專利名稱：用于制造搭接焊接頭的方法和搭接焊接頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制造搭接焊接頭的方法和這種類型的搭接焊接頭。
背景技術：
術語“焊接”(根據DIN標準DIN EN 14610和DIN 1910-100)被理解為指利用熱或壓力對各部件進行不可松開的結合，使用或不使用額外的焊接材料。根據該焊接方法，結合在焊縫或焊點中進行，并且在摩擦焊接的情況下也在表面中進行。焊接所需的能量從外部供應。在制造搭焊焊接接頭的過程中，待通過焊接部結合在一起的各部件被帶到搭接位置，以使這些部件隨后可被焊接在一起。搭接頭可通過角焊沿邊緣進行焊接，并且也可通過各種方法，例如通過點焊或摩擦攪拌焊經由材料層焊接在一起。如果搭接頭通過不提供沿邊緣的角焊接頭的點焊、摩擦攪拌焊或其他焊接方法結合在一起，則引起在結合在一起的部件之間的焊接區域外部產生結合間隙的問題。這些間隙易于腐蝕，主要原因在于濕氣可聚集在此處。濕氣通過毛細作用經過很長的路徑滲入這些間隙并停留在此處。難以用防腐蝕涂層完全填充這些狹窄的間隙。為此原因，這種類型的搭接焊接頭的耐用性不是最優的。在現有技術中存在各種方法，其目的是提供上述問題的解決方案。特別地，額外的填充物被引入到待結合在一起的各部件之間的搭接區域中，以克服上述缺陷。因此，在專利申請US 2007/0044406A1中，熱塑性密封劑被提供在待通過例如焊接接頭結合在一起的部件之間。然而，這些填充物在高處理溫度下在一定程度上與焊接區中的材料反應，并在焊接過程中改變材料特性。

發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種制造搭接焊接頭的方法和克服上述缺陷的一種搭接焊接頭。根據本發明的用于制造搭接焊接頭的方法可以將搭接焊接頭制造為具有高強度和低易腐蝕性。本發明的另一目的在于能夠制造一種搭接焊接頭，其在實際焊接部外部不具有可供濕氣或其他介質聚集的任何間隙。根據本發明，該目的通過具有獨立權利要求1或獨立權利要求6的各特征的用于制造搭接焊接頭的方法并通過具有權利要求10的各特征的搭接焊接頭實現。本發明的有利實施例和改進方案被提供在從屬權利要求中。根據所述方法，本發明所基于的理念在于，在用于制造搭接焊接頭的方法中，首先提供待結合在一起的兩個平坦部件，其分別具有至少一個基部。關于所述部件，該方法優選用于金屬薄板部分。該金屬薄板部分特別優選地由鋼、優選地鈦、鋁或例如熱塑性塑料的其他可焊接材料組成。在該方法的隨后步驟中，所述部件被布置為所述基部面對彼此，且所述部件在至
4少部分地延伸在兩個基部上的搭接區域中彼此搭接。所述基部可被設想為從平坦的基部材料伸出的基本平坦的平臺形隆起。如果所述兩個部件被布置為一個在另一個之上且基部面對彼此，則所述部件的其余平坦區域因而大致距彼此一定距離。所述基部優選與平坦的基部材料中的半徑融合在一起。在該方法的隨后步驟中，所述部件通過形成至少一個焊接部在搭接區域中通過焊接結合在一起，并且非焊接區域沿該焊接部形成在搭接區域的邊緣處。因此，焊接在基部鄰接彼此的區域中執行。延伸到相鄰的焊接部但仍然在所述基部沿焊接部搭接的區域中的是非焊接區域，在該區域中，所述基部靠在彼此上或形成間隙。之后，搭接部件材料的非焊接區域在搭接區域中被移除，由此在所述部件上形成外切割表面，所述外切割表面被布置為相對于搭接區域成鈍角。如上所述，當所述部件在基部的搭接區域中被焊接時，所述部件靠在彼此上或形成間隙所在的非焊接區域保持與焊接部相鄰。為了移除這些區域(由于濕氣也會通過毛細作用聚集在這些區域，因此這些區域易于腐蝕)，與焊接部相鄰的非焊接材料被移除。就此而言，所述基部優選地允許材料被移除，而不會在所述移除過程中使基部外部的材料受損。根據本發明的優選實施例，當兩個部件被焊接時，形成至少兩個基本平行的焊接部。當兩個部件被結合時，提供彼此相鄰延伸的多個焊接部可提供提高的強度。各個焊接部優選彼此相鄰而沒有間隙。這樣做，各個焊接部更優選地彼此搭接。這防止濕氣滲入到各個相鄰的焊接部之間并能夠在此導致腐蝕。更優選地，在根據本發明的用于制造搭接焊接頭的方法中，摩擦攪拌焊接用作焊接方法，其中旋轉焊接工具壓靠所述部件中的至少一個，以生成摩擦熱。