专利名称：在摩擦搅拌处理中减少片材扭曲的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用支撑砧对片材金属工件进行摩擦搅拌处理。更具体地说，本发明 涉及使支撑砧适于增加从工件的热传输，以减小在片材金属工件的摩擦搅拌处理期间的片 材热扭曲和机械扭曲。术语“摩擦搅拌处理”通常包括直线摩擦搅拌焊接、摩擦搅拌点焊接 和不试图结合工件的摩擦搅拌处理。
背景技术：
在摩擦搅拌处理中，旋转工具的端部被按压成与一个或多个被支撑工件的一个面 或多个面摩擦接合，以加热工件的(一个或多个)在该端部下方的表面区域。旋转工具的 工作端被按压成与将被处理的部件接触。通过有时被称为砧的构件在与旋转工具所施加的 力相对的一侧上支撑一个或多个工件。工件的接触摩擦搅拌工具的面被快速加热，这主要 取决于针对材料处理对象的该工具的压力和旋转速度。摩擦搅拌工具由硬且熔点高的材料 形成，该材料不会被在旋转工具和被接合的一个或多个工件之间的界面处产生的热软化或 不利地影响。摩擦搅拌处理砧通常由硬钢合金形成，该硬钢合金不受对被压靠在砧体上的 (一个或多个)工件所进行的摩擦搅拌加热的影响。在摩擦搅拌工具的端部基本上是平的时，旋转摩擦搅拌工具的效果可以是就热处 理结果而言以最小扭曲来加热(一个或多个)在工具端部下方的工件。目的可以是对表面 进行软化或硬化，或者在引起或不引起工件中的相变的情况下改变工件的在工具端部下方 的表面的微观结构。或者，目的可以是在两个或多个在工具端部下方的片材层之间形成焊 接。在旋转工具的端部携带有轴向延伸探头(也就是说，探头位于工具的旋转轴线上且从 工具的端部延伸)的情况下，旋转探头的更加集中的力快速塑化(一个或多个)所接触的 表面，直到探头从塑化区被抽出或者移开。当冷却时，重新硬化的材料可以在两个工件的邻 接端表面之间形成对接焊或者在片材材料的重叠层之间形成搭接焊。以这样的方式，可以 通过将探头插入工件并且移动探头以逐渐形成暂时塑化材料的样式来形成直线摩擦搅拌 焊缝。或者，可以通过将旋转探头短暂地插入重叠片材或条材并且抽出探头以允许塑化的 材料通过这些层的界面硬化，从而形成一个或多个摩擦搅拌焊点。可以在两片材之间或者 在不同工件之间形成一系列这种焊点。已经在金属和其它材料(诸如聚合物)上进行了摩擦搅拌处理，这些材料以期望 的方式对这种摩擦产生的热量进行了响应。通常，已经通过设计旋转工具的探头或者其它 接触面、工具和接合面之间的压力、工具的旋转速率、工具的平移速率(在可行的情况下) 和摩擦接合的持续时间，来管理这些摩擦搅拌处理的加热速率和所达到的温度。对相当薄的导热材料(诸如铝合金和镁合金)片材进行摩擦搅拌处理是非常有用 的。例如，经常期望在上述金属合金片材的层之间形成一个或多个焊点。一个示例性应用在 于对机动车的内部和外部的铝合金闭合板(closure panel)的边缘进行卷边时形成焊缝或 一系列焊点。在这些机动车闭合板中，通常有应用在内部板和外部板之间的粘合剂层。铝 制外部片材板的边缘可以围着在铝制内部片材板的外周边缘和通过所装配的片材板中的
4两个或三个片材层从该装配件的后侧形成的焊接。然而，可以发现，已知的摩擦搅拌处理的 通常做法有时导致摩擦搅拌焊接的铝片材中的热扭曲和机械扭曲。摩擦搅拌加热是局部且 强烈的，并且来自焊点或直线焊缝位置的热传输引起周围更冷的金属的扭曲。其结果是，机 动车车身板的可见面被损坏。本发明的一个目的是提供可用于这种金属片材的摩擦搅拌处理方法，该方法减小 周围片材材料的变形或扭曲，特别是与摩擦搅拌工具接合面相对的工件的表面上的变形或 扭曲。
发明内容
