CN1856382A - 轨道摩擦焊接方法与实现所述方法的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轨道摩擦焊接方法与一种摩擦焊接设备，用于通过摩擦焊接单元来焊接工件(16、18)，其中在施加振荡能量期间，在接触面(F)处，工件(16、18)被彼此相对挤压在一起。为此，n＞1摩擦焊头(I、II、III、IV或I′、II′、III′、IV′或I″、II″、III″、IV″)以固定的方式被安装在工件(16、18)区，轨道平面处，接触面(F)的至少一侧，这样分别面向一侧的n＞1摩擦焊头以相同的摩擦频率、相同的振幅以及相同的预设相位振动。

Description

轨道摩擦焊接方法与实现所述方法的设备
本发明涉及一种用于工件焊接的轨道摩擦焊接方法，从而在向连接面施加振荡能期间，工件沿轴向方向被持续彼此相对挤压。此外，本发明涉及一种实现所述方法的设备，其中用于工件焊接的圆周运动能能够被传入给所述连接面，所述工件处于轴向压力下，并在所述连接面(F)内有一可选横截面。
已知一些摩擦焊接方法，由此由于相对运动以及同时存在的压力，产生振动以在待焊接的表面得到所必须的熔化能。
DE 199 38 100A公开了一种多头摩擦焊接方法，其用于由外形部件构成的窗框与门套的制造。为了实现同步焊接，框架的各外形部件被紧紧夹在连接平面两侧的侧置摩擦焊接头内并接近其，在所述头的辅助下，所述部件进行振动，从而连接表面同时被压在一起。如此使用摩擦焊接头能够相当程度地减少处理时间，不过，用这种方法，仅相对较短的，彼此成一定角度面对的杆状物能焊接，因此摩擦轴不位于表面的中心(centroid)。
因此，本发明的一个目的在于找到一种焊接相对大而长的工件的方法，从而为了使大量的材料达到能够进行持续焊接温度，就需要将大量的能量以简单的方式传入给连接面。
根据本发明，在上述的轨道摩擦焊接方法使用于传入通道的情况下可实现此目的，这是因为至少在连接面(F)的一侧，至少一个摩擦盘上的多个(n＞1)摩擦焊头被置于工件区的轨道平面处，所述摩擦焊接头的振动头被稳固固定在摩擦盘上，以及靠近一侧的至少一个(n＞1)摩擦焊头以相同的摩擦频率、相同的振幅以及相同的预定相位进行振动。
对于此方法，还提供，所述多于一个(n＞1)的摩擦焊头用于传入能量供给的推力，也就是轴向连接压力由多于一个(n＞1)的推力轴来实现，以使得在使用力控制横进给的时候，由所述的多个推力轴叠加而形成的假想(下文为“虚”)的合成推力轴通过连接面的中心。
为了最佳化运动条件，提供：设置n＞1摩擦焊头以使得总体上构成合成的虚摩擦轴的多个摩擦轴通过所有振动物体的合成的质量中心(masscentroid)，其至少包括摩擦焊头的偏心轴和摩擦板、摩擦盘、工件固定器以及工件。
为了增加可用的振动能量，本方法还提供：n＞1摩擦焊头的振动头分别固定地安装在连接面(F)的两侧、多个轨道面处、摩擦盘上的，以及连接面(F)一侧的n＞1摩擦焊头相对于连接面另一侧的n＞1摩擦焊头以预设相位进行振动。
为了产生在供给振动能量期间传入给连接面的压力，材料供给机构在距离-时间控制下将工件轴向地导接于连接面处，这样，在理想状态下，虚的合成轴会通过工件连接面的连接表面中心。由此而产生了优点，即彼此不接近共面的连接表面会被逐渐磨平，从而实现了全对称的焊接。
对于一种能够实现所述方法的轨道摩擦焊接设备，其中需要将圆周运动能量能传入给连接面以焊接工件，所述工件受轴向压力，并在连接面(F)处有任意的横截面，根据本发明提供：n＞1摩擦焊头的振动头环绕待焊接的工件在至少一个轨道平面处被固定安装到至少一个摩擦盘上，以这样的方式使得由各摩擦焊头的n＞1摩擦轴叠加所形成的虚的合成的轨道摩擦轴通过物体质量中心(22)区域，以及n＞1摩擦焊头以相同的摩擦频率和相同的振幅以及预设的相位进行振动。
