施例中，在两个筋条106和116中，既然载荷集中加在筋条116上，筋条116容易弯曲。
然而，在图13所示的实施例中，两个筋条106和116b承受大致相同的载荷，筋条106和116b几乎不会出现弯曲变形。最好使从筋条106至旋转体20的轴线中心的距离与从筋条116至旋转体20的轴线中心的距离大体相同。
两个筋条106和116b之间的距离L5小于旋转体20的大直径部20b的直径D1。结果，由大直径部20a施加的载荷加在筋条106和116b上，因此面板101和111的弯曲变形很小。
考虑到旋转体20的位置误差，突出部104和114之间的宽度L1大于大直径部20b的直径D1(L1＞D1)，而且在摩擦移动焊之后，沿大直径部20a和小直径部21的焊缝更小。
之后，将突出部104和114的两面或一面沿面板101、111、102和112切掉。在剩下的突出部104和114上留有大直径部20b的焊缝。焊缝的尺寸(直径)大于间距(L5)。可以说焊缝的中心大致位于两个筋条106和116b的中心。
而且，在焊接之前，在框架部件100和110中，从垂直面121和121到筋条106和116b的距离(≌L5/2)小于突出部104和114的宽度(≌L1/2)。筋条106和116b就位于从垂直面121和121起的框架部件的宽度方向上的另一个端侧。
大直径部20a的直径D1、由大直径部20a产生的焊缝尺寸、上面说明的筋条106和116b的位置都位于框架部件100和110的突出部104和114的宽度范围内。
框架部件100和110具有斜面122，但是若是设置有突出件117，就可以采用图21中所示的现有技术。
在图14中所示的实施例中，对比图13中所示的实施例，面板112的面侧上的突出件117位于筋条106一侧。
在图15所示的实施例中，接头部的两个筋条106c和116c位于框架部件110上。两个框架部件100和110的面板的端部101、102和111、112处在两个筋条106c和116c的中间位置。两个筋条106c和116c承受着旋转体20的载荷。筋条106c和筋条116c通过筋条116d连接起来。采用这种结构，在焊接过程中，筋条106和116c几乎不会弯曲。
此实施例的结构中没有倾斜面。面板101(102)的端部的背板101b(102b)朝另一个面板102(101)侧突出，并且102重叠在水平面122b上面，而该背板的厚度大于面板101(102)的厚度。这种结构可以用于其它实施例。
在上述实施例中，“面板(或外表面)是平行的”的意思是指设置成大体平行。而“垂直于面板”的意思是大体垂直于面板。
在铁路车厢的情况下，侧面结构体和顶部结构体呈圆弧形状，并且在有一种情况下两个面板不能安排成平行。本发明可适用上述结构。而且本发明可适用于管子和其它结构体。
在一对垂直面13和121的角度不大的情况下，它们可以构成V形结构。为了填补V形空隙，必需将突出部14、104和114做得大些。结果，垂直面最好大致垂直，但也可以又有点斜度。
在垂直面的连接部121和倾斜面122上，可以设置一个平行面对着突出部104的顶角，但是这个面必须很小。
对一个接头部件设置有两个突出部104和114，但也可只设置一个突出部104(114)。
图11至图13中所示的实施例可应用于图8中所示出的双平面结构体。而且图11至图13中所示出的摩擦移动焊可以同时从上、下面上进行，但也可一次焊接一个面。
下面参考图16和17说明有关第四个目标的实施例。如图5至图8所示的实施例中，要进行焊接的部件要大致从上面和下面同时焊接的部件，例如，它们是厚的挤压成型部件211和211。挤压框架部件211和211的对接面的形状可以如图11至图15所示或如图18和图21所示。框架部件211和211安装在台座40和40上并受到限制。
而且，通过在框架部件211和211的连线的端部设置接合片221和225限制框架部件。这些限制力是由夹具将框架部件叠层夹住并采用一种装置经台座40和40从上面压住来实现的。利用穿过台座的螺栓夹持可将接合片221和225夹住而限制在台座40和40上。
