摩擦焊铆结构组件及设有此组件的电子设备、机械装置、建筑构件的制作方法

本发明创造涉及一种摩擦焊铆结构组件，涉及设有此组件的电子设备，包括手机、平板电脑、音频视频播放器、健康检测设备、通信设备；涉及设有此组件的机械装置，包括汽车、火车、机床、飞行器、水中航行器；涉及设有此组件的建筑构件，包括广告牌、房屋建筑部件。

背景技术：

电子设备、机械装置和建筑构件领域，为了提高对铝合金和异种金属材料叠层工件点焊连接的质量，做到：1.焊接过程在真空无氧环境下完成；2.100％排出摩擦焊接界面内的氧化物杂质；3.降低焊接温度实现被焊接金属材料不发生高温熔化，完成固相焊接；4.焊接界面材料晶粒排列均匀细化一致，没有微裂纹微气孔。目前，采用可锻造金属工件实现摩擦焊接结构组件是一条合适的焊接技术路径，可以采用201480044606.3中国发明专利，设计轴向台阶形旋转摩擦焊接圈，旋转圈的内圈头部平面插入上层工件的通孔以接触到下层工件，旋转圈的外圈后部平面直接接触到上层工件，启动旋转圈旋转摩擦点焊叠层工件时，旋转圈头部内圈的第一摩擦焊接界面连接旋转圈和下层工件，旋转圈后部外圈的第二摩擦焊接界面连接旋转圈和上层工件，能够实现在真空无氧环境下、第一摩擦焊接界面和第二摩擦焊接界面内的氧化物杂质全部100％排出，对固相焊接界面顶锻冷却，获得均匀细化一致的第一摩擦焊接界面和第二摩擦焊接界面，实现摩擦点焊连接叠层工件结构组件。上述现有技术，已经能够通过台阶形旋转圈摩擦焊接完成某些铝合金或者异种可锻造金属材料之间的叠层工件点焊连接。

然而，某些金属材料叠层工件之间的摩擦点焊，在摩擦焊接时必需产生的挤出物磨损程度超过了被焊接工件的厚度磨损承受力范围，会造成被焊接工件击穿报废；某些叠层工件的上层工件仅需与下层工件实现可靠金属件紧固连接，螺栓连接或者铆钉连接都可以，但是下层工件的完整性又不允许设计螺栓通孔铆钉通孔；某些叠层工件的下层工件与旋转圈之间的摩擦焊接材料匹配顺利，而上层工件材料特别容易磨损导致击穿报废，没有合适的旋转圈摩擦焊接材料同时匹配上层工件和下层工件；某些叠层工件的上层工件材料承压性能非常好，而焊接性能非常差；某些叠层工件连接，下层金属材料不允许打通孔，而可以摩擦焊接；某些叠层工件的上层工件是陶瓷、玻璃或者聚合物材料，无法与金属材料制作的旋转圈摩擦焊接。这些技术难题，需要发明创造出新的叠层工件连接结构组件和连接工艺，能在实现台阶形旋转圈内圈与下层工件可靠摩擦焊接的同时，也能实现台阶形旋转圈外圈与上层工件的可靠紧固连接。

技术实现要素：

一种摩擦焊铆结构组件，包括第一工件10、第二工件20、焊铆连接件30，其特征在于：第一工件10和第二工件20叠装在一起；焊铆连接件30插入第二工件20上的通孔5而接触第一工件10；轴向挤压推进外力d挤压推进焊铆连接件30压紧第一工件10，旋转移动摩擦焊接外力e或者往复移动摩擦焊接外力f驱动焊铆连接件30做径向移动，实施焊铆连接件30和第一工件10之间的移动摩擦焊接连接；第一摩擦焊接连接界面h的温度升高，轴向挤压推进外力d挤压推进焊铆连接件30完成轴向移动距离b产生挤出物j1时，旋转移动摩擦焊接外力e或者往复移动摩擦焊接外力f停止，轴向挤压推进外力g继续挤压推进焊铆连接件30完成轴向移动距离c，产生挤出物j2，实现第二工件20与焊铆连接件30接触；在轴向挤压推进外力g的挤压顶锻下，第一摩擦焊接连接界面h的温度降低冷却，轴向挤压推进外力g停止，第一工件10与焊铆连接件30的接触处实现第一摩擦焊接连接界面h、第二工件20与焊铆连接件30的接触处实现第二铆压紧固连接界面m，焊铆连接件30降温冷却收缩产生第一摩擦焊接连接界面h和第二铆压紧固连接界面m之间的铆压紧固力，从而实现第一工件10、第二工件20和焊铆连接件30之间的摩擦焊铆结构组件。

进一步，如前所述的摩擦焊铆结构组件，其特征在于：焊铆连接件30上有通孔60。

进一步，如前所述的摩擦焊铆结构组件，其特征在于：第二工件20与焊铆连接件30之间有垫片40，第二工件20与垫片40之间有铆压紧固连接界面m1，垫片40与焊铆连接件30之间有铆压紧固连接界面m2。

