旋转摩擦焊接加工方法和采用该方法制造的结构件技术

本发明专利技术公开了一种旋转摩擦焊接的加工方法，使一个塑料或金属材料制成的第一部件与一个相同或相似的材料制成的第二部件相对旋转地接触，并沿旋转轴线方向相互可熔化地摩擦挤合，进行旋转摩擦焊接，在所述第一部件和／或第二部件的熔渣预计存留的位置设置熔渣接槽，用于容纳所述的塑料熔渣。此外，本发明专利技术还公开了采用该方法制造的结构件及传感器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种旋转摩擦焊接的方法和采用该方法所制造的结构件。特别是利用该方法制造的机动车传感器。
技术介绍
旋转摩擦焊接已经广泛应用于两个塑料件或两个金属件之间的接合。在进行旋转摩擦焊接时，两个部件在相对旋转地接触摩擦，由此产生高温在很短的时间里将两被焊接的界面达到熔融的状态，此时迅速使二者停止相互运动，冷却后两个部件就结合为一体。图1和图2表示采用已有技术的一种旋转摩擦焊接方法，使一个圓筒形的第一部件1和一个圓柱形的第二部件2进 行焊接的过程；其中，图1示出了第一部件1和第二部件2在旋转摩擦焊接 之前的状态，图2示意了第一部件1和第二部件2在旋转摩擦焊接之后的状态。图中，在旋转摩擦焊接时，使第二部件2绕纵向轴线进行高速旋转，并使第一部件l从下方向第二部件2进给。当二者发生接触时，高速摩擦所发 生的热量使二者之间的接触表面迅速加热至两种材料(或其中某一种材料)的 熔点。很快地，第一部件1推进至图2中所示的终点位置，此时令第二部件2停止旋转，二者侧壁上的熔融接触区域快速冷却，使二者固化合为一体。 如图2所示，所述的第一部件1的终点位置通常距第二部件2的倒立形台阶面留有很小的间隙，尺寸例如0.5mm，以免破坏非焊接区。在旋转摩擦焊接过程中，第一部件1和第二部件2的侧壁发生接触磨擦 并生成熔渣5，在这两个部件高速相对转动中， 一部分熔渣会在离心力和重力的作用下被快速甩出，而另一些则滞留在第一部件1顶面与第二部件2所 述的台阶面之间的狭缝中，如图2所示。当采用这种方法所制造出的两个部件的结合体用作机动车发动机或油箱中的传感器的外壳时，所述狭缝中残留的熔渣随着震动会脱落，污染润滑油或燃油。为避免污染，作为传感器制造过程中一个工序，需要对所述狭缝中残留的熔渣进行清除。清除的方法是，用细的刷子或金属签刮扫所述的狭 缝，将熔渣刮掉。但是， 一方面用这种方法很难将所有的熔渣刮干净，另一 方面，有些当时与第一部件1和第二部件2贴合得较紧的熔渣在传感器的使 用过程中会逐渐松动并脱落。结果是，油箱仍然难免受到熔渣外漏的污染。专利技术人注意到，如果要避免熔渣脱落造成污染，理论上，需要使第一部 件的环状端面与第二部件的肩部端面在焊接后尽可能接近，但另一方面，第 一部件的环状端面与第二部件的肩部端面之间应该保留间距，以避免破坏非 焊接面。为满足这种相反的需求，需要极为精确地控制所述第一部分1和第 二部分2(例如一个传感器中的壳体与支架)焊接操作，特别是进给操作，因 而制造的难度大，成本高。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的一个目的是提供一种旋转摩擦焊接 加工方法，采用简单和低成本的方法减少熔渣的外漏。本专利技术的另一个目的是提供一种利用上述方法制造的结构件，该结构件 将残留于上述缝隙中的熔渣封闭起来，从而减少了熔渣外漏。根据本专利技术旋转摩擦焊接加工方法，包括使第一部件与一个第二部件 的预定的结合面接触，其接触面相对旋转并进给运动，并且，在所述第一部 件和/或第二部件的熔渣预计存留的位置预先设有熔渣接槽，在焊接后所述熔 渣接槽被封闭。根据本专利技术旋转摩擦焊接加工方法的一个方面，所述第一部件被预先制 成圆筒状，第二部件至少焊接区的外周壁被预先制成圓柱形，在焊接过程中 第二部件的上述圓柱外周壁伸入到第 一部件的圓筒内部，并且使第 一部件的 圆筒内壁与第二部件的圓柱状外壁相互接触。第 一部件与第二部件相互对立 的端面之间就是熔渣预计存留的位置，在面向所述的第二部件的第 一部件的 端面上加工出所述的熔渣接槽，该端面呈环状。所述的熔渣接槽的靠近摩擦 焊接面的环状槽壁较另 一侧环状槽壁更高，所高出的部分在摩擦焊接的过程 中被摩擦高温熔融，封闭熔渣接槽的开口。