在摩擦搅拌处理中，适当的砧结构支撑(一个或多个)工件抵抗旋转摩擦搅拌工 具所施加的力。在本发明的实施中，工件可能通常是诸如铝合金或镁合金车身板的轻金 属片材，或者是其它相当薄的金属部件，并且砧还用于从摩擦搅拌处理位置导热。例如， 当一叠三层的一毫米厚的铝片材经受摩擦搅拌处理时，塑化金属的温度可能达到450°C到 470°C。热塑化的金属的质量可能加热周围的片材料材料，从而降低了其屈服强度并且能够 造成不期望的变形。砧的高导热率表面与片材金属工件的一侧紧密接合，该侧与摩擦搅拌 工具所接合的那一侧相对。砧用于去除来自工作位置的热量从而将接触工件层保持在适当 的低温(例如300°C，或者在铝合金的情况下更低)以避免变形。根据本发明，用于片材金 属工件的摩擦搅拌处理的砧由硬材料形成，该材料能从片材材料，特别是摩擦搅拌处理接 合位置处以及周围快速散热。例如，提供砧材料和结构(其可以是内部冷却的)以使其进 入砧的热量去除能力大于室温下大约40W/m_° K的等效导热率。此外，在工件的砧侧是在 抛光产品中的可见面的那些实施例中，还将砧设置为具有适当的光滑的表面光洁度，从而 砧不损坏摩擦搅拌处理过的物件的可见面。在本发明的实施例中，砧可以由硬铜合金形成，诸如用于形成电阻焊电极的合金。 这种合金在电阻焊所经历的较高温度下保持了它们的硬度，并且这种合金具有相对高的导 热率。例如，在室温下，电阻焊接机制造商协会(RWMA)的1类铜合金的导热率是大约367W/ m-° K。这种高导热率合金的砧板(或者其它适合的砧结构形状)用于传导来自摩擦搅拌 作用的工件的背面的热量。砧用于增加片材金属工件与砧之间的温度差。薄片材金属工件 被冷却，并且其热扭曲和机械扭曲得到降低。在特定应用中，可以按照经验或者在处理启动 实验期间确定高导热率砧体的大小和形状，以在摩擦搅拌焊接或者其它摩擦搅拌处理期间 适当地冷却(一个或多个)片材金属工件。例如，当砧由铜板形成时，可以使用一个或多个 紧密配合的板层以调节从摩擦搅拌处理位置的热量去除。在本发明的另一实施例中，砧结构自身可被冷却，用于片材材料中摩擦搅拌处理 位置的温度管理。例如，可以在硬钢或者硬铜砧体可设置用于冷却水、流动空气或者其它冷 却流体的循环的内部通道。因此，砧体被冷却从而将片金属工件的(一个或多个)摩擦搅 拌处理位置保持在一个温度范围，以减少或消除所处理的工件的热扭曲和机械扭曲。迄今为止，已经通过考虑处理参数来管理摩擦搅拌处理，所述处理参数诸如摩擦 搅拌工具的形状、工具作用到工件上的力、工具相对工件的旋转速率、行进速度。根据本发 明的实施例，提供了另外的且非常重要的处理控制方法。通过增加和管理从摩擦搅拌装置 的砧侧去除热量，可以减少或消除工件特别是片材金属工件的热扭曲和机械扭曲。
本发明的其它目的和优点将从实现本发明的详细的特定示例性实施例的进一步 讨论中得到理解。
图1是重叠片材金属边缘的摩擦搅拌处理组件的横截面斜视图，其中，所述片材 金属层被按压在旋转摩擦搅拌工具与由选定数量的高导热率铜合金板形成的砧之间，以实 现去除来自摩擦搅拌处理位置的热量。图2是重叠片材金属边缘的摩擦搅拌处理组件的横截面斜视图，其中，所述片材 金属层被按压在旋转摩擦搅拌工具与水冷的高导热率铜合金砧之间，以实现去除来自摩擦 搅拌处理位置的热量。图3是用于形成直线焊缝以在重叠的铝合金片材的边缘部分之间形成卷边的摩 擦搅拌处理组件的横截面斜视图。这种焊接可以在结合内部和外部车辆发动机罩板时形 成。
具体实施例方式在摩擦搅拌焊接和其它摩擦搅拌处理期间的片材扭曲已经限制了将这些处理用 于薄片材，例如，其厚度在大约一个半毫米到大约四毫米的范围内的片材。通常，每个片材 层为大约一毫米厚。片材扭曲可由于摩擦搅拌工具下的塑性变形而局部发生以及由所约束 工件的非均勻热膨胀(由于非均勻温度分布)引起的在整个坯料中发生。高导热率硬铜砧 和背板减小了工件和砧的接触区域中的峰值温度。这样减少了工件(特别是每层厚度为一 毫米量级的薄片材合金)的底面的塑化扭曲，并且改善了焊接组件的底面的美观程度。更 好的热量去除不仅在焊接期间保留了工件的更好的强度，而且减小了机械约束的工件中的 热膨胀量和残余应力以及因此减小了由此而导致的扭曲。本发明涉及减小金属合金片材的摩擦搅拌处理(例如，形成直线摩擦搅拌焊接， 和在多层上述金属片材之间形成摩擦搅拌焊点)期间的片材扭曲。在本发明的一个实施 例中，在金属合金片材(诸如铝合金片材或镁合金片材)的摩擦搅拌处理中使用硬铜合金 砧和背板。例如，砧体可以由用于抵抗点焊电极的铜合金(例如，RWMA的1类、2类或3类 电极合金)之一形成。