TW436360B - Welding method - Google Patents
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Description
AT B7 436360 五、發明説明彳) (發明所屬之技術領域) 本發明係有關於適合於電弧熔接或摩擦攪拌熔接 (Friction stir welding )之熔接方法及其裝置。 (先前技術) 例如鐵路車輛之車體等之大型構造物之熔接,係以壓 接構件壓接熔接線之兩側予以實施熔接。壓接構件之加壓 機構有,鎖螺栓,空氣氣缸,對於風管吹入高壓空氣等等 方法,這些情形乃記述於下述之文獻。「現代熔接技術大 系《3 6卷》簡說自動半自動熔接。T I G熔接(譯 名)」產報昭和55年1月2 3日ρρ . 248〜 2 4 9 a 又所謂摩擦攪拌熔接乃,使用旋轉之接合用工具以資 接合工作者。接合用之工具係在於大直徑之圓棒之先端備 有小直徑之圓棒,將小直徑部插入於工件,令工具旋轉, 一面旋轉一面沿著接合輥移動,而予以固相接合者。此乃 記述於日本特開表7 - 505090號公報(W0 9 3 / 1 0 9 3 5 ) * Welding ma;'tal Fabrication January 1995 pp.13-16,特公平 8 - 3 2 2 4 9 0 號。 (發明所欲解決之問題) 鋁合金等之熔接時,槽表面( groove surface )之淸淨 度乃非常地影響於熔接品質。所以用不銹鋼製之鋼絲輪等 而予以硏磨使之淸淨。又須要去除熔接聯珠之多餘聯珠部 «屮 1¾ 闯家ϋ (ΓΜ)Λ4規格(210X297公楚)Γ7Ι --— 4 3 6 3 6 0 at B7 I. I > — - _· ., „ . ~^―— '-.... --- 五、發明説明$ ) 份時,即用硏磨機而予以削除。由於須要有上述熔接之附 帶作業因此需要寬廣之作業場所及很多之作業工數。 (对先閱讀背面之^意事項再"ft?本S } 又爲了防止由熔接之電弧熱而工件之被加熱膨脹變形 而在槽(對接縫)有對接差起見,以壓接構件壓接工件以 資拘束限定後予以熔接(看上述文獻)。因此工件大時成 爲很大規模之設備而需多額之設備費。 又由熔接之入熱而會發生應變,應變之發生量超過容 許量時,即在後過程實施應變之修正= 本發明之目的在使之能低廉成本的實施熔接者。 (解決問題之手段) 上述之目的乃得由實質上地使槽部之硏磨,熔接,熔 接之多餘聯珠之切削同時的實施即可達成。 (發明之實施形態) 依圖1〜圖5說明本發明之一實施例,本實施例係鐵 路車輛之車體之車頂構件之熔接裝置。工件1 0乃鋁合金 之擠型材,朝向於車體之長軸方向地複數支並列地配置而 成。各工件1 0乃可對頭熔接地被對接,設有槽 (groove )。工件係固定於架台之背撐座1 5。又各工件 1 0乃以適宜之假固定熔接該熔接部1 0。跨架於工件 10,10之門型形狀之熔接裝置2 0將行走於敷設於長 軸方向之行走軌道2 9上,以熔接頭3 0 ,而以熔接裝置 2 0之一行程中實施槽表面之硏磨淸淨,空弧熔接,以及 本紙认尺度適川屮囚國家標準ί CNS ) Λ4规格U!〇X 297公趋) .5- 十-.-ηνΆ f7-" ο .^-· 4 3 6 3 6 0 A7 ___'—__B7 五、發明说明S ) 多餘之熔接聯珠之削除。熔接頭3 〇具有熔接緣之數目之 數量。背撐座15乃被構成工件10 ,10 ,之能成 爲正規之加工狀態地被構成。 熔接頭3 0乃可以使熔接裝置2 0之架樑2 1移動於 架樑2 1之長軸方向’同時可以昇降。熔接頭3 0乃各自 分別可以單獨地移動及昇降。 熔接頭3 0乃由熔接進行方向之前方依序設置,用於 硏磨去除槽表面之皮膜或髒污而予以淸淨用之硏磨裝置 4 0,抽吸由硏磨而產生之屑以資去除之抽吸口 4 7,檢 測出槽之位置之察覺器5 0,熔接部之壓接裝置6 0,熔 接焊槍5 5,熔接部之壓接裝置8 0,熔接聯珠之多餘部 份之切削用切削裝置9 0,爲抽吸切削屑用之抽吸口 9 7。 