带有温度控制的摩擦搅拌焊接的制作方法
【专利摘要】本发明公开了带有温度控制的摩擦搅拌焊接。本发明提供了一种摩擦搅拌焊接的方法。该方法可以包括确定正在被焊接的一个或两个部件的温度。然后，可以将这些部件加热至所需温度并随后摩擦搅拌焊接在一起。通过预热这些部件，在焊接期间塑化部件所需的摩擦可以减少。由此，摩擦搅拌焊接工具的旋转速度可以降低，因此工具寿命可以延长，而形成焊缝的速率并没有降低。因此，可以用热控制装置调节焊缝的冷却速率。
【专利说明】带有温度控制的摩擦搅拌焊接
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及摩擦搅拌焊接，更具体地讲，涉及用于提高摩擦搅拌焊接产生的焊缝质量和延长工具寿命的方法和装置。
【背景技术】
[0002]已经开发出用于连接两个部件的各种类型的方法和装置。用于连接两个部件的方法的示例实施方式包括粘合剂粘结、焊接、使用紧固件等。在连接某些材料诸如金属的背景下，焊接已经被认为是如今目前适用的方法。
[0003]存在各种形式的焊接方法。焊接方法的示例实施方式包括激光焊接、(电)弧焊接、气体焊接和摩擦搅拌焊接。摩擦搅拌焊接可以表现出优于其它形式焊接的一些优点。例如，摩擦搅拌焊接可能不涉及将正被焊接的部件加热至与其它形式的焊接一样高的程度。另夕卜，摩擦搅拌焊接可能不需要使用会在焊缝中引入污染物的助焊剂或气体。然而，使用摩擦搅拌焊接形成具有合适强度和美观外形的焊缝可能存在一些挑战。
[0004]因此，提供用于改进的摩擦搅拌焊接的装置和方法。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种摩擦搅拌焊接的方法。该方法可以包括确定正在被焊接的一个或多个部件的温度。可以预热这些部件，以将其温度升至所需温度。被预热的部件可以沿着其间的接合部被摩擦搅拌焊接在一起。
[0006]可以在预热这些部件的同时将这些部件摩擦搅拌焊接在一起。例如，可以在旋转摩擦搅拌焊接工具之前的固定距离处沿着接合部引导预热装置。为了避免浪费能量，可以在接合部选择性加热第一部件和第二部件，而不是加热第一部件和第二部件的全部。
[0007]在一些实施方式中，该方法还可以包括调节焊缝的冷却速率。可以确定由摩擦搅拌焊接工具形成的焊缝处的摩擦搅拌焊接工具后方的位置和靠近摩擦搅拌焊接工具的位置之间的温度差。然后，可以根据温度差是大于还是小于所需的温度差来加热或冷却焊缝。因此，可以控制焊缝的冷却速率以得到所需的颗粒大小。可以沿着焊缝的长度选择性变化冷却速率，从而得到沿着其长度具有变化特性的焊缝。
[0008]本发明还提供了一种摩擦搅拌焊接的系统。该系统可以包括摩擦搅拌焊接工具、被构造用于将摩擦搅拌焊接工具相对于正在被焊接的部件移动的致动器，以及热控制装置。热控制装置可以包括被构造用于预热部件的预热装置。在这点上，热控制装置可以包括温度传感器、加热元件和控制器，控制器被构造用于指示加热元件在部件温度达到所需温度之前一直加热部件。加热元件和温度传感器可以被安装在摩擦搅拌焊接工具的前方并且被构造为延伸到正在被焊接的部件之间的接合部中。
[0009]热控制装置还可以包括冷却调节装置，冷却调节装置被构造用于控制摩擦搅拌焊接工具形成的焊缝的冷却速率。在这点上，热控制装置可以包括第一传感器和第二传感器以及加热元件和冷却元件，第一传感器和第二传感器被构造用于确定温度差，加热元件和冷却元件被分别构造用于根据温度差是太高还是太低来加热和冷却部件。在一些实施方式中，冷却速率可以沿着焊缝的长度来变化，从而得到沿着其长度具有变化特性的焊缝。
[0010]本发明还提供了一种非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质用于存储被构造用于控制摩擦搅拌焊接系统的指令。