框架部件211、211和接合片221、225之间的间隙做得尽可能小。框架部件211和211被一分为二，但是接合片211和225由单一结构形成。如前面的实施例所述，台座40和40被分成两部分。
框架部件211和211和框架部件211及接合片211和225可临时焊接起来，但是通常没有必要这样做。在下文中，将要说明的是不进行临时焊接的情况。
接合片221和225的厚度大体上同框架部件211的厚度一样。由于框架部件211的厚度大，接合片221和225的每一个分别包括三片板条。
接合片221将作为一个有代表性的例子加以说明。两个板条223和224叠放在厚板222的上部和下部。三个板条在焊接前叠在一起并且限定在台座40和40上。板条223和224的材料同框架部件211的材料相同。
板条222是用铝合金或铁系金属制作。从运输方面考虑最好是选择铝合金板222。板条222可由中空框架部件构成。
如用t10代表从框架部件211的外表面开始的焊缝30的深度，板条223和224的厚度t11比深度t10大。在这种情况下，接合片221的外表面与框架部件211的外表面相同。在突出部14(104、114)从框架部件211突出来的情况下，接合片211的外表面位于突出部14的顶部之上。
在框架部件211上面有突出部14的情况下，深度t10在突出部14被切去之前就是焊缝的深度。接合片221和接合片225的结构类似。
在进行摩擦移动焊之前，板条222、223和224不焊接到框架部件211上，换句话说，板条222、223和224不用临时焊接到框架部件211上。至少板条222不焊接到框架部件211上。
在框架部件211、211和接合片211、225限制到台座40和40上之后才进行摩擦移动焊。通过从端部的上部转动旋转体20(在下面焊接时，从下部转动)，旋转体20就插入到接合片221并沿框架部件211和211的接合线移动。
接合片221安装位置上的插入尺寸类似于框架部件211和211安装位置上的插入尺寸。当框架部件211和211焊接之后，旋转体20就朝接合片225的端部的上部抽出(在下面焊接时，从下部抽出)。
接着，解除框架部件211和接合片221和225的限制，靠捶击去掉中间的厚后板222。然后，通过磨削等处理去掉接合片221、225的板条223、224与框架部件211之间的接合部，并且去掉板条223和224。
根据发明人的各种试验，立即开始摩擦移动焊常常效果不好。但是，在上述实施例中，通过设置接合片221，在取得良好的焊接之后，进行框架部件211的焊接，框架部件的始端可以焊接得很好。对于框架211上的摩擦移动焊来说，30mm的长度足够了。
另一方面，当旋转体20作为要焊接的部件从框架部件211中抽出后，在要焊接的部件中就会产生一个对应于小直径部21的孔洞。但是，旋转体20是在接合片255的位置抽出，在作为要焊接以及构成制成品的部件框架部件211中，没有孔洞产生。这样，没有必要对制成品进行修补。
而且，在摩擦移动焊中，由于金属受到旋转体20的推动，在焊接的起始点以及结束点，框架部件的厚度容易变薄。但是，由于焊接始于接合片221并终止于接合片225，就可以在沿制成品框架部件211的整个长度上得到相同的焊接厚度。
接合片221和225的外表面侧的板条223和224的厚度比焊缝30的深度t10更厚。这样，中间的板条222就未焊接。因此，板条222就容易去掉。
由于板条222可以事前去掉，切除板条223和224就容易了。而且，由于板条222没有经过摩擦移动焊，当板条重新使用时，没有必要进行磨削等。这样，板条222就容易重复使用而降低成本。而且板条222可以用低成本材料制作。
即使在板条223和224的厚度等于焊缝30的深度t10时，以及即使在板条222是被焊接时，由于板条22的焊缝的深度小，板条222也容易分开。
进一步，除了将旋转体20从接合片221的上面插入到接合片221中，也可以通过从接合片221的左侧外表面移动对准接合片221的旋转体20来进行插入。而且，在旋转体20从接合片225中抽出的情况下，也可以通过从接合片225的右侧朝外侧移动旋转体20来进行。
