CN207629387U - 摩擦焊接结构体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种摩擦焊接结构体，该摩擦焊接结构体包括通过摩擦焊接方式固定在一起的第一构件和第二构件，所述第一构件端面成型有凸部；该第二构件端面设置有与凸部适配的凹部，所述第一构件端面与第二构件端面对接后，该第一构件的凸部嵌入凹部中，以增大焊接面积，且该凸部与凹部之间通过摩擦焊接方式固定在一起。本实用新型中第一构件的凸部嵌入第二构件的凹部中后，再通过摩擦焊接方式固定在一起，由于凸部嵌入凹部中，以此增大焊接面积，并可增强第一构件和第二构件的结合强度，可保证第一构件和第二构件焊接强度极大，且焊接可靠性高，令本实用新型结构极为稳固。

Description

摩擦焊接结构体

技术领域：

本实用新型涉及焊接技术领域，特指一种摩擦焊接结构体。

背景技术：

摩擦焊接是实现焊接的固态焊接方法。在压力作用下，是在恒定或递增压力以及扭矩的作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动在摩擦面及其附近区域产生摩擦热和塑形变形热，使及其附近区域温度上升到接近但一般低于熔点的温度区间，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在顶锻压力的作用下，伴随材料产生塑性变形及流动，通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法。

焊前，待焊的一对工件中，一件夹持于旋转夹具，称为旋转工件，另一件夹持于移动夹具，称为移动工件。焊接时，旋转工件在电机驱动下开始高速旋转，移动工件在轴向力作用下逐步向旋转工件靠拢，两侧工件接触并压紧后，摩擦界面发生粘接与剪切，并产生摩擦热。随着实际接触面积增大，摩擦扭矩迅速升高，摩擦界面处温度也随之上升，摩擦界面逐渐被一层高温粘塑性金属所覆盖。此时，两件工件的相对运动实际上已发生在这层粘塑性金属内部，产热机制已由初期的摩擦产热转变为粘塑性金属层内的塑性变形产热。在热激活作用下，这层粘塑性金属发生动态再结晶，使变形抗力降低，故摩擦扭矩升高到一定程度(前峰值扭矩)后逐渐降低。随着摩擦热量向两侧工件的传导，焊接面两侧温度亦逐渐升高，在轴向压力作用下，焊合区金属发生径向塑性流动，从而形成飞边，轴向缩短量逐渐增大。随摩擦时间延长，摩擦界面温度与摩擦扭矩基本恒定，温度分布区逐渐变宽，飞边逐渐增大，此阶段称之为准稳定摩擦阶段。在此阶段，摩擦压力与转速保持恒定。当摩擦焊接区的温度分布、变形达到一定程度后，开始刹车制动并使轴向力迅速升高到所设定的顶锻压力此时轴向缩短量急骤增大，并随着界面温度降低，摩擦压力增大，摩擦扭矩出现第二个峰值，即后峰值扭矩。在顶锻过程中及顶锻后保压过程中，焊合区金属通过相互扩散与再结晶，使两侧金属牢固焊接在一起，从而完成整个焊接过程。

相对传统熔焊，摩擦焊接具有焊接接头质量高——能达到焊缝强度与基体材料等强度，焊接效率高、质量稳定、一致性好，可实现异种材料焊接等。摩擦焊接以其优质、高效、节能、无污染的技术特色，在航空、航天、核能、兵器、汽车、电力、海洋开发、机械制造等高新技术和传统产业部门得到了愈来愈广泛的应用。

在现有技术中，两件工件通过摩擦焊接进行焊接时，两件工件之间对接的面均为平面，即两件工件摩擦焊接端面均为平面与平面的结合焊接，以致该两件工件通过摩擦焊接方式固定在一起时后，两件工件焊接连接强度不高，且焊接可靠性不足，对生产者造成较大的困扰。

有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种摩擦焊接结构体。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该摩擦焊接结构体包括通过摩擦焊接方式固定在一起的第一构件和第二构件，所述第一构件端面成型有凸部；该第二构件端面设置有与凸部适配的凹部，所述第一构件端面与第二构件端面对接后，该第一构件的凸部嵌入凹部中，以增大焊接面积，且该凸部与凹部之间通过摩擦焊接方式固定在一起。

进一步而言，上述技术方案中，所述凸部与凹部在焊接之前或焊接时，其可相互转动。

进一步而言，上述技术方案中，所述凸部外壁与凹部内壁之间形成有预留挤压空间。

进一步而言，上述技术方案中，所述凸部呈圆柱形；所述凹部为圆柱形凹槽。

进一步而言，上述技术方案中，所述凸部呈圆柱形；所述凹部为底部大开口小的圆锥台形凹槽。

进一步而言，上述技术方案中，所述凸部呈上大下小的圆锥台形；所述凹部为底部小开口大的圆锥台形凹槽。

进一步而言，上述技术方案中，所述摩擦焊接方式包括连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、搅拌摩擦焊。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本实用新型于第一构件端面成型有凸部；并于第二构件端面设置有与凸部适配的凹部，所述第一构件端面与第二构件端面对接后，该第一构件的凸部嵌入凹部中，以增大焊接面积，并可增强第一构件和第二构件的结合强度，且该凸部与凹部之间通过摩擦焊接方式固定在一起，以此在增大焊接面积的前提下焊接固定，可保证第一构件和第二构件焊接强度极大，且焊接可靠性高，令本实用新型结构极为稳固。