[0011]在阅读了下面的附图和【具体实施方式】之后，对于本领域的技术人员，本发明的其它装置、方法、特征和优点将是清楚的或者将变得清楚。所有这种额外系统、方法、特征和优点意图被包括在本说明书中，在本发明的范围内并且受所附的权利要求书保护。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]所包括的附图是出于示例性的目的并且只用于提供所公开的组件、方法和系统的可能结构和布置的例子。这些附图决不限制在不脱离本发明的精神和范围的情况下由本领域的技术人员对本发明进行的任何形式和细节上的改变。
[0013]图1示出在摩擦搅拌焊接中执行的操作的立体图；
[0014]图2示出根据本发明的示例实施方式的包括热控制装置和摩擦搅拌焊接工具的摩擦搅拌焊接系统的示意图；
[0015]图3示出图2的热控制装置和摩擦搅拌焊接工具的局部放大图；
[0016]图4示出根据本发明的示例实施方式的摩擦搅拌焊接方法；以及
[0017]图5示出根据本发明的示例实施方式的电子装置的框图。
【具体实施方式】
[0018]在这个部分中描述根据本发明的装置、系统和方法的示例性应用。提供这些例子只是为了添加理解本发明的背景内容和辅助内容。因此，本领域的技术人员应当理解，可以在没有这些具体细节中的部分或全部的情况下实践本发明。在其它情形下，为了避免不必要地混淆本发明，不详细描述熟知的工艺步骤。其它应用是可能的，因此下面的例子应该不被当作是限制性的。
[0019]摩擦搅拌焊接是用于连接两个部件的方法，它可以表现出优于其它形式的焊接的某些优点。例如，摩擦搅拌焊接可能没有把正在焊接的部件加热至与其它形式的焊接一样高的的程度。在这点上，某些材料可能不能够经受与其它形式的焊接相关的温度。另外，部件经受高热会造成部件卷曲。由于热导致在接合部处也会产生应力，这会最终导致焊接失败。
[0020]另外，摩擦搅拌焊接的优势在于，它可能不需要使用会在焊缝中引入污染物的助焊剂或气体。在焊缝中引入污染物会影响随后对部件执行的其它操作。例如，当污染物被引入焊缝中时，可能更难以将部件阳极氧化。
[0021]摩擦搅拌焊接是固态连接工艺(意味着金属不被熔化)并且可以用在初始的金属特性必须尽可能地保持不变的应用中。通过将两片金属在接合部的位置进行机械混合(intermix)，将它们转变成允许使用机械压力熔融金属的软化状态，来进行摩擦搅拌焊接功能。这种工艺主要是用于铝，但是也可以焊接其它材料，并且，这种工艺最常用于大片材料，这些大片材料可能不容易在焊接后被加热以恢复回火特性。
[0022]图1示意性示出摩擦搅拌焊接工艺的示例实施方式。如图示的，可以借助使用恒定旋转的摩擦搅拌焊接工具104的摩擦搅拌焊接，将第一部件100连接到第二部件102，摩擦搅拌焊接工具104包括尾撑(shoe) 106和从尾撑延伸的枢轴(pin) 108。为了将第一部件100和第二部件102沿着其间的接合部110焊接在一起，例如，可以初始地通过将摩擦搅拌焊接工具104沿着路径112向下指向起始点114，将摩擦搅拌焊接工具104插入接合部中。然后，可以沿着第一部件100和第二部件102之间的接合部110遍历路径116地供给工具104，第一部件100和第二部件102可以被夹在一起。枢轴108可以比所需的焊接深度稍短，尾撑106搭在工作表面的顶部。
[0023]在限定摩擦搅拌焊接工具104的耐磨焊接组件与正被焊接的部件100、102之间摩擦生热。这个热连同通过机械混合工艺产生的热和材料内的绝热热造成被搅拌材料软化而没有熔化。当枢轴108沿着路径116向前移动时，塑化材料移动到后部，在后部，夹持力有助于焊缝的锻造加固。摩擦搅拌焊接工具104遍历材料的塑化管轴中的焊缝线的这个过程会导致涉及基体材料的动态再结晶的严重固态变形。在接合部110遍历路径116之后，可以沿着路径120将摩擦搅拌焊接工具104从结束点118处的材料向上抬起。因此，可以沿着起始点114和结束点118之间的接合部110，形成焊缝。