在如图1中所示的一个面侧焊接的情况下，板条222和223……而且，在板条223和224临时焊接到框架211和211的情况下，不需要限制到台座40上。焊接位置可以设定在框架部件211和211的接合线的延长线上。
至于要焊接的部件，可以用于没有倾斜面的部件，一种仅仅焊接一面的部件，一种由于是薄板而没有对接部的部件等等。而且，摩擦移动焊可以从侧部进行。
本发明的技术范围并不限于每个权利要求中的字词，也不限于对解决问题所进行描述的措词，而是本领域中普通人员所容易想到并提出的技术范围。
根据本发明，在采用摩擦移动焊的情况下，可以获得良好的焊接。

Claims (43)

1．一种结构体，其特征在于
在两个部件的接头部中，在大体平行的面上，分别设置有焊接上述两个部件的焊缝；
在上述接头部中，在一个连接上述焊缝的非接头部中，上述两个部件分别朝相同的方向向上述面倾斜；
上述倾斜面分别连接至上述焊缝或在上述焊缝的周围倾斜；并且
上述两个部件中的一个上述倾斜面大体同上述两个部件的另一个的上述倾斜面接触。
2．根据权利要求1的结构体，其特征在于
上述倾斜面同上述焊缝相连接。
3．根据权利要求1的结构体，其特征在于
在上述面中一个面的上述焊缝的位置上，上述面的另一个面的上述焊缝大体位于上述面的垂线上；
在上述焊缝和上述焊缝之间的上述接头部中，上述两个部件中的一个部件朝上述部件中的另一个突出；
在突出部中，在上述面中的每个面及其另一个上述面上，设置有上述倾斜面；
上述两个部件的上述另一个具有一个下凹部，它可以容纳上述突出部；
在上述下凹部设置有倾斜面分别连接上述两个部件中的上述一个的上述倾斜面。
4．根据权利要求1的结构体，其特征在于
在上述面中的一个的上述焊缝的位置上述面中的另一个的上述焊缝大体位于与上述面垂直的直线上；
在上述焊缝和上述焊缝之间的上述非接头部中上述两个部件中的一个朝上述两个部件中的另一个突出；
在突出部中的上述面中的每个上述面及上述面的另一个面上具有上述倾斜面；
在上述非接头部中，在上述两个部件的上述另一个部件的上述另一个面的一侧上的一个端部朝上述两个部件中的上述一个突出；
在上述突出部的上述另一个面的一侧上设置有上述倾斜面；
上述两个部件的每个面有一个下凹部用于分别容纳上述突出部；
在上述下凹部分别设置有用于连接上述两个部件的上述倾斜面的倾斜面。
5．一种结构体，其特征在于
在两个部件的接头部中，在一个面和另一个面上设置有焊接上述两个部件的焊缝；
在上述接头部中，上述两个部件中的一个的端部朝上述两个部件的另一个突出；
上述两个部件的上述另一个的上述下凹部同上述倾斜面接触或接近。
6．一个部件，其特征在于
一个部件中的至少一端具有两个垂直面及两个倾斜面；
上述两个垂直面各分别从上述部件的两个分别大体平行的外表面延伸出去并大体垂直于上述外表面；
上述倾斜面分别向相应的两个垂直面倾斜；
上述倾斜面中的一个从上述两个垂直面中的一个朝上述外表面一侧延伸；并且
上述倾斜面的另一个从上述两个垂直面中的另一个朝上述外表面的上述一侧延伸。
7．根据权利要求6的一个部件，其特征在于
在上述外表面一侧中的一个上的上述垂直面的一条延长线中，设置有一个上述外表面一侧的另一个的上述垂直面；并且
上述两个倾斜面具有各自不同的方向。
8．根据权利要求7的一个部件，其特征在于
在上述两个垂直面之间的上述倾斜面分别从上述垂直面朝上述部件的外部突出。
9．根据权利要求7的一个部件，其特征在于
在上述垂直面的上述部件的内侧分别设置有在上述两个垂直面之间的上述倾斜面。
10．在一个具有大体平行的两个面板和一个连接上述两个面板的筋条的挤压成型框架部件中，该挤压成型框架部件的特征在于
在上述挤压成型框架部件的至少一个端部上，设置有两个垂直面和两个倾斜面；
在上述面板侧中的一侧中的上述垂直面的延长线上，大体设置有上述面板的上述面侧的另一个的上述垂直面；
在上述相应面板的上述端部设置有上述垂直面，并从上述一个面板延伸至上述另一个面板，而且大体垂直于上述相应的面板；
上述倾斜面向上述相应的垂直面倾斜；
上述倾斜面中的一个从上述垂直面朝上述另一个面板侧延伸；
上述倾斜面的另一个从上述垂直面朝上述一个面板侧延伸；并且