进一步，如前所述的摩擦焊铆结构组件，其特征在于：摩擦焊铆结构组件内有由可锻造金属材料制作的第一工件10、第二工件20、焊铆连接件30。

进一步，如前所述的摩擦焊铆结构组件，其特征在于：摩擦焊铆结构组件内有由陶瓷、玻璃或聚合物制作的第二工件20。

进一步，如前所述的摩擦焊铆结构组件，其特征在于：摩擦焊铆结构组件内有由弹性聚合物制作的垫片40。

进一步，如前所述的摩擦焊铆结构组件，其特征在于：轴向挤压推进外力g大于轴向挤压推进外力d。

一种电子设备，由多个工件连接组成，其特征在于：该电子设备上设有如前任一技术特征所述的摩擦焊铆结构组件。

一种机械装置，由多个工件连接组成，其特征在于：该机械装置上设有如前任一技术特征所述的摩擦焊铆结构组件。

一种建筑构件，由多个工件连接组成，其特征在于：该建筑构件上设有如前任一技术特征所述的摩擦焊铆结构组件。

附图说明

图1是一种摩擦焊铆结构组件第一实施例在焊接开始前的剖面图。

图2是图1中的摩擦焊铆结构组件在焊接中间阶段的剖面图。

图3是图1中的摩擦焊铆结构组件在摩擦焊铆完成时的剖面图。

图4是一种摩擦焊铆结构组件第二实施例在摩擦焊铆完成时的剖面图。

附图标记说明：

10.第一工件，20.第二工件，30.焊铆连接件，40.垫片，50.第二工件通孔，60.焊铆连接件通孔，a.第二工件与焊铆连接件之间的轴向距离，b.焊铆连接件轴向移动距离，c.焊铆连接件轴向移动距离，d.轴向挤压推进外力，g.轴向挤压推进外力，e.旋转移动摩擦焊接外力，f.往复移动摩擦焊接外力，h.第一摩擦焊接连接界面，m.第二铆压紧固连接界面，m1.垫圈铆压紧固连接界面，m2.垫圈铆压紧固连接界面，j1.挤出物，j2.挤出物，j3.挤出物。

具体实施方式

附图1、优选地，第一工件10由不锈钢制作，第二工件20由铝合金制作，焊铆连接件30由铝合金制作。第二工件20上有通孔50，旋转体设计的焊铆连接件30上有通孔60。焊铆连接件30插入第二工件20上的通孔50而接触到第一工件10，通孔50和通孔60内能够容纳旋转移动摩擦焊接过程中产生的挤出物。第二工件20与焊铆连接件30之间有轴向距离a。启动轴向挤压推进外力d的同时，启动旋转移动摩擦焊接外力e实施第一工件10与焊铆连接件30之间的移动摩擦焊接。

优选地，第一工件10由紫铜制作，第二工件20由钛合金制作，焊铆连接件30由铝合金制作。第二工件20上有通孔50，非旋转体设计的焊铆连接件30上有通孔60。焊铆连接件30插入第二工件20上的通孔50而接触到第一工件10，通孔50和通孔60内能够容纳往复移动摩擦焊接过程中产生的挤出物。第二工件20与焊铆连接件30之间有轴向距离a。启动轴向挤压推进外力d的同时，启动往复移动摩擦焊接外力f实施第一工件10与焊铆连接件30之间的移动摩擦焊接。

附图2、实施第一工件10与焊铆连接件30之间的移动摩擦焊接过程中，当焊铆连接件30完成轴向移动距离b，第一摩擦焊接连接界面h处产生挤出物j1时，旋转移动摩擦焊接外力e或者往复移动摩擦焊接外力f停止，挤压推进外力g继续挤压推进焊铆连接件30实施轴向移动距离c。

附图3、挤压推进外力g挤压推进焊铆连接件30完成轴向移动距离c，第一摩擦焊接连接界面h处产生挤出物j2，实现第二工件20与焊铆连接件30接触，挤压推进外力g继续对焊铆连接件30实施顶锻冷却；在轴向挤压推进外力g的挤压顶锻下，第一摩擦焊接连接界面h的温度降低冷却，轴向挤压推进外力g停止，第一工件10与焊铆连接件30的接触处实现第一摩擦焊接连接界面h、第二工件20与焊铆连接件30的接触处实现第二铆压紧固连接界面m，焊铆连接件30降温冷却收缩产生第一摩擦焊接连接界面h和第二铆压紧固连接界面m之间的铆压紧固力，从而实现第一工件10、第二工件20和焊铆连接件30之间的摩擦焊铆结构组件。

优选地，采用0.10毫米厚度的不锈钢制作第一工件(10)、0.10毫米厚度的铝合金制作第二工件20，由于不锈钢与铝合金材料的熔点差异巨大，铝合金焊铆连接件30与不锈钢工件实施摩擦焊接时，0.10毫米厚度的不锈钢工件被铝合金旋转圈摩擦磨损掉氧化物杂质层面，而不锈钢本体材料没有磨损，不会被摩擦焊接击穿；铝合金旋转圈在摩擦焊接时的磨损大，产生的挤出物多；0.10毫米厚度的铝合金制作的第二工件20无法承受摩擦焊接的材料磨损，采用与铝合金焊铆连接件30之间的铆接紧固连接方式，没有摩擦焊接必然产生的挤出物损耗导致击穿报废的风险，能够实现摩擦焊铆结构组件。

附图4、优选地，第一工件10由不锈钢制作，第二工件20由陶瓷或者玻璃制作，焊铆连接件30由铝合金制作。在第二工件20和焊铆连接件30之间增加设置弹性聚合物制作的垫片40，避免过硬的铆接紧固连接力量损坏陶瓷或者玻璃制作的第二工件20。进一步，在第一工件10与第二工件20之间也可以设置弹性聚合物制作的垫片40。这样的连接结构组件，能够满足第一工件10上没有铆接通孔，也能够把陶瓷或者玻璃制作的第二工件20铆接紧固到第一工件10表面上的技术要求。本摩擦焊铆结构组件中的弹性聚合物制作的垫片40能够缓冲吸收金属材料与玻璃、金属材料与陶瓷之间在不同的温度变化环境中发生的体积变化差异，防止材料膨胀收缩带来的应力变化导致陶瓷或者玻璃制作工件的破裂损坏。