在轨道平面处环绕待焊接的工件布置多个摩擦焊头的方式产生这样的优势，通过增加摩擦焊头的数量，可施加任意高的能量，这样仅花费很少的时间就可焊接工件，例如长的厚壁管、延伸的结构杆部件或者过宽的工件。
为了确保给连接面的所有区域提供相同数量的能量，本发明提供，在使用力控制的时候，为了相对于连接表面中心形成表面对称，所有的推力轴自连接面上的连接表面中心的距离都相等，同时角对称分布。此外，在对于所有的摩擦焊头的合成的轨道轴处，各推力轴到连接表面中心的距离与各自轴向压力(P)相乘的数学乘积为常量。
在工件的横截面是非对称结构，或必须如此设计的情况下，根据本发明提供，所有推力轴自连接表面的中心的距离不相等，考虑到推力轴彼此之间的角位置，各推力轴所施加的压力(P)与其到所述连接表面中心的距离成反比，以及对于所有的推力轴，各推力轴到连接表面中心的距离与合成的轨道摩擦轴处各自的轴向压力(P)相乘的数学乘积为常量。
进一步就全部的这些摩擦焊接过程而论，提供：分别在连接面(F)的两侧，多个摩擦焊头，包括其振动头，被固定安装在一摩擦盘上，此摩擦盘被固定在一环绕待焊接工件的轨道平面处，以及在相同摩擦盘上的所有摩擦焊头都以相同的频率、相同的振幅以及相同的相位进行振动。
本发明的一个实施例提供，从首尾相连焊接的两个工件中选出的一个工件被静止，也就是固定，并且只在环绕另一个工件的轨道平面处布置n＞1摩擦焊头，从而使得第二个工件进行摩擦振动。
本发明的这一具体实施例所具有的优点适用于较少量材料的工件，或者由相对易焊接材料制成的工件，例如薄壁塑料管。
考虑摩擦焊头布置在连接面两侧轨道平面处的情况，工件连接面(F)两侧的n＞1摩擦焊头的圆形状分布产生线性推力矢量，所述工件将被首尾相连焊接在一起，这样连接面两侧的n＞1摩擦焊头以相同的运行相位(running phase)或者以具有持续变化的相差的反相连续旋转进行振动，且其彼此相对，并具有一预设的起始相位。(线性相对运动)
如果置于连接面一侧的n＞1摩擦焊头相对于置于连接面另一侧的那些n＞1摩擦焊头以相反的运行相位或者以相同的旋转方向以及预设的相位差进行振动，就会导致连接面内的圆周推力矢量。(圆周相对运动)
可以通过调整一轨道平面处的摩擦焊头与连接面另一侧轨道平面上的摩擦焊头之间的相位差来调整传入供给连接面的能量大小，其中180°的相位差造成连接面处最大的相对运动，也就是说导致最大幅度的摩擦振动。
本发明还能够实现焊接例如呈T形位于横向梁上的结构杆，其中n＞1摩擦焊头的振动头被稳固地固定到所述的横向梁上，在垂直地对齐所述结构杆的纵向轴的轴向平面处，此外n＞1摩擦焊头固定在环绕所述结构杆的轨道平面处。
在这种布置中，应关注，虚的合成轨道摩擦轴通过质量中心区域，此虚的合成轨道摩擦轴由各摩擦焊头的多个(n)振动轴的振动叠加而成，以及连接面两侧的摩擦焊头以相同的摩擦频率振动，其中保持连接面一侧的摩擦焊头与连接面另一侧的摩擦焊头之间的预设相位差。
对于焊接例如管道装置比如可输送气体、石油或水并且其可由塑料、金属或复合材料制成的管件，轨道方式布置的多个(n)摩擦焊头分别能够牢固地固定在管件周围，并能被运输工具移动是有优势的。明显地，在此情况下，也可具有这样的布置：其中待焊接的管件可以通过按轨道形式布置的固定的摩擦焊头被移动至相应的焊接位置，并在焊接期间被固定在此位置。
在这种布置的情况下，为了使管件移动到压力作用的位置以在连接面处进行焊接受距离/时间的控制，有利地，提供具有液压驱动或气动驱动，或具有机械和/或机电动力驱动的推力单元，其或者与工件相连，或者与紧固地固定到工件的摩擦盘相连。
结合权利要求与附图，借助于下面实施例的描述，来较详细地分析本发明的特征和优点。附图显示了：
图1用于沿连接面焊接两个管件的轨道摩擦焊接设备的示意图；
