专利名称：摩擦焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摩擦焊接装置，该装置用于在不同的材料之间的焊接，例如提升阀的阀杆。
背景技术：
在内燃机中使用的提升阀，阀头是由奥氏体耐热钢制成，阀杆是由马氏体耐热钢制成。它们相互焊接。
这样的阀的阀杆如图9所示使用摩擦焊接装置相互焊接。摩擦焊接装置“A”包括固定在底座1上的旋转夹具2和固定夹具3，该固定夹具3利用液压缸(未示出)从一侧到另一侧往复移动。弹簧卡盘2a和固定卡盘3a分别安装在夹具2和3的相对表面上。
为了使工件相互焊接，提升阀杆材料4由旋转卡盘2a夹持，阀头材料5由固定卡盘3a夹持，由此材料4、5的相对端部可以以预定距离突出。于是，当旋转卡盘2a高速旋转时，固定卡盘3向前移动，材料4、5的端面在合适的压力下挤压。所述端面被摩擦热所熔化，由此材料4、5相互焊接。
当公知的摩擦焊接装置“A”对材料4、5进行焊接时，如图10所示，C形截面的焊接毛刺6、6在焊接后的部分上形成。在用砂轮7将毛刺6去除时，有附着在阀杆外周面上的部分残留，并且位于砂轮7和阀杆之间，从而损坏了阀杆的外周面。另外，毛刺6的轴向长度相对较大，需要使用较宽的砂轮7，从而造成了成本的增加。
为了克服所述缺点，如图11所示利用冲压除去毛刺6。毛刺6由环形模具8的剪切刃8a支撑，该环形模具8可左右分开，并且由冲头9猛烈在其上部冲压。这样，毛刺6通过冲压去除，但如图12所示，在连接部分的外周面上形成了稍大的台阶部分。如果刀刃8a的内径与阀杆的外径相同，当冲压切除毛刺6时，连接部分的直径可能变得小于所述外径。为了防止这种情况，刀刃8a的内径设置得稍大于所述轴径，该内径产生了连接部分的台阶部分。
所述台阶部分必须用切割工具或砂轮切除，由此增加了操作步骤的数目，进而导致生产率的降低。
发明内容
考虑到上述缺点，本发明的目的是提供一种防止焊接毛刺轴向扩大而将其切除的摩擦焊接装置。
为了达到该目的，根据本发明，提供了一种摩擦焊接装置包括旋转夹具；与旋转夹具轴向正对的固定夹具；设置在旋转夹具上的旋转卡盘；设置在固定夹具上的固定卡盘，夹持在旋转卡盘中的第一工件朝向夹持在固定卡盘中的第二工件旋转和挤压，由此第一工件可与第二工件用摩擦热焊接；以及具有挤压表面的挤压装置，挤压表面经间隙相互轴向面对，在该间隙中，在第一和第二工件的连接处产生的毛刺可插入在挤压表面之间，从而防止毛刺轴向扩大。
本发明的特点和优点将从有关如附图所示的实施例的下述描述中变得更明了，其中图1是水平剖面平面图，示出了在焊接工件之前根据本发明的摩擦焊接装置的第一实施例；图2是在焊接工件时的水平剖面图；图3是平面图，示出了利用图1所示装置切除毛刺的方法；图4是水平剖面图，示出了在焊接工件之前根据本发明的摩擦焊接装置的第二实施例；图5是在焊接工件时的水平剖面图；图6是平面图，示出了在切除在第二实施例中形成的焊接毛刺的方法；图7是水平剖面图，示出了在焊接工件之前根据本发明的摩擦焊接装置的第三实施例；图8是在焊接工件时的水平剖面图；图9是侧视图，示出了在公知摩擦焊接装置中焊接工件的方法；图10是平面图，示出了切除在公知装置中形成的焊接毛刺的方法；图11是正视图，示出了在另外一个公知装置中切除焊接毛刺的方法；
图12是正视图，示出了在切除焊接毛刺之后工件的焊接部分的形状。
具体实施例方式
图1和2示出了本发明的第一实施例。摩擦焊接装置10包括旋转夹具2和固定夹具3，它们分别具有旋转卡盘2a和固定卡盘3a。具有轴孔11a、11a的环形挤压部11、11设置在旋转卡盘2a和固定卡盘3a上，以便与卡盘2a、3a一起径向伸缩。环形挤压部11、11可沿圆周分为多个部分。
为了利用摩擦焊接装置10将提升阀的杆材料4和头材料5焊接在一起，如图1所示，材料4、5夹持在旋转卡盘2a和固定卡盘3a之间，由此相对端部从环形挤压部11、11的挤压表面11b、11b伸出。材料4、5比在焊接中焊接以形成毛刺的部分稍长。