作为示例，RWMA的1类铜合金(UNS C15000)是铜锆合金，标称含有 0. 15重量％的锆。这些铜合金具有高导热率、良好的硬度和高强度。当以适当的砧形状使 用这种合金时，与使用传统钢砧所经历的相比，该砧和工件之间的接触导致在横过工件厚 度上的更高的热梯度以及从工件更好的排热。而且，这些铜合金砧适当地支撑焊接或处理 负载。另选地，可以在钢砧和钢背板中钻出或者以其他方式形成内部冷却流体通道，以实现 类似的热传输效果。可以在硬铜合金砧和背板中也设置内部冷却流体通道，以进一步增强 它们成功的热处理效果。图1示出本发明的一个实施例，其中，通过摩擦搅拌焊接处理在重叠铝合金片材 之间形成直线焊缝。第一矩形铝合金片材10具有与第二矩形片材16的边缘14覆盖并重 叠的边缘12。片材10和16的厚度通常可在大约一个半毫米到大约四毫米的范围内。在 此示例中，示出片材10和16具有相同的厚度，并且它们的厚度在某些程度上被夸大以示出 摩擦搅拌焊接处理。仍然在此示例中，边缘12和边缘14是平行的，并且直线焊缝将被形成在与片材边缘12、14基本平行的直线上并且位于边缘12和边缘14之间。还可以沿着边缘 12形成直线焊缝，从而结合片材10和16并且在边缘12处密封片材10和16之间的界面。 在一叠三个矩形铜合金砧板18、20和22上放置重叠片材10和16的待焊接部分，在此示例 中三个矩形铜合金砧板18、20和22具有相同的大小和形状。通过适当的固定装置或夹持 装置(未示出)固定重叠片材10和16组件以用于摩擦搅拌处理。在图1中，砧板18、20和22延伸超过片材10、16的边缘12、14。在此示例中，采用 一叠三个砧板18、20和22。然而，可以采用单个砧板或者不同数量的砧板来获得从薄铝片 材上的摩擦搅拌焊接位置处的适当散热。例如，有时，当摩擦搅拌处理操作连续不断并且砧 的温度可能上升时，期望更大的砧质量。在进行缝焊时，使用具有圆柱工具体26和携带圆柱探头30的截锥形端部分28的 摩擦搅拌工具24。摩擦搅拌工具24被紧夹在通电的摩擦搅拌焊接机的卡盘中(未示出)， 该卡盘使摩擦搅拌工具24围绕圆工具体26、锥形端部分28和轴向探头30中心处的纵轴线 旋转。对于薄片材材料，轴向探头30可以非常短，大约为顶部片材(在此示例中为片材10) 的厚度，或者甚至取消轴向探头30。摩擦搅拌机将摩擦搅拌工具24定位在重叠片材10、16 上使得探头30几乎垂直地指向上部片材10的上表面32。在此示例中，摩擦搅拌机按照图 1的周向弯曲箭头的指示旋转摩擦搅拌工具24，并且按照垂直箭头的指示将探头30的端部 按压抵靠在片材10的表面32上。对于图1中的一毫米厚铝合金片材在一毫米铝合金片材 上的组件而言，典型焊接条件包括2000rpm的旋转速度、15mm/s的行进速度、5kN的力以及 2° 的推角(push angle)。随着摩擦搅拌工具24的旋转探头30被压入片材10，其塑化下部及邻近的铝合金 材料并且穿透片材10的厚度而进入片材16。在焊缝的形成中，如图1所示，将具有穿透工 件材料的旋转探头30的摩擦搅拌工具24沿基本与片材边缘12、14平行的直线路径移动， 以逐渐加热并且塑化摩擦搅拌工具24所接合的金属。随着摩擦搅拌工具24沿其预定路径 平移，其后面留下的已塑化金属冷却并重新硬化。附图标记34示意性地表示的这种重新硬 化的金属作为部分形成的焊缝。在此示例中，探头30穿过顶部片材10的厚度而进入下方 片材16的厚度的顶部四分之一左右。在已经移动旋转摩擦搅拌工具24穿过重叠片材10、 16的整个宽度之后，直线焊接缝34延伸穿过片材10、16的宽度。在此实施例中，选择一叠三个铜板18、20和22以从重叠片材组件的摩擦搅拌作用 区域排出足够的热量。通过实验或其它分析手段预先确定三个板的导热率和质量(或者不 同数量或尺寸的板)，以有助于片材10、16的摩擦搅拌焊接具有最小扭曲或对重叠片材组 件的损坏最小。在图2中，以类似方式使用类似的摩擦搅拌工具124(具有类似的圆柱工具体126、 截锥形端部分128和轴向圆柱探头130)以在类似的重叠片材110、116中形成类似直线焊 缝134。