图2轨道平面上的示意图，在从一侧看连接面的轴向视图中显示了摩擦焊头，其中，一方面，向轨道平面的左侧视图显示了零状态位置的振动摩擦焊接头，另一方面，摩擦焊接头的中间视图用于分别解释相同运行相位或相反运行旋转方向，而摩擦焊接头的右视图则分别解释了相反运行相位或相同的运行旋转方向；
图3A与图3B两个摩擦焊接头的振动顶视图，其在连接面上彼此相向，并按相同的运行旋转方向分别以0°或360°的相位差运行旋转进行振动；
图3C显示图，从此显示图中可以推断出0°/360°的相位差不会导致振动头的相对运动；
图4A到图4C振动头的顶视图，其彼此相向，具有45°/315°的相位差以及相同的运行旋转方向；
图4D和图4E与图4B一致的45°相位差的均匀圆周相对运动图，以及与图4C一致的315°相位差的均匀圆周相对运动图；
图5A到图5C振动头的顶视图，其彼此相向，分别具有90°或270°的相位差以及相同的运行旋转方向；
图5D和图5E与图5B一致的90°相位差的合成的均匀圆周相对运动图，以及与图5C相应的270°相位差的合成的均匀圆周相对运动图；
图6A到图6C振动头的顶视图，其彼此相向，具有135°和225°的相位差以及相同的运行旋转方向；
图6D和图6E  与图6B一致的135°相位差的均匀圆周相对运动图，以及与图6C一致的225°相位差的均匀圆周相对运动图；
图7A和图7B振动头的顶视图，其彼此相向，具有180°的相位差以及相同的运行旋转方向；
图7C与图7B一致的180°相位差的合成的均匀圆周相对运动图；
图8A和图8B振动头的顶视图，其彼此相向，分别具有0°或360°的相位差以及相反的运行旋转方向；
图8C与图8B一致的360°相位差的合成的的线性相对运动图；
图9A到图9C振动头的顶视图，其彼此相向，分别具有45°或315°的起始相位差以及相反的运行旋转方向；
图9D和图9E与图9B一致的45°相位差的线性相对运动图，以及与图9C一致的315°相位差的线性相对运动图；
图10A到图10C振动头的顶视图，其彼此相向，各具有90°或270°的起始相位差以及相反的运行旋转方向；
图10D和图10E与图10B一致的90°相位差的线性相对运动图，以及与图10C一致的270°相位差的线性相对运动图；
图11A到图11C振动头的顶视图，其彼此相向，分别具有135°或225°的起始相位差以及相反的运行旋转方向；
图11D和图11E与图11B一致的135°相位差的线性相对运动图，以及与图11C一致的225°相位差的线性相对运动的示意图；
图12A和图12B振动头的顶视图，其彼此相向，具有180°的起始相位差以及相反的运行旋转方向；
图12C与图12B一致的180°相位差的线性相对运动图；
图13三个摩擦焊头/推力轴相对于结构杆连接面的表面中心在轨道平面处分布的示意图；以及
图14摩擦焊接头在盘上的分布示意图，此盘环绕着待焊接的管件，并被定位螺丝固定在待焊接的管件上。
图1中示意性地显示了用于焊接两个延伸的管件12和14的轨道摩擦焊接设备10，该管件被轴向力P压在一起，于连接面F处首尾衔接。轨道盘16和18被稳定地固定在两个件12和14上。在这种布置中，如果虚的合成的推力轴和虚的合成的摩擦轴彼此对齐，并且连接面的中心位置与质量中心位置重合，那么是有优点的。显然应用情况下，其中两个中心彼此是补偿，也就是说推力轴是并不需要绝对与摩擦轴对齐的。
轨道盘16和18分别用于摩擦焊接头I、II、III、IV或I′、II′、III′、IV′或I″、II″、III″、IV″的安装。这些焊接头与各自的振动头被固定在轨道盘上。这样，它们通过连接件(未显示)被固定。