2、凸部外壁与凹部内壁之间形成有预留挤压空间，以致使该第二构件在高速旋转过程中，第二构件端面与第一构件端面高速摩擦形成的粘塑性金属以及该凸部端部与凹部底部高速摩擦形成的粘塑性金属均挤压扩散至凸部外壁与凹部内壁之间形成的预留挤压空间，且具有部分粘塑性金属扩散至第二构件端面与第一构件端面之间，然后再结晶，使凸部与凹部紧密固定，且第二构件端面与第一构件端面紧密固定，即可增大第一构件和第二构件的焊接面积，使第一构件和第二构件的焊接强度极大，且焊接可靠性高，令本实用新型结构极为稳固，令本实用新型具有极强的市场竞争力。另外，粘塑性金属扩散至第二构件端面与第一构件端面之间时，会有少量的粘塑性金属溢出到第二构件端面与第一构件端面衔接处的外部，以形成焊瘤，且该焊瘤较小，较为平缓，以致可保证外观的美观性，进一步提高本实用新型的市场竞争力。

附图说明：

图1是本实用新型第一种结构的焊接过程示意图；

图2是本实用新型第二种结构的焊接过程示意图；

图3是本实用新型第三种结构的焊接过程示意图。

附图标记说明：

1第一构件 10预留挤压空间 11凸部

2第二构件 21凹部 3焊瘤

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

见图1-3所示，为一种摩擦焊接结构体，其包括通过摩擦焊接方式固定在一起的第一构件1和第二构件2。其中，所述第一构件1为柱体，第二构件2为柱体或其它形状，于本实施例中，所述第一构件1和第二构件2均为柱体。所述摩擦焊接方式包括连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、搅拌摩擦焊。

所述第一构件1端面成型有凸部11；该第二构件2端面设置有与凸部11适配的凹部21，所述第一构件1端面与第二构件2端面对接后，该第一构件1的凸部11嵌入凹部21中，以增大焊接面积，并可增强第一构件1和第二构件2的结合强度，且该凸部11与凹部21之间通过摩擦焊接方式固定在一起，以此在增大焊接面积的前提下焊接固定，可保证第一构件1和第二构件2焊接强度极大，且焊接可靠性高，令本实用新型结构极为稳固。

所述凸部11与凹部21在焊接之前或焊接时，其可相互转动。具体而言，在焊接时，第二构件2是安装于旋转夹具上，该第一构件1是安装于移动夹具上，以致使该第二构件2随旋转夹具高速旋转，该移动夹具为第一构件1提供径向压力，使第一构件1挤压在第二构件2上。

参见图2-3，所述凸部11外壁与凹部21内壁之间形成有预留挤压空间10，以致使该第二构件2在高速旋转过程中，第二构件2端面与第一构件1端面高速摩擦形成的粘塑性金属以及该凸部11端部与凹部21底部高速摩擦形成的粘塑性金属均挤压扩散至凸部11外壁与凹部21内壁之间形成的预留挤压空间10，且具有部分粘塑性金属扩散至第二构件2端面与第一构件1端面之间，然后再结晶，使凸部11与凹部21紧密固定，且第二构件2端面与第一构件1端面紧密固定，即可增大第一构件1和第二构件2的焊接面积，使第一构件1和第二构件2的焊接强度极大，且焊接可靠性高，令本实用新型结构极为稳固，令本实用新型具有极强的市场竞争力。另外，粘塑性金属扩散至第二构件2端面与第一构件1端面之间时，会有少量的粘塑性金属溢出到第二构件2端面与第一构件1端面衔接处的外部，以形成焊瘤3，且该焊瘤3较小，较为平缓，以致可保证外观的美观性，进一步提高本实用新型的市场竞争力。

具体参见图1所示，所述凸部11呈圆柱形；所述凹部21为圆柱形凹槽，该圆柱形的凸部可在作为凹部21的圆柱形凹槽中旋转，且其之间没有形成所述的预留挤压空间，以致使该第二构件2在高速旋转过程中，第二构件2端面与第一构件1端面高速摩擦形成的粘塑性金属以及该凸部11与凹部21高速摩擦形成的粘塑性金属均挤压扩散至凸部11外壁与凹部21内壁之间以及第二构件2端面与第一构件1端面之间，且具有较多的粘塑性金属溢出第二构件2端面与第一构件1端面衔接处的外部，以形成焊瘤3，且该焊瘤3较大，坡度较大，其外观不够美观。当然，可在圆柱形的凸部与作为凹部21的圆柱形凹槽之间设置预留挤压空间10，使大部分粘塑性金属挤压扩散至凸部11外壁与凹部21内壁之间形成的预留挤压空间10及第二构件2端面与第一构件1端面之间，仅有少量的粘塑性金属溢出到第二构件2端面与第一构件1端面衔接处的外部，以形成焊瘤3，且该焊瘤3较小，较为平缓，以致可保证外观的美观性。