然而，在此实施例中，对硬铜合金(或钢合金)砧体118进行液体冷却，以实现摩擦 搅拌焊接位置区域中(在焊缝134处或周围)的可调节温度管理。例如，砧118具有一个 或多个内部U形冷却剂流动通道136，用于对砧体118进行温度控制。温度控制流体(诸如 水)可被泵入砧体118中的U形通道136的一个钻制分支138，穿过返回通道140，并且向 回穿过另一个平行的冷却分支142，冷却分支142是贯通砧118钻制的。冷却液体或气体的 温度或温度范围可被确定成用以冷却焊缝134的区域中组装的片材110、116，以减少或消除焊接组件的片材材料的扭曲。在图1和图2中示出焊缝的形成。但是可以操作摩擦搅拌处理机来形成重叠片材 层中的焊点或焊点组。而且，摩擦搅拌处理操作(诸如图1和图2所示的那些)可用于在 组装的片材上进行一次性处理。或者，如往往更有可能的是，该操作可用于在独立的片材组 件和/或一系列连续的这种组件中形成一系列焊点，焊缝。图3示出在两个片材金属工件之间进行摩擦搅拌卷边焊接时使用砧冷却，如结合 内部和外部车辆发动机罩板时。图3是铝合金片材板210 (例如，车辆发动机罩外板)的一部分的示意图，该铝合 金片板210的周边部分212折叠在第二铝合金片材216 (例如，车辆发动机罩内板)的边缘 214上。已经将粘合剂层218施加到片材210的上表面(如图3中所放置)的一部分。粘 合剂层218将片材210的上表面的端部粘接到封闭片材216的下表面的端部。片材210的 翻折的周边部分212被弯曲，从而紧压靠片材216的上表面。粘合剂层218将会在片材210 和216的面对的表面部分之间形成粘合剂粘接。将在片材210的周边边缘220和片材216的在周边边缘220下方的部分之间形成 摩擦搅拌焊缝。在砧222上放置并固定片材210和216的组件以形成焊缝。砧222由高导 热率铜合金制成，具有与片材210的底侧的接触面区域，以及用于在摩擦搅拌焊接操作期 间去除来自被卷边片材210、216以及插入的粘合剂层218的热量的厚度和质量。在进行缝焊时使用具有圆柱工具体226和携带圆柱探头230的截锥形端部分228 的摩擦搅拌工具224。摩擦搅拌工具224被夹在通电的摩擦搅拌焊接机的卡盘中(未示 出)，该卡盘使摩擦搅拌工具224围绕圆工具体226、锥形端部分228和轴向探头230中心处 的纵轴线旋转。摩擦搅拌机将摩擦搅拌工具224放置在重叠的片材210、216上，使得探头 230以预定角度指向片材210的边缘220和片材216的在边缘220下方的上表面。在此示 例中，通过逐渐塑化铝合金片材210的边缘220材料的一部分和就在该部分下方的片材216 的材料来形成焊缝。摩擦搅拌机按照图3的周向弯曲箭头的指示旋转摩擦搅拌工具224， 并且按照垂直箭头的指示按压探头230的端部抵靠片材210的边缘220材料并且进入片材 216。对于图3中的一毫米厚铝合金片材在一毫米铝合金片材上的组件而言，典型焊接条件 包括2000rpm的旋转速度、15mm/s的行进速度、5kN的力、3°的工作角以及3°的推角。随着摩擦搅拌工具224的旋转探头230被压入边缘220和在边缘220下方的片材 216，该探头230塑化在其下方的铝合金材料以及邻近的铝合金材料并且穿透片材210的边 缘材料的厚度并进入片材216。在焊缝的形成中，如图3所示，将具有穿透工件材料的旋转 探头230的摩擦搅拌工具224沿片材边缘220的直线路径移动，以逐渐加热并且塑化摩擦 搅拌工具224接合的金属。随着旋转摩擦搅拌工具224沿其预定路径平移，其后留下的塑 化的金属冷却并重新硬化。附图标记234示意性地图示的这种重新硬化的金属作为部分形 成的焊缝。在此示例中，探头230穿透片材210的边缘厚度并且进入下部片材216的厚度 的上四分之一左右。在已经移动旋转摩擦搅拌工具224横过重叠片材210、216的整个宽度 之后，直线焊缝234延伸横过边缘被卷边的片材的宽度。尽管在图3中沿边缘220进行摩 擦搅拌焊接，但是作为可选实施例，可近似与边缘220和边缘214平行地并且在边缘220和 边缘214之间进行摩擦搅拌焊接。在另一可选实施例中，不使用粘合剂并且摩擦搅拌焊接 穿透两个片材金属层进入第三层。