DE 4436857A中的摩擦焊接头是可适用和适当的来实现本发明。使用这些摩擦焊接头具有优势，多个摩擦焊接头可以被容易地同步，特别是其允许无错误的起始同步，这样摩擦焊接过程就以所期望的相位开始，并且能够相当可靠地保持相对布置的摩擦焊接头之间的相位。所述的摩擦焊接头与控制偏心轮以及平行导向装置装配在一起，这样主动侧旋转能量就能够被转换为圆周的平行导向运动能量。为了起动同步，各摩擦焊接头的所有偏心轮被设置为全起始幅度，然后位于相对位置的摩擦焊接头被调整到所期望的起始相位。紧接着，安装在相对的轨道盘上的摩擦焊接头之间的相移调整是轨道盘16和18，其被夹紧在管件12和14上，随后就进行连接面上所述管件的焊接操作。
图2显示了轨道盘16和18，以帮助阐释相对放置的摩擦焊接头的振动头的相对运动，其中轨道盘16.1的示图用于分别说明相同运行相位或相反旋转方向，而轨道盘16.2的图则分别阐释了相反运行相位或相同运行旋转方向。为了示出的目的，其中用一侧的轴向视图显示了连接面上的运动学条件。
为了进行阐释，下面的描述中仅分别讨论摩擦焊头I和I′或I″。关于期望的功能，显然可认识到其它所涉及的摩擦焊头II、III、IV与II′、III′、IV′以及II″、III″、IV″也分别相应地以相同的频率，幅度和相位操作，这样，建立了位于相对位置上的轨道盘以及随其的连接面F上的管件的所期望的相对运动。
随着焊接过程的继续，在推力单元的帮助下，轴向压力被施加给待焊接的管件。通过管件自身以及稳固地固定到所述管件上的轨道盘，传入所述的压力。这些推力装置可分别包括液压或气体驱动装置和机械或机电驱动装置。
由于连接面的表面中心位于两个管件的管中心，因此各摩擦焊头关于表面中心成角对称进行布置，并且都距离表面中心相等的间隔距离，这样相同的运动能量通过所有的摩擦焊头被传入给轨道盘以及连接面的每一点，也就是焊缝。根据管件所用的材料，和管壁的厚度以及依据材料的数量，焊接过程需要或多或少的能量。为了满足特殊应用的需要，可以不同于所述的在一个轨道盘上安装四个摩擦焊头，而可使用更多或更少的摩擦焊头，比如三个，从而可获得与所进行的焊接任务相称的焊接能量。
虽然从经济上考虑，使用相同类型的摩擦焊头具有优势，其每一个相应地可以提供相同的焊接能，但是也可在一轨道盘上安装不同类型的焊头，其中仅需要考虑：一方面，对于表面中心的角度对称保持不变，另一方面，摩擦轴到连接面中心的距离与施加于待焊接的管件上的持续恒定的轴向压力下各自传入的振动能量相乘的数学乘积要保持不变。在下文中阐释合成的相对运动，也就是，对于不同的相同或相反的运行旋转方向以及两个轨道盘之间的有效相位差两个轨道盘16和18之间的合成推力矢量。然而，由于具有相同的相位差，一个轨道盘上的所有摩擦焊头强加了相同的关系，接下来分别主要地阐释两个摩擦焊头I和(I)的振动头的振动行为。
在图3A和图3B中显示了摩擦焊头I和(I)的振动头的关系，这里用于在所有时间点即1、2、3、4、5、6、7、8的零相位运动矢量的箭头是实心(黑体)的，以及对于所有时间点即(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)的相同运行相位即相反运行旋转方向的运动矢量相应地具有空心箭头。相同的也适用于下面的相移的阐释。
在图3A和图3B中各显示了相同运行旋转方向下0°相位差或360°相位差。通过叠加各相同大小和方向的分别在不同的时间点1到8或(1)到(8)的相同大小的运动矢量，摩擦焊头的振动头没有产生相对运动，所述摩擦焊头彼此相对地位于轨道盘16和18上。还可在图3C所提供的显示中看到，其中所有显示的时间点的运动矢量都彼此叠合，这就说明了没有造成相对运动。
现在来参看图4A和图4B，通过绘出与图4D一致的各个观察时间点的矢量显示了由于45°相位差所导致的均匀圆周圆周相对运动。从此显示中能够推断出摩擦焊头I和(I)的振动头之间产生了相对运动，其特征在图4D中用两个运动矢量箭头之间的粗体连接线表示。
