连接盘和轮缘的摩擦焊方法技术

采用搭接工艺将盘轮的盘和轮缘连接起来的摩擦焊方法和设备。首先将内部材料装配于外部材料中，并将一种材料的内圆周或外圆周牢牢固定，然后使其中一种材料转动，并通过一种设置在外部材料的内圆周上和／或内部材料的外圆周上的凸台沿整个圆周对固定的材料均匀地向内或向外加压，从而在接触面上产生摩擦热，把两种材料连接。相应地，所述设备包含：固定机构、转动机构和加压机构。本发明专利技术制造车辆用的盘轮变形小。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用搭接工艺连接盘和轮缘的摩擦焊方法及其设备。按照本专利技术提出的工艺能够将两种管状的或环状的材料通过搭接工艺用摩擦焊连接起来，并将它们互相装配在一起。这种工艺特别适用于将一个轮缘和一个轮盘连接起来制成一种在车辆上用的盘轮。现在市场上出售的车辆用的盘轮主要是钢和铝合金盘轮，这些钢制盘轮几乎全是两分式的，由一个轮缘和一个轮盘连接而成。这种由轮缘和轮盘装配起来的两分式盘轮通常主要通过角焊工艺采用电弧焊法制成，但是，这种方法很费工时。而且用电弧焊法组装的铝合金盘轮在轮缘与轮盘之间的接头中易产生细孔和裂纹，因此，采用过锻造法或铸造法来制成一种整体的单个盘轮。但是，锻造或铸造方法不可能保证良好的尺寸精度，为了改善精度不得不对锻造盘轮或铸造盘轮进行机加工。更糟的是要造成材料的回收率降低。顺便说说，现有一种叫摩擦焊法的连接方法，这种方法费工时较少，可达到良好的尺寸精度。在已经发展的几种连接方法中，摩擦焊法已用来将轮缘和轮盘连接在一起。例如，日本专利(公开特许)No.55-109586的图2中公开过这种技术，即，这种技术是将轮缘中部的台阶部分与轮盘的外圆周对接起来，在对接部分进行摩擦焊。日本专利(公开特许)No.1-138080、1-154888、1-168501和1-172001也分别公开过用摩擦焊法将轮缘和轮盘连接在一起的工艺。但是，这些工艺全都是基于通过对接工艺的摩擦焊方法。摩擦焊方法当然是一种良好的连接方法，但是，与这种方法一起采用的对接工艺却引起另外的缺点。正如图2所示的产品那样，盘轮要安装到车辆上的轮盘的这面与原传动侧相连，因而使轮盘能够通过原传动而转动。轮盘的外圆周受压对着要焊接的轮缘的台阶部分，在摩擦焊过程中，沿一个方向对轮盘施加大的转动力和惯性力，同时沿相反方向在连接面上产生一种大的制动力。而且，在施加墩焊压力时，压力加到连接面上。当轮盘处于这些过程中时，它并没有受到除了盘轮安装到车辆上的轮盘这面以外的任何部位的支承，这就使轮盘容易变形，轮盘的直径越大、壁厚越薄，则变形越大。降低所加的压力可防止轮盘变形，但是，为防止变形而降低所加的压力却引起连接强度不足。另外，在1982年2月15日提出的德国专利申请3205235号(图2)和1981年12月18日提出的欧洲专利申请54931号(图7)中，通过使用像本专利技术的那种搭接方法用摩擦焊进行连接的技术。在德国专利申请3205235号中，盘和轮缘搭接面是倾斜的，如图2所示。轮缘是转动的，而盘是固定的。轮缘受到轴向的压力朝盘压。但是，该方法像对接方法一样，有很多缺点，由于轮缘一个方向连续受到大的旋转力和惯性力，而相反方向，在连接面产生大的制动力，因而轮缘容易变形。另外，当轮缘转动及进行加压时，在摩擦面产生火花。轮缘被逐渐转到右边。这就引起要受摩擦热的轮缘部分时时变化，结果连接得不充分。另一方面，如欧洲专利申请54931号的图7所示，轮缘下降部分确实与盘的周边搭接。但是该专利申请没有公开上面解释的任何连接条件，也没有明显地防止变形的效果，但是本专利技术就提出这些条件，也提供了这些效果。另外，该欧洲专利申请的图2到图6对接方法的实例。但是，在说明书中找不到图2到图6的方法与图7的方法的不同点。英国专利1505832号“摩擦焊方法和设备(R.H.Lilly)和1983年7月的焊接杂志上E.D.Nicholas发表的论文介绍了用搭接方法把焊接时不能转动的长管连接起来的摩擦焊方法，也省去了焊管后要求的对孔加工的过程，这跟上述的连接盘轮的方法不一样。这两篇文件都不涉及要装到车辆上的盘轮的盘和轮缘的连接的方法。它们都没有说明本专利技术减小变形的制造盘轮的方法的明显的特点。为比较起见，要讨论现有技术与本专利技术的不同及由防止变形这一显著效果而带来的本专利技术的新颖性。上述两篇文件涉及a)环的内面是连接到棒形物体上的情况;b)环的外面是连接到圆柱体，和c)在连接管时，环的内或外面连接到管上。