上述相应倾斜面从上述垂直面向上述挤压成型框架部件的宽度方向的外部突出。
11．在一个具有大体平行的两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条的挤压成型框架部件中，该挤压成型框架部件的特征在于
在上述挤压成型框架部件中的至少一个端部上设置有两个垂直面和两个倾斜面；
在上述面板侧的一侧的上述垂直面的延长线上大体设置有上述面板侧的另一个的上述垂直面置；
上述相应的垂直面设置在上述相应面板的上述端部并从上述一面板向上述利用面板延伸，而且还大体垂直于上述相应面板；
上述相应的上述倾斜面向上述相应的垂直面倾斜；
上述倾斜面中的一个从上述垂直面朝上述另一个面板侧延伸；
上述倾斜面中的另一个从上述垂直面朝上述一个面板侧延伸；并且上述相应倾斜面从上述垂直面定位于上述挤压成型框架部件的内侧。
12．根据权利要求11的挤压成型框架部件，其特征在于
在上述端部上述筋条同上述相应的倾斜面连接。
13．根据权利要求11的挤压成型框架部件，其特征在于
上述倾斜面和上述筋条之间的连接面从上述倾斜面的延长线下凹。
14．根据权利要求11的挤压成型框架部件，其特征在于
上述相应的面板具有一个与上述相应垂直面连接的突出部；并且
上述突出部朝上述挤压成型框架部件的厚度方向的外部突出。
15．在一个具有大体平行的两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条的挤压成型框架部件中，挤压成型框架部件的特征在于
在上述挤压成型框架部件中的至少一个端部上设置有两个垂直面和两个倾斜面；
在上述面板侧的一侧的一述垂直面的延长线上，大体设置了有述面板侧的另一侧的上述垂直面；
上述垂直面从上述筋条定位于上述挤压成型框架部件的宽度方向上的外部位置，并且设置在上述相应的面板的上述端部上，从上述一个面板向上述另一个面板延伸，而且还大体垂直于上述相应的面板；
上述倾斜面向上述相应的垂直面倾斜；
上述倾斜面中的一个从上述垂直面中的一个朝上述面板中的另一个延伸，并且还从上述一个垂直面朝上述挤压成型框架部件的宽度方向的外部延伸；并且
上述另一个倾斜面从上述另一个垂直面朝上述一个面板延伸，并且还从上述另一个垂直面朝上述挤压成型框架部件的宽度方向的另一个端部突出。
16．根据权利要求15的挤压成型框架部件，其特征在于
一个在上述另一个倾斜面和上述筋条之间的连接面从上述倾斜面的延长线下凹。
17．一种摩擦移动焊接法，其特征在于
通过采用使上述倾斜面彼此接触或接近的方法，使一个第一部件的端部的倾斜面和一个第二部件的一个端部的倾斜面对接，
从上述第一部件和上述第二部件的外侧在上述倾斜面的上述端部侧的一侧进行摩擦移动焊接。
18．根据权利要求17的摩擦移动焊接法，其特征在于
在上述外表面之上的要进行摩擦搅拌焊的下部，通过上述倾斜面定位进行摩擦移动焊；并且
从上述外表面的上部进行摩擦移动焊。
19．一种摩擦移动焊接方法，其特征在于
将设置在第一部件的端部的下凹部中的两个倾斜面和设置在第二部件的端部的突出部的两个倾斜面对接而使之接触；并且
从外表面一侧对大体距离上述倾斜面较远的另一个上述外表面一侧进行摩擦移动焊。
20．一种摩擦移动焊接方法，其特征在于
将设置在第一部件的端部的下凹部和设置在第二部件的端部的突出部上的两个倾斜面对接；并且
从外表面一侧对大体距离上述倾斜面较远的另一个上述外表面一侧进行摩擦移动焊。
21．一种摩擦移动焊接方法，其特征在于
使具有两个面板和一个连接上述两个面板的筋条的第一部件的端部同具有两个面板和一个连接上述两个面板的一个筋条的第二部件的端部对接；
在上述情况下，在上述第一部件的上述端部的上述筋条与上述第二部件的上述端部的上述筋条之间设置有空隙；
在上述条件下，通过在上述对接部上插入旋转体来实现焊接；并且
通过使上述第一部件的上述端部的上述筋条至上述旋转体的轴线中心的距离大体等于从上述第二部件的上述端部的上述筋条至上述旋转体的上述轴线中心来进行摩擦移动焊。
22．一种摩擦移动焊接方法，其特征在于