同样也对315°相位差的适用，这可通过比较图4A和图4C中的运动矢量，根据图4E中的显示得出。两中情况下分别产生了均匀圆周的圆周相对运动或均匀圆周的推力矢量。
从图5A和图5B以及图5A和图5C中可相应地分别观察到相同运行旋转方向下90°和270°相位差的情况。图5D显示了90°相位差时相应的运动矢量的叠加，而图5E则显示了270°相位差时相应的运动矢量的叠加。从这些例证中可推断90°和270°相位差所导致的相对运动比45°和315°相位差所导致的相对运动要大。
相应地，同样分别适用于相同运行旋转方向下的135°或225°相位差，根据图6A和图6B以及图6A和图6C所示，其是由运动矢量的叠加所引起的。如图6D和图6E中所示的由运动矢量的叠加导致的相对运动同样是均匀圆周相对运动，不过与前述情况相比，其具有更大的幅度。
观察180°相位差的情况，相同运行旋转方向下，各给定的时间点的运动矢量的叠加导致最大幅度的均匀圆周相对运动，如图7C所示。
对于前述的所有不同相位差的情况，理解到，由相对布置在轨道盘上的各摩擦焊头的运动矢量叠加所导致的相对运动都是均匀圆周相对运动，分别参照观察时间点1到8或(1)到(8)仅改变了其幅度以及其圆周运动。
由此可知，可能的是依赖于相位的线性方向，也就是摩擦方向，以及依赖于相位的能量传入都可以通过相位的调整而同时改变。
在接下来观察中，可看到相反运行旋转方向下不同时间点1到8和(1)和(8)的运动矢量的叠加。
在图8A和图8B中显示了0°和360°相位差下相反运行旋转方向的状况。通过叠加相同的阿拉伯数字所表示的时间点的运动矢量，如图8C所示的0°和360°相位差的相对运动产生了这样的结果，显然，除了时间点3和7处的相对运动为零之外，都产生了线性相对运动。
在图9A到图9C中显示了相反运行旋转方向和45°和315°起始相差的状况，其具有持续变化的相差。通过叠加图9A和图9B的运动矢量，45°起始相差导致了线性相对运动，其幅度在时间点2、3、6和7比在时间点1、4、5和8要小。这样，45°相位差下，67.5°和247.5°处的幅度为零幅度值，以及在157.5°和337.5°处的幅度为最大幅值。
相应地，这也适用于图9A和图9C所示的运动矢量的叠加，由此仅导致关于所示时间点的线性相对运动的移位，此移位依赖于相位。这种情况下，零幅度值出现在112.5°和292.5°处，以及最大幅值出现在22.5°和202.5°处。
同样在关于图10A到图10C显示的情况下，分别对于90°和270°起始相差，相反运行旋转方向产生了相应的结果。对于相应于图10A和图10B的90°起始相差，导致了线性相对运动，如图10D所示，同样地，各时间点处的相对运动的幅度变化，并且在时间点2和6处没有相对运动。
在相应于图10A和图10C的运动矢量的叠加和270°起始相差下，导致了具有变化的幅度的相同的相对运动，由此在时间点4和8处没有相对运动。
对于相反运行旋转方向以及分别为135°或225°起始相差的情况，导致了如图11D所示的结果，其为在135°起始相差下和相应于图11A和图11B所进行的叠加的情形。同样地，认识到根据各观察时间点线性相对运动的幅度变大或变小。这同样适用于相应于图11A和图11C的运动矢量的叠加，其在225°的起始相位差下导致了符合图11E的具有变化幅度的线性相对运动。这种情况下，对于135°的相位差，导致了在22.5°和202.5°处具有零幅度值，以及在112.5°和292.5°处具有最大幅度值。同样适合于振动起始225°的相位差，其在157.5°和337.5°处具有零幅度值，以及在67.5°和247.5°处具有最大幅度值。
最后，显示了对于相反运行旋转方向以及180°起始相差时的情况，其中相应于图12A和图12B的运动矢量彼此叠加。180°相位差的叠加会导致图12C的线性相对运动，这里在时间点1和5处没有相对运动。