上述等均設置於座3 1。使柱3 2昇降而決定對於工 件1 0之位置,以察覺器5 0檢測出工件之槽,而使熔接 焊槍7 0據位於規定位置地將座3 1移動於工件1 0之寬 度方向。 硏磨裝置4 0係由鋼絲輪4 2及使它旋轉之空氣馬達 等所構成。由空氣馬達4 3之旋轉,而斜齒輪4 4,平齒 輪45,46旋轉,而鋼絲輪42會旋轉。硏磨裝置40 之座4 1即以昇降裝置4 8來昇降。昇降裝置4 8乃由螺 桿及螺帽所構成,旋轉轉把4 8 a而可以使之昇降。 鋼絲輪8乃將鋼線徑0.15〜0.25mm之不誘 鋼依軸射狀地植插而成。硏磨槽表面所產生之表面之皮膜 本紙張尺度適用中囤囤家標隼(CNS ) Λ4規格(2I0X 297公趦).6 - 表—^ j J 一 訂 ("先間讀背'&之注意事項再靖"本菸) 4363 6 0 at B7 — -— - · — . .. * _______ — - - — 五、發明说明4 ) 或髒污之硏磨屑係由設置於鋼絲輪4 2之後部之抽吸口 4 7所吸入。 察覺器5 0乃將雷射光照射於槽,以C C D攝影機攝 影其畫像,使熔接焊槍5 5與槽之位置經常保持一定距離 地予以自動跟踪者。 壓接裝置6 0,80,乃將工件10壓接於背撐座 1 5者(加壓)。 壓接裝置6 0乃用於防止由熔接焊槍5 5之電弧之加 熱而工件1 0膨脹變形使槽發生對合差隙者=壓接裝置 60,80所行之加壓係藉空氣氣缸6 1 ,8 1行之。對 於工件10之接觸乃由壓接裝置60,80之輥62 | 8 2來行之。 工件之壓接效果係愈靠近熔接之熔融池愈大,惟輥太 接近於熔接池時,輥6 2 ,8 2將由電弧之高溫而過熱短 時間地會劣化,因此設置輥6 2,8 2之冷卻機構。 壓接裝置6 0之輥6 2具有複數個,全部之輥6 2 , 6 2,.........之兩側乃以連接板6 3介著銷6 4而被連結 成一起構成無限帶(環帶)。 *.1 ^ 此無限帶係支撐在保持座6 5。保持座6 5係在輥 ί 6 2之軸方向被二分割。備有接觸於環狀之無限帶之內部 :、丨. ί 之凸部65a。將輥62壓接於工件10而使下方之輥 τ f 62之上面接觸於凸部65a。
A 較凸部65a上方之輥62之下面將接觸於凸部65 - · 1 » V a之上面,保持座6 5內設有冷卻水之通路6 6。在凸部 木纸&尺度迖州屮1¾¾家櫺準(CNS ) Λ4規格(210X297公您) ^^1 »1- - I . - - - 1! —^1 * - -II ^ρί - 1 ----- 一 / (誚先閱讀背面之注意事項Λ^β本頁) 436360 B7 五、發明说明6 ) 6 5 a亦設冷卻水通路6 6即更爲合宜。 輥62將壓接左右之工件1〇 1 10。輥62有複數 ί誚先閱讀背而之;i意事項4"'艿本頁} 個,使複數個之輥62接觸於工件10。輥62 ’保持座 6 5 ,隔板6 9之材質乃採用熱傳導大且硬度高之銅合 金。 令熔接頭3 0沿著工件1 0移動時’輥6 2之無限帶 會旋轉,此時輥6 2即接觸於被冷卻之保持座6 5而被冷 卻。 凸部6 5 a與凸部6 5 a之間’配置有隔板6 9。隔 板6 9之外周緣即進入於輥6 2之中央部之凸部。由而可 以做輥62之定位。二個保持座65 ’ 65乃由複數之螺 栓。螺帽68而被繫結成一體。 輥6 2之對於工件1 0之加壓力之調整乃調節空氣氣 缸61之空氣壓力來實施。 熔接焊槍5 5之後方之壓接裝置8 0係,用於防止工 件1 0整體從背撐座1 5浮起(離開)之用者。因此不需 要如熔接焊槍5 5之前方之壓接裝置6 0 —般接近於熔接 焊槍5 5地設置,惟這時也是|由於輥8 2會被加熱成高 溫,因此還是要冷卻。輥8 2乃在其軸方向之中央部設有 凹部,以資防止它與熔接聯珠之接觸,輥8 2乃在筒部之 端部介著備有凸緣之熱傳體8 3而以銷8 4而旋轉自如地 安裝於保持座8 5之凸緣8 5 a。保持座8 5 a即在冷卻 通路8 6中流通了水而被冷卻。熱傳體8 3乃被二分割爲 左右,其凸緣即接觸於輥8 2及保持座8 5之凸緣。輥 本紙張尺度適用屮因國家標本(CNS ) Λ4規格(210 乂 297公漦) -8-
