專利名稱：在摩擦攪拌處理中減少片材扭曲的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用支撐砧對片材金屬工件進行摩擦攪拌處理。更具體地說，本發明 涉及使支撐砧適于增加從工件的熱傳輸，以減小在片材金屬工件的摩擦攪拌處理期間的片 材熱扭曲和機械扭曲。術語“摩擦攪拌處理”通常包括直線摩擦攪拌焊接、摩擦攪拌點焊接 和不試圖結合工件的摩擦攪拌處理。
背景技術：
在摩擦攪拌處理中，旋轉工具的端部被按壓成與一個或多個被支撐工件的一個面 或多個面摩擦接合，以加熱工件的(一個或多個)在該端部下方的表面區域。旋轉工具的 工作端被按壓成與將被處理的部件接觸。通過有時被稱為砧的構件在與旋轉工具所施加的 力相對的一側上支撐一個或多個工件。工件的接觸摩擦攪拌工具的面被快速加熱，這主要 取決于針對材料處理對象的該工具的壓力和旋轉速度。摩擦攪拌工具由硬且熔點高的材料 形成，該材料不會被在旋轉工具和被接合的一個或多個工件之間的界面處產生的熱軟化或 不利地影響。摩擦攪拌處理砧通常由硬鋼合金形成，該硬鋼合金不受對被壓靠在砧體上的 (一個或多個)工件所進行的摩擦攪拌加熱的影響。在摩擦攪拌工具的端部基本上是平的時，旋轉摩擦攪拌工具的效果可以是就熱處 理結果而言以最小扭曲來加熱(一個或多個)在工具端部下方的工件。目的可以是對表面 進行軟化或硬化，或者在引起或不引起工件中的相變的情況下改變工件的在工具端部下方 的表面的微觀結構。或者，目的可以是在兩個或多個在工具端部下方的片材層之間形成焊 接。在旋轉工具的端部攜帶有軸向延伸探頭(也就是說，探頭位于工具的旋轉軸線上且從 工具的端部延伸)的情況下，旋轉探頭的更加集中的力快速塑化(一個或多個)所接觸的 表面，直到探頭從塑化區被抽出或者移開。當冷卻時，重新硬化的材料可以在兩個工件的鄰 接端表面之間形成對接焊或者在片材材料的重疊層之間形成搭接焊。以這樣的方式，可以 通過將探頭插入工件并且移動探頭以逐漸形成暫時塑化材料的樣式來形成直線摩擦攪拌 焊縫。或者，可以通過將旋轉探頭短暫地插入重疊片材或條材并且抽出探頭以允許塑化的 材料通過這些層的界面硬化，從而形成一個或多個摩擦攪拌焊點。可以在兩片材之間或者 在不同工件之間形成一系列這種焊點。已經在金屬和其它材料(諸如聚合物)上進行了摩擦攪拌處理，這些材料以期望 的方式對這種摩擦產生的熱量進行了響應。通常，已經通過設計旋轉工具的探頭或者其它 接觸面、工具和接合面之間的壓力、工具的旋轉速率、工具的平移速率(在可行的情況下) 和摩擦接合的持續時間，來管理這些摩擦攪拌處理的加熱速率和所達到的溫度。對相當薄的導熱材料(諸如鋁合金和鎂合金)片材進行摩擦攪拌處理是非常有用 的。例如，經常期望在上述金屬合金片材的層之間形成一個或多個焊點。一個示例性應用在 于對機動車的內部和外部的鋁合金閉合板(closure panel)的邊緣進行卷邊時形成焊縫或 一系列焊點。在這些機動車閉合板中，通常有應用在內部板和外部板之間的粘合劑層。鋁 制外部片材板的邊緣可以圍著在鋁制內部片材板的外周邊緣和通過所裝配的片材板中的
4兩個或三個片材層從該裝配件的后側形成的焊接。然而，可以發現，已知的摩擦攪拌處理的 通常做法有時導致摩擦攪拌焊接的鋁片材中的熱扭曲和機械扭曲。摩擦攪拌加熱是局部且 強烈的，并且來自焊點或直線焊縫位置的熱傳輸引起周圍更冷的金屬的扭曲。其結果是，機 動車車身板的可見面被損壞。本發明的一個目的是提供可用于這種金屬片材的摩擦攪拌處理方法，該方法減小 周圍片材材料的變形或扭曲，特別是與摩擦攪拌工具接合面相對的工件的表面上的變形或 扭曲。