在此示例中，砧222必须提供适合的导热率、大小和形状，并且提供从铝片材210 和216之间的焊缝位置234的适当的热传输，铝片材210和216之间还包括一个低导热率 的包含有机聚合物的粘合剂组合物218的薄层。砧222与片材210的底侧之间的面对面接 触必须适应穿过接触面之间的界面的这种热传输。摩擦搅拌塑化区中的温度可能达到约 450°C到470°C的温度。在铝片材210、216由大约1毫米厚度的AA6016铝合金形成的情况 下，优选地是，使砧222适于将片材210的下部分的上表面温度保持在低于大约300°C。而 且，片材210的底侧可以是车辆发动机罩外板的可见面，并且砧222与片材210的接合不要 损坏片材210的光洁度。因此，除了摩擦搅拌工具旋转和行进速度之外，摩擦搅拌处理砧与(一个或多个) 接合工件之间的热传导的改善提供了一种新的且独立的方式来控制被处理区域的温度。这 种高导热率砧增强了处理参数的窗口。这可以是用于限制在某些片材金属工件的摩擦搅拌 处理(尤其是摩擦搅拌焊接)中产生过多热量并且使得该焊接可实施的非常重要的工具。 砧与工件之间的热传导的改善使得有可能将摩擦搅拌处理应用于表面平坦性很重要的应 用中的薄片材。还可以使不相似材料(例如，铝到镁)的焊接可行，在不同种材料的焊接中， 初熔是限制因素。还将允许更高的旋转速度和更快的行进速度，因此缩短了材料的摩擦搅 拌处理(尤其是焊接)的生产时间，对于这些材料，上述处理被在该处理过程中产生的过多 热量所限制。在一些情况下，片材金属件的原始光滑面在摩擦搅拌处理之后不得被扭曲或损坏 以保持产品的视觉外观。机动车发动机罩或门的外部可见面就是这种情况。除了使用上述 排热方法和控制焊接参数之外，砧的表面粗糙度需要小于片材金属的表面粗糙度或者与片 材金属的表面粗糙度相当。例如，发现小于Ι.Ομπι的砧表面粗糙度(Ra)能够保持在从Ra 为0. 46 μ m的裸铝片喷漆之后得到的A类表面光洁度。认为，可以使用高达1. 5 μ m的砧表 面粗糙度，并且能保持在砧接触的片材表面喷漆之后的A类表面光洁度。已经使用特定示例性实施例描述了本发明的实行，但是本发明不限于这种示例性 的内容。
权利要求
一种在工件上的摩擦搅拌处理位置实施摩擦搅拌处理的方法，所述工件包括至少一层片材金属，所述至少一层片材金属具有第一表面和第二表面，所述第一表面用于接合在旋转摩擦搅拌工具的工作表面所施加的力下，所述第二表面由砧支撑而抵抗所述摩擦搅拌工具的力，所述方法包括使所述旋转摩擦搅拌工具的所述工作表面压靠所述工件的所述第一表面，同时使所述工件的第二表面与砧接合而对抗所述旋转摩擦搅拌工具的所述压力；所述摩擦搅拌工具的压力和所述摩擦搅拌工具的旋转速度，以及所述摩擦搅拌工具的平移，若有的话，在处理位置处的工件中产生期望的处理加热效果；以及使用所述砧从所述工件的第二表面处的所述处理位置去除热量，以最小化所述片材金属工件的热扭曲和机械扭曲，所述砧包括下列各项中的至少一个(i)与所述第二表面接触的高导热率金属合金和(ii)内部或外部冷却装置。
2.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述工件包括在所述摩擦搅 拌处理位置的铝合金或镁合金片材金属。
3.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述砧包括与所述第二表面 接触的铜合金材料部分，并且所述材料部分的大小和形状被设置成用于去除热量以最小化 所述工件的热扭曲和机械扭曲。
4.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述砧包括与所述第二表面 接触的钢合金材料部分，并且使用流动流体冷却剂对所述钢合金材料部分进行冷却以便去 除热量以最小化所述工件的热扭曲和机械扭曲。