[0024]然而，借助摩擦搅拌焊接来形成具有理想强度和美观性质的焊缝可能存在某些问题。在这点上，由于摩擦搅拌焊接依赖的是摩擦生热，因此通常通过摩擦搅拌焊接工具相对大的旋转速度和摩擦搅拌焊接工具在正在被焊接的部件上较低的遍历速度，将产生较强的焊缝。然而，摩擦搅拌焊接工具的较高旋转速度会增大其磨损率。另外，摩擦搅拌焊接工具沿着接合部的较低遍历速度使可以产生焊缝的速率降低。
[0025]另外，通过摩擦搅拌焊接形成的焊缝的强度和美观外形可能取决于焊缝处材料的冷却速率。在这点上，较低的冷却速率可能通常导致在焊缝处形成较小的颗粒，这样可以产生具有较高抗拉强度和硬度的较强焊缝。另外，包括较小颗粒的焊缝可能具有更美观的外形并且更容易被阳极氧化。因此，本发明的实施方式被构造用于提高摩擦搅拌焊接产生的焊缝的质量，例如表现在改善焊缝的强度和/或外观并且延长工具寿命。
[0026]在这点上，图2示出根据本发明的实施方式的摩擦搅拌焊接系统200。摩擦搅拌焊接系统200可以包括工具202，工具202可以被安装在由电机206旋转的心轴204上。可以由致动器208控制电机206、心轴204和工具202的位置。
[0027]在图示的实施方式中，致动器208包括机器人组件。如图所示，机器人组件可以包括一个或多个臂210、一个或多个接合部212和基体214。因此，臂210可以绕着接合部212旋转，以将工具202定位在合适进行摩擦搅拌焊接的位置。然而，可以采用致动器的各种其它实施方式(例如，吊机架系统)来控制工具202相对于正在被焊接的部件的位置。不管所采用的致动器的特定实施方式如何，摩擦搅拌焊接系统200还可以包括控制器216。控制器216可以被构造用于控制致动器208、电机206和/或摩擦搅拌焊接系统200的其它部分。
[0028]在一些实施方式中，摩擦搅拌焊接系统200还可以包括一个或多个负荷单元218。负荷单元218可以被构造用于检测施加到摩擦搅拌焊接系统200的负荷。例如，在摩擦搅拌焊接系统200的操作期间，工具202可能往往由于施加到工具的扭矩而偏离正被焊接的这两个部件之间的接合部。因此，可以围绕电机206和/或机器人组件的一个或多个臂210等距离分布的负荷单元218可以检测因扭曲而施加的负荷，并且控制器216可以指示致动器208对其进行补偿，以防止工具202偏离接合部。因此，可以形成紧密遵循第一部件222和第二部件224之间的接合部220的焊缝。要注意的是，在一些实施方式中，在摩擦搅拌焊接期间，可以采用夹具(为了清晰起见，未示出)将部件222、224固定就位和/或向部件施压使其相互倚靠。
[0029]如图2中进一步示出的，系统200可以额外包括热控制装置226。在一些实施方式中，热控制装置226可以被安装在电机206上或者以其它方式被设置在相对紧靠摩擦搅拌焊接工具202的位置。通过将热控制装置226安装在靠近摩擦搅拌焊接工具202 (例如，与摩擦搅拌焊接工具202距离固定距离)的位置，当摩擦搅拌焊接工具沿着部件222、224之间的接合部220移动时，热控制装置可以与摩擦搅拌焊接工具仪器行进。
[0030]图3示出摩擦搅拌焊接操作期间的系统200的局部放大图，系统200包括工具202、心轴204、电机206和热控制装置226。图3还示出用于热控制装置226的控制器228。在一些实施方式中，用于热控制装置226的控制器228可以在用于摩擦搅拌焊接系统200的控制器216中实施或者可以被实施为控制器216。
[0031]如图所示，在一些实施方式中，热控制装置226可以包括预热装置230和冷却调节装置232。在一些实施方式中，预热装置230和冷却调节装置232可以被至少部分安装在相应的前臂234和后臂236。通过将预热装置230安装在摩擦搅拌焊接工具202的前方(就焊接方向238而言)，在摩擦搅拌焊接工具遍历焊接路径时，预热装置230可以领先于摩擦搅拌焊接工具。相反地，通过将冷却调节装置232安装在摩擦搅拌焊接工具202的后方(就焊接方向238而言)，在摩擦搅拌焊接工具遍历焊接路径时，冷却调节装置可以落后于摩擦搅拌焊接工具。在一些实施方式中，在摩擦搅拌焊接工具遍历焊接路径时，可以主动地或被动地调节预热装置230和/或冷却调节装置232的位置，使得它们可以紧密遵循接合部而不管正在被焊接的部件限定的曲线或三维轮廓如何。例如，为了遵循部件222、224之间的接合部220的曲线和/或轮廓，预热装置230和/或冷却调节装置232可以旋转和/或上下移动。