發明內容
在摩擦攪拌處理中，適當的砧結構支撐(一個或多個)工件抵抗旋轉摩擦攪拌工 具所施加的力。在本發明的實施中，工件可能通常是諸如鋁合金或鎂合金車身板的輕金 屬片材，或者是其它相當薄的金屬部件，并且砧還用于從摩擦攪拌處理位置導熱。例如， 當一疊三層的一毫米厚的鋁片材經受摩擦攪拌處理時，塑化金屬的溫度可能達到450°C到 470°C。熱塑化的金屬的質量可能加熱周圍的片材料材料，從而降低了其屈服強度并且能夠 造成不期望的變形。砧的高導熱率表面與片材金屬工件的一側緊密接合，該側與摩擦攪拌 工具所接合的那一側相對。砧用于去除來自工作位置的熱量從而將接觸工件層保持在適當 的低溫(例如300°C，或者在鋁合金的情況下更低)以避免變形。根據本發明，用于片材金 屬工件的摩擦攪拌處理的砧由硬材料形成，該材料能從片材材料，特別是摩擦攪拌處理接 合位置處以及周圍快速散熱。例如，提供砧材料和結構(其可以是內部冷卻的)以使其進 入砧的熱量去除能力大于室溫下大約40W/m_° K的等效導熱率。此外，在工件的砧側是在 拋光產品中的可見面的那些實施例中，還將砧設置為具有適當的光滑的表面光潔度，從而 砧不損壞摩擦攪拌處理過的物件的可見面。在本發明的實施例中，砧可以由硬銅合金形成，諸如用于形成電阻焊電極的合金。 這種合金在電阻焊所經歷的較高溫度下保持了它們的硬度，并且這種合金具有相對高的導 熱率。例如，在室溫下，電阻焊接機制造商協會(RWMA)的1類銅合金的導熱率是大約367W/ m-° K。這種高導熱率合金的砧板(或者其它適合的砧結構形狀)用于傳導來自摩擦攪拌 作用的工件的背面的熱量。砧用于增加片材金屬工件與砧之間的溫度差。薄片材金屬工件 被冷卻，并且其熱扭曲和機械扭曲得到降低。在特定應用中，可以按照經驗或者在處理啟動 實驗期間確定高導熱率砧體的大小和形狀，以在摩擦攪拌焊接或者其它摩擦攪拌處理期間 適當地冷卻(一個或多個)片材金屬工件。例如，當砧由銅板形成時，可以使用一個或多個 緊密配合的板層以調節從摩擦攪拌處理位置的熱量去除。在本發明的另一實施例中，砧結構自身可被冷卻，用于片材材料中摩擦攪拌處理 位置的溫度管理。例如，可以在硬鋼或者硬銅砧體可設置用于冷卻水、流動空氣或者其它冷 卻流體的循環的內部通道。因此，砧體被冷卻從而將片金屬工件的(一個或多個)摩擦攪 拌處理位置保持在一個溫度范圍，以減少或消除所處理的工件的熱扭曲和機械扭曲。迄今為止，已經通過考慮處理參數來管理摩擦攪拌處理，所述處理參數諸如摩擦 攪拌工具的形狀、工具作用到工件上的力、工具相對工件的旋轉速率、行進速度。根據本發 明的實施例，提供了另外的且非常重要的處理控制方法。通過增加和管理從摩擦攪拌裝置 的砧側去除熱量，可以減少或消除工件特別是片材金屬工件的熱扭曲和機械扭曲。
本發明的其它目的和優點將從實現本發明的詳細的特定示例性實施例的進一步 討論中得到理解。
圖1是重疊片材金屬邊緣的摩擦攪拌處理組件的橫截面斜視圖，其中，所述片材 金屬層被按壓在旋轉摩擦攪拌工具與由選定數量的高導熱率銅合金板形成的砧之間，以實 現去除來自摩擦攪拌處理位置的熱量。圖2是重疊片材金屬邊緣的摩擦攪拌處理組件的橫截面斜視圖，其中，所述片材 金屬層被按壓在旋轉摩擦攪拌工具與水冷的高導熱率銅合金砧之間，以實現去除來自摩擦 攪拌處理位置的熱量。圖3是用于形成直線焊縫以在重疊的鋁合金片材的邊緣部分之間形成卷邊的摩 擦攪拌處理組件的橫截面斜視圖。這種焊接可以在結合內部和外部車輛發動機罩板時形 成。
