用于摩擦搅拌接合和电阻焊接的接合装置及接合方法制造方法及图纸

用于摩擦搅拌接合和电阻焊接的接合装置及接合方法。用于将层叠为层压组件的第一构件(3)、中间构件(4)和第二构件(5)结合在一起的接合装置包括：探头(12、41)；砧座(11、11b、11c、11d)；肩部构件(13、13a、61、64、68)；驱动机构(14)，其被配置为使探头绕中心轴线旋转并且使探头沿着中心轴线朝向和远离第二构件移动；以及电源(15)，其电连接到砧座和肩部构件以经由砧座和肩部构件传导电流通过层压组件。砧座和肩部构件传导电流通过层压组件。砧座和肩部构件传导电流通过层压组件。

【技术实现步骤摘要】
用于摩擦搅拌接合和电阻焊接的接合装置及接合方法


[0001]本专利技术涉及用于摩擦搅拌接合和电阻焊接的接合装置及接合方法。

技术介绍

[0002]已知电阻焊接和摩擦搅拌接合是用于结合多个金属板构件的环境友好的处理，因为这些处理排放相对少量的气体，并且对空气质量造成非常小的影响。特别地，优选摩擦搅拌接合，因为该处理需要相对少量的电力。
[0003]当通过电阻焊接结合三个或更多个由不同材料制成的金属板构件时，为了防止电解腐蚀，通常结合使用接合剂。然而，难以防止接合剂固有的缺陷，并且在没有高度严格的预防措施的情况下，不能长时间保持稳定的接合强度。当需要高水平的可靠性时，必须结合使用铆钉。
[0004]摩擦搅拌接合适合于结合由不同材料制成的两个金属板构件，但是由于有效搅拌的材料的有限范围，可能不适合于结合三个或更多个金属板构件。例如，当铝板构件和一对钢板构件通过摩擦搅拌接合而结合时，上部的两个构件(例如铝板构件和钢板构件)可以适当地结合，但是第三构件或最下层可能不适当地结合到另外两个构件。
[0005]JP2005
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111489A公开了一种通过组合两种接合技术来结合三个或更多个金属构件的方法，所述金属构件包括由不同材料制成的金属构件。根据该现有技术，铝构件、钢构件和包含铝层和钢层的包覆构件通过摩擦搅拌接合将铝构件结合到包覆构件的铝层而彼此结合，并且通过使用热固性接合剂同时结合钢构件和包覆构件的钢层，所述热固性接合剂通过摩擦搅拌接合的摩擦热而固化。然而，该方法需要在待结合的构件之一中存在包覆构件。
[0006]在JP2007
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237253A中公开的处理中，一对构件彼此抵靠，并且通过摩擦搅拌接合彼此结合，并且第三构件通过使用熔焊或电阻焊接结合到接合部分。
[0007]当包括由不同材料制成的三个或更多个金属构件时，需要结合两种或更多种不同的结合方法。根据现有技术，整个结合过程必须在多个步骤中进行，并且必须使用两个或更多个不同的结合装置，结果必须延长生产线，并且需要大量的投资。
[0008]鉴于现有技术的这些问题，本专利技术的主要目的是提供用于结合三个或更多个构件的接合装置和接合方法，所述构件包括由不同材料制成的构件，所述接合装置和接合方法允许减少接合过程所需的时间，并减少生产设备的费用。本专利技术可以有助于最小化对空气的环境影响，并提高生产设备的能量效率。

