搅拌摩擦焊接组件和相关方法技术

提供了一种用于形成搅拌摩擦焊接组件的方法，以及根据该方法形成的相关构件组件。所述方法包括以涂层材料涂覆一个或多个未处理部件的表面部分。此后，将所述部件搅拌摩擦焊接，形成组件。在所述焊接操作之前或之后，执行热处理，例如同时加热处理所述部件并固结所述涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过搅拌摩擦焊接部件来形成组件，更具体地说，涉及形成 这样的组件，该组件包括有机可固结涂层材料，所述涂层材料有选择地沉积 在一个或多个部件上，位于搅拌摩擦焊接接头附近。
技术介绍
搅拌摩擦焊接通常指的是一种冶金接合或组装过程，其中结构构件或部 件定位成密切接触，限定对接或重叠结合部，并且用力将旋转的搅拌摩擦焊 接工具或柱销冲击或促动到部件中，同时沿着所述结合部行进。所述工具或 柱销在结构部件中产生足够的摩擦力，将部件的一部分可塑化，然后通过柱 销将可塑化的材料混合。随着可塑化的材料冷却并再次凝固，形成搅拌摩擦焊接接头，特征在于，混合部分具有细化的晶粒结构，称为熔核(nugget core )。 搅拌摩擦焊接过程例如在美国专利No. 5,460,317中有进一步描述。提出搅拌摩擦焊接过程是作为机械紧固或接合过程诸如铆接过程的替 代方案，所述铆接过程传统上用来组装飞行器部件。就是说，与铆接或其他 机械紧固飞行器部件的方式不同，所述部件可以利用搅拌摩擦焊接接头而冶 金接合。但是，在任何一种情况下，接合的部件通常在其间限定结合部，且 该结合部易于受到化学品、水分或其他流体或微粒造成的腐蚀和/或侵蚀。因 此，现有的粘湿密封剂可以设置在该结合部中，密封所述部件，防止外来物 质进入，并保护部件接头处不受腐蚀。设置这种粘湿密封剂通常耗时且昂贵。 此外，如果不设置湿密封剂，如果在接合过程中因挤压或其他原因而使密封 剂从结合部丢失，或者如果密封剂干透并劣化或者以其他方式从接头上剥 离，则接头质量下降。此外，传统用于防腐蚀并且压力密封和燃料密封铝合金飞行器结构构件 的湿密封剂化合物包含有毒的基于溶剂的化合物。因此，必须采取各种预防 措施来保护使用它们的人员，并且确保它们安全降解。这种湿密封剂通常比 较脏，而且难于使用，通常需要用腐蚀性化学溶液大范围地清洗。因此，需要在组件中形成耐腐蚀连接部的改进方法。所述方法应该与摩 擦焊接过程相适应，并且不能太过昂贵和费时。此外，所述方法应该优选不 需要使用传统湿密封剂化合物来防止腐蚀。
技术实现思路
本专利技术提供一种形成搅拌摩擦焊接组件的方法以及由该方法形成的相 关组件。所述方法包括涂覆部件的一个表面部分，然后将该部件搅拌摩擦焊 接，形成组件，该组件接着进行热处理，例如同时加热处理所述部件并且固 结所述涂层。根据本专利技术一种实施例，所述方法包括提供第一和第二部件，所述部件 两者或其中之一包括铝；和提供耐腐蚀、可固结的有机涂层材料。例如，所 述涂层材料可以包括酚醛树脂和有机溶剂。所述涂层材料有选择地施加到第 一部件的第一表面部分，使第一部件上靠近所述第一表面部分的第二表面部 分基本上保持未涂覆。所述部件配置成预定构型，使第一和第二表面部分与 另一个表面接触，例如使第一部件的第一和第二表面与第二部件对应轮廓的 表面接触。将所述部件搅拌摩擦焊接，在所述第一部件的第二表面部分处形 成搅拌摩擦焊接结合部或接头，使第一表面部分基本上保持未焊接，从而形 成焊接结构组件。形成的结构组件然后加热到足够高的温度，将至少一个部 件热处理并同时充分固结所述有机涂层。在有些情况下，在施加涂层之后并 且在搅拌摩擦焊接之前，所述部件两者或其中之一还接受热处理，从而至少 局部固结所述涂层材料。根据本专利技术一个方面，在保护层掩盖所述第二表面部分的情况下，施加 所述涂层材料，将所述涂层材料施加到靠近该第二表面部分的第一表面部分 上，并除去所述保护层，以使第二表面部分保持未涂覆。在任何情况下，可 以沿着所述第二表面部分的第一和第二相对边缘来施加所述涂层材料，以使 第二表面部分限定沿着该第 一部件延伸的路径。然后沿着所述路径移动搅拌 摩擦焊接工具或柱销，实施搅拌摩擦焊接，形成沿着该路径细长延伸的搅拌 摩擦焊接结合部或接头。