具體實施例方式在摩擦攪拌焊接和其它摩擦攪拌處理期間的片材扭曲已經限制了將這些處理用 于薄片材，例如，其厚度在大約一個半毫米到大約四毫米的范圍內的片材。通常，每個片材 層為大約一毫米厚。片材扭曲可由于摩擦攪拌工具下的塑性變形而局部發生以及由所約束 工件的非均勻熱膨脹(由于非均勻溫度分布)引起的在整個坯料中發生。高導熱率硬銅砧 和背板減小了工件和砧的接觸區域中的峰值溫度。這樣減少了工件(特別是每層厚度為一 毫米量級的薄片材合金)的底面的塑化扭曲，并且改善了焊接組件的底面的美觀程度。更 好的熱量去除不僅在焊接期間保留了工件的更好的強度，而且減小了機械約束的工件中的 熱膨脹量和殘余應力以及因此減小了由此而導致的扭曲。本發明涉及減小金屬合金片材的摩擦攪拌處理(例如，形成直線摩擦攪拌焊接， 和在多層上述金屬片材之間形成摩擦攪拌焊點)期間的片材扭曲。在本發明的一個實施 例中，在金屬合金片材(諸如鋁合金片材或鎂合金片材)的摩擦攪拌處理中使用硬銅合金 砧和背板。例如，砧體可以由用于抵抗點焊電極的銅合金(例如，RWMA的1類、2類或3類 電極合金)之一形成。作為示例，RWMA的1類銅合金(UNS C15000)是銅鋯合金，標稱含有 0. 15重量％的鋯。這些銅合金具有高導熱率、良好的硬度和高強度。當以適當的砧形狀使 用這種合金時，與使用傳統鋼砧所經歷的相比，該砧和工件之間的接觸導致在橫過工件厚 度上的更高的熱梯度以及從工件更好的排熱。而且，這些銅合金砧適當地支撐焊接或處理 負載。另選地，可以在鋼砧和鋼背板中鉆出或者以其他方式形成內部冷卻流體通道，以實現 類似的熱傳輸效果。可以在硬銅合金砧和背板中也設置內部冷卻流體通道，以進一步增強 它們成功的熱處理效果。圖1示出本發明的一個實施例，其中，通過摩擦攪拌焊接處理在重疊鋁合金片材 之間形成直線焊縫。第一矩形鋁合金片材10具有與第二矩形片材16的邊緣14覆蓋并重 疊的邊緣12。片材10和16的厚度通常可在大約一個半毫米到大約四毫米的范圍內。在 此示例中，示出片材10和16具有相同的厚度，并且它們的厚度在某些程度上被夸大以示出 摩擦攪拌焊接處理。仍然在此示例中，邊緣12和邊緣14是平行的，并且直線焊縫將被形成在與片材邊緣12、14基本平行的直線上并且位于邊緣12和邊緣14之間。還可以沿著邊緣 12形成直線焊縫，從而結合片材10和16并且在邊緣12處密封片材10和16之間的界面。 在一疊三個矩形銅合金砧板18、20和22上放置重疊片材10和16的待焊接部分，在此示例 中三個矩形銅合金砧板18、20和22具有相同的大小和形狀。通過適當的固定裝置或夾持 裝置(未示出)固定重疊片材10和16組件以用于摩擦攪拌處理。在圖1中，砧板18、20和22延伸超過片材10、16的邊緣12、14。在此示例中，采用 一疊三個砧板18、20和22。然而，可以采用單個砧板或者不同數量的砧板來獲得從薄鋁片 材上的摩擦攪拌焊接位置處的適當散熱。例如，有時，當摩擦攪拌處理操作連續不斷并且砧 的溫度可能上升時，期望更大的砧質量。在進行縫焊時，使用具有圓柱工具體26和攜帶圓柱探頭30的截錐形端部分28的 摩擦攪拌工具24。摩擦攪拌工具24被緊夾在通電的摩擦攪拌焊接機的卡盤中(未示出)， 該卡盤使摩擦攪拌工具24圍繞圓工具體26、錐形端部分28和軸向探頭30中心處的縱軸線 旋轉。對于薄片材材料，軸向探頭30可以非常短，大約為頂部片材(在此示例中為片材10) 的厚度，或者甚至取消軸向探頭30。