在該焊接方法的第一步驟中，旋轉工具優選利用足夠高的力而被壓入兩個部件之間的接頭間隙中，直到該工具的肩部靠在部件的上表面上。在第二步驟過程中，旋轉工具在浸入點保持幾秒鐘。由于工具肩部與接頭配合部之間的摩擦，工具在肩部下方正好加熱到熔點之下。該溫度升高的結果是硬度減小，因此材料被塑性化并可以實現接頭區的混合。前向運動的開始表示第三步驟的開始，其中旋轉工具用高接觸壓力沿接頭線移動。由工具的前部和后部之間的前向運動及其旋轉運動產生的壓力梯度導致塑性化材料轉移到工具周圍，在此材料被混合并形成焊接部。在焊接部的端部，工具從接頭區移除。摩擦攪拌焊的優點在于，不需要另外的工具，可獲得高焊接強度，不需要惰性氣體，加工步驟相對簡單，可實現大范圍的混合連接部， 并可在相對較低的加工溫度下執行焊接，由此產生小變形，并且僅稍微影響待焊接的各部件的結構特性。根據本發明的優選實施例，在焊接過程中，輔助工具被布置為使得所述部件之一被夾持在輔助工具與焊接工具之間，且兩個基部靠在輔助工具上。在摩擦攪拌焊過程中，來自兩個基部的材料因而被壓入到輔助工具中的凹進中，該凹進與兩個基部相鄰。壓入的材料封閉兩個部件之間的在實際焊接部外部的分模線。該措施密封結合在一起的部件。與引起腐蝕的濕氣可聚集其中的焊接部相鄰的間隙因而被有利地封閉。根據優選實施例，輔助工具至少部分地提供有防刮痕、防粘合的涂層。更優選地， 聚四氟乙烯涂層或優選地陶瓷涂層被提供用于該目的。這樣的優點在于，加熱的焊接材料不會附著到輔助工具或損壞輔助工具。根據本發明的搭接焊接頭具有至少兩個部件，所述至少兩個部件在搭接區域中搭接且分別具有至少一個基部，所述基部被定向為面對彼此并至少部分地延伸到所述搭接區域中，并且至少一個焊接部被提供在所述搭接區域中，該焊接部將所述兩個部件結合在一起，并且通過移除焊接結構材料形成的側向外切割表面產生在所述焊接部的兩個側部上并被布置為沿所述焊接部相對于所述兩個部件的所述搭接區域成鈍角。根據本發明的用于制造搭接焊接頭的方法和根據本發明的搭接焊接頭具有焊接接頭的無間隙連接的優點。根據本發明的焊接接頭的耐用性比現有技術的搭接焊接頭的耐用性高。在待結合的各部件之間不再需要額外的填充物。根據本發明的焊接接頭的抗腐蝕性比現有技術的焊接接頭的抗腐蝕性高，這特別是由于在與焊縫相鄰的搭焊焊接部中沒有形成間隙，而該間隙難以密封并提供腐蝕侵襲點。


在下文中，將參照附圖基于各實施例更詳細地描述本發明。圖1為根據第一實施例的本發明的搭接焊接頭處于第一制造階段的示意性剖視圖；圖2為根據圖1的實施例的本發明的搭接焊接頭處于完成狀態的示意性剖視圖； 和圖3為根據第二實施例的本發明的搭接焊接頭的示意性剖視圖。在附圖中，相同的附圖標記表示相同或功能相同的部件，除非另有聲明。
具體實施例方式圖1為根據第一實施例的本發明的搭接焊接頭處于第一制造階段的示意性剖視圖。該剖視圖被選擇為使得摩擦攪拌焊接部1、2、3、4沿第一部件10和待焊接到第一部件 10的第二部件20延伸到紙平面中。第一部件10具有基部形隆起16，其在此被示出為位于部件10的下側。第二部件20也具有基部形隆起沈，其在此被示出為位于第二部件20的上側。部件10、20在由虛線示出的搭接區域30中與基部16 J6搭接。在該圖中，四個摩擦攪拌焊接部1、2、3、4從上到下穿過第一部件10在第二部件20中彼此相鄰。摩擦攪拌焊接部 1、2、3、4鄰接彼此、在側部彼此搭接且在該圖中基本垂直于紙平面延伸。提供在兩個部件 10,20的搭接區域30中且在焊接部1、2、3、4的兩個側部上的是相應的非焊接區域32、34， 在該區域兩個部件10、20未被焊接在一起。圖2為根據圖1的實施例的本發明的搭接焊接頭處于完成狀態的示意性剖視圖。 部件10、20通過四個搭接焊接部1、2、3、4焊接在一起。圖1的非焊接區域32和34由于已被分離或移除而不再被提供。為此目的，第一切割區域42和第二切割區域44被示意性地示出為矩形。在這些切割區域42、44中，材料已從兩個部件10、20分離，從而在兩個部件10、 20的搭接區域30中不再存在任何非焊接區域32、34，但兩個部件10、20僅在焊接部1、2、3、 4的區域中被定位為一個在另一之上。