图13是固定到结构杆件的轨道盘21的示意图，盘上设置了三个摩擦焊头I、II和III。在给定图中还显示了表面中心22，其通过虚连接线与所述摩擦焊头相连接。为了保证焊缝的每一点得到等量的能量，摩擦焊头置于轨道盘上的一位置，其中，在相等的能量输入下，距离和作用于各摩擦焊头上的轴向压力相乘的数学乘积为常量。这样相等的能量被传入给连接面，从而保证均匀连续的焊缝。
出于空间位置的考虑，也可能摩擦焊头必须相对于轨道盘的质量中心置于其一侧。如果情况如此，那么就必须仔细考虑使用平衡方法来进行重量补偿。必须使虚的合成的摩擦轴通过所有可移动部件的质量中心。
为了确保待焊接工件的稳固的固定，提供多种不同的方法。在操作焊接管件的情况，图14显示了一种简单的解决问题的方案，其中示出了一被分割的轨道盘，其被分为两等分24和25，并且为了焊接管状工件，其两等分环绕该管的周边并紧紧地夹持到其。
这样的被分割的轨道盘具有重新组装的能力并具有摩擦焊头I、II和III，其可以被安装在运输工具上，沿着管道移动从而实现长管道的焊接，例如用于输送气体，石油或水的管道，该管道一件接一件布置，并且通过将管件在轨道盘间夹紧并将焊接所需的轴向压力传入给连接面，该轨道盘紧夹管件以在每一焊接位置将其相互焊接在一起。
利用本发明可在非常短的间隔时间进行这样的管件的摩擦焊接，从而可认为对于实际的焊接过程，各能量传入需要不到几分钟。出于比较的目的，如果使用传统的焊接方法来进行管件焊接，那么其结果证明本发明具有很大的经济优势，这是因为传统方法对置于高负载下的管件产生高质量的焊缝需要的时间周期超过上述周期的10到100倍。
替代根据本发明的可移动的轨道摩擦焊接设备，可能的是固定类型的焊接接设备，为此多个待焊接的管件可滑动地一个接一个地移动通过所述焊接设备，从而进行焊接操作。
对于彼此垂直的T形工件的焊接操作没有进行进一步的描述，T形工件如横向梁上的结构支撑杆或T形管件分支。
为此，多个摩擦焊头的振动头沿轴平面稳固地固定于横向梁上，该横向梁垂直于所述支撑杆的纵轴，以及在连接面的另一边，即在绕支撑杆的轨道平面，固定另外多个(n)摩擦焊头。然后，连接面两边的摩擦焊头的振动头以相同的摩擦频率振动，从而置于连接面一边的摩擦焊头与置于连接面另一边的摩擦焊头之间的预设相差可以被保持。为此，可以使用通过相反运行旋转方向而引起的线性振动，或者通过相同运行旋转方向而引起的圆周振动。

Claims (22)

1.一种用于工件(12；14；20；26)焊接的轨道摩擦焊接方法，其中在振动能量传入过程中，所述工件于连接面处被按压在一起，
其特征在于
至少在连接面(F)的一侧，多于一个(n＞1)摩擦焊头(I、II、III、IV；I′、II′、III′、IV′；I″、II″、III″、IV″)被安装到在所述工件区的轨道平面的至少一个摩擦盘上，以致所述摩擦焊头的振动头被稳固地固定到所述摩擦盘上，以及
靠近一侧的所述多于一个(n＞1)摩擦焊头分别以相同的摩擦频率和相同的幅度以及相同的预设相位进行振动。
2.根据权利要求1所述的轨道摩擦焊接方法，
其特征在于
利用多于一个(n＞1)推力轴分别产生能量输入所需的所述多于一个(n＞1)摩擦焊头的推力或连接压力，以使由叠加而形成的虚的合成的轴通过连接面中心(22)区。
3.根据权利要求1所述的轨道摩擦焊接方法，
其特征在于
布置所述多于一个(n＞1)摩擦焊头，以使摩擦轴整个地和它们的虚的合成的摩擦轴通过所有振动物体的质量中心区。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的轨道摩擦焊接方法，
其特征在于
所述多于一个(n＞1)摩擦焊头(I、II、III、IV；I′、II′、III′、IV′；I″、II″、III″、IV″)的振动头被分别固定地置于所述连接面(F)的两侧，在多个轨道平面处，以及