摩擦攪拌機將摩擦攪拌工具24定位在重疊片材10、16 上使得探頭30幾乎垂直地指向上部片材10的上表面32。在此示例中，摩擦攪拌機按照圖 1的周向彎曲箭頭的指示旋轉摩擦攪拌工具24，并且按照垂直箭頭的指示將探頭30的端部 按壓抵靠在片材10的表面32上。對于圖1中的一毫米厚鋁合金片材在一毫米鋁合金片材 上的組件而言，典型焊接條件包括2000rpm的旋轉速度、15mm/s的行進速度、5kN的力以及 2° 的推角(push angle)。隨著摩擦攪拌工具24的旋轉探頭30被壓入片材10，其塑化下部及鄰近的鋁合金 材料并且穿透片材10的厚度而進入片材16。在焊縫的形成中，如圖1所示，將具有穿透工 件材料的旋轉探頭30的摩擦攪拌工具24沿基本與片材邊緣12、14平行的直線路徑移動， 以逐漸加熱并且塑化摩擦攪拌工具24所接合的金屬。隨著摩擦攪拌工具24沿其預定路徑 平移，其后面留下的已塑化金屬冷卻并重新硬化。附圖標記34示意性地表示的這種重新硬 化的金屬作為部分形成的焊縫。在此示例中，探頭30穿過頂部片材10的厚度而進入下方 片材16的厚度的頂部四分之一左右。在已經移動旋轉摩擦攪拌工具24穿過重疊片材10、 16的整個寬度之后，直線焊接縫34延伸穿過片材10、16的寬度。在此實施例中，選擇一疊三個銅板18、20和22以從重疊片材組件的摩擦攪拌作用 區域排出足夠的熱量。通過實驗或其它分析手段預先確定三個板的導熱率和質量(或者不 同數量或尺寸的板)，以有助于片材10、16的摩擦攪拌焊接具有最小扭曲或對重疊片材組 件的損壞最小。在圖2中，以類似方式使用類似的摩擦攪拌工具124(具有類似的圓柱工具體126、 截錐形端部分128和軸向圓柱探頭130)以在類似的重疊片材110、116中形成類似直線焊 縫134。然而，在此實施例中，對硬銅合金(或鋼合金)砧體118進行液體冷卻，以實現摩擦 攪拌焊接位置區域中(在焊縫134處或周圍)的可調節溫度管理。例如，砧118具有一個 或多個內部U形冷卻劑流動通道136，用于對砧體118進行溫度控制。溫度控制流體(諸如 水)可被泵入砧體118中的U形通道136的一個鉆制分支138，穿過返回通道140，并且向 回穿過另一個平行的冷卻分支142，冷卻分支142是貫通砧118鉆制的。冷卻液體或氣體的 溫度或溫度范圍可被確定成用以冷卻焊縫134的區域中組裝的片材110、116，以減少或消除焊接組件的片材材料的扭曲。在圖1和圖2中示出焊縫的形成。但是可以操作摩擦攪拌處理機來形成重疊片材 層中的焊點或焊點組。而且，摩擦攪拌處理操作(諸如圖1和圖2所示的那些)可用于在 組裝的片材上進行一次性處理。或者，如往往更有可能的是，該操作可用于在獨立的片材組 件和/或一系列連續的這種組件中形成一系列焊點，焊縫。圖3示出在兩個片材金屬工件之間進行摩擦攪拌卷邊焊接時使用砧冷卻，如結合 內部和外部車輛發動機罩板時。圖3是鋁合金片材板210 (例如，車輛發動機罩外板)的一部分的示意圖，該鋁合 金片板210的周邊部分212折疊在第二鋁合金片材216 (例如，車輛發動機罩內板)的邊緣 214上。已經將粘合劑層218施加到片材210的上表面(如圖3中所放置)的一部分。粘 合劑層218將片材210的上表面的端部粘接到封閉片材216的下表面的端部。片材210的 翻折的周邊部分212被彎曲，從而緊壓靠片材216的上表面。粘合劑層218將會在片材210 和216的面對的表面部分之間形成粘合劑粘接。