從兩個部件10、20移除材料形成了第一外切割表面 7和第二外切割表面9，其分別被布置為與搭接區域30成鈍角α和β，并沿第一部件10上的端面12或第二部件20上的端面22、沿著另一部件10或20的相應的相對基部16或沈延伸。焊接接頭由于移除非焊接搭接區域而沒有間隙。因此，濕氣不再可能被聚集在兩個部件的搭接區域中而導致腐蝕。因此，焊接接頭的耐用性可基本上得到提高。圖3為根據第二實施例的本發明的搭接焊接頭的示意性剖視圖。與圖1和圖2中的部件類似構造的兩個搭接部件10、20通過四個摩擦攪拌焊接部1、2、3、4焊接在一起。在該圖示的右手區域中，搭接區域30通過隨后的對應于圖2的實施例的加工操作而被移除直到焊接部1，以產生無間隙結合。該圖示的左手區域示出輔助工具60，該輔助工具在右上側具有凹進62。輔助工具被布置為使得部件10被夾持在輔助工具60與焊接工具50之間，且兩個部件10、20靠在輔助工具60上。來自兩個部件10、20的材料被壓入到輔助工具60的凹進62中，該凹進62鄰接兩個部件16、26。因此，根據該實施例也制造出無間隙的焊接接頭1。在焊接過程中，部件材料被壓入到凹進62中，以使其與第一和第二部件10、20緊密模制，因而密封兩個部件10、20之間的搭接區域30。盡管本發明已基于各優選實施例進行了描述，但其不限于此，而是可以以多種不同的方式進行修改。附圖標記列表1、2、3、4 焊接部7第一外切割表面9第二外切割表面10第一部件12第一部件的端面16第一部件上的基部20第二部件22第二部件的端面26第二部件上的基部30搭接區域32第一非焊接區域34第二非焊接區域42第一切割區域44第二切割區域50焊接工具60輔助工具62凹進α第一外切割表面與搭接區域之間的角度β第二外切割表面與搭接區域之間的角度
權利要求
1.一種用于制造搭接焊接頭的方法，包括如下步驟(a)提供兩個部件(10，20)，所述兩個部件待結合且分別具有至少一個基部(16J6)；(b)將所述部件(10，20)布置為使得所述基部(16，26)面對彼此，并且所述部件(10， 20)在至少部分地延伸在兩個基部(16，26)上的搭接區域(30)中搭接；(c)在所述搭接區域(30)中通過焊接結合所述部件(10，20)，同時形成至少一個焊接部(1)，其中非焊接區域(32，34)沿所述焊接部(1)形成在所述搭接區域(30)的邊緣處; 以及(d)移除所述非焊接區域(32，34)，以在所述部件(10，20)上形成外切割表面(7，9)，所述外切割表面(7，9)被布置為相對于所述搭接區域(30)成鈍角(α，β)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在該方法的步驟(d)中移除所述非焊接區域(32，34)的步驟通過加工方法，特別是銑削操作執行。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其特征在于，在結合所述部件(10，20)的步驟過程中形成至少兩個基本平行的焊接部(1，2)，所述至少兩個基本平行的焊接部(1， 2)沒有間隙地鄰接彼此或搭接。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述第一部件(10)上的所述基部(16)被布置在所述第一部件(10)的邊緣上，并且所述第一外切割表面(7)被形成為使得該第一外切割表面(7)從所述基部(16)延伸在相對部件00)的端面0 上，和/或所述第二部件00)上的所述基部06)被布置在所述第二部件00)的邊緣上，并且所述第二外切割表面(9)被形成為使得該第二外切割表面(9)從所述基部06)延伸在相對部件 (10)的端面(12)上。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在結合所述部件(10，20)的步驟過程中，摩擦攪拌焊用作焊接方法，其中旋轉焊接工具(50)壓靠所述部件(10，20)中的至少一個，以生成摩擦熱。