[0032]就热控制装置226的功能而言，预热装置230可以被构造用于预热第一部件222和第二部件224。在这点上，传感器240可以被构造用于确定第一部件222和第二部件224中的至少一个的温度。传感器240可以包括热差电偶或被构造用于确定温度的传感器的其它实施方式。如图所示，传感器240可以被安装在前臂234上。更具体地讲，传感器240可以连接到延伸部242。延伸部242可以被构造用于将传感器240定位成靠近接合部220。例如，如图所示，延伸部242可以将传感器240定位在接合部220的上方或者接合部的内部以及第一部件222和第二部件224之间。
[0033]预热装置230还可以包括加热元件244，加热元件244被构造用于预热第一部件222和第二部件224。加热元件244可以包括加热器的任何实施方式，诸如电阻式加热器、电感式加热器或激光加热器。加热元件244可以被构造用于在接合部220处选择性地预热第一部件222和第二部件224，这与在一些实施方式中预热整个第一部件和整个第二部件形成对照。在这点上，预热整个第一部件222和/或整个第二部件224可能浪费能量而没有提供任何额外的益处。然而，在其它实施方式中，加热元件244可以被构造用于预热第一部件222和第二部件224中的较大部分或基本上全部。
[0034]如图所示，加热元件244可以被安装在前臂234上。更具体地讲，加热元件244可以连接到延伸部242。延伸部242可以被构造用于将加热元件244定位成靠近接合部220。例如，延伸部242可以将加热元件244定位在接合部220上方或者使得加热元件延伸到接合部中，如图所示。由此，加热元件244可以在接合部220处加热第一部件222和第二部件224的内表面，而没有在第一部件和第二部件的其它部分上浪费热。要注意的是，传感器240可以与加热元件214绝缘，使得传感器能够确定第一部件222和第二部件224的温度，而不检测加热元件244本身的温度。可供选择地或者另外地，控制器238可以补偿由加热元件244造成的检测到的温度的变化，在一些实施方式中，这种变化可以根据经验来确定。
[0035]控制器228可以被构造用于指示加热元件244在温度达到所需温度之前一直预热第一部件222和第二部件224。例如，控制器228可以被构造用于在沿着第一部件222和第二部件224之间的接合部220弓丨导旋转的摩擦搅拌焊接工具202的同时，预热第一部件222和第二部件224。在这点上，由于加热元件244定位在摩擦搅拌焊接工具202的前方(就焊接方向238而言)，导致可以在接合部220处加热第一部件222和第二部件224，之后摩擦搅拌焊接工具才达到接合部的这些部分。在一些实施方式中，可以根据经验确定加热元件244基于初始确定的起始温度达到所需温度所需的热输出量。
[0036]通过预热第一部件222和第二部件224，所需的通过摩擦搅拌焊接工具202旋转带来的摩擦生热可以减少。在这点上，由于预热的第一部件222和第二部件224需要用较少的额外热来达到允许限定第一部件和第二部件的材料混合的塑化状态，所以摩擦搅拌焊接工具202可以以较低的速度旋转。另外，摩擦搅拌焊接工具202的寿命可以延长。另外，由于第一部件222和第二部件224由于其预热而更容易混合，所以摩擦搅拌焊接工具202遍历接合部的速度可能不需要减小，或者可以增大。要注意的是，由于材料混合仅出现在接合部220处和部件222、224紧密环绕接合部的那些部分，所以与预热部件的全部相比，预热接合部的部分可以节省时间和能量。