將在片材210的周邊邊緣220和片材216的在周邊邊緣220下方的部分之間形成 摩擦攪拌焊縫。在砧222上放置并固定片材210和216的組件以形成焊縫。砧222由高導 熱率銅合金制成，具有與片材210的底側的接觸面區域，以及用于在摩擦攪拌焊接操作期 間去除來自被卷邊片材210、216以及插入的粘合劑層218的熱量的厚度和質量。在進行縫焊時使用具有圓柱工具體226和攜帶圓柱探頭230的截錐形端部分228 的摩擦攪拌工具224。摩擦攪拌工具224被夾在通電的摩擦攪拌焊接機的卡盤中(未示 出)，該卡盤使摩擦攪拌工具224圍繞圓工具體226、錐形端部分228和軸向探頭230中心處 的縱軸線旋轉。摩擦攪拌機將摩擦攪拌工具224放置在重疊的片材210、216上，使得探頭 230以預定角度指向片材210的邊緣220和片材216的在邊緣220下方的上表面。在此示 例中，通過逐漸塑化鋁合金片材210的邊緣220材料的一部分和就在該部分下方的片材216 的材料來形成焊縫。摩擦攪拌機按照圖3的周向彎曲箭頭的指示旋轉摩擦攪拌工具224， 并且按照垂直箭頭的指示按壓探頭230的端部抵靠片材210的邊緣220材料并且進入片材 216。對于圖3中的一毫米厚鋁合金片材在一毫米鋁合金片材上的組件而言，典型焊接條件 包括2000rpm的旋轉速度、15mm/s的行進速度、5kN的力、3°的工作角以及3°的推角。隨著摩擦攪拌工具224的旋轉探頭230被壓入邊緣220和在邊緣220下方的片材 216，該探頭230塑化在其下方的鋁合金材料以及鄰近的鋁合金材料并且穿透片材210的邊 緣材料的厚度并進入片材216。在焊縫的形成中，如圖3所示，將具有穿透工件材料的旋轉 探頭230的摩擦攪拌工具224沿片材邊緣220的直線路徑移動，以逐漸加熱并且塑化摩擦 攪拌工具224接合的金屬。隨著旋轉摩擦攪拌工具224沿其預定路徑平移，其后留下的塑 化的金屬冷卻并重新硬化。附圖標記234示意性地圖示的這種重新硬化的金屬作為部分形 成的焊縫。在此示例中，探頭230穿透片材210的邊緣厚度并且進入下部片材216的厚度 的上四分之一左右。在已經移動旋轉摩擦攪拌工具224橫過重疊片材210、216的整個寬度 之后，直線焊縫234延伸橫過邊緣被卷邊的片材的寬度。盡管在圖3中沿邊緣220進行摩 擦攪拌焊接，但是作為可選實施例，可近似與邊緣220和邊緣214平行地并且在邊緣220和 邊緣214之間進行摩擦攪拌焊接。在另一可選實施例中，不使用粘合劑并且摩擦攪拌焊接 穿透兩個片材金屬層進入第三層。
在此示例中，砧222必須提供適合的導熱率、大小和形狀，并且提供從鋁片材210 和216之間的焊縫位置234的適當的熱傳輸，鋁片材210和216之間還包括一個低導熱率 的包含有機聚合物的粘合劑組合物218的薄層。砧222與片材210的底側之間的面對面接 觸必須適應穿過接觸面之間的界面的這種熱傳輸。摩擦攪拌塑化區中的溫度可能達到約 450°C到470°C的溫度。在鋁片材210、216由大約1毫米厚度的AA6016鋁合金形成的情況 下，優選地是，使砧222適于將片材210的下部分的上表面溫度保持在低于大約300°C。而 且，片材210的底側可以是車輛發動機罩外板的可見面，并且砧222與片材210的接合不要 損壞片材210的光潔度。因此，除了摩擦攪拌工具旋轉和行進速度之外，摩擦攪拌處理砧與(一個或多個) 接合工件之間的熱傳導的改善提供了一種新的且獨立的方式來控制被處理區域的溫度。這 種高導熱率砧增強了處理參數的窗口。