5.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述砧包括与所述第二表面 接触的铜合金材料部分，并且使用流动流体冷却剂对所述铜合金材料部分进行冷却以便去 除热量以最小化所述工件的热扭曲和机械扭曲。
6.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述摩擦搅拌工具在其工作 表面上具有探头，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属 以便形成焊接。
7.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述摩擦搅拌工具在其工作 表面上不具有突出的探头。
8.如权利要求6所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述摩擦搅拌工具被致动以 在所述工件中形成至少一个焊点。
9.如权利要求6所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述摩擦搅拌工具被致动以 在所述工件中形成至少一个直线焊缝。
10.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述摩擦搅拌工具具有工作 表面，所述工作表面用于在摩擦搅拌处理位置选择性地加热所述工件的第一表面以在所述 处理位置上产生金属的热致转变或者热机械致转变。
11.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述砧由至少一个铜合金板 形成，所述合金具有为所述摩擦搅拌处理而选择的硬度和导热率。
12.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述砧由至少一个铜合金板 形成，所述合金具有为所述摩擦搅拌处理而选择的硬度和导热率，并且为所述摩擦搅拌处 理而选择的铜板的数量多于一个。
13.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述砧是水冷却的。
14.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述处理位置包括第一、第 二和第三片材金属层，第二片材层和第三片材层之间具有粘合剂层，所述摩擦搅拌处理工 具塑化并结合所述第一和第二层中的金属，并且所述砧接合所述第三层的与所述粘合剂层 相对的一侧。
15.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述处理位置包括第一、第 二和第三片材金属层，所述摩擦搅拌处理工具塑化并结合所述第一、第二和第三层中的金 属，并且所述砧接合所述第三层的与所述第二和第三层的接触面相对的一侧。
16.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，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.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述砧的表面粗糙度不大于 约1.5微米。
18.如权利要求1所述的实施摩擦搅拌处理的方法，其中，所述工件包括在摩擦搅拌处 理位置处的钢片材金属。
全文摘要
在硬表面的砧上支撑(一个或多个)工件并且将工件的相对面与旋转的、任选地平移的、被按压抵靠工作表面的摩擦搅拌工具接合可通过片材金属工件的表面产生局部热量。通过使用具有可观导热率的砧或者液体冷却的砧体适当地冷却摩擦搅拌工具接合的(一个或多个)工件位置，以最小化或消除工件扭曲，从而在这种片金属工件的摩擦搅拌处理(例如，缝焊或点焊)中实现了优点。
文档编号B23K20/233GK101945725SQ200980105120
公开日2011年1月12日 申请日期2009年2月4日 优先权日2008年2月13日
发明者M·K·亚达瓦, X·Q·盖登, Y-L·陈 申请人:通用汽车环球科技运作公司