参见图2所示，所述凸部11呈圆柱形；所述凹部21为底部大开口小的圆锥台形凹槽，该圆柱形的凸部11与作为凹部21的底部大开口小的圆锥台形凹槽之间形成所述的预留挤压空间10，以致使该第二构件2在高速旋转过程中，第二构件2端面与第一构件1端面高速摩擦形成的粘塑性金属以及该凸部11端部与凹部21底部高速摩擦形成的粘塑性金属均挤压扩散至凸部11外壁与凹部21内壁之间形成的预留挤压空间10，且具有部分粘塑性金属扩散至第二构件2端面与第一构件1端面之间，然后再结晶，使凸部11与凹部21紧密固定，且第二构件2端面与第一构件1端面紧密固定，即可增大第一构件1和第二构件2的焊接面积，使第一构件1和第二构件2的焊接强度极大，且焊接可靠性高，令本实用新型结构极为稳固，令本实用新型具有极强的市场竞争力。另外，粘塑性金属扩散至第二构件2端面与第一构件1端面之间时，会有少量的粘塑性金属溢出到第二构件2端面与第一构件1端面衔接处的外部，以形成焊瘤3，且该焊瘤3较小，较为平缓，以致可保证外观的美观性。

参见图3所示，所述凸部11呈上小下大的圆锥台形；所述凹部21为底部大开口小的圆锥台形凹槽呈上小下大的圆锥台形的凹部21与作为所述凹部21的底部大开口小的圆锥台形凹槽之间形成所述的预留挤压空间10，其达到的技术效果与上述一致，在此不再一一赘述。

综上所述，本实用新型于第一构件1端面成型有凸部；并于第二构件2端面设置有与凸部11适配的凹部21，所述第一构件1端面与第二构件2端面对接后，该第一构件1的凸部11嵌入凹部21中，以增大焊接面积，并可增强第一构件1和第二构件2的结合强度，且该凸部11与凹部21之间通过摩擦焊接方式固定在一起，以此在增大焊接面积的前提下焊接固定，可保证第一构件1和第二构件2焊接强度极大，且焊接可靠性高，令本实用新型结构极为稳固。再者，凸部11外壁与凹部21内壁之间形成有预留挤压空间10，以致使该第二构件2在高速旋转过程中，第二构件2端面与第一构件1端面高速摩擦形成的粘塑性金属以及该凸部11端部与凹部21底部高速摩擦形成的粘塑性金属均挤压扩散至凸部11外壁与凹部21内壁之间形成的预留挤压空间10，且具有部分粘塑性金属扩散至第二构件2端面与第一构件1端面之间，然后再结晶，使凸部11与凹部21紧密固定，且第二构件2端面与第一构件1端面紧密固定，即可增大第一构件1和第二构件2的焊接面积，使第一构件1和第二构件2的焊接强度极大，且焊接可靠性高，令本实用新型结构极为稳固，令本实用新型具有极强的市场竞争力。另外，粘塑性金属扩散至第二构件2端面与第一构件1端面之间时，会有少量的粘塑性金属溢出到第二构件2端面与第一构件1端面衔接处的外部，以形成焊瘤3，且该焊瘤3较小，较为平缓，以致可保证外观的美观性，进一步提高本实用新型的市场竞争力。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (5)

1.摩擦焊接结构体，其包括通过摩擦焊接方式固定在一起的第一构件和第二构件，其特征在于：所述第一构件端面成型有凸部；该第二构件端面设置有与凸部适配的凹部，所述第一构件端面与第二构件端面对接后，该第一构件的凸部嵌入凹部中，以增大焊接面积，且该凸部与凹部之间通过摩擦焊接方式固定在一起；所述凸部与凹部在焊接之前或焊接时，其可相互转动；所述凸部外壁与凹部内壁之间形成有预留挤压空间。

2.根据权利要求1所述的摩擦焊接结构体，其特征在于：所述凸部呈圆柱形；所述凹部为圆柱形凹槽。

3.根据权利要求1所述的摩擦焊接结构体，其特征在于：所述凸部呈圆柱形；所述凹部为底部大开口小的圆锥台形凹槽。

4.根据权利要求1所述的摩擦焊接结构体，其特征在于：所述凸部呈上大下小的圆锥台形；所述凹部为底部小开口大的圆锥台形凹槽。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的摩擦焊接结构体，其特征在于：所述摩擦焊接方式包括连续驱动摩擦焊、惯性摩擦焊、搅拌摩擦焊。