这三种情况有一个同一特点，也就是，转动的环允许通过使整个环压缩或膨胀的装置对连接面加压。结果，可把环的整个内面或外面连接起来。而按照本专利技术，在轮缘和/或盘的圆周面上设置凸台来连接搭接部分。连接时，通过压缩或膨胀和接头连接的部分的方法来把施加的压力集中在凸块上，而另一方面相对地不受施加的压力的影响。这就防止了盘轮的扭曲。如上所述，在摩擦焊时，特别对于所述的盘轮易产生变形或扭曲。现有技术不能得到防止变形或扭曲的方法。另外，设置在接头处的凸台允许在接头处产生的火花迅速地移掉，这样也给连接的工件带来好处。另外，按照上述焊接杂志24页的表3，连接的管的尺寸最大为外径108毫米和内径88.5毫米。而连接管的环外径为138毫米，内径91.5毫米，宽度为19毫米。环是很轻的。在连接时，该重量轻的环转动。在焊接结束时，环完全停止转动，在停止的时间内，不会再连续地作用惯性力。而在暂停期间，惯性力继续作用是引起变形或扭曲的原因。相反地，按照本专利技术要装成盘轮的盘和轮缘比上述的环的尺寸大、重量也重。另外，盘或轮缘在连接时转动。与环相比有大的惯性力作用在盘上。盘的壁厚越薄、直径越小则引起变形或扭曲更大。虽然如上面所述，已经提出很多摩擦焊方法，但是没有对上述加工实用的方法，因为没有成功地防止盘轮变形或扭曲的方法。应当注意，在本专利技术之前已有很多人对连接盘轮的盘和轮缘作过研究。但是在这此研究结果中，没有提出使用本专利技术附图说明图1所示的装置在制造盘轮时在盘或轮缘上设置凸台这样的特点。因此这些结果使本专业普通技术人员明白本专利技术不是显而易见的。以前重复试验的结果表明在连接时盘有变形成椭圆的倾向，使整个圆周面不能完全连接起来。处在椭圆的主轴的盘的圆周部分连接很好。而在椭圆的短轴的盘的圆周部分连接很差。变形和扭曲引起盘轮要装到车辆上的盘的面翘曲。很明显的，以前仅仅是建议的用搭接方法用摩擦焊连接盘和轮缘的方法不能防止在制造盘轮时的变形问题。本专利技术人注意到用搭接工艺代替对接工艺。按照本专利技术人的思想，要连接的外部材料和内部材料要做出彼此搭接或重叠的部分，然后，从内向外或从外向内对搭接或重叠的部分施加一个压力，因而可减小变形量。通过反复的研究和试验，完成了本专利技术。本专利技术的目的就是提供一种连接一个盘轮的轮盘和轮缘的摩擦焊方法及其设备，采用这种方法和设备可以减小在轮盘和轮缘进行摩擦焊时变形量。为实现本专利技术的上述目的，提供了一种连接盘轮的盘和轮缘的摩擦焊方法及其设备，该方法和设备详述如下本专利技术的工艺特别适用于将要安装到车辆上的盘轮的一个轮缘与一个轮盘连接起来。所述的轮缘称为外部材料所述的盘轮称为内部材料，两种材料要事先进行如下的加工首先，制出两种材料，以使所述内部材料能装配到内部材料中，要沿整个圆周做出从圆周突起的凸台，以便当两种材料配合时使该凸台与另一个凸台或另一种村料彼此对置。这种凸台可在外部材料的内圆周上或在内部材料的外圆周上做出，或者在两种材料上都做出。虽然该凸台可以做在内部材料或者外部材料上，但最好将它做在外部材料上。而且好是外部材料上和内部材料上都做出凸台，凸台的截面形状最好是正方形，也可以是三角形、半圆形或梯形。在本专利技术的连接盘轮的盘和轮缘的摩擦焊方法中，首先要让外部材料和内部材料处于配合状态，沿着整个圆周将两种材料之一本文档来自技高网...

【技术保护点】
连接盘轮的盘和轮缘的摩擦焊方法，所述的轮缘是一种外部材料而所述的盘是一种内部材料，所述内部材料可装配在所述外部材料中，至少是上述外部材料或内部材料中的一种设有凸台，该凸台沿整个圆周凸出，所以，当上述内部材料装配到上述内部材料中时，一种材料的上述凸台能与另一种材料相对置，摩擦焊方法的步骤包含：当上述内部材料处在装配在上述外部材料中的状态时，沿整个圆周牢牢固定上述外部材料或上述内部材料的外圆周或内圆周；转动上述外部材料或上述内部材料；和通过使一种材料向外或向内地对另一 种材料加压以保证一种材料通过上述凸台均匀地对另一种上述的固定的材料加压，与此同时，上述外部材料或上述内部材料转动，从而在上述外部材料和上述内部材料的接合面上产生摩擦热。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：天尾勉，
申请(专利权)人：AS株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]