然后，如图2所示，当旋转卡盘3高速旋转时，固定夹具3向前移动，由此头材料5的轴端与杆材料4的轴端接合，并以合适的压力挤压。
所述接合表面焊接而产生毛刺6、6。当焊接所述轴端时，在挤压部11、11的挤压表面11b、11b之间的间隙变小。因此，防止了毛刺6轴向扩大以及在挤压部11、11之间的间隙内垂直于轴而径向变大。
毛刺6的轴向长度变小，并且如图3所示，可利用较小宽度的便宜的砂轮7在不损坏阀杆的外周面的同时容易地去除毛刺6。也可利用切割工具容易地去除毛刺6。
图4和5示出了本发明的第二实施例的摩擦焊接装置12，在该装置中，挤压部11、11的挤压表面是倾斜的，以便在形状上相互配合，这与上述的在左侧挤压部11的端部形成凹入表面13，在右侧的挤压部11的端部形成凸出表面14。
借助于具有挤压部11、11的摩擦焊接装置12，杆材料4和头材料5根据与第一实施例类似的方法在端部相互焊接在一起，如图5所示，利用挤压部11和11之间的倾斜表面13、14使焊接毛刺6、6弯曲并且径向延伸。
在第二实施例中，与第一实施例一样防止毛刺6轴向扩大。这样，可利用砂轮或切割工具容易地切除毛刺6。
由于毛刺6的倾斜，如图6所示，更窄的砂轮7沿着外周面移动，因此毛刺6可以以环形物切除。
因此，与切除整个毛刺6相比，用于切除毛刺的工作时间显著减少。在本实施例中，挤压部11的倾斜表面13、14可以反向倾斜，由此毛刺6可以向左倾斜。
图7和8是出了本发明的第三实施例，在该实施例中用于挤压毛刺的装置独立于卡盘2a、3a设置。在卡盘2a、3a的轴向两侧设置有一对各包括半圆盘形的挤压部件17、17，所述半圆盘具有比材料4、5的半径稍大的半圆槽16。挤压部件17与诸如液压缸(未示出)的往复装置相连，于是该部件能朝向和远离材料4、5的连接部。
如图8所示，挤压部17、17朝材料4、5移动。当挤压部17接合在材料4、5上或靠近材料4、5放置时，材料4、5相互接合，于是产生的焊接毛刺6、6插入所述半圆槽15、15并被挤压，由此材料4、5不能轴向扩大。
除了连接提升阀的阀杆，本发明可应用于普通工件的连接。
上述内容只涉及本发明的实施例。本领域的技术人员可以在不背离权利要求的范围的情况下作不同的变型和修改。
权利要求
1.一种摩擦焊接装置包括旋转夹具；与所述旋转夹具轴向正对的固定夹具；设置在所述旋转夹具上的旋转卡盘；设置在所述固定夹具上的固定卡盘，夹持在旋转卡盘中的第一工件朝向夹持在所述固定卡盘中的第二工件旋转和挤压，由此所述第一工件可与第二工件用摩擦热焊接；以及具有挤压表面的挤压装置，所述挤压表面经间隙相互轴向面对，在该间隙中，在第一和第二工件的连接处产生的毛刺可插入在所述挤压表面之间，从而防止毛刺轴向扩大。
2.如权利要求1所述的摩擦焊接装置，其中，所述挤压装置包括在固定卡盘和旋转卡盘的相对表面上整体形成的挤压部。
3.如权利要求2所述的摩擦焊接装置，其中，挤压表面中的一个凸出形成，另一个凹入形成，以便在形状上相互配合。
4.如权利要求1所述的摩擦焊接装置，其中，所述挤压装置包括一对设置在工件的轴的两侧的半圆形挤压部件，以便朝向和远离工件的连接部，所述成对的挤压部件中的每一个具有半圆槽，焊接毛刺插入所述半圆槽中，并且所述内部的半圆槽大于工件的半径。
全文摘要
一种摩擦焊接两个工件的摩擦焊接装置，包括固定夹具和旋转夹具。一个工件由设置在固定夹具上的固定卡盘夹持，而另一个工件由设置在旋转夹具上的旋转卡盘夹持。在卡盘的相对表面上形成有挤压部。当工件被所述夹具挤压并用摩擦热相互焊接时，利用挤压部防止了环绕工件的连接部产生的毛刺沿工件的轴向扩大。
文档编号B23K37/06GK1451509SQ03103850
公开日2003年10月29日 申请日期2003年2月13日 优先权日2002年4月19日
发明者神崎辰雄, 神田雅典, 熊谷隆晓 申请人:富士乌兹克斯株式会社