[0037]由于摩擦搅拌焊接工具202在部件222、224之间的接合部220处旋转，所以可以产生焊缝246。然而，焊缝的强度和美观外形可能取决于其冷却速率。因此，冷却调节装置232可以调节焊缝246的冷却速率。冷却调节装置232可以包括多个传感器，这多个传感器被构造用于确定焊缝246处的温度和摩擦搅拌焊接工具202处的温度之间的温度差。例如，在图示的实施方式中，传感器248被定位成靠近摩擦搅拌焊接工具202 (例如，在心轴204内部)。另外，传感器250被安装在后臂236上。
[0038]控制器228可以将来自摩擦搅拌焊接工具202处的传感器248的信号与来自焊缝处246处的安装在摩擦搅拌焊接工具后方的传感器250的信号进行比较，以确定传感器所处位置之间的温度差。由此，可以确定焊缝246的冷却速率。因此，控制器228可以通过主动控制焊缝246的冷却速率响应于确定的温度差。
[0039]例如，第二加热元件252可以被构造用于在温度差大于所需温度差时加热焊缝246，如控制器228确定和引导的。第二加热元件252可以包括加热器的任何实施方式，诸如电阻式、电感式或激光加热器。相反，冷却元件254可以被构造用于在温度差小于所需温度差时冷却焊缝246，如控制器228确定和引导的。冷却元件254可以包括冷却器的任何实施方式，诸如用于释放受压气体的喷嘴、或连接到制冷电路的线圈。要注意的是，传感器248可以与冷却元件254和第二加热元件252绝缘，使得传感器能够确定焊缝246的温度，而不检测冷却元件或第二加热元件本身的温度。可供选择地或者另外地，控制器228可以补偿由冷却元件254和第二加热元件252造成的检测到的温度的变化，在一些实施方式中，这种变化可以根据经验来确定。
[0040]如上所述，对于在具有相对高强度和改善的美观外形的焊缝246中形成较小颗粒而言，可能通常理想的是冷却速率较慢。因此，可以通常采用第二加热元件252来加热焊缝246。由此，例如，第二加热元件252可以加热焊缝246，使得沿着焊缝的长度限定恒定的冷却速率，由此焊缝可以沿其限定基本上恒定的强度。
[0041]然而，可以在某些情形下采用冷却元件254。例如，控制器228可以被构造用于沿着焊缝246的长度选择性变化冷却速率。在这点上，在一些情形下，可能期望的是在某些位置冷却焊缝246，以限定基本上恒定的冷却速率，如上所述。然而，在另一个实施方式中，可能期望的是形成沿着其具有变化特性的焊缝。例如，包括相对较短颗粒尺寸的焊缝可以限定与包括相对较大颗粒尺寸的焊缝不同的美观外形，特别是在对焊缝进行阳极氧化之后。另外，可能期望的是，沿着焊缝的长度变化冷却速率，以形成沿着其长度限定不同强度特性(例如，不同的硬度或抗拉强度)的焊缝。由此，例如，在一个实施方式中，焊缝可以被构造用于以受控方式在一个或多个选定位置失败。使用第二加热元件252和/或冷却元件254可以有助于沿着焊缝246的长度形成这种变化的冷却速率。
[0042]还提供相关的摩擦搅拌焊接方法。如图4中所示，该方法可以包括在操作300中确定第一部件和第二部件中的至少一个的温度。另外，该方法可以包括在操作302中预热第一部件和第二部件，以使温度升至所需温度。该方法可以另外包括在操作304中沿着第一部件和第二部件之间的接合部引导旋转摩擦搅拌焊接工具，以在其间形成焊缝。
[0043]在一些实施方式中，可以在操作302中预热第一部件和第二部件的同时，在操作304中沿着第一部件和第二部件之间的接合部引导旋转摩擦搅拌焊接工具。例如，在操作302中预热第一部件和第二部件可以包括在旋转摩擦搅拌焊接工具之前沿着接合部引导预热装置。另外，在操作302中预热第一部件和第二部件可以包括选择性在接合部预热第一部件和第二部件。
[0044]在一些实施方式中，该方法还可以包括调节焊缝的冷却速率。调节焊缝的冷却速率可以包括沿着焊缝长度选择性变化冷却速率。调节焊缝的冷却速率可以包括确定焊缝处的温度和旋转摩擦搅拌焊接工具处的温度之间的温度差。调节焊缝的冷却速率还可以包括当温度差大于所需的温度差时加热焊缝。另外，调节焊缝的冷却速率还可以包括当温度差小于所需的温度差时冷却焊缝。