随着上述两部件沿轴线方向的进给和相对高速旋转，所述第一部件与第 二部件的相互接触的焊接区温度急剧升高，逐渐熔融，开始产生熔渣。随着 持续的进给，熔渣被推向第一部件与第二部件相互对立的端面之间，由于高速相对旋转， 一部分熔渣会在离心力和重力的作用下被快速甩出，而另一些 则落入到熔渣接槽中。由于相对进给和高速旋转，该熔渣接槽靠近焊接面的 一侧的环状槽壁的顶部接触到第二部件的相对端面并开始熔化，熔化的材料 径向向外流动， 一方面推动熔渣从第 一部件与第二部件相互对立的端面之间 排出，另一方面将熔渣接槽的开口盖住。第一部件和第二部件相对进给到达 终点，相对转动停止，焊接完成。熔渣要么被排出，要么落入熔渣接槽继而 被靠近摩擦焊接面的那个环状槽壁顶部的熔融物所封闭。根据本专利技术的方法的另 一方面，在所述的第二部件面向所述的第 一部件 的端面上加工出所述的熔渣接槽，以替代设置与第一部件上的熔渣接槽。或 者，所述第一部件和第二部件上相对的端面上分别预先加工出所述熔渣接 槽。当熔渣接槽分别被设置在第一部件或第二部件上时，所述的熔渣接槽在 旋转摩擦悍接后分别被第二部件或第一部件封闭，用于容纳所述的熔渣。根据本专利技术的一种旋转摩擦焊接结构，包括一个第一部件和一个第二部 件，所述的第一部件和第二部件分别具有相互接触的旋转体表面，作为焊接 区，在所述的第 一部件和/或第二部件上熔渣预计存留的位置设有熔渣接槽， 在焊接后所述熔渣接槽被封闭。所述的旋转体例如是圓筒体，圆柱体，圓台 体，或圆锥体。根据本专利技术的结构的一个方面，至少在焊接区，所述第一部件具有圓筒状内表面，第二部件具有呈圓柱形的外表面；上述两个表面如此匹配接触，使该两个表面得以进行摩擦焊操作。所述第二部件的上述圓柱外表面伸入到 所述第一部件的圆筒内，^f吏第一部件的圓筒内壁与第二部件的圆柱状外壁相 互接触。所述的第 一部件面向所述的第二部件的端面上加工出所述的熔渣接 槽。所述熔渣接槽的靠近摩擦悍接面的环状槽壁较另一侧环状槽壁更高，所 高出的部分在摩擦焊接的过程中縫擦高温熔化，封闭熔渣接槽的开口 。 根据本专利技术的结构的另 一个方面，所述熔渣接槽的靠近摩擦焊接面的环状槽壁的壁厚向顶部方向逐渐变薄。所述的熔渣接槽的截面形状大致呈U型 或V型。所述的熔渣接槽是一条环形的凹槽。另一种替代形式，所述的凹槽可以 是断续的。第 一 部件的材质与第二部件的材质可以是能够进行旋转摩擦焊接的各 类材料。它们可以是相同的材料，也可以是不同材料，例如同为塑料，或者同为特定的金属或合金等。所述的第一部分与第二部分焊接而成的结构例如是一种机动车传感器， 这两部分围成的空间内部安装传感元件。根据本专利技术的旋转摩擦焊接加工方法及旋转摩擦焊接结构，采用特殊设 计的熔渣接槽，在焊接过程中，熔融的熔渣接槽的槽壁发生流动， 一方面将 间隙中的部分熔渣推出，另一方面将熔渣接槽的开口覆盖，落入接槽内的较 小的熔渣由此被封闭起来。这样，在第一和第二部件之间的间隙中残留的熔 渣基本上被封闭起来，在使用时不会发生脱落，对工作环境，例如，燃油或 润滑油，不会造成污染。同时，熔渣接槽的顶部的熔融不会损毁非焊接区， 特别是第一和第二部件相互对峙的端面。由此，以简单的方式和较低的成本 解决了摩擦焊的熔渣脱落污染工作环境的问题。附图说明图1和图2表示已有技术的旋转摩擦焊接的方法和结构，分别表示第一 部件i和第二部件2进行旋转摩擦焊接之前以及之后情况；图3表示本专利技术的旋转摩擦焊接结构和加工方法的实施例，其中所述的摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转摩擦焊接的加工方法，包括：使第一部件（１）与一个第二部件（２）的预定的结合面接触，其接触面相对旋转并进给运动，其特征在于，在所述第一部件（１）和／或第二部件（２）的熔渣预计存留的位置预先设有熔渣接槽（４），在焊接后所述熔渣接槽（４）被封闭。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马仁龙，
申请(专利权)人：西门子威迪欧汽车电子长春有限公司，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]