使具有两个面板和一个连接上述两个面板的筋条的第一部件的端部同具有两个面板和一个连接上述两个面板的一个筋条的第二部件的端部对接；
在上述情况下，在上述第一部件的上述端部的上述筋条与上述第二部件的上述端部的上述筋条之间设置有空隙；以及
在上述条件下，通过在上述端部中插入旋转体进行摩擦移动焊，旋转体的直径大于在上述第一部件的上述端部的上述筋条与上述第二部件的上述端部的上述筋条之间所形成的间距。
23．根据权利要求22的摩擦移动焊接方法，其特征在于
通过使上述第一部件的上述端部的上述筋条至上述旋转体的轴线中心的距离与上述第二部件的上述端部的上述筋条至上述旋转体的轴线中心的距离相等而进行摩擦移动焊。
24．一种结构体，包括一个具有两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条的第一部件和一个具有两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条的第二部件，
该结构体的特征在于
上述第一部件的上述两个面板和上述第二部件的上述两个面板由一焊缝焊接；
在上述焊缝附近的上述第一部件的上述筋条和上述第二部件的上述筋条之间设置有一个空间；
由上述第一部件的端部的上述筋条至上述焊缝的距离与述第二部件的端部的上述筋条至上述焊缝的距离大体相同。
25．一种结构体，包括一个具有两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条的第一部件和一个具有两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条的第二部件，
该结构体的特征在于
上述第一部件的上述两个面板和上述第二部件的上述两个面板由一焊缝焊接；
在上述焊缝附近的上述第一部件的上述筋条和上述第二部件的上述筋条之间设置有一个空间；
在上述焊缝附近的上述第一部件或第二部件的上述面板的至少一侧具有一个突出部，此突出部在上述第一部件或上述第二部件的厚度方向上向外部突出；
在上述第一部件或第二部件的宽度方向上，在上述突出部的范围内，设置有上述第一部件和第二部件的上述筋条。
26．一种结构体，包括一个具有两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条的第一部件和一个具有两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条的第二部件，
该结构体的特征在于
上述第一部件的上述两个面板和上述第二部件的上述两个面板由一焊缝焊接；
在上述焊缝附近的上述第一部件的上述筋条和上述第二部件的上述筋条之间设置有一个空间；
在上述第一部件或第二部件的宽度方向上，在上述突出部的范围内，设置有上述第一部件和第二部件的上述筋条。
27．一种部件，具有两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条，该部件的特征在于
上述部件的至少一个端部的相应面板具有一个突出部，此突出部在上述部件的厚度方向上向外部突出；
一个端部的上述筋条定位于自上述突出部的端部的上述部件的在宽度方向上的内侧；并且
上述筋条定位于上述突出部在宽度方向上的范围内。
28．一种摩擦移动焊法，其特征在于
使第二部件与具有两个面板和两个用于连接上述两个面板的筋条的第一部件对接；
将上述第二部件的端部定位于上述两个筋条之间的对接过程；
对上述对接部进行摩擦移动焊。
29．根据权利要求28的摩擦移动焊法，其特征在于
使作为摩擦移动焊的用具的旋转体的中心至上述两个筋条之一的距离与从上述旋转体的中心至上述两个筋条的距离大体相等。
30．根据权利要求28的摩擦移动焊法，其特征在于
使作为摩擦移动焊的用具插入上述对接部的旋转体的直径大于上述述两个筋条之间空隙。
31．一种结构体，包括一个具有两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条的第一部件和通过焊缝两个分别焊接于上述两个面板的第二部件，该结构体的特征在于
上述焊缝的中心定位于上述两个筋条之间。