6.一種用于制造搭接焊接頭的方法，包括如下步驟(a)提供兩個部件(10，20)，所述兩個部件待結合且分別具有至少一個基部(16，26)；(b)將所述部件(10，20)布置為使得所述基部(16，26)面對彼此，并且所述部件(10， 20)在至少部分地延伸在兩個基部(16，26)上的搭接區域(30)中搭接；(b2)將至少一個輔助工具(60)布置為使得所述部件(10，20)中的一個被夾持在所述輔助工具(60)和焊接工具(50)之間，兩個基部(16，26)靠在所述輔助工具(60)上，并且所述輔助工具(60)中的凹進(62)鄰接兩個基部(16，26)；和(c2)在所述搭接區域(30)中通過焊接結合所述部件(10，20)，同時形成至少一個焊接部(1)，其中在所述搭接區域的邊緣上，來自兩個基部(16，26)的材料被壓入到所述輔助工具(60)中的鄰接兩個基部(16，26)的凹進(62)中。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在結合所述部件(10，20)的步驟過程中形成至少兩個基本平行的焊接部(1，2)，所述至少兩個基本平行的焊接部(1, 沒有間隙地鄰接彼此或搭接。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第一部件(10)上的所述基部 (16)被布置在所述第一部件(10)的邊緣上，并且所述第一外切割表面(7)被形成為使得該第一外切割表面(7)從所述基部(16)延伸在相對部件00)的端面0 上，和/或所述第二部件00)上的所述基部06)被布置在所述第二部件OO)的邊緣上，并且所述第二外切割表面(7)被形成為使得該第二外切割表面(7)從所述基部06)延伸在相對部件(10)的端面(12)上。
9.根據權利要求6至8中任一項所述的方法，其特征在于，在結合所述部件(10，20)的步驟過程中，摩擦攪拌焊用作焊接方法，其中旋轉焊接工具(50)壓靠所述部件(10，20)中的至少一個，以生成摩擦熱。
10.一種搭接焊接頭，具有至少兩個部件，所述至少兩個部件在搭接區域(30)中搭接且分別具有至少一個基部(16J6)，其中所述基部(16，26)被定向為面對彼此并至少部分地延伸到所述搭接區域(30)中，并且至少一個焊接部(1)被提供在所述搭接區域(30)中， 該焊接部(1)將所述兩個部件(10，20)結合在一起，并且通過移除焊接結構材料形成的側向外切割表面(7，9)被產生在所述焊接部(1)的兩個側部上并被布置為沿所述焊接部(1) 相對于所述兩個部件(10，20)的所述搭接區域(30)成鈍角(α，β)。
11.根據權利要求10所述的搭接焊接頭，其特征在于，兩個部件(10，20)通過摩擦攪拌焊接部(1)結合在一起。
12.根據權利要求10或權利要求11所述的搭接焊接頭，其特征在于，提供至少兩個基本平行的焊接部(1，2)。
13.根據權利要求12所述的搭接焊接頭，其特征在于，所述焊接部(1, 鄰接彼此。
14.根據權利要求10至13中任一項所述的搭接焊接頭，其特征在于，所述外切割表面 (7,9)僅被提供在所述基部(16，26)的區域中。
15.根據權利要求10至14中任一項所述的搭接焊接頭，其特征在于，所述第一部件 (10)上的所述基部(16)被布置在所述第一部件(10)的邊緣上，并且所述第一外切割表面 (7)被形成為使得該第一外切割表面(7)從所述基部(16)延伸在相對部件00)的端面 (22)上，和/或所述第二部件(20)上的所述基部06)被布置在所述第二部件00)的邊緣上，并且所述第二外切割表面(9)被形成為使得該第二外切割表面(9)從所述基部06)延伸在相對部件(10)的端面(12)上。
全文摘要
本發明涉及一種用于制造搭接焊接頭的方法，包括如下步驟提供兩個部件(10，20)，所述兩個部件待結合且分別具有至少一個基部(16，26)；將所述部件(10，20)布置為使得所述基部面對彼此，并且所述部件在至少部分地延伸在兩個基部上的搭接區域中搭接；在所述搭接區域中通過焊接結合所述部件，同時形成至少一個焊縫(1)，非焊接區域(32，34)沿所述焊縫形成在所述搭接區域的邊緣處；以及移除所述非焊接區域，以在所述部件上形成外切平面，所述平面被布置為相對于所述搭接區域成鈍角(α，β)。
文檔編號B23K20/12GK102227285SQ200980147496
公開日2011年10月26日 申請日期2009年11月19日 優先權日2008年11月26日
發明者于爾根·西爾維納斯, 馬科斯·帕基奧尼 申請人:空中客車作業有限公司