根据另 一种实施例，本专利技术提供一种包括第 一和第二部件的结构组件， 所述第一和第二部件两者或其中之一可由铝或铝合金材料形成。所述第一部 件限定相邻的第一和第二表面部分，且所述第二部件限定与所述第一部件的 所述第一和第二表面部分接触的表面。搅拌摩擦焊接接头设置在所述第一部 件的第二表面部分处，接合所述部件。此外，耐腐蚀、可固结的有机涂层材 料设置在所述第一和第二部件之间，位于所述搅拌摩擦焊接接头相对侧部上 的所述第一部件的第一表面部分处。因此，搅拌摩擦焊接接头延伸穿过所述 第一部件的第二表面部分，并设置在有机涂层材料之间，例如使所述涂层材 料基本上从所述搅拌摩擦焊接接头分开。根据一个方面，涂层材料沿着所述 第二表面部分的相对的第一和第二边缘设置，使得所述第二表面部分限定沿 着所述第 一部件延伸的路径，且所述搅拌摩擦焊接接头沿着所述路径细长延 伸。所述涂层材料可以适配成在加热处理操作过程中固结，该加热处理操作 适配成同时加热处理至少其中一个部件。例如，所述涂层材料可以包括酚醛 树脂和有机溶剂。因此，本专利技术的方法可以用来形成搅拌摩擦焊接组件，在靠近部件之间 的搅拌摩擦焊接连接部的地方耐腐蚀性能得到改进。具体来说，所述涂层材 料设置在搅拌摩擦焊接件附近，能保护靠近该接头的组件表面，例如保护接 合形成所述组件的配合部件之间的表面。附图说明' 在概括描述了本专利技术之后，将参照附图进行讨论，所述附图并非依照比 例绘制，其中图l是方块图，示意性图示了根据本专利技术一种实施例形成组件的方法步骤；图2是透视图，图示了根据本专利技术一种实施例用来形成组件的部件；图3是侧视图，图示了图2所示的部件与形成组件的第二部件定位在一 起，所述组件诸如飞行器组件；图4是透视图，图示了形成组件的搅拌摩擦焊接过程中，图3所示的部件；图5是图片，图示了根据本专利技术一种实施例，具有搅拌摩擦焊接接头的 组件的截面；图6是图片，图示了根据本专利技术另一种实施例，具有搅拌摩擦焊接接头 的组件的截面。具体实施例方式以下参照附图将更为全面地说明本专利技术，其中示出了本专利技术的一些实施 例，但不是全部。实际上，本专利技术可以以许多不同的方式实施，且不应该理 解为限制到本文所述的实施例，提供这些实施例仅仅是为了满足法律要求。 类似的数字始终指代类似的元件。现在参照附图，图1是方块图，示意性地示出了根据本专利技术一种实施例 用于形成结构组件的步骤。简要地说，所述方法包括提供未处理部件或构件以及涂层材料。参见块10和12。涂层材料应用于一个或多个部件上。参见 块14。在一些情况下，然后对涂覆过的部件进行热处理。参见块16。此后， 对所述部件进行搅拌摩擦焊接，以形成组件，接下来进行热处理，例如同时 加热处理该部件并固结所述涂层。参见块18和20。以下将对这些操作每一 个进〗于更为全面地i兑明。针对在块10提供并且此后进行涂覆并组装的部件，本专利技术提供一种组 件以及用于组装金属部件的相关方法，所述部件通常用铝合金材料形成。结 合成单个组件的各个部件可以用相同材料形成，也可以由不同材料形成。例 如，由第 一铝合金材料形成的第 一部件可以结合到由不同于该第 一合金的第 二铝合金材料形成的第二部件。在一些情况下， 一个或多个部件可以由除铝 合金材料之外的其他材料形成，诸如各种其他金属。每个部件的金属材料可 以根据组件的应用场合进行选择。术语"铝合金，，或"铝合金材料"在本文中用来指代铝的重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成结构组件的方法，所述方法包括：　将第一和第二飞行器构件搅拌摩擦焊接在一起，所述第一构件包括处理过的表面，该表面具有以可固结的有机材料涂覆的部分和未涂覆部分，所述处理过的表面靠接所述第二构件，使得在所述未涂覆部分形成搅拌摩擦焊接接头；和　对焊接后的所述构件进行热处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿迪蒂亚N阿加瓦尔，史蒂文G基纳，马克斯鲁尼安，罗纳德S惠滕，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]