這可以是用于限制在某些片材金屬工件的摩擦攪拌 處理(尤其是摩擦攪拌焊接)中產生過多熱量并且使得該焊接可實施的非常重要的工具。 砧與工件之間的熱傳導的改善使得有可能將摩擦攪拌處理應用于表面平坦性很重要的應 用中的薄片材。還可以使不相似材料(例如，鋁到鎂)的焊接可行，在不同種材料的焊接中， 初熔是限制因素。還將允許更高的旋轉速度和更快的行進速度，因此縮短了材料的摩擦攪 拌處理(尤其是焊接)的生產時間，對于這些材料，上述處理被在該處理過程中產生的過多 熱量所限制。在一些情況下，片材金屬件的原始光滑面在摩擦攪拌處理之后不得被扭曲或損壞 以保持產品的視覺外觀。機動車發動機罩或門的外部可見面就是這種情況。除了使用上述 排熱方法和控制焊接參數之外，砧的表面粗糙度需要小于片材金屬的表面粗糙度或者與片 材金屬的表面粗糙度相當。例如，發現小于Ι.Ομπι的砧表面粗糙度(Ra)能夠保持在從Ra 為0. 46 μ m的裸鋁片噴漆之后得到的A類表面光潔度。認為，可以使用高達1. 5 μ m的砧表 面粗糙度，并且能保持在砧接觸的片材表面噴漆之后的A類表面光潔度。已經使用特定示例性實施例描述了本發明的實行，但是本發明不限于這種示例性 的內容。
權利要求
一種在工件上的摩擦攪拌處理位置實施摩擦攪拌處理的方法，所述工件包括至少一層片材金屬，所述至少一層片材金屬具有第一表面和第二表面，所述第一表面用于接合在旋轉摩擦攪拌工具的工作表面所施加的力下，所述第二表面由砧支撐而抵抗所述摩擦攪拌工具的力，所述方法包括使所述旋轉摩擦攪拌工具的所述工作表面壓靠所述工件的所述第一表面，同時使所述工件的第二表面與砧接合而對抗所述旋轉摩擦攪拌工具的所述壓力；所述摩擦攪拌工具的壓力和所述摩擦攪拌工具的旋轉速度，以及所述摩擦攪拌工具的平移，若有的話，在處理位置處的工件中產生期望的處理加熱效果；以及使用所述砧從所述工件的第二表面處的所述處理位置去除熱量，以最小化所述片材金屬工件的熱扭曲和機械扭曲，所述砧包括下列各項中的至少一個(i)與所述第二表面接觸的高導熱率金屬合金和(ii)內部或外部冷卻裝置。
2.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述工件包括在所述摩擦攪 拌處理位置的鋁合金或鎂合金片材金屬。
3.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述砧包括與所述第二表面 接觸的銅合金材料部分，并且所述材料部分的大小和形狀被設置成用于去除熱量以最小化 所述工件的熱扭曲和機械扭曲。
4.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述砧包括與所述第二表面 接觸的鋼合金材料部分，并且使用流動流體冷卻劑對所述鋼合金材料部分進行冷卻以便去 除熱量以最小化所述工件的熱扭曲和機械扭曲。
5.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述砧包括與所述第二表面 接觸的銅合金材料部分，并且使用流動流體冷卻劑對所述銅合金材料部分進行冷卻以便去 除熱量以最小化所述工件的熱扭曲和機械扭曲。
6.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述摩擦攪拌工具在其工作 表面上具有探頭，用于至少穿透所述工件的所述第一表面以在所述工件中形成塑化的金屬 以便形成焊接。