32．一种部件，包括两个面板和一个用于连接上述两个面板的筋条，该部件的特征在于
在上述部件的一个端部设置有两个筋条；
在上述两个筋条之间安排有上述相应各面板的端部；并且
在上述面板的上述端部和上述端部的上述筋条之间，上述面板的上述端部抽回到上述面板的另一个的一侧。
33．在采用摩擦移动焊的两个面板的焊接法中，摩擦移动焊法的特征在于
在上述两个部件的接合线的起始端和结束端的至少一个处安排一个接合片；
当上述接合片定位于上述起始端时从上述接合片的起始端位置开始摩擦移动焊；并且
当上述接合片定位于上述结束端时从上述接合片的结束端位置开始摩擦移动焊。
34．根据权利要求33的摩擦移动焊的焊接方法，其特征在于
在上述起始端和上述结束端分别安排上述接合片；
在上述起始端位置上从上述接合片开始摩擦移动焊；并且
在上述结束端位置上在上述接合片处结束摩擦移动焊。
35．根据权利要求33的摩擦移动焊的焊接法，其特征在于
使上述部件的厚度大于根据磨擦激励焊的上述焊缝的深度；
上述接合片由第一板条和第二板条组成；
使上述第一板条的厚度大体等于或大于上述焊缝的深度；
使上述第二板条的厚度具有从上述部件的厚度中减去上述第一板条的上述厚度的厚度；
在上述第一板条和上述第二板条在厚度方向上重叠的情况下，安排上述接合片使第一板条处于进行摩擦移动焊的一侧，并且使上述第二板条处于不进行摩擦移动焊的一侧；并且
在其后进行摩擦移动焊。
36．根据权利要求35的摩擦移动焊接法，其特征在于
使上述第一板条的上述厚度比上述焊缝的上述深度厚。
37．根据权利要求35的摩擦移动焊的焊接法，其特征在于在台座上安装上述部件和上述接合片；
将上述部件和上述接合片限制在上述台座上，不将上述接合片的上述第二板条焊接到上述部件上；
在摩擦移动焊和上述限制解除之后，去掉上述第二板条；并且于其后，切掉上述第一板条和上述部件的接合部。
38．根据权利要求35的摩擦移动焊接法，其特征在于
对于上述部件的一个面的一侧和一个大体与上述一个面侧平行的另一个面的一侧，分别进行摩擦移动焊；
对于在摩擦移动焊的上述一个面侧上的焊缝与摩擦移动焊接的上述另一个面侧的上述焊缝之间的未进行摩擦移动焊部部分进行摩擦移动焊；
接合片由上述第一个板条、第二板条和第三板条组成；
使上述第一板条的厚度大体等于或大于在上述一个面侧上的上述焊缝的深度；
使上述第二板条的厚度大体等于或大于在上述另一个面侧上的上述焊缝的深度；
使得上述第三个板条的厚度等于从上述部件的上述厚度中减去上述第一板条的厚度和上述第二个板条的厚度；
通过在上述第一板条和上述第二板条之间插入第三板条，通过将上述第一板条、上述第二板条，以及上述第三板条在厚度方向上重叠起来，通过将上述第一板条定位于上述一个面侧，以及进一步通过将上述第二板条定位于上述另一个面侧，安排上述第一板条、上述第二板条，以及上述第三板条作为上述接合片；
之后，进行摩擦移动焊。
39．根据权利要求38的摩擦移动焊接法，其特征在于
使上述第一板条和上述第二板条的厚度大于上述焊缝的上述深度。
40．根据权利要求38的摩擦移动焊接的焊接法，其特征在于
将上述部件和上述接合片安装在上述台座上；
将上述部件和上述接合片限制在台座上，无需将上述接合片的上述第三板条焊接到上述部件上；
在摩察移动焊及在上述限制解除后，将上述第三板条去掉；并且
于其后，将上述第一板条、上述第二板条以及上述部件的接合部分切掉。
41．根据权利要求33的摩擦移动焊法，其特征在于
在上述接合片安装到用来安装上述部件的上述台座上的情况下进行摩擦移动焊。
42．根据权利要求33的摩擦移动焊接法，其特征在于
在上述台座上安装上述部件和上述接合片；
将上述部件和上述接合片限制在上述台座上；并且
于其后，进行摩擦移动焊。
43．根据权利要求33的摩擦移动焊，其特征在于
在上述台座上安装上述部件和上述接合片；
将上述部件和上述接合片限制在上述台座上，无需焊接上述部件和上述接合片；并且
于其后，进行摩擦移动焊。
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