所述连接面(F)一侧的所述多于一个(n＞1)摩擦焊头相对于在所述连接面另一侧的所述多于一个(n＞1)摩擦焊头以预设的相位进行振动。
5.根据权利要求1到4中任意一项所述的轨道摩擦焊接方法，
其特征在于
将所述工件在所述连接面彼此推在一起的压力由推力机构产生，此机构在时间/距离控制下沿轴向将所述工件推在一起，由此所述虚的合成的轴不需要通过所述工件的表面中心。
6.一种用于实现根据权利要求1到5中任意一项所述方法的轨道摩擦焊接设备，由此圆周运动能量被传入到所述连接面以用于所述工件(12；14；20；26)的焊接，所述工件在所述连接面(F)具有任意的横截面，这些工件受轴向压力，
其特征在于
所述多于一个(n＞1)摩擦焊头(I、II、III、IV；I′、II′、III′、IV′；I″、II″、III″、IV″)的振动头被固定地置于待焊接工件的至少一个轨道平面以及至少一个摩擦盘上，以使各摩擦焊头的多于一个(n＞1)摩擦轴叠加所形成的虚的合成轨道轴通过质量中心(22)区，以及
所述多于一个(n＞1)摩擦焊头以相同的摩擦频率和相同的幅度以及相同的预设相位进行振动。
7.根据权利要求6所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
使用力控制时，为了达到对所述连接表面中心(22)的表面对称，所有的推力轴在所述连接面处与所述连接表面中心之间的距离相同，并同时按照角度对称分布，以及
在对于所有摩擦焊头的合成的轨道轴处，所述各推力轴自所述连接面中心的距离与各自的轴向压力(P)的数学乘积为常量。
8.根据权利要求6所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
所有的推力轴到所述连接面中心(22)的距离不相同，
考虑到所述推力轴彼此之间的角位置时，所述各推力轴的推力(P)与其到所述连接面中心的距离成反比，以及
在对于所有摩擦焊头的合成的轨道轴处，所述各推力轴到所述连接面中心(22)的距离与所述各自的轴向压力(P)的数学乘积为常量。
9.根据权利要求6到8中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
在所述连接面(F)的两侧，多个摩擦焊头被分别稳固地固定在摩擦盘(16、18)上，此摩擦盘位于环绕待焊接工件(12、14)的所述轨道平面处，以及
同一个摩擦盘上的所有摩擦焊头都以相同的频率、相同的幅度以及相同的相位振动。
10.根据权利要求6到9中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
要被首尾连结地焊接的工件中的一个被稳固地固定，以及
围绕第二个工件固定的所述多于一个(n＞1)摩擦焊头进行振动。
11.根据权利要求6到10中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
所述多于一个(n＞1)摩擦焊头成圈状固定在所述工件(12、14)的连接面(F)的两侧，其被焊接在端面上，从而所述连接面两侧的所述多于一个(n＞1)摩擦焊头彼此相对，其分别以相同的运行相位或者以具有持续变化的相差的相反运行旋转以及以预设的起始相位进行振动。
12.根据权利要求6到10中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
固定在所述连接面一侧的所述多于一个摩擦焊头(I、II、III、IV)相对于置于所述连接面另一侧的所述多于一个摩擦焊头(I′、II′、III′、IV′；I″、II″、III″、IV″)，分别以相反的运行相位或相同的运行旋转方向以及以预设的相差进行振动。
13.根据权利要求11或12所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