7.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述摩擦攪拌工具在其工作 表面上不具有突出的探頭。
8.如權利要求6所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述摩擦攪拌工具被致動以 在所述工件中形成至少一個焊點。
9.如權利要求6所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述摩擦攪拌工具被致動以 在所述工件中形成至少一個直線焊縫。
10.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述摩擦攪拌工具具有工作 表面，所述工作表面用于在摩擦攪拌處理位置選擇性地加熱所述工件的第一表面以在所述 處理位置上產生金屬的熱致轉變或者熱機械致轉變。
11.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述砧由至少一個銅合金板 形成，所述合金具有為所述摩擦攪拌處理而選擇的硬度和導熱率。
12.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述砧由至少一個銅合金板 形成，所述合金具有為所述摩擦攪拌處理而選擇的硬度和導熱率，并且為所述摩擦攪拌處 理而選擇的銅板的數量多于一個。
13.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述砧是水冷卻的。
14.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述處理位置包括第一、第 二和第三片材金屬層，第二片材層和第三片材層之間具有粘合劑層，所述摩擦攪拌處理工 具塑化并結合所述第一和第二層中的金屬，并且所述砧接合所述第三層的與所述粘合劑層 相對的一側。
15.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述處理位置包括第一、第 二和第三片材金屬層，所述摩擦攪拌處理工具塑化并結合所述第一、第二和第三層中的金 屬，并且所述砧接合所述第三層的與所述第二和第三層的接觸面相對的一側。
16.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述砧的表面粗糙度不大于 所述工件的表面粗糙度。
17.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述砧的表面粗糙度不大于 約1.5微米。
18.如權利要求1所述的實施摩擦攪拌處理的方法，其中，所述工件包括在摩擦攪拌處 理位置處的鋼片材金屬。
全文摘要
在硬表面的砧上支撐(一個或多個)工件并且將工件的相對面與旋轉的、任選地平移的、被按壓抵靠工作表面的摩擦攪拌工具接合可通過片材金屬工件的表面產生局部熱量。通過使用具有可觀導熱率的砧或者液體冷卻的砧體適當地冷卻摩擦攪拌工具接合的(一個或多個)工件位置，以最小化或消除工件扭曲，從而在這種片金屬工件的摩擦攪拌處理(例如，縫焊或點焊)中實現了優點。
文檔編號B23K20/233GK101945725SQ200980105120
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月4日 優先權日2008年2月13日
發明者M·K·亞達瓦, X·Q·蓋登, Y-L·陳 申請人:通用汽車環球科技運作公司