技术实现思路

[0009]为了实现该目的，本专利技术的一个方面提供了一种用于将第一构件3、中间构件4和第二构件5结合在一起的接合装置1，所述第一构件、所述中间构件和所述第二构件是导电的，沿着规定的主平面延伸，并且以此顺序层叠为层压组件2，所述接合装置包括：
[0010]砧座11、11b、11c、11d，所述砧座被配置为支撑所述层压组件的由所述第一构件提
供的第一表面，并且包括抵靠所述第一表面的导电部分；
[0011]探头12、41，所述探头被配置为绕与所述主平面交叉的中心轴线旋转，并且在与所述砧座相对应的位置处朝向和远离所述层压组件的由所述第二构件提供的第二表面7移动；
[0012]肩部构件13、13a、61、64、68，所述肩部构件具有被配置为压靠所述第二表面7的肩部接触表面24、24a和被配置为接收所述探头的通孔20、20a，所述肩部构件至少部分地导电；
[0013]驱动机构14，所述驱动机构被配置为使所述探头绕所述中心轴线旋转并且使所述探头沿着所述中心轴线朝向和远离所述第二构件移动；
[0014]电源15，所述电源电连接到所述砧座和所述肩部构件以经由所述砧座和所述肩部构件传导电流通过所述层压组件；以及
[0015]控制单元16，所述控制单元用于控制所述驱动机构和所述电源的操作，使得所述第一构件和所述中间构件通过电阻焊接彼此结合，并且所述第二构件和所述中间构件通过摩擦搅拌接合彼此结合。
[0016]根据本专利技术的该方面，由于用于摩擦搅拌接合的砧座和肩部构件另外用作电阻焊接的电极，所以可以降低设备成本，可以减小设备尺寸，并且可以减小生产线的长度。此外，由于可以同时进行摩擦搅拌接合和电阻焊接，因此可以减少处理时间。
[0017]优选地，所述探头41包括导电的中央部分42和设置在所述中央部分的外周表面上的电绝缘外套43。
[0018]由于探头可以由通常由金属构件制成的导电的中央部分和电绝缘外套组成，所以防止电流从肩部构件传导到探头，可以稳定和提高接合质量，并且可以提高设备的电安全性，同时中央部分可以由便宜的材料制成。
[0019]优选地，所述肩部构件61、64包括由电绝缘材料制成的围绕所述通孔20的环形部分63、67和由导电材料制成的外周部分62、66。
[0020]因此，肩部构件可以将电流传导到用于电阻焊接的层压组件而不传导到探头，从而可以确保接合质量并且可以提高设备的电安全性。
[0021]优选地，所述肩部构件64包括围绕所述通孔20并由导电材料制成的内环部分65、围绕所述内环部分并由电绝缘材料制成的外环部分67以及由导电材料制成的外周部分66。
[0022]由此，肩部构件可以将电流传导到用于电阻焊接的层压组件而不传导到探头，从而可以确保接合质量并且可以提高设备的电安全性。此外，肩部构件的与探头滑动接触的部分可由便宜且耐用的材料例如金属材料制成。
[0023]优选地，所述砧座11设置有砧座接触表面17，所述砧座接触表面被配置为与所述层压组件2的所述第一表面6接触，并且所述砧座接触表面具有外周轮廓，所述外周轮廓位于所述肩部接触表面的内周轮廓的径向外侧。
[0024]由于电流的路径扩展到径向外部区域，使得熔核可以在径向向外的方向上延伸，并且可以提高第一构件和中间构件之间的接合强度。
[0025]本专利技术的另一方面提供了一种接合方法，所述接合方法用于通过使用如上限定的接合装置将第一构件3、中间构件4和第二构件5结合在一起，所述第一构件、所述中间构件和所述第二构件是导电的，沿着规定的主平面延伸，并且以此顺序层叠为层压组件2，所述
接合方法包括以下步骤：使砧座11、11b、11c、11d抵靠所述层压组件2的第一表面6，并且使肩部构件13、13a、61、64、68抵靠所述层压组件2的第二表面7；在通过使用驱动机构使探头绕中心轴线旋转的同时，经由所述肩部构件的通孔将所述探头从所述第二表面推入所述层压组件中以通过摩擦搅拌接合将所述第二构件和所述中间构件彼此结合，并且通过使用电源在所述肩部构件和所述砧座之间传导电流通过所述层压组件以通过电阻焊接将所述第一构件和所述中间构件彼此结合；以及经由所述通孔将所述探头拉离所述层压组件，其中，所述第一构件和所述中间构件由相似的材料制成，并且所述第二构件由与所述第一构件和所述中间构件的材料不同的材料制成。
[0026]根据本专利技术的该方面，由于用于摩擦搅拌接合的砧座和肩部构件另外用作电阻焊接的电极，所以可以降低设备成本，可以减小设备尺寸，并且可以减小生产线的长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将第一构件、中间构件和第二构件结合在一起的接合装置，所述第一构件、所述中间构件和所述第二构件是导电的，沿着规定的主平面延伸，并且以此顺序层叠为层压组件，所述接合装置包括：砧座，所述砧座被配置为支撑所述层压组件的由所述第一构件提供的第一表面，并且包括抵靠所述第一表面的导电部分；探头，所述探头被配置为绕与所述主平面交叉的中心轴线旋转，并且在与所述砧座相对应的位置处朝向和远离所述层压组件的由所述第二构件提供的第二表面移动；肩部构件，所述肩部构件具有被配置为压靠所述第二表面的肩部接触表面和被配置为接收所述探头的通孔，所述肩部构件至少部分地导电；驱动机构，所述驱动机构被配置为使所述探头绕所述中心轴线旋转并且使所述探头沿着所述中心轴线朝向和远离所述第二构件移动；电源，所述电源电连接到所述砧座和所述肩部构件以经由所述砧座和所述肩部构件传导电流通过所述层压组件；以及控制单元，所述控制单元用于控制所述驱动机构和所述电源的操作，使得所述第一构件和所述中间构件通过电阻焊接彼此结合，并且所述第二构件和所述中间构件通过摩擦搅拌接合彼此结合。2.根据权利要求1所述的接合装置，其中，所述探头包括导电的中央部分和设置在所述中央部分的外周表面上的电绝缘外套。3.根据权利要求1所述的接合装置，其中，所述肩部构件包括由电绝缘材料制成的围绕所述通孔的环形部分和由导电材料制成的外周部分。4.根据权利要求1所述的接合装置，其中，所述肩部构件包括围绕所述通孔并由导电材料制成的内环部分、围绕所述内环部分并由电绝缘材料制成的外环部分以及由导电材料制成的外周部分。5.根据权利要求1所述的接合装置，其中，所述砧座设置有砧座接触表面，所述砧座接触表面被配置为与所述层压组件的所述第一表面接...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫胁章嘉，佐山满，栗原大知，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：