固定在所述连接面一侧的所述多于一个摩擦焊头(I、II、III、IV)相对于置于所述连接面另一侧的所述多于一个摩擦焊头(I′、II′、III′、IV′；I″、II″、III″、IV″)，以0°到360°之间的相差进行振动。
14.根据权利要求8到11中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
摩擦盘上的多个摩擦焊头单元环绕所述工件周边或所述工件固定，从而增大传入给所述连接面(F)的振动能，这样的盘径向和/或彼此顺序排列。
15.根据权利要求6到14中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
所述多于一个(n＞1)摩擦焊头分别固定安装在管件或部件(24、25)的周围，以使它们可以用运输工具定位，或
所述管件或结构部件可分别通过多个(n)沿轨道分布的固定的摩擦焊头而移动到相应的焊接位置，并被固定在此位置。
16.根据权利要求6到15中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
为了在振动能传入所述连接面期间产生要应用的压力，设置有所述多于一个(n＞1)摩擦焊头并固定到所述工件的所述摩擦盘可在距离/时间控制下依靠推力单元彼此相对移动，由此虚的合成的轴通过所述工件的表面中心。
17.根据权利要求16所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
所述推力单元与所述摩擦盘连结，其被布置在固定在所述工件的所述连接面的两侧。
18.根据权利要求16或17所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
所述推力单元分别包括液压或气体驱动装置，或机械和/或机电驱动装置。
19.根据权利要求6到17中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，其具有用于工件焊接的多于一个(n＞1)摩擦焊头，所述工件在所述连接面处具有任意的横截面，由此所述摩擦焊头所提供的圆周运动能量可垂直传入给所述连接面，所述工件受轴向压力，
其特征在于
所述工件分别彼此呈一定角度或呈T形放置，并且包括远离纵向管件方向引出的管件分支，或者从横向梁延伸的结构杆，
多个摩擦焊头于纵向轴平面处分别固定地安装到所述纵向管件或横向梁上，其分别垂直于所述管件分支或所述结构杆的纵向轴，
多于一个(n＞1)摩擦焊头分别环绕所述管件分支或所述结构条固定在轨道平面处，
虚的合成的轨道摩擦轴是由各摩擦焊头的多个(n)摩擦轴的振动叠加所形成的，其通过所述质量中心区，以及
所述连接面两侧的摩擦焊头以相同的摩擦频率振动，由此所述连接面一侧的摩擦焊头相对于所述连接面另一侧的那些摩擦焊头以相反的运行相位以及预设的相差进行振动，如此在所述连接面处会产生所述工件之间的线性相对运动。
20.根据权利要求6到18中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
所述设备用于长度充分大于其有效横截面宽度(L＞＞D)的工件的焊接操作中。
21.根据权利要求6到18中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
所述设备用于有效横截面宽度充分大于其长度(D＞＞L)的工件焊接操作中。
22.根据权利要求6到18中任意一项所述的轨道摩擦焊接设备，
其特征在于
所述设备用于由复合材料制成的工件的焊接操作中，其中推力受时间/距离的控制。
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