* :; v ί:' Π A7 B7 .· f.} A li 五 、發叨説明 运) 1 I 8 2 » 熱 傳 體83,保持座85 ’銷8 4之材質爲 » 熱 傳 1 ! 導 大 且 硬 度 禹之銅合金。 1 1 輥 8 2 之對工件1 0之加壓 力之調整即增減空 氣 氣 缸 1 1 8 1 之 空 氣 壓力而行之。 尤 1 | 切 削 裝 置8 0乃由端銑刀9 2及使它旋轉之電動機 讀 背 1 I 9 3 所 構 成 。切削裝置9 0乃由 空氣氣缸8 1所昇 降 〇 因 之 注 意 \ 1 I 此切削 裝 置 9 0係設置在壓接裝置8 0之近傍。 事 項 再 1 j 抽 吸 Π 47,97係介著軟 管連結於真空裝置 〇 壓 接 % 本 策 裝 置 6 0 1 8 0之水通路6 6, 8 6連結有往復之 水 之 軟 Τί •w 1 管 〇 迫 些軟 管乃以上方之架樑等所支撐》 在 上 述 構成中,將工件1 0 ,1 0固定於背撐 座 1 5 t 之 後 1 定 裝 硏磨裝置40,壓接 裝置6 0,8 0, 切 削 裝 1 訂 \ 置 9 0 之 商 度,分別以驅動狀態 *沿著熔接線而由 上 游 朝 1 1 向 下 游 地移 動熔接頭3 0。 1 1 硏 磨 裝 置4 0之鋼絲輪4 2 即硏磨工件之槽, 硏 磨 屑 1 即 由 噴 嘴 ( 抽吸口)4 7所抽吸 。壓接裝置6 0, 8 0 之 - i 輥 6 2 » 8 2即壓接該標之附近 ,所入之熱即藉由輥 1 [ 6 2 , 8 2 接觸於保持座6 5, 8 5而予以奪取。 熔 接 後 1 1 之 多 餘 之 聯 珠即以切削裝置9 0 之端銑刀9 2之下 端 部 而 ! 予 以 切削 j 切削屑即由噴嘴(抽吸口)9 7所抽吸。 f 如 上 所 述在於熔接頭3 0之 一行程即可實施硏 磨 熔 1 接 切 削 □ 又可以使裝置小型化1可減小所需之 場 所 空 1 I 間 0 1 1 壓 接 裝 置60,80之輥6 2 ,8 2係由接觸 於 保 持 1 1 1 本紙认尺度適斤4中®國家標隼(CNS ) Λ4規格(2]0乂297公釐) -9- 436360 五、發明説明t ) 座6 5 ,8 5而強制的被冷卻,因此不會發生像習用者之 輥之不能旋轉致之壓接之不充份,也不會發生熔接部之工 件1 0 ,1 0之階級(高低差)之情形。又端銑刀9 2之 下端位置也得於維持於一定。 熔接焊槍係朝向熔接頭3 0之移動方向之前方1因此 前方之壓接裝置6 0較會呈高溫。因此本壓接裝置6 0之 輥6 2乃由於設置成無限帶狀,由而可以使之與保持座 6 5之接觸時間加長。因此與壓接裝置8 0相比較時輥 6 2非常的更會被冷卻a 察覺器5 0乃檢測出槽之高度位置,令柱3 2昇降。 又令壓接裝置6 0 ,80 ,切削裝置90昇降之空氣氣紅 6 1 ,8 1係以規定壓力地壓下,由工件側之反力而可以 稍爲上下動。 切削裝置9 0之切削手段爲端銑刀,因此可以使切削 裝置以小型且低廉價格而構成。又爲了防止由切削裝置 9 0之機械切削之過度之切削。只切削到較工件1 0之上 面之稍高之位置。經熔接頭3 0之切削後,以研磨機之手 作業硏削至工件之同一面,如果不需要藉由切削裝置9 0 之切削時不用端銑刀9 2之加工。