[0045]图5是适用于所描述的实施方式的电子装置400的框图。在一个示例实施方式中，电子装置400可以被在用于热控制装置226的控制器228中实施或者可以被实施为用于热控制装置226的控制器228。在这点上，电子装置400可以被构造用于控制或执行上述预热和/或冷却速率调节操作。
[0046]电子装置400示出代表性的计算装置的电路。电子装置400可以包括处理器402，处理器402可以是用于控制电子装置400的整体操作的微处理器或控制器。在一个实施方式中，处理器402可以被专门构造用于执行这里描述的功能。电子装置400还可以包括存储器装置404。存储器装置404可以包括可以是(例如)易失性和/或非易失性存储器的非暂态有形存储器。存储器装置404可以被构造用于存储信息、数据、文件、应用、指令等。例如，存储器装置404可以被构造用于缓冲供处理器402处理的输入数据。另外地或者可供选择地，存储器装置404可以被构造用于存储供处理器402执行的指令。[0047]电子装置400还可以包括用户接口 406，用户接口 406允许电子装置400的用户与电子装置互动。例如，用户接口 406可以采取各种形式，诸如按钮、键盘、转盘、触摸屏、音频输入接口、视觉/图像捕获输入接口、传感器数据形式的输入等。另外，用户接口 406可以被构造用于通过显示器、扬声器或其它输出装置将信息输出到用户。通信接口 408可以通过(例如)有线或无线网络诸如局域网(LAN)、城域网(MAN)和/或广域网(WAN)，例如，互联网发送和接收数据。
[0048]电子装置400还可以包括焊接模块410。处理器402可以被实施为、包括或者以其它方式控制焊接模块410。焊接模块410可以被构造用于控制或执行摩擦搅拌焊接操作，包括(例如)如本文中描述的预热和/或冷却速率调节操作。
[0049]所描述实施方式的各种方面、实施方式、实现方式或特征可以单独地或者以任何组合地使用。所描述实施方式的各种方面可以用软件、硬件或硬件和软件的组合来实现。所描述实施方式还可以被实施为用于控制加工操作的计算机可读介质上的计算机可读代码。在这点上，如本文中使用的计算机可读存储介质是指计算机系统可以读取的非暂态、物理存储介质(例如，易失性或非易失性存储器装置)。计算机可读介质的例子包括只读存储器、随机存取存储器、CD-R0M、DVD、磁带和光学数据存储装置。计算机可读介质还可以被分布于联网的计算机系统，使得以分布方式存储和执行计算机可读代码。
[0050]尽管已经为了清晰和理解的目的以示例和例子的方式详细描述了以上内容，但应当认识到，在不脱离本发明的精神或实质特性的情况下，上述内容可以用众多其它特定变形形式和实施方式来实施。可以实践某些改变形式和修改形式，并且要理解，本发明不受以上细节的限制，而是将由所附权利要求书的范围来限定。
【权利要求】
1.一种摩擦搅拌焊接方法，包括: 确定第一部件和第二部件中的至少一个的温度； 预热所述第一部件和所述第二部件，以将温度升至所需温度；以及 沿着所述第一部件和所述第二部件之间的接合部引导旋转摩擦搅拌焊接工具，以在其间形成焊缝， 其中，在沿着所述第一部件和所述第二部件之间的所述接合部引导所述旋转摩擦搅拌焊接工具的同时，进行对所述第一部件和所述第二部件的所述预热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中预热所述第一部件和所述第二部件的步骤包括在所述旋转摩擦搅拌焊接工具之前沿着所述接合部引导预热装置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中预热所述第一部件和所述第二部件的步骤包括在所述接合部选择性地预热所述第一部件和所述第二部件。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括调节所述焊缝的冷却速率。