;! 儿J A7 B7 "先閱讀背16之,.¾意事項"#ίΑ本-¾ 起因於電弧熔接所發生之熔接應變乃由熔接直後所實 施之多餘聯珠之削除而可以減輕。熔接後完全冷卻(室 溫)之後以硏磨機削除多餘之聯珠時,與熔接直後高溫下 以端銑刀9 2削除多餘之聯珠之應變發生量做比較,以圖 6之工件之例來顯示。 本紙张尺度述州巾因围家標隼(('NS ) Λ4規格(210X 297公f ) . <j〇 . __4.363_6_°.__b7___ 五、發叨説明$ ) 材質:A5083P.板厚:4mm,寬度:150 mm ’長度:1000mm之工件,使用MIG熔接,熔 接電流180A,電弧電壓:22V,熔接速度:50 cm/mim,熔接焊條徑1 , 2mm而實施自動熔接。 應變量前者爲約9mm,後者即約7mm,又端銑刀9 2 之位置係約3 0 0 °C之位置。 輥6 2,8 2之輥動於工件1 0之上面而空氣氣缸 6 1 ’ 81將受彎曲力,因此空氣氣缸6 1 ,81與保持 座6 5,8 5之間設置直緣狀之導引裝置即可= 上述實施例係,電弧熔接之例子,而本發明亦可適用 於摩擦攪拌熔接。此時由於屬於固相接合,因此不會昇到 如空弧熔接一般之高溫》壓接裝置60,80之強制冷卻 手段乃視其必要而設之。硏磨裝置4 0,切削裝置9 0即 同樣可以適用。 再者,以圖7說明摩擦攪拌熔接。在工件11之端部 備有突出於外面側(即摩擦攪拌熔接之工具1 0側)之突 出部1 1 a。原料部1 1 a即隨著靠工件1 1之內側逐漸 地傾斜。工件1 1之端部係垂直狀,而將此二個工件 11 ,11予以對接(對頭地碰接)。工具100乃由大 直徑之圓棒1 0 1與其先端之小直徑之圓棒1 0 2所構 成。一面使工具旋轉一面將小直徑部1 0 2放入於對接 部,沿著接合緣使之移動。大直徑部之下端,即小直徑部 1 0 2與大直徑部1 0 1之境界乃位於轉工件1 1之板部 1 1 b ,1 1 b之上面之外側而位於突出部1 1 a ,1 1 木ϋ"尺度適) ( 210 X 297^^ ) Γ^ϊ - ' ml -- - --- —I ^^^1 j - I 1^1 ---- -¾ - - Ί (¾尤間讀背面之注意事項再^3本頁) /1 ί·: Α7 Β7 a之內部位置。 例如二個工件1 1 ,1 1之間有間隙時,在摩擦搅拌 熔接.時可以將此間隙予以塡塞。因此會發生凹部。又由上 述境界工件1 1 ’ 1 1之一部份會被削取。所以爲了平滑 地加工成工件1 1之面起見,即以有多餘聯珠之狀態(備 有突出部1 1 a )下實施熔接(接合),而後切削去除上 述多餘之聯珠即可。 (發明之效果) 依本發明時可以低廉價格地實施熔接。 圖示之簡單說明 第1圖係表示本發明之一實施例之熔接頭之側面圖。 第2圖係備有第1圖之熔接頭之熔接裝置之全體斜視 圖。 第3圖係第1圖之熔接頭之熔接部壓接裝置之擴大側 面圖。 第4圖係第3圖之剖面圖s 第5圖係第1圖之熔接頭之壓接裝置之縱剖面圖。 第6圖係爲說明熔接應變之工件之全體圖-第7圖係本發明之其他實施例之熔接部之縱剖面圖\ n m m n^i (ϋ— . K^i ^^^1 i m ^^^1-1J. .w-5'0 (誚1閱讀背l&之注意事項再功巧本M ) A fi 標號說明 0 ,1 1 工件,1 5 背撐座 本呔逆圯屮囚1¾]家標卑-(CNS ) Λ4規格(210X297公釐) -12 -
Claims (1)
- '43 63 6 、申請專利範圍 附件1 :第88102099號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國8 9年9月修正 1 · 一種熔接方法,其特徵爲:一面進行熔接,一面 進行前述熔接的多餘部份的切削。 2 .如申請專利範圍第1項所述之熔接方法,其中前 述切削係以端銑刀進行的。 3 .如申請專利範圍第1項之熔接方法,其中前述熔 接係摩擦攪拌熔接。 4 .如申請專利範圍第3項所述之熔接方法,其中前 述切削係以端銑刀進行的。 5 .如申請專利範圍第3項所述之熔接方法,其中前 述切削係於前述旋轉工具的移動方向於前述旋轉工具的後 方進行的。 -----------11 ---llfli 訂---I I — 11 1 (請先閱讀背面之注意事項A填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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