5.根据权利要求4所述的方法，其中调节所述焊缝的所述冷却速率的步骤包括沿着所述焊缝的长度选择性地变化所述冷却速率。
6.根据权利要求4所述的方法，其中调节所述焊缝的所述冷却速率的步骤包括确定所述焊缝处的温度和所述旋转摩擦搅拌焊接工具处的温度之间的温度差。
7.根据权利要求6所述的方法，其中调节所述焊缝的所述冷却速率的步骤还包括当所述温度差大于所需的温度差时加热所述焊缝。
8.根据权利要求7所述·的方法，其中调节所述焊缝的所述冷却速率的步骤包括当所述温度差小于所需的温度差时冷却所述焊缝。
9.一种摩擦搅拌焊接的系统，包括: 摩擦搅拌焊接工具，其被构造用于沿着接合部旋转并将第一部件摩擦搅拌焊接至第二部件； 致动器，其被构造用于沿着所述接合部将所述摩擦搅拌焊接工具相对于所述第一部件和所述第二部件移位；以及 热控制装置，其被构造用于预热所述第一部件和所述第二部件，所述热控制装置包括: 传感器，其被构造用于确定所述第一部件和所述第二部件中的至少一个的温度； 加热元件，其被构造用于预热所述第一部件和所述第二部件；以及 控制器，其被构造用于指示所述加热元件预热所述第一部件和所述第二部件，直到温度达到所需温度。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述加热元件被构造成延伸到所述接合部中。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述加热元件和所述传感器被安装在所述摩擦搅拌焊接工具的前方。
12.根据权利要求9所述的系统，其中所述热控制装置还被构造用于调节所述焊缝的冷却速率，所述热控制装置还包括: 多个传感器，其被构造用于确定所述焊缝处的温度和所述摩擦搅拌焊接工具处的温度之间的温度差；以及 第二加热元件，其被构造用于当温度差大于所需的温度差时加热所述焊缝。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述热控制装置还包括冷却元件，所述冷却元件被构造用于当温度差小于所需的温度差时冷却所述焊缝。
14.一种摩擦搅拌焊接系统，包括: 用于确定第一部件和第二部件中的至少一个的温度的装置； 用于预热所述第一部件和所述第二部件以将温度升至所需温度的装置；以及用于沿着所述第一部件和所述第二部件之间的接合部引导旋转摩擦搅拌焊接工具以在所述第一部件和所述第二部件之间形成焊缝的装置， 其中，用于预热所述第一部件和所述第二部件的装置和用于沿着所述第一部件和所述第二部件之间的所述接合部引导所述旋转摩擦搅拌焊接工具以形成所述焊缝的装置被构造成同时进行操作。
15.根据权利要求14所述的摩擦搅拌焊接系统，其中用于预热所述第一部件和所述第二部件的装置包括用于在所述旋转摩擦搅拌焊接工具之前沿着所述接合部引导预热装置的装置。
16.根据权利要求14所述的摩擦搅拌焊接系统，其中用于预热所述第一部件和所述第二部件的装置包括用于在所述接合部选择性地预热所述第一部件和所述第二部件的装置。
17.根据权利要求14所述的摩擦搅拌焊接系统，还包括用于调节所述焊缝的冷却速率的装置。
18.根据权利要求17所述的摩擦搅拌焊接系统，其中用于调节所述焊缝的冷却速率的装置包括用于沿着所述焊缝的长度选择性地变化所述冷却速率的装置。
19.根据权利要求17所述的摩擦搅拌焊接系统，其中用于调节所述焊缝的冷却速率的装置包括用于确定所述焊缝处的温`度和所述旋转摩擦搅拌焊接工具处的温度之间的温度差的装置。
20.根据权利要求19所述的摩擦搅拌焊接系统，其中用于调节所述焊缝的冷却速率的装置还包括当所述温度差大于所需的温度差时加热所述焊缝的装置。
【文档编号】B23K20/24GK103567626SQ201310317732
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】A·卡斯蒂洛, U·纳玛兰 申请人:苹果公司